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KR101961116B1 - 전원제어장치 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

전원제어장치 및 이를 포함하는 표시장치 Download PDF

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KR101961116B1
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Abstract

전원제어장치는, 입력전압이 입력되는 입력단에 연결되어 있는 제1 인덕터, 상기 인덕터와 전원전압 출력단 사이에 연결되어 있는 제1 스위치, 상기 인덕터와 접지 사이에 연결되어 있는 제2 스위치, 상기 전원전압 출력단으로 출력되는 전압에 대응하여 피드백단으로 입력되는 피드백 전압에 따라 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 듀티를 제어하여 상기 전원전압 출력단으로 출력되는 전압을 제어하는 스위치 제어부, 및 상기 전원전압 출력단과 상기 피드백단 사이에 연결되고, 상기 전원전압 출력단의 전압이 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 항복전압보다 높은 전압으로 상승하는 것을 제한하는 다이오드를 포함한다.

Description

전원제어장치 및 이를 포함하는 표시장치{POWER CONTROL DEVICE AND DISPLAY DEVINCE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 전원제어장치 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
최근에는 표시장치의 구동전력을 공급하는 전원전압으로 DC-DC 컨버터로 생성되는 전원전압이 이용되고 있다. 전원전압이 일정하게 공급되지 못하고 불안정하게 변동하게 되면 표시장치의 오동작을 일으킬 수 있다. 따라서, DC-DC 컨버터는 항상 안정된 전원전압을 생성할 수 있어야 한다.
DC-DC 컨버터의 생성되는 전원전압에 지속적인 이상(abnormal) 상태가 발생하는 하는 경우에는 SCP(short circuit protection) 회로나 OVP(over voltage protection) 회로가 동작하여 DC-DC 컨버터를 중단(shutdown)시키고 내부회로를 보호한다. 이러한 SCP 회로나 OVP 회로는 전원전압의 이상 상태를 센싱하여 동작하는데 필요한 대략 수백 ㎲의 지연시간을 갖는다.
순간적인 쇼트(short), 정전기(electrostatic discharge) 등의 외부 환경에 의해서 DC-DC 컨버터에서 생성되는 전원전압이 내부회로를 파괴할 수 있는 항복전압(breakdown voltage)까지 승압될 수 있다. 순간적인 쇼트나 정전기는 수백 ㎲보다 짧은 시간 동안에 발생하여 SCP 회로나 OVP 회로가 동작하기 전에 내부회로를 파괴시킬 수 있다.
SCP 회로나 OVP 회로를 이용하여 순간적인 쇼트나 정전기 등으로부터 내부회로를 보호하기 위해서는 SCP 회로나 OVP 회로의 지연시간을 매우 짧게 줄여야 한다. SCP 회로나 OVP 회로의 지연시간을 매우 짧게 줄이게 되면, SCP 회로나 OVP 회로에 의해 DC-DC 컨버터가 중단되고 표시장치의 화면이 꺼지는 경우가 자주 발생하게 되고, 이때마다 표시장치를 재가동시켜야 하는 불편이 발생할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 순간적인 쇼트나 정전기로부터 내부회로를 보호하고 출력되는 전원전압을 안정적으로 생성할 수 있는 전원제어장치 및 이를 포함하는 표시장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전원제어장치는, 입력전압이 입력되는 입력단에 연결되어 있는 제1 인덕터, 상기 인덕터와 전원전압 출력단 사이에 연결되어 있는 제1 스위치, 상기 인덕터와 접지 사이에 연결되어 있는 제2 스위치, 상기 전원전압 출력단으로 출력되는 전압에 대응하여 피드백단으로 입력되는 피드백 전압에 따라 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 듀티를 제어하여 상기 전원전압 출력단으로 출력되는 전압을 제어하는 스위치 제어부, 및 상기 전원전압 출력단과 상기 피드백단 사이에 연결되고, 상기 전원전압 출력단의 전압이 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 항복전압보다 높은 전압으로 상승하는 것을 제한하는 다이오드를 포함한다.
상기 다이오드의 문턱전압은, 상기 전원전압 출력단의 전압이 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 항복전압보다 소정 레벨 낮은 전압일 때, 상기 전원전압 출력단의 전압과 상기 피드백 전압 간의 전압차에 대응하는 전압일 수 있다.
상기 전원전압 출력단의 전압과 상기 피드백 전압 간의 전압차가 상기 다이오드의 문턱전압에 도달하면, 상기 피드백단은 상기 다이오드를 통해 상기 전원전압 출력단에 연결될 수 있다.
상기 피드백 전압이 입력되는 제1 입력단, 제1 기준전압이 입력되는 제2 입력단, 및 상기 피드백 전압과 상기 제1 기준전압의 전압 차이에 대응하는 과전압 보호 신호를 출력하는 출력단을 포함하는 제1 차동 증폭기를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 스위치와 상기 전원전압 출력단 사이에 연결되는 제3 스위치를 더 포함하고, 상기 스위치 제어부는 상기 과전압 보호 신호에 따라 상기 제3 스위치의 온-오프를 제어할 수 있다.
