KR100699589B1 - 인버터 회로 - Google Patents

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KR100699589B1
KR100699589B1 KR1020060034259A KR20060034259A KR100699589B1 KR 100699589 B1 KR100699589 B1 KR 100699589B1 KR 1020060034259 A KR1020060034259 A KR 1020060034259A KR 20060034259 A KR20060034259 A KR 20060034259A KR 100699589 B1 KR100699589 B1 KR 100699589B1
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KR
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transformer
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oscillation signal
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KR1020060034259A
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박정현
김효영
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 백라이트 램프를 구동시키기 위한 인버터 회로에 관한 것으로, 트랜스포머의 1차측으로부터 인가된 피드 포워드 신호를 사용하여 발진신호의 펄스 폭을 제어하는 인버터 회로에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명에 의한 인버터 회로는, 1차측에 전원부가 연결되고 2차측에 부하부가 연결되는 트랜스포머; 상기 전원부 및 트랜스포머와 연결되고, 상기 트랜스포머로 공급되는 입력 신호를 제어하는 FET부; 상기 FET부에서 출력되는 입력신호의 DC성분을 차단하는 제1 커패시터; 상기 FET부와 연결되고, 제2 커패시터를 포함하여 상기 발진신호를 검출하며, 상기 검출된 발진신호의 펄스 폭을 제어하기 위해 상기 트랜스포머의 1차측에서 피드 포워드 된 신호(이하 '피드 포워드 신호')를 발생시키는 피드 포워드부; 및 상기 피드 포워드 신호를 이용하여 상기 발진신호의 펄스 폭을 제어하기 위한 게이트 신호를 상기 FET부로 출력하는 제어부;를 포함한다.
피드 포워드, 트랜스포머, 인버터, 안정성, FET

Description

인버터 회로{Inverter Circuit}
도 1은 종래에 의한 인버터 회로를 나타낸 회로도,
도 2는 본 발명에 따른 인버터 회로를 나타낸 회로도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
200 : 인버터 회로 210 : 전원부
220 : FET부 230 : 제어부
240 : 피드 포워드부 250 : 트랜스포머
260 : 부하부 C1 : 제1 커패시터
C2 : 제2 커패시터 F/F : 피드 포워드 신호
D1 : 다이오드
본 발명은 백라이트 램프를 구동키기 위한 인버터 회로에 관한 것으로서, 보 다 상세하게는 트랜스포머의 1차측으로부터 인가되는 피드 포워드 신호를 사용하여 발진신호의 펄스 폭을 제어하는 인버터 회로에 관한 것이다.
일반적으로, LCD 백라이트(Liquid Crystal Display Back Light)는 램프를 이용하여 휘도가 균일한 면광원을 형성하는 구조로 되어 있다. 램프는 소형이면서 고휘도 발광이 가능한 내음극선관(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)을 주로 사용한다.
최근, LCD-TV 또는 LCD 모니터 시장이 대형화되고 램프의 형태도 'I'형과 'U'형 등 다양화되는 추세에 있으며 시장이 성장되면서 판매 가격도 점차 내려가고 있다.
이러한 변화로 인하여 램프의 구동 방식도 하나의 트랜스포머를 사용하여 하나의 램프를 구동시키는 방식(one trans one lamp)에서 하나의 트랜스포머를 사용하여 2개 또는 4개의 램프를 구동시키는 방식(one trans two or four lamp)으로 점차 변하고 있다.
도 1은 종래에 의한 인버터 회로를 나타낸 회로도이다.
먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 종래 기술의 인버터 회로(100)는, 전원부(110), FET부(120), 제1 커패시터(C1), 트랜스포머(130), 보조 트랜스포머(140), 부하부(150) 및 제어부(160)로 구성된다.
상기 FET부(120)는, 제1 내지 제4 FET(Q1, Q2, Q3, Q4)로 구성되고, 상기 전 원부(110) 및 트랜스포머(130)와 연결되며, 제1 및 제2 FET(Q1, Q2)는 제1 라인에, 제3 및 제4 FET(Q3, Q4)는 제2 라인에 연결되어 풀 브리지 인버터에 2개의 도통 경로를 이루어 상기 전원부(110)로부터 인가되는 입력 신호를 제어한다.
상기 제1 커패시터(C1)는 상기 FET부(120)와 연결되고, 상기 입력 신호 중 DC성분의 신호는 차단시키고 교류성분의 전압을 인가받는다.
