JP2007037392A - 電源供給装置及びこれを含むプラズマ表示装置 - Google Patents

電源供給装置及びこれを含むプラズマ表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、電源供給装置及びこれを含むプラズマ表示装置に関する。
【解決手段】本発明によれば、電源供給装置のパルス幅変調IC(PWMIC)において、スイッチング周波数を決定する端子(R)に接続される抵抗値を出力負荷によって変動させる。ここで、出力負荷が低い場合は、端子(R)に接続される抵抗値を増加させる。これにより、不要な損失を防止することができる。
【選択図】図3

Description

本発明は電源供給装置に係り、特に、電源供給装置を含むプラズマ表示装置に関するものである。
最近、平面表示装置の中のプラズマ表示装置は、他の平面表示装置(例えば、液晶表示装置(LCD)、電界放出表示装置(FED))に比べて輝度及び発光効率が高く、視野角が広いという長所により脚光を浴びている。プラズマ表示装置は、気体放電により生成されたプラズマを利用して文字または映像を表示する平面表示装置であって、その大きさによって数十から数百万個以上の画素がマトリックス形態に配列されている。プラズマ表示装置を駆動する方法は、プラズマ表示装置の電極に複数の電圧を供給して放電を発生させることによって駆動する。
このような複数の電圧を供給するために、プラズマ表示装置は電源供給装置を含んでおり、電源供給装置は、力率を補償して交流電圧を直流電圧に変換する力率補償回路(Power Factor Correction Circuit)、力率補償回路から出力される直流電圧(DC電圧)を複数の直流電圧として各々出力する複数のコンバータ、及びスタンバイ電圧を生成するスタンバイブロックで構成されている。ここで、力率補償回路、コンバータ、及びスタンバイブロックは所定の電圧を出力するために、スイッチ及びスイッチのスイッチングを制御するパルス幅変調IC(Pulse Width Modulator Integrated Circuit、以下、‘PWMIC’とする)を含んでおり、PWMICがスイッチを制御して所定の出力電圧を生成する。一般的に、PWMICにおいてスイッチング周波数は固定されており、パルス幅(スイッチの導通タイム)が出力負荷に応じて変更されて所定の出力電圧が出力される。
しかし、出力負荷が低い場合、実際に電源供給装置が動作する区間が短いが、従来のようにスイッチング周波数が固定されている場合、PWMICは固定されたスイッチング周波数でスイッチを制御するため、不要な損失が発生する。特に、プラズマ表示装置は、画面負荷率の変動が激しいために出力負荷の変動も激しく、したがって、固定されたスイッチング周波数でスイッチを制御するとさらに多くの損失が発生する。
本発明が目的とする技術的課題は、前記従来技術の問題点を解決するためのものであって、損失を減少させる電源供給装置、及びこれを含むプラズマ表示装置を提供することにある。
前記目的を達成するための本発明に特徴によれば、入力端に電気的に接続されるスイッチ、及び前記スイッチのデューティを制御するパルス幅変調IC(PWMIC)を含み、前記スイッチのデューティに応じて出力端に所定の電圧を出力する電源供給装置が提供される。ここで、前記PWMICは、抵抗成分が接続され、前記スイッチのスイッチング周波数を決定する端子である第1端子を含み、前記電源供給装置は、前記出力端に電気的に接続されて出力負荷を感知する出力負荷感知部と、前記感知された出力負荷に対応して、前記PWMICの第1端子に電気的に接続される総抵抗値が変動するようにする抵抗変換部とを含む。ここで、前記出力負荷が変動すると、前記総抵抗値が変動して前記スイッチング周波数が変動する。そして、前記出力負荷が、高い場合よりは低い場合に、前記総抵抗値が増加して前記スイッチング周波数が低くなる。一方、前記出力負荷感知部は、前記感知された出力負荷に比例する第1電圧を出力し、前記抵抗変換部は、前記第1電圧が非反転端子に入力され、基準電圧が反転端子に入力されて、前記第1電圧と前記基準電圧とを比較する比較器、前記PWMICの第1端子に第1端子が電気的に接続される第1抵抗、及び前記比較器の出力によって、前記第1抵抗の第2端子を接地に接続するか否かをスイッチングするトランジスタを含む。