상기 피드백단과 접지 사이에 직렬로 연결되어 있고, 상기 피드백 전압과 접지 전압의 전압차에 대응하는 전압이 분배되는 제1 저항 및 제2 저항을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 저항과 상기 제2 저항 사이의 분배 전압이 입력되는 제1 입력단, 제2 기준전압이 입력되는 제2 입력단, 및 상기 분배 전압과 상기 제2 기준전압의 전압 차이에 대응하는 전압 오차 신호가 출력되는 출력단을 포함하는 제2 차동 증폭기를 더 포함할 수 있다.
제1 펄스폭 제어 신호가 입력되는 제1 입력단, 상기 전압 오차 신호가 입력되는 제2 입력단, 및 상기 제1 펄스폭 제어 신호와 상기 전압 오차 신호의 전압 차이에 대응하는 제2 펄스폭 제어 신호가 출력되는 출력단을 포함하는 제3 차동 증폭기를 더 포함할 수 있다.
상기 스위치 제어부는 상기 제2 펄스폭 제어 신호에 따라 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 듀티를 제어할 수 있다.
상기 전원전압 출력단에 연결되어 있는 일 전극 및 접지되어 있는 타 전극을 포함하는 제1 커패시터를 더 포함할 수 있다.
상기 전원전압 출력단의 하이 레벨 전압에 상반되는 로우 레벨 전압을 갖는 접지단에 연결되어 있는 일 전극 및 접지되어 있는 타 전극을 포함하는 제2 커패시터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치는 복수의 화소, 및 상기 복수의 화소에 제1 전원전압 및 제2 전원전압을 공급하는 전원 제어부를 포함하고, 상기 전원 제어부는, 입력전압을 변환하여 전원전압 출력단으로 상기 제1 전원전압을 출력하고, 상기 제1 전원전압에 대응하여 피드백단으로 입력되는 피드백 전압에 따라 스위치의 듀티를 제어하여 상기 제1 전원전압을 제어하고, 상기 전원전압 출력단과 상기 피드백단 사이에 연결되어 있는 다이오드를 이용하여 상기 제1 전원전압이 상기 스위치의 항복전압보다 높은 전압으로 상승하는 것을 제한한다.
상기 전원 제어부는 상기 입력전압이 입력되는 입력단에 연결되어 있는 제1 인덕터를 포함하고, 상기 스위치는, 상기 인덕터와 상기 전원전압 출력단 사이에 연결되어 있는 제1 스위치, 및 상기 인덕터와 접지 사이에 연결되어 있는 제2 스위치를 포함할 수 있다.
상기 다이오드의 문턱전압은, 상기 제1 전원전압이 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 항복전압보다 소정 레벨 낮은 전압일 때, 상기 제1 전원전압과 상기 피드백 전압 간의 전압차에 대응하는 전압일 수 있다.
상기 제1 전원전압과 상기 피드백 전압 간의 전압차가 상기 다이오드의 문턱전압에 도달하면, 상기 피드백단은 상기 다이오드를 통해 상기 전원전압 출력단에 연결될 수 있다.
상기 전원 제어부는, 상기 피드백 전압이 입력되는 제1 입력단, 제1 기준전압이 입력되는 제2 입력단, 및 상기 피드백 전압과 상기 제1 기준전압의 전압 차이에 대응하는 과전압 보호 신호를 출력하는 출력단을 포함하는 제1 차동 증폭기를 더 포함할 수 있다.
상기 전원 제어부는, 상기 제1 스위치와 상기 전원전압 출력단 사이에 연결되는 제3 스위치를 더 포함하고, 상기 과전압 보호 신호에 따라 상기 제3 스위치의 온-오프를 제어할 수 있다.
상기 전원 제어부는, 상기 피드백단과 접지 사이에 직렬로 연결되어 있고, 상기 피드백 전압과 접지 전압의 전압차에 대응하는 전압이 분배되는 제1 저항 및 제2 저항을 더 포함할 수 있다.
상기 전원 제어부는, 상기 제1 저항과 상기 제2 저항 사이의 분배 전압이 입력되는 제1 입력단, 제2 기준전압이 입력되는 제2 입력단, 및 상기 분배 전압과 상기 제2 기준전압의 전압 차이에 대응하는 전압 오차 신호가 출력되는 출력단을 포함하는 제2 차동 증폭기를 더 포함할 수 있다.
상기 전원 제어부는, 제1 펄스폭 제어 신호가 입력되는 제1 입력단, 상기 전압 오차 신호가 입력되는 제2 입력단, 및 상기 제1 펄스폭 제어 신호와 상기 전압 오차 신호의 전압 차이에 대응하는 제2 펄스폭 제어 신호가 출력되는 출력단을 포함하는 제3 차동 증폭기를 더 포함할 수 있다.
상기 전원 제어부는 상기 제2 펄스폭 제어 신호에 따라 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 듀티를 제어할 수 있다.
상기 전원 제어부는, 상기 전원전압 출력단에 연결되어 있는 일 전극 및 접지되어 있는 타 전극을 포함하는 제1 커패시터를 더 포함할 수 있다.
