KR100944194B1 - 교류 전원 장치 - Google Patents

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Abstract

냉음극관 등의 고압 교류 부하에 사용되는 교류 전원 장치로서, 냉음극관을 발광할 때, 직류 전압을 일정 비율로 온, 오프 제어한 후, 발진 회로에 있어서 고주파의 교류화 신호를 부여하여 승압 회로에서 소정 레벨의 전압으로 승압한 후, 냉음극관 등의 부하에 고압 교류 전원을 공급한다. 예를 들면, 냉음극관의 조광(調光)은 냉음극관에 흐르는 전류량에 의해 제어되고, 냉음극관의 발광을 일정 레벨 이하로 낮추는 경우에는 저주파의 교류화 신호에 의한 발진을 행하여, 냉음극관의 발광이 불균일하게 되는 것을 방지한다.
냉음극관, 고압 교류 부하, 발진 회로, 승압 회로, 고압 교류 전원

Description

교류 전원 장치{AC POWER SUPPLY APPARATUS}
본 발명은, 냉음극관 등의 부하에 사용되는 교류 전원 장치에 관한 것이다.
오늘날, LCD(Liquid Crystal Display) 유닛 등에 사용하는 광원으로서, 예를 들면, 냉음극관이 널리 사용되고 있다. 이러한 냉음극관의 광량 조정은, 냉음극관에 흐르는 전류량에 의해 행하고 있다. 따라서, 전류량이 많으면 밝고, 소비 전력도 크고, 전류량이 적으면 어둡고, 소비 전력은 억제된다.
도 9는 종래의 냉음극관의 교류 전원 장치로서, 입력부(1)에는 직류 전압과 함께 제어 신호가 공급되고, 직류 전압을 제어 신호에 의해 온, 오프 제어하여, 입력 전원을 작성하고 있다. 발진 회로(2)는 입력부(1)로부터 공급되는 전원을 교류화 주파수로 발진시키고, 예를 들면, 트랜스로 구성되는 승압 회로(3)에서 소정 전압(예를 들면, 600V)으로 승압하고, 커넥터(4)를 통하여 냉음극관에 공급한다.
상기 교류 전원 장치에 있어서, 도 10의 (a)는 입력부(1)로부터 발진 회로(2)에 공급되는 전원 파형이다. 상술한 제어 신호에 의해 단위 시간마다 온, 오프를 행하고, 그 비율이 제어되어, 이 비율에 따른 전원이 발진 회로(2)에 공급된다. 또한, 도 10의 (b)에 나타내는 파형도는, 발진 회로(2)에 의해 상기 온 기간에 교류화 주파수가 부여된, 발진 회로(2)의 출력 파형이다. 또한, 상기 교류화 주파수는 고주파일수록 휘도가 높아지는 성질이 있다.
이상과 같이, 종래의 교류 전원 장치에서는, 상기 도 10의 (a)에 나타내는 온, 오프 시간의 비율을 제어하고, 냉음극관에 공급하는 전류를 가변하여, 냉음극관의 조광(調光) 제어를 행하고 있다.
그러나, 오늘날 LCD 유닛에 사용되는 노트북 컴퓨터나, PDA(personal digital assistants) 등에서는, 소비 전력을 억제하기 위하여, 예를 들면, 가반(可搬)시 등에 있어서 디스플레이의 밝기를 어둡게 제어한다. 이 경우, 상술한 도 10의 (a)에 나타내는 온 시간을 짧게 하는 제어를 행하지만, 통상 사용시의 밝기를 고려하여 고주파를 사용하는 것이 바람직하지만, 고주파인 상태로 온 시간을 짧게 하면, 냉음극관에 누설 전류가 발생하고, 냉음극관의 일단이 어두워진다.
또한, 특허문헌 1에는 액정표시의 백라이트로서 사용되는 냉음극관의 점등 회로에 있어서, 누설 전류를 방지하는 발명이 개시되어 있다.
