KR0183633B1 - 수평 편향 증폭 장치 - Google Patents

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KR0183633B1 KR1019960015533A KR19960015533A KR0183633B1 KR 0183633 B1 KR0183633 B1 KR 0183633B1 KR 1019960015533 A KR1019960015533 A KR 1019960015533A KR 19960015533 A KR19960015533 A KR 19960015533A KR 0183633 B1 KR0183633 B1 KR 0183633B1
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Abstract

CRT(cathode ray tube), CPT(cathode picture tube), HDTV(high definition television)등의 주전원 자동 공급장치에 내부회로 보호 장치가 마련된 수평 편향 증폭 장치가 개시된다. 수평 편향 회로의 수평 편향 코일과 캐패시터의 접속을 마이크로프로세서의 제어 신호에 의해 릴레이들의 스위칭 작용으로 변경하되, 과전류에 의한 편향 코일 구동부의 구동 트랜지스터의 파괴나 편향 코일의 손상을 막기 위하여 전원 전압이 완전히 0V로 된 후에 캐패시터를 첨가 또는 제거한 후 전원 전압을 인가함으로써, 안전하게 수평 편향 장치를 구동할 수 있다.

Description

수평 편향 증폭 장치
제1도는 종래의 수평 편향 증폭 장치의 개략적 블럭도.
제2도는 제1도의 전원부의 회로도.
제3도는 제1도의 편향 코일 구동부, 캐패시터 제어부 및 오토트랜스포머의 회로도.
제4도는 본 발명에 따른 수평 편향 증폭 장치의 개략적 블럭도.
제5도는 제4도의 전원부의 회로도.
제6도는 제4도의 편향 코일 구동부 및 캐패시터 제어부의 회로도.
제7도 및 제8도는 편향 코일 구동부의 캐패시터 연결시와 캐패시터 분리시의 각 타이밍 다이어그램.
제9도는 제4도의 회로의 동작을 설명하기 위한 파형도.
제10도 및 제11도는 제4도의 전원이 각각 온 모드 및 오프 모드일 때의 제9도의 시-확장 파형도를 나타낸다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 전원부 20 : 편향 코일 구동부
30 : 캐패시터 제어부 40 : 오토트랜스포머
410 : 전원부 410a : 보호 회로
420 : 편향 코일 구동부 430 : 캐패시터 제어부
440 : 오토트랜스포머 450 : 요크 코일
460 : 마이크로프로세서(제어부)
본 발명은 CRT(cathode ray tube), CPT(cathode picture tube), HDTV(high definition television)등의 주전원 자동 공급장치에 사용되는, 내부회로 보호 장치가 마련된 수평 편향 증폭 장치에 관한 것이다.
수평 편향 증폭 장치 내부의 수평 편향은 약 80V의 전원 전압을 필요로 하며, 이 전원 전압의 입력을 위한 회로로서 스위칭 전원 회로와 선형 전원 회로의 두 가지가 사용된다. 여기서, 스위칭 전원 회로는 효율이 우수하나 스위칭으로 인한 잡음이 편향 전류에 영향을 주어 화질이 떨어지므로 일반적으로 선형 전원 회로를 사용한다.
제1도를 참조하면, 주전원 자동 공급 장치 내의 종래의 수평 편향 증폭 장치는 개략적으로 전원부(10), 캐패시터 제어부(30), 편향 코일 구동부(20) 및 오토트랜스포머(40)로 이루어져 있다. 여기서, 전원부(10)는 정전압(DC)들을 캐패시터 제어부(30) 및 편향 코일 구동부(20)에 공급하며, 캐패시터 제어부(30) 및 편향 코일 구동부(20)는 수평 편향 코일(제3도 참조)을 구동하는데 필요한 구동 전압을 제공한다. 오토트랜스포머(40)는 텔레비젼 세트의 규격에 따라 조립시 수동적으로 적당한 탭을 선택함으로써, 그 텔레비젼 세트의 수평 편향 코일(요크 코일)에 적절한 편향 전압을 발생시키는 역할을 한다.
