KR100566526B1

KR100566526B1 - 인버터용 트랜스포머

Info

Publication number: KR100566526B1
Application number: KR1020030055394A
Authority: KR
Inventors: 이동흥
Original assignee: 주식회사 경인전자
Priority date: 2003-08-11
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2006-04-04
Also published as: KR20050017030A

Abstract

본 발명은 인버터용 트랜스포머에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로 설명하면, TFT-LCD의 광원으로 사용되는 냉음극관(CCFL)을 구동시키는 백라이트 인버터(Back-Light Inverter) 회로의 트랜스포머 구조에 관한 것으로서, 인버터용 트랜스포머에 있어서, 중앙부에 "ㅡ"형상의 중족(中足)이 형성되고 그 중족에 나란하게 2개의 외족이 형성되는 "曰" 형상의 코어와, 상기 코어의 2개의 외족에 각각 독립적으로 감싸도록 형성되는 1차 보빈 및 2차 보빈과, 상기 1차 보빈 및 2차 보빈에 권취되는 코일로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

인버터, 트랜스포머, TFT, LCD

Description

인버터용 트랜스포머{Transformer of Inverter}

도1은 종래 인버터용으로 사용되는 트랜스포머를 도시한 도면.

도2는 도1의 트랜스포머가 적용된 인버터의 회로구성도.

도3은 본 발명에 따른 인버터용 트랜스포머의 코어를 도시한 도면.

도4a는 도 3의 코어에 코일을 권취한 트랜스포머의 제1 실시예를 도시한 도면.

도4b는 도 3의 코어에 코일을 권취한 트랜스포머의 제2 실시예를 도시한 도면.

도5는 도4의 트랜스포머가 적용된 인버터의 회로구성도.

도6은 종래 트랜스포머를 사용한 인버터회로와 본 발명에 따른 인버터용 트랜스포머를 적용한 인버터회로의 성능시험 결과를 도시한 도표.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 트랜스포머 102 : 코어

104a : 1차 보빈 104b : 2차 보빈

105 : 격벽 106 : 코일

108 : 입력단자 109 : 출력단자

110 : 중족 111, 112 : 외족

본 발명은 인버터용 트랜스포머에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, TFT-LCD의 광원으로 사용되는 냉음극관(CCFL)을 구동시키는 백라이트 인버터(Back-Light Inverter) 회로의 트랜스포머 구조에 관한 것이다.

일반적으로 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)를 이용하는 TFT-LCD는 브라운관에 비하여 소형화 및 경량화가 가능하여 PC와 노트북 컴퓨터에 이용되고 있는 실정이다.

이와 같은 TFT-LCD는 냉음극관(CCFL)와 같은 광원이 필요하게 되는데 냉음극관(CCFL)는 인버터회로에 의해 구동되며, TFT-LCD에서 전원을 가장 많이 소모하게 된다.

특히, 백라이트 인버터(Back-Light Inverter)는 DC 입력전압을 받아 CCFL(냉음극관)을 구동시킬 AC 고전압을 생성해낸다. 이 고전압에 의해 CCFL(냉음극관)에 인가된 고전압은 백색광 출력의 양을 결정함으로써, TFT-LCD 도광판을 통하여 LCD 표면의 RGB IMAGE의 밝기를 결정하게 된다.

도1 에 의하면, 일반적인 TFT-LCD의 냉음극관(CCFL)을 구동하는 인버터에 사 용되는 트랜스포머(100)는 산화철이나 망간 등의 미세 분말이 혼합되어 자속을 안내하는 역할을 하는 페라이트 성질의 코어(102)와, 그 코어(102)의 외부를 감싸도록 형성되어 상부의 코일과 절연되도록하는 보빈(104)과, 그 보빈(104)에 권선되는 코일(106)과, 그 코어(102)를 감싸는 보빈(104)의 양단에 각각 1차측 코일 권선의 단자들(108)과 2차측 코일 권선의 단자들(109)이 형성되어 있다.

이때, 코어의 중족에 보빈(104)을 형성하고, 코일을 그 보인에 권취시키는 구조를 취하는 것이다. 그런데 이와같은 구조에 의하면, 냉음극관(CCFL)의 일반적인 특성으로 음극 강하 전압이 부성저항 특성을 가지므로, 방전전류의 안정화를 위해 도 2에 도시한 바와같이 트랜스포머(100)의 2차측에 바리스터용 콘덴서(C3)가 반드시 필요하게 된다.

또한, 이와같이 바리스터용 콘덴서(C3)가 구비됨으로 인해 기존의 트랜스포머(100)의 5 내지 10%의 오차와 바리스터용 콘덴서(C3)의 5 내지 10%의 자체 특성 오차로 인해 냉음극관(CCFL)의 점등시 밝기 및 색도가 많이 달라지는 문제점을 가지고 있다.

