KR100692953B1

KR100692953B1 - Ｖｆｄ의 전원 공급회로

Info

Publication number: KR100692953B1
Application number: KR1020050131838A
Authority: KR
Inventors: 하건환
Original assignee: 하건환
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2007-03-12

Abstract

본 발명은 트랜스(T)와 직렬 접속된 트랜스(T) 1차측 권선(N11)(N11')의 양단과 트랜스(T) 1차측 권선(N12)의 양단에 접속된 트랜지스터(Q11)(Q12)를 포함하는 푸시풀 자려 발진회로를 구비한 VFD의 전원 공급회로에 있어, 상기 푸시풀 자려 발진회로의 발진신호를 받아 DC 입력전압을 VFD에 필요한 DC출력 전압으로 변환시키는 초퍼 레귤레이터(10)를 구비한 것으로서 트랜스(T)의 2차측 권선 및 드로퍼레귤레이터를 제외하고 초퍼 레귤레이터를 사용하여 VFD의 전원 공급회로를 구성함으로써 VFD의 전원을 안정적으로 공급할 수 있다.

VFD, 트랜스, 자려 발진, 컨버터, 정류, 드로퍼.

Description

ＶＦＤ의 전원 공급회로{Power supply circuit of Vacuum Fluorescent Display}

도1은 종래의 ＶＦＤ의 전원 공급회로도이다.

도2는 본 발명에 의한 ＶＦＤ의 전원 공급회로도이다.

도3a 내지 도3f는 도2의 각 노드 점의 출력 파형이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 초퍼 레귤레이터 T : 트랜스

R11~R15 : 저항 Q11~Q14 : 트랜지스터

D11~D13 : 다이오드 C11~C14 : 커패시터

L11, L12 : 인덕터 ZD : 제너 다이오드

본 발명은 VFD(Vacuum Fluorescent Display)의 전원 공급회로에 관한 것이다. 본 발명은 종래 푸시풀자려 발진회로 트랜스의 2차측 권선 및 드로퍼 레귤레이터(Dropper Regulator)를 제외하고 초퍼 레귤레이터(Step Up Converter)를 사용하여 VFD의 전원 공급회로를 구성하므로서 VFD의 전원을 안정적으로 공급할 수 있도 록 하는 VFD의 전원 공급회로에 관한 것이다.

일반적으로 VFD는 1 mmHg 이하 정도인 저압의 기체를 형광 램프의 내부에 밀폐형으로 놓은 상태에서, 양극에서 그리드(Grid) 전압을 인가하여 음극의 전자가 양극을 향해 고속으로 방사되는 중에 관의 내벽에 부딪히면서 청녹색의 형광을 발하도록 하는 것이다. 그리고 VFD의 그리드 전압은 VFD에서 열전자의 방출을 용이하게 하기 위하여 인가하는 전원이고, 전압 및 전류의 범위는 VFD의 종류에 따라 얼마간의 차이를 갖는다.

도1은 종래 VFD의 전원 공급회로를 도시한 것으로서, 도1에 개시된 트랜지스터(Q1)(Q2)와 트랜스(T1)로 이루어진 통상의 푸시풀 자려 발진회로는 80 % 이상의 효율을 갖는다.

상기 트랜스(T1)의 2차측 권선(N3)에 유도된 AC 정현파는 다이오드(D1)와 커패시터(C2)에 의해 정류 평활된 후 트랜지스터(Q3)와 제너 다이오드(ZD1)를 포함하는 드로퍼 레귤레이터(Dropper Regulator)를 통해 출력측(V01)에 안정된 DC출력 전압을 얻고 있다. 또한, VFD에서 필요한 정현파 전압은 트랜스(T1)의 2차측 권선(N4)(N4')으로부터 얻을 수 있다.

여기서, 드로퍼 레귤레이터는 트랜지스터(Q3)의 에미터 전압(출력측(V01)의 부하전압)보다 트랜지스터(Q3)의 콜렉터 전압이 2 V 이상이 되어야 레귤레이터화 할 수 있다. 즉, 트랜지스터(Q3)의 에미터 전압인 출력측(V01)의 부하전압이 39V이고 전류가 28 mA인 경우, 트랜지스터(Q3)의 콜렉터 전압은 39 V보다 2V 이상 높은 41 V이상의 전압이 가해져야 하므로 파워손실은 28 mA×2 V=56 mW이상이 발생되며, 이 손실은 온도(열)상승요인이 된다.

뿐만 아니라, 충분한 전압을 얻기 위해 트랜스(T1)를 구성하는 코일의 권선 수를 늘려야 하므로 전원 공급회로의 부피가 늘어남은 물론이고 코일에서 불필요한 열이 발생하게 된다.

