KR20230134944A - 정류된 교류 신호를 수신하는 트랜스포머를 이용하여 전력을 분배하는 역률 변환 부를 포함하는 디스플레이 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 디스플레이 장치(a display device)는, 정류된 교류 신호를 수신하는 일차 코일(a primary coil), 및 상기 일차 코일에 유도 결합된 이차 코일(a secondary coil)을 포함하는 트랜스포머를 포함하는 역률 변환 부를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치의 상기 역률 변환 부는, 상기 일차 코일에 인가되는 전류에 기반하여, 상기 정류된 교류 신호의 역률을 변환할 수 있다. 상기 디스플레이 장치는, 상기 트랜스포머의 상기 이차 코일에 유도되는 전류에 기반하여, 상기 디스플레이 장치의 디스플레이 구동 부에 제공될 전력을 생성하는 제1 전력 생성 부를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치는, 상기 트랜스포머의 상기 일차 코일에 인가되는 전류에 기반하여, 상기 디스플레이 장치의 메인 부(a main unit)에 제공될 전력을 생성하는 제2 전력 생성 부를 포함할 수 있다.

Description

정류된 교류 신호를 수신하는 트랜스포머를 이용하여 전력을 분배하는 역률 변환 부를 포함하는 디스플레이 장치 및 그 방법{DISPLAY DEVICE COMPRISING POWER FACTOR CORRECTING UNIT DIVIDING POWER BY USING TRANSFORMER RECEIVING RECTIFIED ALTERNATE CURRENT SIGNAL AND METHOD THEREOF}
아래의 설명들은 정류된 교류 신호를 수신하는 트랜스포머를 이용하여 전력을 분배하는 역률 변환 부를 포함하는 디스플레이 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 전자 기술의 발전에 따라 다양한 유형의 디스플레이 장치가 개발 및 보급되고 있고, 대형 디스플레이 장치에 대한 수요가 증가하고 있다. 디스플레이 장치가 보다 많은 기능들을 지원하도록 설계됨에 따라, 디스플레이 장치에 포함된 부하 회로가 다양화될 수 있다. 다양화된 부하 회로들은, 상이한 특성의 전력 신호들에 기반하여 구동하도록 설계될 수 있다.
디스플레이 장치의 전원 회로가, 디스플레이 장치에 포함된 부하 회로들의 상이한 특성에 대응하는 전력 신호들을, 동시에 출력하기 위한 방안이 요구될 수 있다.
본 문서에서 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예(an embodiment)에 따른 디스플레이 장치(a display device)는, 정류된 교류 신호를 수신하는 일차 코일(a primary coil), 및 상기 일차 코일에 유도 결합된 이차 코일(a secondary coil)을 포함하는 트랜스포머를 포함하는 역률 변환 부를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치의 역률 변환 부는, 상기 일차 코일에 인가되는 전류에 기반하여, 상기 정류된 교류 신호의 역률을 변환할 수 있다. 상기 디스플레이 장치는, 상기 트랜스포머의 상기 이차 코일에 유도되는 전류에 기반하여, 상기 디스플레이 장치의 디스플레이 구동 부에 제공될 전력을 생성하는 제1 전력 생성 부를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치는, 상기 트랜스포머의 상기 일차 코일에 인가되는 전류에 기반하여, 상기 디스플레이 장치의 메인 부에 제공될 전력을 생성하는 제2 전력 생성 부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 방법은, 정류된 교류 신호에 기반하여 상기 디스플레이 장치의 역률 변환 부에 포함된 트랜스포머의 일차 코일을 충전하는 동작을 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치의 방법은, 상기 일차 코일이 지정된 시간 구간 동안 충전됨을 식별하는 것에 응답하여, 상기 충전된 일차 코일에 인가되는 전류에 기반하여, 상기 역률 변환 부의 제1 커패시터를 충전하는 동작을 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치의 상기 트랜스포머는, 상기 디스플레이 장치의 디스플레이 구동 부에 제공될 전력이 충전되는 제2 커패시터와 전기적으로 연결된 이차 코일을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른, 디스플레이 장치(a display device)의 전원 부는 역률 변환 부를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치의 상기 전원 부의 상기 역률 변환 부는, 정류된 교류 신호를 수신하는 일차 코일, 및 상기 일차 코일에 유도 결합된 이차 코일을 포함하는 트랜스포머를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치의 상기 전원 부의 상기 역률 변환 부는, 상기 일차 코일에 인가되는 전류를 조절하여, 상기 정류된 교류 신호의 역률을 조절하는 스위치를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치의 상기 전원 부는, 상기 이차 코일에 연결되고, 상기 스위치가 제1 상태에 따라 제어되는 동안, 상기 이차 코일에 유도되는 전류에 의하여 충전되는 제1 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치의 상기 전원 부는, 상기 스위치가 상기 제1 상태와 상이한 제2 상태에 따라 제어되는 동안, 상기 일차 코일에 인가되는 전류에 의하여 충전되는 제2 커패시터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 디스플레이 장치에 포함된 부하 회로들의 상이한 특성에 대응하는 전력 신호들을, 전원 회로를 이용하여 상대적으로 적은 손실에 기반하여 생성할 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예(an embodiment)에 따른 디스플레이 장치의 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 포함된 전원 부의 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 포함된 역률 변환 부의 예시적인 회로 도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 포함된 역률 변환 부에 연결된 제1 전력 생성 부의 예시적인 회로 도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 포함된 역률 변환 부에 연결된 제2 전력 생성 부의 예시적인 회로 도이다.
도 6a 내지 도 6c는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 포함된 역률 변환 부의 상이한 상태들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7a 내지 도 7b는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 전원 부의 노드들의 전류, 및/또는 전압을 도시한 그래프들이다.
도 8a 내지 도 8b는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 전원 부의 노드들의 전류, 및/또는 전압을 도시한 그래프들이다.
도 9는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 포함된 역률 변환 부의 동작을 설명하기 위한 흐름 도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.
본 문서의 다양한 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및/또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C" 또는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", "첫째" 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구성된 유닛을 포함하며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)으로 구성될 수 있다.
도 1은 일 실시예(an embodiment)에 따른 디스플레이 장치(101)의 블록도이다. 디스플레이 장치(101)는 영상을 표시할 수 있는 전자 장치일 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(101)는 TV(television), 모니터, 컴퓨터, 스마트 폰, 태블릿, 휴대용 미디어 플레이어, 웨어러블 디바이스, 비디오 월, 전자액자 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(101)는 디스플레이를 구비하지 않는 셋탑 박스를 포함하는 영상 처리 장치, 냉장고, 세탁기를 포함하는 생활 가전, 컴퓨터 본체를 포함하는 정보 처리 장치 등 다양한 종류의 장치로 구현될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 디스플레이 장치(101)가 TV로 구현되는 경우를 가정하여 설명하지만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1을 참고하면, 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(101)는 전원 부(power unit)(110), 디스플레이 구동 부(display driving unit)(130), 메인 부(main unit)(140), 또는 디스플레이 부(display unit)(150) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전원 부(110), 디스플레이 구동 부(130), 메인 부(140), 및 디스플레이 부(150)는, 예를 들어, 전력선(power line) 및/또는 통신 버스(a communication bus)와 같은 전자 소자(electronical component)에 의해 서로 전기적으로 및/또는 작동적으로 연결될 수 있다(electronically and/or operably coupled with each other). 디스플레이 장치(101)에 포함된 하드웨어 컴포넌트의 타입 및/또는 개수는 도 1에 도시된 바에 제한되지 않는다. 예를 들어, 디스플레이 장치(101)는 도 1에 도시된 하드웨어 컴포넌트 중 일부만 포함할 수 있다.
도 1을 참고하면, 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(101)의 전원 부(110)는 배전 시스템으로부터 제공되는 전력원(power source)(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 전원 부(110)는 전원 회로로 참조될 수 있다. 디스플레이 장치(101)는 전원 부(110) 및 전력원(120) 사이를 전기적으로 연결하는 전원 플러그(power plug)를 포함할 수 있다. 상기 전원 플러그를 통해, 디스플레이 장치(101)의 전원 부(110)는 전력원(120)으로부터 교류 신호(alternate current signal, AC signal)를 수신할 수 있다. 전원 부(110)가 수신하는 교류 신호는 시간에 따라 변화하는 전압을 가지는 전력 신호(power signal)로써, 예를 들어, 교류 신호의 전압은 지정된 주파수(예, 60 Hz) 및 지정된 진폭(예, 220V 및/또는 110V)을 가지는 정현파를 따라(according to a sinusoidal wave) 변화할 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치(101)의 전원 부(110)는, 전력원(120)으로부터 수신된 교류 신호를 이용하여, 일정한 전압(constant voltage)을 가지는 직류 신호(direct current signal, DC signal) 및/또는 상기 교류 신호와 독립적인 주기 및/또는 진폭을 가지는 다른 교류 신호를 출력할 수 있다. 상기 직류 신호는 시간의 변화와 독립적으로 유지되는 전압을 가지는 전력 신호에 대응할 수 있다. 일 실시예에 따른 전원 부(110)는 서로 다른 전압을 가지는 복수의 전력 신호들을 동시에 출력할 수 있다. 이하에서, 전원 부(110)의 다중 출력은, 전원 부(110)가 서로 다른 전압(예, 상이한 크기의 직류 성분들(DC components))을 가지는 복수의 전력 신호들을 출력하는 것을 의미할 수 있다.
전원 부(110)가 다중 출력을 지원하는 일 실시예에서, 전원 부(110)에서 출력되는 전력 신호들이 가지는 서로 다른 전압들은, 디스플레이 장치(101)에 포함된 서로 다른 회로들(예, 디스플레이 구동 부(130) 및 메인 부(140)) 각각의 구동을 위해 지정된 전압에 대응할 수 있다. 이하에서, 디스플레이 장치(101)에 포함된 회로 중에서, 전원 부(110)로부터 출력되는 전력 신호에 의해 작동되는 적어도 일부분이 부하 회로(또는 부하 부(load unit))로 참조될 수 있다. 디스플레이 장치(101)에 포함된 상이한 부하 회로들 각각의 구동을 위하여, 전원 부(110)는 상기 부하 회로들 각각에 대응하는 전압을 가지는 전력 신호들을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(101)의 전원 부가 서로 다른 회로들 각각의 구동을 위한 서로 다른 전압을 가지는 전력 신호들을 생성하는 동작은, 예를 들어, 도 2를 통해 후술될 것이다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치(101)는 디스플레이 부(150)를 구동하기 위한 디스플레이 구동 부(130)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(101)는 디스플레이 구동 부(130)에 의해 제어되고, 영상을 출력하는 디스플레이 부(150)를 포함할 수 있다. 디스플레이 부(150)를 이용하여, 디스플레이 장치(101)는 사용자에게 시각화된 정보를 출력할 수 있다. 디스플레이 부(150)는 FPD(Flat Panel Display)를 포함할 수 있다. 상기 FPD는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및/또는 하나 이상의 LED(Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다. 상기 LED는 OLED(Organic LED)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 디스플레이 부(150)는 전자 종이(electronic paper)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 디스플레이 부(150)는 디스플레이 패널로 참조될 수 있다. 일 실시예에서, 디스플레이 구동 부(130)는 디스플레이 구동 회로로 참조될 수 있다.
일 실시예에서, 디스플레이 구동 부(130)는 디스플레이 부(150)에서의 영상의 출력을 위한 타이밍 신호를 생성하는 타이밍 컨트롤러(timing controller)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 디스플레이 구동 부(130)는, 디스플레이 부(150)에 포함된 하나 이상의 LED들을 구동하기 위한 LED 구동 회로(또는 LED 구동 부)를 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 LED들은 디스플레이 부(150)의 백 라이트 패널, 및/또는 픽셀에 포함될 수 있다. LED 구동 회로는, 디스플레이 부(150)에 포함된 하나 이상의 LED들의 밝기를 조절하기 위하여, 하나 이상의 LED들에 제공될 전력 신호의 전압을 조절할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 구동 부(130)는 디스플레이 부(150)에 포함된 하나 이상의 LED들의 밝기를 제어할 수 있다. 실시예가 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 전력 신호는, 전원 부(110)의 다중 출력 중에서 디스플레이 구동 부(130)와 구별되는 다른 회로에 공급될 다른 전력 신호와 독립적으로, 전원 부(110)로부터 제공될 수 있다.
도 1을 참고하면, 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(101)는 디스플레이 구동 부(130)와 구별되는 메인 부(140)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메인 부(140)는 디스플레이 구동 부(130)의 기능(예, 디스플레이 장치(101)에 포함된 하나 이상의 LED들에 제공될 전력 신호의 전압을 조절하는 기능)과 구별되는 다른 기능을 수행할 수 있다. 메인 부(140)는 디스플레이 장치(101)의 하나 이상의 기능들을 실행하기 위한 프로세서 및/또는 메모리를 포함할 수 있다. 메인 부(140)는 디스플레이 구동 부(130)에 의하여 디스플레이 부(150)에 표시될 영상을 나타내는 신호를 생성할 수 있다. 메인 부(140)는 상기 생성된 신호를, 디스플레이 구동 부(130)에 송신할 수 있다. 디스플레이 구동 부(130)는 메인 부(140)로부터 송신된 신호에 기반하여, 디스플레이 부(150)를 제어할 수 있다. 디스플레이 구동 부(130)가 디스플레이 부(150)를 제어함에 따라, 메인 부(140)에서 생성된 신호에 대응하는 영상이 디스플레이 부(150) 상에 표시될 수 있다. 이하에서, 메인 부(140)는, 메인 보드, 메인 회로, 및/또는 주 회로로 참조될 수 있다.
일 실시예에서, 메인 부(140)는 사용자 입력을 획득하기 위한 하나 이상의 스위치들과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 하나 이상의 스위치들은 디스플레이 장치(101)의 하우징을 통해 적어도 일부 노출될 수 있다(may be exposed outside at least partially). 일 실시예에서, 메인 부(140)는 리모컨(remote control)과 같이 사용자 입력을 획득하기 위한 외부 전자 장치와 통신하기 위한 통신 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(101)는, 메인 부(140)를 이용하여 상기 하나 이상의 스위치들 및/또는 상기 리모컨과 관련된 사용자 입력을 식별할 수 있다. 상기 통신 회로는 적외선 통신, 블루투스 및/또는 Wi-Fi와 같은 무선 통신 프로토콜에 기반하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 메인 부(140)는 하나 이상의 기능들을 실행하기 위한 칩셋, 프로세서, 메모리, 전자부품 또는 배선 중 적어도 하나를 포함하는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 메인 부(140)는 SoC(System-on-Chip)의 형태를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 디스플레이 구동 부(130)는, 메인 부(140)로부터 수신된 신호에 기반하여, 디스플레이 부(150)에 포함된 하나 이상의 픽셀들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 부(150)는 2차원 매트릭스 형태로 정렬된 복수의 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 예시에서, 디스플레이 구동 부(130)는 상기 신호에 기반하여, 복수의 픽셀들 중에서 대응하는 행 또는 열에 포함된 적어도 하나의 픽셀을 제어할 수 있다. 디스플레이 구동 부(130)가 적어도 하나 픽셀들을 제어하는 것은, 적어도 하나 픽셀의 휘도, 밝기 및/또는 색상을 조절하는 동작을 포함할 수 있다.
