KR100641734B1 - 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수장치 및 회수방법 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수장치 및 회수방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수장치 및 회수방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지회수장치는 플라즈마 디스플레이 패널로부터 회수되는 에너지를 저장하는 캐패시터, 상기 패널과 상기 커패시터 사이에 접속되는 인덕터를 가지는 에너지 회수장치에 있어서, 상기 캐패시터의 전압으로 상기 인덕터에 전류를 충전시키는 부스트 회로와; 상기 부스트 회로와 상기 플라즈마 디스플레이 패널의 용량성 부하 사이의 충전 전류패스를 절환하여 상기 인덕터에 충전된 전류를 이용한 강제공진으로 상기 용량성 부하를 충전시킴과 아울러 상기 캐패시터와 상기 용량성 부하 사이의 회수 전류패스를 절환하여 상기 용량성 부하로부터의 에너지를 상기 캐패시터에 회수시키는 스위치회로를 구비하고; 상기 스위치회로는 상기 용량성 부하의 충방전시기를 포함한 한 사이클 내에서만 상기 인덕터의 전류가 정현파 형태로 지속적으로 변하도록 상기 충전 및 회수 전류패스를 절환한다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수장치 및 회수방법{ENERGY RECOVERY APPARATUS AND METHOD OF PLASMA DISPLAY PANEL}
도 1은 종래의 3전극 교류 면방전형 플라즈마 디스플레이 패널을 나타내는 사시도이다.
도 2는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수장치를 나타내는 회로도이다.
도 3은 도 2에 도시된 스위치들의 온/오프 타이밍과 패널 커패시터의 출력 파형을 나타내는 타이밍도 및 파형도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 스위치들의 온/오프 타이밍과 패널 커패시터의 출력 파형을 나타내는 타이밍도 및 파형도이다.
도 6은 도 5의 T2 기간에 형성되는 에너지 흐름도이다.
도 7은 도 5의 T3 기간에 형성되는 에너지 흐름도이다.
도 8은 도 5의 T4 기간에 형성되는 에너지 흐름도이다.
도 9는 도 5의 T5 기간에 형성되는 에너지 흐름도이다.
도 10은 도 5의 T6 기간에 형성되는 에너지 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수장치를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 11에 도시된 스위치들의 온/오프 타이밍과 패널 커패시터의 출력 파형을 나타내는 타이밍도 및 파형도이다.
도 13은 도 12의 T2 기간에 형성되는 에너지 흐름도이다.
도 14은 도 12의 T3 기간에 형성되는 에너지 흐름도이다.
도 15은 도 12의 T4 기간에 형성되는 에너지 흐름도이다.
도 16은 도 12의 T5 기간에 형성되는 에너지 흐름도이다.
도 17은 도 12의 T6 기간에 형성되는 에너지 흐름도이다.
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수회로 및 회수방법에 관한 것으로, 특히 에너지 회수효율을 극대화하고 플라즈마 디스플레이 패널에 공급되는 에너지 제어를 용이하게 할 수 있도록 한 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수장치 및 회수방법에 관한 것이다.
최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 이러한 평판표시장치는 액정표시장치 (Liquid Crystal Display : LCD), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하, "PDP"라 함) 및 일렉트로 루미네센스(Electro-Luminescence : EL) 표시장치 등이 있다.
이중 PDP는 기체방전을 이용한 표시소자로서 대형패널의 제작이 용이하다는 장점이 있다. PDP로는 도 1에 도시된 바와 같이 3전극을 구비하고 교류전압에 의해 구동되는 3전극 교류 면방전형 PDP가 대표적이다.
도 1을 참조하면, 3전극 교류 면방전형 PDP의 방전셀은 상부기판(10) 상에 형성되어진 제 1 전극(12Y) 및 제 2 전극(12Z)과, 하부기판(18) 상에 형성되어진 어드레스전극(20X)을 구비한다.
제 1 전극(12Y)과 제 2 전극(12Z)이 나란하게 형성된 상부기판(10)에는 상부 유전층(14)과 보호막(16)이 적층된다. 상부 유전층(14)에는 플라즈마 방전시 발생된 벽전하가 축적된다. 보호막(16)은 플라즈마 방전시 발생된 스퍼터링에 의한 상부 유전층(14)의 손상을 방지함과 아울러 2차 전자의 방출 효율을 높이게 된다. 보호막(16)으로는 통상 산화마그네슘(MgO)이 이용된다.
어드레스전극(20X)이 형성된 하부기판(18) 상에는 하부 유전층(22) 및 격벽(24)이 형성되며, 하부 유전층(22)과 격벽(24) 표면에는 형광체(26)가 도포된다. 어드레스전극(20X)은 제 1 전극(12Y) 및 제 2 전극(12Z)과 교차되는 방향으로 형성된다. 격벽(24)은 어드레스전극(20X)과 나란하게 형성되어 방전에 의해 생성된 자외선 및 가시광이 인접한 방전셀에 누설되는 것을 방지한다.
