KR100828739B1 - 인버터의 램프 초기 구동 제어회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인버터의 램프 초기 구동 제어회로에 관한 것이다.

본 발명은 램프를 동작시키는 인버터 회로에 있어서, 입력되는 신호에 따라 램프의 구동을 제어하는 구동IC를 포함하되, 상기 구동IC에 초기 ENABLE신호가 입력되면, 사전에 설정된 레벨 이상의 전압에 도달할 때 까지 램프의 점등 시간을 지연하면서 예열 전압을 출력하고, 사전에 설정된 레벨 이상의 전압에 도달하면, 소프트스타트타임 신호를 구동IC에 전달하여 램프를 점등시키는 스타트회로를 더 포함하여 구성된다.

본 발명은 램프의 SST(Soft start time:램프점등 시 Starting 시간제어)를 제어하기 위한 추가회로로서, 사전에 설정된 기준 전압과 구동IC로 입력되는 인에이블 신호의 레벨 및 충전시간을 비교하여, 일정 레벨 이하에서는 램프의 예열 전압을 출력하고, 일정 레벨 이상에서는 램프의 초기 점등 신호를 출력할 수 있도록 함으로써, 구동IC에서 지원하는 소프트스타트타임 또는 램프의 구동신호를 디테일하게 제어할 수 있도록 하는 효과를 얻는다.

Description

인버터의 램프 초기 구동 제어회로 {SOFT START TIME CONTROL CIRCUIT OF INVERTER}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 간략히 도시한 블럭도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 보다 구체적으로 도시한 회로도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

10 : 인버터회로 11 : 구동IC

12 : 스타트회로 13 : 기준전압입력부

14 : 시정수설정부 15 : OP-AMP

16 : 스타트전압충전부 1 : 램프

본 발명은 인버터의 램프 초기 구동 제어회로에 관한 것이다.

최근 들어 급속한 발전을 거듭하고 있는 반도체 산업의 기술 개발에 의하여 소형, 경량화 되면서 성능이 더욱 강력해진 제품들이 생산되고 있다. 이 중 액정표시장치는 현재 디스플레이 장치를 필요로 하는 거의 모든 정보 처리 기기에 장착되고 있는 실정이다.

상기 액정표시장치는 액정의 특정한 분자배열에 전압을 인가하여 다른 분자배열로 변환시키고 이러한 분자 배열에 의해 발광하는 액정 셀(cell)의 복 굴절성, 선광성, 2색성 및 광 산란 특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하는 것으로, 액정 셀에 의한 빛의 변조를 이용한 디스플레이 장치이다.

이러한, 액정표시장치는 자체적으로 발광하지 못하는 수광 소자이기 때문에, 액정 패널의 후면에 부착된 백라이트(Back-light)를 이용하여 액정패널을 조명한다. 액정 패널의 광 투과율은 인가된 전기적 신호에 따라 조절되며, 이에 대응되어 정지된 화상이나 움직이는 화상이 액정 패널 상에 표현된다.

상기와 같이 액정패널로 광 공급을 수행하는 백라이트 유닛에서 사용되는 램프는 일반적으로 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL)가 사용되고 있는데, 상기 냉음극형광램프는 우리에게 흔히 알려진 형광램프인 열음극 형광램프(Hot Cathode Fluorescent Lamp)와 거의 동일한 원리로 점등되지만, 열음극 형 광램프가 열에 의한 전자방출로 점등되는 반면, 냉음극 형광램프는 전극에 가해지는 전계에 의한 전자방출로서 점등되며 발열량이 매우 적다는 차이를 보이고 있다.

이러한 액정패널의 백라이트로 이용되는 램프는 인버터를 통해 공급되는 신호(전원)에 따라 동작하는데, 이때, 램프에 전류가 흐르면 임피던스는 감소하고 양전극 사이의 전압은 급격히 떨어진다. 그리고, 전류의 흐름이 일정한 레벨이 되었을 때, 전압은 감소는 멈춘다. (아래 그림 참조)

이 때의 전압을 램프전압이라고 하는데, 대략 500 ~ 900[V]이며, 램프의 종류에 따라 다르다. 이러한 특성은 제너 다이오드와 유사하지만 제너 다이오드는 전류가 증가하면 전압도 증가하는 정전압 특성을 띄는 반면, 냉음극 형광램프는 부저항특성을 가지고 있다. 또한 초기 시동전압은 조건에 따라서 높아야 될 경우가 있는데, 주위의 온도가 낮을 경우, 램프의 직경이 작을 경우, 램프의 길이가 길 경우가 이에 해당한다.