本発明の他の特徴によれば、複数の行電極と複数の列電極とを含むプラズマ表示パネル;前記行電極と前記列電極とに駆動信号を印加する駆動部;及び前記駆動部に電源を供給する電源部;を含み、前記電源部は、入力端に電気的に接続されているスイッチ;抵抗成分が接続され、前記スイッチのスイッチング周波数を決定する端子である第1端子、及びキャパシター成分が接続されて前記スイッチング周波数を決定する端子である第2端子を含み、前記スイッチのデューティを制御するパルス幅変調IC(PWMIC);出力端に電気的に接続されて出力負荷を感知する出力負荷感知部;並びに前記感知された出力負荷に対応して、前記PWMICの第1端子に電気的に接続される総抵抗値が変動するようにする抵抗変換部;を含むプラズマ表示装置が提供される。ここで、前記出力負荷が減少する場合、前記総抵抗値が増加して前記スイッチング周波数が低くなる。そして、前記出力負荷が、所定の値より高い場合よりは低い場合に、前記総抵抗値が増加して前記スイッチング周波数が低くなる。
本発明によれば、出力負荷に応じてスイッチング周波数を変更することにより、不要な損失をさらに減少させることができる。
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施例について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な相違した形態で実現でき、ここで説明する実施例に限定されない。
図面においては、本発明を明確に説明するために説明上不要な部分は省略した。明細書全体を通じて類似な部分については同一図面符号を付けた。
それでは、本発明の実施例によるプラズマ表示装置、及びこれに使用される電源供給装置について説明する。
図1は、本発明の実施例によるプラズマ表示装置を示す図である。
図1に示したように、本発明の実施例によるプラズマ表示装置は、プラズマ表示パネル100、制御部200、アドレス駆動部300、走査電極駆動部400、維持電極駆動部500、及び電源部600を含む。
プラズマ表示パネル100は、列方向に延びている複数のアドレス電極(A〜A)、行方向に互いに対を成しながら延びている複数の維持電極(X〜X)、及び走査電極(Y〜Y)を含む。維持電極(X〜X)は各走査電極(Y〜Y)に対応して形成され、一般的に、その一端が互いに共通で接続されている。そして、プラズマ表示パネル100は、維持電極及び走査電極(X〜X、Y〜Y)が配列された基板(図示せず)と、アドレス電極(A〜A)が配列された基板(図示せず)とからなる。両基板は、走査電極(Y〜Y)とアドレス電極(A〜A)、及び維持電極(X〜X)とアドレス電極(A〜A)が各々直交するように、放電空間を隔てて対向して配置される。このとき、アドレス電極(A〜A)と維持電極及び走査電極(X〜X、Y〜Y)の交差部にある放電空間が放電セルを形成する。このようなプラズマ表示パネル100の構造はただ一例であり、他の構造のパネルも本発明に適用できる。
制御部200は、外部から映像信号を受信して、アドレス駆動制御信号、維持電極駆動制御信号、及び走査電極駆動制御信号を出力する。そして、制御部200は、一つのフレームを複数のサブフィールドに分割して駆動し、各サブフィールドを時間的な動作変化で表現すれば、リセット期間、アドレス期間、及び維持期間からなる。
アドレス駆動部300は、制御部200からアドレス駆動制御信号を受信して、表示しようとする放電セルを選択するための表示データ信号を各アドレス電極に印加する。
走査電極駆動部400は、制御部200から走査電極駆動制御信号を受信して、走査電極に駆動電圧を印加する。
維持電極駆動部500は、制御部200から維持電極駆動制御信号を受信して、維持電極に駆動電圧を印加する。