상기 전원 제어부는, 상기 제2 전원전압을 갖는 접지단에 연결되어 있는 일 전극 및 접지되어 있는 타 전극을 포함하는 제2 커패시터를 더 포함할 수 있다.
순간적인 쇼트나 정전기로부터 내부회로를 보호하고 전원전압을 안정적으로 생성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원제어장치를 나타내는 회로도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 표시장치(10)는 신호 제어부(100), 주사 구동부(200), 데이터 구동부(300), 전원 제어부(400) 및 표시부(600)를 포함한다.
신호 제어부(100)는 외부 장치로부터 입력되는 영상 신호(ImS) 및 동기 신호를 수신한다. 입력 영상 신호(ImS)는 복수의 화소의 휘도(luminance) 정보를 담고 있다. 휘도는 정해진 수효, 예를 들어, 1024(=210), 256(=28) 또는 64(=26)개의 계조(gray)를 가지고 있다. 동기 신호는 수평 동기 신호(Hsync), 수직 동기 신호(Vsync) 및 메인 클록 신호(MCLK)를 포함한다.
신호 제어부(100)는 영상 신호(ImS), 수평 동기 신호(Hsync), 수직 동기 신호(Vsync) 및 메인 클록 신호(MCLK)에 따라 제1 내지 제3 구동 제어신호(CONT1, CONT2, CONT3) 및 영상 데이터 신호(ImD)를 생성한다.
신호 제어부(100)는 수직 동기 신호(Vsync)에 따라 프레임 단위로 영상 신호(ImS)를 구분하고, 수평 동기 신호(Hsync)에 따라 주사선 단위로 영상 신호(ImS)를 구분하여 영상 데이터 신호(ImD)를 생성한다. 신호 제어부(100)는 영상 데이터 신호(ImD)를 제1 구동 제어신호(CONT1)와 함께 데이터 구동부(300)로 전송한다.
표시부(600)는 복수의 화소를 포함하는 표시 영역이다. 표시부(600)에는 대략 행 방향으로 연장되어 서로가 거의 평행한 복수의 주사선, 대략 열 방향으로 연장되어 서로가 거의 평행한 복수의 데이터선, 복수의 전원선이 복수의 화소에 연결되도록 형성된다. 복수의 화소는 복수의 주사선 및 복수의 데이터선이 교차하는 영역에 대략 행렬의 형태로 배열된다.
주사 구동부(200)는 복수의 주사선에 연결되고, 제2 구동 제어신호(CONT2)에 따라 복수의 주사 신호(S[1]~S[n])를 생성한다. 주사 구동부(200)는 복수의 주사선에 게이트 온 전압의 주사 신호(S[1]~S[n])를 순차적으로 인가할 수 있다.
데이터 구동부(300)는 복수의 데이터선에 연결되고, 제1 구동 제어신호(CONT1)에 따라 입력된 영상 데이터 신호(ImD)를 샘플링 및 홀딩하고, 복수의 데이터선 각각에 복수의 데이터 신호(data[1]~data[m])를 전달한다. 데이터 구동부(300)는 게이트 온 전압의 주사 신호(S[1]~S[n])에 대응하여 복수의 데이터선에 소정의 전압 범위를 갖는 데이터 신호를 인가한다.
전원 제어부(400)는 제1 전원전압(ELVDD) 및 제2 전원전압(ELVSS)을 복수의 화소에 연결된 전원선에 공급한다. 제1 전원전압(ELVDD) 및 제2 전원전압(ELVSS)은 화소의 구동 전류를 제공한다. 전원 제어부(400)는 표시부(600)에 공급되는 제1 전원전압(ELVDD)의 피드백 전압(Vfeedback)을 입력받아 제1 전원전압(ELVDD)이 정해진 전압으로 안정적으로 생성되도록 제어한다. 전원 제어부(400)는 순간적인 쇼트(short)나 정전기에 의해 피드백 전압(Vfeedback)이 낮아지고 제1 전원전압(ELVDD)이 높아지는 경우에 다이오드를 이용하여 제1 전원전압(ELVDD)이 내부 회로의 스위치의 항복전압(breakdown voltage)보다 높아지지 않도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 전원제어장치를 나타내는 회로도이다.
도 2를 참조하면, 전원제어장치(400)는 복수의 스위치(S1, S2, S3), 복수의 차동 증폭기(Amp1, Amp2, Amp3), 인덕터(L1), 복수의 저항(R1, R2), 복수의 커패시터(C1, C2), 다이오드(D1) 및 스위치 제어부(410)를 포함한다.
인덕터(L1)는 입력전압(Vin)이 입력되는 입력단(IN)에 연결되어 있는 일 전극 및 제1 스위치(S1)의 일 전극에 연결되어 있는 타 전극을 포함한다. 입력전압(Vin)은 외부 전원으로부터 제공되는 DC(direct current) 전압일 수 있다.
제1 스위치(S1)는 스위치 제어부(410)에 연결되어 있는 게이트 전극, 제1 인덕터(L1)의 타 전극에 연결되어 있는 일 전극 및 제3 스위치(S3)의 일 전극에 연결되어 있는 타 전극을 포함한다.
