KR100952747B1 - 페라이트코어의 유기전압을 이용한 인버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 백라이트 유닛의 인버터에 관한 것으로, 특히 페라이트코어에 유기되는 유기전압을 이용하여 램프의 파손을 검출하고 램프의 파손에 의한 과전압으로부터 인버터를 보호하는 페라이트코어의 유기전압을 이용한 인버터 보호 장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 인버터는 입력 교류전류를 부하에 공급하기 위한 구동부를 포함하는 인버터에 있어서, 1차코일이 권선된 1차코일 권선부와, 2차코일이 권선되며 상기 1차코일 바깥쪽 양측에 배치되는 2차코일 권선부를 구비한 보빈과; 상기 보빈의 코일 권선부의 내부 중공부를 관통하는 고리형태의 페라이트코어를 포함하는 트랜스포머와; 상기 1차 및 2차 코일 권선부의 연장길이 양측 외곽 위치에서 페라이트코어에 인가된 유기전압을 검출하고, 상기 유기전압의 변화에 따라 상기 구동부를 온/오프 제어하는 보호회로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

백라이트 유닛, 인버터, 페라이트코어, 유기전압

Description

페라이트코어의 유기전압을 이용한 인버터{INVERTER USING OUTPUT VOLTAGE OF FERRITE CORE}

본 발명은 백라이트 유닛의 인버터에 관한 것으로, 특히 페라이트코어에 유기되는 유기전압을 이용하여 램프의 파손을 검출하고 램프의 파손에 의한 과전압으로부터 인버터를 보호하는 페라이트코어의 유기전압을 이용한 인버터 보호 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 백라이트 유닛은 초기 구동을 위해 고전압을 요구한다. 이러한 고전압을 발생시키기 위해 백라이트 유닛은 고전압용 트랜스를 포함하는 인버터를 포함한다. 통상 인버터는 백라이트 유닛의 램프의 파손여부를 검출하고, 램프 파손에 따른 타 부품들의 고장을 방지하기 위한 보호 장치를 포함한다.

도 1은 일반적인 백라이트 유닛용 인버터 보호 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 이하 도 1을 참조하여 일반적인 백라이트 유닛용 인버터 보호 장치의 구성 및 동작을 설명한다.

통상, 인버터 보호 장치는 구동부(20)와 트랜스(30)와 전압검출부(40)와 보호회로(50)를 포함한다.

구동부(20)는 입력전류를 생성하여 출력하며, 상기 보호회로(50)의 제어를 받아 온/오프된다. 상기 입력전류는 교류전류로, 구형파 등이 될 수 있다.

트랜스(30)는 구동부(20)로부터 입력전류를 인가받아 램프(10)를 구동하기 위한 구동전압을 생성한다. 도 1에서와 같이, 트랜스(30)는 한 개의 1차코일과 두 개의 2차코일로 형성되는 3권선 외철형 트랜스로서 램프(10) 4개 당 하나를 필요로 하므로, 다수의 램프(10)들을 요구하는 백라이트 유닛에서는 복수의 트랜스(30)들을 필요로 한다. 상기 각 2차코일의 양 끝단 각각에는 램프(10)의 전극이 연결된다. 다시 말하면, 한 개의 2차코일에 연결되는 두 램프로는 하나의 교류 구동전압이 입력되므로 양(+)과 음(-)의 전압이 대칭적으로 상호 교번하여 인가된다.

전압검출부(40)는 다수의 커패시터 또는 저항 등으로 구성될 수 있으며, 트랜스(30)의 2차코일의 양 끝단에 연결되며, 상기 2차코일의 양 끝단에 연결되는 두 램프(10)로 제공되는 전압의 합(이하 "전압합"이라 함)을 검출한다. 다시 말하면, 전압검출부(40)는 상기 2차코일 개수에 대응하는 수로 구성되어 2차코일의 양끝단의 전압합을 검출하여 출력한다. 예를 들면, 두 램프(10)들이 정상인 경우, 전압검출부(40)는 상기 두 램프(10)로 양(+) 및 음(-)의 대칭되는 전압이 인가되므로 상기 전압합 값으로 0V를 검출하고, 램프(10)들 중 하나에 이상이 발생하면 중성점이 무너졌기 때문에 전압합 값으로 큰 고전압값을 검출한다. 따라서 상기 전압검출부(40)의 부품들은 중성점이 무너졌을 경우를 대비하여 구동전압에 대응하는 고전 압을 견딜 수 있는 부품이 사용된다.