電源部600は、プラズマ表示装置に使用される複数の電圧を生成して、各駆動部300、400、500に供給する。各駆動部300、400、500は、電源部600から供給された各種電圧をプラズマ表示パネル100の各電極(アドレス電極、走査電極、維持電極)に印加して駆動する。
図2は、本発明の実施例による電源部600の内部構成を概略的に示すブロック図である。
図2に示したように、本発明の実施例による電源部600は、ACフィルター620、力率補償回路640、電圧生成部660、及びスタンバイ電圧生成部680を含む。
ACフィルター620は、雑音などを除去するために外部から入力される交流電圧(AC)をフィルタリングする。力率補償回路640は、ACフィルターから出力される交流電圧(AC)を受信し、力率を補償して直流電圧(DC)を出力する。電圧生成部660は、複数の直流−直流(DC−DC)コンバータを含んでおり、力率補償回路640から出力される直流電圧を受信し、プラズマ表示装置に使用される複数の直流電圧(Vs、Va、15V、5Vなど)を生成して各駆動部300、400、500などに供給する。そして、スタンバイ電圧生成部680は、ACフィルター620から出力される交流電圧(AC)を受信し、スタンバイ電圧(5V、9V)を生成して出力する。
一方、力率補償回路640、電圧生成部660、及びスタンバイ電圧生成部680は、各々所定の電圧を生成して供給するためにスイッチ及びパルス幅変調IC(以下、‘PWMIC’とする)を含んでいる。本発明の実施例によるPWMICは、スイッチング周波数が固定されているわけではなく、出力負荷(load)によって変動し、それにより損失をさらに減少させることができるが、以下では、これについて具体的に説明する。ここで、以下で説明する出力負荷は、プラズマ表示装置の画面負荷率に対応する。プラズマ表示装置は画面負荷率によって要求される電力量の変動が激しいので、電源部600の出力負荷はプラズマ表示装置の画面負荷率に対応する。つまり、プラズマ表示装置の画面負荷率の高い場合は出力負荷が高くなり、画面負荷率が低い場合は出力負荷が低くなる。
便宜上、以下では、電圧生成部660に含まれている一つのDC−DCコンバータを例に挙げて説明し、力率補償回路640及びスタンバイ電圧生成部680にも同様に適用できることはもちろんである。
図3は、本発明の実施例による電圧生成部660に含まれているDC−DCコンバータの内部構成を示す図であり、図4は、図3で示したPWMIC662と周辺の構成との接続関係を示す図であり、図5は、図3に示した抵抗変換部666の内部構成を示す図である。
図3に示したように、本発明の実施例によるDC−DCコンバータは、トランスフォーマ(L1、L2)、スイッチ(Q1)、ダイオード(D1)、キャパシター(C1)、PWMIC662、出力負荷感知部664、及び抵抗変換部666を含む。図3に示したDC−DCコンバータは、入力される直流電圧(Vin)を受信し、スイッチ(Q1)のデューティ(Duty)に応じて、キャパシター(C1)の二つの端子に所定の直流電圧(Vout)を出力する。ここで、トランスフォーマの1次コイル(L1)の一端は入力端に接続され、スイッチ(Q1)のドレーン、ソース、及びゲートは、各々トランスフォーマの1次コイル(L1)の他端、接地、及びPWMIC662の出力端子(OUT)に接続される。そして、トランスフォーマの2次コイル(L2)の一端にダイオード(D1)のアノードが接続され、ダイオード(D1)のカソードとトランスフォーマの2次コイル(L2)の他端との間にキャパシター(C1)が接続される。一方、図3ではスイッチ(Q1)をMOSFETに示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、二極式トランジスタなどの他のスイッチング素子を使用してもよい。
