KR100376989B1 - 인버터트랜스 및 그것을 사용한 방전등 점등회로 - Google Patents

인버터트랜스 및 그것을 사용한 방전등 점등회로 Download PDF

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KR100376989B1
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나카노미노루
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Abstract

프린트기판상에 넓은 스페이스를 인버터트랜스가 차지하여, 방전등 점등회로부가 대형화해버리는 문제가 있었다.
하나의 1차권선(30)과, 복수의 2차권선(40)을 설치하여 각각의 2차권선(40)을 같은 결합도로 1차권선(30)에 전자결합시킨다. 그리고 이 인버터트랜스의 각 2차권선(40)을 각각 다른 방전등에 접속한다.

Description

인버터트랜스 및 그것을 사용한 방전등 점등회로{INVERTER TRANSFORMER AND STARTER CIRCUIT FOR DISCHARGE LAMP USING INVERTER TRANSFORMER}
(발명이 속하는 기술분야)
본 발명은, 액정표시장치의 배면을 조명하는 냉음극 방전관 (이하, 방전등 이라함)등을 점등시키는 인버터에 관한다. 특히, 복수의 출력을 낼수 있는 인버터트랜스와, 이 인버터트랜스를 사용한 방전등 점등회로의 구조에 관한 것이다.
(종래의 기술)
액정표시화면이 대형화함에 따라, 그 배면을 조명하는 방전등이 복수개 사용되게 되가는 경향이 있다. 방전등 점등용의 인버터트랜스는 1출력형의 구성이 일반적이다. 이때문에, 방전등의 수에 따라 인버터트랜스도 복수개 사용되게 된다. 예를 들면 화면사이즈가 14인치일때 2개∼4개, 18인치에서 8개, 20인치에서 10개처럼 다수의 인버터트랜스가 탑재된다.
그 결과, 프린트기판상의 넓은 스페이스를 인버터트랜스가 차지하게 된다. 이때문에 방전등 점등회로부가 대형화해버리는 문제가 있었다. 또, 방전등 점등회로를 도 17과 같이 구성하여, 1개의 인버터트랜스(5)로 2개의 방전등(1,2)을 점등하는 것도 종래 행해지고 있다. 즉, 인버터트랜스(5)의 2차권선(6)의 일단을, 안정콘덴서(C1,C2)를 통하여 각각 방전등(1,2)에 접속한 것이다. 그러나, 이 구성에서는 2차권선(6)에 방전등 2개분의 전류가 흐르므로 2차권선(6)의 지름이 굵어지고 대형화한다. 게다가, 방전등(1,2)의 어느 한쪽이 점등하지 않게 되기 때문에, 안정콘덴서(C1,C2)를 생략할 수 없는 문제가 있었다.
그래서 본 발명은, 인버터트랜스 1개로 복수의 출력이 얻어지는 구조로 한 것이다. 또 본 발명은, 이와 같은 인버터트랜스를 사용하여 방전등 점등회로를 구성하므로써, 복수의 방전등을 동시에 점등가능한 방전등 점등회로를 간단한 회로구성으로 실현하려고 하는 것이다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 인버터트랜스는,
조합되어 폐자로(閉磁路)를 구성하는 한쌍의 코어와,
이 코어의 어느 한쪽에 형성된 제 1의 다리와,
상기 코어의 어느 한쪽에 형성된 복수의 제 2의 다리와,
상기 제 1의 다리에 권장(卷裝)된 1차권선과,
상기 복수의 제 2의 다리에 있어서, 각각 하나씩 권장되어, 상기 1차권선에 대하여 전자(電磁)결합을 행하는 복수의 2차권선,
를 구비한 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 인버터트랜스의 제 1 실시예를 도시하는 정면도,
도 2는 동 인버터트랜스의 평면도,
도 3은 도 2의 A-A선에 따른 확대 단면도,
도 4는 동 인버터트랜스의 상측을 코어를 제외하고 도시하는 평면도,
도 5는 1차측 보빈의 평면도,
도 6은 동 보빈의 정면 단면도,
도 7은 2차측 보빈의 평면도,
도 8은 동 보빈의 정면 단면도,
도 9는 코어의 분해사시도,
도 10은 인버터트랜스의 제 2 실시예를 도시하는 요부의 배치도,
도 11은 인버터트랜스의 제 3 실시예를 도시하는 요부의 배치도,
도 12는 인버터트랜스의 제 4 실시예를 도시하는 요부의 배치도,
도 13은 방전등 점등회로의 제 1 실시예를 도시하는 회로도,
도 14는 방전등 점등회로의 제 2 실시예를 도시하는 회로도,
도 15는 방전등 점등회로의 제 3 실시예를 도시하는 회로도,
도 16은 도 4에 대응하는 부분을 간략화하여 도시하는 평면도,
도 17은 방전등 점등회로의 종래예를 도시하는 회로도.