제2 스위치(S2)는 스위치 제어부(410)에 연결되어 있는 게이트 전극, 제1 인턱터(L1)의 타 전극에 연결되어 있는 일 전극 및 접지되어 있는 타 전극을 포함한다.
제3 스위치(S3)는 스위치 제어부(410)에 연결되어 있는 게이트 전극, 제1 스위치(S1)의 타 전극에 연결되어 있는 일 전극 및 전원전압 출력단(OUT)에 연결되어 있는 타 전극을 포함한다.
전원전압 출력단(OUT)은 표시부(600)에 연결되고, 전원전압 출력단(OUT)을 통해 출력되는 전압이 제1 전원전압(ELVDD)이 된다.
제1 스위치(S1) 및 제3 스위치(S3)는 p-채널 전계 효과 트랜지스터이고, 제2 스위치(S2)는 n-채널 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. p-채널 전계 효과 트랜지스터를 턴 온시키는 게이트 온 전압은 로우 레벨 전압이고, 턴 오프시키는 게이트 오프 전압은 하이 레벨 전압이다. n-채널 전계 효과 트랜지스터를 턴 온시키는 게이트 온 전압은 하이 레벨 전압이고, 턴 오프시키는 게이트 오프 전압은 로우 레벨 전압이다. 제1 내지 제3 스위치(S1, S2, S3)의 종류는 제한되지 않으며, 제1 내지 제3 스위치(S1, S2, S3) 중 적어도 어느 하나가 p-채널 전계 효과 트랜지스터가 될 수도 있고, 제1 내지 제3 스위치(S1, S2, S3) 중 적어도 어느 하나가 n-채널 전계 효과 트랜지스터가 될 수도 있다.
제1 커패시터(C1)는 전원전압 출력단(OUT)에 연결되어 있는 일 전극 및 접지되어 있는 타 전극을 포함한다. 제1 커패시터(C1)는 전원전압 출력단(OUT)의 전압이 제1 전원전압(ELVDD)이 급변하는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
다이오드(D1)는 전원전압 출력단(OUT)에 연결되어 있는 일 전극 및 피드백단(FB)에 연결되어 있는 타 전극을 포함한다. 전원전압 출력단(OUT)의 전압과 피드백단(FB)의 전압 간의 전압차가 제1 다이오드(D1)의 문턱전압에 도달하면, 제1 다이오드(D1)가 도통되어 전원전압 출력단(OUT)과 피드백단(FB)이 연결된다.
피드백단(FB)은 표시부(600)에서 복수의 화소 각각에 제1 전원전압(ELVDD)을 전달하는 복수의 전원선에 연결될 수 있다. 피드백단(FB)과 전원전압 출력단(OUT)은 표시부(600)의 복수의 전원선을 통해서 연결될 수 있으며, 피드백단(FB)으로 입력되는 피드백 전압(Vfeedback)은 복수의 전원선에 의한 전압강하의 영향이 반영된 전압일 수 있다. 피드백 전압(Vfeedback)은 전원전압 출력단(OUT)으로 출력되는 전압에 대응하는 전압이다. 여기서는 표시부(600)에 포함되는 복수의 화소(PX) 중에서 하나의 화소(PX)만을 도시하였다.
제1 차동 증폭기(Amp1)는 피드백단(FB)에 연결되어 피드백 전압(Vfeedback)이 입력되는 제1 입력단(+), 제1 기준전압(Vref1)이 입력되는 제2 입력단(-), 및 피드백 전압(Vfeedback)과 제1 기준전압(Vref1)의 전압 차이가 일정한 게인(gain)으로 증폭되어 출력되는 출력단을 포함한다. 제1 기준전압(Vref1)은 OVP(over voltage protection)을 위해 미리 정해진 전압이다. 제1 차동 증폭기(Amp1)의 출력단을 통해 피드백 전압(Vfeedback)과 제1 기준전압(Vref1)의 전압 차이에 대응하는 과전압 보호 신호(Sovp)가 스위치 제어부(410)에 전달된다.
제1 저항(R1)은 피드백단(FB)에 연결되어 있는 일 전극 및 제2 저항(R2)의 일 전극에 연결되어 있는 타 전극을 포함한다. 제2 저항(R2)은 제1 저항(R1)의 타 전극에 연결되어 있는 일 전극 및 접지되어 있는 타 전극을 포함한다. 즉, 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)은 피드백단(FB)과 접지 사이에 직렬로 연결된다.
피드백 전압(Vfeedback)과 접지 전압의 전압차에 대응하는 전압이 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)에 분배된다. 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2) 사이의 분배 전압(Vdis)은 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)의 저항값에 따라 피드백 전압(Vfeedback)과 접지 전압 사이의 전압값을 갖는다.
제2 차동 증폭기(Amp2)는 분배 전압(Vdis)이 입력되는 제1 입력단(+), 제2 기준전압(Vref2)이 입력되는 제2 입력단(-), 및 분배 전압(Vdis)과 제2 기준전압(Vref2)의 전압 차이가 일정한 게인으로 증폭되어 출력되는 출력단을 포함한다. 제2 기준전압(Vref2)은 제1 전원전압(ELVDD)의 전압 오차를 조정하기 위해 미리 정해진 전압이다. 제2 차동 증폭기(Amp2)의 출력단을 통해 분배 전압(Vdis)과 제2 기준전압(Vref2)의 전압 차이에 대응하는 전압 오차 신호(Serr)가 출력된다.
