KR100999257B1

KR100999257B1 - 방전 램프 점등 장치

Info

Publication number: KR100999257B1
Application number: KR1020080115114A
Authority: KR
Inventors: 겐고 기무라
Original assignee: 산켄덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2007-11-19
Filing date: 2008-11-19
Publication date: 2010-12-07
Also published as: US7982415B2; CN101442865B; CN101442865A; JP2009123660A; US20090128049A1; TW200924563A; KR20090051713A

Abstract

방전 램프 점등 장치는 DC/AC 변환을 위한 스위치 회로, 변압기의 2차 권선에 접속되는 방전 램프, 상기 방전 램프의 AC 출력 전류를 검출하는 전류 검출기, 검출된 전류에 대한 에러 신호를 출력하는 에러 증폭기, AC 출력 전류를 소정의 값으로 제어하는 것과 같은 방식으로 스위칭 소자를 턴 온/오프시키는 제어 신호를 생성하는 제어 회로, 및 스위칭 소자의 온/오프 동작의 개시 시에 시분할 신호를 생성하는 시분할 신호 발생기를 포함하며, 상기 시분할 신호는 버스트 디밍 신호의 변화를 지연시키거나, 버스트 디밍 신호에 대해 소정의 경사를 갖는다. 에러 증폭기는 시분할 신호 발생기로부터의 시분할 신호에 따라서 에러 신호를 변화시킨다.

Description

방전 램프 점등 장치{DISCHARGE LAMP LIGHTING APPARATUS}

본 발명은 예컨대, 액정 디스플레이 유닛용으로 사용되는 방전 램프를 점등하는 방전 램프 점등 장치에 관한 것이다.

방전 램프의 휘도를 원하는 레벨로 제어하기 위해 버스트 디밍(burst dimming) 펄스 신호를 채용하는 방전 램프 점등 장치가 존재한다. 이 장치는 버스트 디밍 펄스 신호에 따라 p-형 및 n-형 FET와 같은 스위칭 소자의 온/오프 동작을 개시 및 정지시키며, 그에 의해 방전 램프의 휘도를 제어한다.

버스트 디밍 동작 중에 소프트 스타트 동작을 행하는 이러한 타입의 방전 램프 점등 장치가 존재한다. 이러한 타입의 방전 램프 점등 장치의 일례가 일본 특허공개 2004-166446호 공보에 개시되어 있다. 이러한 관련 기술의 장치는 반도체 스위치 회로에 접속되는 1차 권선 및 부하에 접속되는 2차 권선을 갖는 변압기를 채용한다. 관련 기술은 정전류를 부하에 전달하는 인버터를 실현하기 위해, 반도체 스위치 회로 내의 각 스위치에 대해 PWM 제어를 실행한다. 관련 기술은 또한, 버스트 디밍 동작 중에 단속(intermittent) 동작을 제어한다.

즉, 버스트 디밍 동작 내의 각 오프 구간에, 관련 기술은 PWM 제어를 위해 사용되는 에러 신호를 제로(zero)로 만든다. 또한, 버스트 디밍 동작의 온 또는 오프 구간의 시작 및 종료 시에, 관련 기술은 PWM 제어를 서서히 시작 또는 종료하기 위해 피드백 회로의 커패시터를 충전 및 방전시킴으로써 PWM 제어를 위해 사용되는 에러 신호를 점진적으로 증가 또는 감소시켜, 정전류를 제공하도록 노력한다.

그러나, 상술한 특허 문헌의 방전 램프 점등 장치는 일반적으로, 에러 증폭기에 위상 보상을 행하고 소프트 스타트 동작의 기울기를 결정하기 위해 커패시터(특허 문헌의 도 3에서 136)를 채용한다.

이로 인해, 버스트 디밍 동작의 온 구간의 시작 시에 커패시터에 의해 소프트 스타트 동작의 기울기를 더욱 완만하게 만들어, 부하를 통해 흐르는 전류의 변화에 대해 피드백 제어 루프의 응답을 지연시킨다. 그 결과, 급격한 부하 변화 또는 급격한 입력 변화로 인해 방전 램프의 급격한 휘도 변화가 초래될 수 있고, 어떤 경우에는, 스위칭 소자나 변압기를 파괴할 수도 있다.

한편, 커패시터의 사용과 함께 부하를 통해 흐르는 전류의 변화에 대해 피드백 제어 루프의 응답 속도를 높여, 버스트 디밍 동작의 온 구간의 시작 시에 소프트 스타트 동작의 기울기를 더욱 급하게 만든다. 소프트 스타트 동작의 그러한 급격한 기울기가 방전 램프에 전달되는 전류에 서지(surge)를 초래하여, 디스플레이 상에 노이즈를 야기하고 방전 램프의 신뢰도를 저해한다.

