KR100393710B1 - Inverter for cold cathode tube - Google Patents
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Abstract
본 발명은 냉음극관용 인버터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압전 트랜스와, 상기 압전 트랜스의 입력단에 연결되는 초크 코일과, 상기 압전 트랜스와 상기 초크 코일의 연결 선로상에 병렬 연결되는 MOS-FET와, 상기 압전 트랜스의 출력단에 연결되는 냉음극관을 포함하는 인버터에 있어서, 상기 압전 트랜스의 출력단에 어느 하나의 입력단이 연결되고, 일정 레벨의 직류 전압인 기준 전압을 공급하는 기준 전압단에 다른 하나의 입력단에 연결되며, 상기 MOS-FET의 게이트에 출력단이 연결되어 상기 압전 트랜스로부터 출력되는 정현파 신호와 기준 신호를 비교하여 비교 결과에 따라 펄스 형태의 신호를 출력하는 비교 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 상기와 같이 구성된 본 본 발명에 따르면 압전 트랜스의 고유 특성에 의해 최초 전원 인가시 공진 주파수 대역에서 진동하는 특성을 이용하여 압전 트랜스로부터 출력되는 정현파 신호를 비교기를 통해 MOS-FET로 인가하여 이의 구동 신호로 이용해서 압전 트랜스가 공진 주파수 대역을 스스로 찾아 동작하도록 함으로써 회로의 구성을 간략히하여 회로 설계가 쉬어지도록 하고, 제조 단가가 상대적으로 낮출 수 있다.The present invention relates to an inverter for cold cathode tubes, and more particularly, to a piezoelectric transformer, a choke coil connected to an input terminal of the piezoelectric transformer, and a MOS-FET connected in parallel on a connection line between the piezoelectric transformer and the choke coil. In the inverter comprising a cold cathode tube connected to the output terminal of the piezoelectric transformer, any one of the input terminal is connected to the output terminal of the piezoelectric transformer, the other to the reference voltage terminal for supplying a reference voltage of a predetermined level of DC voltage It is connected to the input terminal, the output terminal is connected to the gate of the MOS-FET characterized in that it comprises a comparison means for comparing the sinusoidal signal output from the piezoelectric transformer and the reference signal and outputs a signal in the form of a pulse according to the comparison result . Therefore, according to the present invention configured as described above, the sinusoidal signal output from the piezoelectric transformer is applied to the MOS-FET through a comparator using the characteristic of vibrating in the resonant frequency band when the power is initially applied by the inherent characteristics of the piezoelectric transformer to drive the same. By using the piezoelectric transformer as a signal to find and operate the resonant frequency band by itself, the circuit configuration can be simplified to simplify the circuit design, and the manufacturing cost can be relatively low.
Description
본 발명은인버터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압전 트랜스의 유기전압을 이용하여 압전트랜스를 구동함으로써 인버터의 구성을 간략히하며 제조 단가를 낮추도록 하는 냉음극관용 인버터에 관한 것이다.The present invention relates to an inverter, and more particularly, to an inverter for a cold cathode tube, which simplifies the configuration of the inverter and lowers the manufacturing cost by driving the piezoelectric transformer using the induced voltage of the piezoelectric transformer.
일반적으로 LCD 모니터나 액정 모니터 등에는 백라이트가 구비되며 이러한 백라이트를 동작시키기 위해 인버터가 사용된다.In general, an LCD monitor or a liquid crystal monitor is provided with a backlight and an inverter is used to operate the backlight.
이러한 종래의 인버터는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 압전 트랜스 구동용 IC(Pulse Frequency Modulation : PFM IC)(1)를 채용하여 압전 트랜스 구동용 IC(1)의 출력 신호(도 2의 a)를 이용하여 스위칭 소자인 MOS-FET(2)를 구동한다.Such a conventional inverter employs a piezoelectric transformer driving IC (PFM IC) 1 as shown in FIGS. 1 and 2 to output an output signal of the piezoelectric transformer driving IC 1 (a in FIG. 2A). ) To drive the MOS-FET 2, which is a switching element.
그리고 MOS-FET(2)의 스위칭 주파수가 초크 코일(3)과 압전 트랜스(4)의 공진 주파수에 근처에 이르면 하프 웨이브 형태의 전압(도 2의 b)이 압전 트랜스(4)에 인가된다. 압전 트랜스(4)로 하프 웨이브 형태의 전압이 인가되어 압전 트랜스(4)의 공진 주파수에 근접하면, 압전 트랜스(4)는 고유 특성에 의해 기계적 진동이 발생하여 입력된 하프 웨이브 형태의 전압이 정현파 형태의 승압된 전압(도 2의 c)으로 변환되어 냉음극관(5)으로 인가되어 냉음극관(5)을 점등시킨다.When the switching frequency of the MOS-FET 2 reaches the resonance frequencies of the choke coil 3 and the piezoelectric transformer 4, a half wave voltage (b in FIG. 2) is applied to the piezoelectric transformer 4. When a half wave voltage is applied to the piezoelectric transformer 4 to approach the resonant frequency of the piezoelectric transformer 4, the piezoelectric transformer 4 generates a mechanical vibration due to its inherent characteristics, so that the input half wave voltage is a sinusoidal wave. The voltage is converted to a boosted voltage (c in FIG. 2) and applied to the cold cathode tube 5 to light the cold cathode tube 5.