상기 트랜스포머(130)는 1차측에 상기 제1 커패시터(C1)가 연결되고 2차측에 상기 보조 트랜스포머(150) 및 부하부(140)가 연결되며, 상기 제1 커패시터(C1)를 통해 공급된 발진신호를 2차측에 유기시킨다.
상기 보조 트랜스포머(150)는 그 1차측이 상기 트랜스포머(130)의 2차측에 연결되고 그 2차측이 피드백 단자(n1)에 연결되며, 상기 트랜스포머(130)로부터 유기된 발진신호를 피드백시킨다.
상기 부하부(140)는 복수개의 램프(141, 142, 143, 144)를 포함하고, 상기 각각의 램프(141, 142, 143, 144)는 상기 트랜스포머(130)의 2차측과 연결되어 상기 2차측으로 유기된 발진신호를 인가받아 발광하게 된다.
상기 제어부(160)는, 상기 FET부(120) 및 보조 트랜스포머(150)의 2차측과 연결되며, 상기 FET부(120)의 제1 및 제4 FET(Q1, Q4)의 동시 도통구간과 제2 및 제3 FET(Q2, Q3)의 동시 도통구간을 정한다.
또한, 상기 제어부(160)는, 상기 보조 트랜스포머(150)로부터 피드백 신호(F/B)를 인가받아 상기 부하부(140)의 램프가 일정한 휘도를 유지하도록 상기 FET부(120)의 제1 내지 제4 FET(Q1, Q2, Q3, Q4)의 도통구간을 정하여 상기 입력 신호의 펄스 폭을 제어하며, 이로 인해 상기 발진신호의 펄스 폭을 제어한다.
그러나, 상기 트랜스포머(130)의 2차측에 발생되는 가상의 접지부가 외부의 요인에 의해 이동하게 되고, 이로 인해 상기 트랜스포머(130)의 2차측에 유기되는 발진신호의 크기가 변하게 된다.
이는, 상기 트랜스포머(130)의 인덕턴스(inductance) 성분 때문이며, 이로 인해 변화된 발진신호의 크기에 의해 상기 부하부(140)의 제1 내지 제4 램프(141, 142, 143, 144)의 휘도가 변하게 된다.
이를 방지하기 위해 상기 제1 내지 제4 램프(141, 142, 143, 144)에 고압의 제2 내지 제5 커패시터(C2, C3, C4, C5)를 연결한다. 그러나, 상기 제2 내지 제5 커패시터(C2, C3, C4, C5)에 의해 상기 트랜스포머(130)의 인덕턴스가 보상된다 할지라도, 상기 제4 램프(144)에 인가되는 발진신호의 크기는 상기 보조 트랜스포머(150)의 인덕턴스로부터 또 다른 영향을 받게되어 상기 제1 내지 제3 램프(141, 142, 143)와는 또 다른 휘도를 가지게 된다.
결과적으로, 상기 트랜스포머(130) 및 보조 트랜스포머(150)의 인덕턴스에 의해 변화된 휘도를 균일하게 하기 위해서는 서로 다른 용량을 가지는 제2 내지 제5 커패시터(C2, C3, C4, C5)를 연결해야 하므로, 제조과정이 복잡해지는 문제점이 있었다.
또한, 상기 인버터 회로(100)는, 상기 보조 트랜스포머(150)가 고압부에 해당하는 2차측에 구비되어 상기 피드백 신호(F/B)가 2차측에서 저압부에 해당하는 1 차측으로 피드백 되기 때문에, 절연문제로 인하여 회로가 불안정한 문제점이 있었다.
아울러, 상기 트랜스포머(130)의 2차측에 연결된 보조 트랜스포머(150)를 구비해야 하므로 사이즈가 증가하고 고가의 비용으로 제작되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 트랜스포머의 1차측에 피드 포워드부를 추가하고 피드 포워드 신호를 통해 FET부를 제어함으로써 안정적이고 저가의 인버터 회로를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 인버터 회로는, 1차측에 전원부가 연결되고 2차측에 부하부가 연결되는 트랜스포머; 상기 전원부 및 트랜스포머와 연결되고, 상기 트랜스포머로 공급되는 입력 신호를 제어하는 FET부; 상기 FET부에서 출력되는 입력신호의 DC성분을 차단하는 제1 커패시터; 상기 FET부와 연결되고, 제2 커패시터를 포함하여 상기 발진신호를 검출하며, 상기 검출된 발진신호의 펄스 폭을 제어하기 위해 상기 트랜스포머의 1차측에서 피드 포워드 된 신호(이하 '피드 포워드 신호')를 발생시키는 피드 포워드부; 및 상기 피드 포워드 신호를 이용하여 상기 발진신호의 펄스 폭을 제어하기 위한 게이트 신호를 상기 FET부로 출력하는 제어부;를 포함한다.