PWMIC662は、出力端子(OUT)を通してスイッチ(Q1)のオン/オフを制御する信号を出力し、スイッチ(Q1)のオン/オフにより、キャパシター(C1)の二つの端子に所定の出力電圧(Vout)が出力される。ここで、本発明の実施例によるPWMIC662は、スイッチング周波数(f)を決定する二つの端子(R、C)を含み、端子(R)には所定の抵抗(R)が接続され、端子(C)には所定のキャパシター(C)が接続される。一般的に、大部分のPWMICはこの二つの端子(R、C)を含んでおり、この二つの端子(R、C)に各々接続される抵抗(R)、及びキャパシター(C)によってスイッチのスイッチング周波数(f)が決定される。このようなPWMICとしてはTL494、UC3825/3824などがあり、このICも、スイッチング周波数(f)を決定する二つの端子(R、C)を含んでいる。ここで、端子(R)に接続される抵抗(R)と端子(C)に接続されるキャパシター(C)とによって決定されるスイッチング周波数(f)は、一般的に下記の数式1の関係が成立する。
Figure 2007037392
ここで、fはPWMICのスイッチング周波数を示し、Rは、端子(R)に接続される総抵抗値を示し、Cは、端子(R)に接続される総キャパシターの値を示す。
図4を参照すれば、本発明の実施例によるPWMIC662において、端子(R)には、抵抗(R)と下記の抵抗変換部666とが接続され、端子(C)にキャパシター(C2)が接続される。図4においてReqは、端子(R)から抵抗変換部666への等価抵抗を示す。したがって、端子(R)に接続される総抵抗(R)は、Req//R1(=(Req*R1/(Req+R1))となる。
本発明の実施例によるPWMIC662は、二つの端子(R、C)のうち、端子(R)に接続される総抵抗値(R)を出力負荷に応じて変動させることにより、スイッチング周波数(f)を出力負荷に応じて変動させる。これに関する具体的説明は以下の通りである。
出力負荷感知部664は、DC−DCコンバータの出力負荷を感知するために、出力端(ダイオード(D1)のカソード)に接続されて出力電流に対応する値を受信する。そして、出力負荷感知部664は、出力電流に対応する電圧(V1)を生成して出力する。出力負荷が高いと出力電流の値が増加するので、出力負荷感知部664から出力される電圧(V1)は、出力負荷が高い場合に増加する。一方、出力負荷感知部664が出力電流(つまり、出力負荷に対応する値)を感知する方法としては、ホールセンサー(Hole Sensor)、電流トランスフォーマ(Current Transformer)、センシング抵抗などがあり、出力電流に対応する電圧(V1)を生成する方法は、単純に抵抗を接続する方法を使用することができる。これに関する具体的な方法は、当業者であれば周知であるので具体的説明は省略する。
抵抗変換部666は、出力負荷感知部664から出力される電圧(V1)を受信し、電圧(V1)に対応する抵抗(Req)が抵抗変換部666の出力端に現れるようにする。つまり、抵抗変換部666は、電圧(V1)が高い場合よりは低い場合に出力端に大きい抵抗(Req)が現れるようにする。
図5を参照すれば、抵抗変換部666は、反転端子(−)に基準電圧(Vref)が入力され、非反転端子(+)に出力負荷感知部664から出力される電圧(V1)が入力される比較器(CP)、比較器(CP)の出力端にベースが接続され、接地にエミッターが接続されるトランジスタ(Q2)、トランジスタ(Q2)のコレクターとPWMIC662の端子(R)との間に接続される抵抗(R)を含む。ここで、既存の固定されたスイッチング周波数(f)にPWMIC662がスイッチングする場合、損失が発生する出力負荷に対応する値として基準電圧(Vref)を設定することができ、これは実験的な方法によって求めることができる。出力負荷感知部664から出力される電圧(V1)が基準電圧(Vref)より高い場合(つまり、出力負荷が所定の値以上である場合)、比較器(CP)は高(High)信号を出力し、これに応じてトランジスタ(Q2)が導通する。したがって、等価抵抗(Req)はRとなる。そして、出力負荷感知部664から出力される電圧(V1)が基準電圧(Vref)より低い場合(つまり、出力負荷が所定の値未満である場合)、比較器(CP)は低(Low)信号を出力し、これに応じてトランジスタ(Q2)が遮断される。トランジスタ(Q2)が遮断される場合、等価抵抗(Req)は無限大(∞)となる。ここで、図5に示した抵抗変換部666は、電圧(V1)に応じて等価抵抗(Req)を生成する方法の一例を示したものであり、他の方法を利用しても差し支えない。
