WO2021167440A1 - 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 제어방법 - Google Patents

디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 제어방법 Download PDF

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WO2021167440A1
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WO
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power
pfc
diode bridge
input power
display device
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PCT/KR2021/095020
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김문영
강정일
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삼성전자주식회사
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Definitions

  • the disclosed embodiment relates to a display device that allows a power board receiving AC power to use a DC input and a control method therefor.
  • a display device used in a typical home receives power from an AC power source having a frequency of 50 Hz to 60 Hz. Such a display device converts input power into DC power in order to receive power required for operation, and supplies it to a necessary configuration in an electronic device.
  • the power consumption is reduced and the power efficiency is improved, and a display device and a control method thereof are provided.
  • the disclosed display device includes: a diode bridge for rectifying input power; a power factor correction (PFC) circuit for controlling a power factor of the input power rectified by the diode bridge; and a DC/DC converter for changing the voltage of the input power received through the PFC circuit. and a PFC controller connected to the diode bridge and selectively turning on or off the PFC circuit based on the type of the input power rectified from the diode bridge.
  • PFC power factor correction
  • It may further include; including a switch for removing the impedance included in the PFC circuit, and a standby power reduction unit controlled by the PFC control unit.
  • the PFC control unit may generate a signal for turning off the PFC circuit, and operate the standby power reducing unit based on the signal.
  • the input power may include at least one of AC power, DC power, and AC/DC power
  • the PFC control unit may turn on the PFC circuit based on at least one of the AC power and the AC/DC power.
  • the PFC control unit may turn off the PFC circuit based on the DC power.
  • a connector into which an AC cord or an AC cord conversion adapter can be inserted; an image processing unit for processing an image signal; and a source device for transmitting the image signal through a conversion connector.
  • connection unit may be connected to a conversion connector capable of transmitting the input power and the image signal transmitted from the source device to the image processing unit.
  • It may further include; at least two NTC (Negative Temperature Coefficient of Resistance) sensors provided between the diode bridge and the PFC controller.
  • NTC Negative Temperature Coefficient of Resistance
  • An electromagnetic interference filter (EMI) filter for removing noise from the input power source may be further included, and the NTC sensor provided in the EMI filter may not be included.
  • EMI electromagnetic interference filter
  • the PFC control unit may determine the type of the input power based on the detection value of the NTC sensor.
  • the PFC controller may generate a clock signal based on the input power and control on or off of the PFC circuit based on the generated clock signal.
  • a method of controlling a display device including a diode bridge and a PFC circuit for adjusting a power factor of an input power rectified from the diode bridge includes: the diode bridge rectifying the input power; determining a type of the input power rectified from the diode bridge; and controlling the PFC circuit to selectively turn on or off the PFC circuit based on the type of the input power.
  • the controlling may include turning on the PFC circuit when the input power includes at least one of AC power and AC/DC power.
  • the controlling may include turning off the PFC circuit when the input power is the DC power.
  • It may further include; a standby power reduction unit including a switch for removing the impedance included in the PFC circuit.
  • the controlling may include controlling the standby power reducing unit based on the type of the input power.
  • the controlling may include generating a signal for turning off the PFC circuit, and operating the standby power reducing unit based on the signal.
  • the determining may include determining the type of the input power based on detection values of at least two or more NTC sensors provided between the diode bridge and the PFC controller.
  • the display apparatus and the control method thereof according to the disclosed aspect reduce power consumption and increase power efficiency by controlling the on or off of the PFC circuit according to the type of input power.
  • FIG. 1 is a control block diagram of a display apparatus according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a power receiving unit of a display apparatus according to an exemplary embodiment.
  • 3 to 5 are diagrams for explaining the configuration and operation of a PFC control unit according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a view for explaining an example of the standby power reduction unit.
  • FIG. 7 is a view for explaining an embodiment of the PFC control unit through current sensing.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an embodiment of a display apparatus including a source device.
  • 9 and 10 are diagrams for explaining different embodiments of a source device provided as a power supply.
  • 11 is a view for explaining the operation of the PFC control unit according to the full-wave rectified AC power.
  • FIG. 12 is a view for explaining a conversion connector according to an embodiment.
  • 13 to 15 are diagrams for explaining various embodiments in which a conversion connector may be implemented.
  • 16 is a flowchart of a disclosed method for controlling a display device.
  • the identification code is used for convenience of description, and the identification code does not describe the order of each step, and each step may be performed differently from the specified order unless the specific order is clearly stated in the context. have.
  • 1 is a control block diagram of a display apparatus according to an exemplary embodiment.
  • 2 is a diagram illustrating a power receiving unit of a display apparatus according to an exemplary embodiment. In order to avoid overlapping descriptions, they will be described together below.
  • the display device 1 is a device capable of visually displaying a processed image by processing a content signal received from the outside.
  • a large format display (LFD) in which the display apparatus 1 receives an image signal through the source device 2 (refer to FIG. 8 ) and displays the image signal is exemplified, but the present invention is not limited thereto.
  • the display device 1 may be implemented in various forms, such as a wall type display, a modular display, a digital cinema, a digital signage, or a digital information display (DID).
  • the display apparatus 1 may receive a video signal and an audio signal from the source device 2 , and may output video and audio corresponding to the video signal and the audio signal.
  • the display device 1 may receive television broadcast content through a broadcast reception antenna or a wired cable, receive content from a content reproducing device, or receive content from a content providing source of a content provider.
  • the display device 1 receives input power, and the power receiver 10 converts the input power into DC power required for each component provided in the display device 1 , and processes external or stored image data. It may include an image processing unit 20 for performing image processing and a display unit 30 for displaying image-processed data.
  • the power receiving unit 10 receives power from an external input power source, and supplies necessary power to the image processing unit 20 and the display unit 30 .
  • the power receiving unit 10 includes an AC cord, an AC cord conversion adapter or a connector (200, see FIG. 12) into which the connector (90, see FIG. 2) can be inserted, and EMI (Electromagnetic Interference) for removing the noise of the input power.
  • Filter filter 100, diode bridge 110 that performs full-wave rectification of the input power (see FIG. 2), and PFC (Power Factor Correction) that converts the input power to DC power by matching the power factor (PF) of the full-wave rectified voltage
  • the circuit 120 (refer to FIG. 2) and a DC/DC converter 130 (refer to FIG. 2) for changing the voltage required by the image processing unit 20 and the display unit 30 may be included.
  • the power receiving unit 10 is connected to the diode bridge 110, the PFC control unit 140, which selectively turns on or off the PFC circuit 120 based on the type of input power rectified from the diode bridge 110, 2) and removes the impedance included in the PFC circuit 120, and further includes a standby power reduction unit 150 controlled by the PFC control unit 140.
  • the EMI filter 100 may include a capacitor, an inductor, and a reactor to remove noise from commercial power.
  • the input power from which noise is removed by the EMI filter 100 is full-wave rectified by the diode bridge 110 .
  • the diode bridge 110 converts AC power into DC power. Since the diode bridge 110 may include four diodes as shown in FIG. 2 , normal full-wave rectification is possible regardless of the voltage polarity of the AC power.
  • the disclosed power receiving unit 10 adjusts the voltage polarity normally regardless of the +/- direction even when receiving DC power (hereinafter, AC/DC power) having one polarity to the AC power source to adjust the voltage polarity to AC/DC The power can be rectified.
  • the PFC circuit 120 is included to satisfy the regulation that a power factor of 0.9 or more must be satisfied.
  • the display device 1 using an input power of 75 W or more necessarily includes a PFC circuit.
  • the PFC circuit 120 may include all of the various circuits that satisfy the regulation and adjust the power factor.
  • the display device 1 may receive both DC power and AC/DC power in addition to AC power. If DC power is input, the operation of the PFC circuit 120 is unnecessary, and if the PFC circuit 120 operates even when the DC power is applied, the entire power conversion step increases and system efficiency decreases. Accordingly, the disclosed display device 1 further includes a PFC control unit 140 that determines the type of input power rectified by the diode bridge 110 and controls the on or off of the PFC circuit 120 according to the type of input power. do.
  • the PFC controller 140 may be configured as a micro controller unit (MCU) including a processor. However, the PFC control unit 140 may be configured as an analog circuit as shown in FIG. 3 , and may generate an on or off signal of the PFC circuit 120 according to input power.
  • MCU micro controller unit
  • the PFC control unit 140 may be configured as an analog circuit as shown in FIG. 3 , and may generate an on or off signal of the PFC circuit 120 according to input power.
  • the PFC control unit 140 controls the standby power reduction unit 150 . Even if DC power is applied to turn off the PFC circuit 120 , circuits (sensing circuits and output capacitors, etc.) for normal operation of the PFC circuit 120 may consume additional power.