또한, 본 발명에 의한 인버터 회로에 있어서, 상기 제어부는, 소정의 기준전압보다 낮은 전압의 피드 포워드 신호가 인가될 경우, 상기 발진신호의 펄스 폭을 넓히기 위한 게이트 신호를 상기 FET부로 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 인버터 회로에 있어서, 상기 제어부는, 소정의 기준전압보다 높은 전압의 피드 포워드 신호가 인가될 경우, 상기 발진신호의 펄스 폭을 좁히기 위한 게이트 신호를 상기 FET부로 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 인버터 회로에 있어서, 상기 FET부는, 상기 제어부로부터 게이트 신호를 인가받아 상기 발진신호의 펄스 폭을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 인버터 회로에 있어서, 상기 피드 포워드부는, 상기 FET부와 연결되어 상기 발진신호를 검출하는 제2 커패시터; 상기 제2 커패시터와 연결되며, 상기 검출된 발진신호를 일정 크기로 분배하기 위한 제1 및 제2 저항; 및 상기 제1 및 제2 저항 사이에 연결되며, 상기 제1 저항으로부터 인가받은 발진신호의 음의 성분을 제거하여 피드 포워드 신호를 발생시키는 다이오드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그럼, 이하 관련도면을 참조하여 본 발명에 따른 인버터 회로에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 인버터 회로를 나타낸 회로도이다.
우선, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 인버터 회로(200)는, 전원 부(210), FET부(220), 제어부(230), 피드 포워드부(Feed Forward; 240), 제1 커패시터(C1), 트랜스포머(250) 및 부하부(260)로 구성된다.
상기 FET부(220)는, 제1 내지 제4 FET(Q1, Q2, Q3, Q4)로 구성되고, 상기 전원부(210), 제어부(230) 및 트랜스포머(250)와 연결되며, 제1 및 제2 FET(Q1, Q2)는 제1 라인에, 제3 및 제4 FET(Q3, Q4)는 제2 라인에 연결되어 풀 브리지 인버터에 2개의 도통 경로를 이루며, 상기 트랜스포머(250)로 공급되는 입력 신호를 제어한다.
이때, 상기 제1과 제2 FET(Q1, Q2) 및 제3과 제4 FET(Q3, Q4)의 게이트 단자로 인가되는 게이트 신호는 180°의 위상차를 가지고 있어 이들이 서로 동시에 도통되는 경우는 존재하지 않는다.
따라서, 상기 FET부(220)는, 상기 전원부(210)로부터 인가되는 입력 신호를 상기 제1 내지 제4 FET(Q1, Q2, Q3, Q4)를 이용하여 제어함으로써 후술하는 발진신호의 펄스 폭을 제어할 수 있다.
상기 제1 커패시터(C1)는, 상기 FET부(220)와 연결되고, 상기 입력 신호 중 DC성분의 신호는 차단시키고 교류성분의 전압을 인가받는다.
상기 트랜스포머(250)는, 1차측에 상기 FET부(220) 및 제1 커패시터(C1)를 통해 상기 전원부(210)가 연결되고 2차측에 상기 부하부(260)가 연결되며, 상기 제1 커패시터(C1)를 통해 인가된 발진신호를 2차측에 유기시킨다.
상기 부하부(260)는, 상기 복수개의 램프로 구성되고, 상기 트랜스포머(250) 의 2차측과 연결되며, 상기 트랜스포머(250)의 2차측으로부터 유기된 발진신호를 인가받아 발광하게 된다.
이때, 상기 부하부(260)에는 종래와 같이 보조 트랜스포머(도 1의 도면부호 150 참조)가 구비되지 않아 이로 인한 발진신호의 변화가 없기 때문에 상기 트랜스포머(250)의 인덕턴스에 의한 변화량만 보상하면 된다.
따라서, 상기 부하부(260)의 각각의 램프에는 상기 트랜스포머(250)의 인덕턴스에 의해 변하게 되는 발진신호를 보상하기 위해 동일한 용량을 갖는 커패시터를 각각 연결한다.
