KR100697934B1 - 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지회수회로 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널의 에너지회수회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지회수회로를 개시한다. 이에 의하면, 에너지저장용 커패시터와, 보조 인덕터와, 반공진주기를 보장하기 위한 차단 다이오드 대신에 기생 역병렬 다이오드를 갖는 파워 MOSFET의 스위치가 직렬로 연결된다.
따라서 본 발명은 반공진주기가 끝난 후에 공진전류가 역방향으로 흐르는 것을 역병렬 다이오드에 의해 저지하므로 PDP의 에너지회수회로에 사용되는 소자의 개수를 줄여 회로의 간단화 및 원가절감을 이룰 수 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 에너지회수회로{energy recovery circuit for plasma display panel}
도 1은 종래 기술에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지회수회로를 나타낸 회로도.
도 2는 도 1의 에너지회수회로의 패널전압과 보조 인덕터의 전류를 나타낸 파형도.
도 3은 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지회수회로를 나타낸 회로도.
도 4는 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지회수회로의 변형 예를 나타낸 회로도.
도 5는 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지회수회로의 다른 변형 예를 나타낸 회로도.
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전체 회로의 단순화 및 원가절감을 이루도록 한 플라즈마 디스플 레이 패널의 에너지회수회로에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마 디스플레이 패널은 그 방전방식에 근거하여 AC형과 DC형으로 구분됨은 주지의 사실이다. AC형 PDP는 유전체층을 매개로 하여 방전이 교류구동전압에 의해 일어나는 것이며 DC형 PDP는 두 대향전극이 직접 방전공간에 노출된 상태에서 공급되는 직류구동전압에 의해 일어나는 것이다. 이러한 PDP는 그 부수되는 구조에 따라 여러 가지 유형으로 세분화된다. 최근에는 PDP의 단점인 낮은 휘도를 개선하고 또한 응답성을 개선하기 위한 디스플레이 패널이 제안된 바 있다. 그 대표적인 예로서는 일본국 공개특허공보 소 64-211831에 개시된, 일본 NHK 방송기술연구소의 "DC형 펄스 메모리 플라즈마 디스플레이 패널", 미국 특허 4,562,434에 개시된 일본 소니사의 "트리거 방전형 플라즈마 디스플레이 패널"을 들수 있다. 현재 주로 채택되고 있는 구조는 AC 3전극 면방전 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma display panel)(이하, PDP라 칭함)이다. PDP의 유지회로에서는 약 200V의 고전압을 패널의 X, Y전극에 번갈아 인가해주어야 하는데 이때 전극과 전극 사이에 커패시턴스가 존재하여서 이를 충, 방전해 주어야 하므로 상당한 에너지 손실이 발생한다. 이를 해결하기 위해 보조 인덕터와 에너지저장용 외부 커패시터를 부가한 에너지회수회로를 사용하여 상당부분의 에너지 소모를 줄여 왔다. 기존의 에너지회수회로는 공진방식을 이용하여 패널의 기생 커패시터에 충전되어 있는 에너지를 외부 저장용 커패시터로 저장하여 두었다가 유지방전에 다시 공진방식으로 이 에너지를 이용하는 동작을 기본적으로 수행한다. Larry. F Weber and Mark B. Wood에 의해 "Energy recovery sustain circuit for the AC plasma Display"라는 제목으로 SID'87 Digest, pp92-95에 개시된 것이 대표적인 에너지회수회로이다. 종래의 에너지 회수회로는 도 1에 도시된 바와 같이, 패널(10)과 패널의 정전 커패시터(Cp)가 제 1, 2 유지 드라이버(20),(30)의 사이에 연결된다. 제 1 유지 드라이버(20)는 4개의 제 1, 2, 3, 4 스위치(S1),(S2),(S3),(S4), 2개의 제 1, 2 차단 다이오드(D1),(D2), 보조 인덕터(L) 및 에너지 저장용 커패시터(Css)로 구성된다. 제 2 유지 드라이버(30)도 설명의 편의상 상세 회로가 생략되어 있으나 제 1 유지 드라이버(20)와 동일 구조로 이루어진다. 