비록 도시되지 않았지만, 일 실시예에 따른, 디스플레이 장치(101)는 전원 부(110)로부터 제공되는 전력 신호에 의해 동작하고, 음성 신호(acoustic signal)를 출력하기 위한 스피커를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(101)는 하나 이상의 채널들에 기반하는 입체 음향을 제공하기 위하여, 하나 이상의 스피커들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 디스플레이 장치(101)는 외부에 배치된 하나 이상의 스피커들과 유선, 및/또는 무선으로 연결될 수 있다.
도 1을 참고하면, 일 실시예에 따른, 디스플레이 장치(101)는, 디스플레이 구동 부(130), 메인 부(140), 및 디스플레이 부(150)와 같은 부하(load)에 전력을 제공하는 전원 부(110)를 포함할 수 있다. 전원 부(110)는, 다중 출력에 기반하여, 디스플레이 구동 부(130), 메인 부(140), 및 디스플레이 부(150) 각각에 의해 요구되는 상이한 직류 전압들을 가지는 전력 신호들을 출력할 수 있다. 예를 들어, 전원 부(110)는, 디스플레이 부(150)의 백라이트(예, 백라이트에 포함된 하나 이상의 LED들)의 구동을 위하여, 상대적으로 큰 전압을 가지는 전력 신호를 출력함과 동시에, 메인 부(140)의 구동을 위하여, 상대적으로 작은 전압을 가지는 전력 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 전원 부(110)는, 부하 회로들 각각의 전력 특성(power characteristic)에 기반하는 전력 신호들을 출력할 수 있다.
일 실시예에 따른, 디스플레이 장치(101)의 전원 부(110)는, 디스플레이 장치(101)이 전력원(120)으로부터 수신하는 교류 신호의 역률을 조절하기 위한 역률 변환 부(power-factor correction unit)(112)를 포함할 수 있다. 역률(power-factor, PF)은, 전력원(120)에 연결된 부하(예, 디스플레이 장치(101))가 소비하는 유효 전력 및 부하에 제공되는 피상 전력 사이의 비율을 의미한다. 일 실시예에서, 역률 변환 부(112)는 교류 신호의 무효 전력을 줄임으로써, 상기 역률을 조정할 수 있다. 예를 들어, 역률 변환 부(112)는 교류 신호의 유효 전력을 증가시켜, 상기 역률을 조정할 수 있다. 일 실시예에 따른, 역률 변환 부(112)는, 디스플레이 장치(101)가 수신하는 교류 신호의 전압 및 전류의 위상을 동기화하여(by synchronizing), 상기 역률을 조정할 수 있다. 일 실시예에 따른, 역률 변환 부(112)의 구조는 도 2 내지 도 3을 참고하여 후술된다.
일 실시예에 따른, 디스플레이 장치(101)의 전원 부(110)는, 역률 변환 부(112)로부터 제공된 전력에 기반하여, 디스플레이 장치(101)의 부하 회로들(예, 디스플레이 구동 부(130), 메인 부(140), 및/또는 디스플레이 부(150)) 각각으로 제공될 전력 신호를 생성하는 하나 이상의 전력 생성 부들을 포함할 수 있다. 도 1의 일 실시예에서, 전원 부(110)는, 디스플레이 구동 부(130)로 제공될 전력을 생성하는 제1 전력 생성 부(114)를 포함할 수 있다. 도 1의 일 실시예에서, 전원 부(110)는 메인 부(140)로 제공될 전력을 생성하는 제2 전력 생성 부(116)를 포함할 수 있다. 전력을 생성하는 것은, 상기 전력을 수신할 부하 회로에 적합한 레벨의 전압을 가지는 전력 신호를 생성하는 동작을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른, 제1 전력 생성 부(114)의 구조는 도 4를 참고하여 후술된다. 일 실시예에 따른, 제2 전력 생성 부(116)의 구조는 도 5를 참고하여 후술된다. 제1 전력 생성 부(114), 및 제2 전력 생성 부(116)와 직접적으로 연결된 역률 변환 부(112)의 동작은 도 9를 참고하여 후술된다.
도 1을 참고하면, 디스플레이 구동 부(130)로 제공될 전력을 생성하는 제1 전력 생성 부(114)가, 메인 부(140)로 제공될 전력을 생성하는 제2 전력 생성 부(116)와 독립적으로, 역률 변환 부(112)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 전력 생성 부(114)는, 제2 전력 생성 부(116)를 우회하여, 역률 변환 부(112)에 직접적으로 연결될 수 있다. 제1 전력 생성 부(114)가 역률 변환 부(112)에 직접적으로 연결됨에 따라, 제1 전력 생성 부(114)가 제2 전력 생성 부(116)에서의 전력의 생성과 독립적으로, 상대적으로 큰 전압을 가지는 전력 신호를 생성할 수 있다. 제1 전력 생성 부(114)가, 상대적으로 작은 전압을 가지는 전력 신호를 생성하는, 제2 전력 생성 부(116)에서의 전력의 생성과 독립적으로 전력 신호를 생성함에 따라, 제1 전력 생성 부(114)에서 상기 전력 신호를 생성하는 효율이 증가될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 구동 부(130)로 제공될 상기 전력 신호를 생성하는 회로 요소들의 수가, 제1 전력 생성 부(114)가 역률 변환 부(112)에 직접적으로 연결됨에 따라, 줄어들 수 있다. 상기 회로 요소들의 수가 줄어듦에 따라, 상기 회로 요소들에서 발생되는 손실의 합이 줄어들 수 있다. 상기 손실의 합이 줄어듦에 따라, 상기 전력 신호를 생성하기 위한 효율이 개선될 수 있다.
일 실시예에 따른, 디스플레이 장치(101)의 전원 부(110)는, 상대적으로 적은 수의 회로 요소들에 기반하여 구현될 수 있다. 도 1을 참고하면, 역률 변환 부(112)에서 제공되는 전력이, 제1 전력 생성 부(114), 및 제2 전력 생성 부(116) 각각으로 분할되어 제공될 수 있다. 상기 전력이 제1 전력 생성 부(114), 및 제2 전력 생성 부(116) 각각으로 분할되어 제공됨에 따라, 제1 전력 생성 부(114), 및 제2 전력 생성 부(116)는 상대적으로 적은 전력 범위에서 구동되는 회로 요소들에 기반하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 전력 생성 부(114), 및 제2 전력 생성 부(116)는 상대적으로 작은 크기의 회로 요소들로 대체되거나, 및/또는 상대적으로 적은 수의 회로 요소들로 구현될 수 있다. 상대적으로 적은 수의 회로 요소들로 구현된 제1 전력 생성 부(114), 제2 전력 생성 부(116), 및 역률 변환 부(112)의 일 예가 도 6a 내지 도 6c에서 후술된다.
이하에서는, 도 2를 참고하여, 도 1의 역률 변환 부(112), 제1 전력 생성 부(114), 및 제2 전력 생성 부(116)의 구조가 설명된다.
도 2는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(101)에 포함된 전원 부(110)의 블록도이다. 도 2의 디스플레이 장치(101)는 도 1의 디스플레이 장치(101)의 일 예일 수 있다. 예를 들어, 도 2의 전원 부(110), 전력원(120), 디스플레이 구동 부(130), 및 메인 부(140)는 도 1의 전원 부(110), 전력원(120), 디스플레이 구동 부(130), 및 메인 부(140) 각각에 대응할 수 있다.
도 2를 참고하면, 일 실시예에 따른, 전원 부(110)는 EMI 필터 부(electromagnetic interference filter unit)(210)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 전원 부(110)의 EMI 필터 부(210)는 전력원(120)의 교류 신호에 포함된 노이즈를 제거하거나, 또는 줄일 수 있다(may reduce). 예를 들어, EMI 필터 부(210)는 라인 필터(line filter)에 기반하여, 교류 신호에 포함된 노이즈를 줄일 수 있다. 상기 노이즈는, 교류 신호를 생성하는 생산자가 의도한 교류 신호의 주파수 성분과 상이한 다른 주파수 성분에 의해 발생되는 전압 리플(ripple)을 포함할 수 있다.
도 2를 참고하면, 일 실시예에 따른, 전원 부(110)는 정류 부(220)를 포함할 수 있다. 정류 부(220)는, EMI 필터 부(210)로부터, EMI 필터 부(210)에 의해 절감된 노이즈를 가지는 교류 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에 따른 정류 부(220)는 전력원(120)의 교류 신호를 정류하여, 정류된 교류 신호(a rectified alternate current signal)를 출력할 수 있다. 교류 신호를 정류하기 위하여, 정류 부(220)는 하나 이상의 다이오드들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 정류 부(220)는 전력원(120)의 교류 신호에 전파 정류를 수행하는 브리지 다이오드(bridge diode) 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전력원(120)은 교류 신호에 반파 정류를 수행할 수 있다. 정류 부(220)에 포함된 회로는 상기 브리지 다이오드에 제한되지 않으며, 논 브리지(non-bridge) 방식의 회로를 포함할 수 있다.
도 2를 참고하면, 일 실시예에 따른, 전원 부(110)는 정류 부(220)에 의해 정류된 교류 신호를 저장하는 커패시터(230)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 커패시터는 전계(electric field)에 기반하여 전기 에너지를 저장하는 회로 요소(circuit element)일 수 있다. 예를 들어, 커패시터(230)는, 전해 커패시터, 탄탈 커패시터, 세라믹 커패시터, 및/또는 필름 커패시터를 포함할 수 있다. 커패시터(230)가 정류 부(220)에 의해 의해 충전됨에 따라, 커패시터(230)의 양 단들(도 2의 일 실시예에서, 정류 부(220), 및 역률 변환 부(112) 사이의 포트) 사이의 전압이 평활화될 수 있다(may smoothen).
일 실시예에 따른, 전원 부(110)의 역률 변환 부(112)는, 정류 부(220)에 의하여 정류된 교류 신호의 역률을 변경할 수 있다. 정류된 교류 신호의 역률을 변경함과 동시에, 역률 변환 부(112)는, 제1 전력 생성 부(114), 및 제2 전력 생성 부(116) 각각으로 전력을 제공할 수 있다. 도 2를 참고하면, 역률 변환 부(112)는 제1 전력 생성 부(114)로 전력을 제공하기 위한 트랜스포머(240), 및 제2 전력 생성 부(116)로 전력을 제공하기 위한 커패시터(250)를 포함할 수 있다. 트랜스포머(240)는 일차 코일(a primary coil), 및 상기 일차 코일에 유도 결합된(mutually coupled to) 이차 코일(a secondary coil)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른, 역률 변환 부(112)는 트랜스포머(240)의 일차 코일에 인가되는 전류에 기반하여, 상기 정류된 교류 신호의 역률을 변경할 수 있다. 일 실시예에 따른, 역률 변환 부(112)는 트랜스포머(240)의 일차 코일에 흐르는 전류를 조절하여, 제1 전력 생성 부(114)에 전기적으로 연결된 이차 코일에 전류를 유도할 수 있다. 트랜스포머(240)의 이차 코일에 유도되는 전류에 기반하여, 제1 전력 생성 부(114)는 디스플레이 구동 부(130)로 제공될 전력을 생성할 수 있다.
도 2를 참고하면, 전원 부(110)는 제1 전력 생성 부(114)에서 생성된 전력을 저장하기 위한 커패시터(270)를 포함할 수 있다. 디스플레이 구동 부(130)는 커패시터(270)에 저장된 전력에 기반하여 구동할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 구동 부(130)는 커패시터(270)에 저장된 전력에 기반하여, 하나 이상의 LED들(280)로 전력 신호를 송신할 수 있다. 도 2의 하나 이상의 LED들(280)은 도 1의 디스플레이 부(150)에 포함될 수 있다. 일 실시예에 따른, 제1 전력 생성 부(114)는 커패시터(270)에, 하나 이상의 LED들(280)을 구동하기 위하여 요구되는, 상대적으로 큰 전압을 인가할 수 있다. 커패시터(270)에 상대적으로 큰 전압을 인가하기 위하여, 제1 전력 생성 부(114)는 배전압 기(voltage doubler)와 같이 전압을 증가시키기 위한 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 역률 변환 부(112), 및 제1 전력 생성 부(114)는 부스트 역률 변환 회로(boost PFC)를 형성할 수 있다.
도 2의 일 실시예에서, 디스플레이 장치(101)의 제2 전력 생성 부(116)는 커패시터(250)에 저장된 전력에 기반하여 구동할 수 있다. 역률 변환 부(112)는, 트랜스포머(240)의 일차 코일에 인가되는 전류에 기반하여, 커패시터(250)를 충전할 수 있다. 커패시터(250)에 충전된 전류가 제2 전력 생성 부(116)로 제공됨에 따라, 제2 전력 생성 부(116)는 트랜스포머(240)의 일차 코일에 인가되는 전류에 기반하여, 메인 부(140)에 제공될 전력을 생성할 수 있다.
도 2를 참고하면, 전원 부(110)는 제2 전력 생성 부(116)에서 생성된 전력을 저장하기 위한 커패시터(260)를 포함할 수 있다. 메인 부(140)는 커패시터(260)에 저장된 전력에 기반하여 구동할 수 있다. 메인 부(140), 및 전원 부(110) 사이의 전기적인 절연(electronic isolation)을 형성하기 위하여, 제2 전력 생성 부(116)는 트랜스포머(240)와 상이한 다른 트랜스포머에 기반하는 플라이백 회로를 포함할 수 있다. 제2 전력 생성 부(116)는, 제1 전력 생성 부(114)에서 출력되는 전력 신호의 제1 전압(예, 커패시터(270)의 양 단들 사이의 전압) 보다 낮은 제2 전압(예, 커패시터(260)의 양 단들 사이의 전압)을 가지는 전력 신호를 출력할 수 있다. 제2 전력 생성 부(116)에서 인가되는 상기 제2 전압의 리플은, 상기 제1 전압에 포함된 리플 보다 적을 수 있다.