본 발명은 버스트 디밍 동작의 각 온 구간의 시작 시에 소프트 스타트 동작을 쉽게 실현할 수 있는 방전 램프 점등 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 하나 이상의 스위칭 소자를 턴 온/오프함으로써 DC 전원의 DC 전압을 AC 전압으로 변환하도록 구성되는 스위치 회로, 상기 스위 치 회로에 접속되는 1차 권선과 AC 전압을 출력하는 2차 권선을 갖는 변압기, 상기 변압기의 상기 2차 권선에 접속되는 방전 램프, 상기 방전 램프를 통해 흐르는 AC 출력 전류를 검출하도록 구성되는 전류 검출기, 상기 전류 검출기의 검출값과 소정의 기준 전압 사이의 에러 전압을 나타내는 에러 신호를 출력하도록 구성되는 에러 증폭기, 상기 에러 증폭기의 상기 에러 신호에 의거하여, 상기 스위칭 소자를 턴 온/오프시키는 제어 신호를 생성하여 상기 AC 출력 전류가 소정값으로 제어되도록 하는 제어기, 및 상기 스위칭 소자의 온/오프 동작의 개시 시에 시분할 신호를 생성하도록 구성되는 시분할 신호 발생기로서, 상기 시분할 신호는 버스트 디밍 신호의 변화를 지연시키는 신호 및 상기 버스트 디밍 신호에 소정의 경사를 갖는 신호를 중첩하여 형성되는 신호 중 하나인, 시분할 신호 발생기를 포함하는 방전 램프 점등 장치가 제공된다. 상기 에러 증폭기는 상기 시분할 신호 발생기의 상기 시분할 신호에 따라 상기 에러 신호를 변화시킨다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 상기 시분할 신호 발생기는, 상기 시분할 신호의 경사를 결정하도록 구성되는 경사 결정 커패시터, 상기 버스트 디밍 신호가 출력 오프 상태를 나타낼 때 상기 경사 결정 커패시터를 소정의 전류로 충전하도록 구성되는 충전기, 및 상기 버스트 디밍 신호가 출력 온 상태를 나타낼 때 상기 경사 결정 커패시터를 소정의 전류로 방전하도록 구성되는 방전 회로를 포함한다. 상기 시분할 신호는 상기 에러 증폭기의 반전 입력 단자에 공급된다.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 상기 시분할 신호 발생기는, 상기 시분할 신호의 경사를 결정하도록 구성되는 경사 결정 커패시터, 상기 버스트 디밍 신호가 출력 오프 상태를 나타낼 때 상기 경사 결정 커패시터를 소정의 전류로 방전하도록 구성되는 방전기, 및 상기 버스트 디밍 신호가 출력 온 상태를 나타낼 때 상기 경사 결정 커패시터를 소정의 전류로 충전하도록 구성되는 충전 회로를 포함한다. 상기 시분할 신호는 상기 에러 증폭기의 비반전 입력 단자에 공급된다.

본 발명의 제4 양태에 따르면, 상기 기준 전압은 직렬로 접속되는 복수의 저항기를 포함하는 전압 디바이더에 의해 생성되고, 경사 결정 커패시터는 상기 전압 디바이더에 접속되며, 상기 시분할 신호 발생기는 상기 버스트 디밍 신호가 출력 오프 상태를 나타낼 때 상기 경사 결정 커패시터를 방전하도록 구성되는 방전기를 포함한다.

본 발명의 제5 양태에 따르면, 상기 제어기는, 삼각파 발생기와, 상기 삼각파 발생기로부터의 삼각파 신호, 상기 에러 증폭기로부터의 상기 에러 신호, 및 상기 시분할 신호 발생기로부터의 상기 시분할 신호를 서로 비교하여, 상기 비교 결과에 따라서, 상기 스위칭 소자를 턴 온/오프시키도록 구성되는 비교기를 포함한다.

본 발명에 의하면, 버스트 디밍 동작의 각 온 구간의 시작 시에 소프트 스타트 동작을 쉽게 실현할 수 있는 방전 램프 점등 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르는 방전 램프 점등 장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

각 방전 램프 점등 장치는, 버스트 디밍 신호가 시분할 신호를 발생하기 위한 시분할 신호 발생기에 공급되고, 시분할 신호에 따라, p-형 및 n-형 FET(Qp1 및 Qn1)의 온/오프 동작이 시작 및 정지되는 것을 특징으로 한다.

제1 실시예

도 1은 제1 실시예에 따르는 방전 램프 점등 장치를 도시하는 회로도이다. 도 1의 장치는 DC 전원(Vin)과 접지 사이에, 상측(high-side) p-형 MOSFET(Qp1)(이하 "p-형 FET(Qp1)"라고 한다) 및 하측(low-side) n-형 MOSFET(Qn1)(이하 "n-형 FET(Qn1)"라고 한다)를 포함하는 직렬 회로를 포함한다. p-형 및 n-형 FET(Qp1 및 Qn1)의 접속점과 접지 사이에는, 커패시터 C3 및 변압기(T)의 1차 권선(P)을 포함하는 직렬 회로가 존재한다. 변압기(T)의 2차 권선(S)의 단부는 커패시터 C4에 접속된다. 리액터(reactor: Lr)는 변압기(T)의 누설 인덕턴스이다.

p-형 FET(Qp1)의 소스는 DC 전원(Vin)을 수신하고, 그 게이트는 제어 회로(1)의 단자 DRV1에 접속된다. n-형 FET(Qn1)의 게이트는 제어 회로(1)의 단자 DRV2에 접속된다.

제어 회로(1)는 스타트 회로(10), 전류 미러 회로(11), 삼각파 발생기(12), 경사 발생기(13), 에러 증폭기(14 및 15), PWM 비교기(16a 및 16b), NAND 게이트(17a), 양의 논리 입력 및 음의 논리 입력을 갖는 AND 게이트로서의 논리 게이트(17b), 및 드라이버(18a 및 18b)를 포함한다.