이러한 구조를 갖는 에너지 회수회로의 제 1 유지 드라이버(20)의 동작을 도 2를 참조하여 살펴보면, 외부 에너지 저장용 커패시터(Css)의 양단의 전압(VSS)이 유지전압(Vcc)의 절반이라고 가정하면, 패널의 정전 커패시터(Cp)가 완전히 방전된 상태에서 이를 충전하기 위해 유지 드라이버(20)의 제 1 스위치(S1)를 온시키고 제 2, 3, 4 스위치(S2),(S3),(S4)를 오프시킬 때 커패시터(Css)의 에너지가 보조 인덕터(L)와 정전 커패시터(Cp)의 공진작용을 생성하고 이는 제 1 반공진주기(T1)동안 패널(10) 양단의 전압인 커패시터(Cp)의 전압(Vp)을 유지전압(Vcc)으로 상승시킨다. 인덕터(L)를 흐르는 양(+)의 공진전류(IL)는 전압(Vp)이 증가함에 따라 0에서부터 증가하기 시작하여 일정 값까지 도달한 후 다시 0으로 감소한다. 제 1 반공진주기(T1)가 지난 후에 인덕터(L)와 정전 커패시터(Cp)에 의한 공진현상 발생을 차단하기 위해 인덕터(L)와 정전 커패시터(Cp) 사이에 제 1 차단 다이오드(D1)를 연결하여 둔다. 유지구간(T2)에서는 제 1, 3 스위치(S1),(S3)를 온시키고, 제 2, 4 스위치(S2),(S4)를 오프시켜 유지전압(Vcc)을 계속 유지한다. 이때 공진전류(IL)는 흐르지 않는다. 유지구간(T2)이 지난 후에 제 2 반공진주기(T3)에서는 정전 커패시터(Cp)의 에너지를 회수하기 위해 제 2 스위치(S2)를 온시키고 제 1, 3, 4 스위치(S1),(S3),(S4)를 오프시켜 커패시터(Cp)의 전압(Vp)을 유지전압(Vcc)에서 0으로 감소시킨다. 인덕터(L)를 흐르는 음(-)의 공진전류(IL)는 전압(Vp)이 감소함에 따라 0에서부터 증가하기 시작하여 일정 값까지 도달한 후 다시 0으로 감소한다. 이때도 반공진동작을 보장하기 위해 제 2 차단 다이오드(D2)를 인덕터(L)와 제 2 스위치(S2) 사이에 연결하여 둔다. 구간(T4)에서는 제 2, 4 스위치(S2),(S4)를 온시키고 제 1, 3 스위치(S1),(S3)를 오프시켜 전압(Vp)과 공진전류(IL)가 모두 0이 된다.
그러나 종래에는 차단 다이오드(D1),(D2)는 높은 회복전류가 흐를 경우 고전류, 고전압, 빠른 역회복 특성을 가지는 다이오드로 선정하여야 하는데 이는 회로의 원가를 상승시키는 요인으로 작용할 뿐만 아니라 도통시에 발생하는 추가적인 에너지 손실을 가져올 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 기존 방식과 동일한 동작을 하면서도 구성 소자의 개수를 줄여 단순화를 이루도록 한 PDP의 에너지회수회로를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 원가절감을 이루도록 한 PDP의 에너지회수회로를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 PDP의 에너지회수회로는
패널과, 상기 패널을 사이에 두고 서로 연결되는 동일 구조의 유지 드라이버를 갖는 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지회수회로에 있어서,
상기 드라이버는 에너지저장용 커패시터와, 보조 인덕터와, 반공진주기를 보장하기 위한 역병렬 다이오드를 각각 갖는 제 1, 2 스위치가 직렬로 연결되고, 상기 제 2 스위치의 일측단이 유지전압 유지용 제 3, 4 스위치 사이의 노드에 연결되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 보조 인덕터가 상기 제 1, 2 스위치 사이에 배치되거나 상기 제 2 스위치와 상기 노드 사이에 배치될 수 있고 또한 상기 제 1 스위치와 상기 에너지저장용 커패시터 사이에 배치될 수도 있다.
따라서 본 발명은 반공진주기가 끝난 후에 공진전류가 역으로 흐르는 것을 역병렬 다이오드에 의해 저지하여 고가의 차단 다이오드의 사용을 대신함으로써 회로의 단순화를 이루고 나아가 회로의 원가절감을 이룰 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 PDP의 에너지회수회로를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 종래의 부분과 동일 구성 및 동일 작용의 부분에는 동일 부호를 부여한다.
도 3은 본 발명에 의한 PDP의 에너지회수회로를 나타낸 회로도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 에너지회수회로에서는 패널(10)과 패널의 정전 커패시터(Cp)가 제 1, 2 유지 드라이버(40),(50)의 사이에 연결된다. 제 1 유지 드라이버(40)는 에너지저장용 커패시터(Css)와 보조 인덕터(L)와 제 1, 2 스위치(S11),(S12)가 직렬로 연결되고, 제 2 스위치(S12)의 일측이 유지전압을 유지하기 위한 제 3, 4 스위치(S13),(S14)의 사이에 연결된다. 제 1, 2 스위치(S11),(S12)는 MOSFET타입으로서 기생의 제 1, 2 역병렬 다이오드(D11),(D12)를 각각 갖는다. 제 2 유지 드라이버(50)도 설명의 편의상 상세 회로가 생략되어 있으나 제 1 유지 드라이버(20)와 동일 구조로 이루어진다.