상술한 바와 같이, 일 실시예에 따른, 전원 부(110)는, 제1 전력 생성 부(114), 및 제2 전력 생성 부(116) 각각이 역률 변환 부(112)에 직접적으로 연결되는 구조에 기반하여, 제1 전력 생성 부(114), 및 제2 전력 생성 부(116) 각각이 전력 신호를 생성하는 효율을 개선할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 LED들(280)의 구동을 위하여 상대적으로 큰 전압을 요구하는 디스플레이 구동 부(130)의 전력 특성에 적합한 전력 신호를 생성하기 위한 제1 전력 생성 부(114)가, 트랜스포머(240)를 통하여 역률 변환 부(112)로부터 전력을 직접적으로 수신할 수 있다. 제1 전력 생성 부(114)가 역률 변환 부(112)로부터 전력을 직접적으로 수신함에 따라, 역률 변환 부(112) 및 제1 전력 생성 부(114) 사이에서, 전력의 제공, 및/또는 변환을 위한 추가적인 회로(예, 제2 전력 생성 부(116)와 같은 DC-DC 컨버터), 및/또는 스테이지가 생략될 수 있다. 상기 추가적인 회로의 생략은, 디스플레이 구동 부(130)로 제공될 전력을 생성하는 동작에서 발생되는 손실을 줄일 수 있다. 상기 손실이 줄어듦에 따라, 전원 부(110)가 디스플레이 구동 부(130)로 제공될 전력을 생성하는 효율이 개선될 수 있다. 상기 추가적인 회로의 생략은, 제1 전력 생성 부(114), 및 역률 변환 부(112)를 포함하는 전원 부(110)에 포함된 회로 요소들의 수, 및/또는 크기를 줄일 수 있다.
이하에서는, 도 3을 참고하여, 도 2의 역률 변환 부(112)의 구조가 상세히 설명된다.
도 3은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(101)에 포함된 역률 변환 부(112)의 예시적인 회로 도이다. 도 3의 디스플레이 장치(101), 및 전원 부(110)는 도 1 내지 도 2의 디스플레이 장치(101), 및 전원 부(110)의 일 예일 수 있다. 예를 들어, 도 3의 전원 부(110), 전력원(120), 디스플레이 구동 부(130), 및 메인 부(140)는 도 1의 전원 부(110), 전력원(120), 디스플레이 구동 부(130), 및 메인 부(140) 각각에 대응할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 EMI 필터 부(210), 정류 부(220), 커패시터들(230, 250, 260, 270), 트랜스포머(240), 및 하나 이상의 LED들(280)은 EMI 필터 부(210), 정류 부(220), 커패시터들(230, 250, 260, 270), 트랜스포머(240), 및 하나 이상의 LED들(280) 각각에 대응할 수 있다. 이하에서, 도 1 내지 도 2와 중복되는 전원 부(110), 및/또는 역률 변환 부(112)의 설명이 생략된다.
도 3의 일 실시예에서, 역률 변환 부(112)는 노드(330), 및 접지 노드(310)를 포함하는 포트를 통해 정류 부(220)와 연결될 수 있다. 이하에서, 노드는 회로 요소들(circuit elements)을 서로 연결하는 회로의 부분으로, 전위차가 실질적으로 존재하지 않는 부분을 의미할 수 있다. 예를 들어, 노드는 회로 요소들을 연결하는 회로 내 도선에 대응할 수 있다. 예를 들어, 정류 부(220)로부터, 역률 변환 부(112)는 정류된 교류 신호를 수신할 수 있다. 커패시터(230)는 노드(330), 및 접지 노드(310) 각각에 연결된 양 단들을 포함할 수 있다.
유도 결합에 기반하여 역률 변환 부(112)로부터 제1 전력 생성 부(114)로 전력을 제공하는 트랜스포머(240)는, 일차 코일(240-1), 및 이차 코일(240-2)을 포함할 수 있다. 유도 결합된 일차 코일(240-1), 및 이차 코일(240-2)에 기반하여, 트랜스포머(240)의 일차 코일(240-1)에 연결된 회로, 및 이차 코일(240-2)에 연결된 다른 회로 사이의 전기적인 절연이 유지되면서, 전기 에너지가 상기 회로, 및 상기 다른 회로 사이에서 이동할 수 있다. 도 3을 참고하면, 일차 코일(240-1)은 노드(330)에 연결된 일 단, 및 노드(360)에 연결된 타 단을 포함할 수 있다. 이차 코일(240-2)은 제1 전력 생성 부(114)에 연결될 수 있다. 이차 코일(240-2), 및 이차 코일(240-2)에 연결된 제1 전력 생성 부(114)의 구조는 도 4를 참고하여 후술된다.
도 3을 참고하면, 일 실시예에 따른, 역률 변환 부(112)는 일차 코일(240-1)의 타 단인 노드(360)에 연결된 일 단, 및 접지 노드(310)에 연결된 타 단을 포함하는 스위치(350)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른, 역률 변환 부(112)는 일차 코일(240-1)의 타 단인 노드(360)에 연결된 애노드, 및 노드(370)에 연결된 캐소드를 포함하는 다이오드(340)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른, 역률 변환 부(112)는 노드(330)에 연결된 애노드, 및 노드(370)에 연결된 캐소드를 포함하는 다이오드(320)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른, 역률 변환 부(112)는 노드(370)에 연결된 일 단, 및 접지 노드(310)에 연결된 타 단을 포함하는 커패시터(250)를 포함할 수 있다. 노드(370), 및 접지 노드(310)는 역률 변환 부(112), 및 제2 전력 생성 부(116)를 연결하는 포트를 형성할 수 있다. 노드(370), 및 접지 노드(310)를 포함하는 포트를 통해 커패시터(250)와 연결된 제2 전력 생성 부(116)의 구조는 도 5를 참고하여 후술된다.
일 실시예에 따른, 역률 변환 부(112)는 스위치(350)를 제어하기 위한 컨트롤러(380)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(380)는 일차 코일(240-1)에 인가되는 전류(I1), 및 커패시터(250)의 전압(Vbulk) 중 적어도 하나에 기반하여 스위치(350)를 제어할 수 있다. 컨트롤러(380)가 커패시터(250)의 전압(Vbulk)에 기반하여 동작하므로, 컨트롤러(380)는 전기적인 절연이 요구되는 다른 커패시터(예, 커패시터(260))의 전압을 식별하기 위한 추가적인 회로(예, 광-결합기)와 독립적으로 구현될 수 있다.
일 실시예에 따른, 컨트롤러(380)는 임계 도통 모드(critical conduction mode, CRM)에 기반하여, 스위치(350)를 제어할 수 있다. 임계 도통 모드에서, 컨트롤러((380)는 스위치(350)를 이용하여 지정된 길이(duration)의 시간 구간 동안 일차 코일(240-1)에 전기 에너지를 저장하고, 상기 시간 구간과 상이한 다른 시간 구간 동안 일차 코일(240-1)에 저장된 전기 에너지를 다른 회로 요소(예, 도 3의 커패시터(250))로 공급할 수 있다. 상기 지정된 길이는, 커패시터(250)의 전압(Vbulk)에 기반하여 조절될 수 있다. 컨트롤러(380)는, 일차 코일(240-1)에 흐르는 전류(I1)의 크기가 0 A이 될 때까지, 일차 코일(240-1)에 저장된 전기 에너지를 다른 회로 요소로 송신할 수 있다. 컨트롤러(380)는, 이차 코일(240-2)과 상이한, 일차 코일(240-1)에 유도 결합된 다른 코일(예, 보조 권선)을 이용하여, 일차 코일(240-1)에 흐르는 전류의 크기를 식별할 수 있다. 컨트롤러(380)는, 커패시터(250)의 전압(Vbulk)을 식별하기 위하여, 노드(370)와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따른, 역률 변환 부(112)의 스위치(350)는 일차 코일(240-1)에 인가되는 전류의 흐름을 조절할 수 있다. 스위치(350)는 상기 전류를, 커패시터(250), 및 접지 노드(310) 중 어느 하나로 선택적으로 송신할 수 있다. 예를 들어, 스위치(350)는 커패시터(250), 및 일차 코일(240-1) 사이의 전기적인 연결을 제어할 수 있다. 도 3을 참고하면, 스위치(350)가 N-채널의 MOSFET(Metal Oxide Field Effect Transistor)으로 구현된 일 예가 도시된다. 실시예가 이에 제한되는 것은 아니며, 스위치(350)는 P-채널의 MOSFET, MISFET(Metal Insulator Semiconductor FET) 및/또는 BJT(Bi-Junction Transistor)에 기반하여 구현될 수 있다. N-채널의 MOSFET에 대응하는 스위치(350)는, 노드(360)에 연결된 드레인, 접지 노드(310)에 연결된 소스를 포함할 수 있다. 스위치(350)의 게이트는 컨트롤러(380)에 연결될 수 있다. 컨트롤러(380)는 스위치(350)의 게이트에 인가되는 전압(Q1)을 조절하여, 스위치(350)의 상태를 변경할 수 있다.
도 3의 일 실시예에서, 노드(330)를 통하여, 정류된 교류 신호가 일차 코일(240-1)에 인가될 수 있다. 스위치(350)는, 컨트롤러(380)로부터 지정된 임계치(예, N-채널 트랜지스터의 문턱 전압)를 초과하는 전압을 수신함에 따라, 노드(360), 및 접지 노드(310) 사이의 전기적인 연결을 수립할 수 있다. 노드(360), 및 접지 노드(310) 사이의 전기적인 연결이 수립된 제1 상태에서, 노드(360)의 전압이 접지 노드(310)와 실질적으로 일치됨에 따라, 노드(360)로부터 노드(370)로 향하는 전류의 흐름이, 다이오드(340)에 의하여 차단될 수 있다. 노드(360)의 전압이 접지 노드(310)와 실질적으로 일치됨에 따라, 일차 코일(240-1)에 흐르는 전류가 점진적으로 증가될 수 있다. 일차 코일(240-1)에 흐르는 전류가 점진적으로 증가됨에 따라, 일차 코일(240-1)이 자계(a magnetic-field)에 기반하여 전기 에너지를 저장할 수 있다.
상기 제1 상태와 상이한 제2 상태에서, 스위치(350)는 컨트롤러(380)로부터 지정된 임계치 미만의 전압을 수신할 수 있다. 컨트롤러(380)로부터 지정된 임계치 미만의 전압을 수신함에 따라, 스위치(350)는 노드(360), 및 접지 노드(310) 사이의 전기적인 연결을 해제할 수 있다(may disable). 노드(360), 및 접지 노드(310) 사이의 전기적인 연결이 해제된 상기 제2 상태에서, 일차 코일(240-1)에 인가되는 전류가 다이오드(340)를 통하여 커패시터(250)로 송신될 수 있다. 상기 제2 상태에서, 커패시터(230)의 전압, 및 일차 코일(240-1)에 인가되는 전류에 의하여, 커패시터(250)는, 커패시터(230)의 전압을 초과하는 전압으로 충전될 수 있다. 커패시터(250)가 커패시터(230)의 전압을 초과하는 전압으로 충전됨에 따라, 역률 변환 부(112)는 전압을 증가시키는 부스트 변환 회로로 동작할 수 있다. 커패시터(250)가 일차 코일(240-1)에 인가되는 전류에 의해 충전됨에 따라, 일차 코일(240-1)에 인가되는 전류의 크기가, 상기 제2 상태에서 점진적으로 감소될 수 있다.
컨트롤러(380)가 CRM에 기반하여 스위치(350)를 제어하는 일 실시예에서, 컨트롤러(380)가 스위치(350)를 상기 제1 상태에 기반하여 제어하는 시간 구간은, 지정된 길이(a preset duration)를 가질 수 있다. 컨트롤러(380)가 CRM에 기반하여 스위치(350)를 제어하는 일 실시예에서, 컨트롤러(380)는 일차 코일(240-1)에 인가되는 전류의 크기가 0을 초과하는 시간 구간 동안, 스위치(350)를 상기 제2 상태에 기반하여 제어할 수 있다. 일 실시예에 따른, 컨트롤러(380)가 상기 제1 상태, 및 상기 제2 상태 사이를 전환하는 동작은, 도 6a 내지 도 6c, 도 7a 내지 도 7b, 및/또는 도 8a 내지 도 8b를 참고하여 후술된다.
상술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 역률 변환 부(112)는 트랜스포머(240)의 일차 코일(240-1)에 흐르는 전류에 기반하여, 노드(330)를 통해 수신하는 교류 신호(예, 정류 부(220)에 의하여 정류된 교류 신호)의 역률을 조절하면서, 제2 전력 생성 부(116)로 제공될 전력을 저장하는 커패시터(250)를 충전할 수 있다. 일차 코일(240-1)에 흐르는 전류는, 컨트롤러(380)에 의하여 제어되는 스위치(350)에 기반하여, 시간 영역에서(in a time domain) 연접한 시간 구간들 각각에서 증가, 및 감소할 수 있다. 예를 들어, 일차 코일(240-1)에 흐르는 전류는, 스위치(350)가 상기 제1 상태에 기반하여 제어되는 제1 시간 구간 동안, 점진적으로 증가될 수 있다. 예를 들어, 일차 코일(240-1)에 흐르는 전류는, 스위치(350)가 상기 제2 상태에 기반하여 제어되는 제2 시간 구간 동안, 점진적으로 감소될 수 있다. 일차 코일(240-1)에 흐르는 전류의 증가, 및 감소는, 일차 코일(240-1)에 유도 결합된 이차 코일(240-2)에서의 전류의 흐름을 생성할 수 있다. 이차 코일(240-2)에서 생성된 전류의 흐름은, 제1 전력 생성 부(114)에 기반하는 전력의 생성에 이용될 수 있다.
일 실시예에서, 트랜스포머(240)를 이용하여, 역률 변환 부(112)는 제2 전력 생성 부(116)와 독립적으로, 상대적으로 큰 전압의 전력 신호를 생성하는 제1 전력 생성 부(114)로 전력을 제공할 수 있다. 역률 변환 부(112)가 트랜스포머(240)를 이용하여 커패시터(250)와 상이한 전기적인 경로를 따라 제1 전력 생성 부(114)로 전력을 송신함에 따라, 커패시터(250)는 디스플레이 구동 부(130)의 구동을 위한 제1 전력, 및 메인 부(140)의 구동을 위한 제2 전력 중에서 제2 전력을 저장할 수 있다. 커패시터(250)가 상기 제1 전력의 저장과 독립적으로 동작함에 따라, 커패시터(250)는 상대적으로 적은 전력을 저장하기 위한 회로 요소에 기반하여 구현될 수 있다.
이하에서는, 도 4를 참고하여, 도 3의 제1 전력 생성 부(114)가 이차 코일(240-2)에 유도되는 전류에 기반하여 전력을 생성하는 동작이 설명된다.