전류 미러 회로(11)는 단자 RI를 통해 정전류 결정 저항기 R1에 접속된다. 삼각파 발생기(12)는 단자 CF를 통해 커패시터 C1의 단부에 접속된다.

스타트 회로(10)는 DC 전원(Vin)으로부터 전력을 수신하여, 소정의 전압 REG를 발생하여 그 전압 REG를 내부 부품에 공급한다. 전류 미러 회로(11)는 정전류 결정 저항기 R1에 따라 선택적으로 결정되는 정전류를 통과시킨다. 전류 미러 회로(11)로부터의 정전류에 의거하여, 삼각파 발생기(12)는 커패시터 C1을 충전 및 방전시켜 도 2에 도시된 바와 같이 발진하는 삼각파(도 2에 도시된 바와 같은 파형은 커패시터 C1의 충전/방전 전압을 나타낸다)뿐만 아니라 발진하는 삼각파 CF(C1)에 의거하여 클록(CK)을 생성한다. 클록(CK)은 단자 CF에서 발진하는 삼각파와 동기하는 전압 펄스 파형을 갖고, 삼각파의 상승 기간 동안 고레벨을 그리고 삼각파의 하강 기간 동안 저레벨을 유지한다. 클록(CK)은 양의 논리에서는 NAND 게이트(17a)로 그리고 음의 논리에서는 논리 게이트(17b)로 전송된다.

변압기 T의 2차 권선(5)의 제1 단부는 방전 램프(3)의 제1 전극에 접속된다. 방전 램프(3)의 제2 전극은 램프 전류 검출기(5)에 접속된다. 리액터(Lr)는 변압기(T)의 누설 인덕턴스 성분이다. 램프 전류 검출기(5)는 방전 램프(3)를 통해 흐른 전류를 검출하고 검출된 전류에 비례하는 전압을 발생하기 위해 다이오드 D1 및 D2와 저항기 R4를 포함한다. 이 전압은 저항기 R3 및 제어 회로(1)의 피드백 단자(FB)를 통해 에러 증폭기(15)의 음(-)의 단자(반전 입력 단자)에 공급된다.

경사 발생기(13) 및 경사 결정 커패시터 C6은 시분할 신호 회로를 형성한다. 시분할 신호 회로는 버스트 디밍 신호를 수신하여, p-형 및 n-형 FET(Qp1 및 Qn1)가 온/오프 동작을 개시할 때 시분할 신호를 생성한다. 시분할 신호는 버스트 디밍 신호 내의 변화를 지연시키기 위한 신호, 또는 버스트 디밍 신호에 대해 소정의 경사를 갖는 신호를 중첩하여 형성되는 신호이다. 시분할 신호에 의거하여, 에러 증폭기(15)는 p-형 및 n-형 FET(Qp1 및 Qn1)의 온/오프 동작을 개시 및 정지한다.

경사 발생기(13)는 버스트 디밍 신호를 수신하기 위한 인버터(130), 게이트가 인버터(130)의 출력에 접속되어 있는 p-형 및 n-형 FET(Q1 및 Q2), 및 정전류원(CC1)을 포함한다. 전원 REG와 접지 사이에서, p-형 및 n-형 FET(Q1 및 Q2)와 정전류원(CC1)이 직렬로 접속된다.

p-형 및 n-형 FET(Q1 및 Q2)의 접속점은 단자 CDV를 통해 경사 결정 커패시터 C6에 접속되고, 전압 폴로워인 버퍼(14)의 양(+)의 단자에 또한 접속된다. 버퍼(14)의 음(-)의 단자는 그 출력 단자에 접속되고, 버퍼의 음 및 출력 단자의 접속점은 다이오드 D3을 통해 에러 증폭기(15)의 음의 단자에 접속된다.

전원 REG와 접지 사이에, 저항기 R5 및 R6을 포함하는 직렬 회로가 존재한다. 저항기 R5 및 R6의 접속점은 에러 증폭기(15)의 양(+)의 단자(비반전 입력 단자)에 접속된다. 에러 증폭기(15)의 출력 단자는 PWM 비교기(16a 및 16b)의 양(+)의 단자에 접속된다.

PWM 비교기(16a)는, 에러 증폭기(15)로부터 PWM 비교기(16a)의 양의 단자에 공급되는 에러 전압 FBOUT이 단자 CF로부터 PWM 비교기(16a)의 음의 단자에 공급되는 전압 이상일 때 낮고, 에러 전압 FBOUT이 삼각파 신호 CF(C1)의 전압보다 낮을 때 높은 펄스 신호를 생성한다. PWM 비교기(16a)에 의해 생성되는 펄스 신호는 NAND 게이트(17a)에 전송된다.

PWM 비교기(16b)는, 에러 증폭기(15)로부터 PWM 비교기(16b)의 양의 단자에 공급되는 에러 전압 FBOUT이 삼각파 발생기(12)로부터 PWM 비교기(16b)의 음의 단자에 공급되는 반전 신호 CF(C1')의 전압 이상일 때 높고, 에러 전압 FBOUT이 반전 신호 CF(C1')의 전압보다 낮을 때 낮은 펄스 신호를 생성한다. PWM 비교기(16b)에 의해 생성되는 펄스 신호는 논리 게이트(17b)에 전송된다. 여기에서, 반전 신호 CF(C1')는 삼각파 신호 CF(C1)의 상한값(VH)과 하한값(VL) 사이의 중간 전위 근방에서의 삼각파 신호 CF(C1)를 반전시켜 형성된다.