이에 따라, 서로 다른 용량의 커패시터를 연결했던 종래에 비해 상기 인버터 회로(200)의 제조과정이 간단해지는 이점을 가지게 된다.
상기 피드 포워드부(240)는, 제2 커패시터(C2), 제1과 제2 저항(R1, R2) 및 다이오드(D1)로 구성되고, 상기 FET부(220) 및 제어부(230)와 연결되며, 상기 발진신호를 검출하여 상기 발진신호의 펄스 폭을 조절하기 위한 피드 포워드 신호(F/F)를 발생시킨다.
이때, 상가 피드 포워드부(240)는 상기 트랜스포머(250)의 저압부인 1차측에 위치하여 피드 포워드 신호(F/F)를 피드 포워드시키기 때문에 종래 2차측에서 1차측으로 피드백 되는 피드백 신호(F/F)보다 안정적으로 전달할 수 있다.
상기 피드 포워드부(240)의 제2 커패시터(C2)는 커플링 커패시터(Coupling Capacitor)로써, 상기 제1 커패시터(C1)와 마찬가지로 상기 FET부(220)를 통해 공급되는 입력 신호 중 DC성분의 신호는 차단시키고 교류성분의 전압만 인가받아 상 기 제1 저항(R1)으로 출력한다. 만약 상기 입력 신호가 24V라면 상기 제2 커패시터(C2)는 24V의 교류 전압만 인가받아 이를 출력한다.
이때, 상기 제2 커패시터(C2)는 상기 양의 값을 가지는 교류 전압이 인가되면 이를 축적시키며, 음의 값을 가지는 교류 전압이 인가되면 상기 축적된 전압을 출력한다.
이로 인해, 상기 제1 저항(R1)은 상기 제2 커패시터(C2)로부터 발생된 발진신호를 입력받게 된다. 이때, 상기 제1 및 제2 저항(R1, R2)은 상기 제2 커패시터(C2)를 통해 검출된 발진신호의 전압을 일정 크기로 분배시킨다.
또한, 상기 다이오드(D1)는 통상적으로 0.7V 이상의 전압이 인가될 경우 동작하게 되므로, 상기 제1 저항(R1)을 통해 인가된 발진신호 중 양의 값을 가지는 성분을 통과시키고 음의 값을 가지는 성분을 제거하여 피드 포워드 신호(Feed Forward Signal; F/F)를 발생시킨다.
이에 따라, 상기 다이오드(D1)를 통해 출력되는 피드 포워드 신호(F/F)는 상기 제2 커패시터(C2)를 통해 검출된 발진신호보다 작은 전압을 가지게 된다.
상기 제어부(230)는, 상기 FET부(220)의 제1 내지 제4 FET(Q1, Q2, Q3, Q4)의 게이트 및 피드 포워드부(240)와 연결되며, 상기 피드 포워드부(240)로부터 출력된 피드 포워드 신호(F/F)를 인가받아 상기 발진신호의 펄스 폭을 제어하기 위한 게이트 신호를 상기 FET부(220)로 출력한다.
이로 인해, 상기 FET부(220)는 상기 제어부(230)로부터 출력된 게이트 신호를 인가받아 상기 인가된 게이트 신호에 의해 각각의 FET(Q1, Q2, Q3, Q4)를 턴 온 /턴 오프시켜 상기 전원부(210)로부터 공급되는 입력 신호를 제어함으로써, 상기 발진신호의 펄스 폭을 제어할 수 있다.
예를 들어, 정상적인 동작을 할 때 발생하는 피드 포워드 신호(F/F)의 기준전압을 1.25V로 정하기로 하자.
이때, 상기 피드 포워드부(240)에서 1.25V를 가지는 피드 포워드 신호(F/F)가 발생하게 되면, 상기 피드 포워드 신호(F/F)를 인가받은 제어부(230)는 정상적인 발진신호가 발생하는 것으로 판단하여 상기 발진신호의 펄스 폭을 변화시키지 않는다.
만약, 상기 제어부(230)로 1.5V를 가지는 피드 포워드 신호(F/F)가 피드 포워드될 경우, 상기 제어부(230)는 상기 발진신호가 기준전압보다 높은전압을 갖는 것으로 판단하여 상기 FET부(220)의 제1 내지 제4 FET(Q1, Q2, Q3, Q4)를 제어함으로써, 상기 발진신호의 펄스 폭을 좁히게 하기 위한 게이트 신호를 발생시킨다.