도 4는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(101)에 포함된 역률 변환 부에 연결된 제1 전력 생성 부(114)의 예시적인 회로 도이다. 도 4의 디스플레이 장치(101), 역률 변환 부, 제1 전력 생성 부(114), 및 디스플레이 구동 부(130)는 도 1 내지 도 3의 디스플레이 장치(101), 역률 변환 부(112), 제1 전력 생성 부(114), 및 디스플레이 구동 부(130)의 일 예일 수 있다. 예를 들어, 도 4의 이차 코일(240-2), 커패시터(270), 및 하나 이상의 LED들(280)은 도 2의 이차 코일(240-2), 커패시터(270), 및 하나 이상의 LED들(280) 각각에 대응할 수 있다.
일 실시예에 따른, 제1 전력 생성 부(114)는 이차 코일(240-2)의 일 단과 연결된 일 단을 포함하는 커패시터(420)를 포함할 수 있다. 도 4를 참고하면, 이차 코일(240-2)의 타 단이 접지 노드(410)에 연결되고, 커패시터(420)가 노드(440)에 연결된 일 예가 도시된다. 제1 전력 생성 부(114)는 접지 노드(410)에 연결된 애노드, 및 노드(440)에 연결된 캐소드를 포함하는 다이오드(430)를 포함할 수 있다. 노드(440), 및 접지 노드(410) 사이의 커패시터(420), 및 이차 코일(240-2)의 상호 연결(interconnection)은 도 4의 일 실시예에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 이차 코일(240-2)은 노드(440)에 연결된 일 단, 및 커패시터(420)의 일 단에 연결된 타 단을 포함할 수 있다. 상기 예시에서, 커패시터(420)는 접지 노드(410)에 연결된 타 단을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른, 제1 전력 생성 부(114)는 노드(440)에 연결된 애노드, 및 노드(460)에 연결된 캐소드를 포함하는 다이오드(450)를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(101)의 커패시터(270)는, 노드(460)에 연결된 일 단, 및 접지 노드(410)에 연결된 타 단을 포함할 수 있다. 노드(460), 및 접지 노드(410)는, 제1 전력 생성 부(114), 및 디스플레이 구동 부(130)를 연결하는 포트를 형성할 수 있다.
일 실시예에 따른, 제1 전력 생성 부(114)는 커패시터(270)의 전압을, 디스플레이 구동 부(130)에 적합한 전압으로 유지하기 위하여, 이차 코일(240-2), 및 커패시터(420)에 기반하는 부스트 변환 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전력 생성 부(114)는 배전압 회로(voltage doubler)에 기반하는 구조를 가질 수 있다. 도 4를 참고하면, 이차 코일(240-2)에 흐르는 전류의 방향에 따라, 커패시터(420)의 충전, 및 커패시터(270)의 충전이 연접한 시간 구간들 각각에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 이차 코일(240-2)로부터 접지 노드(410)로 향하는 전류가 유도되는 동안, 상기 전류는 다이오드(430)를 통하여, 커패시터(420)의 충전에 이용될 수 있다. 상기 예시에서, 이차 코일(240-2)에 흐르는 전류의 방향이 전환되는 경우, 이차 코일(240-2)에 흐르는 전류는, 다이오드(450)를 통하여, 커패시터(270)의 충전에 이용될 수 있다. 커패시터(270)가, 이차 코일(240-2)에 흐르는 전류, 및 커패시터(420)의 전압에 기반하여 충전됨에 따라, 커패시터(270)는, 커패시터(420)의 전압을 초과하는 전압으로 충전될 수 있다.
상술한 바와 같이, 일 실시예에 따른, 디스플레이 장치(101)의 제1 전력 생성 부(114)는, 상대적으로 큰 전압을 요구하는 디스플레이 구동 부(130)로 제공될 전력 신호를 생성하기 위하여, 전압을 증가시키는 구조를 가질 수 있다. 이차 코일(240-2)이, 역률 변환 부(예, 도 1 내지 도 3의 역률 변환 부(112))에서, 정류된 교류 신호를 수신하는 일차 코일(예, 도 2 내지 도 3의 일차 코일(240-1))에 유도 결합됨에 따라, 제1 전력 생성 부(114)는 역률 변환 부로부터 직접적으로 전력을 획득할 수 있다. 제1 전력 생성 부(114)가 역률 변환 부로부터 직접적으로 전력을 획득함에 따라, 디스플레이 구동 부(130)로 제공될 전력을 생성하는 동안에 발생되는 손실이 줄어들 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(101)에 포함된 역률 변환 부에 연결된 제2 전력 생성 부(116)의 예시적인 회로 도이다. 도 5의 디스플레이 장치(101), 역률 변환 부, 제2 전력 생성 부(116), 및 메인 부(140)는 도 1 내지 도 3의 디스플레이 장치(101), 역률 변환 부(112), 제2 전력 생성 부(116), 및 메인 부(140)의 일 예일 수 있다. 예를 들어, 도 5의 커패시터들(250, 260)은 도 2 내지 도 3의 커패시터들(250, 260) 각각에 대응할 수 있다.
일 실시예에 따른, 제2 전력 생성 부(116)는, 일차 코일(510-1), 및 이차 코일(510-2)을 포함하는 트랜스포머(510)를 포함할 수 있다. 트랜스포머(510)의 일차 코일(510-1)의 일 단은 노드(370)를 통하여 커패시터(250)의 일 단에 연결될 수 있다. 도 5의 트랜스포머(510)의 등가 회로를 참고하면, 인덕터(510-3)는, 트랜스포머(510)의 일차 코일(510-1), 및 이차 코일(510-2) 사이의 유도 결합에 의한 자화 인덕턴스 성분의 등가 회로일 수 있다. 일 실시예에 따른, 제2 전력 생성 부(116)는 일차 코일(510-1)의 타 단에 연결되어, 일차 코일(510-1)에 인가되는 전류를 조절하기 위한 스위치(520)를 포함할 수 있다. 도 5를 참고하면, N-채널의 MOSFET에 기반하여 구현된 스위치(520)가 도시된다. 도 5의 일 실시예에서, 스위치(520)는 일차 코일(510-1)의 타 단에 연결된 드레인, 및 접지 노드(310)에 연결된 소스를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른, 제2 전력 생성 부(116)는 이차 코일(510-2)의 일 단에 연결된 애노드, 및 노드(560)에 연결된 캐소드를 포함하는 다이오드(540)를 포함할 수 있다. 커패시터(260)는 노드(560)에 연결된 일 단, 및 접지 노드(530)에 연결된 타 단을 포함할 수 있다. 접지 노드(530)는, 접지 노드(310)와 전기적으로 절연될 수 있다. 도 5를 참고하면, 커패시터(260)가 다이오드(540)를 통하여 이차 코일(510-2)에 연결됨에 따라, 커패시터(260)는 이차 코일(510-2)에 유도되는 전류에 의하여 충전될 수 있다. 노드(560), 및 접지 노드(530)는 제2 전력 생성 부(116), 및 메인 부(140)를 연결하는 포트를 형성할 수 있다.
일 실시예에 따른, 제2 전력 생성 부(116)는 이차 코일(510-2)에 유도되는 전류를 정류하여, 메인 부(140)로 제공될 전력 신호를 획득할 수 있다. 예를 들어, 커패시터(260)는 이차 코일(510-2)에 유도되는 전류에 의하여 충전될 수 있다. 도 5를 참고하면, 다이오드(540)에 기반하여, 커패시터(260)가 이차 코일(510-2)로부터 다이오드(540)로 흐르는 전류에 기반하여 충전될 수 있다. 커패시터(260)는, 메인 부(140)로 송신될 전력 신호의 전압을 평활화하기 위하여, 노드(560), 및 접지 노드(530)를 포함하는 포트에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른, 제2 전력 생성 부(116)는 트랜스포머(510)에서의 전류의 흐름을 제어하기 위한 컨트롤러(570)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(570)는, 커패시터(260)의 전압에 기반하여, 스위치(520)를 제어할 수 있다. 스위치(520)가 N-채널 MOSFET으로 구현된 도 5의 일 실시예에서, 컨트롤러(570)는 스위치(520)의 게이트로 전압(Q2)을 인가할 수 있다. 비록 도시되지 않았지만, 컨트롤러(570)는 트랜스포머(510)의 일차 코일(510-1), 및 이차 코일(510-2) 사이의 전기적인 절연을 유지하기 위한 광 결합기를 포함할 수 있다. 컨트롤러(570) 내에서, 상기 광 결합기는, 광 신호에 기반하여 커패시터(260)의 전압(Vmain)을, 스위치(520)의 게이트에 인가되는 전압(Q2)을 생성하는 회로로 송신할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(570)가 스위치(520)의 게이트로 지정된 임계치(예, 스위치(520)의 문턱 전압)를 초과하는 전압을 인가하는 경우, 스위치(520)가 활성화됨에 따라, 트랜스포머(510)의 일차 코일(510-1), 및 접지 노드(310)가 전기적으로 연결될 수 있다. 트랜스포머(510)의 일차 코일(510-1), 및 접지 노드(310)가 전기적으로 연결됨에 따라, 커패시터(250)로부터 일차 코일(510-1)로 흐르는 전류가 점진적으로 증가될 수 있다. 예를 들어, 일차 코일(510-1)이 커패시터(250)로부터 수신된 전류에 기반하여 충전될 수 있다. 일차 코일(510-1)이 충전되는 동안, 제2 전력 생성 부(116)는 커패시터(260)에 충전된 전력에 기반하여 메인 부(140)로 전력 신호를 출력할 수 있다.
상기 예시에서, 컨트롤러(570)가 스위치(520)의 게이트로 상기 지정된 임계치 미만의 전압을 인가하는 경우, 스위치(520)가 비활성화될 수 있다. 스위치(520)가 비활성화됨에 따라, 트랜스포머(510)의 일차 코일(510-1), 및 접지 노드(310)가 전기적으로 분리될 수 있다. 일차 코일(510-1), 및 접지 노드(310)가 전기적으로 분리됨에 따라, 일차 코일(510-1)에 인가되는 전류의 크기가 점진적으로 줄어들 수 있다. 일차 코일(510-1)에 인가되는 전류의 크기가 점진적으로 줄어듦에 따라, 일차 코일(510-1)과 유도 결합된 이차 코일(510-2)에 유도되는 전류의 크기가 증가될 수 있다. 이차 코일(510-1)에 유도되는 전류는 다이오드(540)를 통하여 커패시터(260)로 전달될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(570)가 스위치(520)의 게이트로 상기 지정된 임계치 미만의 전압을 인가하는 동안, 커패시터(260)는 이차 코일(510-2)에 유도되는 전류에 의하여 충전될 수 있다. 상기 예시에서, 컨트롤러(570)가 스위치(520)의 게이트로 상기 지정된 임계치를 초과하는 전압을 인가하는 동안, 커패시터(260)는 이차 코일(510-2)에 유도되는 전류와 독립적으로 동작할 수 있다. 컨트롤러(570)가 스위치(520)의 게이트로 상기 지정된 임계치를 초과하는 전압을 인가하는 주기, 및/또는 듀티 비는, 커패시터(260)의 전압(Vmain)(또는, 메인 부(140)로 송신되는 전력 신호의 전압)의 크기를 일정하게 유지하도록, 조절될 수 있다.
상술한 바와 같이, 일 실시예에 따른, 디스플레이 장치(101)의 제2 전력 생성 부(116)는 트랜스포머(510)에 기반하는 플라이백 구조에 기반하여 구현될 수 있다. 제2 전력 생성 부(116)는 디스플레이 구동 부(예, 도 1 내지 도 4의 디스플레이 구동 부(130))로 제공될 제1 전력 신호와 독립적으로, 메인 부(140)에 제공될 제2 전력 신호를 출력할 수 있다. 제2 전력 생성 부(116)가 제1 전력 신호, 및 제2 전력 신호 중에서 제2 전력 신호를 출력함에 따라, 제2 전력 생성 부(116)는 상대적으로 큰 전력을 요구하는 상기 제1 전력 신호와 독립적으로 구현될 수 있다. 제2 전력 생성 부(116)가 상기 제1 전력 신호와 독립적으로 구현됨에 따라, 제2 전력 생성 부(116)의 크기, 및 제2 전력 생성 부(116)에 포함된 회로 요소들의 개수가 줄어들 수 있다. 도 5의 일 실시예를 참고하면, LLC 구조와 상이한 플라이백 구조와 같이, 제2 전력 생성 부(116)는 상대적으로 적은 수의 회로 요소들에 기반하여 구현될 수 있다.
이하에서는, 도 4의 제1 전력 생성 부(114), 및 도 5의 제2 전력 생성 부(116)가 역률 변환 부(112)의 상태에 따라 전력을 수신하는 동작이 설명된다.
도 6a 내지 도 6c는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(101)에 포함된 역률 변환 부의 상이한 상태들을 설명하기 위한 도면들이다. 도 6a 내지 도 6c의 디스플레이 장치(101)는 도 1 내지 도 5의 디스플레이 장치(101)의 일 예일 수 있다. 이하에서, 도 1 내지 도 5의 설명과 중복되는 디스플레이 장치(101)의 설명은 생략된다.
도 6a 내지 도 6c를 참고하면, 정류된 교류 신호를 수신하는 일차 코일(240-1)을 포함하는, 트랜스포머(240)의 등가 회로가 도시된다. 트랜스포머(240)의 등가 회로는, 일차 코일(240-1), 이차 코일(240-2), 자화 인덕턴스 성분에 대응하는 인덕터(240-3), 및 누설 인덕턴스 성분에 대응하는 인덕터(240-4)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 인덕터(240-3)에 흐르는 전류는, 트랜스포머(240)의 자화 인덕턴스 성분에 기반하는 전류일 수 있다. 예를 들어, 인덕터(240-4)에 흐르는 전류는, 트랜스포머(240)의 누설 인덕턴스 성분에 기반하는 전류(예, 누설 전류)일 수 있다.
도 6a를 참고하면, 일 실시예에 따른, 디스플레이 장치(101)의 역률 변환 부(예, 도 1의 역률 변환 부(112))의 스위치(350)가 활성화된 상태에서의 전류의 흐름이 도시된다. 스위치(350)가 활성화됨에 따라, 일차 코일(240-1)의 전류가 접지 노드(310)로 인가될 수 있다. 도 6a의 상태에서, 노드(360)의 전압이 활성화된 스위치(350)에 의하여 접지 노드(310)의 전압과 실질적으로 일치됨에 따라, 일차 코일(240-1)에 인가되는 전류가 커패시터(250)로 흐르는 것이, 다이오드(340)에 의하여 차단될 수 있다. 예를 들어, 다이오드(340)에 의하여, 스위치(350)가 활성화된 동안, 커패시터(250)가 트랜스포머(240)와 독립적으로 동작할 수 있다. 도 6a의 상태에서 일차 코일(240-1)에 인가되는 전류는 방향(610)을 따라 흐를 수 있다.