전원부(10)는 개략적으로 제2도에 도시된 바와 같이 구성되어 있다. 그리고 편향 코일 구동부(20), 캐패시터 제어부(30) 및 오토트랜스포머(40)는 개략적으로 제3도에 도시된 바와 같이 구성되어 있다.
제2도의 전원부(10)에서, 트랜지스터(Q1)의 컬렉터-에미터간 전압은 가능한한 전원부(10)의 내부 전력 손실을 줄이도록 5V 정도로 설정되고, 트랜지스터(Q2)는 트랜지스터(Q1)을 오프시켜 전원부를 다운시킴으로써 수평 편향 회로에 전기적 손상을 방지하기 위하여 제공된다. 이러한 전기적 손상 방지를 위하여, SCR(Q3)이 트랜지스터(Q2)의 베이스에 설치된다. 적당한 트리거 전압이 SCR(Q3)의 게이트에 인가되면, 트랜지스터(Q2)의 베이스 전압은 효율적으로 SCR을 통하여 접지된다. 이에 따라 전원 회로의 동작이 정지되어 수평 편향 회로를 보호한다. 이는 다음 두 가지 방법으로 실행된다.
첫째, 저항기(R1)에 과전류가 흐를 경우 트랜지스터(Q4)가 포화에 도달하여(턴온되어) SCR(Q3)의 게이트가 트리거됨으로써 전원 회로의 동작이 정지된다.
둘째, 제3도의 편향 코일 구동부(20)의 구동 트랜지스터 IGBT(Q5; insulation-gated bipolar rransistor)의 펄스 컬렉터 전압(Vcp)이 1000V를 초과하는 과전압이 될 때, 비교기(11)의 출력으로 SCR(Q3)의 게이트에 트리거 신호를 공급하여, 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자를 접지시켜 이에 연동되는 트랜지스터(Q1)을 오프시킴으로써, 전원 회로의 동작이 정지된다.
제3도를 참조하면, 편향 코일 구동부(20)에서 전원(10)으로부터 인가된 ±15V는 수평 편향 신호(Hdef)에 따라 IGBT(Q5)를 구동하기 위한 전압이고, 전원 전압(SUPPLY VOLTAGE)은 캐패시터 제어부(30)의 캐패시터(C1-C12)들과 오토트랜스포머(40)를 통하여 요크 코일을 구동하기 위한 전압이다. 즉, 전원 전압이 구동되는 IGBT(Q5)의 스위칭 동작에 따라 캐패시터 제어부(30)에 주기적으로(펄스로) 인가되면, 적절한 펄스 컬렉터 전압(Vcp; pulsed collector voltage)이 IGBT(Q5)의 에미터와 컬렉터 사이에 발생된다. 캐패시터 제어부(30)는 복수개의 캐패시터(C1-C14)들과 이 캐패시터들을 선택하기 위한 릴레이 스위치(k1-k12)들을 구비하고 있다. 오토트랜스포머(40)는 텔레비젼 세트의 요크 코일(50)에 적절한 편향 전압을 발생시키기 위하여, 적합한 인덕턴스를 선택하기 위한 릴레이 스위치(k13-k22)들에 대응하는 복수개의 탭들을 가진다. 여기서, 릴레이 스위치(k19-k22)들은 상기 편향 전압의 미세 조정을 위한 것이다.