제3 차동 증폭기(Amp3)는 제1 펄스폭 제어 신호(Spwm1)가 입력되는 제1 입력단(+), 전압 오차 신호(Serr)가 입력되는 제2 입력단(-), 및 제1 펄스폭 제어 신호(Spwm1)와 전압 오차 신호(Serr)의 전압 차이가 일정한 게인으로 증폭되어 출력되는 출력단을 포함한다. 제1 펄스폭 제어 신호(Spwm1)는 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)의 듀티를 제어하기 위해 미리 정해진 전압을 가질 수 있다. 제3 차동 증폭기(Amp3)의 출력단을 통해 제1 펄스폭 제어 신호(Spwm1)와 전압 오차 신호(Serr)의 전압 차이에 대응하는 제2 펄스폭 제어 신호(Spwm2)가 출력된다. 제2 펄스폭 제어 신호(Spwm2)는 스위치 제어부(410)에 전달된다.
제2 커패시터(C2)는 로우 전압단(GR)에 연결되어 있는 일 전극 및 접지되어 있는 타 전극을 포함한다. 로우 전압단(GR)은 표시부(600)에 연결되고, 로우 전압단(GR)의 전압이 제2 전원전압(ELVSS)이 된다. 로우 전압단(GR)은 표시부(600)에 포함된 복수의 화소(PX)의 구동, 즉 로드(load)의 구동을 위해 전원전압 출력단(OUT)의 하이 레벨 전압에 상반되는 로우 레벨 전압을 갖는다. 여기서, 로우 전압단(GR)의 로우 레벨 전압은 접지 전압이거나 또는 별도의 전압 생성 구성요소를 통하여 생성되는 전압일 수 있다. 여기서는 로우 전압단(GR)의 로우 레벨 전압을 생성하는 구성 요소는 생략하였다.
스위치 제어부(410)는 제2 펄스폭 제어 신호(Spwm2)에 따라 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)의 스위칭 동작을 제어함으로써 입력 전압(Vin)을 변환하여 전원전압 출력단(OUT)으로 전달한다. 이때, 스위치 제어부(410)는 제3 스위치(S3)를 온 상태로 유지시킨다.
제1 스위치(S1)가 턴 오프되고 제2 스위치(S2)가 턴 온되면, 인덕터(L1)를 통해 접지로 전달되는 전류량이 증가하면서 인덕터(L1)에 에너지가 저장된다. 제1 스위치(S1)가 턴 오프되고, 제2 스위치(S2)가 턴 온될 때, 제1 스위치(S1)의 소스는 제2 스위치(S2)를 통해 접지에 연결되고, 제1 스위치(S1)의 드레인은 전원전압 출력단(OUT)에 연결된다. 따라서 제1 스위치(S1)의 양단 전압은 전원전압 출력단(OUT)의 전압과 같아진다.
제1 스위치(S1)가 턴 온되고 제2 스위치(S2)가 턴 오프되면, 인덕터(L1)에 저장된 에너지에 의해 발생하는 전류가 전원전압 출력단(OUT)에 전달된다. 전원전압 출력단(OUT)의 전압이 높아진다. 이 기간 동안 인덕터(L1)에 저장된 에너지가 점차 감소한다. 제1 스위치(S1)가 턴 온되고, 제2 스위치(S2)가 턴 오프될 때, 제2 스위치(S2)의 드레인은 턴 온된 제1 스위치(S1)을 통해 전원전압 출력단(OUT)에 연결되고, 제2 스위치(S2)의 소스는 접지에 연결되어 있다. 따라서 제2 스위치(S2)의 양단 전압은 전원전압 출력단(OUT)의 전압과 같아진다.
다시, 제1 스위치(S1)가 턴 오프되고 제2 스위치(S2)가 턴 온되면, 제1 인덕터(L1)에 에너지가 저장되고, 전원전압 출력단(OUT)의 전압이 감소한다.
이와 같이, 스위치 제어부(410)는 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)를 교대로 턴 온시켜서 전원전압 출력단(OUT)에 전달되는 전류량 및 전압을 조절할 수 있다. 전원전압 출력단(OUT)에 전달되는 전류량 및 전압은 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)의 듀티(duty)에 따라 결정된다.
피드백 전압(Vfeedback)이 원하는 전압보다 낮은 전압으로 입력되면, 분배 전압(Vdis)도 낮아진다. 분배 전압(Vdis)이 낮아지면 전압 오차 신호(Serr)가 음 전압 또는 낮은 전압으로 출력될 수 있으며, 제2 펄스폭 제어 신호(Spwm2)가 양 전압으로 출력된다. 제2 펄스폭 제어 신호(Spwm2)가 양 전압으로 입력되면, 스위치 제어부(410)는 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)의 듀티를 증가시켜 전원전압 출력단(OUT)으로 전달되는 전압을 높이게 된다.