특허문헌 1 : 일본국 공개특허 평10-200174호 공보
본 발명의 과제는, 교류화 주파수로서 고주파를 사용하여 냉음극관 등의 교류 부하를 구동하고, 밝기를 끌어내면서, 전류를 낮춘 경우에도 누설 전류에 의한 냉음극관 등의 부하의 불균일한 발광을 방지하고, 표시 품위의 저하를 방지하는 교류 전원 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제는, 본 발명의 교류 전원 장치에 의하면, 부하에 흐르는 전류량을 단위 시간당 직류 전원의 온, 오프로 제어하는 입력 수단과, 미리 설정된 상기 부하로의 공급 전류량이 소정 레벨 이상일 때, 상기 직류 전원의 온 기간에 고주파의 교류화 주파수로 발진시키고, 상기 부하로의 공급 전류량이 소정 레벨 이하일 때, 상기 직류 전원의 온 기간에 저주파의 교류화 주파수로 발진시키는 발진 수단과, 상기 발진 수단의 출력을 승압하여, 상기 부하에 공급하는 고압 출력 수단을 갖는 교류 전원 장치를 제공함으로써 달성할 수 있다.
또한, 상기 과제는, 본 발명의 교류 전원 장치에 의하면, 상기 직류 전원의 온, 오프 비율의 제어를 행하는 제어 신호의 적분값에 의거하여 상기 교류화 주파수를 고주파로부터 저주파로 전환하는 교류 전원 장치를 제공함으로써 달성할 수 있다.
또한, 상기 과제는, 본 발명의 교류 전원 장치에 의하면, 상기 직류 전원의 온, 오프 비율의 제어를 행하는 제어 신호의 미분값에 의거하여 상기 교류화 주파수를 고주파로부터 저주파로 전환하는 교류 전원 장치를 제공함으로써 달성할 수 있다.
또한, 상기 과제는, 본 발명의 교류 전원 장치에 의하면, 상기 부하를 통하여 귀환하는 귀환 전류에 따라, 상기 교류화 주파수를 고주파로부터 저주파로 전환하는 교류 전원 장치를 제공함으로써 달성할 수 있다.
도 1은 실시예 1을 설명하는 교류 전원 장치의 회로 블록도.
도 2의 (a)는, 입력부에 공급되는 직류 전압을 나타내는 도면이고, (b)는 제어 신호를 나타내는 도면.
도 3은 발진 회로의 구체적인 예를 나타내는 회로도.
도 4는 제어 신호, 및 냉음극관에 공급하는 교류 고전압의 출력 파형을 나타내는 도면.
도 5는 실시예 2를 설명하는 교류 전원 장치의 회로 블록도.
도 6은 실시예 3을 설명하는 교류 전원 장치의 회로 블록도.
도 7은 실시예 4를 설명하는 교류 전원 장치의 회로 블록도.
도 8은 실시예 4의 구체적인 회로예를 나타내는 도면.
도 9는 종래의 냉음극관의 전원 장치를 설명하는 교류 전원 장치의 회로 블록도.
도 10의 (a)는 제어 신호를 나타내고, (b)는 발진 회로의 출력 파형도.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
(실시예 1)
도 1은 본 예의 교류 전원 장치의 회로 블록도이다.
도 1에 있어서, 본 장치는 입력부(10), 발진 회로(11), 승압 회로(12), 커넥터(13), 및 선택 회로(14)로 구성되어 있다. 또한, 선택 회로(14)에는 도시되지 않은 전원 제어 시스템으로부터 주파수 전환 신호가 공급된다.
입력부(10)에는, 직류 전압과 제어 신호가 공급된다. 도 2의 (a)는 입력부(10)에 공급되는 직류 전압을 나타내고, 도 2의 (b)는 제어 신호의 타임 차트를 나타낸다. 또한, 직류 전압의 전압값(V)은, 예를 들면, 5V, 12V, 24V 등의 전위이 다. 제어 신호는 조광 정보에 따른 비율의 온, 오프 신호이며, 이 비율로 직류 전압을 온, 오프하고, 입력 전원을 생성한다.
