KR100582062B1 - 인버터 회로 - Google Patents

Abstract

피크 전류의 반복에 의해 생기는, 입력 권선의 진동, 페라이트 코어의 자왜, 공진, 공명이 유발되어서 발생하는 울림음의 발생을 경감할 수 있는 조광 기능을 갖는 인버터 장치이다.

입력 권선에 직류전류가 공급되고, 스위칭 소자에 의해 입력 권선 전류가 단속되어, 출력 권선으로부터 교류전압을 출력하는 승압 트랜스를 구비한 인버터 회로에 있어서, 스위칭 소자를 동작시키는 기동 전류에 의해 스위칭 소자의 온·오프 시간을 제어해서 승압 트랜스의 출력 전압 레벨을 간헐적으로 변화시키는 수단을 구비하고, 스위칭 소자를 동작시키는 기동 전류의 상승 특성과 하강 특성을 제어하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 인버터 회로.

형광관, 트랜지스터, 승압 트랜스, 저항, 공진 콘덴서, 초크 코일, 콘덴서, 시정수 회로.

Description

인버터 회로{INVERTER CIRCUIT}

도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 도시하는 회로도,

도 2는 도 1의 실시예에서의 전류파형의 설명도,

도 3은 본 발명의 제 2 실시예를 도시하는 회로도,

도 4는 본 발명의 제 3 실시예를 도시하는 회로도,

도 5은 본 발명의 제 4 실시예를 도시하는 회로도,

도 6은 종래의 인버터를 도시하는 회로도,

도 7은 도 6의 회로에서의 전류파형의 설명도,

도 8은 종래의 인버터를 도시하는 회로도이다.

(부호의 설명)

1: 부하(형광관) 2, 3, 15, 20: 트랜지스터

4: 입력 권선 5: 출력 권선

6: 귀환 권선 7: 승압 트랜스

8, 14, 16, 18, 21: 저항 9: 공진 콘덴서

10: 발라스트 콘덴서 11: 초크 코일

12: 직류전원 17: 콘덴서

본 발명은, 방전등 등의 점등에 사용하는 인버터 회로에 관한 것이며, 특히 권선 트랜스의 울림음을 저감시킨 인버터 회로에 관한 것이다.

(특허문헌 1) 일본 특개 2001-196196

(특허문헌 2) 일본 특개평 6-351265

방전등의 휘도조정 방법으로서, 방전등에 흐르는 전류 즉 관전류를 변화시키는 전류조광 방식과, 방전등을 간헐적으로 점등하여 소등 시간을 만들어서 그 소등 시간을 변화시키는 버스트(또는 듀티) 조광 방식이 있다. 일반적으로, 넓은 조광 범위를 얻는 경우에는 버스트 조광 방식을 사용할 수 있다.

액정표시장치 등에 사용되어, 버스트 조광 기능을 갖는 종래의 방전등 점등장치(백라이트 인버터 장치 라고도 한다.)에 사용되는 인버터 회로로서, 도 6에 도시된 바와 같은 회로가 알려져 있다. 도 6의 인버터 회로는, 푸시 풀 접속된 스위칭 트랜지스터(2, 3)와, 입력 권선(4), 출력 권선(5) 그리고 귀환 권선(6)을 갖는 승압 트랜스(7)를 구비하고 있다.

도 6의 회로에서, 8은 바이어스 저항, 9는 입력 권선에 병렬로 접속된 공진 콘덴서, 10은 부하(1)(형광관)에 직렬접속된 공진 콘덴서이며, 입력 권선(4)의 중간 탭은, 초크 코일(11)을 통하여 직류전원(12)에 접속되어 있다. 귀환 권선(6)에 의해 자려(自勵)발진하고, 트랜지스터(2, 3)를 번갈아 온·오프하여, 출력 권선(5)에 높은 교류 전압을 발생시켜서 방전관을 점등시키는 것이다.

트랜지스터(15)는, 버스트 조광 즉 방전관의 점등·소등을 행하기 위한 스위칭 트랜지스터이며, 14는 그 바이어스 저항이다. 바이어스 저항(14)에 소정 주기의 구형파를 입력하고, 그 구형파의 듀티비를 변화시킴으로써 방전등의 소등 시간을 변화시켜서 조광를 행한다.