참고로, 현장에서 종종 램프 점등 불량이 발생되어, 불량의 분석이 요구되곤 하는데, 원인중의 하나로 램프의 시동전압이 부족하거나, striking time이 충분치 못해서인 경우가 많다. 이는 근래에 LCD화면이 Wide화 되면서 램프의 직경이 작아지고 길이는 길어지는데서 비롯되기도 한다.

한편, 종래 CCFL구동용 인버터회로의 경우, 램프를 점등시키기 위해서는 구동전압이상(1.5배정도)으로 시동전압을 인가해야 하는데, 그 역할을 하는 부분이 Ignition이며, IC내장형에서는 이를 통해 초기 램프 구동 시, 구동주파수를 순간적 으로 끌어올려 최대 공진점을 맞춤과 동시에, 램프를 점등하는데 문제는 Soft start에 있는 것이다.

아무리 높은 전압이 인가되도록 설계하더라도 Soft start 시간이 너무 길게 되면, 점등전압까지 오르기 전에 IC보호동작이 진행되기 때문이다.

근래에는 인버터 표준화 때문에 여러 개의 패널을 한 개의 인버터로 구동 할 수 있는 Standard형 인버터 개발이 되고 있는데, 만약 부하(CCFL)의 종류 및 크기, 길이에 따라서 구동전압 및 SST특성의 편차가 크다면, IC에서 지원하는 기능만 가지고는 제어가 이루어지지 않게 되는 문제점이 발생될 수 있다.

본 발명은 램프의 SST를 제어하여 구동IC에서 지원하는 시간 또는 정밀한 제어가 필요할 때 유용한 인버터의 램프 초기 구동 제어회로를 제공한다.

본 발명은 입력되는 신호에 따라 램프의 구동을 제어하는 구동IC를 포함하되, 상기 구동IC에 초기 ENABLE신호가 입력되면, 사전에 설정된 레벨의 전압에 도달할 때까지 램프의 점등 시간을 지연하고, 사전에 설정된 레벨의 전압에 도달하면, 소프트스타트타임 신호를 구동IC에 전달하여 램프를 점등시키는 스타트회로; 상기 스타트회로에서 입력되는 신호를 분배시켜, 기준 신호를 제공하는 기준신호입력부; 상기 구동IC의 ENABLE신호를 레벨 변환시키고, 레벨 변환된 비교 신호를 충전 후, 방전시키는 시정수설정부; 상기 기준신호입력부에서 입력되는 기준 신호와 상기 시정수설정부에서 입력되는 비교 신호를 비교하여, 사전에 설정된 레벨 이하이면 LO신호를 출력시키고, 사전에 설정된 레벨 이상이면 HI신호를 출력시키는 OP-AMP; 상기 OP-AMP에서 출력되는 신호를 입력받아 LO신호에서는 램프의 예열신호로, HI신호에서는 램프의 소프트스타트 신호로 구동IC로 입력시키는 스타트전압충전부를 더 포함한다.

이와 같이 된 본 발명은 램프의 SST(Soft start time:램프점등 시 Starting 시간제어)를 제어하기 위한 추가회로로서, 사전에 설정된 기준 전압과 구동IC로 입력되는 인에이블 신호의 레벨 및 충전시간을 비교하여, 일정 레벨 이하에서는 램프의 예열 전압을 출력하고, 일정 레벨 이상에서는 램프의 초기 점등 신호를 출력할 수 있도록 함으로써, 구동IC에서 지원하는 소프트스타트타임 또는 램프의 구동신호를 디테일하게 제어할 수 있게 된다.

이로 인해, 양산된 제품이 현장에서 사용됨에 있어, 기온이 낮을 경우에도, 램프에 낮은 전압을 지속적으로 인가시켜, 즉, 점등 전에 램프를 예열시킬 수 있다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 아래와 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 간략히 도시한 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 보다 구체적으로 도시한 회로도이다.

먼저, 본 발명은 첨부 도면 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 램프(1)를 동작시키는 인버터 회로(10)에 있어서, 입력되는 신호에 따라 램프(1)의 구동을 제어하는 구동IC(11)를 포함하되, 상기 구동IC(11)에 초기 ENABLE신호가 입력되면, 사전에 설정된 레벨 이상의 전압에 도달할 때 까지 램프의 점등 시간을 지연하면서 예열 전압을 출력하고, 사전에 설정된 레벨 이상의 전압에 도달하면, 소프트스타트타임 신호를 구동IC(11)에 전달하여 램프(1)를 점등시키는 스타트회로(12)를 더 포함하여 구성된다.