상기 수평 편향 증폭 장치에 있어서, 캐패시터들은 선택적으로 접속되어, 원하는 편향 전류가 수평 편향 코일에 제공된다. 그러나, 캐패시터들이 수평 편향 코일에 접속되는 동안 회로의 상태가 바뀌게 되므로 수평 편향 증폭 장치의 내부 회로가 과도 상태가 되어 각 부품의 정격을 넘는 과전류 혹은 과전압이 발생할 수 있는 문제점이 있으므로, 이들 캐패시터들이 수평 편향 코일에 접속되기 전에는 항상 전원을 차단하여야 하는 번거로움이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창안된 것으로, 수평 편향 회로의 요크 코일이 스위칭 수단을 통하여 캐패시터들에 접속할 때, 과도 현상으로 인한 과전류에 의하여 부품이 손상되는 것을 방지할 수 있는 수평 편향 증폭 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 수평 편향 증폭 장치는, 복수개의 탭들을 갖는 오토트랜스포머; 상기 오토트랜스포머의 탭들에 선택적으로 접속되는 캐패시터들; 상기 캐패시터를 상기 오토트랜스포머의 탭들에 선택적으로 접속시켜 주는 제1스위칭 수단들; 상기 제1스위칭 수단들을 통하여 상기 오토트랜스포머에 전류를 인가하기 위한 편향 코일 구동 수단; 상기 캐패시터들 및 편향 코일 구동 수단에 정전압을 공급하고, 상기 편향 코일 구동 수단을 보호하기 위하여 상기 정전압을 필요한 시기에 차단하는 보호 수단을 갖는 전압 공급 수단; 및 상기 제1스위칭 수단을 제어하고, 상기 제1스위칭 수단들의 스위칭 동작 전에 상기 정전압을 일시적으로 차단하기 위한 보호 수단에 제어 신호를 제공하는 제어 수단; 을 구비하여 된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제1스위칭 수단들은 상기 캐패시터들을 선택하기 위한 제1릴레이 스위치들 및 상기 오토트랜스포머의 탭들을 선택하기 위한 제2릴레이 스위치들을 포함하며, 상기 전압 공급 수단의 보호 수단은 상기 전압 공급 수단의 공급 전압을 상기 제어 수단의 제어 신호에 따라 차단하는 제2스위칭 수단을 구비하는 것이 바람직하며, 상기 제2스위칭 수단은 바이폴라 트랜지스터, IGBT, FET, SCR, 트라이액 중 적어도 어느 하나로 이루어진 것이 바람직하다.
이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 수평 편향 증폭 장치를 설명한다.
제4도 내지 제6도를 참조하면, 본 발명에 따른 수평 편향 증폭 장치는 정전압을 공급하는 전원부(410), 편향 코일 구동부(420), 요크 코일(제6도 참조)에 적절한 전압을 제공하기 위한 복수개의 캐패시터(C1-C14)를 갖는 캐패시터 제어부(430), 오토트랜스포머(440), 전원부(410) 내에 설치된 보호 회로(410a; 제5도 참조), 보호 회로를 제어하고 캐패시터 제어부(430)와 오토트랜스포머(440) 내에 설치된 캐패시터 접속 스위치(제1스위치)들을 제어하기 위한 제어부(460, 마이크로프로세서)를 구비하여 이루어진다.
여기서, 편향 코일 구동부(420) 및 캐패시터 제어부(430)는 기존의 편향 코일 구동부(20) 및 캐패시터 제어부(30)와 같고, 전원부(410)는 단지 보호 회로(410a)에 의하여 제2도의 전원부(10)와 다르다.
전원부(410)는 제5도에 도시된 바와 같이 구성된다. 여기에는 SCR(Q3)과 병렬로 접속된 트랜지스터(Q6)를 갖는 보호 회로(410a)가 부가적으로 구비된다. 상기 캐패시터들이 오토트랜스포머(440)를 통하여 요크 코일(450)에 접속되거나 분리되기 직전에, 트랜지스터(Q6)는 턴온되어, 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자를 접지시키고, 전원 전압(정전압)의 공급을 일시적으로 차단함으로써, 편향 코일 구동부(420)의 IGBT(Q5)를 보호하게 된다.
마이크로프로세서(460)는 상기 캐패시터 제어부(430)의 릴레이 스위치(k1-k12; 제1스위칭 수단)들, 오토트랜스포머(440)의 릴레이 스위치(k13-k22)들 및 보호 회로(410a)의 트랜지스터(Q6)의 온/오프 동작을 제어한다.