도 6a의 상태에서, 일차 코일(240-1)의 전류가 접지 노드(310)로 인가됨에 따라, 일차 코일(240-1)에 인가되는 전류의 크기가 점진적으로 증가될 수 있다. 일차 코일(240-1)에 인가되는 전류의 크기가 점진적으로 증가됨에 따라, 일차 코일(240-1)과 유도 결합된 이차 코일(240-2)에서, 방향(615)을 따라 흐르는 전류가 유도될 수 있다. 도 6a의 상태에서, 커패시터(420)는 이차 코일(240-2)에 유도되는 전류에 기반하여 충전될 수 있다. 다이오드(450)에 의하여, 이차 코일(240-2)에 유도되는 전류는, 방향(615)을 따라, 커패시터(420), 및 커패시터(270) 중 커패시터(420)로 흐를 수 있다.
일 실시예에 따른, 스위치(350)는 컨트롤러(예, 도 3의 컨트롤러(380))에 의하여 활성화될 수 있다. 상기 컨트롤러가 스위치(350)를 활성화하는 것은, 일차 코일(240-1)에 저장된 전기 에너지가 커패시터(250)의 전압을 지정된 전압으로 충전하기 위한 레벨이 될 때까지 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 컨트롤러는, 일차 코일(240-1)에 저장된 전기 에너지를, 일차 코일(240-1)에 인가되는 전류의 크기에 기반하여 식별할 수 있다. 일차 코일(240-1)에 저장된 전기 에너지가 상기 레벨이 되는 경우, 상기 컨트롤러는 스위치(350)를 비활성화할 수 있다.
도 6b를 참고하면, 일 실시예에 따른, 디스플레이 장치(101)의 역률 변환 부의 스위치(350)가 비활성화된 상태에서의 전류의 흐름이 도시된다. 스위치(350)가 비활성화됨에 따라, 노드(360)가 접지 노드(310)로부터 전기적으로 분리될 수 있다. 노드(360)가 접지 노드(310)로부터 전기적으로 분리됨에 따라, 일차 코일(240-1)의 전류가 다이오드(340)를 통하여 노드(370)로 흐를 수 있다. 노드(370)에 연결된 일 단을 포함하는 커패시터(250)는, 도 6b의 상태에서, 일차 코일(240-1)의 전류를 수신함에 따라, 충전될 수 있다. 예를 들어, 커패시터(250)는, 커패시터(230)의 전압, 및 일차 코일(240-1)에 인가되는 전류에 기반하여, 커패시터(230)의 전압을 초과하는 전압으로 충전될 수 있다. 예를 들어, 커패시터(250)가 충전됨에 따라, 커패시터(250)의 전압은, 커패시터(250)에 연결된 부하 회로(예, 도 1의 메인 부(140))의 구동을 위한 전압으로 증가될 수 있다. 도 6b의 상태에서, 일차 코일(240-1)에 인가되는 전류는 방향(620)을 따라 흐를 수 있다.
도 6b의 상태에서, 일차 코일(240-1)에 저장된 전기 에너지가 커패시터(250)의 충전을 위해 이용됨에 따라, 일차 코일(240-1)에 흐르는 전류의 크기가 점진적으로 줄어들 수 있다. 일차 코일(240-1)에 흐르는 전류의 크기가 점진적으로 줄어듦에 따라, 일차 코일(240-1)과 유도 결합된 이차 코일(240-2)에서, 도 6a의 방향(615)과 반대인 방향(625)을 따라 흐르는 전류가 유도될 수 있다. 도 6b의 상태에서, 방향(625)을 따라 흐르는 전류는 다이오드(450)를 통해 커패시터(270)로 송신될 수 있다. 도 6b의 상태에서, 커패시터(270)는, 이차 코일(240-2)에 유도된 전류, 및 커패시터(420)의 전압에 기반하여, 커패시터(420)의 전압을 초과하는 전압으로 충전될 수 있다. 예를 들어, 커패시터(270)가 충전됨에 따라, 커패시터(270)의 전압은, 커패시터(270)에 연결된 부하 회로(예, 도 1의 디스플레이 구동 부(130), 및/또는 도 2의 하나 이상의 LED들(280))의 구동을 위한 전압으로 증가될 수 있다.
일 실시예에 따른, 스위치(350)는 컨트롤러에 의하여 활성화, 또는 비활성화될 수 있다. 도 6b의 상태에서, 상기 컨트롤러가 스위치(350)를 비활성화하는 것은, 일차 코일(240-1)에 인가되는 전류의 크기가 0이 될 때까지 수행될 수 있다. 도 6c는 일차 코일(240-1)에 인가되는 전류의 크기가 0이 된 상태에서의 전류의 흐름을 나타낸다. 일차 코일(240-1)에 인가되는 전류의 크기가 0이 됨에 따라, 다이오드(340)에 흐르는 전류의 크기가 0이 될 수 있다. 도 6c의 상태에서, 이차 코일(240-2)에 유도되는 전류가 방향(625)을 따라 흐를 수 있다. 도 6c의 상태에서, 커패시터(250)가 일차 코일(240-1)에 인가되는 전류에 의해 충전되는 것의 중단과 독립적으로, 이차 코일(240-2)에 유도되는 전류에 기반하는 커패시터(270)의 충전이 수행될 수 있다. 일 실시예에 따른, 스위치(350)의 컨트롤러는, 일차 코일(240-1)에 인가되는 전류의 크기가 0이 됨을 식별하는 것에 응답하여, 스위치(350)를 활성화할 수 있다. 스위치(350)가 활성화됨에 따라, 디스플레이 장치(101)의 역률 변환 부의 상태는, 도 6b 및/또는 도 6c의 상태로부터, 도 6a의 상태로 스위칭될 수 있다.
상술한 바와 같이, 디스플레이 장치(101)의 역률 변환 부의 상태는, 스위치(350)가 활성화된 제1 상태(예, 도 6a의 상태), 및 스위치(350)가 비활성화된 제2 상태(예, 도 6b 내지 도 6c의 상태들)로 구별될 수 있다. 역률 변환 부의 상태가 상기 제1 상태에 있는 제1 시간 구간에서, 일차 코일(240-1)에 인가되는 전류는 증가될 수 있다. 상기 제1 시간 구간에서, 제1 전력 생성 부(예, 도 1 내지 도 4의 제1 전력 생성 부(114))의 커패시터(420)가 이차 코일(240-2)에 유도되는 전류에 의하여 충전될 수 있다. 상기 제1 시간 구간에서, 커패시터(420)와 구별되는 다른 커패시터(예, 커패시터들(250, 270))는 대응하는 부하 회로로 제공될 전력 신호를 생성하기 위하여, 방전될 수 있다. 역률 변환 부의 상태가 상기 제2 상태에 있는 제2 시간 구간 동안, 일차 코일(240-1)에 인가되는 전류는 줄어들 수 있다. 상기 제2 시간 구간에서, 커패시터(420)는 커패시터(270)를 충전하기 위한 전류를 출력할 수 있다. 상기 제2 시간 구간에서, 일차 코일(240-1)에 인가되는 전류는, 커패시터(250)의 충전에 이용될 수 있다. 스위치(350)를 제어하는 컨트롤러는, 커패시터들(250, 270)의 전압들이, 커패시터들(250, 270) 각각에 대응하는 부하 회로(예, 도 1의 디스플레이 구동 부(130), 및/또는 메인 부(140))의 구동을 위한 전압을 유지하도록, 제1 시간 구간, 및 제2 시간 구간 각각의 길이를 조절할 수 있다.
이하에서는, 도 6a 내지 도 6c의 일 실시예에 기반하여, 커패시터(250)의 전압(Vbulk), 및 커패시터(270)의 전압(Vdrv) 사이의 관계가 설명된다. 트랜스포머(240)의 일차 코일(240-1), 및 이차 코일(240-2)의 턴 수 비(turns ratio)가 으로 나타내어질 수 있다. 스위치(350)가 활성화된 상태(예, 도 6a의 상태)에서, 자화 인덕턴스 성분(Lm)에 대응하는 인덕터(240-3)의 전압은, 노드(330)의 전압(예, 입력 전압 Vin)이 인덕터(240-3), 및 누설 인덕턴스 성분(Llkg)에 대응하는 인덕터(240-4)에 분할되어 인가됨에 따라, 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
스위치(350)가 활성화된 상태에서, 커패시터(420)의 전압(Vc)는, 수학식 1의 전압이 트랜스포머(240)의 턴 수 비 n에 기반하여 이차 코일(240-2)에서 유도됨에 따라, 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
스위치(350)가 비활성화된 상태(예, 도 6b 및/또는 도 6c의 상태)에서, 인덕터(240-3)의 전압은, 다이오드(340)와 독립적으로, 커패시터(420)의 전압(Vc), 및 커패시터(270)의 전압(Vdrv)의 차이(Vc - Vdrv)일 수 있다. 스위치(350)가 활성화되는 시간 구간, 및 비활성화되는 다른 시간 구간 사이의 시비율(D1), 스위치(350)의 스위칭 주기(Ts), 및 전압-시간 평형 조건(voltage-second balance condition)에 기반하여, 커패시터(420)의 전압(Vc), 및 커패시터(270)의 전압(Vdrv) 사이에서 수학식 3 내지 수학식 4의 관계가 수립될 수 있다.
한편, 누설 인덕턴스 성분(Llkg)에 대응하는 인덕터(240-4)의 전압은, 스위치(350)가 활성화된 상태에서, 노드(330)의 전압(Vin), 및 인덕터(240-3)의 전압(nVc) 사이의 차이(Vin - nVc)일 수 있다. 스위치(350)가 비활성화되고, 일차 코일(240-1)의 전류가 다이오드(340)를 통해 흐르는 상태(예, 도 6b의 상태)에서, 인덕터(240-4)의 전압은, 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
D2를, 스위치(350)가 비활성화되는 시간 구간, 및 전류가 다이오드(340)를 통과하는 시간 구간 사이의 시비율이라 할 때에, 전압-시간 평형 조건에 기반하여, 수학식 6 내지 수학식 7의 관계가 수립될 수 있다.
트랜스포머(240)의 누설 인덕턴스 성분(Llkg)이 작은 경우, 수학식 2로부터 Vin = nVc가 수립될 수 있다. Vin = nVc, 및 수학식 7로부터, Vbulk = nVdrv가 수립될 수 있다. Vbulk = nVdrv, 및 수학식 4로부터, 커패시터(250)의 전압(Vbulk), 및 커패시터(270)의 전압(Vdrv) 각각을, 수학식 8과 같이 노드(330)의 전압(Vin)에 기반하여 나타낼 수 있다.
수학식 8을 참고하면, 스위치(350)가 활성화되는 시간 구간, 및 비활성화되는 다른 시간 구간 사이의 시비율(D1)이 일정한 경우, 커패시터(250)의 전압(Vbulk)는 일정한 레벨을 유지할 수 있다. 커패시터(270)의 전압(Vdrv)은, 커패시터(250)의 전압(Vbulk), 및 턴 수 비 n 중 적어도 하나에 기반하여, 일정한 레벨을 유지할 수 있다(Vdrv = Vbulk / n). 일 실시예에 따른, 스위치(350)의 컨트롤러는 시비율(D1)에 기반하여, 커패시터들(250, 270)의 전압들(Vbulk, Vdrv)을 동시에 조절할 수 있다. 예를 들어, 스위치(350)의 컨트롤러는, 노드(330)의 전압(Vin)의 변화에도 불구하고, 시비율(D1)의 변경에 기반하여, 커패시터들(250, 270)의 전압들(Vbulk, Vdrv)을 일정한 레벨로 유지할 수 있다. 예를 들어, 스위치(350)의 컨트롤러는, 스위치(350)를 이용하여 커패시터들(250, 270) 전부의 전압들을 조절할 수 있다.
상술한 바와 같이, 일 실시예에 따른, 디스플레이 장치(101)의 역률 변환 부는, 디스플레이 장치(101)의 상이한 부하 회로들 각각에서 이용될 전력을 분할하여, 커패시터(250), 및 커패시터(270)에 저장할 수 있다. 예를 들어, 커패시터(250)가 디스플레이 장치(101)의 모든 부하 회로(예, 도 1의 디스플레이 구동 부(130), 디스플레이 부(150), 및 메인 부(140))에 의해 이용되는 전력을 저장하지 않을 수 있다. 도 6a 내지 도 6c의 일 실시예에서, 커패시터(230), 트랜스포머(240), 및 스위치(350)와 상이한 다른 회로 요소들은, 상대적으로 적은 전력에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 다이오드(340), 및 커패시터(250)는, 디스플레이 장치(101)의 모든 부하 회로 중에서, 메인 부(예, 도 1의 메인 부(140))의 구동을 위해 요구되는 전력을 생성하기 위한 회로 요소에 기반하여 구현될 수 있다. 상기 예시에서, 다이오드들(430, 450), 및 커패시터들(420, 270)은, 상기 모든 부하 회로 중에서, 디스플레이 구동 부(예, 도 1의 디스플레이 구동 부(130))의 구동을 위해 요구되는 전력을 생성하기 위한 회로 요소에 기반하여 구현될 수 있다. 상기 예시에서, 상대적으로 큰 전력에서 동작하는 회로 요소의 수가 줄어들 수 있다.
도 6a 내지 도 6c의 커패시터(250)가, 노드(370), 및 접지 노드(310)를 통하여 도 5의 제2 전력 생성 부(116)와 연결된 일 실시예에서, 디스플레이 장치(101)의 전원 부(예, 도 1의 전원 부(110))에 포함된 스위치들(350, 520) 전부는, 접지 노드(310)에 연결된 소스를 포함할 수 있다. 상기 스위치들(350, 520) 전부가 접지 노드(310)에 연결된 소스를 포함함에 따라, 디스플레이 장치(101)의 상기 전원 부는, 소스가 접지 노드(310)로부터 분리됨에 따라, 상대적으로 높은 전압(예, 상기 스위치들(350, 520)에 인가되는 전압을 초과하는 전압)에 기반하여 활성화되는 트랜지스터를 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(101)의 상기 전원 부는, 상기 상대적으로 높은 전압을 생성하기 위한 추가적인 회로와 독립적으로 구현될 수 있다.
이하에서는, 도 7a 내지 도 7b, 및/또는 도 8a 내지 도 8b를 참고하여, 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(101)가 상이한 레벨의 교류 신호를 수신하는 상태에서, 디스플레이 장치(101)의 전원 부의 노드들의 전류, 및/또는 전압의 변화가 설명된다.