  • the standby power reduction unit 150 serves to remove the impedance included in the PFC circuit 120 in order to reduce additional power consumption even when the PFC circuit 120 operates in the standby mode. A detailed description of the standby power reduction unit 150 will be described later with reference to FIG. 6 .
  • the DC/DC converter 130 may convert the DC voltage into a specified gain. When the PFC circuit 120 is turned off, the DC/DC converter 130 may convert the DC power output from the diode bridge 110 to a specified gain. If the PFC circuit 120 is turned on, the power factor-compensated DC voltage from the PFC circuit 120 may be converted into a specified gain. 1 , the DC/DC converter 130 may output the converted voltage to the image processing unit 20 or the display unit 30 .
  • the image processing unit 20 receives an image signal from the outside of the display apparatus 1 . Specifically, the image processing unit 20 may receive an image signal from the source device 2 through the conversion connector 200 . The image processing unit 20 divides the transport stream included in the image signal into each sub-stream of an image signal, an audio signal, and additional data. Demultiplexing and interlace image signals in a progressive manner De-interlacing for conversion, scaling for adjusting the resolution of an image signal, noise reduction for image quality improvement, detail enhancement, frame refresh rate conversion, etc. image processing can be performed.
  • the frame processed by the image processing unit 20 is displayed through the display unit 30 .
  • the display unit 30 may include a display panel (not shown) that visually displays an image, and a display driver 31 (refer to FIG. 8 ) that drives the display panel.
  • the display panel may include pixels serving as a unit for displaying an image. Each pixel may receive an electrical signal representing an image from the display driver and output an optical signal corresponding to the received electrical signal. An image may be displayed on the display panel by combining optical signals output from a plurality of pixels.
  • the display panel is a liquid crystal display panel (LCD Panel), a light emitting diode panel (Light Emitting Diode Panel, LED Panel), or an organic light emitting diode panel (Organic Light Emitting Diode Panel, OLED Panel) in various types of panels.
  • LCD Panel liquid crystal display panel
  • LED Panel Light Emitting Diode Panel
  • OLED Panel Organic Light Emitting Diode Panel
  • the display device 1 may further include various configurations in addition to the aforementioned configuration.
  • the display device 1 includes an audio amplifier (not shown) that amplifies a sound based on an audio signal received together with an image signal, a speaker (not shown) that audibly outputs the amplified sound, and the surrounding area. It may include a sound unit 152 including a microphone (not shown) for collecting the sound of the.
  • the display device 1 may further include a processor (not shown) that collectively controls the configuration of the display device 1 and a memory (not shown) that stores data or programs necessary for the operation of the processor. .
  • 3 to 5 are diagrams for explaining the configuration and operation of a PFC control unit according to an embodiment. In order to avoid overlapping descriptions, they will be described together below.
  • the PFC control unit 140 may be configured as a processor such as an MCU to control the PFC circuit 120 , but as shown in FIG. 3 , it is configured as an analog circuit to generate an on or off signal. You may.
  • the PFC control unit 140 includes a logic circuit including a plurality of resistors 141 , a plurality of comparators 142 , 143 , 145 , and a flip-flop 145 . It may be provided as an analog circuit that
  • the PFC controller 140 is connected to the diode bridge 110 .
  • the PFC controller 140 generates a signal V1 and a signal V2 through the first comparators 142 and 143 based on the voltages V BD1 and V BD2 of the lower diodes included in the diode bridge 110 .
  • the PFC controller 140 Based on the V3 signal generated through the OR gate 144 , the PFC controller 140 generates a clock signal by the third comparator 145 and the flip-flop 146 .
  • the PFC controller 140 may generate a control signal for turning the PFC circuit 120 on or off based on the generated clock signal.
  • the input power may be AC power.
  • the first voltage across the first diode V BD1 and the second voltage across the second diode V BD2 included in the diode bridge 110 have an approximately half-wave rectified sine wave shape as shown in FIG. 4 .
  • the first and second voltages V BD1 and V BD2 may be scaled down by a voltage divider including a plurality of resistors 141 .
  • the first and second voltages V BD1 and V BD2 may be scaled down to have a maximum value of 5V or 3.3V.
  • the first and second end voltages V BD1 and V BD2 in the form of approximately half-wave rectified sine waves are applied to the first comparator 142 and the second comparator 143 , respectively.
  • the first both-end voltage V BD1 may be compared with the first reference voltage Ref.
  • the first reference voltage Ref may be a reference for determining whether the first both ends voltage V BD1 and the second both ends voltage V BD2 are High or Low, and the first both ends voltage V BD1 and the second 2 It may be approximately half the maximum value of the voltage across both ends (V BD2 ).
  • the first reference voltage Ref when the maximum values of the first and second voltages V BD1 and V BD2 are 5V, the first reference voltage Ref may be approximately 2.5V. Also, when the maximum values of the first and second voltages V BD1 and V BD2 are 3.3V, the first reference voltage Ref may be about 1.65V.
  • V1 and V2 signals pass through the OR gate 144, they have a square wave waveform like the V3 signal.
  • the V3 signal is applied to the third comparator 145 .
  • the V3 signal may be compared with the second reference voltage Ref2 .
  • the second reference voltage Ref may be a reference for determining whether the V3 th signal is High or Low, and may be approximately half the maximum value of the V3 signal.
  • the V3 signal may be input to the negative input terminal ( ⁇ ) of the third comparator 145
  • the second reference voltage Ref2 may be input to the positive input terminal (+) of the third comparator 145 .
  • the third comparator 145 may have a logic value opposite to that of the V3 signal. For example, if the V3 signal is High, the output of the third comparator 145 may be Low, and if the V3 signal is Low, the output of the third comparator 145 may be High.
  • the V3 signal may be applied to the D input terminal D of the flip-flop 146 , and the output of the third comparator 145 may be applied to the clock terminal CK of the flip-flop 146 .
  • the input signal of the clock terminal CK of the flip-flop 146 may be switched from Low to High.
  • the V3 signal is already Low.
  • the output Q of the flip-flop 146 becomes Low.
  • the PFC control unit 140 When AC power is applied in this way, the PFC control unit 140 includes a flip-flop 146 , and the flip-flop 146 receives a control signal for controlling whether the PFC circuit 120 is on or off by AC power. can be printed out.
  • the input power may be a DC power.
  • DC power is applied, as shown in FIG. 5 , even if DC power is applied to an AC cord (AC inlet) in an arbitrary direction, the DC power continues to conduct only through one diode bridge 110 unlike AC power. Through this, the PFC control unit 140 does not generate a clock signal.
  • the first voltage V BD1 of the diode bridge 110 may be high and the second voltage V BD2 may be low. Even though the first comparator 142 and the second comparator 143 pass, the V1 signal and the V2 signal are the first voltage V BD1 of the diode bridge 110 and the second voltage V BD2 of the diode bridge 110 and They may have the same logic value. In other words, the V1 signal and the V2 signal may be High. Passing the OR gate 144, the V3 signal is generated high. When the V3 signal is applied to the flip-flop 146, the clock signal is not generated. The flip-flop 146 generates a PFC off signal based on the clock signal.
  • the first voltage V BD1 of the diode bridge 110 may be low and the second voltage V BD2 may be high. Even though the first comparator 142 and the second comparator 143 pass, the V1 signal and the V2 signal are the first voltage (V BD1 ) of the diode bridge 110 and the second voltage (V BD2 ) of the diode bridge 110 and same. Passing the OR gate 144, the V3 signal is generated high. When the V3 signal is applied to the flip-flop 146, the clock signal is not generated. The flip-flop 146 generates a PFC off signal based on the clock signal.
  • FIG. 6 is a view for explaining an example of the standby power reduction unit.
  • the standby power reduction unit 150 may include a switch 151 , at least two resistors 152 and 153 , and a NOT gate 154 .
  • the standby power reduction unit 150 removes the impedance included in the resistor 121 of the PFC circuit 120 .
  • the standby power reduction unit 150 may include a switch 151 , and the switch 151 according to an example may be formed of a semiconductor device. As another example, the switch 151 may be provided as a relay.
  • the NOT gate 154 may be provided to operate as a buffer when the PFC controller 140 is provided as an analog signal and transmits a PFC off signal. If the PFC control unit 140 is provided as an MCU, the NOT gate 154 may not be provided.
  • the PFC circuit 120 may include various components such as an output voltage sensing resistor, an over voltage protection (OVP) circuit, and a link capacitor.