형광체(26)는 플라즈마 방전시 발생된 자외선에 의해 여기되어 적색, 녹색 또는 청색 중 어느 하나의 가시광선을 발생하게 된다. 상/하판과 격벽 사이에 마련된 방전공간에는 가스방전을 위한 불활성 가스가 주입된다.
이러한 3전극 교류 면방전형 PDP는 다수개의 서브필드로 분리되어 구동되고, 각 서브필드기간에는 비디오 데이터의 가중치에 비례시킨 횟수의 발광이 진행됨으로써 계조표시가 행해지게 된다. 서브필드는 다시 초기화 기간, 어드레스 기간, 서스테인 기간 및 소거기간으로 분할되어 구동된다.
여기서, 초기화 기간은 방전셀에 균일한 벽전하를 형성하는 기간이고, 어드레스기간은 비디오데이터의 논리값에 따라 선택적인 어드레스방전이 발생하게 하는 기간이며, 서스테인 기간은 상기 어드레스방전이 발생된 방전셀에서 방전이 유지되게 하는 기간이다. 소거기간은 서스테인 기간에 발생된 서스테인 방전을 소거하는 기간이다.
이와 같이 구동되는 교류 면방전 PDP의 어드레스 방전 및 서스테인 방전에는 수백 볼트 이상의 고압이 필요하게 된다. 따라서, 어드레스 방전 및 서스테인 방전에 필요한 구동전력을 최소화하기 위하여 에너지 회수장치가 이용된다. 에너지 회수장치는 제 1 전극(12Y) 및 제 2 전극(12Z) 사이의 전압을 회수하여 다음 방전시의 구동전압으로 회수된 전압을 이용한다.
도 2를 참조하면, 'Weber(USP-5081400)'에 의해 제안된 PDP의 에너지 회수장치(30, 32)는 패널 커패시터(Cp)를 사이에 두고 서로 대칭적으로 설치된다. 여기서, 패널 커패시터(Cp)는 제 1 전극(Y)과 제 2 전극(Z) 사이에 형성되는 정전용량을 등가적으로 나타낸 것이다. 제 1 에너지 회수장치(30)는 제 1 전극(Y)에 서스 테인 펄스를 공급한다. 제 2 에너지 회수장치(32)는 제 1 에너지 회수장치(30)와 교번되게 동작하면서 제 2 전극(Z)에 서스테인 펄스를 공급한다.
종래의 PDP의 에너지 회수장치(30, 32)의 구성을 제 1 에너지 회수장치(30)를 참조하여 설명하기로 한다. 제 1 에너지 회수장치(30)는 패널 커패시터(Cp)와 소스 커패시터(Cs) 사이에 접속된 인덕터(L)와, 소스 커패시터(Cs)와 인덕터(L) 사이에 병렬로 접속된 제 1 및 제 3 스위치(S1, S3)와, 패널 커패시터(Cp)와 인덕터(L) 사이에 병렬로 접속된 제 2 및 제 4 스위치(S2, S4)를 구비한다.
제 2 스위치(S2)는 서스테인 전압원(VS)에 접속되고, 제 4 스위치(S4)는 기저전압원(GND)에 접속된다. 소스 커패시터(Cs)는 서스테인 방전시 패널 커패시터(Cp)에 충전되는 전압을 회수하여 충전함과 아울러 충전된 전압을 패널 커패시터(Cp)에 재공급한다. 이와 같은 소스 커패시터(Cs)에는 서스테인 전압원(Vs)의 절반값에 해당하는 Vs/2의 전압이 충전된다. 인덕터(L)는 패널 커패시터(Cp)와 함께 공진회로를 형성한다. 제 1 내지 제 4 스위치(S1 내지 S4)는 전류의 흐름을 제어한다.
한편, 제 1 및 제 2 스위치(S1, S2)와 인덕터(L)의 사이에는 각각 설치된 제 5 및 제 6 다이오드(D5, D6)는 전류가 역방향으로 흐르는 것을 방지한다.
도 3은 제 1 에너지 회수장치 스위치들의 온/오프 타이밍과 패널 커패시터의 출력 파형을 나타내는 타이밍도 및 파형도이다.
T1 기간 이전에 패널 커패시터(Cp)에는 0 볼트의 전압이 충전됨과 아울러 소스 커패시터(Cs)에는 Vs/2의 전압이 충전되어 있다고 가정하여 동작과정을 상세히 설명하기로 한다.
T1 기간에는 제 1 스위치(S1)가 턴-온(Turn-on)되어 소스 커패시터(Cs)로부터 제 1 스위치(S1), 인덕터(L) 및 패널 커패시터(Cp)로 이어지는 전류 패스가 형성된다. 전류패스가 형성되면 소스 커패시터(Cs)에 충전된 Vs/2의 전압은 패널 커패시터(Cp)로 공급된다. 이때, 인덕터(L)와 패널 커패시터(Cp)가 직렬 공진회로를 형성하기 때문에 패널 커패시터(Cp)에는 소스 커패시터(Cs) 전압의 2배인 Vs 전압이 충전된다.