이와 같이 구성된 수평 편향 증폭 장치의 동작에 있어서, 전원부(410)의 공급 전압이 '로우'이면 1차측 권선(L1) 양단에 인가된 전압은 80V이고, 공급 전압이 '하이'이면 1차측 권선에 인가된 전압은 0V이다.
릴레이 스위치(k1-k12)들의 적절한 조합은 요크 코일(450)에 원하는 편향 전류를 공급하기 위해 요크 코일(450)과 매칭되는 내부의 캐패시터(C1-C14; 여기서, C1및 C9은 기본적으로 선택된다)들을 제어(턴온)할 수 있도록 정해진다. 마이크로프로세서(460)는 n개(22개)의 릴레이 스위치(k1-k22)들을 제어하는데, 이 릴레이 스위치들은 캐패시터 제어부(430)에 준비되어 있는 n-m개(22-10)의 각 캐패시터(C2-C8, C10-C14)들의 접속을 위한 릴레이 스위치(k1-k12)들 및 오토트랜스포머(440)에 마련된 2차측 코일의 인덕턴스를 결정하는 m개(10개)의 중간 접속 탭들을 선택적으로 연결 혹은 분리시키는 기능을 갖는 릴레이 스위치(k13-k22)들로 구성된다. 여기서, 이들 n개의 릴레이 스위치들은 n개(22개)의 버스 라인들에 의해 마이크로프로세서(460)에 접속되며, 마이크로프로세서(460)의 탭 선택 신호에 따라 그 접속이 제어된다. 마찬가지로, 마이크로프로세서(460)의 제어하에서, 보호 회로(410a)는 어떤 릴레이 스위치가 동작하기 전에 즉, 요크 코일과 캐패시터들의 접속 상태가 변하기 직전에 전원부(410)의 공급 전압을 차단하여, 편향 코일 구동부(420)의 구동 트랜지스터(IGBT; Q5) 및 요크 코일(450)을 과전류로 하여 보호할 수 있다.
이러한 보호 회로(410a)에 있어서, 마이크로프로세서(460)로부터의 제어 신호가 트랜지스터(Q6)의 베이스에 인가되면, 전원부(410)의 드라이버 트랜지스터(Q2)의 베이스 전압은 0V로 떨어져서, 제6도의 회로들에 인가되는 공급 전압을 차단한다.
오토트랜스포머(440)는 텔레비젼 세트의 규격에 대응하는 요크 코일에 적절한 전압을 제공하는 코일의 권선수를 선택하기 위한 복수개의 탭들, 텔레비젼 세트의 수평 편향 코일에 적합한 편향 전압을 발생시키기 위하여 상기 탭들을 선택하기 위한 릴레이 스위치(k13-k18)들, 편향 전압의 미세 조정을 위한 코일 탭들 및 이에 대응하는 릴레이 스위치(k19-k22)들을 구비한다. 이러한 릴레이 스위치들은 미리 설정된 제어 프로그램을 갖는 마이크로프로세서(460)에 의해 자동으로 선택되어 접속된다. 편향 코일 구동부(420)의 드라이버 소자(Q5)로는 바이폴라 트랜지스터, IGBT, FET, SCR, 트라이액 등의 능동 소자가 사용될 수 있으며, 이들 중 IGBT가 그 특성상 가장 바람직하다.
그리고, 제7도 및 제8도의 a, b, c, d, e 각 파형들은, 각각 릴레이 온-모드 및 릴레이 오프-모드에 대하여, 제5도 및 제6도에 도시된 회로의 5절점들에 나타나는 전압을 표시한다. 즉, a는 각각 캐패시터의 접속과 분리를 지시하는 스위칭 신호의 파형도이고, b는 트랜지스터(Q6)의 베이스 전압 파형도이며, c는 트랜지스터(Q4)의 베이스 전압의 파형도이며, d는 편향 코일 구동부(420)의 구동 트랜지스터인 IGBT(Q5)의 컬렉터 전압에 의해 결정되며 수평 편향 코일에 인가하는 구동 전압을 발생시키기 위한 오토트랜스포머 1차측(L1) 전압의 파형도이며, e는 릴레이 스위치 양단의 전압 파형도이다.