피드백 전압(Vfeedback)이 원하는 전압보다 높은 전압으로 입력되면, 분배 전압(Vdis)도 높아진다. 분배 전압(Vdis)이 높아지면 전압 오차 신호(Serr)가 양 전압 또는 높은 전압으로 출력될 수 있으며, 제2 펄스폭 제어 신호(Spwm2)가 음 전압으로 출력된다. 제2 펄스폭 제어 신호(Spwm2)가 음 전압으로 입력되면, 스위치 제어부(410)는 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)의 듀티를 감소시켜 전원전압 출력단(OUT)으로 전달되는 전압을 낮추게 된다.
한편, 피드백 전압(Vfeedback)이 원하는 전압보다 매우 높은 전압으로 입력될 수 있다. 이 경우, 제1 차동 증폭기(Amp1)에서 과전압 보호 신호(Sovp)가 정해진 전압보다 높은 전압으로 출력된다. 과전압 보호 신호(Sovp)가 정해진 전압보다 높은 전압으로 입력되면, 스위치 제어부(410)는 제3 스위치(S3)를 오프시켜 전원전압 출력단(OUT)으로 전류 및 전압이 전달되지 않도록 한다. 즉, 제1 전원전압(ELVDD)이 원하는 전압보다 높게 출력되고, 피드백단(FB)을 통해 높은 전압의 피드백 전압(Vfeedback)이 입력되면 제1 차동 증폭기(Amp1)의 출력단을 통해 양 전압의 과전압 보호 신호(Sovp)가 출력된다. 스위치 제어부(410)는 과전압 보호 신호(Sovp)의 전압을 과전압 보호를 위해 정해진 전압과 비교하고, 과전압 보호 신호(Sovp)의 전압이 정해진 전압보다 낮은 경우에는 제3 스위치(S3)를 온 상태로 유지하고, 과전압 보호 신호(Sovp)의 전압이 정해진 전압보다 높은 경우에는 제3 스위치(S3)를 오프시킨다. 즉, 스위치 제어부(410)는 제1 차동 증폭기(Amp1)로부터 전달되는 과전압 보호 신호(Sovp)에 따라 제3 스위치(S3)의 온-오프를 제어하여 과전압으로부터 내부회로를 보호할 수 있다.
전원제어장치(400)가 동작 중에 순간적인 쇼트(short), 노이즈(noise), 정전기 등에 의해 피드백 전압(Vfeedback)이 변동될 수 있다. 전원전압 출력단(OUT)에는 제1 커패시터(C1)가 연결되어 있고, 제1 커패시터(C1)가 전원전압 출력단(OUT)의 전압이 갑자기 변동하지 않도록 유지시켜 주는 역할을 수행하고 있으므로 전원전압 출력단(OUT)의 전압은 순간적인 쇼트(short), 노이즈(noise), 정전기 등에 의해 크게 변동되지 않는다. 그러나 피드백단(FB)은 표시부(600)의 복수의 전원선에 연결되어 있고, 피드백 전압(Vfeedback)은 표시부(600)에서 발생하는 순간적인 쇼트, 노이즈, 정전기 등에 영향을 받기 쉽다.
만일, 다이오드(D1)가 설치되지 않은 상태에서, 순간적인 쇼트, 노이즈, 정전기 등에 의해 피드백 전압(Vfeedback)이 매우 짧은 시간 동안 낮아졌다고 하자. 피드백 전압(Vfeedback)이 낮아지면, 스위치 제어부(410)는 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)의 듀티를 증가시켜 전원전압 출력단(OUT)으로 전달되는 전압을 높이게 된다.
제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)의 스위칭 동작에 의해 전원전압 출력단(OUT)의 전압은 스위치(S1, S2)의 항복전압보다 높은 전압으로 상승할 수 있다. 전원전압 출력단(OUT)의 전압이 스위치(S1, S2)의 항복전압보다 높은 전압으로 상승하게 되면, 전원제어장치(400)의 내부회로나 표시부(600)에 포함된 복수의 화소 회로 등이 파괴될 수도 있다.
피드백 전압(Vfeedback)의 이상(abnormal)으로 전원전압 출력단(OUT)의 전압이 높은 전압으로 상승하게 되면, 제1 차동 증폭기(Amp1)에서 과전압 보호 신호(Sovp)가 출력되고, 스위치 제어부(410)에서 제3 스위치(S3)를 오프시켜 전원전압 출력단(OUT)으로 전달되는 전류 및 전압을 차단할 수 있다. 그러나 스위치 제어부(410)가 과전압 보호 신호(Sovp)를 전달받아 제3 스위치(S3)를 오프시키는데 수백 ㎲ 이상의 지연 시간이 소요되고, 피드백 전압(Vfeedback)의 이상에 의해 전원전압 출력단(OUT)의 전압 상승이 먼저 이루어질 수 있다. 즉, 제3 스위치(S3)가 오프되기 이전에 상승된 전원전압 출력단(OUT)의 전압에 의해 전원제어장치(400)의 내부회로나 표시부(600)의 화소 회로 등이 먼저 파괴될 수 있다.