(실시예)
도 1∼도 4는, 본 발명의 인버터트랜스의 일실시예를 도시하는 것으로, 2출력형으로 한 경우의 구성예이다. 10, 20은 수평으로 나란히 배치된 절연성의 보빈이다. 도 4로부터 명백한 바와 같이, 하나의 보빈(10)에 대향하여 2개의 보빈(20)이 고정하고 있다. 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 보빈(10)은 위턱(11) 및 아래턱(13), 각이 둥근 각 통형의 권축(12)을 일체로 성형한 것이다. 보빈(10)의 아래턱(13)의 일측면에는 복수의 단자(18)를 고정하고 있다. 위턱(11)의 상면과 아래턱(13)의 하면을 노치하므로써, 두께를 부분적으로 얇게한 얇은 두께부(14,15)를, 각각 위턱(11)과 아래턱(13)의 일부에 설치하고 있다.
두개의 보빈(20)은, 도 7 및 도 8에 도시하는 바와 같이 윗턱(21) 및 아래턱(23), 원통형의 권축(22)을 일체 성형한 것이다. 아래턱(23)의 일측면에는 복수의 단자(28,29)가 고정되어 있다. 단자(28)는 프린트기판 접속용, 짧은 단자(29)는 2차권선(40)의 리드선 접속용이다. 한개씩의 단자(28,29)가 보빈(20)의 내부에서 일체적으로 연결되어 있다. 윗턱(21)과 아래턱(23)에도 두께가 얇은부(24,25)를 각각 설치하고 있다. 아래턱(23)의 일측면에는 권축부근까지 이르는 슬릿(26)이 설치되어 있다.
보빈(10)의 권축(12)에는 저압측의 1차권선(30)(도 3)을 감고 있다. 1차권선(30)의 리드선은 단자(18)에 접속하고 있다. 2개의 보빈(20)의 권축(22)에는, 각각 고압측의 2차권선(40a,40b)(도 4)이 감겨있다. 절연내압을 높이기 위해서, 2차권선(40a,40b)의 리드선을 슬릿(26)(도 8)로부터 아래턱(23)의 아래로 인출한 후, 짧은 쪽의 단자(29)에 접속하고 있다. 2개의 2차권선(40a,40b)은 권수가 같고, 또한 1차권선(30)으로부터 등거리에 있다. 2차권선(40a,40b)는 같은 결합도로 1차권선(30)에 각각 전자결합하고 있다.