한편 냉음극관(5)을 통과한 전류는 피드백부(6)에서 정류되어 압전 트랜스 구동용 IC(1)로 궤환된다. 그래서 압전 트랜스 구동용 IC(1)는 피드백부(6)로부터 궤환 신호가 입력되면 내부의 오차 증폭기(도시 생략)와 전압 제어 발진기(도시 생략)의 동작을 통해 출력 파형이 압전 트랜스(4)의 공진 주파수에 가깝게 제어되도록 하여 MOS-FET(2)를 구동시켜 압전 트랜스(4)를 고유의 공진 주파수 대역에서 안정적으로 동작시킨다.On the other hand, the current passing through the cold cathode tube 5 is rectified in the feedback section 6 and fed back to the piezoelectric transformer driving IC 1. Therefore, when the feedback signal is input from the feedback unit 6, the piezoelectric transformer driving IC 1 outputs an output waveform through the operation of an internal error amplifier (not shown) and a voltage controlled oscillator (not shown). The MOS-FET 2 is driven to be controlled close to the resonant frequency to operate the piezoelectric transformer 4 stably in the inherent resonant frequency band.
그러나 이러한 종래의 인버터는 압전 트랜스의 고유 공진 주파수를 추적 제어하기 위하여 내부에 오차 증폭기와 전압 제어 발진기가 내장된 압전 트랜스 구동용 IC를 사용함으로써 회로 설계가 어려워지고, 압전 트랜스 구동용 IC가 고가의 부품인 관계로 인하여 제조 단가가 상승되는 문제점이 있다.However, such a conventional inverter uses a piezoelectric transformer driving IC having an error amplifier and a voltage controlled oscillator internally to track and control the inherent resonance frequency of the piezoelectric transformer, making circuit design difficult, and the piezoelectric transformer driving IC is expensive. There is a problem that the manufacturing cost is increased due to the relationship between parts.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 압전 트랜스의 고유 특성에 의해 최초 전원 인가시 공진 주파수 대역에서 진동하는 특성을 이용하여 압전 트랜스로부터 출력되는 정현파 신호를 비교기를 통해 MOS-FET로 인가하여 이의 구동 신호로 이용해서 압전 트랜스가 공진 주파수 대역을 스스로 찾아 동작하도록 함으로써 회로의 구성을 간략히하여 회로 설계가 쉬어지도록 하고, 제조 단가가 상대적으로 낮춰지도록 하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, and by using the characteristic of the piezoelectric transformer, the sine wave signal output from the piezoelectric transformer by using the characteristics of oscillation in the resonant frequency band when the power is first applied through the MOS- comparator. It is applied to the FET and used as its driving signal so that the piezoelectric transformer finds and operates the resonant frequency band by itself, thereby simplifying the circuit configuration, making the circuit design easier, and lowering the manufacturing cost.
도 1은 종래의 냉음극관용 인버터의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도1 is a block diagram schematically showing the configuration of a conventional cold cathode inverter
도 2는 종래의 냉음극관용 인버터의 각 구성부의 출력 파형을 나타낸 파형도2 is a waveform diagram showing output waveforms of each component of a conventional cold cathode tube inverter.