발진 회로(11)는, 선택 회로(14)로부터 공급되는 선택 신호에 따라 교류화 주파수를 선택하고, 입력부(10)로부터 출력되는 전원의 온 기간에, 선택한 교류화 주파수의 발진을 행한다. 여기에서, 전원 제어 시스템으로부터 선택 회로(14)에 출력되는 주파수 전환 신호는, 냉음극관의 특성이나 사용하는 전압 등에 의해 미리 설정되는 조광 레벨의 신호이다.
예를 들면, 조광 레벨을 10 스텝으로 설정하고, 최소 휘도(1 스텝) 내지 최대 휘도(10 스텝)까지의 제어를 행한다. 이 경우, 고주파의 교류화 주파수에 의한 표시 품위의 저하가 1 스텝뿐이면, 미리 2 스텝 내지 10 스텝까지의 조광 레벨에 있어서는, 선택 회로(14)에 고주파의 교류화 주파수의 선택을 행하게 하고, 1 스텝만 저주파의 교류화 주파수의 선택을 행하게 한다.
발진 회로(11)는, 선택 회로(14)에 의해 선택된 교류화 주파수의 발진을 행한다. 예를 들면, 도 3은 발진 회로(11)의 구체적인 회로도이며, 승압 회로(12)를 포함하는 회로도이다. 도 3에 있어서, Q1, Q2는 스위칭 트랜지스터(이하, 간단히 트랜지스터라고 함)이며, 베이스(B)에 공급되는 드라이브 신호에 의해 번갈아 스위칭을 행하고, 교류화 주파수의 발진을 행하는, 소위 푸시풀(push-pull) 전압 공진 회로이다. 또한, 도 3에 나타내는 트랜스(T)는 상술한 승압 회로(12)이며, 권선비(Ns/Np)에 따라 입력 전압을 승압한다.
또한, Cp는 공진 콘덴서이며, 이 공진 콘덴서(Cp)와 트랜스(T)의 1차 측 합 성 임피던스(Lp)의 병렬 공진 회로에 의해 교류화 주파수가 결정된다. 따라서, 상기 선택 회로(14)의 출력에 따라, 예를 들면, 공진 콘덴서(Cp)의 용량을 가변하고, 발진 회로(11)로부터 고주파 또는 저주파의 발진을 행하게 한다.
즉, 발진 회로(11)는 입력부(10)로부터 온 기간, 전압(V)이 공급되면, 코일(L) 및 풀업(pull-up) 저항(R)을 통하여 트랜지스터(Q1)에 드라이브 신호가 공급되고, 트랜지스터(Q1)가 온 한다. 이 트랜지스터(Q1)의 구동에 의해, 트랜스(T)의 1차 측에는 화살표 a방향으로 전류가 흐르고, 이 동안에 트랜지스터(Q2)의 베이스(B)에는 트랜스(T)의 베이스 권선에 의해 드라이브 신호가 공급되고, 다음에, 트랜지스터(Q2)가 온 하고, 트랜스(T)의 1차 측에는 화살표 b방향으로 전류가 흐른다. 따라서, 상기 구동을 반복함으로써, 발진 회로(11)의 출력으로부터 선택 회로(14)에 의해 선택된 주파수의 발진이 행하여진다. 또한, 도 4는 상술한 제어 신호에 대한, 냉음극관에 공급하는 고압의 저주파 구동 전원의 출력 타이밍을 나타낸다.
