KR100452823B1

KR100452823B1 - 램프의 전류편차를 개선한 인버터

Info

Publication number: KR100452823B1
Application number: KR10-2002-0076387A
Authority: KR
Inventors: 황정원; 김효영
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2004-10-15
Also published as: KR20040048532A

Abstract

본 발명은 2개 이상의 램프를 구동하는 인버터에서, 램프의 부하특성에 따른 출력전류의 편차를 최소화시키도록 하는 인버터에 관한 것이다.

본 발명은 구동전류를 제공하는 트랜스(21); 상기 트랜스(21)의 출력단에 병렬로 각 일단을 접속한 복수의 커패시터(11,12)를 포함하는 제1 커패시터부(23); 상기 제1 커패시터부(23)의 복수의 커패시터의 각 타단에 각 일단을 접속한 복수의 램프(LAMP11,LAMP12)를 포함하는 램프부(25); 상기 램프(LAMP11,LAMP12)의 각 타단에 각 일단을 접속한 복수의 커패시터(C21,C22)를 포함하는 제2 커패시터부(26); 상기 제2 커패시터부(26)를 통해 흐르는 츨력전류를 검출하는 전류 검출부(27); 및 상기 전류 검출부(27)에 의한 검출 전류값과 기준전류값을 비교하여 그 편차에 해당하는 구동전류 제어신호를 제공하는 전류 제어부(29); 를 구비함을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 2개 이상의 램프를 구동하는 인버터에서, 램프의 부하특성에 따른 출력전류의 편차를 최소화시킴으로서, 인버터의 트랜스의 수를 최소화할 수 있고, 이에 따라 재료비를 절감시킬 수 있으며, 램프의 구동 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

램프의 전류편차를 개선한 인버터{INVERTER FOR IMPROVING CURRENT DEVIATION OF LAMPS}

본 발명은 램프를 구동시키는 인버터(inverter)에 관한 것으로, 특히 2개 이상의 램프를 구동하는 인버터에서, 램프의 부하특성에 따른 출력전류의 편차를 최소화시킴으로서, 인버터의 트랜스의 수를 최소화할 수 있고, 이에 따라 재료비를 절감시킬 수 있으며, 램프의 구동 성능을 향상시킬 수 있는 램프의 전류편차를 개선한 인버터에 관한 것이다.

일반적으로, TFT-LCD 패널용 백라이트 등의 구동용으로 사용되는 인버터는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 백라이트에 포함된 램프에 필요한 구동전원을 공급하는 장치이며, 이러한 인버터에서는 설정된 밝기로 제어하기 위한 피드백 제어가 이용되는데, 이 피드백 제어에서 밝기를 제어하기 위해 PWM 방식이 적용되는 경우도 있다.

한편, TFT-LCD 패널용 백라이트 인버터에서, 백라이트는 여러개의 램프, 최소한 2개의 램프를 사용하게 되는데, 이러한 여러개의 램프는 구동시에 일정한 밝기로 점등되어야 하는 것이 바람직하고, 이를 위해서는 구동전류의 흐름 편차가 발생되지 않아야 한다. 지금까지 이러한 전류편차를 제거하기 위한 여러 가지 연구 및 개발이 진행되어 왔다.

다음은 종래의 인버터중의 하나의 예로서, 이 인버터에 대해서는 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1은 종래의 램프 구동용 인버터의 구성도로서, 도 1을 참조하면, 종래의 램프 구동용 인버터는 이전 단계에서 출력되는 구동신호를 승압하는 트랜스(11)와, 이 트랜스(11)의 인덕턴스와 자체 커패시턴스로 발진주파수를 공진시켜 상기 트랜스(11)에서 승압된 구동신호의 주파수를 동기시키고, 또한 두 램프에 흐르는 전류의 편차를 줄이기 위한 공진/전류 조정부(13)와, 상기 공진/전류 조정부(13)를 통한 구동전류에 의해 점등되는 램프부(15)와, 상기 램프부(15)를 통해 흐르는 츨력전류를 검출하는 전류 검출부(17)와, 상기 전류 검출부(17)에 의한 검출 전류값과 기준전류값을 비교하여 그 편차에 해당하는 구동전류 제어신호를 제공하는 전류 제어부(19)를 포함한다.

이러한 종래의 램프 구동용 인버터에서, 램프부(15)에 흐르는 전류의 편차를 줄이기 위해서는 램프부(15)의 앞단에 공진/전류 조정부(13)를 사용하고 있는데, 여기서, 램프부(15)에 2개의 램프가 사용되는 경우를 예를 들어, 상기 공진/전류 조정부(13)에 대해서 자세히 설명하면 다음과 같다.