NAND 게이트(17a)는 삼각파 발생기(12)로부터의 클록(CK)과 PWM 비교기(16a)로부터의 신호의 NAND를 연산하여, 드라이버(18a) 및 단자 DRV1을 통해 p-형 FET(Qp1)에 제1 구동 신호를 출력한다. 논리 게이트(17b)는 삼각파 발생기(12)로부터의 클록(CK)과 PWM 비교기(16b)로부터의 신호의 AND를 연산하여, 드라이버(18b) 및 단자 DRV2를 통해 n-형 FET(Qn1)에 제2 구동 신호를 출력한다.

PWM 비교기(16a), NAND 게이트(17a) 및 드라이버(18a)에 의해 제공되는 제1 구동 신호는 삼각파 신호 CF(C1)의 1/2주기보다 짧은 펄스 폭을 갖고, 방전 램프(3)를 통해 흐른 전류에 대응한다. 제1 구동 신호는 방전 램프(3)를 통해 전류를 통과시키도록 p-형 FET(Qp1)를 구동한다. PWM 비교기(16b), 논리 게이트(17b) 및 드라이버(18b)에 의해 제공되는 제2 구동 신호는, n-형 FET(Qn1)를 구동시키고 제1 구동 신호에 의해 통과되는 전류와 반대 방향으로 방전 램프(3)를 통해 전류를 통과시키도록 제1 구동 신호와 실질적으로 동일한 펄스 폭 및 제1 구동 신호에 대해 약 180도의 위상차를 갖는다.

제1 실시예의 동작은 도 2에 도시된 타이밍도를 참조하여 설명할 것이다.

p- 및 n-형 FET(Qp1 및 Qn1)는 이와 달리, 구형파 전압을 발생하도록 제1 및 제2 구동 신호에 응답하여 턴 온/오프된다. 사각파 전압은 커패시터 C3 및 변압기(T)의 1차 권선(P)에 인가된다. 그 후, 커패시터 C3, 변압기(T)의 누설 인덕턴스, 및 커패시터 C4가 사인파 전압을 방전 램프(3)에 인가하도록 공진한다.

도 1에 도시된 회로는 커패시터 C4와 변압기(T)의 누설 인덕턴스의 공진이 우세해진다.

변압기(T)로부터의 출력이 다이오드 D1을 턴 온하기 위한 방향일 때, 다이오드 D1은 방전 램프(3)를 통해 흐른 전류를 통과시킨다. 변압기(T)로부터의 출력이 다이오드 D1을 턴 오프하기 위한 반대 방향일 때, 다이오드 D2는 저항기 R3을 통해 방전 램프(3)의 전류를 통과시키도록 턴 온한다. 저항기 R3은 전류에 대응하는 전압을 전류 검출 신호로서 생성한다. 저항기 R4 및 피드백 회로의 커패시터 C5는 집적 회로(평활 회로)를 형성한다.

에러 증폭기(15)의 음의 단자는 단자 FB를 통해 전류 검출기(5)로부터 전류 검출 신호의 전압을 수신한다. 에러 증폭기(15)의 양의 단자는 저항기 R5 및 R6에 의해 전원 REG를 분할하여 제공되는 전압 VREF를 수신한다. 에러 증폭기(15)는 이들 입력 전압 사이의 에러 전압을 증폭하고, 에러 신호를 출력한다.

삼각파 발생기(12)는 소정의 기간을 갖는 클록(CK), 클록(CK)이 높을 때 점진적으로 상승하고 클록(CK)이 낮을 때 점진적으로 하강하는 삼각파 신호 CF(C1), 및 삼각파 신호 CF(C1)의 역인 반전된 삼각파 신호 CF(C1')를 출력한다. 삼각파 신호 CF(C1)의 경사는 커패시터 C1 및 삼각파 발생기로부터 단자 CF에 공급되는 전 류에 의해 결정된다.

에러 증폭기(15)로부터의 에러 신호는 PWM 비교기(16a 및 16b)의 양의 단자에 공급된다. PWM 비교기(16a)의 음의 단자는 삼각파 발생기(12)로부터 삼각파 신호 CF(C1)를 수신한다. PWM 비교기(16b)의 음의 단자는 삼각파 신호 CF(C1)의 역인 반전된 신호 CF(C1')를 수신한다. PWM 비교기(16a)는 에러 신호 및 삼각파 신호를 서로 비교하고, 비교 결과에 대응하는 펄스 폭을 갖는 PWM 신호를 출력한다. PWM 비교기(16b)는 에러 신호 및 반전된 삼각파 신호를 서로 비교하고, 비교 결과에 대응하는 펄스 폭을 갖는 PWM 신호를 출력한다.

PWM 비교기(16a)로부터의 출력은 NAND 게이트(17a)의 입력 단자에 공급된다. NAND 게이트(17a)의 다른 입력 단자는 삼각파 발생기(12)로부터 클록(CK)을 수신한다. 클록(CK)이 높을 때, NAND 게이트(17a)는 PWM 비교기(16a)로부터의 신호를 NAND 신호 NAND17a로서 출력하여, 드라이버(18a)를 통해 p-형 FET(Qp1)를 구동시킨다.