따라서, 상술한 조광 레벨 2 내지 10에 있어서는, 냉음극관을 밝게 발광시키기 위하여, 예를 들면, 100KHz의 고주파 발진을 행하고, 한편 냉음극관의 발광을 어둡게 낮추는, 예를 들면, 조광 레벨 1의 경우에는 예를 들면, 50KHz의 저주파 발진을 행하여, 누설 전류에 의한 냉음극관의 불균일한 발광을 방지한다. 이렇게 구성함으로써, 냉음극관이 설치된 LCD 유닛의 표시 품위의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 상기 예에서는 10 레벨의 조광을 행하고, 조광 레벨 1일 때에만 교류화 주파수를 저주파로 설정했지만, 사용하는 냉음극관의 특성이나 사용하는 전압 등에 의해 조광 레벨 2 이하인 경우에 교류화 주파수를 저주파로 설정해도 되고, 또한 조광 레벨 3 이하 등으로 설정해도 좋다.
또한, 상기 예에서는 교류화 주파수를 고주파 100KHz와 저주파 50KHz의 2단계로 했지만, 상술한 공진 콘덴서의 용량을 제어하고, 3단계, 4단계 등과 같이 보다 상세한 제어를 행하는 구성으로 해도 된다.
(실시예 2)
다음에, 본 발명의 실시예 2에 대해서 설명한다.
본 예는, 교류화 주파수를 저주파로 설정할 때, 입력부에 공급되는 제어 신호에 의거하여 행하는 구성이다. 이하, 도 5를 이용하여 구체적으로 설명한다.
상기한 바와 같이, 입력부(10)에는 직류 전압과 제어 신호가 공급되고, 제어 신호에 따라 온, 오프 제어된 입력 전원은, 발진 회로(11)에 의해 고주파 또는 저주파의 발진을 행하고, 승압 회로(12)에 출력된다. 본 예에 있어서는, 적분 회로(16)와 콤퍼레이터(17)가 사용되고, 적분 회로(16)는 온, 오프 제어를 행하는 제어 신호를 적분하고, 당해 적분 결과를 콤퍼레이터(17)에 출력한다.
콤퍼레이터(17)는 적분값이 미리 설정된 값보다 작으면, 발진 회로(11)에 전환 신호를 보내고, 발진 회로(11)의 발진 주파수를 고주파로부터 저주파로 전환한다. 본 예에 있어서도, 발진 회로(11)는 상술한 도 3에 나타내는 회로를 적용할 수 있고, 콤퍼레이터(17)의 출력에 의해 공진 콘덴서(Cp)의 용량을 변경하고, 이후 발진 회로(11)의 교류화 주파수를 저주파로 전환한다.
따라서, 제어 신호의 온 비율이 작아지고, 예를 들면, 상술한 조광 레벨 1에 대응하는 온, 오프 비율이 되었을 때, 발진 회로(11)의 교류화 주파수를 저주파로 전환하도록 구성함으로써, 누설 전류에 의한 냉음극관의 불균일한 발광이 방지되고, 예를 들면, 냉음극관이 설치된 LCD 유닛의 표시 품위의 저하를 방지할 수 있다.
(실시예 3)
다음에, 본 발명의 실시예 3에 대해서 설명한다.
본 예는, 교류화 주파수를 저주파로 설정할 때, 입력부에 공급되는 제어 신호의 변화에 의거하여 행하는 구성이다. 이하, 도 6을 이용하여 구체적으로 설명한다.
상기한 바와 같이, 입력부(10)에는 직류 전압과 제어 신호가 공급되고, 제어 신호는 단위 시간마다 조광 정보에 따른 비율의 온, 오프 제어를 행하고, 입력 전원을 생성한다. 여기에서, 본 예에서 사용하는 제어 신호는 상술한 2개의 실시예에서 사용하는 제어 신호와 상이하고, 온, 오프 비율에 따라 주파수가 변화되는 신호이다. 예를 들면, 온의 기간이 짧아지면, 제어 신호의 출력 주파수도 높아지는 구성이다.