구형파 입력이 Low 레벨이 되면 트랜지스터(15)가 ON이 되고, 직류전원(12)으로부터 흘러 들어오는 기동 전류가 저항(8)을 통하여 트랜지스터(2, 3)에 입력되어, 트랜지스터(2, 3)가 동시에 도통된다. 이 때, 입력 권선(4)의 2개 코일(4P1, 4P2)에는 상반하는 방향으로 전류가 흐르기 때문에 자속이 발생하지 않아, 등가적으로 임피던스가 무한대가 되고, 그 결과, 트랜지스터(2, 3)의 베이스 전류와 전류증폭율로 결정되는 전류가 흐른다.

그 후, 회로구성, 트랜지스터의 불균일한 차이 등에 의해 트랜지스터(2, 3)의 밸런스가 깨져, 일방이 ON, 타방이 OFF로 된다. OFF로 된 트랜지스터에 접속되어 있는 코일 전류가 공진 콘덴서(9)를 충전한다.

OFF측 코일의 에너지가 방출되면 ON측 코일의 자계의 영향을 받고, 또, 공진 콘덴서(9)의 방전 전류와도 합쳐져, 코일(4P1, 4P2)에는 동방향으로 전류가 흐르기 시작한다. 합성된 전류가, 한쪽의 트랜지스터에 이제까지의 2배의 전류로 흘러 들어간다. 이 때, 트랜스(7)의 입력 권선(4)에 흐르는 전류가 최대가 되어, 큰 전류변화(피크 전류)가 나타난다.

그 이후는, 코일(4P1, 4P2)에 동방향의 전류가 흐름으로써, 귀환 권선(6)에 전압이 발생하여 트랜지스터(2, 3)의 동작을 반전시키는 방향으로 베이스 전류가 흘러서 콜렉터 전류가 증가한다. 전류증가는, 베이스 전류와 전류증폭율에 의해 정해지는 포화점에 달한 시점에서 억제되므로, 그 전류증가가 적어짐에 따라서 승압 트랜스(7)의 입력 권선(4) 및 귀환 권선(6)에는 역방향의 전압이 발생하여, 트랜지스터(2, 3)를 다시 반전시킴으로써 발진이 계속된다.

이와 같이, 승압 트랜스(7)의 발진 개시시에 나타나는 입력 권선(4)의 큰 전류변화가 버스트 조광의 가청 주파수에서 반복됨으로써, 입력 권선의 진동 및 페라이트 코어의 진동이 발생하여 울림음이 발생하고 있다.

버스트 조광을 행했을 때의 자려방식의 인버터 회로에서, 승압 트랜스의 입력 권선에 흐르는 전류변화를 보면, 도 7에 도시하는 바와 같은 전류파형이 된다. 점등 개시시에 피크 전류가 발생하고, 이것이 가청 주파수인 버스트 조광 주파수에서 반복되는 것을 도시하고 있다.

그래서, 도 8에 도시한 바와 같이, 콘덴서(17)를 추가하여 베이스 저항(8)과 함께 시정수 회로를 만들어, 트랜지스터(2, 3)의 베이스에 입력되는 기동 전류의 상승의 경사를 완만하게 하여, 승압 트랜스(7)의 입력 권선(4)에 큰 전류변화가 나타나지 않도록 배려한 회로도 있다.

그러나, 시정수를 조정하기 위해서, 베이스 저항값은 직류전원(12)의 전압과 트랜지스터(2, 3)의 베이스 포화 전류에 의해 결정되어, 조정 범위가 한정된다.

그래서, 시정수를 조정하려면, 콘덴서(17)의 용량을 조정하게 되는데, 용량을 크게 했을 경우에는, 트랜지스터(15)가 비도통으로 되었을 때에 콘덴서(17)에 충전되어 있던 전하가 베이스 저항(8)을 통하여 방전되기 때문에, 트랜지스터(2, 3)가 즉시 OFF로 되지는 않아, 조광 범위가 좁아져버리는 문제가 생긴다.

상기한 바와 같이, 버스트 조광방식에서는, 방전등의 점등·소등, 즉 승압 트랜스의 발진, 발진 정지를 반복하고, 발진 정지 시간을 변화시켜서 휘도를 조정하는 인버터 회로가 사용된다.