하지만, 제안하는 전원제어장치(400)는 전원전압 출력단(OUT)과 피드백단(FB) 사이에 소정의 문턱전압을 갖는 다이오드(D1)를 연결함으로써, 순간적인 쇼트, 노이즈, 정전기 등이 발생하여 피드백단(FB)의 전압이 갑자기 낮아지더라도 전원전압 출력단(OUT)의 전압이 스위치(S1, S2)의 항복전압보다 높은 전압으로 상승하는 것을 제한할 수 있다.
예를 들어, 다이오드(D1)의 문턱전압이 0.7V이고, 스위치(S1, S2, S3)의 항복전압이 5.5V이고, 피드백 전압(Vfeedback)이 4.6V가 될 때 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)의 스위칭 동작에 의해 전원전압 출력단(OUT)의 전압이 5.3V가 된다고 가정한다. 순간적인 쇼트, 노이즈, 정전기 등에 의해 피드백 전압(Vfeedback)이 낮아져서 4.6V가 될 때 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)의 스위칭 동작에 의해 전원전압 출력단(OUT)의 전압이 5.3V가 된다. 전원전압 출력단(OUT)의 전압과 피드백단(FB)의 전압 간의 전압차가 다이오드(D1)의 문턱전압 0.7V에 도달함에 따라 다이오드(D1)를 통해 전원전압 출력단(OUT)과 피드백단(FB)이 연결된다. 전원전압 출력단(OUT)과 피드백단(FB)이 연결됨에 따라 피드백 전압(Vfeedback)은 4.6V 보다 낮아지지 않게 되고, 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)의 듀티도 더 이상 증가하지 않게 되어 전원전압 출력단(OUT)의 전압이 5.3V 보다 높아지지 않게 된다.
즉, 전원전압 출력단(OUT)의 전압이 스위치(S1, S2)의 항복전압보다 높은 전압으로 상승하는 것이 다이오드(D1)에 의해 제한된다.
이때, 다이오드(D1)는 피드백 전압(Vfeedback)이 낮아짐에 따라 높아지는 전원전압 출력단(OUT)의 전압이 스위치(S1, S2)의 항복전압보다 소정 레벨 낮은 전압일 때 전원전압 출력단(OUT)의 전압과 피드백 전압(Vfeedback) 간의 전압차에 대응하는 전압을 문턱전압으로 갖는다.
이와 같이, 전원전압 출력단(OUT)과 피드백단(FB) 사이에 소정의 문턱전압을 갖는 다이오드(D1)를 연결함으로써, 순간적인 쇼트, 노이즈, 정전기 등에 의해 피드백 전압(Vfeedback)에 이상이 발생하여 전원전압 출력단(OUT)의 전압이 스위치(S1, S2)의 항복전압보다 높은 전압으로 상승하는 것을 방지할 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 표시장치
100 : 신호 제어부
200 : 주사 구동부
300 : 데이터 구동부
400 : 전원 제어부
410 : 스위치 제어부
600 : 표시부

Claims (23)

  1. 입력전압이 입력되는 입력단에 연결되어 있는 제1 인덕터;
    상기 인덕터와 전원전압 출력단 사이에 연결되어 있는 제1 스위치;
    상기 인덕터와 접지 사이에 연결되어 있는 제2 스위치;
    상기 전원전압 출력단으로 출력되는 전압에 대응하여 피드백단으로 입력되는 피드백 전압에 따라 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 듀티를 제어하여 상기 전원전압 출력단으로 출력되는 전압을 제어하는 스위치 제어부; 및
    상기 전원전압 출력단과 상기 피드백단 사이에 연결되고, 상기 전원전압 출력단의 전압이 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 항복전압보다 높은 전압으로 상승하는 것을 제한하는 다이오드를 포함하는 전원제어장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 다이오드의 문턱전압은, 상기 전원전압 출력단의 전압이 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 항복전압보다 소정 레벨 낮은 전압일 때, 상기 전원전압 출력단의 전압과 상기 피드백 전압 간의 전압차에 대응하는 전압인 전원제어장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 전원전압 출력단의 전압과 상기 피드백 전압 간의 전압차가 상기 다이오드의 문턱전압에 도달하면, 상기 피드백단은 상기 다이오드를 통해 상기 전원전압 출력단에 연결되는 전원제어장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 피드백 전압이 입력되는 제1 입력단, 제1 기준전압이 입력되는 제2 입력단, 및 상기 피드백 전압과 상기 제1 기준전압의 전압 차이에 대응하는 과전압 보호 신호를 출력하는 출력단을 포함하는 제1 차동 증폭기를 더 포함하는 전원제어장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 스위치와 상기 전원전압 출력단 사이에 연결되는 제3 스위치를 더 포함하고,
    상기 스위치 제어부는 상기 과전압 보호 신호에 따라 상기 제3 스위치의 온-오프를 제어하는 전원제어장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 피드백단과 접지 사이에 직렬로 연결되어 있고, 상기 피드백 전압과 접지 전압의 전압차에 대응하는 전압이 분배되는 제1 저항 및 제2 저항을 더 포함하는 전원제어장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 저항과 상기 제2 저항 사이의 분배 전압이 입력되는 제1 입력단, 제2 기준전압이 입력되는 제2 입력단, 및 상기 분배 전압과 상기 제2 기준전압의 전압 차이에 대응하는 전압 오차 신호가 출력되는 출력단을 포함하는 제2 차동 증폭기를 더 포함하는 전원제어장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    제1 펄스폭 제어 신호가 입력되는 제1 입력단, 상기 전압 오차 신호가 입력되는 제2 입력단, 및 상기 제1 펄스폭 제어 신호와 상기 전압 오차 신호의 전압 차이에 대응하는 제2 펄스폭 제어 신호가 출력되는 출력단을 포함하는 제3 차동 증폭기를 더 포함하는 전원제어장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 스위치 제어부는 상기 제2 펄스폭 제어 신호에 따라 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 듀티를 제어하는 전원제어장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 전원전압 출력단에 연결되어 있는 일 전극 및 접지되어 있는 타 전극을 포함하는 제1 커패시터를 더 포함하는 전원제어장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 전원전압 출력단의 하이 레벨 전압에 상반되는 로우 레벨 전압을 갖는 접지단에 연결되어 있는 일 전극 및 접지되어 있는 타 전극을 포함하는 제2 커패시터를 더 포함하는 전원제어장치.