본 발명의 수평 편향 증폭 장치를 보호하기 위한 마이크로프로세서(460)의 동작 순서는 이 파형들 a-e를 참조하여 설명한다.
캐패시터 제어부(430) 내의 캐패시터들이 요크 코일(450)에 연결(혹은 분리)되는 경우, 캐패시터 제어부(430) 내의 해당 캐패시터가 적절하게 선택되어 접속되게 하는 릴레이 스위치(k1-k12) 및 오토트랜스포머(440)의 탭단자가 선택적으로 접속되게 하는 릴레이 스위치(k13-k18)들이 동작되게 하기 위한 스위칭 신호를 마이크로프로세서(460) 내부의 프로그램에 의해 t0-tx기간 인지하게 된다(제7도 및 제8도의 a파형 참조). 여기서, tx는 임의의 시각이다. 그러면 즉시 마이크로프로세서(460)는 1차측 권선(L1)의 구동 전압을 0V(제7도 및 제8도의 b 참조)로 떨어뜨리기 위하여, 하이 제어 신호(제7도 및 제8도의 b 및 b에 따른 c파형 참조)를 보호 회로(410a)의 트랜지스터(Q6)의 베이스에 인가한다. 여기서, 요크 코일 구동 전압을 0V로 떨어뜨리는데 필요한 기간은 t0-t1(약 2msec)이다.
다음에, t2시각에 캐패시터 제어부(430) 및 오토트랜스포머(440)의 릴레이 스위치(k1-k18)들을 선택적으로 연결(혹은 분리)하기 위한 '하이' 신호(혹은 '로우' 신호)가 마이크로프로세서(460)에 의해 릴레이 스위치(k1-k18)에 인가되어 릴레이 스위치가 온(혹은 오프)된다. 이 릴레이 스위치의 온/오프 동작은 반드시 수평 편향 코일 1차측 구동 전압이 0V가 되는 기간(t1-t3)내에서 행해진다. 따라서, 해당 캐패시터와 요크 코일(450)의 연결이나 분리가 완료된 후의 시각 t3에서, 마이크로프로세서(460)의 '로우' 제어 신호는 제5도의 보호 회로(410a)의 트랜지스터(Q6)의 베이스에 인가된다. 그래서, 전원(410)으로부터의 공급 전압이 다시 공급되어 권선(L1)의 요크 코일 구동 전압이 80V로 복구된다. 즉, 약 80V 상회의 공급 전압이 캐패시터 제어부(430)에 제공되어, 오토트랜스포머(440)의 1차측 권선(L1)에 80V를 공급하고 릴레이 스위치(k13-k18)들 중의 한 스위치에 의해 선택된 2차측 권선(L2)에 따라 요크 코일(450)에 필요한 전압을 인가하여, 적절한 전류가 캐패시터들을 거쳐서 요크 코일(450)에 흐르도록 한다. 여기서, 릴레이 스위치들의 응답 기간(t0-t2)은 약 100msec이고, 총 공급 전압 차단 기간 t0-t3중에서 t1-t3가 유효 차단 기간이다.
IGBT(Q5)의 컬렉터 전압이 지나치게 급속하게 전원부(410)의 정상에 도달하게 될 때, 이러한 과도 상태에서의 급속한 전압 변화는 요크 코일(450) 및 오토트랜스포머(440)의 인덕턴스에 의하여 편향 코일 구동부(420)의 트랜지스터(Q5)의 컬렉터에 1300V 이상의 고전압을 발생시킨다. 따라서, 소프트 스타팅 소자(soft starting device)가 필요하게 된다. 이러한 소프트 스타팅을 실현하기 위하여, 저항기(R4) 및 캐패시터(C15)가 전원부(410)의 트랜지스터(Q4)의 베이스에 각각 접속된다.