부호(50,60)는 자성체로 이루어지는 한쌍의 코어를 도시하는 것이다. 도 9에 도시하는 바와 같이 하측의 코어(50)에는 상방으로 돌출한 폭이 좁고 길고 가느다란 형상의 다리(51)와, 원기둥상의 다리(52,53)와, 길고 가느다란 돌기(54)가 형성되어 있다. 두개의 다리(52,53)는 돌기(54)를 통하여 길고 가느다란 다리(51)의 일측면에 대향하고 있다. 다리(52,53)는 다리(51)의 길이 방향을 따라서 위치하고 있다. 다리(51)와 다리(52,53)와의 사이에 설치한 길고 가느다란 돌기(54)는 다리(51,52,53)보다도 키가 낮게 되어 있다. 다리(51)는 1차측의 보빈(10)에 있어서 권축(12)의 구멍에 삽입되어 있다. 다리(52,53)는 각각 다른 2차측의 보빈(20)에 있어서 권축(22)의 구멍에 삽입되어 있다.
코어(50)에는 2차권선(40a,40b)의 중심에 각각 삽입되어 다리(52)와 다리(53)의 사이의 위치에 노치부(55)를 설치하고 있다. 또, 코어(60)에도, 이 노치부(55)에 대향하는 위치에 노치부(65)을 형성하고 있다. 이들의 노치부(55,65)를 설치하므로써, 2개의 2차권선(40a,40b) 사이의 전자결합이 약해지고, 다리(52) 및 다리(53)를 지나는 자속의 간섭이 방지된다. 둘레에 요철을 갖는 평판형의 코어(60)가 다리(51,52,53)의 부분에서 코어(50)에 맞대어져서 폐자로를 형성하고 있다. 더욱이, 돌기(54)는 반드시 형성하지 않더라도 좋다. 또 다리(52,53)는 상측의 코어(60)측에 설치하여도 좋고, 혹은 양쪽의 코어(50,60)를 설치하여도 좋다.
2개의 보빈(10,20)은 얇은 두께부(14,15,24,25)의 부분이 코어(50)와 코어(60)에 끼워지고, 서로 접착한 코어(50,60)에 의하여 고정되어 있다. 코어(50)의 돌기(54)는, 도 4로부터 명백한 바와 같이 2개의 2차권선(40a,40b)과 1차권선(30)의 사이에 위치하고 있다. 돌기(54)는 1차권선(30)과 2차권선(40a,40b)사이의 전자결합을 약하게 하는 작용을 한다. 2개의 2차권선(40a,40b)은 권수가 같고 1차권선(30)에 대하여 같은 결합도로 전자결합하고 있다. 따라서 이 인버터트랜스를 인버터에 조립하였을 때, 각 2차권선(40a,40b)으로부터 같은 출력전압이 출력된다.
본 발명에 있어서 2차권선(40)은 2개에 한하지 않고, 3개 이상 설치하여도 좋다. 3개 이상의 2차권선을 설치할 경우도, 각 2차권선의 중심에 각각 삽입되는 코어의 다리와 다리 사이에 위치하는 상기 노치부(55,65)와 동일한 노치부를 양쪽의 코어에 형성한다. 그리고, 서로 이웃하는 2차권선 끼리의 전자 결합을 저하시킨다. 도 10 및 도 11은, 3개의 2차권선(40a,40b,40c)를 설치하여 3출력형으로 하였을 경우의 다른 구성예를 도시하고 있다. 도 10의 인버터트랜스는, 양단의 2차권선(40a,40c)을 1차권선(30) 가까이로 이동하고, 1차권선(30)에 대하여 같은 전자결합도가 얻어지는 위치에 각 2차권선(40a,40b,40c)을 배치한 것이다.
한편, 도 11에 인버터트랜스는, 2차권선(40a,40b,40c)을 일직선상에 나란히 배치하고, 이 직선으로부터 벗어난 위치에 1차권선(30)을 배치한 것이다. 이와 같이 배치한 것만으로는, 1차권선(30)에 대한 전자결합도는, 1차권선(30)의 가장 가까이에 있는 중앙의 2차권선(40b)이 크게되고, 먼위치에 있는 다른 2차권선(40a,40c)이 작게된다. 여기서, 코어의 돌기(54)의 높이나 두께를, 단부(54a,54c) 보다도 중앙부(54b)에서 작게하는 등의 수단에 의하여, 각각의 2차권선(40a,40b,40c)의 전자결합도가 같게 되도록 설계단계에서 조제한다.