보호회로(50)는 전압검출부(40)로부터의 전압합을 입력받고, 상기 입력된 전압합값에 의해 램프(10)들의 고장 유무를 판단하고, 고장 유무에 따라 구동부(20)를 제어하여 램프(10)의 동작을 온/오프한다.

상술한 바와 같이 종래 백라이트용 인버터 보호 장치는 램프 2개당 하나의 전압검출부를 필요로 함으로써 많은 부품들을 필요로 하는 문제점이 있으며, 이로 인해 인버터의 크기가 증가하고 생산단가가 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 종래 백라이트용 인버터 보호 장치의 전압검출부는 트랜스의 출력단과 램프 사이의 전압, 즉 고전압을 측정하므로 고전압을 견딜 수 있는 고가의 부품을 사용함으로써 생산단가가 증가할 수 있는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 트랜스포머의 페라이트코어에 유기되는 유기전압을 이용하여 램프의 파손을 검출하고 램프의 파손에 의한 과전압으로부터 인버터를 보호하는 페라이트코어의 유기전압을 이용한 인버터 보호 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인버터는; 입력 교류전류를 부 하에 공급하기 위한 구동부를 포함하는 인버터에 있어서, 1차코일이 권선된 1차코일 권선부와, 2차코일이 권선되며 상기 1차코일 바깥쪽 양측에 배치되는 2차코일 권선부를 구비한 보빈과; 상기 보빈의 코일 권선부의 내부 중공부를 관통하는 고리형태의 페라이트코어를 포함하는 트랜스포머와; 상기 1차 및 2차 코일 권선부의 연장길이 양측 외곽 위치에서 페라이트코어에 인가된 유기전압을 검출하고, 상기 유기전압의 변화에 따라 상기 구동부를 온/오프 제어하는 보호회로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 페라이트코어는 망간-아연 페라이트인 것을 특징으로 한다.

상기 유기전압은 다수의 저항 또는 커패시터로 이루어진 전압분배 회로를 경유하여 검출되는 것을 특징으로 한다.

상기 보빈은 2차코일이 인출되는 출력단측과 1차코일이 인출되는 입력단측을 구비하며, 상기 입력단측에는 상기 2차코일권선부의 외곽 양단으로부터 연장되는 한쌍의 2차 연장부를 구비하며, 상기 2차 연장부는 상기 페라이트코어와 접촉하기 위한 돌출핀이 각각 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 돌출부는 상기 2차 연장부 몸체 내부를 통하여 유기전압출력핀과 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 1차코일 권선부의 양단으로부터 연장되는 한쌍의 1차 연장부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 페라이트코어에서 유기되는 유기전압을 이용하여 램프 4개 이상 당 1개의 전압검출부를 구비하는 방법으로 부품수를 크게 줄일 수 있고, 이를 이용한 백라이트 유닛의 크기를 줄일 수 있는 효과를 가진다.

또한, 본 발명은 램프의 고장여부 판단 시에 페라이트코어에 유기된 비교적 작은 유기전압에 따른 작은 전압을 검출하므로 2차측의 고전압 검출에 의한 고장여부 판단시보다 안정적인 효과를 가지며, 비교적 낮은 전압의 부품을 사용하므로써 생산 단가를 낮출 수 있는 효과를 가진다.

교류 입력전류가 페라이트코어 트랜스로 입력되면, 1차코일에 흐르는 1차 전류는 1차코일을 따라 흐르고, 이에 의해 페라이트코어에는 자속이 생성되며, 이에 의하여 2차코일에 2차 전압이 유도된다. 그런데 페라이트는 도체성질을 띠고 있어 2차 코일에 연결되는 부하, 즉 램프의 고장(무부하) 여부에 따라 페라이트코어에 유기되는 전압에 차이가 나게되는 현상이 발생하며, 이 유기전압을 검출하여 램프의 고장여부를 검출할 수 있다.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 인버터의 구성 및 동작을 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 페라이트코어의 유기전압을 이용한 인버터 보호 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 트랜스의 보빈의 개략적인 구성을 나타낸 도면이며, 도 4는 도3의 보빈에 페라이트코어가 결합된 구성을 나타낸 도면이다. 그리고 도 5는 보빈과 페라이트코어의 분해 사시도이고, 도 6 은 트랜스포머와 램프의 결선도이다.