PWM 비교기(16b)로부터의 출력은 논리 게이트(17b)의 입력 단자에 공급된다. 논리 게이트(17b)의 다른 입력 단자는 삼각파 발생기(12)로부터 클록(CK)의 역을 수신한다. 클록(CK)이 낮을 때, 논리 게이트(17b)는 PWM 비교기(16b)로부터의 신호를 신호 NAND17b로서 출력하여 드라이버(18b)를 통해 n-형 FET(Qn1)를 구동시킨다.

그 결과, p-형 및 n-형 FET(Qp1 및 Qn1)가 이와 달리, 전류 검출기(5)로부터 검출된 신호에 응답하여 턴 온/오프한다. 예를 들어, 방전 램프(3)를 통해 흐른 전류가 증가하면, 저항기 R3에 의해 제공되는 전류 검출 신호는 에러 증폭기(15)로부터의 출력을 감소시키도록 증가한다.

이로 인해, p- 및 n-형 FET(Qp1 및 Qn1)의 출력 신호의 펄스 폭이 좁아지며, 즉, p-형 및 n-형 FET(Qp1 및 Qn1)의 온 기간이 짧아지며, 그것에 의해 변압기(T)의 2차측에 전달되는 에너지 및 방전 램프(3)로 전송되는 전류가 감소한다. 반면에, 방전 램프(3)를 통해 흐른 전류가 감소하면, p-형 및 n-형 FET(Qp1 및 Qn1)의 온 기간은 방전 램프(3)를 통해 흐른 전류를 증가시키도록 길어진다. 이러한 방법으로, 방전 램프(3)를 통해 흐르는 전류가 조정된다.

경사 발생기(13)의 인버터(130)는 버스트 디밍 신호를 반전시켜 반전된 버스트 디밍 신호를 출력한다. 버스트 디밍 신호가 높으면, 인버터(130)로부터의 출력이 낮아져 p-형 FET(Q1)를 턴 온시키고 n-형 FET(Q2)를 턴 오프시킨다.

그 결과, 경사 결정 커패시터 C6이 고 레벨로 빠르게 충전되고, 버퍼(14)가 고-레벨 출력을 에러 증폭기(15)의 음의 단자에 제공한다. 그 후, 에러 증폭기(15)는 저-레벨 출력을 유지하며, 따라서 PWM 비교기(16a 및 16b)는 각각 펄스를 제공하지 않는다. 그 결과, p-형 및 n-형 FET(Qp1 및 Qn1)가 정지하며, 따라서 방전 램프(3)가 점등하지 않는다.

버스트 디밍 신호가 낮아질 때, 경사 발생기(13)의 인버터(130)는 고-레벨 출력을 제공하여, p-형 FET(Q1)를 턴 오프시키고 n-형 FET(Q2)를 턴 온시킨다.

그 결과, 경사 결정 커패시터 C6이 n-형FET(Q2)를 통해 정전류원(CC1)으로 방전하여, 경사 결정 커패시터 C6의 전압이 소정의 경사로 점진적으로 감소한다.

이때, 버퍼(14)로부터의 출력은 에러 증폭기(15)로부터의 출력을 점진적으로 증가시키도록 점진적으로 감소한다. 그 후, PWM 비교기(16a 및 16b)는 각각 온 기간을 점진적으로 확장하면서 p-형 및 n-형 FET(Qp1 및 Qn1)을 턴 온/오프 개시하도록 점진적으로 넓어지는 폭을 갖는 PWM 신호를 출력한다.

버퍼(14)로부터의 출력이 저항기 R3으로부터의 전류 검출 신호보다 작아질 때, 다이오드 D3은 턴 온프하며, 따라서 전류 검출 신호만 에러 증폭기(15)의 음의 단자에 공급된다. 그 결과, 에러 증폭기(15)의 음의 단자에 공급되는 전류 검출 신호를 에러 증폭기(15)의 양의 단자에 공급되는 전압 VREF와 실질적으로 등화시키도록 제어가 행해져, 정전류가 방전 램프(3)를 통과하게 된다.

이러한 방법으로, 제1 실시예에 따르는 시분할 신호 회로가 p-형 및 n-형 FET(Qp1 및 Qn1)가 버스트 디밍 동작 시에 턴 온/오프되는 온 구간의 개시시마다 시분할 신호를 발생하고, 시분할 신호는 버스트 디밍 신호의 변화를 지연시키는 신호 또는 버스트 디밍 신호에 대해 소정의 경사를 갖는 신호를 중첩하여 형성되는 신호이다. 시분할 신호에 의거하여, 에러 증폭기(15)는 에러 증폭기(15)에 의해 제공되는 에러 신호를 변화시킨다. 즉, 에러 신호는 점진적으로 변화하는 시분할 신호에 따라 변화되어, 버스트 디밍 동작의 ON 구간의 개시시마다 소프트 스타트 동작을 쉽게 실현한다. 소프트 스타트 동작의 변화량은 버스트 디밍 신호에 적용되는 경사에 의해 결정되며, 그에 따라 에러 증폭기(15)의 응답 또는 장치의 전체 제어 시스템의 응답을 희생시키지 않고 조정 가능하다.