  • OVP over voltage protection
  • FIG. 6 the impedance of the above-described configuration is illustrated by a plurality of resistors 121 . Therefore, the standby power reduction unit 150 is not necessarily limited to having the circuit shown in FIG. 6 , and may be provided with various circuits including the switch 151 , and it is sufficient to remove the impedance based on the PFC off signal.
  • FIG. 7 is a view for explaining an embodiment of the PFC control unit through current sensing.
  • the PFC control unit 140 connected to the diode bridge 110 may determine whether the input power is AC power or DC power even through current sensing.
  • the PFC controller 140 may include at least two Negative Temperature Coefficient of Resistance (NTC) sensors 147 and 148 .
  • NTC Negative Temperature Coefficient of Resistance
  • the PFC control unit 140 may be provided between the diode bridge 110 and the PFC control unit 140 , and the PFC control unit 140 compares the detection results of at least two NTC sensors 147 and 148 , thereby providing input power. type can be determined.
  • the power receiver 10 can be manufactured at a low cost.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an embodiment of a display apparatus including a source device.
  • the display apparatus 1 may include a source device 2 that transmits input power and an image signal, and a main body 5 that displays a received image.
  • the display device 1 may include the power receiving unit 10 and the display driver 31 for operating the display unit 30 on the power board.
  • the DC/DC converter 130 provided on the power board supplies the size-converted DC power to the display driver 31 or the image processing unit 20 .
  • the image processing unit 20 may process an image signal received from the source device 2 , and the display driver 31 may drive a display panel displaying the processed image signal with the supplied power.
  • the source device 2 may be a set-top box or a game body that collects an image signal from the outside, stores the image signal, and transmits it to the display device 1 .
  • the source device 2 may be a switched-mode power supply (SMPS) including a switching regulator that efficiently converts various external power, such as a wall power source, a battery solar panel, and the like.
  • SMPS switched-mode power supply
  • the set-top box refers to a digital satellite broadcasting receiving device, and enables the display device 1 to receive digital TV broadcasting provided by a broadcasting company through an analog TV.
  • the set-top box may include all necessary equipment to realize interactive TV or video on demand (VOD).
  • the game console refers to an interactive entertainment electronic device using a display signal such as a composite video or a high definition multimedia interface (HDMI) used in the display device 1 .
  • the game console may include an Xbox TM or a PlayStation TM .
  • the source device shown in FIG. 8 shows a power supply.
  • the power supply device may be divided into one embodiment for converting external power into DC power and supplying it to the main body 5 and another embodiment for supplying full-wave rectified AC power.
  • the source device 2 provided as a power supply may transmit an image signal to the image processing unit 20 and transmit input power to the input unit 90 .
  • the source device 2 may be connected to the main body 5 with a cable including a conversion connector 200 so as to transmit an image signal and input power to the main body 5 .
  • 9 and 10 are diagrams for explaining different embodiments of a source device provided as a power supply.
  • the source device 2 provided as a power supply may transmit DC power to the power receiver 10 as input power.
  • the source device 2a for supplying DC power may include an EMI filter 21 , a diode bridge 22 , a PFC circuit 23 , and a DC/DC converter 24 . That is, the source device 2a for supplying DC power may already be provided with the PFC circuit 23 . Therefore, since redundantly operating the PFC circuit 120 provided on the power board is a waste of power, the PFC controller 140 may generate a signal for turning off the PFC circuit 120 .
  • the source device 2b for supplying full-wave rectified AC power may include an EMI filter 21 , a diode bridge 22 , and an AC/AC converter 25 . Specifically, the electric wave of the AC power passing through the diode bridge 22 and the AC/AC converter 25 is rectified.
  • the PFC control unit 140 may generate a PFC on signal by recognizing that the full-wave rectified AC power transmitted by the source device 2b is also AC power.
  • 11 is a view for explaining the operation of the PFC control unit according to the full-wave rectified AC power.
  • the input power may be a full-wave rectified AC power.
  • the first voltage V BD1 of the diode bridge 110 has a rectified waveform as shown in FIG. 11 .
  • the second V BD2 may be low as shown in FIG. 11 . That is, the PFC control unit 140 receives AC/DC power through the diode bridge 110 .
  • the full-wave rectified AC power may have a waveform in which the first voltage V BD1 is low through the diode bridge 110 and the second V BD2 is rectified.
  • the V1 signal and the V2 signal may be generated in the form shown in FIG. 11 .
  • these V1 and V2 signals pass through the OR gate 144, they have a square wave waveform like the V3 signal.
  • the PFC control unit 140 generates a clock signal through the square wave and controls the D flip-flop signal based on the clock signal, thereby turning on the PFC circuit 120 . That is, the PFC control unit 140 according to the disclosed embodiment operates the PFC circuit 120 even in AC/DC power.
  • FIGS. 13 to 15 are diagrams for explaining various embodiments in which a conversion connector can be implemented. In order to avoid overlapping descriptions, they will be described together below.
  • the disclosed power receiver 10 can distinguish not only DC power but also AC power or AC/DC power. Therefore, in order to be connected to the source device 2 that supplies AC power or full-wave rectified AC power, the conversion connector 200 for coupling the existing source device connector to the AC cord of the input unit 90 may be required.
  • the conversion connector 200 includes a first coupling unit 210 provided in the form of an AC cord to be inserted into the input unit 90 and a second coupling unit 220 provided to transmit image data to the image processing unit 20 . and a connection part 230 connecting the first coupling part 210 and the second coupling part 220 to each other.
  • the input power is transmitted to the main body 5 through the first fastening unit 210 , and the image signal is transmitted to the main body 5 through the second connecting unit 220 .
  • the second fastening part 220 may be provided so that an existing source device connector can be inserted.
  • the disclosed power receiving unit 10 may receive input power from the source device 2 and simultaneously receive an image signal.
  • the disclosed conversion connector 200 may be provided in various forms.
  • the conversion connector 200 may be provided in a structure in which the connection part 230 can be inserted into the first coupling part 210 , through which the first coupling part 210 is connected to the second coupling part 210 . It may come into contact with the fastening part 220 .
  • the first fastening part 210 may be separated from the second fastening part 220 by an external force, and the first fastening part 210 may rotate the connecting part 230 .
  • the conversion connector 200 may be provided with at least two or more connection parts 231 and 232 , and as shown in FIG. 13 , the first coupling part 210 and the second coupling part ( 210 ) and the second coupling part ( 220) may fall.
  • connection part 230 may be provided to have a longer length than the connection part of FIGS. 13 and 14 .
  • the first fastening part 210 may be provided in a form far away from the second fastening part 220 , and the falling length may be further extended by the connecting part 230 .
  • the conversion connector 200 may further include various forms.
  • 16 is a flowchart of a disclosed method for controlling a display device.
  • the display device 1 removes noise from input power ( 300 ).
  • the EMI filter 100 of the power receiver 10 removes noise from the input power, and the input power from which the noise is removed is transferred to the diode bridge 110 .
  • the display device 1 rectifies the input power ( 310 ).
  • the diode bridge 110 of the power receiver 10 rectifies the input power. Depending on the type of input power, the diode bridge 110 may rectify AC power, DC power, or AC/DC power.
  • the display device 1 determines the type of the rectified input power ( 320 ).
  • the PFC control unit 140 of the power receiving unit 10 may determine the type of input power.
  • the PFC control unit 140 is provided as an MCU or an analog circuit to generate an on or off signal of the PFC circuit 120 .
  • the PFC control unit 140 may perform the following operations according to the type of input power.
  • the display device 1 turns on the PFC circuit 120 ( 331 ).
  • the PFC circuit 120 adjusts the power factor of the rectified AC power ( 332 ), and transmits it to the DC/DC converter 130 .
  • the display device 1 determines whether the input power is AC/DC power or DC power. If the input power is AC/DC power (YES in 340), the display device 1 turns on the PFC circuit 120 (341). The PFC circuit 120 adjusts the power factor of the rectified AC power ( 342 ), and transmits it to the DC/DC converter 130 .
  • the display apparatus 1 determines that the input power is DC power ( 350 ).
  • the display device 1 turns off the PFC circuit 120 ( 351 ), and operates the standby power reducing unit 150 to reduce power additionally consumed by the PFC circuit 120 in the standby mode ( 352 ).
  • the display device 1 turns off the PFC circuit 120 to reduce power consumption and improve operation efficiency.

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Abstract

개시된 디스플레이 장치는, 입력 전원을 정류하는 다이오드 브리지; 상기 다이오드 브리지가 정류한 상기 입력 전원의 역률을 조종하는 PFC(Power Factor Correction) 회로; 및 상기 PFC 회로를 통해 수신한 상기 입력 전원의 전압을 변경하는 DC/DC 컨버터; 및 상기 다이오드 브리지에 연결되고, 상기 다이오드 브리지로부터 정류된 상기 입력 전원의 종류에 기초하여 상기 PFC 회로를 선택적으로 온 또는 오프시키는 PFC 제어부;를 포함한다.