미분 회로(18)에서는, 상기 구성의 제어 신호를 미분하고, 당해 미분 결과를 MCU(마이크로 컨트롤러 유닛)(19)에 출력한다. MCU(19)에서는 미분 결과가 미리 설정된 값보다 커지면 발진 회로(11)에 제어 신호를 보내고, 발진 회로(11)의 발진 주파수를 고주파로부터 저주파로 전환한다. 본 예에 있어서도, 발진 회로(11)는 상술한 도 3에 나타내는 회로를 적용할 수 있고, MCU(19)의 출력에 의해 공진 콘덴 서(Cp)의 용량이 변경되고, 이후 발진 회로(11)의 교류화 주파수를 저주파로 설정할 수 있다.
예를 들면, 제어 신호의 주파수가 높아지고, 상술한 조광 레벨 1에 대응하는 주파수가 되었을 때, 발진 회로(11)의 교류화 주파수가 저주파로 전환될 수 있도록 구성하고, 누설 전류에 의한 냉음극관의 불균일한 발광을 방지하고, 예를 들면, 냉음극관이 설치된 LCD 유닛의 표시 품위의 저하를 방지할 수 있다.
(실시예 4)
다음에, 본 발명의 실시예 4에 대해서 설명한다.
본 예는 냉음극관을 통하여 귀환하는 전류에 의거하여 교류화 주파수를 가변하는 구성이다. 이하, 구체적으로 설명한다.
도 7은 본 예의 교류 전원 장치의 회로 블록도이다. 상기한 바와 같이, 입력부(10)에는 직류 전압과 제어 신호가 공급되고, 제어 신호는 단위 시간마다 직류 전압을 온, 오프 제어하고, 발진 회로(11)에 전원 공급을 행한다. 발진 회로(11)에서는 지정된 교류화 주파수에 의해 발진을 행하고, 승압 회로(12), 커넥터(13)를 통하여 고전압을 냉음극관(20)에 공급하고, 냉음극관(20)을 발광한다.
검출 회로(21)는 상기 냉음극관(20)의 귀환 전류를 검출한다. 검출 회로(21)는, 예를 들면, 적분 회로(21a)와 콤퍼레이터(21b)로 구성되고, 적분 회로(21a)는 냉음극관(20)을 통하여 공급되는 귀환 전류를 적분하고, 적분 결과를 콤퍼레이터(21b)에 출력한다.
적분 회로(21a)에 공급되는 귀환 전류는, 냉음극관(20)을 흐르는 전류량에 비례하고, 적분값이 일정값 이하가 되었을 때, 냉음극관(20)이 불균일 발광이 되는 것을 방지하기 위하여, 발진 회로(11)에 제어 신호를 출력한다.
도 8은 본 예의 교류 전원 장치의 구체적인 회로를 나타내는 도면이다. 또한, 도 8에 있어서, 발진 회로(11)의 구성에 대해서는 상기한 바와 동일하며, 설명을 생략한다. 적분 회로(21a)는 저항(R1)과 콘덴서(C1)로 구성되며, 냉음극관(20)으로부터의 귀환 전류는, 다이오드(D)를 통하여 적분 회로(21a)에 공급된다. 또한, 적분 회로(21a)에는 분할 저항(R2)에 의해 저항 분할된 전류가 흘러들어오고, C1과 R1의 값에 의해 결정되는 시정수(時定數)에 따라 콤퍼레이터(21b)에 적분 결과를 출력한다.