아울러, 이러한 바리스터용 콘덴서(C3)를 필수적으로 사용해야 함으로 인해, 인버터 회로의 제조 원가를 상승시키게 되는 문제점 또한 가지고 있는 것이다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 트랜스포머의 1차측 코일 및 2차측 코일을 독립된 보빈(Bobbin)으로 분리하여 코어에 형성하여 절연성을 강화한 인버터용 트랜스포머를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 인버터회로 구성시 바리스터용으로 사용하기 위해 트랜스포머의 2차측에 형성되는 콘덴서를 제거하여 회로의 부품 수를 줄여 원가를 절감하고 인버터 회로의 구동으로 인한 오차범위를 줄여 냉음극관(CCFL)의 점등시 밝기 및 색도에 대한 신뢰도를 높일 수 있는 TFT-LCD의 인버터용 트랜스포머를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 인버터용 트랜스포머는,냉음극관(CCFL) 구동을 위한 백라이트 인버터(Back Light Inverter) 회로에 있어서, 중앙부에 "ㅡ"형상의 중족(中足)이 형성되고 상기 중족에 나란하게 2개의 외족이 형성되는 "曰" 형상의 코어, 다수의 입력 단자를 형성하기 위한 하나 이상의 격벽을 구비하며, 상기 코어의 2개의 외족에 각각 독립적으로 감싸도록 형성되는 1차 보빈 및 2차 보빈, 및 상기 1차 보빈 및 2차 보빈에 각각 권취되는 1차 코일 및 2차 코일로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 코어의 중족의 에어갭을 조정하여 누설인덕턴스를 조정하는 것을 특징으로 한다.

삭제

이하, 본 발명에 따른 인버터용 트랜스포머를 첨부한 도면을 참고로 하여 이하에 상세히 기술되는 실시예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

도3은 본 발명에 따른 인버터용 트랜스포머의 코어를 도시한 도면이고, 도4a는 도 3의 코어에 코일을 권취한 트랜스포머의 제1 실시예를 도시한 도면이고, 도4b는 도 3의 코어에 코일을 권취한 트랜스포머의 제2 실시예를 도시한 도면이고, 도5는 도4의 트랜스포머가 적용된 인버터의 회로구성도이고, 도6은 종래 트랜스포머를 사용한 인버터회로와 본 발명에 따른 인버터용 트랜스포머를 적용한 인버터회로의 성능시험 결과를 도시한 도표이다.

도3에 따르면, 본 발명에 따르는 인버터용 트랜스포머의 코어(102)는 산화철이나 망간 등의 미세 분말이 혼합되어 자속을 안내하는 역할을 하는 페라이트 성질의 코어(102)로써, 이는 "曰" 형상으로 이루어져 있다. 이때, 종래의 코어(102)에는 가운데 중앙에 형성되는 "ㅡ"형상의 중족(中足)(110)에 1차 및 2차 보빈/코일을 함께 형성하거나 "ㅁ"형상의 코어의 마주보는 양단에 1차 및 2차 보빈/코일을 형성하게 되지만, 본 발명에서는 중족(110)과 나란하게 평행하게 형성되는 두개의 외족(外足)(111, 112)에 각각 보빈과 코일을 형성하게 되는 구조인 것이다.

도4a는 본 발명의 제1 실시예를 도시한 도면으로써, 도3의 코어(102)의 양 쪽에 형성되는 외족(111, 112)에는 코어(102)와의 절연성을 확보하기 위해 플라스틱 재질의 1차 보빈(Bobbin)(104a) 및 2차 보빈(104b)이 형성되어 있다. 이와같이 코어(102)의 외족(111, 112)에 형성되는 보빈(104a, 104b)의 외부면에는 코어(102)와 절연되게 코일(106)이 권취된다. 이때, 코일(106)을 권취시킨 상태에서 중족(110)과의 사이에 에어갭(air gap)이 형성되고 이를 조정함으로써, 누설인덕턴스(Leakage Inductance)를 조절이 가능하게 된다. 즉, 1차 코일과 2차 코일의 분리형 저결합 형상으로 코어 중족의 에어갭을 조정하여 1차, 2차 결합도 즉 누설 인덕턴스를 조정할 수 있다.

이와같은 구성에 의해 1차 보빈(104a)에는 교류전압을 인가받는 입력단자(108)가 형성되고, 2차 보빈(104b)에는 출력단자(109)가 형성함으로 인해, 1차 전압이 인가시에 1차측 권선비와 2차측권선비에 따라 증폭된 고전압을 출력시켜 주게 된다.

도4b는 본 발명의 제2 실시예를 도시한 도면으로써, 도3의 코어(102)의 양 쪽에 형성되는 외족(111, 112)에는 코어(102)와의 절연성을 확보하기 위해 플라스틱 재질의 1차 보빈(Bobbin)(104a) 및 2차 보빈(104b)이 형성되어 있는 구조는 도4a와 동일하나, 1차 보빈(Bobbin)(104a) 및 2차 보빈(104b)의 각각에 하나이상의 격벽(105)을 형성하여 다수의 입력단자 및 다수의 출력단자를 형성할 수 있게 되는 것이다.