Description

디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 제어방법
개시된 실시예는 AC 전원을 입력받는 파워 보드가 DC 입력을 사용할 수 있도록 하는 디스플레이 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적인 가정에서 사용하는 디스플레이 장치는 50Hz에서 60Hz의 주파수를 가지는 AC 전원으로부터 전력을 공급받는다. 이러한 디스플레이 장치는 동작에 필요한 전력을 수신하기 위해서 입력 전원을 직류 전원으로 변환하고, 전자기기 내 필요한 구성으로 공급한다.
AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 과정에서 디스플레이 장치는 0,9 이상의 역률을 만족시켜야 하는 규제가 있으며, 75W 이상의 전자기기는 반드시 PFC 회로를 포함하여야 한다. 이러한 규제를 만족시키기 위해 PFC 회로를 포함하는 디스플레이 장치에 DC 전원이 인가되면, 전체 전력 변환 단계가 증가하게 되고, 시스템 효율이 떨어지는 문제가 있었다.
개시된 일 측면에 따르면, 입력 전원의 종류에 따라 PFC 회로의 온 또는 오프를 제어함으로써, 소모되는 전력을 감소시키고, 전력 효율을 도모하는 디스플레이 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
개시된 디스플레이 장치는, 입력 전원을 정류하는 다이오드 브리지; 상기 다이오드 브리지가 정류한 상기 입력 전원의 역률을 조종하는 PFC(Power Factor Correction) 회로; 및 상기 PFC 회로를 통해 수신한 상기 입력 전원의 전압을 변경하는 DC/DC 컨버터; 및 상기 다이오드 브리지에 연결되고, 상기 다이오드 브리지로부터 정류된 상기 입력 전원의 종류에 기초하여 상기 PFC 회로를 선택적으로 온 또는 오프시키는 PFC 제어부;를 포함한다.
상기 PFC 회로에 포함된 임퍼던스를 제거하는 스위치를 포함하고, 상기 PFC 제어부에 의해서 제어되는 대기전력 저감부;를 더 포함할 수 있다.
상기 PFC 제어부는, 상기 PFC 회로를 오프시키는 신호를 생성하고, 상기 신호에 기초하여 상기 대기전력 저감부를 동작시킬 수 있다.
상기 입력 전원은, AC 전원, DC 전원 또는 AC/DC 전원 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 PFC 제어부는, 상기 AC 전원 및 상기 AC/DC 전원 중 적어도 하나에 기초하여 상기 PFC 회로를 온 시킬 수 있다.
상기 PFC 제어부는, 상기 DC 전원에 기초하여 상기 PFC 회로를 오프시킬 수 있다.
AC 코드 또는 AC 코드 변환 어뎁터가 삽입될 수 있는 연결부; 영상 신호를 처리하는 영상 처리부; 및 상기 영상 신호를 변환 커넥터를 통해 전송하는 소스 디바이스;를 더 포함할 수 있다.
상기 연결부는, 상기 소스 디아비스로부터 전달되는 상기 입력 전원 및 상기 영상 신호를 상기 영상 처리부로 전달할 수 있는 변환 커넥터와 연결될 수 있다.
상기 다이오드 브리지와 상기 PFC 제어부 사이에 적어도 두 개 이상 마련되는 NTC (Negative Temperature Coefficient of resistance) 센서;를 더 포함할 수 있다.
상기 입력 전원의 노이즈를 제거하는 EMI(Electromagnetic Interference Filter) 필터;를 더 포함하고, 상기 EMI 필터에 마련되는 상기 NTC 센서를 포함하지 않을 수 있다.
상기 PFC 제어부는, 상기 NTC 센서의 검출값에 기초하여 상기 입력 전원의 종류를 판단할 수 있다.
상기 PFC 제어부는, 상기 입력 전원에 기초하여 클락 신호를 생성하고, 상기 생성된 클락 신호에 기초하여 상기 PFC 회로의 온 또는 오프를 제어할 수 있다.
개시된 다른 실시예에 따른 다이오드 브리지 및 상기 다이오드 브리지로부터 정류된 입력 전원의 역률을 조정하는 PFC회로를 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법은, 상기 다이오드 브리지가 상기 입력 전원을 정류하고; 상기 다이오드 브리지로부터 정류된 상기 입력 전원의 종류를 판단하고; 상기 입력 전원의 종류에 기초하여 PFC 회로를 선택적으로 온 또는 오프시키도록 상기 PFC 회로를 제어하는 것;을 포함한다.
상기 제어하는 것은, 상기 입력 전원이 AC 전원 및 AC/DC 전원 중 적어도 하나를 포함하면, 상기 PFC 회로를 온시키는 것;을 포함할 수 있다.
상기 제어하는 것은, 상기 입력 전원이 상기 DC 전원이면, 상기 PFC 회로를 오프시키는 것;을 포함할 수 있다.
상기 PFC 회로에 포함된 임퍼던스를 제거하는 스위치를 포함하는 대기전력 저감부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제어하는 것은, 상기 입력 전원의 종류에 기초하여 상기 대기전력 저감부를 제어하는 것;을 포함할 수 있다.
상기 제어하는 것은, 상기 PFC 회로를 오프시키는 신호를 생성하고, 상기 신호에 기초하여 상기 대기전력 저감부를 동작시키는 것;을 포함할 수 있다.
상기 판단하는 것은, 상기 다이오드 브리지와 상기 PFC 제어부 사이에 적어도 두 개 이상 마련되는 NTC 센서의 검출값에 기초하여 상기 입력 전원의 종류를 판단하는 것;을 포함할 수 있다.
개시된 일 측면에 따른 디스플레이 장치 및 그 제어방법은, 입력 전원의 종류에 따라 PFC 회로의 온 또는 오프를 제어함으로써, 소모되는 전력을 감소시키고, 전력 효율을 도모할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 전원 수신부를 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 일 실시예에 따른 PFC 제어부의 구성과 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 대기전력 저감부의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 전류 센싱을 통한 PFC 제어부의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 소스 디바이스를 포함하는 디스플레이 장치의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 전원 공급 장치로 마련된 소스 디바이스의 서로 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 전파 정류된 AC 전원에 따른 PFC 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 변환 커넥터를 설명하기 위한 도면이다.
도 13 내지 도 15는 변환 커넥터가 구현될 수 있는 다양한 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 개시된 디스플레이 장치의 제어방법에 관한 순서도이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 ‘부, 모듈, 부재, 블록’이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 블록도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 전원 수신부를 도시한 도면이다. 중복되는 설명을 피하기 위해서 이하 함께 설명한다.
디스플레이 장치(1)는 외부로부터 수신되는 컨텐츠 신호를 처리하여, 처리된 영상을 시각적으로 표시할 수 있는 장치이다. 이하에서는 디스플레이 장치(1)가 소스 디바이스(2, 도 8참조)를 통해 영상 신호를 수신하고, 영상 신호를 표시하는 LFD(large format display)를 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 디스플레이 장치(1)는 벽면형 디스플레이, 모듈형 디스플레이, 디지털 시네마, 디지털 사이니지(digital signage) 또는 DID(digital information display) 등 다양한 형태로 구현될 수도 있다.
디스플레이 장치(1)는 소스 디바이스(2)로부터 비디오 신호와 오디오 신호를 수신하고, 비디오 신호와 오디오 신호에 대응하는 비디오와 오디오를 출력할 수 있다. 이외에도 디스플레이 장치(1)는 방송 수신 안테나 또는 유선 케이블을 통하여 텔레비전 방송 콘텐츠를 수신하거나, 콘텐츠 재생 장치로부터 콘텐츠를 수신하거나, 콘텐츠 제공자의 콘텐츠 제공 소스로부터 콘텐츠를 수신할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 디스플레이 장치(1)는 입력 전원을 수신하고, 디스플레이 장치(1) 내에 마련된 각 구성에 필요한 DC 전원으로 변환하는 전원 수신부(10), 외부 또는 저장된 영상 데이터를 처리하는 영상 처리부(20) 및 영상 처리된 데이터를 표시하는 디스플레이부(30)를 포함할 수 있다.