본 발명에 따른 인버터는 구동부(120)와 페라이트코어 트랜스포머(130)와 보호회로(150)로 구성된다.

구동부(120)는 교류 입력전류를 생성하여 출력하며, 상기 보호회로(150)의 제어를 받아 온/오프된다. 상기 교류 입력전류는 구형파가 될 수 있다.

페라이트코어 트랜스포머(130)는 도 3과 같은 보빈(131)과 보빈(131) 상에 도 4와 같이 배치되는 페라이트코어(138)로 구성되어, 상기 교류 입력전원을 입력받고, 교류 구동전원을 생성하여 복수의 램프(10)들로 제공한다.

구체적으로, 보빈(131)은 교류 입력전류를 입력받기 위한 입력전원핀들로 구성되는 입력단(132)과 승압된 교류 구동전압을 출력하는 출력전원핀들로 구성되는 출력단(133)과 1차코일이 권선되는 1차코일 권선부(134)와 2차코일이 권선되는 2차코일 권선부(135)와 유기전압 출력핀들로 구성되는 유기전압출력단(137)과 유기전압출력핀과 연결된 돌출핀(136)으로 구성된다. 도 2 내지 도 5의 예에서는 입력전원핀이 2개이고 출력전원핀이 4개이며, 유기전압 출력핀(137)이 2개인 보빈(131)을 나타내며, 출력전원핀이 배열되는 출력단측과 입력전원핀이 배열되는 입력단측으로 구분된다. 상기 1차코일 권선부(134)는 보빈의 중앙에 배치되며, 1차코일 권선부(134)의 양쪽에 2차코일 권선부(135)가 배치된다. 1차코일 권선부(134)에 감긴 1차코일의 양 끝단은 각각 입력단(132)의 입력전원핀에 연결되고, 2차코일 권선부(135)에 감긴 2차코일의 양 끝단은 출력단(133)의 출력전원핀들에 각각 연결된다. 상기 보빈의 출력단측에는 1차코일 권선부(134) 양단으로부터 연장되는 1차 연 장부(141)와 2차 코일 권선부(135)의 외곽 양단으로부터 연장되는 2차 연장부(142)가 각각 1쌍씩 구비되며, 그 단부에는 각각 입력단자(132) 또는 유기전압출력단자(137)가 구비된다.

도 5에서 보듯이 페라이트 코어는 통상 'U'자 형상으로 이루어진 반쪽이 마주 결합되어 고리 형태를 이루며, 각 일단부가 보빈의 1차코일 권선부(134) 및 2차코일 권선부(135)의 중공부(139)로 삽입되고 타단부는 입력단측 연장부(141 및 142)상에 접촉하여 배열된다.

돌출핀(136)은 페라이트코어(138)에 유기되는 유기전압을 인가받기 위해 페라이트코어(138)가 접촉되는 입력단측 2차 연장부(142) 상에 형성되며, 각각 하나씩 구비된다. 상기 돌출핀(136)은 2차코일에 유기되는 고전압의 직접적인 영향을 받지 않도록 입력단측에 형성되는 것이 바람직하며, 2차 연장부(142) 몸체 내부를 통하여 유기전압출력핀과 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.

페라이트코어(138)로는 유기전압 생성을 용이하게 하기 위해 도체성질을 띠는 망간(Mn)-아연(Zn) 페라이트를 사용한다.

정상 동작을 할 때는 2차 출력 일측에 2개에 램프(10)가 연결되어 있어 전압이 램프(10) 각각에 전압이 분배되어 약 1100V 정도의 전압이 인가되고, 2차 측의 높은 전압으로 인하여 도체 성질을 띠고 있는 Mn-Zn 페라이트코어(138)에 이 전압이 유기되어 진다. 2차 출력 타측도 동일하다.

반면에, 램프(10)가 빠지거나 파손되어 저항이 증가되면 정상상태인 램프에 2배 정도의 전압인 약 2200V 정도의 전압이 인가되어 지고, Mn-Zn 페라이트코 어(138)에는 비정상상태일 때 보다 높은 약 2배에 전압이 유기되어 진다. 이러한 유기 전압의 차이를 돌출핀(136)을 통하여 Mn-Zn 페라이트코어(138)에 접촉시켜 검출하도록 보호회로(150)가 구성된다.