더욱이, 코어의 돌기(54)를 형성하는 일없이, 중앙의 2차권선(40b)의 선재를 다른 2차권선(40a,40c) 보다도 가늘게하므로써 전자결합도를 조제하여도 좋다. 또 전자결합도를 조제하는 대신에, 중앙의 2차권선(40b)의 권수를 다른 2차권선(40a,40c) 보다도 적게하므로써, 각 2차권선(40a,40b,40c)의 출력전압을 가지런히 할 수도 있다.
도 12는 6개의 2차권선(40a∼40f)를 설치한 6출력형의 경우의 구성예이다. 6개의 2차권선은 각각 직선상에 늘어선 40a, 40b, 40c의 제 1 열과 40d, 40e, 40f의 제 2 열로 배치되어 있다. 1차권선(30)은 2차권선의 두개의 열에 끼워진 위치에 있다. 2차권선(40a∼40f)과 1차권선(30)사이에 코어의 돌기(54)를 배치하여, 각 2차권선(40a∼40f)과 1차권선(30)과의 전자결합도가 같게 되도록 조정되어 있다. 2차권선(40a∼40f)용의 단자(28,29)는 인버터트랜스의 대향하는 2면에서 돌출하고, 1차권선(30)용의 단자(18)는 다른 측면에서 돌출시키고 있다.
본 발명의 2출력형 인버터트랜스를 사용하여 2개의 방전등(1,2)을 동시에 점등하는 경우의 인버터회로에 예를 도 13에 도시한다. 부호 70은 상술의 설명에서는 생략하였지만, 예를 들어 보빈(10)의 권축(12)에 1차권선(30)과 함께 감기고, 리드선이 단자(18)에 접속되는 귀환 권선이다. 또, Q1, Q2는 푸시풀 접속된 스위칭 트랜지스터, R는 바이어스 저항, Cc는 1차권선(30)에 병렬로 접속된 공진콘덴서이다. 1차권선(30)의 중간탭은 초크코일(L)을 통하여, 도시하지 않는 입력전원에 접속된다.
일단을 접지한 2차권선(40a)의 타단은 방전등(1)에 직렬 접속하고 있고, 방전등(1)의 타단은 접지된다. 또 일단을 접지한 2차권선(40b)의 타단은 방전등(2)에 직렬접속하고 있고, 방전등(2)의 타단은 접지하고 있다.
다음에, 도 13의 인버터회로에 있어서 전원을 투입한 경우를 생각한다. 지금, 2개의 방전등(1,2)에 있어서 한쪽의 방전등(1)에 먼저 점등하였다하면, 점등한 방전등(1)의 임피던스가 대폭으로 감소하여 2차권선(40a)측의 전압은 급강하된다. 2차권선(40a,40b)끼리의 전자결합이 크면, 이때 2차권선(40b)측의 전압도 함께 저하하므로, 다른쪽의 방전등(2)이 점등하지 않게 되는 문제가 없다. 그러나, 인버트트랜스 T로서, 2차권선(40a,40b) 사이의 결합을 작게한 도 1∼도 4와 같은 본 발명의 인버터트랜스를 사용한 경우는, 이때의 2차권선(40b)측의 전압저하가 일어나지 않는다. 이때문에 다른쪽의 방전등(2)도 확실히 점등시킬수가 있다.
도 13의 인버터회로에서는 인버터트랜스를 2출력으로서 사용하고 2개의 방전등을 점등하게 되어 있다. 그러나, 이 인버터트랜스를 도 14에 도시하는 바와 같이 배전압의 1출력형으로 사용할 수도 있다. 즉, 인버터트랜스(T)의 2차권선(40a) 및 2차권선(40b)의 일단을 각각 접지한다. 그리고, 2차권선(40a) 및 2차권선(40b)의 접지하지 않는 쪽의 단부를 각각 방전등(1)의 양단에 직접 접속한다. 이와 같이 하여, 2배의 전압으로 1개의 방전등(1)을 점등하는 것이다.