상기 FET부(220)는 상기 제어부(230)로부터 인가받은 상기 게이트 신호에 의해 동작하여 입력 신호를 제어함으로써, 펄스 폭이 좁아진 발진신호를 출력하게 된다.
이때, 상기 트랜스포머(250)는 펄스 폭이 좁아진 발진신호를 인가받아 상기 부하부(260)에 전달함으로써, 기준전압보다 높은 발진신호에 의해 상기 부하부(260)의 휘도가 높아지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제어부(230)로 1.0V를 가지는 피드 포워드 신호(F/F)가 피드 포 워드될 경우, 상기 제어부(230)는 상기 발진신호가 기준전압보다 낮은 전압을 갖는 것으로 판단하여 상기 FET부(220)의 제1 내지 제4 FET(Q1, Q2, Q3, Q4)를 제어함으로써, 상기 발진신호의 펄스 폭을 넓히게 하기 위한 게이트 신호를 발생시킨다.
상기 FET부(220)는 상기 제어부(230)로부터 인가받은 상기 게이트 신호에 의해 동작하여 입력 신호를 제어함으로써, 펄스 폭이 넓어진 발진신호를 출력하게 된다.
이때, 상기 트랜스포머(250)는 펄스 폭이 넓어진 발진신호를 인가받아 상기 부하부(260)에 전달함으로써, 기준전압보다 낮은 발진신호에 의해 상기 부하부(260)의 휘도가 낮아지는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 인버터 회로는, 트랜스포머의 1차측에 피드 포워드부를 추가하여 상기 피드 포워드부로부터 출력되는 피드 포워드 신호에 의해 발진신호의 펄스 폭을 제어함으로써, 안정적으로 부하부의 휘도를 균일하게 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 인버터 회로는, 상기 부하부의 보조 트랜스포머를 제거하고 동일한 용량을 갖는 커패시터를 상기 부하부에 연결함으로써, 제조과정이 간단해지는 효과가 있다.
아울러, 본 발명에 의한 인버터 회로는, 보조 트랜스포머가 필요없게 되어 저가의 소형화된 인버터 회로를 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. LCD 백라이트 램프를 구동시키기 위한 인버터 회로에 있어서,
    1차측에 전원부가 연결되고 2차측에 부하부가 연결되는 트랜스포머;
    상기 전원부 및 트랜스포머와 연결되고, 상기 트랜스포머로 공급되는 입력 신호를 제어하는 FET부;
    상기 FET부에서 출력되는 입력신호의 DC성분을 차단하는 제1 커패시터;
    상기 FET부와 연결되고, 제2 커패시터를 포함하여 상기 발진신호를 검출하며, 상기 검출된 발진신호의 펄스 폭을 제어하기 위해 상기 트랜스포머의 1차측에서 피드 포워드 된 신호(이하 '피드 포워드 신호')를 발생시키는 피드 포워드부; 및
    상기 피드 포워드 신호를 이용하여 상기 발진신호의 펄스 폭을 제어하기 위한 게이트 신호를 상기 FET부로 출력하는 제어부;
    를 포함하는 인버터 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 소정의 기준전압보다 낮은 전압의 피드 포워드 신호가 인가될 경우, 상기 발진신호의 펄스 폭을 넓히기 위한 게이트 신호를 상기 FET부로 출력하는 것을 특징으로 하는 인버터 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 소정의 기준전압보다 높은 전압의 피드 포워드 신호가 인가될 경우, 상기 발진신호의 펄스 폭을 좁히기 위한 게이트 신호를 상기 FET부로 출력하는 것을 특징으로 하는 인버터 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 FET부는, 상기 제어부로부터 게이트 신호를 인가받아 상기 발진신호의 펄스 폭을 제어하는 것을 특징으로 하는 인버터 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 피드 포워드부는,
    상기 FET부와 연결되어 상기 발진신호를 검출하는 제2 커패시터;
    상기 제2 커패시터와 연결되며, 상기 검출된 발진신호를 일정 크기로 분배하기 위한 제1 및 제2 저항; 및
    상기 제1 및 제2 저항 사이에 연결되며, 상기 제1 저항으로부터 인가받은 발진신호의 음의 성분을 제거하여 피드 포워드 신호를 발생시키는 다이오드;를 포함 하는 것을 특징으로 하는 인버터 회로.
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