T2 기간에는 제 2스위치(S2)가 턴-온된다. 제 2스위치(S2)가 턴-온되면 서스테인 전압원(Vs)의 전압이 제 1 전극(Y)에 공급된다. 제 1 전극(Y)에 공급되는 서스테인 전압원(Vs)의 전압은 패널 커패시터(Cp)의 전압이 서스테인 전압원(Vs) 이하로 떨어지는 것을 방지하여 서스테인 방전이 정상적으로 일어나도록 한다. 한편, 패널 커패시터(Cp)의 전압은 T1기간에 Vs까지 상승하였기 때문에 서스테인 방전을 일으키기 위해 외부에서 공급해 주는 구동전력은 최소화된다.
T3 기간에는 제 1 스위치(S1)가 턴-오프(Turn-off)된다. 이때, 제 1 전극(Y)은 T3의 기간동안 서스테인 전압원(Vs)의 전압을 유지한다. T4 기간에는 제 2 스위치(S2)가 턴-오프됨과 아울러 제 3 스위치(S3)가 턴-온된다. 제 3 스위치(S3)가 턴-온되면 패널 커패시터(Cp)로부터 인덕터(L) 및 제 3 스위치(S3)를 통해 소스 커패시터(Cs)로 이어지는 전류 패스가 형성되어 패널 커패시터(Cp)에 충전된 전압이 소스 커패시터(Cs)로 회수된다. 이때, 소스 커패시터(Cs)에는 Vs/2의 전압이 충전된다.
T5 기간에는 제 3 스위치(S3)가 턴-오프됨과 아울러 제 4 스위치(S4)가 턴-온된다. 제 4 스위치(S4)가 턴-온되면 패널 커패시터(Cp)와 기저전압원(GND)간의 전류패스가 형성되어 패널 커패시터(Cp)의 전압이 0볼트로 하강한다. T6 기간에는 T5 상태를 일정 시간동안 유지한다. 실제로, 제 1 전극(Y) 및 제 2 전극(Z)에 공급되는 교류 구동펄스는 T1 내지 T6 기간이 주기적으로 반복되면서 얻어지게 된다.
한편, 제 2 에너지 회수장치(32)는 제 1 에너지 회수장치(30)와 교번적으로 동작하면서 패널 커패시터(Cp)에 구동전압을 공급하게 된다. 따라서, 패널 커패시터(Cp)에는 서로 반대 극성을 가지는 서스테인 펄스전압(Vs)이 공급되게 된다. 이와 같이 패널 커패시터(Cp)에 서로 반대 극성을 가지는 서스테인 펄스전압(Vs)이 공급됨으로써 방전셀들에서 서스테인 방전이 일어나게 된다.
하지만, 이와 같은 종래의 에너지 회수장치(30, 32)들은 제 1 전극(Y) 측에 설치된 제 1 에너지 회수장치(30) 및 제 2 전극(Z) 측에 설치된 제 2 에너지 회수장치(32)가 각각 동작함으로써 많은 회로부품들(스위칭 소자 등)이 필요하게 되고, 이에 따라 제조비용이 상승되는 문제점이 있다. 아울러, 전류의 패스 상의 다수의 스위치들(다이오드, 스위치소자, 인덕터)의 도통손실로 인하여 많은 소비전력이 소모되게 된다. 또한, 종래의 에너지 회수장치(30, 32)들은 패널 커패시터(Cp) 충전시 강제공진을 이용하며, 방전시에는 자연공진을 이용하게 됨으로 높은 온도의 열이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 에너지 회수효율을 극대화하고, 플라즈마 디스플레이 패널에 공급되는 에너지의 조절을 용이하게 할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수회로를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지회수장치는 플라즈마 디스플레이 패널로부터 회수되는 에너지를 저장하는 캐패시터, 상기 패널과 상기 커패시터 사이에 접속되는 인덕터를 가지는 에너지 회수장치에 있어서, 상기 캐패시터의 전압으로 상기 인덕터에 전류를 충전시키는 부스트 회로와; 상기 부스트 회로와 상기 플라즈마 디스플레이 패널의 용량성 부하 사이의 충전 전류패스를 절환하여 상기 인덕터에 충전된 전류를 이용한 강제공진으로 상기 용량성 부하를 충전시킴과 아울러 상기 캐패시터와 상기 용량성 부하 사이의 회수 전류패스를 절환하여 상기 용량성 부하로부터의 에너지를 상기 캐패시터에 회수시키는 스위치회로를 구비하고; 상기 스위치회로는 상기 용량성 부하의 충방전시기를 포함한 한 사이클 내에서만 상기 인덕터의 전류가 정현파 형태로 지속적으로 변하도록 상기 충전 및 회수 전류패스를 절환한다.