상기 공진/전류 조정부(13)는 병렬로 연결된 커패시터(C1,C2)와, 상기 커패시터(C1,C2)를 연결한 인덕터(L1)를 포함하고, 상기 인덕터(L1)의 일단은 램프부(15)내의 하나의 램프(LAMP1)에 연결하고, 상기 인덕터(L1)의 타단은램프부(15)내의 다른 하나의 램프(LAMP2)에 연결한다.

여기서, 상기 커패시터(C1,C2)는 상기 트랜스에 포함되는 인덕턴스와 협력하여 공진 주파수를 결정하기 위한 커패시턴스를 제공하고, 또한 상기 인덕터(L1)는 전류편차에 대한 전류흐름을 줄이는 기능을 수행한다. 즉, 2개 이상의 램프 구동시 트랜스 출력단 커패시터 사이에 코일을 삽입하여 램프 부하의 편차를 보정하여 각 램프로 흐르는 전류값의 편차를 줄일 수 있다.

그러나, 종래의 램프 구동용 인버터에서, 한쪽 램프가 오픈되는 경우에는, 트랜스에서 유기된 고압이 코일에 걸리게 되어 있기 때문에, 상기 트랜스 및 코일에 악영향을 미칠 수 있으며, 심한 경우에는 트랜스 및 코일이 타서 제 기능을 상실할 수 있는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 그 목적은 2개 이상의 램프를 구동하는 인버터에서, 램프의 부하특성에 따른 출력전류의 편차를 최소화시킴으로서, 인버터의 트랜스의 수를 최소화할 수 있는 인버터를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 재료비를 절감시킬 수 있으며, 램프의 구동 성능을 향상시킬 수 있는 램프의 전류편차를 개선한 인버터를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 램프 구동용 인버터의 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 램프 구동용 인버터의 구성도이다.

도 3은 도 2의 제1 커패시터부, 램프 및 제2 커패시터부에 의한 전류편차 설명도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

21 : 트랜스

23 : 제1 커패시터부

25 : 램프부

26 : 제2 커패시터부

27 :전류 감지부

29 : 메인 제어부

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 램프의 전류편차를 개선한 인버터는

구동전류를 제공하는 트랜스;

상기 트랜스의 출력단에 병렬로 각 일단을 접속한 복수의 커패시터를 포함하는 제1 커패시터부;

상기 제1 커패시터부의 복수의 커패시터의 각 타단에 각 일단을 접속한 복수의 램프를 포함하는 램프부;

상기 램프의 각 타단에 각 일단을 접속한 복수의 커패시터를 포함하는 제2 커패시터부;

상기 제2 커패시터부를 통해 흐르는 츨력전류를 검출하는 전류 검출부; 및

상기 전류 검출부에 의한 검출 전류값과 기준전류값을 비교하여 그 편차에 해당하는 구동전류 제어신호를 제공하는 전류 제어부;

를 구비함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 램프의 전류편차를 개선한 인버터에 대하여 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 그 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 램프 구동용 인버터의 구성도로서, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 램프의 전류편차를 개선한 인버터는 구동전류를 제공하는 트랜스(21)와, 상기 트랜스(21)의 출력단에 병렬로 각 일단을 접속한 복수의 커패시터(11,12)를 포함하는 제1 커패시터부(23)와, 상기 제1 커패시터부(23)의 복수의 커패시터의 각 타단에 각 일단을 접속한 복수의 램프(LAMP11,LAMP12)를 포함하는 램프부(25)와, 상기 램프(LAMP11,LAMP12)의 각 타단에 각 일단을 접속한 복수의 커패시터(C21,C22)를 포함하는 제2 커패시터부(26)와, 상기 제2 커패시터부(26)를 통해 흐르는 츨력전류를 검출하는 전류 검출부(27)와, 상기 전류 검출부(27)에 의한 검출 전류값과 기준전류값을 비교하여 그 편차에 해당하는 구동전류 제어신호를 제공하는 전류 제어부(29)로 구성한다.

상기 제1 커패시터부(23)는 상기 트랜스(21)의 인덕턴스와 협력하여 상기 램프부(25)에 입력되는 구동신호의 주파수(예:100-200KHz)와의 동기를 위한 커패시턴스를 제공한다.

상기 제2 커패시터부(26)는 상기 램프부(25)에 흐르는 전류를 제한하는 임피던스를 제공하는데, 이 제2 커패시터부(26)에 의한 임피던스는 상기 램프부(25)의 등가 임피던스보다 낮게 설정되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작을 첨부도면에 의거하여 하기에 상세히 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 램프의 전류편차를 개선한 인버터에 대한 동작을 설명하면, 먼저, 본 발명의 인버터의 트랜스(21)에서는 구동전류를 제공하는데, 이 구동전류가 제1 커패시터부(23)를 통해 램프부(25)로 공급되고, 이에 따라 상기 램프부(25)의 각 램프가 점등된다.