제2 실시예

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따르는 방전 램프 점등 장치를 도시하는 회로도이다. 제2 실시예는 인버터(130), p-형 FET(Q1), n-형 FET(Q2), 및 전원 REG와 p-형 FET(Q1) 사이에 배치되는 정전류원(CC1)을 포함하는 경사 발생기(13a)를 채용한다.

p-형 및 n-형 FET(Q1 및 Q2)의 접속점은 단자 CDV를 통해 경사 결정 커패시터 C6에 접속되고, 전압 폴로워인 버퍼(14a)의 양(+)의 단자에 또한 접속된다. 버퍼(14)의 음(-)의 단자 및 그 출력 단자는 서로 접속된다. 버퍼(14a)의 음 및 출력 단자의 접속점은 다이오드 D3을 통해 에러 증폭기(15)의 양(+)의 단자에 접속된다. 에러 증폭기(15)의 양의 단자는 저항기 R5 및 R6의 접속점에 또한 접속된다.

에러 증폭기(15)는 그 양의 단자에서 전압 VREF와 시분할 신호를 수신하여, 그들을 결합하여 버스트 디밍 동작의 온 구간의 개시시마다 소프트 스타트 동작을 실행한다. 다이오드 D3의 접속은 도 1에 도시된 것과 반대이다.

시분할 신호를 제외하고, 제2 실시예의 동작은 도 1에 도시된 제1 실시예의 동작과 동일하며, 따라서 제2 실시예의 시분할 신호만을 설명한다.

버스트 디밍 신호가 낮을 때, 인버터(130)는 고-레벨 출력을 제공하여 p-형 FET(Q1)를 턴 오프시키고 n-형 FET(Q2)를 턴 온시킨다. 경사 결정 커패시터 C6은 즉시 방전하여 낮아지고, 버퍼(14a)는 저-레벨 신호를 수신하여, 저-레벨 출력을 제공하여 다이오드 D3을 턴 온시켜 전압 VREF를 낮아지게 한다. 그 결과, 에러 증폭기(15)의 양의 단자는 방전 램프(3)를 통해 흐른 전류를 제로로 만들도록 낮아진다.

버스트 디밍 신호가 높을 때, 인버터(130)는 저-레벨 출력을 제공하여 p-형 FET(Q1)를 턴 온시키고 n-형 FET(Q2)를 턴 오프시킨다. 정전류원(CC1)은 경사 결정 커패시터 C6을 충전시키도록 정전류를 제공하여, 커패시터 C6의 전압을 점진적으로 증가시킨다. 버퍼(14a)로부터의 출력이 점진적으로 증가하여 전압 VREF를 점진적으로 증가시킨다. 그 결과, 에러 증폭기(15)로부터의 출력이 점진적으로 증가하고, 그에 따라 PWM 비교기(16a 및 16b)의 각각이 점진적으로 넓어지는 펄스 폭을 갖는 PWM 신호를 출력한다.

따라서, p-형 FET(Q1) 및 n-형 FET(Q2)는 각각 온 기간을 점진적으로 증가시켜 온/오프 동작을 개시하고, 방전 램프(3)에 전달되는 전류를 점진적으로 증가시킨다. 버퍼(14a)로부터의 출력이 전압 VREF 이상이 될 때, 다이오드 D3은 턴 오프하고, 제어 회로(1a)가 전류 검출 신호의 전압을 전압 VREF와 균등하게 하는 것과 같은 방법으로 방전 램프(3)를 통해 흐르는 전류를 제어한다.

이 방법으로, 제2 실시예는 제1 실시예와 같이 동작하여, 버스트 디밍 동작의 온 구간의 개시시마다 방전 램프(3)를 통해 흐른 전류를 점진적으로 증가시키는 소프트 스타트 동작을 실행한다.

제3 실시예

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따르는 방전 램프 점등 장치를 도시하는 회로도이다. 도 4의 제3 실시예는 경사 결정 커패시터 C6을 저항기 R6과 병렬로 전압 디바이더(R5, R6)의 출력에 접속한다. 제3 실시예는 버스트 디밍 신호를 수신하는 게이트를 갖고, 그 드레인이 다이오드 D3을 통해 저항기 R5 및 R6의 접속점 즉, 전압 디바이더의 출력점에 접속되는 n-형 FET(Q3)을 채용한다.

버스트 디밍 신호가 높을 때, n-형 FET(Q3)가 턴 온하여 다이오드 D3을 통해 경사 결정 커패시터 C6을 단락시켜, 에러 증폭기(15)의 양(+)의 단자가 순간적으로 거의 제로가 된다. 이로 인해, 에러 증폭기(15)의 음(-)의 단자가 방전 램프(3)를 통해 흐른 전류를 제로로 만들도록 낮아진다.

버스트 디밍 신호가 낮을 때, n-형 FET(Q3)가 턴 오프하여 경사 결정 커패시터 C6을 저항기 R5를 통해 충전시킨다. 이로 인해, 에러 증폭기(15)의 양의 단자에서의 전압이 증가하여, 에러 증폭기(15)로부터의 출력을 점진적으로 증가시킨다. 그 결과, PWM 비교기(16a 및 16b)는 각각 점진적으로 넓어지는 펄스 폭을 갖는 PWM 신호를 출력한다.