더욱이, 인버터트랜스 T의 1차측은 도 13의 회로와 동일한 구성이다. 인버터트랜스를 배전압용으로 사용할때에는 2차권선의 반수의 방전등을 사용한다. 그리고, 각각의 방전등의 양단에 다른 2차권선과 직렬접속하면 좋다.
도 15는 도 11에 도시한 3출력형 인버터트랜스 T를 사용하여 3개의 방전등 1∼3을 점등하는 경우의 인버터회로의 예이다. 일단을 접지한 각 2차권선(40a,40b,40c)의 타단은, 각각 방전등(1,2,3)에 직렬접속하고 있다. 방전등(1,2,3)의 타단은 접지되어 있다. 도 12와 같은 6출력형의 인버터트랜스를 사용한 경우도, 각 2차권선(40a∼40f)을 각각 다른 방전등에 접속하여 6개의 방전등을 점등하거나, 혹은 2차권선(40a∼40f)의 수의 반수인 3개의 방전등을 배전압으로 점등하거나 할수가 있다.
방전등을 점등하는 경우에는, 2차권선의 양단에 약 1500V의 고전압이 가해진다. 분포 용량 및 절연저항을 통하여 2차권선에 전기회로적으로 결합하고 있는 코어는, 그때 800V정도의 고전압으로 된다. 이때문에 트랜스를 고정하는 프린트기판의 배선패턴과 코어와의 사이에서 방전을 일으킬 염려가 있었다. 그러나 도 1∼도 4의 2출력형 인버터트랜스에 있어서 2개의 2차권선(40a,40b)의 감는 방향을 서로 역방향으로 하므로써, 이 방전의 발생을 막을 수가 있다. 이는 후술하는 바와같이, 트랜스 동작시의 코어(50,60)의 전위를 영전위로 할 수 있기 때문이다. 도 16은 그 실시예를 도시하는 것으로, 화살표(45a)가 2차권선(40a)의 감는 방향을 도시하고, 화살표(45b)가 2차권선(40b)의 감는 방향을 도시하고 있다. 도 16에 있어서 B-B선은 2개의 2차권선(40a,40b)의 중간점과 1차권선(30)의 중앙을 지나는 선이다. 2차권선(40a,40b)의 감는 방향은 B-B선을 경계로 하여 대칭으로 된다. 또, 이 경우, 코어의 형은 보빈 등도 B-B선을 경계로 하여 대칭이 되도록 구성한다.
예를 들어 2차권선(40a)은 단자(28a1)측에서 감기 시작하여 단자(28a2)측에서 감기가 끝나고, 2차권선(40b)은 단자(28b1)측에서 감기 시작하여 단자(28b2) 측에서 감기가 끝난다. 이 인버터트랜스를 도 13의 인버터회로에 조립하였을때 단자(28a1)와 단자(28b1)는 각각 접속점 P1, 접속점 P2에 상당하고, 단자(28a2)와 단자(28b2)는 함께 접속점 P3에 상당한다.
인버터회로의 동작시에는, 코어(50)(도 9)의 다리(51) 및 코어(60), 다리(53)을 지나는 제 1의 자속과 코어(50)의 다리(51) 및 코어(60), 다리(52)를 지나는 제 2의 자속이 발생한다. 제 1의 자속과 제 2의 자속은 같은 방향으로 되지만, 2차권선(40a,40b)은 권수가 같고 감는 방향이 다르다. 이때문에, 각각의 2차권선(40a,40b)로부터 출력되는 전압, 즉, 접속점 P1및 접속점 P2에 있어서의 전위는 각각 크기가 동일하고 역의 극성으로 된다. 한쪽 2차권선(40a,40b)의 중점인 접속점(P3)은 영전위로 된다.