상기 스위치 소자들은, 상기 전원과 상기 패널 사이에 접속되는 제1 스위치 소자와, 상기 제2 전원과 상기 패널 사이에 접속되는 제2 스위치 소자와, 상기 인덕터와 상기 패널 사이에 병렬 접속되는 제3 및 제4 스위치 소자와, 상기 제3 스위치와 상기 패널 커패시터 사이에 접속되어 상기 패널 커패시터로부터의 역방향 전 류를 차단하는 제 1 다이오드와, 상기 제4 스위치와 상기 패널 커패시터 사이에 접속되어 상기 제4 스위치로부터의 역방향 전류를 차단하는 제2 다이오드를 구비한다.
상기 스위치 소자들은, 서스테인 전원과 상기 패널 사이에 접속되는 제1 스위치 소자와, 상기 인덕터와 상기 패널 사이에 접속되는 브릿지 회로와, 상기 인덕터와 상기 커패시터 사이에 접속되는 제3 스위치 소자를 구비한다.
상기 브릿지 회로는 상기 인덕터와 상기 제3 스위치 소자 사이의 제1 노드와; 상기 제1 및 제2 스위치 소자 사이의 제2 노드와; 상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 각각 병렬로 접속되는 제3 및 제4 노드와; 상기 제1 노드와 상기 제3 노드 사이에 순방향으로 접속되는 제1 다이오드와; 상기 제1 노드와 상기 제4 노드 사이에 역방향으로 접속되는 제2 다이오드와; 상기 제3 노드와 상기 제2 노드 사이에 역방향으로 접속되는 제3 다이오드와; 상기 제4 노드와 상기 제2 노드 사이에 순방향으로 접속되는 제4 다이오드와; 상기 제3 노드와 상기 제4 노드 사이에 접속되는 제4 스위치를 구비한다.
플라즈마 디스플레이 패널로부터 회수되는 에너지를 저장하는 캐패시터, 용량성 부하와 상기 커패시터 사이에 접속되는 인덕터를 이용한 에너지 회수방법에 있어서, 상기 캐패시터의 전압으로 상기 인덕터에 전류를 충전시키는 단계와; 상기 인덕터에 충전된 전류를 이용한 강제공진으로 상기 용량성 부하를 충전시키는 단계와; 상기 캐패시터와 상기 용량성 부하 사이의 회수 전류패스를 절환하여 상기 용량성 부하로부터의 에너지를 상기 캐패시터에 회수시키는 단계를 포함하고; 상기 인덕터는 상기 용량성 부하의 충방전시기를 포함한 한 사이클 내에서만 정현파 형태로 전류가 지속적으로 변한다.
상기 인덕터에 충전된 전류를 이용한 강제공진으로 상기 용량성 부하를 충전시키는 단계는 스위치 소자들을 이용하여 상기 인덕터에 제1 극성의 전류가 충전된 상태에서 상기 용량성 부하와 상기 커패시터 사이의 패스를 차단하여 상기 인덕터에 제2 극성의 에너지가 유기되게하고 상기 제2 극성의 에너지가 상기 용량성 부하에 공급된다.
상기 캐패시터와 상기 용량성 부하 사이의 회수 전류패스를 절환하여 상기 용량성 부하로부터의 에너지를 상기 캐패시터에 회수시키는 단계는 유지전원에 의해 상기 용량성 부하의 전압이 서스테인 전압으로 유지되는 동안 상기 커패시터로부터의 제2 극성의 에너지를 인덕터에 부스트하는 단계와, 스위치 소자들을 이용하여 상기 인덕터에 제2 극성의 에너지가 충전된 상태에서 상기 패널과 상기 커패시터 사이의 패스를 차단하여 상기 인덕터에 제1 극성의 에너지가 유기되게하고 상기 제1 극성의 에너지가 상기 커패시터에 공급하는 단계를 포함한다.
이하, 도 4 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하, "PDP"라 함)의 에너지 회수장치는 PDP의 제 1 전극(Y)과 제 2 전극(Z) 사이에 형성되는 용량성 부하 즉, 등가적인 정전용량으로 표시되는 패널 커패시터(Cp)와, 패널 커패시터(Cp)의 제1 전극(Y)에 접속되는 제1 노드 (N1)와, 제1 노드(N1)와 각각 접속된 전원(V1) 및 소스 커패시터(Cs)와, 제1 노드(N1)와 전원(V1) 사이에 접속되는 제1 스위치(SW1)와, 제1 노드(N1)와 접지 사이에 접속되는 제2 스위치(SW2)와, 제1 노드(N1)와 소스 커패시터(Cs) 사이에 접속되는 인덕터(L)와, 소스 커패시터(Cs)와 인덕터(L) 사이에 병렬로 각각 접속되는 제3 및 제4 스위치(SW3, SW4)와, 제3 스위치(SW3)와 인덕터(L) 사이에 접속되어 패널 커패시터(Cp)로부터의 역방향 전류를 차단하는 제1 다이오드(D1)와, 제4 스위치(SW4)와 인덕터(L) 사이에 접속되어 상기 제4 스위치(SW4)로부터의 역방향 전류를 차단하는 제2 다이오드(D2)를 구비한다. 여기서, 전원(V1)의 크기는 서스테인 전압(Vs)레벨이며, 소스 커패시터(Cp)의 전압의 크기는 서스테인 전압의 절반(Vs/2)의 크기를 가진다.