본 발명의 목적은 푸시풀 자력 발진회로 트랜스의 2차측 권선 및 드로퍼 레귤레이터를 제외하고 초퍼 레귤레이터를 사용하여 VFD의 전원 공급회로를 구성하므로서 VFD의 전원을 안정적으로 공급할 수 있도록 하는 VFD의 전원 공급회로를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 VFD의 전원 공급회로를 소형화하고 생산단가를 낮추며 열 발생을 최소화하면서 전력 변환효율을 높일 수 있도록 하는 VFD의 전원 공급회로를 제공하는 데 있다.

본 발명에 의한 VFD의 전원 공급회로는, 트랜스와 직렬 접속된 트랜스 1차측 권선의 양단과 트랜스 1차측 권선의 양단에 접속된 제1, 2트랜지스터를 포함하는 푸시풀 자려 발진회로를 구비한 VFD의 전원 공급회로에 있어서, 상기 푸시풀 자려 발진회로의 발진신호를 받아 DC 입력전압을 VFD에 필요한 DC 출력전압으로 변환시키는 초퍼 레귤레이터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 초퍼 레귤레이터는, 상기 푸시풀 자려 발진회로로부터 제1다이오드와 제3저항을 통해 발진신호를 받아 주기적으로 '온'되는 제3 트랜지스터와, 상기 제3트랜지스터가 주기적으로 '온'됨에 따라 제3트랜지스터를 통해 공급되는 DC 입력전압을 충전 및 방전하는 제3커패시터와, 상기 제3커패시터의 충방전에 따라 '온/오프'되는 제4트랜지스터와, 상기 제4트랜지스터가 '온'상태일 때 에너지를 축적하고 '오프'상태로 되는 순간부터 발생되는 역기전력을 제2다이오드에 전달하는 제2인덕터와, 상기 제2다이오드와 함께 상기 역기전력을 DC 출력전압으로 변환하는 제2커패시터 및 상기 제2커패시터의 충전전압에 의해 제3트랜지스터의 베이스 전류를 조절하여 DC 출력전압이 설정된 정전압을 유지할 수 있도록 하는 제너 다이오드로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 초퍼 레귤레이터의 DC 출력전압은 54 V, 12 mA의 DC 전원으로 하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

도2는 본 발명에 의한 VFD의 전원 공급회로도로서, 본 발명에 의한 VFD의 전원 공급회로도는, 트랜스(T)와 직렬 접속된 트랜스(T) 1차측 권선(N11)(N11')의 양단과 트랜스(T) 1차측 권선(N12)의 양단에 접속된 트랜지스터(Q11)(Q12)를 포함하는 푸시풀 자려 발진회로를 구비한 VFD의 전원 공급회로에 있어서, 기존 트랜스(T)의 2차측 권선과 드로퍼 레귤레이터를 대신하여 푸시풀 자려 발진회로의 발진신호를 받아 DC 입력전압을 VFD에 필요한 DC출력 전압으로 변환시키는 초퍼 레귤레이터(10)를 구비한 것이다.

여기서, 초퍼 레귤레이터(10)는 푸시풀 자려 발진회로로부터 다이오드(D11)와 저항(R13)을 통해 발진신호를 받아 주기적으로 '온'되는 트랜지스터(Q13)와, 트 랜지스터(Q13)가 주기적으로 '온'됨에 따라 트랜지스터(Q13)를 통해 공급되는 DC 입력전압을 충전 및 방전하는 커패시터(C13)와, 커패시터(C13)의 충방전에 따라 '온/오프'되는 트랜지스터(Q14)와, 트랜지스터(Q14)가 '온'상태일 때 에너지를 축적하고 '오프'상태로 되는 순간부터 발생되는 역기전력을 다이오드(D12)에 전달하는 인덕터(L12)와, 다이오드(D12)와 함께 상기 역기전력을 DC 출력전압으로 변환하는 커패시터(C12) 및 커패시터(C12)의 충전전압에 의해 트랜지스터(Q13)의 베이스 전류를 조절하여 DC 출력전압이 설정된 정전압을 유지할 수 있도록 하는 제너 다이오드(ZD)로 구성되어 있다.

바람직하게는 초퍼 레귤레이터(10)의 DC 출력전압은 54 V, 12 mA의 DC 전원으로 할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 트랜스(T)와 두 개의 트랜지스터(Q11)(Q12)로 구성된 통상의 푸시풀 자려 발진회로는 도1에서와 동일하게 구동된다. 도1에서와 같이 트랜스(T1)의 권선(N3)과 이에 접속된 정류, 드로퍼 레귤레이터를 사용하지 않고, 트랜지스터(Q11)의 콜렉터로부터 전달되는 발진신호를 다이오드(D11)와 저항(R13)을 통해 받은 트랜지스터(Q13)(Q14)와 인덕터(L12) 및 다이오드(D12) 등으로 구성된 초퍼 레귤레이터(10)는 DC 입력전압을 VFD에서 필요로 하는 레벨의 DC 출력전압으로 변환시키게 된다.