상술한 바와 같이, 이 인버터트랜스는 중심선인 B-B선을 경계로 하여 완전히 대칭으로 만들어져 있다. 2개의 2차권선(40a,40b)의 감는 방향도 대칭이다. 따라서 2차권선(40a)과 코어(50,60)와의 사이 및 2차권선(40b)과 코어(50,60)와의 사이에 있어서의 절연저항이나 분포용량등은 같게 된다. 이때문에, 트랜스의 동작시에, 코어(50,60)의 전위는 2차권선(40a,40b)의 중점의 전위와 같은 영전위로 된다. 그 결과, 인버터트랜스를 프린트기판에 고정(장치)하여 사용하였을때 프린트기판의 배선패턴과 코어와의 사이에서 방전이 일어나는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 인버터트랜스 및 방전등 점등회로에 의하면, 1개의 인버터트랜스로 복수의 방전등을 동시에 점등할 수 있으므로, 방전등마다 별개의 인버터트랜스를 사용하는 것에 비하면 실장면적과 코스트를 저감할 수 있다. 그리고, 배선거리를 단축할 수 있는 효과가 있다. 게다가, 각각의 방전등의 구동주파수가 동일하게 되고 동기를 취할 수 있으므로 비트 노이즈나 어른거림이 생기는 경우가 없다.
또, 본 발명의 2출력형 인버터트랜스에 있어서 2차권선의 권선방향을 역방향으로 하므로써, 코어와 배선패턴과의 사이에서 방전할 염려가 없는 신뢰성이 높은 인버터트랜스가 얻어진다.

Claims (8)

  1. 조합되어서 폐자로를 구성하는 한쌍의 코어와,
    이 코어의 어느 한쪽에 형성된 제 1의 다리와,
    상기 코어의 어느 한쪽에 형성된 복수의 제 2의 다리와,
    상기 제 1의 다리에 권장된 1차권선과,
    상기 복수의 제 2의 다리에 있어서 각각 하나씩 권장되고, 상기 1차권선에 대하여 전자결합을 행하는 복수의 2차권선을 구비한 것을 특징으로 하는 인버터트랜스.
  2. 제 1 항에 있어서, 서로 이웃하는 상기 제 2의 다리 사이에 위치하는 노치부를, 상기 한쌍의 코어 각각에 형성하여 상기 2차권선끼리의 전자결합도를 저하시켜서 이루어지는 것을 특징으로 하는 인버터트랜스.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 2차권선은, 각각 상기 1차권선에 대하여 동일한 전자결합을 행하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 인버터트랜스.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 복수의 2차권선 및 상기 제 2의 다리는, 일직선상에 배치되고,
    상기 1차권선 및 상기 제 1의 다리는, 상기 일직선에서 벗어난 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 인버터트랜스.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1의 다리는 폭이 좁고 가느다란 직사각형이고, 상기 제 2의 다리는 각각 상기 직사각형의 긴 변측에 대향하도록 배치된 것을 특징으로 하는 인버터트랜스.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 2차권선은 2개의 권선에 의하여 구성되고, 상기 2차권선의 각각의 권회방향이 서로 역방향인 것을 특징으로 하는 인버터트랜스.
  7. 제 1 항 내지 제 7 항의 인버터트랜스와,
    상기 인버터트랜스에 있어서의 2차권선의 수와 동수의 방전등을 구비하고,
    상기 인버터트랜스의 각 2차권선에 상기 방전등의 각각을 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방전등 점등회로.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항의 인버터트랜스와,
    상기 인버터트랜스에 있어서의 2차권선의 수의 반수의 방전등을 구비하고, 상기 방전등의 양단에, 각각 일단이 접지된 다른 2차권선의 각 타단을 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방전등 점등회로.
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