그러한 회로에서는, 발진 개시 직후에 입력 권선에 큰 전류변화(피크전류)가 발생하고, 발진·발진 정지의 반복 주파수는 일반적으로 수백 Hz의 가청 주파수이므로 피크 전류의 발생주기도 이 반복주기가 된다.

이것에 의해, 입력 권선의 진동, 페라이트 코어의 자왜(磁歪), 공진, 공명이 유발되어 울림음이 발생하고 있는데, 본 발명은 이 울림음을 간단한 회로구성으로 저감할 수 있는 조광 기능을 갖는 인버터 회로를 제공하는 것이다.

본 발명은, 점등 개시와 소등시의 상승, 하강 경사를 조정함으로써, 상기의 과제를 해결하는 것이다. 즉, 입력 권선에 직류전류를 공급하고, 입력 권선 전류를 스위칭 소자에 의해 단속시켜서, 출력 권선으로부터 교류전압을 출력하는 승압 트랜스를 구비한 인버터 회로에서, 스위칭 소자를 동작시키는 기동 전류에 의해 스위칭 소자의 온·오프 시간을 제어해서 승압 트랜스의 출력 전압 레벨을 간헐적으로 변화시키는 수단을 구비하여, 스위칭 소자를 동작시키는 기동 전류의 상승 특성과 하강 특성을 제어하는 수단을 구비한 것에 특징을 갖는 것이다.

(발명의 실시형태)

본 발명에 의한 인버터 회로의 기본 구성은, 아래와 같이 된다.

(a) 입력 권선에 직류전류를 공급하고, 입력 권선 전류를 스위칭 소자에 의해 단속시켜, 출력 권선으로부터 교류전압을 출력하는 승압 트랜스를 구비한 푸시 풀 회로.

(b) 스위칭 소자를 동작시키는 기동 전류를 제어해서 승압 트랜스의 출력 전압 레벨을 간헐적으로 변화시켜, 승압 트랜스의 부하로서 접속된 방전등의 밝기를 조정하는 조광 회로.

(c) 스위칭 소자를 동작시키는 간헐적인 기동 전류의 상승 경사와 하강 경사를 제어하는 회로.

점등 동작 개시 직후의 입력 권선에 나타나는 피크 전류는, 2개의 트랜지스터가 동시에 도통할 때, 정상전류의 2배가 되므로, 2개 트랜지스터의 동시 도통시에 흐르는 베이스 전류와 전류증폭율에 의해 결정되는 콜렉터 전류를 낮게 하면 피크 전류가 감소하여, 울림음도 저감할 수 있다.

그 때문에, 트랜지스터에 유입하는 베이스 전류의 상승을 완만하게 하여, 동시에 도통하는 동안의 콜렉터 전류를 제한하는 동시에, 소등 동작 개시시에는 트랜지스터가 신속하게 OFF로 되도록, 베이스 전류의 하강의 경사를 급격하게 해서 트랜지스터를 단시간에 OFF시킨다.

(실시예)

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은, 본 발명에 관계되는 제 1 실시예의 회로구성을 도시하는 회로도, 도 2는 그 인버터 회로에서의 승압 트랜스의 입력 권선에 흐르는 전류파형을 도시한다. 이 도 1의 인버터 회로는, 기본적인 구성은 도 6에 도시한 종래의 회로와 동일하지만, 저항(16) 및 콘덴서(17)를 추가한 구성으로 되어 있다.

즉, 저항(16)을, 트랜지스터(15)의 콜렉터와 베이스 저항(8) 사이에, 콘덴서(17)를, 저항(16)과 베이스 저항(8)의 접속점과 GND의 사이에 접속한다. 다른 회로소자는, 도 6에 도시한 회로와 동일하여, 동일부호로 표시되어 있다.

종래의 회로에서는, 조광 신호가 Low 레벨로 되어 트랜지스터(15)가 도통하면, 직류전원(12)과 베이스 저항(8)에 의해 결정되는 기동 전류가, 트랜지스터(2, 3)의 베이스에 유입되어서 단숨에 포화점에 달하여, 피크전류가 발생했었다.