도 3은 본 발명에 따른 냉음극관용 인버터의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도Figure 3 is a block diagram schematically showing the configuration of an inverter for cold cathode tube according to the present invention
도 4는 본 발명에 따른 냉음극관용 인버터의 각 구성부의 출력 파형을 나타낸 파형도Figure 4 is a waveform diagram showing the output waveform of each component of the cold cathode tube inverter according to the present invention
<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
2 : MOS-FET 3 : 초크 코일2: MOS-FET 3: Choke Coil
4 : 압전 트랜스 5 : 냉음극관4: piezoelectric transformer 5: cold cathode tube
110 : 비교기 R1 : 궤환 저항110: comparator R1: feedback resistance
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,Features of the present invention for achieving the above object,
압전 트랜스와, 상기 압전 트랜스의 입력단에 연결되는 초크 코일과, 상기 압전 트랜스와 상기 초크 코일의 연결 선로상에 병렬 연결되는 MOS-FET와, 상기 압전 트랜스의 출력단에 연결되는 냉음극관을 포함하는 인버터에 있어서,An inverter including a piezoelectric transformer, a choke coil connected to an input terminal of the piezoelectric transformer, a MOS-FET connected in parallel on a connection line of the piezoelectric transformer and the choke coil, and a cold cathode tube connected to an output terminal of the piezoelectric transformer. To
상기 압전 트랜스의 출력단에 어느 하나의 입력단이 연결되고, 일정 레벨의 직류 전압인 기준 전압을 공급하는 기준 전압단에 다른 하나의 입력단에 연결되며, 상기 MOS-FET의 게이트에 출력단이 연결되어 상기 압전 트랜스로부터 출력되는 정현파 신호와 기준 신호를 비교하여 비교 결과에 따라 펄스 형태의 신호를 출력하는 비교 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.One input terminal is connected to the output terminal of the piezoelectric transformer, and the other input terminal is connected to the other input terminal to the reference voltage terminal for supplying a reference voltage which is a DC voltage of a predetermined level, and the output terminal is connected to the gate of the MOS-FET. And a comparison means for comparing the sinusoidal signal output from the transformer with the reference signal and outputting a pulse type signal according to the comparison result.
여기에서 상기 비교 수단은,Here, the comparison means,
상기 압전 트랜스의 출력단에 비반전 단자가 연결되고, 상기 기준 전압단에반전 단자가 연결되고, 상기 MOS-FET의 게이트에 출력단이 연결되는 비교기이다.A non-inverting terminal is connected to the output terminal of the piezoelectric transformer, an inverting terminal is connected to the reference voltage terminal, and an output terminal is connected to the gate of the MOS-FET.
여기에서 또한 상기 압전 트랜스의 출력단과 상기 비교기의 비반전 단자 사이에는 전압을 센싱하는 궤환 저항이 더 구비된다.Here, a feedback resistor for sensing a voltage is further provided between the output terminal of the piezoelectric transformer and the non-inverting terminal of the comparator.
이하, 본 발명에 의한 냉음극관용 인버터의 구성을 도 3 및 도 4를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 도 3에 있어서 도 1에 도시된 종래의 인버터와 동일 부분에 대해서는 중복 설명을 생략한다.Hereinafter, the configuration of an inverter for a cold cathode tube according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4. In FIG. 3, the description of the same parts as those of the conventional inverter shown in FIG. 1 will be omitted.
도 3은 본 발명에 따른 냉음극관용 인버터의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram schematically showing the configuration of an inverter for a cold cathode tube according to the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 냉음극관용 인버터(100)는 MOS-FET(2)와, 초크 코일(3)과, 압전 트랜스(4)와, 냉음극관(5)과, 비교기(110)와, 궤환 저항(R1)으로 구성된다.3, the cold cathode tube inverter 100 according to the present invention includes a MOS-FET 2, a choke coil 3, a piezoelectric transformer 4, a cold cathode tube 5, and a comparator 110. ) And feedback resistor R1.
먼저 비교기(110)는 압전 트랜스(4)의 출력단에 비반전 단자(+)가 연결되고, 일정 레벨의 직류 전압인 기준 전압을 공급하는 기준 전압단에 반전 단자(-)가 연결되며, MOS-FET(2)의 게이트에 출력단이 연결된다.First, the comparator 110 has a non-inverting terminal (+) connected to an output terminal of the piezoelectric transformer 4, and an inverting terminal (−) is connected to a reference voltage terminal for supplying a reference voltage which is a DC voltage of a predetermined level. An output terminal is connected to the gate of the FET 2.
또한 궤환 저항(R1)은 압전 트랜스(4)의 출력단과 비교기(110)의 비반전 단자 사이에 연결되어 압전 트랜스(4)로부터 출력되는 전압을 센싱한다.In addition, the feedback resistor R1 is connected between the output terminal of the piezoelectric transformer 4 and the non-inverting terminal of the comparator 110 to sense a voltage output from the piezoelectric transformer 4.
한편 본 발명에서는 측면부 구동 방식의 압전 트랜스가 사용되었으나 중앙부 구동 방식(Center Drive Method 또는 λ/2-Mode)의 압전 트랜스의 적용도 가능하다.Meanwhile, in the present invention, a piezoelectric transformer of a side driving method is used, but a piezoelectric transformer of a central driving method (Center Drive Method or λ / 2-Mode) is also applicable.
이하 본 발명에 따른 냉음극관용 인버터의 동작을 도 3 및 도 4를 참조하여상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the cold cathode tube inverter according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4.
도 4는 본 발명에 따른 냉음극관용 인버터의 각 구성부의 출력 파형을 나타낸 파형도이다.4 is a waveform diagram showing the output waveforms of the respective components of the cold cathode tube inverter according to the present invention.