그리고, 본 발명의 제1 커패시터부(23)는 상기 트랜스(21)의 출력단에 병렬로 각 일단을 접속한 복수의 커패시터(11,12)를 포함하고, 제2 커패시터부(26)는 상기 램프(LAMP11,LAMP12)의 각 타단에 각 일단을 접속한 복수의 커패시터(C21,C22)를 포함한다.

이때, 상기 램프부(25)에 공급되는 구동전류는 제1 커패시터부(23)에 의해 주파수 동기되고, 그 다음 제1 커패시터부(23) 및 제2 커패시터부(26)에 의해서 제한되며, 이후 전류 검출부(27)가 상기 제2 커패시터부(26)를 통해 흐르는 츨력전류를 검출하고, 또한, 전류 제어부(29)는 상기 전류 검출부(27)에 의한 검출 전류값과 기준전류값을 비교하여 그 편차에 해당하는 구동전류 제어신호를 제공한다.

상기 전체 동작 과정중, 상기 제1 커패시터부(23)에 의해 구동전류의 주파수가 동기되는 과정에 대해서 설명하면, 본 발명의 인버터에 포함되는 트랜스(21)는등가 인덕턴스(LT)를 갖는데, 이 인덕턴스(LT)는 상기 제1 커패시터부(23)의 커패시턴스(CT)와 협력하여 임의의 주파수를 공진시키는데, 그 공진주파수(fr)는 하기 수학식 1과 같다.

상기 수학식 1에서 결정되는 공진주파수(fr)를 구동전류의 주파수(예:100-200KHz)와 동일하게 일치시켜 동기시키면, 전류의 손실을 보상할 수 있게 되며, 그 만큼 램프의 효율적인 점등을 확보할 수 있게 된다.

다음으로, 본 발명의 제1 커패시터부(23) 및 제2 커패시터부(26)에 의해서 상기 램프부(25)에 흐르는 구동전류가 제한되는 동작에 대해서 설명하면 다음과 같다.

도 3은 도 2의 제1 커패시터부, 램프 및 제2 커패시터부에 의한 전류편차 설명도로서, 먼저, 도 3에서 각 램프로 흐르는 전류 i1(Lamp1), i2(Lamp2)는 제2 커패시터부(26)의 커패시터(C21,C22)가 없을 경우에는 제1 커패시터부(23)의 커패시터(C11,C12)와 각 램프의 임피던스값에 의해 흐르는 전류가 결정되는데, 이때, 커패시터(CAPACITOR)의 임피던스는 다음의 수학식 2로 정의된다.

Xc= 1/(2πfc)

여기서, fc는 동작주파수, C는 커패시턴스 용량값이다.

한편, 상기 제1 커패시터부(23)의 커패시터(C11,C12)의 용량값으로 10~47pF를 사용하는 경우, 그 임피던스를 보면 대략 68~320kohm 정도의 분포를 가지게 되는데, 이러한 제1 커패시터부(23)의 커패시터도 램프에 흐르는 전류의 편차를 줄이는 역할을 하지만, 그 사용하는 용량값이 작아 램프 부하의 기생 커패시턴스(CAPACITANCE)의 영향을 많이 받기 때문에, 실제적으로 램프의 부하가 서로 다를 경우 전류가 한쪽으로 치우쳐서 흐르는 전류의 언발란스(UNBALANCE) 현상을 보이게 된다. 만약 커패시터(C11,C12)의 용량값을 크게 할 경우에는 임피던스값이 작아 흐르는 전류를 제한 할 수 없으므로 이 또한 문제가 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 대해 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3은 도 2에서 P1에서 P2까지의 회로를 표시한 것으로, P1에서 P2까지의 좌측회로에 흐르는 전류 및 전압을 각각 i1 및 v1이라 하고, 이 회로의 임피던스를Z11,Z12 및 Z13이라고 하며, 또한, P1에서 P2까지의 우측회로에 흐르는 전류 및 전압을 각각 i2 및 v2이라 하고, 이 회로의 임피던스를 Z21(C12의 임피던스),Z22(LAMP12의 임피던스) 및 Z23(C22의 임피던스)이라고 하는 경우, 좌측회로에 흐르는 전류(i1) 및 우측에 흐르는 전류(i2)는 각각 하기 수학식3 및 4에 보이는 바와 같다.

상기 수학식 3 및 4에서 보는 바와 같이, 도 3에 도시된 회로에서, 좌측회로 및 우측회로에 흐르는 전류는 제2 커패시터부(26)의 커패시터(C21,C22)의 임피던스에 의해서 줄어든다는 것을 알 수 있으며, 이에 따라 양측회로에 흐르는 전류의 편차도 그 만큼 줄어들게 되는 것이다.