전원 수신부(10)는 외부의 입력 전원으로부터 전력을 수신하며, 영상 처리부(20) 및 디스플레이부(30)으로 필요한 전력을 공급한다. 구체적으로 전원 수신부(10)는 AC 코드, AC 코드 변환 어뎁터 또는 변환 커넥터(200, 도 12 참조)가 삽입될 수 있는 연결부 (90, 도 2 참조), 입력 전원의 노이즈를 제거하는 EMI(Electromagnetic Interference Filter) 필터(100), 입력 전원을 전파 정류를 수행하는 다이오드 브리지(110, 도 2참조), 전파 정류된 전압의 역률(Power factor, PF)을 맞추어 DC 전원으로 바꾸어주는 PFC(Power Factor Correction) 회로(120, 도 2참조) 및 영상 처리부(20) 및 디스플레이부(30)가 필요로 하는 형태의 전압을 변경하는 DC/DC 컨버터(130, 도 2참조)를 포함할 수 있다.
또한, 전원 수신부(10)는 다이오드 브리지(110)에 연결되고, 다이오드 브리지(110)로부터 정류된 입력 전원의 종류에 기초하여 PFC 회로(120)를 선택적으로 온 또는 오프시키는 PFC 제어부(140, 도 2참조) 및 PFC 회로(120)에 포함된 임퍼던스를 제거하고, PFC 제어부(140)에 의해서 제어되는 대기전력 저감부(150)를 더 포함한다.
EMI 필터(100)는 상용전원으로부터의 노이즈를 제거하기 위해서 커패시터와 인덕터 및 리액터를 포함할 수 있다.
EMI 필터(100)에서 노이즈가 제거된 입력 전원은 다이오드 브리지(110)에서 전파 정류된다. 일 예로, 입력 전원이 AC 전원이 인가되는 경우, 다이오드 브리지(110)는 AC 전원을 DC 전원으로 변환한다. 다이오드 브리지(110)는 도 2와 같이 4 개의 다이오드로 구성될 수 있으므로, AC 전원의 전압 극성에 상관없이, 정상적인 전파 정류가 가능하다. 이하에서 후술하는 바와 같이, 개시된 전원 수신부(10)는 AC 전원에 한쪽 극성을 가지는 DC전원(이하 AC/DC 전원)을 수신하여도, +/- 방향과 무관하게 정상적으로 전압 극성을 맞추어 AC/DC 전원을 정류시킬 수 있다.
PFC 회로(120)는 0.9 이상의 역률을 만족시켜야 하는 규제를 만족시키기 위해 포함된다. 75W 이상의 입력 전원을 사용하는 디스플레이 장치(1)에는 반드시 PFC 회로가 포함된다. 개시된 실시예에서 PFC 회로(120)은 규제를 만족시키고, 역률을 조정하는 다양한 회로를 모두 포함할 수 있다.
한편, 디스플레이 장치(1)는 AC 전원 이외에도 DC 전원 및 AC/DC 전원을 모두 수신할 수 있다. 만약 DC 전원이 입력되면, PFC 회로(120)의 동작은 불필요하며, DC 전원의 인가에서도 PFC 회로(120)가 동작하게 되면, 전체 전력 변환 단계가 증가하여 시스템 효율이 떨어진다. 따라서 개시된 디스플레이 장치(1)는 다이오드 브리지(110)에서 정류된 입력 전원의 종류를 판단하고, 입력 전원의 종류에 따라 PFC 회로(120)의 온 또는 오프를 제어하는 PFC 제어부(140)를 더 포함한다.
만약 AC 전원 및 AC/DC 전원이 입력되면, PFC 제어부(140)는 PFC 회로(120)를 온시킨다. DC 전원이 입력되면, PFC 제어부(140)는 PFC 회로(120)를 오프시킨다. PFC 제어부(140)는 프로세서를 포함한 MCU(Micro Controller Unit)으로 구성될 수 있다. 그러나 PFC 제어부(140)는 도 3에서 도시된 바와 같이 아날로그 회로로 구성되어, 입력 전원에 따라 PFC 회로(120)의 온 또는 오프 신호를 생성할 수도 있다.
PFC 제어부(140)는 대기전력 저감부(150)를 제어한다. DC 전원이 인가되어 PFC 회로(120)가 오프되더라도, PFC 회로(120)는 PFC의 정상적인 동작을 위한 회로(센싱 회로 및 출력 커패시터 등)들이 추가적인 전력을 소모할 수 있다. 대기전력 저감부(150)는 PFC 회로(120)가 대기모드로 동작하더라도 추가적으로 소모되는 전력 소모를 줄이기 위해서 PFC 회로(120)에 포함되는 임피던스를 제거하는 역할을 한다. 대기전력 저감부(150)에 관한 구체적인 설명은 도 6을 통해서 후술한다.
DC/DC 컨버터(130)는 직류 전압을 지정된 이득으로 변환할 수 있다. PFC 회로(120)가 오프 되면, DC/DC 컨버터(130)는 다이오드 브리지(110)으로부터 출력된 DC 전원을 지정된 이득으로 변환할 수 있다. 만약 PFC 회로(120)가 온 되면, PFC 회로(120)로부터 역률이 보상된 DC 전압을 지정된 이득으로 변환할 수 있다. 도 1에서 도시된 바와 같이, DC/DC 컨버터(130)는 변환된 전압을 영상 처리부(20) 또는 디스플레이부(30)로 출력할 수 있다.
영상 처리부(20)는 디스플레이 장치(1)의 외부로부터 영상 신호를 수신한다. 구체적으로, 영상 처리부(20)는 변환 커넥터(200)를 통해 소스 디바이스(2)로부터 영상 신호를 수신할 수도 있다. 영상 처리부(20)는 영상 신호에 포함되는 전송 스트림을 영상 신호, 오디오 신호, 부가 데이터의 각 하위 스트림으로 구분하는 디멀티플렉싱(demultiplexing), 인터레이스(interlace) 방식의 영상신호를 프로그레시브(progressive) 방식으로 변환하는 디인터레이싱(de-interlacing), 영상신호의 해상도를 조정하는 스케일링(scaling), 영상 화질 개선을 위한 노이즈 감소(noise reduction), 디테일 강화(detail enhancement), 프레임 리프레시 레이트(frame refresh rate) 변환 등의 영상 처리를 수행할 수 있다.
영상 처리부(20)가 처리한 프레임은 디스플레이부(30)를 통해 표시된다. 디스플레이부(30)는 영상을 시각적으로 표시하는 디스플레이 패널(미도시)과, 디스플레이 패널을 구동하는 디스플레이 드라이버(31, 도 8 참조)를 포함할 수 있다.
디스플레이 패널은 영상을 표시하는 단위가 되는 픽셀을 포함할 수 있다. 각각의 픽셀은 디스플레이 드라이버로부터 영상을 나타내는 전기적 신호를 수신하고, 수신된 전기적 신호에 대응하는 광학 신호를 출력할 수 있다. 복수의 픽셀이 출력하는 광학 신호가 조합됨으로써 영상이 디스플레이 패널에 표시될 수 있다.
디스플레이 패널은 액정 디스플레이 패널(Liquid Crystal Display Panel, LCD Panel), 발광 다이오드 패널(Light Emitting Diode Panel, LED Panel) 또는 유기 발광 다이오드 패널(Organic Light Emitting Diode Panel, OLED Panel)을 등 다양한 타입의 패널에 의하여 구현될 수 있다.
한편, 디스플레이 장치(1)는 전술한 구성 이외에도 다양한 구성을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(1)는 영상 신호와 함께 수신되는 음성 신호에 기초하여 음향을 증폭하는 오디오 앰프(미도시)와, 증폭된 음향을 청각적으로 출력하는 스피커(미도시)와, 주변의 음향을 수집하는 마이크(미도시)를 포함하는 음향부(152)를 포함할 수 있다. 또한, 디스플레이 장치(1)는 전술한 디스플레이 장치(1)의 구성을 총괄적으로 제어하는 프로세서(미도시)와 프로세서의 동작에 필요한 데이터 또는 프로그램을 저장하는 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 3 내지 도 5는 일 실시예에 따른 PFC 제어부의 구성과 동작을 설명하기 위한 도면이다. 중복되는 설명을 피하기 위해서 이하 함께 설명한다.
도 2에서 전술한 바와 같이, PFC 제어부(140)는 MCU와 같은 프로세서로 구성되어 PFC 회로(120)를 제어할 수도 있지만, 도 3에서 도시된 바와 같이 아날로그 회로로 구성되어 온 또는 오프 신호를 생성할 수도 있다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 PFC 제어부(140)는 복수 개의 저항(141)과 복수 개의 비교기(142, 143, 145) 및 플립플롭(Flip-flop,145)으로 구성된 논리회로를 포함하는 아날로그 회로로 마련될 수 있다.