도 5는 도 4에 도시된 스위치들의 온/오프 타이밍과 패널 커패시터에 인가되는 전압을 나타내는 타이밍도 및 파형도이다.
도 5를 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 PDP의 에너지 회수장치 및 회수방법을 설명하면 다음과 같다.
T1 기간에는 접지단자에 접속된 제2 스위치(SW2)가 턴-온됨으로써 인덕터(L) 및 패널 커패시터(Cp)에 잔류하는 불필요한 에너지를 싱크함으로써 에너지 회수회로를 초기화 함과 아울러 패널 커패시터(Cp)를 안정화 시키게 된다. 여기서, 패널 커패시터(Cp)에는 0V의 전압이 충전됨과 아울러 소스 커패시터(Cs)는 Vs/2전압으로 충전되어 있다고 가정한다.
T2 기간에는 도 6에 도시된 바와 같이 제2 스위치(SW2) 및 소스 커패시터 (Cs)와 접속된 제3 스위치(SW3)가 턴-온 됨으로써 소스 커패시터(Cs)로부터의 전하가 인덕터(L)를 통하여 제2 스위치(SW2)로 이동하는 전류 패스가 형성된다. 이때, 인덕터(L)는 소스 커패시터(Cs)로부터 방전되는 에너지 성분 중 전류를 충전하게 된다. 따라서, 이 기간동안 인덕터(L)의 전류는 증가하게 된다. 여기서 인덕터(L)의 인덕턴스의 크기는 각 플라즈마 디스플레이 패널의 크기 및 해상도 등에 따라 다르게 설정될 수 있다.
T3 기간에는 제3 스위치(SW3)는 온 상태를 유지하며 제2 스위치(SW2)가 턴-오프 됨에 따라 도 7에 도시된 바와 같이 소스 커패시터(Cs), 제3 스위치(SW2), 인덕터(L) 및 패널 커패시터(Cp)로 이어지는 루프 즉, 부스트 회로가 형성된다. 여기서, 제2 스위치(SW2)가 턴-오프 되는 시점에서 인덕터(L)에는 역전압이 유기된다. 이렇게 유기된 인덕터(L)의 역전압은 패널 커패시터(Cp)에 공급되게 된다. 이와 동시에, 소스 커패시터(Cs)에 충전된 전압은 이 루프를 따라 패널 커패시터(Cp)에 공급된다. 결과적으로, 소스 커패시터(Cs)에 충전된 전압과 인덕터(L)에 유기된 역전압이 더해진 승압전압은 인덕터(L)와 패널 커패시터(Cp)로 형성된 직렬공진회로에 의하여 강제공진이 발생함으로써 소스 커패시터(Cs) 전압의 2배인 Vs전압으로 패널 커패시터(Cp)를 충전하게 된다. 이렇게 높은 승압전압이 패널 커패시터(Cp)로 공급되면 패널 커패시터(Cp)에 충전되는 전압은 패널 커패시터(Cp)를 서스테인 전압(Vs)까지 클램핑(Clamping)되는 라이징 타임을 빨라지게 한다.
T4 기간에서는 제1 스위치(SW1)가 턴-온 된다. 제1 스위치(SW1)가 턴-온 되면 도 8에 도시된 바와 같이 서스테인전압(Vs)이 패널 커패시터(Cp)에 공급되어 패 널 커패시터(Cp)의 전압레벨은 서스테인전압레벨(Vs)로 유지된다. 이 서스테인전압레벨(Vs)에 의하여 패널의 셀 내에 형성된 전극들에는 방전이 일어나게 된다.
T5 기간에서 제3 스위치(SW3)는 턴-오프되며 제4 스위치(SW4)가 턴-온 됨으로써 도 9에 도시된 바와 같은 루프가 형성된다. 이를 구체적으로 설명하면, 소스 커패시터(Cp), 제4 스위치(SW4), 인덕터(L), 제1 스위치(SW1)로 이어지는 루프가 형성되어, 전원(V1)으로부터의 에너지 성분 중 전류 성분은 인덕터(L)를 충전시키게 되며, 전원(V1)의 에너지 성분 중 전압 성분은 패널 커패시터(Cp)에 공급되게 된다.
T6 기간에는 제1 스위치(SW1)가 턴-오프 되게 된다. 이에 따라, 도 10에 도시된 바와 같이 제1 스위치(SW1) 턴-오프 되는 시점에서 인덕터(L)에는 역전압이 유기되는 루프 즉, 부스트회로가 형성된다. 이렇게 유기된 인덕터(L)의 역전압은 온 상태를 유지하는 제4 스위치(SW4)를 경유하여 소스 커패시터(Cs)에 공급되게 된다. 이와 동시에, 패널 커패시터(Cp)에 충전된 전압은 인덕터(L), 제4 스위치(SW4)를 경유하여 소스 커패시터(Cs)에 공급되어 소스 커패시터(Cs)를 충전하게 된다. 결과적으로, 패널 커패시터(Cp)에 충전된 전압과 인덕터(L)에 유기된 역전압이 더해진 승압전압은 소스 커패시터(Cs)를 빠르게 충전하게 된다. 또한, 인덕터(L)와 패널 커패시터(Cp)로 형성된 직렬공진회로를 이용한 인덕터(L)의 부스팅 효과에 의하여 패널 커패시터(Cs)에 방전되는 전압의 폴링 타임이 빨라지게 된다.