도 3 및 도 4를 참조하면, 최초 인버터(100) 동작시 초크 코일(3)을 통해 압전 트랜스(4)로 직류 전원이 인가되면, 압전 트랜스(4)는 고유 진동 특성에 의해 공진 주파수 대역에서 진동을 하게 된다. 압전 트랜스(4)가 진동을 하게 되면 공진 주파수 대역의 정현파 형태의 유기 전압(도 4의 a)이 출력된다.3 and 4, when DC power is applied to the piezoelectric transformer 4 through the choke coil 3 during the operation of the inverter 100 for the first time, the piezoelectric transformer 4 is in a resonant frequency band due to the natural vibration characteristic. It will vibrate. When the piezoelectric transformer 4 vibrates, an induced voltage in the form of a sine wave in a resonance frequency band (a of FIG. 4) is output.
이 신호는 궤환 저항(R1)을 통해 비교기(110)로 입력되는데, 비교기(110)는 직류 형태의 기준 전압(도 4의 a)과 유기 전압을 비교하여 반전 단자(-)를 통해 입력되는 기준 전압보다 비반전 단자(+)를 통해 입력되는 유기 전압의 높은 부분에서는 하이 레벨의 신호를 출력하고, 반전 단자(-)를 통해 입력되는 기준 전압보다 비반전 단자(+)를 통해 입력되는 유기 전압의 낮은 부분에서는 로우 레벨의 신호를 출력한다. 즉 비교기(110)는 펄스 형태의 구형파 신호(도 4의 b)를 MOS-FET(3)로 출력한다.The signal is input to the comparator 110 through the feedback resistor R1. The comparator 110 compares the induced voltage with a reference voltage of a direct current type (a in FIG. 4) and a reference voltage input through an inverting terminal (−). The higher level of the induced voltage input through the non-inverting terminal (+) than the voltage outputs a high level signal, and the induced voltage input through the non-inverting terminal (+) than the reference voltage input through the inverting terminal (-). In the lower part of, outputs a low level signal. That is, the comparator 110 outputs a pulse-shaped square wave signal (b of FIG. 4) to the MOS-FET 3.
그러면 MOS-FET(3)는 비교기(110)로부터 출력되는 구형파 신호에 따라 스위칭되고, MOS-FET(3)의 스위칭시 발생된 하프 웨이브 형태의 전압(도 4의 c)은 압전 트랜스(4)로 인가된다. 압전 트랜스(4)로 하프 웨이브 형태의 전압이 인가되어 압전 트랜스(4)의 공진 주파수에 근접하면, 압전 트랜스(4)는 기계적 진동이 발생하여 입력된 하프 웨이브 형태의 전압이 정현파 형태의 승압된 전압(도 4의 d)으로 변환되어 냉음극관(5)으로 인가되어 냉음극관(5)을 점등시킨다.Then, the MOS-FET 3 is switched according to the square wave signal output from the comparator 110, and the half wave voltage generated in switching of the MOS-FET 3 (c in FIG. 4) is converted to the piezoelectric transformer 4. Is applied. When a half wave voltage is applied to the piezoelectric transformer 4 to approach the resonant frequency of the piezoelectric transformer 4, the piezoelectric transformer 4 generates a mechanical vibration so that the input half wave voltage is boosted in the form of a sine wave. The voltage is converted to the voltage (d of FIG. 4) and applied to the cold cathode tube 5 to light up the cold cathode tube 5.
따라서 압전 트랜스에 최초 직류 전원이 인가되어 발생되는 유기 전압을 이용하여 비교기를 통해 MOS-FET를 구동시키는 구동 신호를 발생시킨 후 압전 트랜스를 구동시킬 수 있다.Accordingly, the piezoelectric transformer may be driven by generating a driving signal for driving the MOS-FET through a comparator using an induced voltage generated by applying the first DC power to the piezoelectric transformer.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 냉음극관용 인버터에 의하면, 압전 트랜스의 고유 특성에 의해 최초 전원 인가시 공진 주파수 대역에서 진동하는 특성을 이용하여 압전 트랜스로부터 출력되는 정현파 신호를 비교기를 통해 MOS-FET로 인가하여 이의 구동 신호로 이용해서 압전 트랜스가 공진 주파수 대역을 스스로 찾아 동작하도록 함으로써 회로의 구성을 간략히하여 회로 설계가 쉬어지도록 하고, 제조 단가가 상대적으로 낮출 수 있다.As described above, according to the inverter for a cold cathode tube according to the present invention, the sine wave signal output from the piezoelectric transformer using a comparator MOS- using the characteristic of vibrating in the resonant frequency band when the power is initially applied due to the inherent characteristics of the piezoelectric transformer. When applied to the FET and used as its driving signal, the piezoelectric transformer finds and operates the resonant frequency band by itself, simplifying the circuit configuration, making the circuit design easier, and lowering the manufacturing cost.
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