위에서는 돌출핀(136)이 입력단측의 2차 연장부(142) 상에 형성되는 예를 설명하였으나, 반드시 이에 국한될 필요는 없고, 1차코일과 2차코일이 이 권선된 코일 권선부(134, 135)의 전체 연장길이에 걸쳐서 발생된 전압이 페라이트코어(138)에 유기하는 유기전압을 측정하기 위하여 코일 권선부의 외곽의 양단 위치에 대응되는 페라이트코어(138)의 양 위치에 걸리는 전압을 검출할 수 있다면, 돌출핀(136)의 위치는 상기 예에 한정되는 것은 아니다.

보호회로(150)는 상기 유기전압 출력핀들과 연결되어 페라이트코어(138)에 유기된 유기전압을 검출하며, 유기전압에 따라 램프(10)들에 이상이 발생하였는지를 판단하고, 구동부(120)를 온/오프 하여 인버터를 보호한다.

그러나 페라이트코어(138)에 유기된 전압을 직접 검출하는 경우 보호회로(150)의 고장을 유발할 수 있으므로 유기전압 검출부(160)를 구성할 수도 있다.

이러한 유기전압 검출부(160)는 다수의 저항 또는 캐패시터들로 구성된 전압분배회로를 포함하여 상기 유기전압 출력핀(137)들과 연결되어 페라이트코어(138)에 유기된 유기전압을 검출한다. 상기 예에서는 1차코일 권선부(134) 양측에 각각 1개씩의 2차코일 권선부(135)를 두어 4개의 램프를 감시하는 예를 나타내었으나, 2차코일 권선부(135)의 수는 필요에 따라 4개 또는 그 이상으로 하여 8개 이상의 램프를 구성하는 변형예도 가능하다.

한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.

도 1은 일반적인 인버터의 구성을 나타낸 도면

도 2는 본 발명에 따른 인버터의 구성을 나타낸 도면

도 3은 본 발명에 따른 인버터의 트랜스의 보빈의 구조를 나타낸 도면

도 4는 본 발명에 따른 보빈에 페라이트코어가 결합된 경우를 나타낸 도면

도 5는 본 발명에 따른 보빈 및 페라이트코어의 분해 사시도를 나타낸 도면

도 6은 본 발명에 따른 트랜스포머와 램프의 결선도를 나타낸 도면

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

120 : 구동부 130: 페라이트코어 트랜스

131: 보빈 132: 입력단

133: 출력단 134: 1차코일 권선부

135: 2차코일 권선부 136: 돌출핀

137: 유기전압 출력핀 138: 페라이트코어

139: 중공부 141:1차 연장부

142: 2차 연장부 150: 보호회로

160: 유기전압 검출부

Claims (6)

1. 입력 교류전류를 부하에 공급하기 위한 구동부를 포함하는 인버터에 있어서,

   1차코일이 권선된 1차코일 권선부와, 2차코일이 권선되며 상기 1차코일 바깥쪽 양측에 배치되는 2차코일 권선부를 구비한 보빈과; 상기 보빈의 1차 및 2차코일 권선부의 내부 중공부를 관통하는 고리형태의 페라이트코어를 포함하는 트랜스포머와;

   상기 1차 및 2차 코일 권선부의 연장길이 양측 외곽 위치에서 페라이트코어에 인가된 유기전압을 검출하고, 상기 유기전압의 크기에 따라 상기 구동부를 온/오프 제어하는 보호회로;를 포함하는 인버터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 페라이트코어는 망간-아연 페라이트인 것을 특징으로 하는 인버터
3. 제1항에 있어서,

   상기 유기전압은 다수의 저항 또는 커패시터로 이루어진 전압분배 회로를 경유하여 검출되는 것을 특징으로 하는 인버터.
4. 제1항에 있어서,

   상기 보빈은 2차코일이 인출되는 출력단측과 1차코일이 인출되는 입력단측을 구비하며,

   상기 입력단측에는 상기 2차코일권선부의 외곽 양단으로부터 연장되는 한쌍의 2차 연장부를 구비하며, 상기 2차 연장부는 상기 페라이트코어와 접촉하기 위한 돌출핀이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 인버터.
5. 제4항에 있어서,

   상기 돌출부는 상기 2차 연장부 몸체 내부를 통하여 유기전압출력핀과 연결되는 것을 특징으로 하는 인버터.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,

   상기 1차코일 권선부의 양단으로부터 연장되는 한 쌍의 1차 연장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 인버터.

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