T7 기간에는 제2 스위치(SW2)가 턴-온 됨에 따라 패널 커패시터(Cp)가 접지로 싱크됨에 따라 패널 커패시터(Cp)가 안정화 된다.
이러한, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PDP의 에너지 회수장치 및 회수방법은 T1 기간에서 T7 기간을 반복하면서 패널 커패시터(Cp)와 인덕터(L) 간의 강제공진을 이용하여 인덕터의 전류가 부스트(Boost)되며, 이러한 승압된 인덕터(L)의 전류가 패널 커패시터(Cp)에 충전 및 방전되는 전압의 라이징 및 폴링 타임을 빨라지게 한다. 이에 따라, 본 발명의 제1 실시 예에 다른 PDP의 에너지 회수장치 및 회수방법은 에너지 회수시 서스테인 파형의 상승 및 하강기울기를 빠르게 할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 PDP의 에너지 회수장치를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 PDP의 에너지 회수장치는 PDP의 제 1 전극(Y)과 제 2 전극(Z) 사이에 형성되는 용량성 부하 즉, 등가적인 정전용량인 패널 커패시터(Cp)와, 패널 커패시터(Cp)의 제1 전극(Y)에 접속되는 제1 노드(N1)와, 제1 노드(N1)와 각각 접속된 전원(V1) 및 소스 커패시터(Cs)와, 제1 노드(N1)와 전원(V1) 사이에 접속되는 제1 스위치(SW1)와, 제1 노드(N1)와 접지 사이에 접속되는 제2 스위치(SW2)와, 제1 노드(N1)와 소스 커패시터(Cs) 사이의 제2 노드(N2)와, 제2 노드(N2)에 병렬로 접속되는 제3 스위치(SW3)와, 제2 노드(N2)와 소스 커패시터(Cs) 사이에 직렬로 접속되는 인덕터(L)와, 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 접속되는 브릿지 회로(50)를 구비한다. 여기서, 전원(V1)의 크기는 서스테인 전압(Vs)레벨이며, 소스 커패시터(Cs)의 전압의 크기는 서스테인 전압의 절반(Vs/2)의 크기를 가진다. 소스 커패시터(Cs)와 인덕터(L)와 제3 스위치(SW3) 는 제3 스위치(SW3)가 턴-온 될 경우 폐루프를 형성하게 된다.
브릿지 회로(50)는 제1 및 제2 노드(N1, N2) 사이에 병렬로 접속된 제3 및 제4 노드(N3, N4)와, 제2 노드(N2)에서 제3 노드(N3) 방향으로 순방향인 제1 다이오드(D1)와, 제3 노드(N3)에서 제1 노드(N4) 방향으로 역방향인 제3 다이오드(D3)와, 제2 노드(N2)에서 제4 노드(N4) 방향으로 역방향인 제2 다이오드(D2)와, 제4 노드(N4)에서 제1 노드(N1) 방향으로 순방향인 제4 다이오드(D4)와, 제3 노드(N3)와 제4 노드(N4) 사이에 접속된 제4 스위치(SW4)를 구비한다.
도 12는 도 11에 도시된 스위치들의 온/오프 타이밍과 패널 커패시터에 인가되는 전압을 나타내는 타이밍도 및 파형도이다.
도 12를 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 PDP의 에너지 회수장치 및 회수방법을 설명하면 다음과 같다.
T1 기간에는 접지단자에 접속된 제2 스위치(SW2)가 턴-온됨으로써 인덕터(L) 및 패널 커패시터(Cp)에 잔류하는 불필요한 에너지를 싱크함으로써 에너지 회수회로를 초기화 함과 아울러 패널 커패시터(Cp)를 안정화 시키게 된다. 여기서, 패널 커패시터(Cp)에는 0V의 전압이 충전됨과 아울러 소스 커패시터(Cs)는 Vs/2전압으로 충전되어 있다고 가정한다.
T2 기간에는 도 13에 도시된 바와 같이 소스 커패시터(Cs)와 접속된 제3 스위치(SW3)가 턴-온 됨으로써 소스 커패시터(Cs)로부터의 전하가 인덕터(L)를 통하여 제3 스위치(SW3)로 이동하는 폐루프가 형성된다. 이때, 인덕터(L)는 소스 커패시터(Cs)로부터 방전되는 에너지 성분 중 전류가 충전되게 된다. 따라서, 이 기간 동안 인덕터(L)의 전류는 증가하게 된다. 여기서 인덕터(L)의 인덕턴스의 크기는 각 플라즈마 디스플레이 패널의 크기 및 해상도 등에 따라 다르게 설정될 수 있다.