또한, 본 발명의 램프의 피드백(FEEDBACK)단에 직렬로 커패시터(CAPACITOR)를 삽입한 제2 커패시터부(26)에 의하면, 상기 램프부(25) 부하의 기생커패시턴스(CAPACITANCE) 성분의 영향을 최소화하고, 전체적인 부하의 양을 균일하게 보정하여 상기 램프부(25)의 각 램프로 흐르는 전류의 치우침 현상을 최소화 할 수 있다. 또한 이러한 방식의 장점은 그동안 전류의 치우침 현상으로 가능하지 못했던 1개의 트랜스로 여러개의 램프를 구동하는 것을 가능하게 할 수 있다는 것이다.

이러한 본 발명에서는 기존의 커패시터(C11,C12)를 이용하되, 램프 후단에 직렬로 C21,C22를 삽입하여 각 램프(LAMP) 부하로 흐르는 전류를 균등하게 하는 것이다. 즉, 램프 후단에 연결하는 커패시터(C21,C22)의 용량값은 대체적으로 100pF~300pF 정도의 용량값을 가지는 것을 사용하는데, 이것은 각 램프 부하의 편차 (보통 10~20kohm)를 보정함과 동시에 기생하는 커패시터의 영향을 최대한 줄이는 역할을 하게된다. 이는 기존에 트랜스포머의 한쪽 고압단자에서 2개 이상의 램프를 구동하였을 때 생기는 램프 전류의 치우침 현상을 최소화할 수 있으며, 경쟁사가 안고 있는 램프 오픈시에 나타날 수 있는 위험요소를 제거한 것으로 판단된다.

전술한 바와 같은 본 발명은, 2개 이상의 램프를 구동하는 인버터의 램프 부하특성에 따른 출력전류의 편차를 최소화할 수 있는 것으로, 기존에 2개 이상의 램프 구동시 문제가 되었던 출력전류의 한쪽 램프로의 치우침 현상과 한쪽 램프가 오픈 되었을 경우의 문제점을 모두 개선하여, 최소의 트랜스로 여러개의 램프를 구동할 수 있어 재료비 절감에 기여할 것으로 기대된다. 즉, 본 발명에서는 램프와 직렬로 커패시터를 사용하여 각 램프에 흐르는 전류를 균일하게 제어할 수 있게 된다.

이에 따라, 본 발명에 의하면, 2개 이상의 램프 구동시 각 램프에 흐르는 전류의 편차를 최소화할 수 있으며, 한 개의 램프가 오픈되더라도 트랜스포머 출력측에 내압이 작은 부품을(코일) 달지 않으므로 번트(BURNT)될 염려가 없으며, 1개의 트랜스포머로 여러개의 램프를 구동하는 것이 가능하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 2개 이상의 램프를 구동하는 인버터에서, 램프의 부하특성에 따른 출력전류의 편차를 최소화시킴으로서, 인버터의 트랜스의 수를 최소화할 수 있고, 이에 따라 재료비를 절감시킬 수 있으며, 램프의 구동 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이상의 설명은 본 발명의 구체적인 실시 예에 대한 설명에 불과하고, 본 발명은 이러한 구체적인 실시 예에 한정되지 않으며, 또한, 본 발명에 대한 상술한 구체적인 실시 예로부터 그 구성의 다양한 변경 및 개조가 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

Claims

구동전류를 제공하는 트랜스(21);

상기 트랜스(21)의 출력단에 병렬로 각 일단을 접속한 복수의 커패시터(11,12)를 포함하는 제1 커패시터부(23);

상기 제1 커패시터부(23)의 복수의 커패시터의 각 타단에 각 일단을 접속한 복수의 램프(LAMP11,LAMP12)를 포함하는 램프부(25);

상기 램프(LAMP11,LAMP12)의 각 타단에 각 일단을 접속한 복수의 커패시터(C21,C22)를 포함하는 제2 커패시터부(26);

상기 제2 커패시터부(26)를 통해 흐르는 츨력전류를 검출하는 전류 검출부(27); 및

상기 전류 검출부(27)에 의한 검출 전류값과 기준전류값을 비교하여 그 편차에 해당하는 구동전류 제어신호를 제공하는 전류 제어부(29);

를 구비함을 특징으로 하는 램프의 전류편차를 개선한 인버터.
제1항에 있어서, 상기 제1 커패시터부(23)는

상기 트랜스(21)의 인덕턴스와 협력하여 상기 램프부(25)에 입력되는 구동신호의 주파수 동기를 위한 커패시턴스를 제공하는 것을 특징으로 하는 램프의 전류편차를 개선한 인버터.
제1항에 있어서, 상기 제2 커패시터부(26)는

상기 램프부(25)에 흐르는 전류를 제한하는 임피던스를 제공하는 것을 특징으로 하는 램프의 전류편차를 개선한 인버터.