여기서, 본 발명 중 전술한 구동IC(11)는 예컨대, 미 도시된 인버터구동IC로부터 PWM 신호가 입력되면, 스위칭부의 동작을 제어하는 HI/LO신호를 출력하는 드라이버IC일 수 있다.

이때, 상기 스위칭부는 예컨대, 상기 드라이버IC에서 입력되는 HI/LO 신호에 따라 동작하는 각각의 스위칭 소자를 갖는 전원공급회로일 수 있다. 이때, 상기 스위칭 소자는 MOS-FET(전계효과트랜지스터)일 수 도 있고, TR(트랜지스터)일 수 도 있으며, IGBT(절연게이트양극성트랜지스터)일 수 있으나, 이에 한정하지 않고, 상기 드라이버IC에서 입력되는 신호에 따라 스위칭 동작하면서 트랜스포머(T1)를 거쳐 램프(1)로 전원을 공급하는 소자이면 모두 만족하나, 이 부분은 본 발명의 권리범위에 해당하지 않으므로 더 이상의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

한편, 본 발명 중 전술한 스타트회로(12)는 예컨대, 입력되는 신호를 분배시켜, OP-AMP(15)의 기준 신호로 제공하는 기준신호입력부(13); 상기 구동IC(11)의 ENABLE신호를 레벨 변환시키고, 레벨 변환된 비교 신호를 충전 후, 방전시키는 시정수설정부(14); 상기 기준신호입력부(13)에서 입력되는 기준 신호와 상기 시정수설정부(14)에서 입력되는 비교 신호를 비교하여, 사전에 설정된 레벨 이하이면 LO신호를 출력시키고, 사전에 설정된 레벨 이상이면 HI신호를 출력시키는 OP-AMP(15); 상기 OP-AMP(15)에 설 출력되는 신호를 입력받아 LO신호에서는 램프(1)의 예열신호로, HI신호에서는 램프(1)의 소프트스타트 신호로 구동IC(11)로 입력시키는 스타트전압충전부(16)로 구성될 수 있다.

이때, 상기 기준신호입력부(13)는 예컨대, 기준 전압 입력단에 직렬 연결되 되, 상호 연결되는 접속점이 상기 OP-AMP(15)의 기준신호 입력단(1단)과 연결되어, 전압을 분배하는 레지스터1(R1) 및 레지스터2(R2)로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 시정수설정부(14)는 예컨대, 상기 구동IC(11)의 ENABLE신호 입력단(EN)에 직렬 연결되되, 상호 연결되는 접속점이 상기 OP-AMP(15)의 비교신호 입력단(+단)과 연결되어, 입력되는 ENABLE신호의 레벨을 변환시키는 레지스터3(R3) 및 레벨 변환된 신호를 용량에 따라 충/방전하면서 시간을 지연시키는 커패시터1(C1)로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 레지스터3(R3) 및 커패시터1(C1)은 예컨대, 가변레지스터와 가변커패시터일 수 있다. 이와 같이 하면, 시정수를 수동 조작하여 구동IC(11) 또는/ 및 램프(1)의 특성에 따라 소프트스타트시간을 조절할 수 있다.

또 한편, 본 발명 중 전술한 OP-AMP(15)는 예컨대, 기준신호의 레벨이 2V 이상일 경우에만 HI신호를 출력하는 비교회로일 수 있다.

또 한편, 본 발명 중 전술한 스타트전압충전부(16)는 예컨대, 상기 OP-AMP(15)에서 출력되는 신호가 LO일 경우 GND시키고, HI일 경우 램프를 점등시키기 위한 최소한의 용량값을 제공하는 병렬 연결된 커패시터2(C2) 및 커패시터3(C3)로 이루어질 수 있다.

이와 같이 구성될 수 있는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 입력되는 전압(5V)이 레지스터1(R1)과 레지스터(R2)에 의해 전압 분배되어, OP-AMP(15)의 기준신호(REFERENCE 전압)으로 입력된다. 이때, 시정 수는 기준신호입력부(13)의 레지스터3(R3)와 커패시터1(C1)을 통해 입력되는 레벨 변환된 ENABLE신호와 비교하여, 알맞은 전압레벨을 사전에 설정한다.

전술한 바와 같이, 레지스터3(R3)와 커패시터1(C1)은 ENABLE신호를 이용한 것으로서, 초기 인버터 TURN ON신호가 구동IC(11)단으로 유입될 때, 필요한 만큼의 시간을 계산하여 레지스터3(R3)와 C1을 선정하면 되는데, 여러 번의 실험을 통해서 램프(1)가 충분히 점등되는 시간을 정해놓으면 된다. 일반적으로 CCFL구동용 구동IC(11)는 SST기능이 있는데 보통 캐패시터를 외부에 붙여서 Starting time을 제어한다.