도 7a 내지 도 7b는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 전원 부의 노드들의 전류, 및/또는 전압을 도시한 그래프들이다. 도 7a 내지 도 7b의 디스플레이 장치는 도 1 내지 도 5의 디스플레이 장치(101), 및/또는 도 6a 내지 도 6c의 디스플레이 장치의 일 예일 수 있다. 예를 들어, 도 7a 내지 도 7b의 디스플레이 장치, 및 전원 부는 도 1 내지 도 3의 디스플레이 장치(101), 및 전원 부(110)의 일 예일 수 있다. 이하에서는, 디스플레이 장치가 도 6a 내지 도 6c의 디스플레이 장치(101)에 대응하고, 디스플레이 장치가 전력원(예, 도 1의 전력원(120))으로부터 100 V의 진폭을 가지는 교류 신호를 수신하는 일 실시예에서, 디스플레이 장치의 전원 부의 노드들의 전류, 및/또는 전압의 변화가 설명된다.
도 7a 내지 도 7b를 참고하면, 일 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 전원 부에 포함된 노드들의 전류, 및/또는 전압을 일치된 시간 축을 따라 나타낸 그래프들(710, 720, 730, 740, 750, 760, 770)이 도시된다. 그래프(710)는, 도 2, 및/또는 도 6a 내지 도 6c의 커패시터(250)의 전압(Vbulk)을 나타낼 수 있다. 그래프(720)는, 도 2, 및/또는 도 6a 내지 도 6c의 커패시터(270)의 전압(Vdrv)을 나타낼 수 있다. 그래프(730)는, 도 3, 및/또는 도 6a 내지 도 6c의 노드(330)의 전압(Vin)을 나타낼 수 있다. 그래프(740)는, 도 6a 내지 도 6c의 커패시터(420)의 전압(Vc)을 나타낼 수 있다. 그래프(750)는 도 6a 내지 도 6c의 트랜스포머(240)의 등가 회로 내에서, 자화 인덕턴스 성분(Lm)에 대응하는 인덕터(240-3)의 전류를 나타낼 수 있다. 그래프(760)는 도 6a 내지 도 6c의 트랜스포머(240)의 등가 회로 내에서, 누설 인덕턴스 성분(Llkg)에 대응하는 인덕터(240-4)의 전류를 나타낼 수 있다. 그래프(770)는 도 3, 및/또는 도 6a 내지 도 6c의 스위치(350)의 게이트에 인가되는 전압을 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 그래프(730)를 따라 나타낸 상기 전압(Vin)은, 정류 부(예, 도 2의 정류 부(220))에 의하여 정류된 교류 신호의 전압을 나타낼 수 있다. 그래프들(730, 750)을 참고하면, 일 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 역률 변환 부가 수신하는 전압(Vin)의 위상, 및 역률 변환 부가 수신하는 전류의 포락선(envelope)의 위상이 일치할 수 있다. 상기 위상들이 일치됨에 따라, 역률 변환 부는 정류된 교류 신호의 위상을 개선할 수 있다. 일 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 역률 변환 부가 출력하는 전압(Vbulk)은, 정류된 교류 신호로부터, 리플 전압(예, 100 Hz 내지 120 Hz의 주파수 성분)을 포함하는 직류 전압을 출력할 수 있다. 예를 들어, 그래프(710)를 따라 나타낸 전압(Vbulk)과 같이, 역률 변환 부는 도 2의 커패시터(250)의 전압을, 400 V의 직류 성분, 및 100 Hz 내지 120 Hz의 주파수 성분을 포함하는 전압으로 유지할 수 있다. 그래프(710)를 따라 나타낸 전압(Vbulk)은, 상기 전압(Vbulk)에 기반하는 전력을 수신할 부하 회로(예, 도 2의 메인 부(140), 및/또는 제2 전력 생성 부(116))에 적합한 고조파 특성을 가질 수 있다.
도 7a의 그래프(720)를 참고하면, 도 6a 내지 도 6c의 커패시터(270)의 전압(Vdrv)은 210V의 직류 성분, 및 리플 전압에 대응하는 주파수 성분(예, 100 Hz 내지 120 Hz의 주파수 성분)을 포함할 수 있다. 수학식 1 내지 수학식 8에 기반하여 상술한 바와 같이, 전압들(Vbulk, Vdrv)의 관계는, 도 6a 내지 도 6c의 인덕터(240-4)에 대응하는 누설 인덕턴스 성분(Llkg)이 작은 경우, 트랜스포머(예, 도 2의 트랜스포머(240))의 턴 수 비를 비례 상수로 가지는 비례 관계(Vdrv = Vbulk / n)일 수 있다. 도 7a의 그래프들(730, 740)을 참고하면, 전압들(Vin, Vc)의 관계는, 도 6a 내지 도 6c의 인덕터(240-4)에 대응하는 누설 인덕턴스 성분(Llkg)이 작은 경우, 트랜스포머의 턴 수 비를 비례 상수로 가지는 비례 관계(Vin = nVc)일 수 있다.
도 7b를 참고하면, 전압(Vin)이 피크 값을 가지는 도 7a의 시간 구간(790) 내에서, 도 6a 내지 도 6c의 인덕터들(240-3, 240-4)의 전류의 변화가 그래프들(750, 760)에 기반하여 도시된다. 도 7b를 참고하면, 그래프들(750, 760)의 시간 축에 기반하여, 역률 변환 부에 포함된 스위치로 송신되는 제어 신호의 그래프(770)가 도시된다. 예를 들어, 그래프(770)는, 도 3의 스위치(350)의 게이트에 인가되는 전압(Q1)을 나타낼 수 있다. 그래프(770)는, 역률 변환 부에 포함된 스위치가 N-채널 MOSFET인 일 실시예에서, 상기 N-채널 MOSFET의 게이트-소스 전위차(VGS)를 나타낼 수 있다. 그래프(770)의 전압(Von)은, 상기 일 실시예에서, 상기 N-채널 MOSFET의 문턱 전압을 초과하는 지정된 전압일 수 있다.
도 7b의 그래프(770)를 참고하면, 일 실시예에 따른, 역률 변환 부의 스위치가 컨트롤러(예, 도 3의 컨트롤러(380))에 의하여, 상이한 시간 구간들(792, 794) 각각에서 활성화, 및 비활성화될 수 있다. 도 3, 및/또는 도 6a 내지 도 6c에서 상술한 바와 같이, 역률 변환 부의 스위치는 상기 문턱 전압을 초과하는 전압(Von)을 수신하는 시간 구간(792) 동안 활성화되고, 및 상기 문턱 전압 미만의 전압을 수신하는 시간 구간(794) 동안 비활성화될 수 있다.
예를 들어, 시간 구간(792) 내에서, 활성화된 역률 변환 부의 스위치에 기반하여, 디스플레이 장치의 역률 변환 부는 도 6a의 상태에 기반하여 동작할 수 있다. 시간 구간(792) 내에서, 스위치는 역률 변환 부의 트랜스포머의 일차 코일(예, 도 3의 일차 코일(240-1))에 인가되는 전류를, 접지 노드(예, 도 3의 접지 노드(310)), 또는 커패시터(예, 도 3의 커패시터(250)) 중에서 접지 노드로 송신할 수 있다. 시간 구간(792) 내에서의 그래프들(750, 760)의 일부분을 참고하면, 도 6a에서 상술한 바와 같이, 상기 일차 코일에 인가되는 전류의 크기가 점진적으로 증가됨에 따라, 자화 인덕턴스 성분(Lm)에 대응하는 인덕터(예, 도 6a의 인덕터(240-3))의 전류, 및 누설 인덕턴스 성분(Llkg)에 대응하는 인덕터(예, 도 6a의 인덕터(240-4))의 전류가 전부 증가될 수 있다.
예를 들어, 시간 구간(794) 내에서, 비활성화된 역률 변환 부의 스위치에 기반하여, 디스플레이 장치의 역률 변환 부는 도 6b 및/또는 도 6c의 상태에 기반하여 동작할 수 있다. 시간 구간(794) 내에서, 스위치는 역률 변환 부의 트랜스포머의 일차 코일(예 도 3의 일차 코일(240-1))에 인가되는 전류를, 접지 노드(예, 도 3의 접지 노드(310)), 또는 커패시터(예, 도 3의 커패시터(250)) 중에서 커패시터로 송신할 수 있다. 상기 커패시터는 역률 변환 부에 연결된 제2 전력 생성 부(예, 도 3의 제2 전력 생성 부(116))의 구동을 위한 전력을 저장할 수 있다. 시간 구간(794) 내에서의 그래프들(750, 760)의 일부분을 참고하면, 도 6b 내지 도 6c에서 상술한 바와 같이, 상기 일차 코일에 흐르는 전류의 크기가 점진적으로 감소됨에 따라, 자화 인덕턴스 성분(Lm)에 대응하는 인덕터(예, 도 6b 내지 도 6c의 인덕터(240-3))의 전류, 및 누설 인덕턴스 성분(Llkg)에 대응하는 인덕터(예, 도 6b 내지 도 6c의 인덕터(240-4))의 전류가 전부 감소될 수 있다.
도 7b를 참고하면, 시간 구간들(792, 794) 사이의 시비율은, 예를 들어, 수학식 3, 내지 수학식 4, 수학식 6 내지 수학식 8의 시비율(D1)일 수 있다. 일 실시예에 따른, 역률 변환 부의 스위치를 제어하는 컨트롤러는 시간 구간들(792, 794) 사이의 시비율을 조절하여, 그래프들(710, 720)에 대응하는 전압들(Vbulk, Vdrv)이 일정한 레벨의 직류 성분을 가지게 만들 수 있다. 상기 직류 성분은, 전압들(Vbulk, Vdrv)에 기반하여 충전된 커패시터들(예, 도 6a 내지 도 6c의 커패시터들(250, 270))에 대응하는 부하 회로들(예, 도 2의 메인 부(140), 및/또는 디스플레이 구동 부(130))의 구동을 위한 크기를 가질 수 있다.
수학식 8을 참고하면, 역률 변환 부가 수신하는 전압(Vin)이 조절되는 경우, 역률 변환 부는 시비율(D1)을 조절하여, 그래프들(710, 720)에 대응하는 전압들(Vbulk, Vdrv)을 일정한 레벨로 유지할 수 있다. 이하에서는, 도 7a 내지 도 7b의 100 V의 진폭을 가지는 교류 신호와 상이한 크기의 진폭을 가지는 다른 교류 신호를 수신하는 일 실시예에서의 역률 변환 부의 동작이 도 8a 내지 도 8b를 참고하여 설명된다.
도 8a 내지 도 8b는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 전원 부의 노드들의 전류, 및/또는 전압을 도시한 그래프들이다. 도 8a 내지 도 8b의 디스플레이 장치는 도 1 내지 도 5, 및/또는 도 6a 내지 도 6c의 디스플레이 장치(101)의 일 예일 수 있다. 예를 들어, 도 8a 내지 도 8b의 디스플레이 장치, 및 전원 부는 도 1 내지 도 3의 디스플레이 장치(101), 및 전원 부(110)의 일 예일 수 있다. 이하에서는, 디스플레이 장치가 도 6a 내지 도 6c의 디스플레이 장치(101)에 대응하고, 디스플레이 장치가 전력원(예, 도 1의 전력원(120))으로부터 240 V의 진폭을 가지는 교류 신호를 수신하는 일 실시예에서, 디스플레이 장치의 전원 부의 노드들의 전류, 및/또는 전압의 변화가 설명된다.
도 8a 내지 도 8b를 참고하면, 일 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 전원 부에 포함된 노드들의 전류, 및/또는 전압을 일치된 시간 축을 따라 나타낸 그래프들(810, 820, 830, 840, 850, 860, 870)이 도시된다. 그래프(810)는, 도 2, 및/또는 도 6a 내지 도 6c의 커패시터(250)의 전압(Vbulk)을 나타낼 수 있다. 그래프(820)는, 도 2, 및/또는 도 6a 내지 도 6c의 커패시터(270)의 전압(Vdrv)을 나타낼 수 있다. 그래프(830)는 도 6a 내지 도 6c의 트랜스포머(240)의 등가 회로 내에서, 누설 인덕턴스 성분(Llkg)에 대응하는 인덕터(240-4)의 전류를 나타낼 수 있다. 그래프(840)는 도 6a 내지 도 6c의 트랜스포머(240)의 등가 회로 내에서, 자화 인덕턴스 성분(Lm)에 대응하는 인덕터(240-3)의 전류를 나타낼 수 있다. 그래프(850)는, 도 2, 및/또는 도 6a 내지 도 6c의 노드(330)의 전압(Vin)을 나타낼 수 있다. 그래프(860)는, 도 6a 내지 도 6c의 커패시터(420)의 전압(Vc)을 나타낼 수 있다. 그래프(870)는 도 3, 및/또는 도 6a 내지 도 6c의 스위치(350)의 게이트에 인가되는 전압을 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 그래프(850)를 따라 나타낸 상기 전압(Vin)은, 정류 부(예, 도 2의 정류 부(220))에 의하여 정류된 교류 신호의 전압을 나타낼 수 있다. 그래프들(830, 850)을 참고하면, 일 실시예에 따른, 역률 변환 부는, 디스플레이 장치의 역률 변환 부가 수신하는 전압(Vin)의 위상, 및 역률 변환 부가 수신하는 전류의 포락선(envelope)의 위상을 동기화하여, 전력원으로부터 디스플레이 장치로 송신되는 교류 신호의 역률을 개선할 수 있다. 도 6a 내지 도 6c, 및/또는 도 7a 내지 도 7b에서 상술한 바와 같이, 그래프들(810, 820)에 대응하는 전압들(Vbulk, Vdrv)은, 도 6a 내지 도 6c의 인덕터(240-4)에 대응하는 누설 인덕턴스 성분(Llkg)이 작은 경우, 트랜스포머(예, 도 2의 트랜스포머(240))의 턴 수 비를 비례 상수로 가지는 비례 관계(Vdrv = Vbulk / n)를 가질 수 있다. 유사하게, 그래프들(850, 860)에 대응하는 전압들(Vin, Vc)은, 상기 턴 수 비를 비례 상수로 가지는 비례 관계(Vin = nVc)를 가질 수 있다.
도 8b를 참고하면, 전압(Vin)이 피크 값을 가지는 도 8a의 시간 구간(890) 내에서, 도 6a 내지 도 6c의 인덕터들(240-3, 240-4)의 전류의 변화가 그래프들(840, 830)에 기반하여 도시된다. 도 8b를 참고하면, 그래프(870)는, 역률 변환 부의 컨트롤러(예, 도 3의 컨트롤러(380))로부터 스위치(예, 도 3의 스위치(350))로 송신되는 제어 신호의 전압을 나타낼 수 있다. 상기 역률 변환 부의 상기 스위치가 N-채널 MOSFET인 경우, 그래프(870)의 전압은 상기 스위치의 게이트-소스 전위차를 나타낼 수 있다. 그래프(870)의 전압(Von)은, 상기 N-채널 MOSFET의 문턱 전압을 초과하는 지정된 전압일 수 있다.