T3 기간에는 제3 스위치(SW3)는 턴-오프되고, 제4 스위치(SW4)가 턴-온 되고, 제2 스위치(SW4)가 턴-오프 됨에 따라 도 14에 도시된 바와 같이 소스 커패시터(Cs), 인덕터(L), 제1 다이오드(D1), 제4 스위치(SW4), 제4 다이오드(D4) 및 패널 커패시터(Cp)로 이어지는 루프 즉, 부스트회로가 형성된다. 여기서, 제3 스위치(SW3)가 턴-오프 되는 시점에서 인덕터(L)에는 역전압이 유기된다. 이렇게 유기된 인덕터(L)의 역전압은 패널 커패시터(Cp)에 공급되게 된다. 이와 동시에, 소스 커패시터(Cs)에 충전된 전압은 이 루프를 따라 패널 커패시터(Cp)에 공급된다. 결과적으로, 소스 커패시터(Cs)에 충전된 전압과 인덕터(L)에 유기된 역전압이 더해진 승압전압은 인덕터(L)와 패널 커패시터(Cp)로 형성된 직렬공진회로에 의하여 강제공진이 발생함으로써 소스 커패시터(Cs) 전압의 2배인 Vs 전압으로 패널 커패시터(Cp)를 충전하게 된다. 이렇게 높은 승압전압이 패널 커패시터(Cp)로 공급되면 패널 커패시터(Cp)에 충전되는 전압은 패널 커패시터(Cp)를 서스테인 전압(Vs)까지 클램핑(Clamping) 되는 라이징 타임을 빨라지게 한다.
T4 기간에서는 제1 스위치(SW1)가 턴-온 된다. 제1 스위치(SW1)가 턴-온 되면 도 15에 도시된 바와 같이 서스테인전압(Vs)이 패널 커패시터(Cp)에 공급되어 패널 커패시터(Cp)의 전압레벨은 서스테인전압레벨(Vs)로 유지된다. 이 서스테인전압레벨(Vs)에서 패널의 셀 내에 형성된 전극들에는 방전이 일어나게 된다. 한편, 제4 스위치(SW4)가 온 상태를 유지하게 됨으로 전원(V1)로부터의 전류 성분이 인덕터(L)를 충전시키게 된다.
T5 기간에서 제1 스위치(SW1)는 턴-오프 되고, 제4 스위치(SW4)는 턴-온상태를 유지함으로써 도 16에 도시된 바와 같은 루프가 형성된다. 이를 구체적으로 설명하면, 패널 커패시터(Cp), 제3 다이오드(D3), 제4 스위치(SW4), 제2 다이오드(D2), 인덕터(L), 소스 커패시터(Cs)로 통하는 루프 즉 부스트회로를 형성하게 된다. 이때, 제1 스위치(SW1)가 턴-오프 됨에따라 인덕터(L)에는 역전압이 발생하게 되고, 이러한 인덕터(L)의 역전압 및 패널 커패시터(Cp)에 충전된 에너지가 소스 커패시터(Cs)에 충전되게 된다.
T6 기간에서는 제2 스위치(SW2)가 턴-온됨에 따라, 도 17에 도시된 바와 같이 패널 커패시터(Cp)의 잔류전압은 제2 스위치(SW2)와 접지로 이어지는 루프를 따라 싱크됨으로써 패널 커패시터(Cp)는 안정화 된다.