以下では、このような構成を有するDC−DCコンバータにおいて、出力負荷によってPWMIC662のスイッチング周波数が変動する方法について説明する。
まず、出力負荷が所定の値より高い場合のPWMIC662のスイッチング周波数(f)について説明する。出力負荷が高いと出力電流が増加するので、出力負荷感知部664は高い電圧(V1)を出力する。ここで、電圧(V1)が比較器(CP)の非反転端子(−)に入力される基準電圧(Vref)より高い場合、比較器(CP)は高信号を出力し、これによりトランジスタ(Q2)がオン(ON)になって等価抵抗(Req)はRとなる。したがって、PWMIC662の端子(R)に接続される総抵抗(R)はR1//Rとなり、PWMIC662のスイッチング周波数(f)は、数式1により(1.25Hz)/((R1)//R)*C2)1/2となる。
次に、出力負荷が所定の値より低い場合のPWMIC662のスイッチング周波数(f)について説明する。出力負荷が低いと出力電流が減少するので、出力負荷感知部664は低い電圧(V1)を出力する。ここで、電圧(V1)が基準電圧(Vref)より低い場合、比較器(CP)は低信号を出力し、これによりトランジスタ(Q2)がオフ(OFF)になって等価抵抗(Req)は無限大(∞)となる。したがって、PWMIC662の端子(R)に接続される総抵抗(R)はR1となり、PWMIC662のスイッチング周波数(f)は、数式1により(1.25Hz)/(R1)*C2)1/2となる。つまり、出力負荷が高い場合よりは低い場合にスイッチング周波数(f)がさらに減少する。
このように出力負荷が所定の値より小さい場合、PWMICのスイッチング周波数を低くすることによってコンバータが動作しない区間をさらに確保し、不要な損失を減少させることができる。つまり、従来は、出力負荷が低い場合にも、スイッチング周波数の固定により不要な損失を誘発したが、本発明によれば、出力負荷が所定の値より低い場合にはスイッチング周波数をさらに低くすることにより、不要な損失を減少させることができる。特に、出力負荷の変動が激しいプラズマ表示装置において、出力負荷に応じてスイッチング周波数を変動させることにより、不要な損失をさらに減少させることができる。
一方、前記で、DC−DCコンバータに使用されるPWMIC662のスイッチング周波数を出力負荷に応じて変動させる方法について説明したが、力率補償回路640に使用されるPWMIC、及びスタンバイ電圧生成部680に使用されるPWMICにも同様に適用することができる。
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者のいろいろな変形及び改良形態もまた、本発明の権利範囲に属する。
本発明の実施例によるプラズマ表示装置を示す図である。 本発明の実施例による電源部の内部構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施例による電圧生成部に含まれているDC−DCコンバータの内部構成を示す図である。 図3で示したPWMICと周辺の構成との接続関係を示す図である。 図3に示した抵抗変換部の内部構成を示す図である。
符号の説明
100 プラズマ表示パネル
200 制御部
300 アドレス駆動部
400 走査電極駆動部
500 維持電極駆動部
600 電源部
620 ACフィルター
640 力率補償回路
660 電圧生成部
662 PWMIC
664 出力負荷感知部
666 抵抗変換部
680 スタンバイ電圧生成部

Claims (12)

  1. 入力端に電気的に接続されるスイッチ、及び前記スイッチのデューティを制御するパルス幅変調IC(PWMIC)を含み、前記スイッチのデューティに応じて出力端に所定の電圧を出力する電源供給装置において、
    前記PWMICは、抵抗成分が接続され、前記スイッチのスイッチング周波数を決定する端子である第1端子を含み、
    前記電源供給装置は、