그래서, 기동 전류의 상승의 경사를 완만하게 하기 위해서, 도 8에 도시한 바와 같이 트랜지스터(15)의 콜렉터와 GND 사이에 콘덴서(17)를 삽입하여, 베이스 저항(8)과 함께 시정수 회로를 구성하는 방법이 채용된다.

그러나, 시정수를 조정하기 위해서는, 베이스 저항값이 직류전원(12)의 전압과 트랜지스터(2, 3)의 베이스 포화 전류에 의해 결정되어, 조정 범위가 한정된다.

그래서, 시정수를 조정하기 위해서는, 콘덴서(17)의 용량을 조정하는 수 밖에 없는데, 용량을 크게했을 경우에는, 트랜지스터(15)가 비도통으로 되었을 때에 콘덴서(17)에 충전되어 있던 전하가 베이스 저항(8)을 통하여 방전되기 때문에, 트랜지스터(2, 3)가 즉시 OFF로 되지는 않아, 조광 범위가 좁아져버리는 문제가 생긴다.

도 1에 도시한 예에서는, 저항(16)을 추가하여, 콘덴서(17)의 충전 저항으로 서 충전되는 시간을 늦추어서, 기동 전류의 상승의 경사를 완만하게 한다. 또, 저항(16)을 추가했을 때에는, 베이스 저항(8)의 저항값이 그대로이면, 베이스 전류가 감소해서 트랜지스터(2, 3)가 포화점에 도달하지 못하는 경우가 생긴다.

그래서, 원래의 베이스 전류값과 동등하게 하기 위해서, 저항(16)과 베이스 저항(8)의 합성 저항이 원래의 베이스 저항값과 동일하게 되도록 한다. 이와 같이, 베이스 저항(8)은, 원래의 베이스 저항값보다도 낮은 값으로 할 수 있으므로, 트랜지스터(15)가 비도통으로 되었을 때에는 베이스 저항(8)이 콘덴서(17)의 방전 저항이 된다.

이 때문에, 트랜지스터(2, 3)가 OFF로 되는 시간이 짧아져서 조광 범위에의 영향이 작아지는 이점이 있다.

또한, 저항(16)은, 트랜지스터(15)의 이미터측에 삽입해도 좋다. 또, 저항(16)의 저항값을 극단적으로 크게, 베이스 저항(8)의 저항값을 극단적으로 작게 하면, 트랜지스터(2, 3)의 베이스 전압이 낮아져서 동작이 불안정하게 되므로, 적당한 값으로 조정한다.

상기와 같은 회로구성에 의해, 도 2에 도시한 바와 같은 전류파형을 얻을 수 있다. 도 7에 도시된 종래의 회로와 비교하면, 상승 경사가 완만하게 되어 점등 개시 직후의 피크 전류를 낮게 억제할 수 있는 동시에, 하강시의 경사를 급격하게 할 수 있는 것을 도시하고 있다.

본 발명의 제 2 내지 제 4 실시예를, 도 3∼도 5에 도시한다. 저항(16)을 추가함으로써, 베이스 저항(8)에 종래보다도 저항값이 낮은 저항을 사용할 수 있 어, 트랜지스터가 OFF로 되는 시간을 짧게 할 수 있는데, 트랜지스터의 동작의 안정성의 면에서 너무 낮은 저항값으로 할 수는 없다. 또, 콘덴서의 방전 시간을 짧게 하는데도 한계가 있다.

그래서, 도 3에 도시한 바와 같이, 트랜지스터(20)를 추가하는 회로를 생각할 수 있다. 트랜지스터(20)는, 도 1에 도시한 회로의 조광 신호 입력에 베이스가 접속되고, 콜렉터가 저항(16)과 베이스 저항(8)의 접속점에 접속되고, 이미터가 GND에 접속된다. 트랜지스터(15)가 비도통으로 되어 콘덴서(17)로부터 방전이 개시되었을 때, 트랜지스터(20)가 도통해서 콘덴서(17)의 전하를 강제적으로 제거하는 회로를 부가한 것이다.