PFC 제어부(140)는 다이오드 브리지(110)와 연결된다. PFC 제어부(140)는 다이오드 브리지(110)에 포함된 하단 다이오드들의 양단 전압(V BD1, V BD2)에 기초하여 제1 비교기(142, 143)를 통해 V1 신호 및 V2 신호를 생성한다. OR 게이트(144)를 통해 생성된 V3 신호에 기초하여 PFC 제어부(140)는 제3 비교기(145) 및 플립플롭(146)에 의해서 클락 신호를 생성한다. PFC 제어부(140)는 생성된 클락 신호에 기초하여 PFC 회로(120)를 온 또는 오프시킬 제어 신호를 생성할 수 있다.
일 예에 따라 입력 전원은 AC 전원일 수 있다. AC 전원이 인가되면, 다이오드 브리지(110)에 포함된 제1 다이오드의 제1 양단 전압(V BD1)과 제2 다이오드의 제2 양단 전압(V BD2)은 도 4와 같이 대략 반파 정류된 사인파 형태의 파형을 가지게 된다. 이때, 제1 양단 전압(V BD1)과 제2 양단 전압(V BD2)은 복수의 저항들(141)을 포함하는 전압 분배기에 의하여 스케일링 다운될 수 있다. 예를 들어, 제1 양단 전압(V BD1)과 제2 양단 전압(V BD2)은 그 최대 값이 5V 또는 3.3V가 되도록 스케일링 다운될 수 있다.
대략 반파 정류된 사인파 형태의 제1 양단 전압(V BD1)과 제2 양단 전압(V BD2)이 각각 가 제1 비교기(142) 및 제2 비교기(143)에 인가된다. 제1 비교기(142)에서 제1 양단 전압(V BD1)은 제1 기준 전압(Ref)와 비교될 수 있다. 여기서, 제1 기준 전압(Ref)은 제1 양단 전압(V BD1) 및 제2 양단 전압(V BD2)이 High인지 또는 Low인지를 판단하는 기준일 수 있으며, 제1 양단 전압(V BD1) 및 제2 양단 전압(V BD2)의 최대값의 대략 절반 값일 수 있다. 예를 들어, 제1 양단 전압(V BD1) 및 제2 양단 전압(V BD2)의 최대값이 5V인 경우, 제1 기준 전압(Ref)은 대략 2.5V일 수 있다. 또한, 제1 양단 전압(V BD1) 및 제2 양단 전압(V BD2)의 최대값이 3.3V인 경우, 제1 기준 전압(Ref)은 대략 1.65V일 수 있다.
이처럼 대략 반파 정류된 사인파 형태의 제1 양단 전압(V BD1)과 제2 양단 전압(V BD2)이 각각 가 제1 비교기(142) 및 제2 비교기(143)에 인가되면, V1 신호 및 V2 신호와 같은 파형을 가진 구형파가 생성된다.
이러한 V1 신호 및 V2 신호가 OR 게이트(144)를 통과하면, V3 신호와 같은 구형파 파형을 가진다. V3 신호는 제3 비교기(145)에 인가된다. 제3 비교기(145)에서, V3 신호는 제2 기준 전압(Ref2)와 비교될 수 있다. 여기서, 제2 기준 전압(Ref)은 제V3 신호가 High인지 또는 Low인지를 판단하는 기준일 수 있으며, V3 신호의 최대값의 대략 절반 값일 수 있다. 특히, V3 신호는 제3 비교기(145)의 음의 입력 단자(-)에 입력되고, 제2 기준 전압(Ref2)은 양의 입력 단자(+)에 입력될 수 있다. 그 결과, 제3 비교기(145)은 V3신호와 반대의 논리 값을 가질 수 있다. 예를 들어, V3신호가 High이면, 제3 비교기(145)의 출력은 Low이며, V3신호가 Low이면, 제3 비교기(145)의 출력은 High일 수 있다.
V3신호는 플립플롭(146)의 D 입력 단자(D)에 인가되며, 제3 비교기(145)의 출력은 플립플롭(146)의 클락 단자(CK)에 인가될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, V3신호가 High에서 Low로 전환되면, 플립플롭(146)의 클락 단자(CK)의 입력 신호는 Low에서 High로 전환될 수 있다. 플립플롭(146)의 클락 단자(CK)의 입력 신호의 상승 엣지(raising edge)에서 V3신호는 이미 Low이다. 그로 인하여, 플립플롭(146)의 출력(Q)은 Low가 된다.
이렇게 AC전원이 인가 될 경우, PFC 제어부(140)는 플립플롭(146)을 포함하며, AC 전원에 의하여 플립플롭(146)는 PFC 회로(120)의 온 또는 오프 여부를 제어하기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다.
다른 예에 따라 입력 전원은 DC 전원일 수 있다. DC 전원이 인가되면, 도 5와 같이, AC 코드(AC inlet)에 임의의 방향으로 DC 전원이 인가되더라도 AC 전원과 다르게 한쪽 다이오드 브리지(110)로만 계속 DC 전원이 도통한다. 이를 통해서 PFC 제어부(140)는 클락 신호를 생성하지 않는다.
일 예로, 다이오드 브리지(110)의 제1 전압(V BD1)은 High로 제2 전압(V BD2)은 Low일 수 있다. 제1 비교기(142) 및 제2 비교기(143)를 통과하더라도 V1 신호 및 V2 신호는 다이오드 브리지(110)의 제1 전압(V BD1) 및 다이오드 브리지(110)의 제2 전압(V BD2)과 동일한 논리 값을 가질 수 있다 다시 말해, V1 신호 및 V2 신호는 High일 수 있다. OR 게이트(144)를 통과하면, V3 신호는 High로 생성된다. V3신호가 플립플롭(146)에 인가되면, 클락 신호는 발생하지 않는다. 플립플롭(146)는 클락 신호에 기초하여 PFC 오프 신호를 생성한다.
다른 예로, 다이오드 브리지(110)의 제1 전압(V BD1)은 Low로 제2 전압(V BD2)은 High일 수 있다. 제1 비교기(142) 및 제2 비교기(143)를 통과하더라도 V1 신호 및 V2 신호는 다이오드 브리지(110)의 제1 전압(V BD1) 및 다이오드 브리지(110)의 제2 전압(V BD2)과 동일하다. OR 게이트(144)를 통과하면, V3 신호는 High로 생성된다. V3신호가 플립플롭(146)에 인가되면, 클락 신호는 발생하지 않는다. 플립플롭(146)는 클락 신호에 기초하여 PFC 오프 신호를 생성한다.
도 6은 대기전력 저감부의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 대기전력 저감부(150)는 스위치(151), 적어도 두 개의 저항(152, 153) 및 NOT 게이트(154)을 포함할 수 있다.
만약 PFC 제어부(140)가 PFC 회로(120)를 오프시키는 PFC 오프 신호를 생성하면, 대기전력 저감부(150)는 PFC 회로(120)의 저항(121)에 포함된 임피던스를 제거한다. 이를 위해서 대기전력 저감부(150)는 스위치(151)를 포함하고, 일 예에 따른 스위치(151)는 반도체 소자로 마련될 수 있다. 다른 예로 스위치(151)는 릴레이(relay)로 마련될 수도 있다.
NOT 게이트(154)는 PFC 제어부(140)가 아날로그 신호로 마련되고, PFC 오프 신호를 전송할 때, 버퍼(buffer)로 동작하기 위해서 마련될 수 있다. 만약 PFC 제어부(140)가 MCU로 마련되는 경우, NOT 게이트(154)는 마련되지 않을 수 있다.
한편, PFC 회로(120)에는 출력전압 센싱 저항, OVP(Over Voltage Protection)회로, Link capacitor 등 다양한 구성을 포함할 수 있다. 도 6에서는 전술한 구성이 가지는 임피던스를 다수의 저항(121)으로 도시하였다. 따라서 반드시 대기전력 저감부(150)가 도 6과 같은 회로를 가지는 것에 한정되는 것은 아니며, 스위치(151)를 포함한 다양한 회로로 마련될 수 있으며, PFC 오프 신호에 기초하여 임피던스를 제거하면 충분하다.
도 7은 전류 센싱을 통한 PFC 제어부의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7이전의 도면과 마찬가지로 전원 수신부(10)에 DC 전원이 인가되면, 다이오드 브리지(110)의 두 브리지 중 한쪽 브리지에는 전류가 흐르지 않는다. 따라서 다이오드 브리지(110)에 연결되는 PFC 제어부(140)는 전류 센싱을 통해서도 입력 전원이 AC 전원인지 또는 DC 전원인지 여부를 판단할 수 있다.