도5는 도4a 또는 도4b의 트랜스포머가 적용된 인버터의 회로 구성도로써,

전원공급부(Vi)에 연결되는 콘덴서(C1)의 노드(n1)에는 트랜지스터(Q1)의 드레인(Drain)단자에 연결되고, 노드(n2)에는 트랜지스터(Q2)의 소스(Source)단자에 연결된다. 그리고, 각각의 트랜지스터(Q1, Q2)의 게이트(Gate)단자는 전력용소자(POWER IC)에 연결되어 트랜스포머(100)의 입력단에 연결된다. 한편 트랜지스터(Q1)의 소스(Source)단자와 트랜지스터(Q2)의 드레인(Drain)단자는 서로 접속되어 있으며, 그 연결된 노드(n3)는 콘덴서(C2)를 경유하여 트랜스포머(100)의 입력단으로 연결된다. 그리고, 노드(n2)는 저항(R1)을 경유하여 트랜스포머(100)의 입력단으로 연결된다.

이와같은 구성에 의해 TFT-LCD의 냉음극관(CCFL)을 구동하는 인버터회로는 밧데리 전원이나 정류된 직류전원을 공급하는 전원공급부(Vi)로 부터 직류전원을 인가받은 콘덴서(C1)에서 직류전압의 고조파노이즈 등을 제거하고, N형 및 P형 전계효과 트랜지스터(Q1, Q2)에서 발진하게 되어 고주파의 교류전원으로 변환되어 트랜스포머(100)의 1차측에 고주파의 교류전원이 인가되고, 그에 따라 2차측에 유도되는 고전압이 냉음극관(CCFL)에 인가되어 냉음극관(CCFL)을 구동시키는 구조인 것이다.

좀더 구체적으로는 밧데리 등의 전워공급부(Vi)로 부터 12 내지 16V의 DC전원을 공급받는 인버터회로는 백라이트 인버터(Back-Light Inverter)로써, 백라이트 싱글스테이지 구동용 소자(POWER IC)와 트랜지스터(Q1, Q2)의 교번 구동에 의해 생성되는 교류전압을 트랜스포머(100)에서 일정권수비에 따라 전압을 증폭하여 TFT-LCD의 냉음극관(CCFL)을 구동시키게 된다.

도6은 종래 트랜스포머를 사용한 인버터 회로와 본 발명에 따른 인버터용 트랜스포머를 적용한 인버터 회로의 성능시험 결과를 도시한 도표이다.

종래 사용되는 트랜스포머의 특성과 본 발명에 의해 코어(102)의 중족(110)을 제외한 나머지 양쪽의 외족(111, 112)에 코일을 권취시킨 토랜스포머 구조를 1차측 권선을 20 Turn으로 하고 2차측 권선을 1,650 Turn으로 했을 경우, 정상적인 동작상태에서 종래 사용되는 트랜스포머의 경우에는 1차측의 인덕턴스가 79uH이고 2차측의 인덕턴스가 472uH이지만, 본 발명에 따른 트랜스포머의 경우에는 1차측의 인덕턴스가 83uH이고 2차측의 인덕턴스가 521uH로 약간 높음을 알 수 있다.

그러나 2차 권선을 SHORT시켰을 경우에는 1차 권선에서 본 누설인덕턴스가 종래의 경우에는 24uH이고, 본 발명에 따른 트랜스포머의 경우에는 67uH로 약 2.5배 이상 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 이때, 코어 중족의 Gap을 조정하여 기존 타입과 같은 누설인덕턴스로 조정도 가능하다.

이상과 같이 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 일실시예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미친다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면 트랜스포머의 1차 코일 및 2차 코일의 절연성을 강화함과 함께 인버터용 트랜스포머(Inverter Transfomer)를 구성하였을 때 저결합에 의한 누설 인덕턴스가 높아서 2차측 냉음극관과 직렬로 접속된 방전전류의 안정화를 위한 바리스터용 콘덴서가 필요없어 TFT-LCD의 백라이트 인버터(Back-Light Inverter)회로 구성시 제조 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 바리스터용 콘덴서를 제거함으로 인해 5 내지 10%에 이르는 소자의 오차특성을 줄여 주어 일 수 있기 때문에 TFT-LCD 표면의 RGB이미지의 밝기 및 색상의 결정시에 신뢰성을 높일 수 있다.

Claims

냉음극관(CCFL) 구동을 위한 백라이트 인버터(Back Light Inverter) 회로에 있어서:

중앙부에 "ㅡ"형상의 중족(中足)이 형성되고 상기 중족에 나란하게 2개의 외족이 형성되는 "曰" 형상의 코어;

다수의 입력 단자를 형성하기 위한 하나 이상의 격벽을 구비하며, 상기 코어의 2개의 외족에 각각 독립적으로 감싸도록 형성되는 1차 보빈 및 2차 보빈; 및,

상기 1차 보빈 및 2차 보빈에 각각 권취되는 1차 코일 및 2차 코일로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인버터용 트랜스포머.
제 1항에 있어서,

상기 코어의 중족의 에어갭을 조정하여 누설인덕턴스를 조정하는 것을 특징으로 하는 인버터용 트랜스포머.
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