도 8b의 그래프(870)를 참고하면, 일 실시예에 따른, 역률 변환 부의 컨트롤러는, 스위치의 활성화 여부에 따라 구별되는 시간 구간들(892, 894) 사이의 시비율을 조절하여, 그래프들(810, 820)에 대응하는 전압들(Vbulk, Vdrv)을, 지정된 크기의 직류 성분에 기반하여 조절할 수 있다. 시간 구간(892)에서, 도 7b의 시간 구간(792)과 유사하게, 역률 변환 부의 트랜스포머(예, 도 2 내지 도 3의 트랜스포머(240))의 일차 코일(예, 도 2, 내지 도 3의 일차 코일(240-1))에서, 활성화된 스위치에 기반하여 전기 에너지가 저장될 수 있다. 예를 들어, 시간 구간(892)에서, 역률 변환 부는 도 6a의 상태에 기반하여 동작할 수 있다. 시간 구간(894)에서, 도 7b의 시간 구간(794)과 유사하게, 역률 변환 부의 트랜스포머(예, 도 2 내지 도 3의 트랜스포머(240))의 일차 코일(예, 도 2, 내지 도 3의 일차 코일(240-1))에 저장된 전기 에너지에 기반하여, 도 6b 내지 도 6c의 커패시터(250)가 충전될 수 있다.
도 7b의 시간 구간들(792, 794) 사이의 시비율, 및 도 8b의 시간 구간들(892, 894) 사이의 시비율을 참고하면, 역률 변환 부가 수신하는 전압(Vin)이 증가됨에 따라, 역률 변환 부는 스위치가 활성화되는 시비율을 조절하여, 전압들(Vbulk, Vdrv)의 레벨을 일정하게 유지할 수 있다. 수학식 8을 참고하면, 전압들(Vbulk, Vdrv)은 시비율(D1)에 반비례하고, 역률 변환 부가 수신하는 전압(Vin)에 비례한다. 예를 들어, 역률 변환 부는, 전압(Vin)이 증가하는 경우, 시비율(D1)을 감소하여, 전압들(Vbulk, Vdrv)의 레벨을 일정하게 유지할 수 있다. 다른 예를 들어, 역률 변환 부는, 전압(Vin)이 감소하는 경우, 시비율(D1)을 증가하여, 전압들(Vbulk, Vdrv)의 레벨을 일정하게 유지할 수 있다.
이하에서는, 도 9를 참고하여, 도 8a 내지 도 8b의 시간 구간들(892, 894)을 따라 구별되는 역률 변환 부의 상태, 및/또는 동작이 상세히 설명된다.
도 9는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 포함된 역률 변환 부의 동작을 설명하기 위한 흐름 도이다. 도 9의 디스플레이 장치는 도 1 내지 도 5의 디스플레이 장치(101), 및/또는 도 6a 내지 도 6c의 디스플레이 장치의 일 예일 수 있다. 예를 들어, 도 9의 역률 변환 부는, 도 1 내지 도 3의 역률 변환 부(112)의 일 예일 수 있다. 예를 들어, 도 9의 동작은, 도 1 내지 도 3의 역률 변환 부(112), 및/또는 도 3의 컨트롤러(380)에 의하여 수행될 수 있다.
도 9를 참고하면, 동작(910)에서, 일 실시예에 따른, 역률 변환 부는, 정류된 교류 신호에 기반하여 역률 변환 부에 포함된 트랜스포머의 일차 코일을 충전할 수 있다. 상기 정류된 교류 신호는, 디스플레이 장치의 전원 부(예, 도 2 내지 도 3의 전원 부(110))에 포함된 정류 부(예, 도 2 내지 도 3의 정류 부(220))로부터 출력되는 교류 신호를 포함할 수 있다. 상기 역률 변환 부에 포함된 트랜스포머, 및 일차 코일은, 도 2 내지 도 3, 및/또는 도 6a 내지 도 6c의 트랜스포머(240), 및 일차 코일(240-1)을 포함할 수 있다. 상기 일차 코일이 충전되는 것은, 상기 일차 코일에서 형성되는 자계에 기반하여 전기 에너지를 저장하는 동작을 포함할 수 있다. 상기 일차 코일이 충전됨에 따라, 일차 코일에 인가되는 전류의 크기가 점진적으로 증가될 수 있다.
도 9를 참고하면, 동작(920)에서, 일 실시예에 따른, 역률 변환 부는, 일차 코일이 지정된 길이(duration) 동안 충전되었는지 여부를 식별할 수 있다. 역률 변환 부가 CRM에 기반하여 동작하는 일 실시예에서, 역률 변환 부는, 상기 일차 코일에 기반하여 충전되는 커패시터(예, 도 2 내지 도 3의 커패시터(250))의 전압에 기반하는 참조 전압, 및 점진적으로 증가되는 전압(예, 톱니 파(sawtooth wave)를 따라 변화하는 전압)을 비교하여, 일차 코일이 지정된 길이 동안 충전되었는지 여부를 식별할 수 있다. 상기 커패시터의 전압은, 상기 지정된 길이를 조절하기 위한 피드백일 수 있다. 예를 들어, 상기 커패시터의 전압이 증가되는 경우, 상기 일차 코일이 충전되는 시간 구간의 길이(예, 상기 지정된 길이)는 줄어들 수 있다. 예를 들어, 상기 커패시터의 전압이 줄어드는 경우, 상기 일차 코일이 충전되는 시간 구간의 길이(예, 상기 지정된 길이)는 감소할 수 있다. 상기 지정된 길이는, 도 7b의 시간 구간(792), 및/또는 도 8b의 시간 구간(892)의 길이를 포함할 수 있다.
도 9를 참고하면, 상기 일차 코일이 지정된 길이 동안 충전되기 이전에(920-아니오), 역률 변환 부는 동작(910)에 기반하는 상기 일차 코일의 충전을 유지할 수 있다. 도 2 내지 도 4를 참고하면, 역률 변환 부의 상기 일차 코일에 유도 결합된 이차 코일(예, 도 2 내지 도 4의 이차 코일(240-2))은, 디스플레이 장치에서, 하나 이상의 LED들(예, 도 2 내지 도 4의 하나 이상의 LED들(280))을 포함하는 백라이트, 및 상기 백라이트를 구동하기 위한 부하 회로(예, 도 2 내지 도 4의 디스플레이 구동 부(130))로 제공될 전력을 생성하는 제1 전력 생성 부(예, 도 1 내지 도 4의 제1 전력 생성 부(114))에 연결될 수 있다. 상기 이차 코일이 상기 제1 전력 생성 부에 연결됨에 따라, 상기 이차 코일에 유도되는 전류는, 상기 제1 전력 생성 부에 의한 상기 전력의 생성에 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 이차 코일에 유도되는 전류는, 동작들(910, 920)에 기반하여 상기 일차 코일이 충전되는 동안, 상기 제1 전력 생성 부에서 상기 이차 코일에 연결된 커패시터(예, 도 4의 커패시터(420))의 충전을 야기할 수 있다. 예를 들어, 동작들(910, 920)이 수행되는 동안의 역률 변환 부, 및 역률 변환 부를 포함하는 전원 부의 상태는, 도 6a의 상태에 대응할 수 있다.
상기 일차 코일이 지정된 길이 동안 충전됨을 식별하는 것에 응답하여(920-예), 동작(930)에서, 일 실시예에 따른, 역률 변환 부는, 상기 일차 코일에 인가되는 전류에 기반하여, 상기 일차 코일과 전기적으로 연결된 커패시터를 충전할 수 있다. 동작(930)에서, 상기 일차 코일에 인가되는 전류가 상기 커패시터로 인가될 수 있다. 예를 들어, 상기 일차 코일과 전기적으로 연결된 상기 커패시터가, 상기 일차 코일에 저장된 전기 에너지를 수신, 및/또는 저장할 수 있다. 상기 일차 코일에 인가되는 전류가 상기 커패시터로 송신됨에 따라, 상기 일차 코일에 인가되는 상기 전류의 크기는 점진적으로 줄어들 수 있다.
도 9를 참고하면, 동작(940)에서, 일 실시예에 따른, 역률 변환 부는, 상기 일차 코일에 인가되는 상기 전류의 크기가 지정된 임계치 이하인지 여부를 식별할 수 있다. 예를 들어, 역률 변환 부는, 상기 일차 코일에 인가되는 상기 전류의 크기가 0이 되는지 여부를 식별할 수 있다. 상기 일차 코일에 인가되는 상기 전류의 크기가 0이 되기 이전에(940-아니오), 역률 변환 부는 동작(930)에 기반하여 상기 일차 코일과 전기적으로 연결된 상기 커패시터를 충전하는 것을 유지할 수 있다. 동작들(930, 940)이 수행되는 동안의 역률 변환 부, 및 역률 변환 부를 포함하는 전원 부의 상태는, 도 6b 및/또는 도 6c의 상태에 대응할 수 있다.
동작들(930, 940)이 수행되는 동안, 상기 일차 코일에 유도 결합된 상기 이차 코일에 연결된 상기 제1 전력 생성 부는, 상기 이차 코일에 유도되는 전류, 및 동작들(910, 920)이 수행되는 동안 상기 이차 코일에 유도되는 전류에 의해 충전된 커패시터에 기반하여, 다른 커패시터(예, 도 4의 커패시터(270))를 충전할 수 있다. 예를 들어, 상기 다른 커패시터에 충전된 전기 에너지는, 상기 제1 전력 생성 부에 연결된 부하 회로(예, 도 4의 디스플레이 구동 부(130), 및/또는 하나 이상의 LED들(280))로 제공될 수 있다.
도 9를 참고하면, 상기 일차 코일에 인가되는 상기 전류의 크기가 지정된 임계치 이하임을 식별하는 것에 응답하여(940-예), 일 실시예에 따른, 역률 변환 부는, 도 9의 동작(910)을 다시 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 일차 코일에 인가되는 상기 전류의 크기가 0이 됨을 식별하는 것에 응답하여, 일 실시예에 따른, 역률 변환 부는, 도 9의 동작(910)을 다시 수행할 수 있다. 예를 들어, 역률 변환 부는, 도 9의 동작들을 반복적으로 수행할 수 있다. 역률 변환 부는, 디스플레이 장치가 전력원으로부터 교류 신호를 수신하는 동안, 도 9의 동작들을 반복적으로 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 일 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 역률 변환 부는, 정류된 교류 신호로부터 제공되는 전력을, 트랜스포머의 일차 코일과 전기적으로 연결된 커패시터, 및 상기 일차 코일에 유도 결합된 이차 코일로 분배할 수 있다. 상기 전력의 분배는, 역률 변환 부로부터 전력을 수신하는 전력 생성 부들(예, 도 1 내지 도 2의 제1 전력 생성 부(114), 및 제2 전력 생성 부(116))은, 디스플레이 장치에서 소비되는 전력 전체를 처리, 또는 저장하지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 전력 생성 부들 각각은, 대응하는 부하 회로의 구동에 적합한 전력을 출력할 수 있다. 전력 생성 부들이 디스플레이 장치에서 소비되는 전력 전체를 처리, 또는 저장하지 않음에 따라, 전력 생성 부들의 크기, 또는 전력 생성 부들에 포함된 회로 요소들의 수가 줄어들 수 있다.
일 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 역률 변환 부는, 정류된 교류 신호를 수신하는 일차 코일, 및 상기 일차 코일에 유도 결합된 이차 코일을 포함하는 트랜스포머를 포함할 수 있다. 상기 트랜스포머의 상기 일차 코일에 인가되는 전류의 크기를 조절하여, 상기 역률 변환 부는 상기 디스플레이 장치의 역률을 개선할 수 있다. 상기 트랜스포머에서, 상기 일차 코일, 및 상기 이차 코일 각각에 인가되는 전류는, 상기 역률 변환 부에 연결된 상이한 전력 생성 부들로 분배될 수 있다. 예를 들어, 상기 이차 코일에 인가되는 전류는, 상기 디스플레이 장치에서 상대적으로 큰 전력을 소비하는 부하 회로(예, 하나 이상의 LED들을 포함하는 백라이트, 및 상기 백라이트를 구동하기 위한 디스플레이 구동 부)로 제공될 전력을 생성하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 일차 코일에 인가되는 전류는, 상기 디스플레이 장치에서 상기 부하 회로와 상이한 다른 부하 회로(예, 상기 디스플레이 장치의 메인 부)로 제공될 전력을 생성하는데 이용될 수 있다.
상술한 바와 같은, 일 실시예에 따른, 디스플레이 장치(a display device)는, 정류된 교류 신호를 수신하는 일차 코일(a primary coil), 및 상기 일차 코일에 유도 결합된 이차 코일(a secondary coil)을 포함하는 트랜스포머를 포함하는 역률 변환 부를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치의 상기 역률 변환 부는, 상기 일차 코일에 인가되는 전류에 기반하여, 상기 정류된 교류 신호의 역률을 변환할 수 있다. 상기 디스플레이 장치는, 상기 트랜스포머의 상기 이차 코일에 유도되는 전류에 기반하여, 상기 디스플레이 장치의 디스플레이 구동 부에 제공될 전력을 생성하는 제1 전력 생성 부를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치는, 상기 트랜스포머의 상기 일차 코일에 인가되는 전류에 기반하여, 상기 디스플레이 장치의 메인 부(a main unit)에 제공될 전력을 생성하는 제2 전력 생성 부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 디스플레이 장치의 상기 역률 변환 부는, 상기 제2 전력 생성 부에 연결된 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치의 상기 역률 변환 부는, 상기 커패시터, 및 상기 일차 코일 사이의 전기적인 연결을 제어하는 스위치를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 디스플레이 장치의 상기 역률 변환 부는, 상기 일차 코일에 인가되는 전류, 및 상기 커패시터의 전압 중 적어도 하나에 기반하여, 상기 스위치를 제어하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 디스플레이 장치의 상기 스위치는, 접지 노드에 연결된 소스, 및 상기 일차 코일의 일 단에 연결된 드레인을 포함하는 트랜지스터일 수 있다. 상기 디스플레이 장치의 상기 역률 변환 부는, 상기 트랜지스터의 드레인에 연결된 애노드, 및 상기 커패시터의 일 단에 연결된 캐소드를 포함하는 다이오드를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 디스플레이 장치의 상기 트랜스포머는 제1 트랜스포머일 수 있다. 상기 디스플레이 장치의 상기 커패시터는 제1 커패시터일 수 있다. 상기 디스플레이 장치의 상기 제2 전력 생성 부는, 상기 제1 커패시터의 일 단에 연결된 일차 코일, 및 이차 코일을 포함하는 제2 트랜스포머를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치의 상기 제2 전력 생성 부는, 상기 제2 트랜스포머의 상기 이차 코일에 유도되는 전류에 의하여 충전되는 제2 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치의 상기 제2 전력 생성 부는, 상기 제2 트랜스포머의 상기 일차 코일의 타 단에 연결되어, 상기 제2 트랜스포머의 일차 코일에 인가되는 전류를 조절하기 위한 제2 스위치를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 디스플레이 장치의 상기 제1 전력 생성 부는, 상기 일차 코일에 인가되는 전류가 증가되는 제1 시간 구간 동안, 상기 이차 코일에 유도되는 전류에 의하여 충전되는 제1 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치의 상기 제1 전력 생성 부는, 상기 제1 시간 구간과 상이한 제2 시간 구간 동안, 상기 제1 커패시터에 의하여 충전되고, 상기 디스플레이 구동 부의 포트에 연결되는, 제2 커패시터를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 디스플레이 장치의 상기 제2 커패시터는, 상기 제2 시간 구간 동안, 상기 이차 코일에 유도되는 전류, 및 상기 제1 시간 구간 동안 충전된 상기 제1 커패시터의 전압에 기반하여, 상기 제1 커패시터의 전압을 초과하는 전압으로 충전될 수 있다.