전류 센싱은 간단하게 센서 저항을 통해서 구현될 수 있다. 도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 PFC 제어부(140)는 적어도 두 개의 NTC (Negative Temperature Coefficient of resistance) 센서(147, 148)을 포함할 수 있다. PFC 제어부(140)는 다이오드 브리지(110)와 PFC 제어부(140)의 사이에 마련될 수 있으며, PFC 제어부(140)는 적어도 두 개의 NTC센서(147, 148)의 검출결과를 비교함으로써, 입력 전원의 종류를 판단할 수 있다.
한편, 전류 센싱을 통한 입력 전원의 판단은 전류의 흐름의 여부만을 검출하면 충분하다. 즉, PFC 제어부(140)는 정확한 전류값을 검출할 필요가 없으므로, 센싱 저항(147, 148)을 입력부(90)와 EMI 필터(100) 사이에 마련될 수 있는 기존 NTC 저항을 제거할 수 있다. 이를 통해서 도 7의 실시예에 따른 전원 수신부(10)는 제조 비용의 저렴하게 가져갈 수 있다.
도 8은 소스 디바이스를 포함하는 디스플레이 장치의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 일 예에 따른 디스플레이 장치(1)는 입력 전원과 영상 신호를 전송하는 소스 디바이스(2) 및 수신된 영상을 표시하는 본체(5)를 포함할 수 있다.
도 8에 도시된 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)는 파워 보드에 전원 수신부(10)와 디스플레이부(30)를 동작시키기 위한 디스플레이 드라이버(31)를 포함할 수 있다. 파워 보드에 마련된 DC/DC 컨버터(130)는 크기를 변환시킨 DC 전원을 디스플레이 드라이버(31) 또는 영상 처리부(20)에 공급한다. 영상 처리부(20)는 소스 디바이스(2)로부터 수신한 영상 신호를 처리하고, 디스플레이 드라이버(31)는 공급된 전원으로 처리된 영상 신호를 표시하는 디스플레이 패널을 구동시킬 수 있다.
소스 디바이스(2)는 영상 신호를 외부로부터 수집하거나, 영상 신호를 저장하고, 이를 디스플레이 장치(1)로 전달하는 셋톱 박스(set-top box) 또는 게임 본체일 수 있다. 또한, 소스 디바이스(2)는 벽 전원, 배터리 태양광 패널 등과 같은 다양한 외부 전력을 효율적으로 변환시키는 스위칭 레귤레이터가 포함된 전자식 전원 공급 장치(Switched-Mode Power Supply, SMPS)일 수 있다.
구체적으로 셋톱 박스는, 디지털 위성방송용 수신장비를 의미하고, 디스플레이 장치(1)가 방송 사업자가 제공하는 디지털 TV방송을 아날로그 TV로도 수신할 수 있도록 한다. 또한, 셋톱 박스는 쌍방향 TV나 주문형 영상물(VOD : video on demand)을 실현하는데 필수적 장비를 모두 포함할 수 있다.
게임 콘솔은 디스플레이 장치(1)에서 사용하는 컴포지트 비디오(Composite Video) 또는 고선명 멀티미디어 인터페이스(High Definition Multimedia Interface, HDMI) 등의 디스플레이 신호를 이용하는 상호 작용 엔터테인먼트 전자 장치를 의미한다. 일 예로, 게임 콘솔은 Xbox TM, PlayStation TM 을 포함할 수 있다.
도 8에서 도시된 소스 디바이스는 전원 공급 장치를 도시한 것이다. 전원 공급 장치는, 외부 전원을 DC 전원으로 변환시켜 본체(5)에 공급하는 일 실시예와 전파 정류된 AC 전원을 공급하는 다른 실시예로 구분될 수 있다.
전원 공급 장치로 마련된 소스 디바이스(2)는 영상 신호를 영상 처리부(20)로 전송하고, 입력 전원을 입력부(90)로 전달할 수 있다. 영상 신호 및 입력 전원을 본체(5)로 전달할 수 있도록 소스 디바이스(2)는 변환 커넥터(200)를 포함한 케이블로 본체(5)와 연결될 수 있다.
도 9 및 도 10은 전원 공급 장치로 마련된 소스 디바이스의 서로 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8에서 전술한 바와 같이, 전원 공급 장치로 마련된 소스 디바이스(2)는 DC 전원을 입력 전원으로 전원 수신부(10)에 전송할 수 있다.
도 9를 참조하면, DC 전원을 공급하는 소스 디바이스(2a)는 EMI 필터(21), 다이오드 브리지(22), PFC 회로(23) 및 DC/DC 컨버터(24)를 포함할 수 있다. 즉, DC 전원을 공급하는 소스 디바이스(2a)는 이미 PFC 회로(23)가 마련되어 있을 수 있다. 따라서 파워 보드에 마련된 PFC 회로(120)를 중복으로 동작하는 것은 전력 낭비이므로, PFC 제어부(140)는 PFC 회로(120)를 오프시키는 신호를 생성할 수 있다.
도 10을 참조하면, 전파 정류된 AC 전원을 공급하는 소스 디바이스(2b)는 EMI 필터(21), 다이오드 브리지(22) 및 AC/AC 컨버터(25)를 포함할 수 있다. 구체적으로 다이오드 브리지(22) 및 AC/AC 컨버터(25)를 통과한 AC 전원의 전파는 정류된다.
소스 디바이스(2b)는 PFC 회로(23)를 포함하지 않기 때문에 본체에 마련된 PFC 회로(120)의 동작이 필요하다. PFC 제어부(140)는 소스 디바이스(2b)가 전송하는 전파 정류된 AC 전원도 AC 전원으로 인식함으로써, PFC 온 신호를 생성할 수 있다.
도 11은 전파 정류된 AC 전원에 따른 PFC 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10에서 전술한 바와 같이, 입력 전원은 전파 정류된 AC 전원일 수 있다. 전파 정류된 AC 전원이 인가되면, 다이오드 브리지(110)의 제1 전압(V BD1)은 도 11과 같은 정류된 형태의 파형을 가지게 된다. 그러나 제2 V BD2은 도 11과 같이 Low 일 수 있다. 즉, PFC 제어부(140)는 다이오드 브리지(110)를 통해 AC/DC 전원을 수신한다.
한편, 전파 정류된 AC 전원은 다이오드 브리지(110)를 통해 제1 전압(V BD1)이 Low일 수 있으며, 제2 V BD2가 정류된 형태의 파형을 가질 수도 있다.
이러한 AC/DC 전원이 제1 비교기(142) 및 제2 비교기(143)에 인가되면, V1 신호 및 V2 신호는 도 11과 같은 형태로 생성될 수 있다. 이러한 V1 신호 및 V2 신호가 OR 게이트(144)를 통과하면, V3 신호와 같은 구형파 파형을 가진다. 이러한 구형파를 통해서 PFC 제어부(140)는 클락 신호를 생성하고, 클락 신호에 기초하여 D flip-flop 신호를 제어함으로써, PFC 제어부(140)는 PFC 회로(120)를 온 시킨다. 즉, 개시된 일 실시예에 따른 PFC 제어부(140)는 AC/DC 전원에서도 PFC 회로(120)를 동작시킨다.
도 12는 일 실시예에 따른 변환 커넥터를 설명하기 위한 도면이고, 도 13 내지 도 15는 변환 커넥터가 구현될 수 있는 다양한 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 중복되는 설명을 피하기 위해서 이하 함께 설명한다.
앞선 도면을 통해 설명한 바와 같이, 개시된 전원 수신부(10)는 DC 전원 뿐만 아니라 AC 전원 또는 AC/DC 전원까지도 구별할 수 있다. 따라서 AC 전원 또는 전파 정류된 AC 전원을 공급하는 소스 디바이스(2)와 연결될 수 있도록, 기존 소스 디바이스 커넥터가 입력부(90)의 AC 코드에 체결되기 위한 변환 커넥터(200)가 필요할 수 있다.
구체적으로 변환 커넥터(200)는 입력부(90)에 삽입될 수 있도록 AC 코드 형태로 마련된 제1 체결부(210)와 영상 처리부(20)로 영상 데이터를 전달할 수 있도록 마련된 제2 체결부(220) 및 제1 체결부(210)와 제2 체결부(220)를 연결하는 접속부(230)를 포함할 수 있다.
제1 체결부(210)를 통해 입력 전원이 본체(5)로 전달되고, 제2 체결부(220)를 통해 영상 신호가 본체(5)로 전달된다. 또한, 제2 체결부(220)는 기존 소스 디바이스 커넥터가 삽입될 수 있도록 마련될 수 있다.
이를 통해서 개시된 전원 수신부(10)는 소스 디바이스(2)로부터 입력 전원을 공급받을 수 있으며, 동시에 영상 신호를 공급받을 수 있다.