  12. 복수의 화소; 및
    상기 복수의 화소에 제1 전원전압 및 제2 전원전압을 공급하는 전원 제어부를 포함하고,
    상기 전원 제어부는,
    입력전압을 변환하여 전원전압 출력단으로 상기 제1 전원전압을 출력하고, 상기 제1 전원전압에 대응하여 피드백단으로 입력되는 피드백 전압에 따라 스위치의 듀티를 제어하여 상기 제1 전원전압을 제어하고, 상기 전원전압 출력단과 상기 피드백단 사이에 연결되어 있는 다이오드를 이용하여 상기 제1 전원전압이 상기 스위치의 항복전압보다 높은 전압으로 상승하는 것을 제한하는 표시장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 전원 제어부는 상기 입력전압이 입력되는 입력단에 연결되어 있는 제1 인덕터를 포함하고,
    상기 스위치는,
    상기 인덕터와 상기 전원전압 출력단 사이에 연결되어 있는 제1 스위치; 및
    상기 인덕터와 접지 사이에 연결되어 있는 제2 스위치를 포함하는 표시장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 다이오드의 문턱전압은, 상기 제1 전원전압이 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 항복전압보다 소정 레벨 낮은 전압일 때, 상기 제1 전원전압과 상기 피드백 전압 간의 전압차에 대응하는 전압인 표시장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 전원전압과 상기 피드백 전압 간의 전압차가 상기 다이오드의 문턱전압에 도달하면, 상기 피드백단은 상기 다이오드를 통해 상기 전원전압 출력단에 연결되는 표시장치.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 전원 제어부는,
    상기 피드백 전압이 입력되는 제1 입력단, 제1 기준전압이 입력되는 제2 입력단, 및 상기 피드백 전압과 상기 제1 기준전압의 전압 차이에 대응하는 과전압 보호 신호를 출력하는 출력단을 포함하는 제1 차동 증폭기를 더 포함하는 표시장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 전원 제어부는,
    상기 제1 스위치와 상기 전원전압 출력단 사이에 연결되는 제3 스위치를 더 포함하고, 상기 과전압 보호 신호에 따라 상기 제3 스위치의 온-오프를 제어하는 표시장치.
  18. 제14 항에 있어서,
    상기 전원 제어부는,
    상기 피드백단과 접지 사이에 직렬로 연결되어 있고, 상기 피드백 전압과 접지 전압의 전압차에 대응하는 전압이 분배되는 제1 저항 및 제2 저항을 더 포함하는 표시장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 전원 제어부는,
    상기 제1 저항과 상기 제2 저항 사이의 분배 전압이 입력되는 제1 입력단, 제2 기준전압이 입력되는 제2 입력단, 및 상기 분배 전압과 상기 제2 기준전압의 전압 차이에 대응하는 전압 오차 신호가 출력되는 출력단을 포함하는 제2 차동 증폭기를 더 포함하는 표시장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 전원 제어부는,
    제1 펄스폭 제어 신호가 입력되는 제1 입력단, 상기 전압 오차 신호가 입력되는 제2 입력단, 및 상기 제1 펄스폭 제어 신호와 상기 전압 오차 신호의 전압 차이에 대응하는 제2 펄스폭 제어 신호가 출력되는 출력단을 포함하는 제3 차동 증폭기를 더 포함하는 표시장치.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 전원 제어부는 상기 제2 펄스폭 제어 신호에 따라 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 듀티를 제어하는 표시장치.
  22. 제13 항에 있어서,
    상기 전원 제어부는,
    상기 전원전압 출력단에 연결되어 있는 일 전극 및 접지되어 있는 타 전극을 포함하는 제1 커패시터를 더 포함하는 표시장치.
  23. 제13 항에 있어서,
    상기 전원 제어부는,
    상기 제2 전원전압을 갖는 접지단에 연결되어 있는 일 전극 및 접지되어 있는 타 전극을 포함하는 제2 커패시터를 더 포함하는 표시장치.
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