따라서, p-형 FET(Qp1) 및 n-형 FET(Qn1)는 각각 온/오프 동작을 개시하도록 온 기간을 점진적으로 증가시키고, 방전 램프(3)를 통해 흐르는 전류를 점진적으로 증가시킨다. 에러 증폭기(15)의 양의 단자에서의 전압이 전압 VREF에 도달할 때, 에러 증폭기(15)의 양의 단자에서의 전압은 전압 VREF에서 유지되고, 제어 회로(1b)가 전류 검출 신호의 전압을 전압 VREF와 균등하게 하는 것과 같은 방법으로 방전 램프(3)를 통해 흐른 전류를 제어한다.

이 방법으로, 제3 실시예는 제1 실시예에 의해 제공되는 효과와 유사한 효과를 제공한다.

제4 실시예

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따르는 방전 램프 점등 장치를 도시하는 회 로도이다. 제4 실시예는 도 3에 도시된 제2 실시예의 시분할 신호 회로(13a) 및 PWM 비교기(16c 및 16d)를 채용한다.

PWM 비교기(16c)는 삼각파 발생기(12)로부터의 삼각파 신호 CF(C1), 에러 증폭기(15)로부터의 에러 신호, 및 시분할 신호 회로(13a)로부터의 시분할 신호를 서로 비교하고, PWM 신호를 발생하여 p-형 및 n-형 FET(Qp1 및 Qn1)의 온/오프 동작을 실행한다.

PWM 비교기(16d)는 삼각파 발생기(12)로부터의 삼각파 신호 CF(C1)의 역인 반전된 신호 CF(C1), 에러 증폭기(15)로부터의 에러 신호, 및 시분할 신호 회로(13a)로부터의 시분할 신호를 서로 비교하고, PWM 신호를 발생하여 p-형 및 n-형 FET(Qp1 및 Qn1)의 온/오프 동작을 실행한다.

시분할 신호가 낮을 때, PWM 비교기(16c 및 16d)는 출력을 제공하지 않아 p-형 및 n-형 FET(Qp1 및 Qn1)의 동작을 정지시킨다.

시분할 신호가 점진적으로 증가할 때, PWM 비교기(16c 및 16d)는 시분할 신호와 (반전된) 삼각파 신호를 비교하여, 점진적으로 넓어지는 펄스 폭을 갖는 PWM 신호를 출력한다.

그 결과, p-형 및 n-형 FET(Qp1 및 Qn1)은 온 기간을 점진적으로 넓게 하면서 반복적으로 턴 온/오프한다. 시분할 신호가 에러 신호를 초과하면, 에러 신호와 삼각파 신호가 서로 비교되어 PWM 신호를 출력한다. 이들 PWM 신호에 의거하여, 방전 램프(3)를 통해 흐르는 전류는 제어 회로(1c)에 의해, 에러 증폭기(15)의 양의 단자에 공급되는 전압 VREF에 의해 결정되는 것과 같은 전류로 제어된다.

상술한 제1 내지 제4 실시예의 각각은 변압기(T)의 누설 인덕턴스를 포함하는 2차측 상의 공진 회로(9)를 공진시키도록 2개의 스위칭 소자(Qp1 및 Qn1)를 턴 온/오프시키고 AC 출력을 제공하는 인버터를 채용한다. 이 구성은 본 발명을 한정하지 않는다. 예를 들어, 본 발명은 4개의 스위칭 소자를 사용하는 풀-브리지(full-bridge) 시스템, 또는 2개의 스위칭 소자를 사용하는 센터-탭(center-tap) 시스템을 채용할 수도 있다. 공진 커패시터 C4는 변압기(T)의 1차측 상에 배치될 수도 있다.

제1 내지 제4 실시예 중 어느 하나에 따르는 방전 램프 점등 장치는 방전 램프(3)를 통해 흐르는 전류를 일정한 값으로 제어하는 피드백 제어 루프의 응답에 무관하게 시분할 신호에 경사를 적용할 수 있는 시분할 신호 회로를 채용한다. 버스트 디밍 동작의 온 구간의 개시시마다 실행될 소프트 스타트 동작에 적용되는 경사에 의해 제한되는 것 없이, 상기 장치는 예컨대, 급격한 부하 변화가 발생할 때 출력 전류를 신속하게 제어하도록 피드백 제어 루프의 응답을 충분히 빠르게 한다. 버스트 디밍 동작의 온 구간의 개시시마다, 상기 장치는 부하로의 전원을 점진적으로 증가시키는 소프트 스타트 동작을 실행한다.

따라서, 본 발명은 급격한 입력 변화에 잘 대처하도록 제어 루프에 대한 빠른 응답을 필요로 하는 노트북 퍼스널 컴퓨터용의, 또는 수동형 역률 보정(passive-type power factor correction) 회로(PFC)로부터의 AC-리플(ripple)을 포함하는 출력에 대해 스위칭 동작을 행하여 DC-DC 컨버터 없이 AC 출력을 제공하는 인버터용의 버스트 디밍 동작을 적절히 실행할 수 있다.

요약하면, 본 발명에 따르는 방전 램프 점등 장치는 스위칭 요소의 온/오프 동작의 개시시에 시분할 신호를 생성하는 시분할 신호 회로를 포함하고, 시분할 신호는 버스트 디밍 신호 내의 변화를 지연시키는 신호, 또는 버스트 디밍 신호 상에 소정의 경사를 갖는 신호를 중첩하여 형성되는 신호이다. 상기 장치는 또한, 시분할 신호에 따라 에러 신호를 점진적으로 변화시키는 에러 증폭기를 포함한다. 그 결과, 상기 장치는 버스트 디밍 동작의 온 구간의 개시시마다 소프트 스타트 동작을 쉽게 달성할 수 있다. 소프트 스타트 동작에서의 변화량은 버스트 디밍 신호에 적용되는 경사에 의해 결정되며, 그에 따라 에러 증폭기의 응답 또는 상기 장치의 전체 제어 시스템의 응답을 희생하지 않고 조정 가능하다.