이러한 수평 편향 증폭 장치의 동작은 제9도 내지 제11도에 잘 나타나 있는데, 1번 파형은 IGBT(Q5)의 게이트 전압이고, 2번 파형은 요크 코일에 흐르는 전류이며, 3번 파형은 IGBT(Q5)의 컬렉터 전압이다. 여기서, IGBT는 자체의 컬렉터 전압이 1300V를 초과하게 되면 손상을 입게된다. 제10도 및 제11도는, 제4도의 전원부가 각각 릴레이 오프 모드 및 릴레이 온 모드일 때, 제9도의 시-확대 파형을 보여준다. 제9도에서 5개의 작은 눈금으로 이루어진 큰 눈금 1개는 200V를 나타내므로 IGBT의 컬렉터 전압(3번 파형)은 정상적으로 1000V 내지 1300V를 나타내고 있다. 따라서, 릴레이 온- 혹은 오프 모드시의 과도 응답을 살펴보기 위하여 시간적으로 관측 범위를 확대한 것이 제10도 및 제11도의 파형이다. 여기서, 요크 코일 전류(2번 파형) 및 IGBT의 컬렉터 전압(3번 파형)의 과도 응답은 각각 오버슈터(overshoot) 없이 점진적으로 증가하거나 감소하게 된다. 이러한 안정된 동작은 IGBT의 베이스 전압(1번 파형)의 온 혹은 오프에 의한 결과이며, 보호 회로(410a)의 제어에 의해 전원부(410)로부터 IGBT의 컬렉터에 제공되는 정전압(B+)이 인가 혹은 차단되는 경우에도 마찬가지로 이루어진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 수평 편향 증폭 장치에 따르면, 요크 코일과 캐패시터들의 접속은 마이크로프로세서의 제어에 의한 릴레이 스위치들의 스위칭 작용으로 변경된다. 여기서, 전원이 인가되어 동작하는 중에 이 캐패시터들을 회로에 접속 혹은 분리될 때 생기는 과전류에 의한 편향 코일 구동부의 구동 트랜지스터의 파괴나 요크 코일의 손상을 막기 위하여, 전원 전압이 완전히 0V로 된 후에 캐패시터를 접속 또는 분리한 후 다시 전원 전압을 인가함으로써, 안전하게 수평 편향 장치를 구동하게 된다.

Claims (4)

  1. 복수개의 탭들을 갖는 오토트랜스포머; 상기 오토트랜스포머의 탭들에 선택적으로 접속되는 캐패시터들; 상기 캐패시터를 상기 오토트랜스포머의 탭들에 선택적으로 접속시켜 주는 제1스위칭 수단들; 상기 제1스위칭 수단들을 통하여 상기 오토트랜스포머에 전류를 인가하기 위한 편향 코일 구동 수단; 상기 캐패시터들 및 편향 코일 구동 수단에 정전압을 공급하고, 상기 편향 코일 구동 수단을 보호하기 위하여 상기 정전압을 필요한 시기에 차단하는 보호 수단을 갖는 전압 공급 수단; 및 상기 제1스위칭 수단을 제어하고, 상기 제1스위칭 수단들의 스위칭 동작 전에 상기 정전압을 일시적으로 차단하기 위한 보호 수단에 제어 신호를 제공하는 제어 수단; 을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 수평 편향 증폭 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1스위칭 수단들은 상기 캐패시터들을 선택하기 위한 제1릴레이 스위치들 및 상기 오토트랜스포머의 탭들을 선택하기 위한 제2릴레이 스위치들을 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 편향 증폭 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전압 공급 수단의 보호 수단은 상기 전압 공급 수단의 공급 전압을 상기 제어 수단의 제어 신호에 따라 차단하는 제2스위칭 수단을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 수평 편향 증폭 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2스위칭 수단은 바이폴라 트랜지스터, IGBT, FET, SCR, 트라이액 중 적어도 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 수평 편향 증폭 장치.
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