초기 구동IC(11)로 입력되는 Enable신호에 따라 레지스터3(R3), 커패시터1(C1)의 시정수 만큼 시간지연이 발생되며, 이 신호는 레지스터1(R1), 레지스터2(R2)에 의한 전압레벨이 될 때까지, OP-AMP(15)의 출력을 LO(GND)로 유지시켜준다.

만약, Enable신호가 5V라고 하고, OP-AMP(15)의 (-)단에 걸리는 전압이 2V라고 할 때, Enable신호가 들어오면 RC시정수에 의해 초기에는 OP-AMP(15)의 출력이 GND로 되었다가, 2V이상의 전압이 충전되면서 infinity(High)가 된다.

그렇기 때문에 소프트스타트타임의 동작은 초기 2V까지 C3+C2의 시정수로 동작되며, 2V가 넘어서면 C3에 의해서만 동작하게 된다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.

오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

본 발명은 사전에 설정된 기준 전압과 구동IC로 입력되는 인에이블 신호의 레벨 및 충전시간을 비교하여 일정 레벨 이상에서만 램프의 초기 점등 신호를 출력할 수 있도록 함으로써, 구동IC에서 지원하는 소프트스타트타임 또는 램프의 구동신호를 디테일하게 제어할 수 있도록 하는 효과를 얻는다.

이로 인해, 본 발명은 양산된 제품이 현장에서 사용됨에 있어, 기온이 낮을 경우에도, 램프에 낮은 전압을 지속적으로 인가시켜, 즉, 점등 전에 램프를 예열시킴으로써, 램프 점등에 따른 오동작을 방지하는 효과를 얻는다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 입력되는 신호에 따라 램프의 구동을 제어하는 구동IC를 포함하되, 상기 구동IC에 초기 ENABLE신호가 입력되면, 사전에 설정된 레벨의 전압에 도달할 때까지 램프의 점등 시간을 지연하고, 사전에 설정된 레벨의 전압에 도달하면, 소프트스타트타임 신호를 구동IC에 전달하여 램프를 점등시키는 스타트회로;

   상기 스타트회로에서 입력되는 신호를 분배시켜, 기준 신호를 제공하는 기준신호입력부;

   상기 구동IC의 ENABLE신호를 레벨 변환시키고, 레벨 변환된 비교 신호를 충전 후, 방전시키는 시정수설정부;

   상기 기준신호입력부에서 입력되는 기준 신호와 상기 시정수설정부에서 입력되는 비교 신호를 비교하여, 사전에 설정된 레벨 이하이면 LO신호를 출력시키고, 사전에 설정된 레벨 이상이면 HI신호를 출력시키는 OP-AMP;

   상기 OP-AMP에서 출력되는 신호를 입력받아 LO신호에서는 램프의 예열신호로, HI신호에서는 램프의 소프트스타트 신호로 구동IC로 입력시키는 스타트전압충전부를 더 포함하는 인버터의 램프 초기 구동 제어회로.
3. 제 2항에 있어서, 상기 기준신호입력부는 기준 전압 입력단에 직렬 연결되되, 상호 연결되는 접속점이 상기 OP-AMP의 기준신호 입력단과 연결되어, 전압을 분배하는 레지스터1 및 레지스터2를 포함하는 인버터의 램프 초기 구동 제어회로.
4. 제 2항에 있어서, 상기 시정수설정부는 상기 구동IC의 ENABLE신호 입력단에 직렬 연결되되, 상호 연결되는 접속점이 상기 OP-AMP의 비교신호 입력단과 연결되어, 입력되는 ENABLE신호의 레벨을 변환시키는 레지스터3 및 레벨 변환된 신호를 용량에 따라 충/방전하면서 시간을 지연시키는 커패시터1를 포함하는 인버터의 램프 초기 구동 제어회로.
5. 제 4항에 있어서, 상기 레지스터3 및 커패시터1은 가변레지스터와 가변커패시터로 구성된 인버터의 램프 초기 구동 제어회로.
6. 제 2항에 있어서, 상기 OP-AMP는 기준신호의 레벨이 2V 이상일 경우에만 HI신호를 출력하는 비교회로로 구성된 인버터의 램프 초기 구동 제어회로.
7. 제 2항에 있어서, 상기 스타트전압충전부는 상기 OP-AMP에서 출력되는 신호가 LO일 경우 GND시키고, HI일 경우 램프를 점등시키기 위한 최소한의 용량값을 제공하는 병렬 연결된 커패시터2 및 커패시터3을 포함하는 인버터의 램프 초기 구동 제어회로.

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