이러한 구조를 갖는 에너지 회수회로의 제 1 유지 드라이버(40)의 동작을 도 2를 참조하여 설명하면, 패널의 정전 커패시터(Cp)가 완전히 방전된 상태에서 이를 충전하기 위해 구간(T1)에서 유지 드라이버(40)의 제 1 스위치(S11)를 온시키고 제 2, 3, 4 스위치(S12),(S13),(S14)를 오프시킬 때 커패시터(Css)의 에너지가 보조 인덕터(L)와 정전 커패시터(Cp)의 공진작용을 생성하고 이는 제 1 반공진주기(T1)동안 패널(10) 양단의 전압인 커패시터(Cp)의 전압(Vp)을 유지전압(Vcc)으로 상승시킨다. 이에 따라 양(+)의 공진전류(IL)가 제 1 스위치(S11)와 제 2 역병렬 다이오드(D12)를 거쳐 커패시터(Cp)로 흐른다. 즉 공진전류(IL)는 0에서부터 증가하기 시작하여 최대값까지 도달한 후 다시 0으로 감소한다. 이때, 제 1 반공진주기(T1)가 지나고 나면, 제 1, 3 스위치(S11),(S13)를 온시키고, 제 2, 4 스위치(S12),(S14)를 오프시켜 유지전압(Vcc)을 계속 유지하는 유지구간(T2)을 형성한다. 이때 에너지 저장용 커패시터(Css)의 전압(Vss)이 유지전압(Vcc)의 절반으로 유지되면 제 1 반공진주기(T1)가 끝나는 순간에 정전 커패시터(Cp)의 전압(Vp)이 유지전압(Vcc)까지 올라간다. 유지구간(T2)이 지난 후에 제 2 반공진주기(T3)에서는 정전 커패시터(Cp)의 에너지를 회수하기 위해 제 2 스위치(S12)를 온시키고 제 1, 3, 4 스위치(S11),(S13),(S14)를 오프시키면, 보조 인덕터(L)와 정전 커패시터(Cp)의 반공진작용이 생성하고 이는 커패시터(Cp)의 전압(Vp)을 유지전압(Vcc)에서 0으로 감소시킨다. 이에 따라 음(-)의 공진전류(IL)가 제 2 스위치(S12)와 제 1 역병렬 다이오드(D11)를 거쳐 에너지 저장용 커패시터(Css)로 흐른다. 즉 공진전류(IL)는 0에서부터 증가하기 시작하여 최대값까지 도달한 후 다시 0으로 감소한다. 구간(T4)에서는 제 2, 4 스위치(S12),(S14)를 온시키고 제 1, 3 스위치(S11),(S13)를 오프시켜 전압(Vp)과 전류(IL)가 모두 0이 된다.
따라서 본 발명은 반공진주기가 끝난 후에 공진전류가 역방향으로 흐르는 것을 역병렬 다이오드에 의해 저지하므로 기존의 방식에 적용된 차단 다이오드를 대체하면서도 기존의 방식과 동일한 동작을 수행할 수가 있다. 그 결과 본 발명은 사용되는 소자의 개수를 줄여 에너지회수회로의 간단화를 이루고 또한 원가절감을 이룰 수 있다.
또한, 이러한 본 발명의 원리를 감안하여 본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이 보조 인덕터(L)를 제 2 스위치(S12)와, 제 3, 4 스위치(S13),(S14)의 노드(N1) 사이에 배치한 제 1 유지 드라이버(60)를 사용하거나 도 5에 도시된 바와 같이 보조 인덕터(L)를 제 1, 2 스위치(S11),(S12) 사이에 배치한 제 1 유지 드라이버(80)을 사용하는 것도 가능하다. 제 2 유지 드라이버(70),(90)가 제 1 유지 드라이버(60),(80)와 동일 구조로 이루어진다. 설명의 편의상 설명의 중복을 피하기 위해 제 1 유지 드라이버(60),(80)에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 에너지회수회로에 의하면, 에너지저장용 커패시터와, 보조 인덕터와, 반공진주기를 보장하기 위한 차단 다이오드 대신에 기생 역병렬 다이오드를 갖는 파워 MOSFET의 스위치가 직렬로 연결된다.
따라서 본 발명은 반공진주기가 끝난 후에 공진전류가 역방향으로 흐르는 것을 역병렬 다이오드에 의해 저지하므로 PDP의 에너지회수회로에 사용되는 소자의 개수를 줄여 회로의 간단화 및 원가절감을 이룰 수 있다.
한편, 본 발명은 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형도 가능함은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.

Claims (4)

  1. 패널과, 상기 패널을 사이에 두고 서로 연결되는 동일 구조의 유지 드라이버를 갖는 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지회수회로에 있어서,
    상기 드라이버는 에너지저장용 커패시터와, 보조 인덕터와, 반공진주기를 보장하기 위한 역병렬 다이오드를 각각 갖는 제 1, 2 스위치가 직렬로 연결되고, 상기 제 2 스위치의 일측단이 유지전압 유지용 제 3, 4 스위치 사이의 노드에 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지회수회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보조 인덕터가 상기 제 1, 2 스위치 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지회수회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 보조 인덕터가 상기 제 2 스위치와 상기 노드 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지회수회로.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 보조 인덕터가 상기 제 1 스위치와 상기 에너지저장용 커패시터 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지회수회로.
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