이러한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 PDP의 에너지 회수장치 및 회수방법은 T1 구간에서 T6 구간을 반복하면서 패널 커패시터(Cp)와 인덕터(L) 간의 강제공진을 이용하여 인덕터(L)에 충전되는 전류가 부스트(Boost)되며, 이 승압된 인덕터(L)의 전류가 패널 커패시터(Cp)에 충전 및 방전되는 전압의 라이징 및 폴링 타임을 빨라지게 한다. 이에 따라, 본 발명의 제2 실시 예에 다른 PDP의 에너지 회수장치 및 회수방법은 에너지 회수시 서스테인 파형의 상승 및 하강기울기를 빠르게 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수장치 및 회수방법은 패널 커패시터의 서스테인 파형의 상승 및 하강 파형 기울기를 증가시킴으로써 에너지 회수효율을 극대화 함과 아울러 인덕터로부터 충방전되는 전류를 패널 커패시터가 충방전되는 한 싸이클 내에서 제어하게 됨으로 에너지 회수장치의 제어를 용이하게 할 수 있다. 또한, 본 발명은 에너지 회수장치를 플라즈마 디스플레이 패널의 제 1 및 제 2 전극들 중 어느 한쪽에만 구성할 수 있는 장점이 있으며, 서스테인 전류 패스 상에 스위치 소자가 하나만이 존재함으로써 스위치 소자에 의해 도통손실을 최소화할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (7)

  1. 플라즈마 디스플레이 패널로부터 회수되는 에너지를 저장하는 캐패시터, 상기 패널과 상기 커패시터 사이에 접속되는 인덕터를 가지는 에너지 회수장치에 있어서,
    상기 캐패시터의 전압으로 상기 인덕터에 전류를 충전시키는 부스트 회로와;
    상기 부스트 회로와 상기 플라즈마 디스플레이 패널의 용량성 부하 사이의 충전 전류패스를 절환하여 상기 인덕터에 충전된 전류를 이용한 강제공진으로 상기 용량성 부하를 충전시킴과 아울러 상기 캐패시터와 상기 용량성 부하 사이의 회수 전류패스를 절환하여 상기 용량성 부하로부터의 에너지를 상기 캐패시터에 회수시키는 스위치 소자들을 구비하고;
    상기 스위치 소자들은 상기 용량성 부하의 충방전시기를 포함한 한 사이클 내에서만 상기 인덕터의 전류가 정현파 형태로 지속적으로 변하도록 상기 충전 및 회수 전류패스를 절환하는 것을 특징으로 하는 에너지 회수장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치 소자들은,
    전원과 상기 패널 사이에 접속되는 제1 스위치 소자와,
    접지단자와 상기 패널 사이에 접속되는 제2 스위치 소자와,
    상기 인덕터와 상기 패널 사이에 병렬 접속되는 제3 및 제4 스위치 소자와,
    상기 제3 스위치와 상기 패널 커패시터 사이에 접속되어 상기 패널 커패시터로부터의 역방향 전류를 차단하는 제 1 다이오드와,
    상기 제4 스위치와 상기 패널 커패시터 사이에 접속되어 상기 제4 스위치로부터의 역방향 전류를 차단하는 제2 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 회수장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치 소자들은,
    서스테인 전원과 상기 패널 사이에 접속되는 제1 스위치 소자와,
    접지단자와 상기 패널 사이에 접속되는 제2 스위치 소자와,
    상기 인덕터와 상기 패널 사이에 접속되는 브릿지 회로와,
    상기 인덕터와 상기 커패시터 사이에 접속되는 제3 스위치 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 회수장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 브릿지 회로는
    상기 인덕터와 상기 제3 스위치 소자 사이의 제2 노드와;
    상기 제1 및 제2 스위치 소자 사이의 제1 노드와;
    상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 각각 병렬로 접속되는 제3 및 제4 노드와;
    상기 제2 노드와 상기 제3 노드 사이에 순방향으로 접속되는 제1 다이오드와;
    상기 제2 노드와 상기 제4 노드 사이에 역방향으로 접속되는 제2 다이오드와;
    상기 제3 노드와 상기 제1 노드 사이에 역방향으로 접속되는 제3 다이오드와;
    상기 제4 노드와 상기 제1 노드 사이에 순방향으로 접속되는 제4 다이오드와;
    상기 제3 노드와 상기 제4 노드 사이에 접속되는 제4 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수장치.
  5. 플라즈마 디스플레이 패널로부터 회수되는 에너지를 저장하는 캐패시터, 용량성 부하와 상기 커패시터 사이에 접속되는 인덕터를 이용한 에너지 회수방법에 있어서,
    상기 캐패시터의 전압으로 상기 인덕터에 전류를 충전시키는 단계와;
    상기 인덕터에 충전된 전류를 이용한 강제공진으로 상기 용량성 부하를 충전시키는 단계와;
    상기 캐패시터와 상기 용량성 부하 사이의 회수 전류패스를 절환하여 상기 용량성 부하로부터의 에너지를 상기 캐패시터에 회수시키는 단계를 포함하고;
    상기 인덕터는 상기 용량성 부하의 충방전시기를 포함한 한 사이클 내에서만 정현파 형태로 전류가 지속적으로 변하는 것을 특징으로 하는 에너지 회수방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 인덕터에 충전된 전류를 이용한 강제공진으로 상기 용량성 부하를 충전시키는 단계는
    스위치 소자들을 이용하여 상기 인덕터에 제1 극성의 전류가 충전된 상태에서 상기 용량성 부하와 상기 커패시터 사이의 패스를 차단하여 상기 인덕터에 제2 극성의 에너지가 유기되게하고 상기 제2 극성의 에너지가 상기 용량성 부하에 공급되게 하는 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 캐패시터와 상기 용량성 부하 사이의 회수 전류패스를 절환하여 상기 용량성 부하로부터의 에너지를 상기 캐패시터에 회수시키는 단계는
    유지전원에 의해 상기 용량성 부하의 전압이 서스테인 전압으로 유지되는 동안 상기 커패시터로부터의 제2 극성의 에너지를 인덕터에 부스트하는 단계와,
    스위치 소자들을 이용하여 상기 인덕터에 제2 극성의 에너지가 충전된 상태에서 상기 패널과 상기 커패시터 사이의 패스를 차단하여 상기 인덕터에 제1 극성의 에너지가 유기되게하고 상기 제1 극성의 에너지가 상기 커패시터에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수방법.
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