개시된 변환 커넥터(200)는 다양한 형태로 마련될 수 있다.
도 13을 참조하면, 일 예로 변환 커넥터(200)는 접속부(230)가 제1 체결부(210) 안으로 삽입될 수 있는 구조로 마련될 수 있으며, 이를 통해 제1 체결부(210)가 제2 체결부(220)와 맞닿을 수 있다. 제1 체결부(210)는 외력에 의해서 제2 체결부(220)로부터 분리될 수 있으며, 접속부(230)를 제1 체결부(210)가 회전될 수도 있다.
도 14를 참조하면, 다른 예로 변환 커넥터(200)는 적어도 두 개 이상의 접속부(231, 232)가 마련될 수 있으며, 도 13과 같이 외력에 의해서 제1 체결부(210) 및 제2 체결부(220)가 떨어질 수 있다.
도 15를 참조하면, 접속부(230)는 도 13 및 도 14의 접속부보다 긴 길이를 갖도록 마련될 수 있다. 도 15에서 제1 체결부(210)는 제2 체결부(220)와 멀리 떨어진 형태로 마련될 수 있으며, 접속부(230)에 의해서 떨어지는 길이가 더욱 연장될 수 있다.
도 13 내지 도 15에서 도시된 형태 이외에도 변환 커넥터(200)는 다양한 형태를 더 포함할 수 있다.
도 16은 개시된 디스플레이 장치의 제어방법에 관한 순서도이다.
도 16을 참조하면, 디스플레이 장치(1)는 입력 전원의 노이즈를 제거한다(300).
구체적으로 전원 수신부(10)의 EMI필터(100)가 입력 전원의 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 입력 전원은 다이오드 브리지(110)로 전달된다.
디스플레이 장치(1)는 입력 전원을 정류한다(310).
구체적으로 전원 수신부(10)의 다이오드 브리지(110)는 입력 전원을 정류한다. 입력 전원의 종류에 따라 다이오드 브리지(110)는 AC 전원, DC 전원 또는 AC/DC 전원을 정류할 수 있다.
디스플레이 장치(1)는 정류된 입력 전원의 종류를 판단한다(320).
구체적으로 전원 수신부(10)의 PFC 제어부(140)가 입력 전원의 종류를 판단할 수 있다. PFC 제어부(140)는 MCU로 마련되거나 또는 아날로그 회로로 마련되어 PFC 회로(120)의 온 또는 오프 신호를 생성한다. . PFC 제어부(140)는 입력 전원의 종류에 따라 다음과 같은 동작을 수행할 수 있다.
만약 입력 전원이 AC 전원이면(330의 예), 디스플레이 장치(1)는 PFC 회로(120)를 온 시킨다(331). PFC 회로(120)는 정류된 AC 전원의 역률을 조정하고(332), 이를 DC/DC 컨버터(130)로 전달한다.
만약 입력 전원이 AC 전원이 아니라면(330의 아니오), 디스플레이 장치(1)는 입력 전원이 AC/DC 전원인지 또는 DC 전원인지 여부를 판단한다. 만약 입력 전원이 AC/DC 전원이면(340의 예), 디스플레이 장치(1)는 PFC 회로(120)를 온 시킨다(341). PFC 회로(120)는 정류된 AC 전원의 역률을 조정하고(342), 이를 DC/DC 컨버터(130)로 전달한다.
만약 입력 전원이 AC/DC 전원이 아니라면(340의 아니오), 디스플레이 장치(1)는 입력 전원이 DC 전원으로 판단한다(350). 디스플레이 장치(1)는 PFC 회로(120)를 오프시키고(351), PFC 회로(120)가 대기모드에서 추가적으로 소모하는 전력을 저감시키기 위해 대기전력 저감부(150)를 동작시킨다(352).
이를 통해서 디시플레이 장치(1)는 입력부(90)를 통해서 DC 전원이 공급되는 경우, PFC 회로(120)를 오프시켜, 전력 소모를 줄이고, 동작의 효율성을 향상시킬 수 있다.

Claims (18)

  1. 입력 전원을 정류하는 다이오드 브리지;
    상기 다이오드 브리지가 정류한 상기 입력 전원의 역률을 조종하는 PFC(Power Factor Correction) 회로; 및
    상기 PFC 회로를 통해 수신한 상기 입력 전원의 전압을 변경하는 DC/DC 컨버터; 및
    상기 다이오드 브리지에 연결되고, 상기 다이오드 브리지에 포함된 하단 다이오드들의 양단 전압에 기초하여 상기 PFC 회로를 선택적으로 온 또는 오프시키는 PFC 제어부;를 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 PFC 제어부는 상기 다이오드 브리지에 포함된 하단 다이오드들의 양단 전압의 변화에 기초하여 상기 입력 전원의 종류를 식별하는 디스플레이 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 PFC 제어부는 상기 다이오드 브리지에 포함된 하단 다이오드들의 양단 전압이 변화하는 것에 기초하여 상기 입력 전원이 교류 전원인 것을 식별하고, 상기 다이오드 브리지에 포함된 하단 다이오드들의 양단 전압이 변화하지 않는 것에 응답하여 상기 입력 전원이 직류 전원인 것을 식별하는 디스플레이 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 PFC 제어부는,
    상기 다이오드 브리지에 포함된 하단 다이오드들의 양단 전압을 각각 제1 기준 전압과 비교하는 비교기들;
    상기 비교기들의 출력의 논리합을 출력하는 OR 게이트;
    OR 게이트의 출력의 변화에 기초하여, 상기 PFC 회로를 선택적으로 온 또는 오프시키는 신호를 출력하는 플립플롭을 포함하는 디스플레이 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 PFC 제어부는,
    OR 게이트의 출력의 변화에 기초하여 상기 입력 전원에 기초하여 클락 신호를 생성하는 제3 비교기를 더 포함하고,
    상기 플립플롭은 상기 클락 신호에 기초하여 상기 PFC 회로의 온 또는 오프시키는 신호를 출력하는 디스플레이 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 다이오드 브리지와 상기 PFC 제어부 사이에 적어도 두 개 이상 마련되는 NTC (Negative Temperature Coefficient of resistance) 센서;를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 PFC 제어부는,
    상기 NTC 센서의 검출값에 기초하여 상기 입력 전원의 종류를 판단하는 디스플레이 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 입력 전원은,
    AC 전원, DC 전원 또는 AC/DC 전원 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 PFC 제어부는,
    상기 AC 전원 및 상기 AC/DC 전원 중 적어도 하나에 기초하여 상기 PFC 회로를 온시키는 디스플레이 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 PFC 제어부는,
    상기 DC 전원에 기초하여 상기 PFC 회로를 오프시키는 디스플레이 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 PFC 회로에 포함된 임퍼던스를 제거하는 스위치를 포함하고, 상기 PFC 제어부에 의해서 제어되는 대기전력 저감부;를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 PFC 제어부는,
    상기 PFC 회로를 오프시키는 신호를 생성하고, 상기 신호에 기초하여 상기 대기전력 저감부를 동작시키는 디스플레이 장치.
  12. 다이오드 브리지 및 상기 다이오드 브리지로부터 정류된 입력 전원의 역률을 조정하는 PFC회로를 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법에 있어서,
    상기 다이오드 브리지가 상기 입력 전원을 정류하고;
    상기 다이오드 브리지로부터 정류된 상기 입력 전원의 종류를 판단하고;
    상기 입력 전원의 종류에 기초하여 PFC 회로를 선택적으로 온 또는 오프시키도록 상기 PFC 회로를 제어하는 것;을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제어하는 것은,
    상기 입력 전원이 AC 전원 및 AC/DC 전원 중 적어도 하나를 포함하면, 상기 PFC 회로를 온시키는 것;을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 제어하는 것은,
    상기 입력 전원이 상기 DC 전원이면, 상기 PFC 회로를 오프시키는 것;을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 PFC 회로에 포함된 임퍼던스를 제거하는 스위치를 포함하는 대기전력 저감부;를 더 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제어하는 것은,
    상기 입력 전원의 종류에 기초하여 상기 대기전력 저감부를 제어하는 것;을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 제어하는 것은,
    상기 PFC 회로를 오프시키는 신호를 생성하고, 상기 신호에 기초하여 상기 대기전력 저감부를 동작시키는 것;을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
  18. 제 12항에 있어서,
    상기 판단하는 것은,
    상기 다이오드 브리지와 상기 PFC 제어부 사이에 적어도 두 개 이상 마련되는 NTC 센서의 검출값에 기초하여 상기 입력 전원의 종류를 판단하는 것;을 포함하는 디스플레이 장치의 제어방법.
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