물론, 트랜스(T)의 권선(N14)(14')에서는 도1에서와 마찬가지로 AC 정현파 전압을 얻을 수 있다.

여기서, 초퍼 레귤레이터(10)의 동작을 보다 상세히 살펴보면, 트랜지스터(Q13)가 '오프'상태에서, 다이오드(D11)와 저항(R13)으로 접속된 트랜지스터(Q11)가 '온(흡수)'됨에 따라 트랜지스터(Q13)가 주기적으로 '온'되게 된다. 이때 커패시터(C13)가 충방전되어 트랜지스터(Q14)가 '온/오프'되게 된다.

상기 트랜지스터(Q14)가 '온'상태에서는 인덕터(L12)에 에너지가 축적되고, 트랜지스터(Q14)가 '오프'되는 순간부터 발생하는 역기전력은 출력측 다이오드(D12)로 전달되어 커패시터(C12)에 충전되게 된다. 이와 같이 커패시터(C12)에 충전되었던 역기전력이 VFD가 필요로 하는 DC 출력전압으로 출력되게 된다.

뿐만 아니라, 커패시터(C12)에 충전되었던 역기전력은 제너 다이오드(ZD)를 통해 트랜지스터(Q13)의 베이스에 인가되는 전류를 조절하여 DC 출력전압이 출력측(V01)에 설정된 정전압을 유지할 수 있도록 한다.

도3은 도2의 각 노드 점에서 얻어진 출력 파형이다.

도3a는 DC 입력전압의 파형이다. 도3b는 트랜지스터(Q13)의 베이스측에서 얻어진 파형이다. 도3c는 트랜지스터(Q14)의 베이스측에서 얻어진 파형이다. 도3d는 트랜지스터(Q14)의 콜렉터측에서 얻어진 파형이다. 도3e는 본 발명에 의해 변환되어 VFD에 인가되는 DC 출력전압의 파형이다. 도3f는 트랜스(T)의 권선(N14)에서 얻어진 정현파 전압파형이다.

이상에서와 같이 본 발명의 VFD의 전원 공급회로는 푸시풀 자려 발진회로 트랜스의 2차측 권선 및 드로퍼 레귤레이터를 제외하고 초퍼 레귤레이터를 사용하여 구성함으로써 VFD의 전원 공급회로를 소형화할 수 있고, 생산단가를 낮출 수 있으며, 열 발생을 최소화하면서도 전력 변환효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims

트랜스(T)와, 직렬 접속된 트랜스(T) 1차측 권선(N11)(N11')의 양단과 트랜스(T) 1차측 권선(N12)의 양단에 접속된 트랜지스터(Q11)(Q12)를 포함하는 푸시풀 자려 발진회로를 구비한 VFD의 전원 공급회로에 있어서,

상기 푸시풀 자려 발진회로의 발진신호를 받아 DC 입력전압을 VFD에 필요한 DC 출력 전압으로 변환시키는 초퍼 레귤레이터(10)를 구비하는 것을 특징으로 하는 VFD의 전원 공급회로.
제1항에 있어서,

상기 초퍼 레귤레이터(10)는, 상기 푸시풀 자려 발진회로로부터 다이오드(D11)와 저항(R13)을 통해 발진신호를 받아 주기적으로 '온'되는 트랜지스터(Q13)와,

상기 트랜지스터(Q13)가 주기적으로 '온'됨에 따라 트랜지스터(Q13)를 통해 공급되는 DC 입력전압을 충전 및 방전하는 커패시터(C13)와,

상기 커패시터(C13)의 충방전에 따라 '온/오프'되는 트랜지스터(Q14)와,

상기 트랜지스터(Q14)가 '온'상태일 때 에너지를 축적하고 '오프'상태로 되는 순간부터 발생되는 역기전력을 다이오드(D12)에 전달하는 인덕터(L12)와,

상기 다이오드(D12)와 함께 상기 역기전력을 DC 출력전압으로 변환하는 커패시터(C12) 및

상기 커패시터(C12)의 충전전압에 의해 트랜지스터(Q13)의 베이스 전류를 조절하여 DC 출력전압이 설정된 정전압을 유지할 수 있도록 하는 제너 다이오드(ZD)를 포함하는 것을 특징으로 하는 VFD의 전원 공급회로.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 초퍼 레귤레이터(10)의 DC 출력전압은 54 V, 12 mA의 DC 전원인 것을 특징으로 하는 VFD의 전원 공급회로.