본 발명에 따르는 방전 램프 점등 장치는 자신이 에러 증폭기의 입력 단자에 시분할 신호를 공급하기 때문에 구조적으로 간단하다.

본 발명의 제1 실시예의 효과는 또한, 시분할 신호를 비교기에 공급함으로써 달성될 수도 있다.

이 출원은 참고로 그 전체 내용이 여기에 통합되어 있는 2007년 11월 19일에 출원된 일본 특허출원 2007-299356호에 대해 우선권의 이익을 청구하고 있다. 본 발명은 발명의 특정 실시예를 참조하여 상술하였지만, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 상술한 실시예들에 대한 변형 및 수정이 그 개시 내용에 비추어 당업자에게 일어날 것이다. 본 발명의 범위는 아래의 청구항들을 참조하여 정해진다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따르는 방전 램프 점등 장치를 도시하는 회로도이다.

도 2는 도 1의 장치에서 실행되는 버스트 디밍 동작에 관한 신호를 도시하는 파형도이다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따르는 방전 램프 점등 장치를 도시하는 회로도이다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따르는 방전 램프 점등 장치를 도시하는 회로도이다.

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따르는 방전 램프 점등 장치를 도시하는 회로도이다.

Claims

하나 이상의 스위칭 소자를 턴 온/오프함으로써 DC 전원의 DC 전압을 AC 전압으로 변환하도록 구성되는 스위치 회로;

상기 스위치 회로에 접속되는 1차 권선과 AC 전압을 출력하는 2차 권선을 갖는 변압기;

상기 변압기의 상기 2차 권선에 접속되는 방전 램프;

상기 방전 램프를 통해 흐르는 AC 출력 전류를 검출하도록 구성되는 전류 검출기;

상기 전류 검출기의 검출값과 소정의 기준 전압 사이의 에러 전압을 나타내는 에러 신호를 출력하도록 구성되는 에러 증폭기;

상기 에러 증폭기의 상기 에러 신호에 의거하여, 상기 스위칭 소자를 턴 온/오프시키는 제어 신호를 생성하여 상기 AC 출력 전류를 소정값으로 제어하도록 구성되는 제어기; 및

상기 스위칭 소자의 온/오프 동작의 개시 시에 시분할 신호를 생성하도록 구성되는 시분할 신호 발생기로서, 상기 시분할 신호는 버스트 디밍 신호의 변화를 소정의 변화율로 지연시키는 신호 및 상기 버스트 디밍 신호에 소정의 경사를 갖는 신호를 중첩하여 형성되는 신호 중 하나인, 시분할 신호 발생기를 포함하며,

상기 에러 증폭기는 상기 시분할 신호 발생기의 상기 시분할 신호에 따라 상기 에러 신호를 변화시키는, 방전 램프 점등 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 시분할 신호 발생기는,

상기 시분할 신호의 경사를 결정하도록 구성되는 경사 결정 커패시터;

상기 버스트 디밍 신호가 출력 오프 상태를 나타낼 때 상기 경사 결정 커패시터를 소정의 전류로 충전하도록 구성되는 충전기; 및

상기 버스트 디밍 신호가 출력 온 상태를 나타낼 때 상기 경사 결정 커패시터를 소정의 전류로 방전하도록 구성되는 방전기를 포함하며,

상기 시분할 신호는 상기 에러 증폭기의 반전 입력 단자에 공급되는, 방전 램프 점등 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 시분할 신호 발생기는,

상기 시분할 신호의 경사를 결정하도록 구성되는 경사 결정 커패시터;

상기 버스트 디밍 신호가 출력 오프 상태를 나타낼 때 상기 경사 결정 커패시터를 소정의 전류로 방전하도록 구성되는 방전기; 및

상기 버스트 디밍 신호가 출력 온 상태를 나타낼 때 상기 경사 결정 커패시터를 소정의 전류로 충전하도록 구성되는 충전기를 포함하며,

상기 시분할 신호는 상기 에러 증폭기의 비반전 입력 단자에 공급되는, 방전 램프 점등 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 기준 전압은 직렬로 접속되는 복수의 저항기를 포함하는 전압 디바이더에 의해 생성되고;

경사 결정 커패시터는 상기 전압 디바이더에 접속되며;

상기 시분할 신호 발생기는 상기 버스트 디밍 신호가 출력 오프 상태를 나타낼 때 상기 경사 결정 커패시터를 방전하도록 구성되는 방전기를 포함하는, 방전 램프 점등 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 제어기는,

삼각파 발생기; 및

상기 삼각파 발생기로부터의 삼각파 신호, 상기 에러 증폭기로부터의 상기 에러 신호, 및 상기 시분할 신호 발생기로부터의 상기 시분할 신호를 서로 비교하여, 상기 비교 결과에 따라서, 상기 스위칭 소자를 턴 온/오프시키도록 구성되는 비교기를 포함하는, 방전 램프 점등 장치.