이 결과는 콤퍼레이터(21b)에 출력되어, 미리 설정된 예를 들면, 조광 레벨 1에 대응하는 값이 되면 콤퍼레이터(21b)로부터 발진 회로(11)에 제어 신호가 출력되어, 상술한 공진 콘덴서(Cp)의 용량을 가변하고, 발진 회로(11)의 발진 주파수를 고주파로부터 저주파로 전환한다. 따라서, 본 예에 있어서도 누설 전류에 의한 냉음극관의 불균일한 발광이 방지되어, 예를 들면, 냉음극관이 설치된 LCD 유닛의 표시 품위의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 상기 예에서는 콤퍼레이터(21b)를 사용했지만, 예를 들면, 상기 시정수를 상술한 조광 레벨 1에 대응하는 값으로 설정함으로써, 콤퍼레이터(21b)를 삭제하고, 적분 회로(21a)로부터 직접 발진 회로(11)에 제어 신호를 출력하고, 상술한 공진 콘덴서(Cp)의 용량을 가변하고, 발진 회로(11)의 발진 주파수를 고주파로부터 저주파로 전환하는 구성으로 해도 된다.
또한, 상기 예에서는 조광 레벨 1에 대응하는 경우로 했지만, 사용하는 냉음극관의 특성이나 사용 전압 등에 의해 조광 레벨 2 이하의 경우 등에 대응하는 경우로 해도 된다.

Claims (13)

  1. 부하에 흐르는 전류량을 단위 시간당 직류 전원의 온, 오프로 제어하는 입력 수단과,
    미리 설정된 상기 부하로의 공급 전류량이 소정 레벨 이상일 때, 상기 직류 전원을 온 기간에 고주파의 교류화 주파수로 발진하고, 상기 부하로의 공급 전류량이 소정 레벨 이하일 때, 상기 직류 전원의 온 기간에 저주파의 교류화 주파수로 발진하는 발진 수단과,
    상기 발진 수단의 출력을 승압하여, 상기 부하에 공급하는 고압 출력 수단을 갖고,
    상기 직류 전원의 온, 오프 비율의 제어를 행하는 제어 신호는, 온, 오프 비율에 따라 주파수가 변화되는 신호이고,
    상기 제어 신호의 미분값에 의거하여 상기 교류화 주파수를 고주파로부터 저주파로 전환하는 것을 특징으로 하는 교류 전원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급 전류량의 소정 레벨에 대응하는 상기 부하의 조광 레벨을 미리 설정하고, 상기 조광 레벨에 도달했을 때, 상기 발진 수단에 대하여 저주파에서의 발진 지시를 행하는 것을 특징으로 하는 교류 전원 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 발진 수단은, 공진 콘덴서를 포함하는 푸시풀(push-pull) 전압 공진 회로이고, 상기 저주파에서의 발진 지시는, 상기 공진 콘덴서의 용량을 가변시키는 지시인 것을 특징으로 하는 교류 전원 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정 레벨의 공급 전류량에 대응하는 미분값을 미리 기억하고, 상기 제어 신호의 미분값이 미리 기억한 미분값 이상이 되었을 때, 상기 교류화 주파수를 고주파로부터 저주파로 전환하는 지시를 행하는 것을 특징으로 하는 교류 전원 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 발진 수단은, 공진 콘덴서를 포함하는 푸시풀(push-pull) 전압 공진 회로이고, 상기 저주파로의 전환 지시는, 상기 공진 콘덴서의 용량을 가변시키는 지시인 것을 특징으로 하는 교류 전원 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 부하를 통하여 귀환하는 귀환 전류에 따라, 상기 교류화 주파수를 고주파로부터 저주파로 전환하는 것을 특징으로 하는 교류 전원 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 귀환 전류는 적분 회로에 의해 귀환 전류량이 검출되고, 상기 귀환 전류량이 일정값을 초과할 때, 상기 저주파로의 전환 지시를 행하는 것을 특징으로 하는 교류 전원 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 발진 수단은, 공진 콘덴서를 포함하는 푸시풀(push-pull) 전압 공진 회로이고, 상기 저주파로의 전환 지시는, 상기 공진 콘덴서의 용량을 가변시키는 지시인 것을 특징으로 하는 교류 전원 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항, 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부하는, 냉음극관인 것을 특징으로 하는 교류 전원 장치.
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