도 3의 회로에서, 저항(21, 19)은 각각 트랜지스터(20)의 보호 저항, 베이스 저항이며, 저항(18)은 조광 신호에 의한 동작을 반전시키기 위한 것인다. 또한, 저항(21)의 저항값은, 콘덴서(17)로부터의 방전 전류가 트랜지스터(20)에 흘러 들어가도록, 베이스 저항(8)보다도 작은 저항값으로 해야 한다.

도 4에 도시된 회로는 도 3의 회로를 간략화한 것으로, 도 3의 회로로부터 트랜지스터(15), 저항(14, 18)을 제외한 것이지만 동일한 동작을 수행한다. 또, 도 5에 도시한 회로는 도 1에 도시한 회로와 동일한 구성이지만, 트랜지스터(15)의 이미터의 접속 위치가 다르게, 초크 코일(11)의 후단에 접속한 것이다.

초크 코일(11)의 전방, 즉 직류전원(12)과의 사이에 접속하면, 인버터 회로의 동작·비동작에 관계없이 트랜지스터(15)에 흘러 들어가는 전류는 변하지 않지만, 초크 코일(11)의 후방, 즉 승압 트랜스(7)과의 사이에 접속하면, 인버터 회로 의 동작·비동작에 의해 초크 코일(11)의 영향을 받아서 트랜지스터(15)에 흘러 들어가는 전류가 변화된다.

즉, 도 5에 도시한 바와 같이 접속하면, 인버터 회로의 동작 개시시에는 트랜지스터(15)에 흘러 들어가는 전류는 초크 코일(11)의 영향을 받아서, 급격한 상승 특성으로는 되지 않는다. 따라서, 울림음이 저감된다. 또한, 저항(16)이 없으면, 트랜지스터(15)의 전류제한은 전류증폭율으로만 되어 초크 코일(11)의 영향이 트랜지스터(2, 3)측에 직접 나타나서 회로동작이 불안정하게 된다. 저항(16)을 삽입함으로써, 트랜지스터(15)의 전류제한이 걸려, 트랜지스터(2, 3)의 베이스 입력이 안정된다.

본 발명에 의하면, 간헐적인 동작에 의한 조광 기능을 가진 방전등 점등장치에서의 승압 트랜스로부터 발생하는 울림음을 저감할 수 있다. 즉, 입력 권선에 직류전류를 공급하고, 입력 권선전류를 스위칭 소자에 의해 단속시켜서 출력 권선으로부터 교류출력을 얻는 승압 트랜스를 구비한 푸시 풀 회로와, 스위칭 소자를 동작시키는 기동 전류를 제어해서 승압 트랜스의 출력 전압 레벨을 간헐적으로 변화시켜, 승압 트랜스의 부하로서 접속된 방전등의 밝기를 조광하는 조광 회로를 구비한 인버터, 스위칭 소자를 동작시키는 기동 전류의 상승과 하강의 경사를 제어할 수 있으므로, 입력 권선에 발생하는 급격한 전류변화를 억제할 수 있기 때문에, 울림음을 저감할 수 있다.

Claims (4)

1. 입력 권선에 직류전류가 공급되고, 주 스위칭 소자에 의해 상기 직류전류가 단속되어, 출력 권선으로부터 교류전압을 출력하여 방전관을 점등하는 승압 트랜스를 구비한 인버터 회로에 있어서,

   조광신호에 의해 스위칭 소자(15)를 동작시켜서 상기 주 스위칭 소자(2,3)의 온·오프 시간을 제어함으로써, 상기 승압 트랜스(7)의 출력전압 레벨을 간헐적으로 변화시키고, 상기 방전관(1)의 조광을 행하는 수단을 구비하고,

   상기 조광신호의 입력단에 접속된 상기 스위칭 소자(15)와 GND와의 사이에, 저항(16) 및 콘덴서(17)가 직렬로 접속되어, 상기 저항(16)과 상기 콘덴서(17)와의 접속점이 저항(8)을 통해 상기 주 스위칭 소자(2,3)에 접속된 것을 특징으로 하는 인버터 회로.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 저항(16) 및 상기 콘덴서(17)에 의해 상기 주 스위칭 소자에 부여되는 기동전류의 상승 경사를 완만하게 하고 상기 저항(8)에 의해 기동전류의 하강 경사를 급격하게 하는 것을 특징으로 하는 인버터 회로.
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