예를 들어, 상기 디스플레이의 상기 제2 전력 생성 부는, 상기 일차 코일에 인가되는 전류에 의해 충전되는 제3 커패시터를 더 포함할 수 있다. 상기 디스플레이의 상기 제2 커패시터의 전압은, 상기 제3 커패시터의 전압, 및 상기 트랜스포머의 상기 일차 코일, 및 상기 이차 코일의 턴 수 비(turns ratio) 중 적어도 하나에 기반하여 조절될 수 있다.
예를 들어, 상기 디스플레이 장치의 상기 역률 변환 부는, 상기 일차 코일에 인가되는 전류를, 접지 노드, 및 상기 제2 전력 생성 부 중에서 어느 하나로 선택적으로 송신하는 스위치를 더 포함할 수 있다. 상기 스위치는, 상기 제1 시간 구간 동안, 상기 접지 노드로 상기 일차 코일에 인가되는 전류를 송신할 수 있다. 상기 스위치는, 상기 제2 시간 구간 동안, 상기 제2 전력 생성 부로 상기 일차 코일에 인가되는 전류를 송신할 수 있다.
상술한 바와 같은, 일 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 방법은, 정류된 교류 신호에 기반하여 상기 디스플레이 장치의 역률 변환 부에 포함된 트랜스포머의 일차 코일을 충전하는 동작을 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치의 방법은, 상기 일차 코일이 지정된 시간 구간 동안 충전됨을 식별하는 것에 응답하여, 상기 충전된 일차 코일에 인가되는 전류에 기반하여, 상기 역률 변환 부의 제1 커패시터를 충전하는 동작을 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치의 상기 트랜스포머는, 상기 디스플레이 장치의 디스플레이 구동 부에 제공될 전력이 충전되는 제2 커패시터와 전기적으로 연결된 이차 코일을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 일차 코일을 충전하는 동작은, 상기 이차 코일에 유도되는 전류에 기반하여, 상기 제2 커패시터와 상이한 제3 커패시터를 충전하는 동작을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 커패시터를 충전하는 동작은, 상기 충전된 제3 커패시터, 및 상기 이차 코일에 유도되는 상기 전류에 기반하여, 상기 제3 커패시터의 전압을 초과하는 전압으로 상기 제2 커패시터를 충전하는 동작을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 커패시터를 충전하는 동작은, 상기 지정된 시간 구간 이후, 상기 트랜스포머의 일차 코일에 인가되는 전류의 크기가 지정된 전류 이상인 다른 시간 구간 동안 수행될 수 있다.
예를 들어, 상기 일차 코일을 충전하는 동작은, 상기 트랜스포머의 일차 코일에 연결된 스위치를 활성화하여, 접지 노드에 상기 일차 코일을 전기적으로 연결하여, 상기 일차 코일을 충전하는 동작을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 커패시터를 충전하는 동작은, 상기 스위치를 비활성화하여(by disabling), 상기 접지 노드, 및 상기 제1 커패시터 중에서, 상기 제1 커패시터에 상기 일차 코일을 전기적으로 연결하는 동작을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 커패시터를 충전하는 동작은, 상기 디스플레이 장치에서 상기 디스플레이 구동 부와 상이한 메인 부의 전력을 생성하는 다른 트랜스포머에 연결되는 상기 제1 커패시터를 충전하는 동작을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은, 일 실시예에 따른, 디스플레이 장치(a display device)의 전원 부는 역률 변환 부를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치의 상기 전원 부의 상기 역률 변환 부는, 정류된 교류 신호를 수신하는 일차 코일, 및 상기 일차 코일에 유도 결합된 이차 코일을 포함하는 트랜스포머를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치의 상기 전원 부의 상기 역률 변환 부는, 상기 일차 코일에 인가되는 전류를 조절하여, 상기 정류된 교류 신호의 역률을 조절하는 스위치를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치의 상기 전원 부는, 상기 이차 코일에 연결되고, 상기 스위치가 제1 상태에 따라 제어되는 동안, 상기 이차 코일에 유도되는 전류에 의하여 충전되는 제1 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치의 상기 전원 부는, 상기 스위치가 상기 제1 상태와 상이한 제2 상태에 따라 제어되는 동안, 상기 일차 코일에 인가되는 전류에 의하여 충전되는 제2 커패시터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 스위치는, 상기 제1 상태에서, 상기 일차 코일에 인가되는 상기 전류를, 접지 노드, 및 상기 제2 커패시터 중에서 상기 접지 노드로 송신할 수 있다. 예를 들어, 상기 스위치는, 상기 제2 상태에서, 상기 일차 코일에 인가되는 상기 전류를, 상기 접지 노드, 및 상기 제2 커패시터 중에서 상기 제2 커패시터로 송신할 수 있다.
예를 들어, 상기 스위치는, 정류된 교류 신호를 수신하는 상기 일차 코일의 일 단과 상이한 타 단에 연결된 일 단, 및 상기 접지 노드에 연결된 타 단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 역률 변환 부는, 상기 스위치의 일 단에 연결된 애노드, 및 상기 제2 커패시터의 일 단에 연결된 캐소드를 포함하는 다이오드를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 전원 부는, 상기 충전된 제1 커패시터에 기반하여, 상기 디스플레이 장치의 디스플레이 구동 부에 제공될 전력을 획득하는 제1 전력 생성 부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전원 부는, 상기 충전된 제2 커패시터에 기반하여, 상기 디스플레이 장치의 메인 부에 제공될 전력을 획득하는 제2 전력 생성 부를 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수 개의 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 어플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 디스플레이 장치(a display device)에 있어서,
    정류된 교류 신호를 수신하는 일차 코일(a primary coil), 및 상기 일차 코일에 유도 결합된 이차 코일(a secondary coil)을 포함하는 트랜스포머를 포함하고, 상기 일차 코일에 인가되는 전류에 기반하여, 상기 정류된 교류 신호의 역률을 변환하는 역률 변환 부;
    상기 트랜스포머의 상기 이차 코일에 유도되는 전류에 기반하여, 상기 디스플레이 장치의 디스플레이 구동 부에 제공될 전력을 생성하는 제1 전력 생성 부; 및
    상기 트랜스포머의 상기 일차 코일에 인가되는 전류에 기반하여, 상기 디스플레이 장치의 메인 부에 제공될 전력을 생성하는 제2 전력 생성 부
    를 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 역률 변환 부는,
    상기 제2 전력 생성 부에 연결된 커패시터; 및
    상기 커패시터, 및 상기 일차 코일 사이의 전기적인 연결을 제어하는 스위치를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 역률 변환 부는,
    상기 일차 코일에 인가되는 전류, 및 상기 커패시터의 전압 중 적어도 하나에 기반하여 상기 스위치를 제어하는 컨트롤러를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 스위치는, 접지 노드에 연결된 소스, 및 상기 일차 코일의 일 단에 연결된 드레인을 포함하는 트랜지스터이고,
    상기 역률 변환 부는,
    상기 트랜지스터의 드레인에 연결된 애노드, 및 상기 커패시터의 일 단에 연결된 캐소드를 포함하는 다이오드를 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 트랜스포머는 제1 트랜스포머이고,
    상기 스위치는 제1 스위치이고,
    상기 커패시터는 제1 커패시터이고,
    상기 제2 전력 생성 부는,
    상기 제1 커패시터의 일 단에 연결된 일차 코일(a primary coil), 및 이차 코일(a secondary coil)을 포함하는 제2 트랜스포머; 및
    상기 제2 트랜스포머의 상기 이차 코일에 유도되는 전류에 의하여 충전되는 제2 커패시터; 및
    상기 제2 트랜스포머의 상기 일차 코일의 타 단에 연결되어, 상기 제2 트랜스포머의 상기 일차 코일에 인가되는 전류를 조절하기 위한 제2 스위치를 포함하는, 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전력 생성 부는,
    상기 일차 코일에 인가되는 전류가 증가되는 제1 시간 구간 동안, 상기 이차 코일에 유도되는 전류에 의하여 충전되는 제1 커패시터; 및
    상기 제1 시간 구간과 상이한 제2 시간 구간 동안, 상기 제1 커패시터에 의하여 충전되고, 상기 디스플레이 구동 부의 포트에 연결되는, 제2 커패시터를 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 커패시터는,
    상기 제2 시간 구간 동안, 상기 이차 코일에 유도되는 전류, 및 상기 제1 시간 구간 동안 충전된 상기 제1 커패시터의 전압에 기반하여, 상기 제1 커패시터의 전압을 초과하는 전압으로 충전되는, 디스플레이 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 전력 생성 부는,
    상기 일차 코일에 인가되는 전류에 의해 충전되는 제3 커패시터를 더 포함하고,
    상기 제2 커패시터의 전압은,
    상기 제3 커패시터의 전압, 및 상기 트랜스포머의 상기 일차 코일, 및 상기 이차 코일 사이의 턴 수 비(turns ratio) 중 적어도 하나에 기반하여 조절되는, 디스플레이 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 역률 변환 부는,
    상기 일차 코일에 인가되는 전류를, 접지 노드, 및 상기 제2 전력 생성 부 중에서 어느 하나로 선택적으로 송신하는 스위치를 더 포함하고,
    상기 스위치는,
    상기 제1 시간 구간 동안, 상기 접지 노드로 상기 일차 코일에 인가되는 전류를 송신하고; 및
    상기 제2 시간 구간 동안, 상기 제2 전력 생성 부로 상기 일차 코일에 인가되는 전류를 송신하는, 디스플레이 장치.
  10. 디스플레이 장치의 방법에 있어서,
    정류된 교류 신호에 기반하여 상기 디스플레이 장치의 역률 변환 부에 포함된 트랜스포머의 일차 코일을 충전하는 동작; 및
    상기 일차 코일이 지정된 시간 구간 동안 충전됨을 식별하는 것에 응답하여, 상기 충전된 일차 코일에 인가되는 전류에 기반하여, 상기 역률 변환 부의 제1 커패시터를 충전하는 동작을 포함하고,
    상기 트랜스포머는,
    상기 디스플레이 장치의 디스플레이 구동 부에 제공될 전력이 충전되는 제2 커패시터와 전기적으로 연결된 이차 코일을 포함하는, 디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 일차 코일을 충전하는 동작은,
    상기 이차 코일에 유도되는 전류에 기반하여, 상기 제2 커패시터와 상이한 제3 커패시터를 충전하는 동작을 더 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 커패시터를 충전하는 동작은,
    상기 충전된 제3 커패시터, 및 상기 이차 코일에 유도되는 상기 전류에 기반하여, 상기 제3 커패시터의 전압을 초과하는 전압으로 상기 제2 커패시터를 충전하는 동작을 더 포함하는, 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 커패시터를 충전하는 동작은, 상기 지정된 시간 구간 이후, 상기 트랜스포머의 일차 코일에 인가되는 전류의 크기가 지정된 전류 이상인 다른 시간 구간 동안 수행되는, 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 일차 코일을 충전하는 동작은,
    상기 트랜스포머의 일차 코일에 연결된 스위치를 활성화하여, 접지 노드에 상기 일차 코일을 전기적으로 연결하여, 상기 일차 코일을 충전하는 동작을 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 커패시터를 충전하는 동작은,
    상기 스위치를 비활성화하여(by disabling), 상기 접지 노드, 및 상기 제1 커패시터 중에서, 상기 제1 커패시터에 상기 일차 코일을 전기적으로 연결하는 동작을 포함하는, 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 제1 커패시터를 충전하는 동작은,
    상기 디스플레이 장치에서 상기 디스플레이 구동 부와 상이한 메인 부의 전력을 생성하는 다른 트랜스포머에 연결되는 상기 제1 커패시터를 충전하는 동작을 포함하는, 방법.
  17. 디스플레이 장치(a display device)의 전원 부에 있어서,
    정류된 교류 신호를 수신하는 일차 코일, 및 상기 일차 코일에 유도 결합된 이차 코일을 포함하는 트랜스포머, 및 상기 일차 코일에 인가되는 전류를 조절하여, 상기 정류된 교류 신호의 역률을 조절하는 스위치를 포함하는 역률 변환 부;
    상기 이차 코일에 연결되고, 상기 스위치가 제1 상태에 따라 제어되는 동안, 상기 이차 코일에 유도되는 전류에 의하여 충전되는 제1 커패시터; 및
    상기 스위치가 상기 제1 상태와 상이한 제2 상태에 따라 제어되는 동안, 상기 일차 코일에 인가되는 전류에 의하여 충전되는 제2 커패시터를 포함하는, 전원 부.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 스위치는,
    상기 제1 상태에서, 상기 일차 코일에 인가되는 상기 전류를, 접지 노드, 및 상기 제2 커패시터 중에서 상기 접지 노드로 송신하고; 및
    상기 제2 상태에서, 상기 일차 코일에 인가되는 상기 전류를, 상기 접지 노드, 및 상기 제2 커패시터 중에서 상기 제2 커패시터로 송신하는, 전원 부.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 스위치는,
    정류된 교류 신호를 수신하는 상기 일차 코일의 일 단과 상이한 타 단에 연결된 일 단, 및 상기 접지 노드에 연결된 타 단을 포함하고,
    상기 역률 변환 부는,
    상기 스위치의 일 단에 연결된 애노드, 및 상기 제2 커패시터의 일 단에 연결된 캐소드를 포함하는 다이오드를 더 포함하는, 전원 부.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 전원 부는,
    상기 충전된 제1 커패시터에 기반하여, 상기 디스플레이 장치의 디스플레이 구동 부에 제공될 전력을 획득하는 제1 전력 생성 부; 및
    상기 충전된 제2 커패시터에 기반하여, 상기 디스플레이 장치의 메인 부에 제공될 전력을 획득하는 제2 전력 생성 부를 더 포함하는, 전원 부.
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