    前記出力端に電気的に接続されて出力負荷を感知する出力負荷感知部;及び
    前記出力負荷感知部で感知された出力負荷に応じて、前記PWMICの第1端子に電気的に接続される総抵抗値が変動するようにする抵抗変換部;を含むことを特徴とする電源供給装置。
  2. 前記出力負荷が変動する場合、前記総抵抗値が変動して前記スイッチング周波数が変動する、ことを特徴とする請求項1に記載の電源供給装置。
  3. 前記出力負荷が、高い場合よりは低い場合に、前記総抵抗値が増加して前記スイッチング周波数が低くなる、ことを特徴とする請求項2に記載の電源供給装置。
  4. 前記出力負荷が、所定の値より高い場合よりは低い場合に、前記総抵抗値が増加して前記スイッチの周波数が低くなる、ことを特徴とする請求項1に記載の電源供給装置。
  5. 前記PWMICは、キャパシター成分が電気的に接続され、前記スイッチング周波数を決定する端子である第2端子をさらに含み、
    前記総抵抗及び前記PWMICの第2端子に電気的に接続される総キャパシターによって前記スイッチング周波数が決定される、ことを特徴とする請求項1乃至4のうちのいずれか1項記載の電源供給装置。
  6. 前記出力負荷感知部は、前記感知された出力負荷に比例する第1電圧を出力し、
    前記抵抗変換部は、
    前記第1電圧が非反転端子に入力され、基準電圧が反転端子に入力されて、前記第1電圧と前記基準電圧とを比較する比較器;
    前記PWMICの第1端子に第1端子が電気的に接続される第1抵抗;及び
    前記比較器の出力によって前記第1抵抗の第2端子を接地に接続するか否かをスイッチングするトランジスタ;を含む、ことを特徴とする請求項5に記載の電源供給装置。
  7. 前記PWMICの第1端子と接地との間に第2抵抗をさらに含み、
    前記総抵抗は、前記第2抵抗と、前記PWMICの第1端子での前記抵抗変換部への等価抵抗とによって決定される、ことを特徴とする請求項6に記載の電源供給装置。
  8. 複数の行電極と複数の列電極とを含むプラズマ表示パネル;
    前記行電極と前記列電極とに駆動信号を印加する駆動部;及び
    前記駆動部に電源を供給する電源部;を含み、
    前記電源部は、
    入力端に電気的に接続されているスイッチ;
    抵抗成分が接続され、前記スイッチのスイッチング周波数を決定する端子である第1端子、及びキャパシター成分が接続され、前記スイッチング周波数を決定する端子である第2端子を含み、前記スイッチのデューティを制御するパルス幅変調IC(PWMIC);
    出力端に電気的に接続されて出力負荷を感知する出力負荷感知部;並びに
    前記出力負荷感知部で感知された出力負荷に応じて、前記PWMICの第1端子に電気的に接続される総抵抗値が変動するようにする抵抗変換部;ことを特徴とするを含むプラズマ表示装置。
  9. 前記出力負荷が減少する場合、前記総抵抗値が増加して前記スイッチング周波数が低くなる、ことを特徴とする請求項8に記載のプラズマ表示装置。
  10. 前記出力負荷が、所定の値より高い場合よりは低い場合に、前記総抵抗値が増加して前記スイッチング周波数が低くなる、ことを特徴とする請求項8に記載のプラズマ表示装置。
  11. 前記出力負荷は前記プラズマ表示装置の画面負荷率に対応する、ことを特徴とする請求項8に記載のプラズマ表示装置。
  12. 前記出力負荷感知部は、前記感知された出力負荷に対応する第1電圧を出力し、
    前記抵抗変換部は、
    前記第1電圧が非反転端子に入力され、基準電圧が反転端子に入力されて、前記第1電圧と前記基準電圧とを比較する比較器;
    前記PWMICの第1端子に第1端子が電気的に接続される第1抵抗;及び
    前記比較器の出力によって、前記第1抵抗の第2端子を接地に接続するか否かをスイッチングするトランジスタ;を含む、ことを特徴とする請求項8乃至11のうちのいずれか1項記載のプラズマ表示装置。
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