KR101007037B1 - 램프 구동 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 램프 구동 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일실시 예에 따른 램프 구동 장치는 적어도 하나의 램프를 포함하는 채널부, 채널부에 공급되는 램프 전압을 제어하는 컨트롤 집적회로 및 컨트롤 집적회로의 FB 단자에 걸리는 전압인 램프 전압이 온도에 따라 변화되더라도 특정 전압 이상으로 상승되는 것을 방지하도록 제어하는 IC 제한부를 포함한다.
인버터, EEFL Lamp, LCD

Description

램프 구동 장치{Driving Apparatus of Lamp}
실시 예는 램프 구동 장치에 관한 것이다.
일반적으로, LCD(Liquid Crystal Display)는 자체 발광을 하지 못하므로, 백라이트라고 불리는 별도의 광원이 필요하며, 이러한 백라이트는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED), 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL), 외부 전극 형광 램프(External Electrode Fluorescent Lamp; EEFL) 등이 사용되고 있다.
이와 같이, LCD에서 광원 역할을 하는 램프(Lamp)의 하이-하이(High-High) 병렬 구동을 위한 인버터 회로에 사용되는 PWM IC는 듀티(Duty)제어를 통하여 출력을 가변시키는 방법으로 동작하는 경우에 IC가 보증하는 듀티 이상에서 IC내부 회로의 보호를 위하여 출력을 셧다운(shutdown)시키는 기능을 내장하고 있다. 이 내장 기능은 외부 노이즈(Noise)에 의한 오동작 발생등 노이즈(Noise)에 대한 설계가 필요하고, 트랜스 및 입력 전압 조건 등 설계시 고려해야 할 팩터(factor)가 많으며, 이런 팩터(factor)는 설계 제약 조건으로 작용한다. 이에 따라, 피드백(FeedBack)단에 제너(Zener Diode)를 사용하여 피드백(FeedBack)단 전압이 특정 전압 이상(duty full조건)올라가는 것을 막는 방법으로 IC동작 안정화를 진행하였다.
그러나, 이러한 제너 다이오드(Zener Diode)를 사용한 방법은 제너 다이오드(Zener Diode)의 온도 변화량을 감안하면 사용 가능한 듀티(duty)가 제한된다. 이에 따라, LCD용 인버터에서 로드(Load)역할을 하는 BLU(Back light unit)에 따라 듀티(duty)가 가변되고, 또한 사용 가능한 동작 주파수영역, 입력전압 조건 및 트랜스의 특성에 따라 사용 가능한 duty는 제한될 수 밖에 없는 문제점이 발생하였다.
실시 예에 따라 온도의 변화에 무관하게 피드백(FeedBack)단자 전압이 특정 전압 이상(duty full조건) 상승하는 것을 방지할 수 있는 램프 구동 장치를 제공하는데 있다.
실시 예에 따른 램프 구동 장치는 적어도 하나의 램프를 포함하는 채널부, 채널부에 공급되는 램프 전압을 제어할 수 있는 제어 전압을 출력하는 컨트롤 집적회로 및 램프 전압이 온도에 따라 변화되더라도 특정 전압 이상으로 상승되는 것을 방지하도록 컨트롤 집적회로의 FB 단자에 걸리는 제어 전압을 제어하는 IC 제한부를 포함한다.
실시 예에 따른 램프 구동 장치는 온도의 변화와 관계없이 피드백(FeedBack)단자 전압이 특정 전압 이상(duty full조건) 상승하는 것을 방지함으로써, 컨트롤 집적회로의 동작을 안정화시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 실시 예에 따른 램프 구동 장치는 온도의 변화와 관계없이 피드백(FeedBack)단자 전압이 특정 전압 이상(duty full조건) 상승하는 것을 방지함으로써, 외부 노이즈(Noise)에 의한 오동작 발생 등을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포 함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 램프 구동 장치를 설명하기 위한 것이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 IC 제한부를 설명하기 위한 것이다.
도 1을 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 램프 구동 장치는 채널부, 컨트롤 집적회로 및 IC 제한부를 포함하여 구성된다.
먼저, 채널부(100)는 적어도 하나의 램프(Lamp)를 포함한다. 이러한 램프(Lamp)는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED), 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL), 외부 전극 형광 램프(External Electrode Fluorescent Lamp; EEFL) 등 일 수 있다.
컨트롤 집적회로(Control Integrated Circuit, IC; 300)는 채널부(100)에 공급되는 램프 전압을 제어할 수 있는 제어 전압을 출력하는 것이다. 이러한 컨트롤 집적회로(CIC; 300)는 램프 전압 조절 에러부(미도시) 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 램프 전압을 ref 전압과 비교하여 피드백(Feedback)하며 제어전압을 출력하는 것이다. 또한, 컨트롤 집적회로(CIC; 300)는 FB(Feedback) 단자, IS 단자, REG(Regulator) 단자 등을 포함하여 채널부(100), IC 제한부(200) 등등과 전기적으로 연결될 수 있다.
IC 제한부(200)는 램프 전압이 온도에 따라 변화되더라도 특정 전압 이상으로 상승되는 것을 방지하도록 컨트롤 집적회로(CIC; 300)의 FB(Feedback) 단자에 걸리는 제어 전압을 제어할 수 있다. 즉, IC 제한부(200)는 제어 전압을 제어하여 주변 온도 또는 내부 온도 등에 의해 상승될 수 있는 램프 전압을 제어하여 특정 전압 이하가 되도록 하는 것이다. 여기서, 특정 전압은 제품의 효율에 따라 달리 설정되거나 회로부품에 따라 달라질 수 있다. IC 제한부(200)에 대한 자세한 설명은 도 2를 통해 알아보면 다음과 같다.
IC 제한부(200)는 전압 분압부(210), 제1 스위칭부(Q1, 220) 및 제2 스위칭부(Q2, 230) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
전압 분압부(210)는 컨트롤 집적회로(300)의 내부 레귤레이터 단자(Reg)에 제공되는 제1 전압을 공급받아 제1 전압을 분압할 수 있다. 이러한 전압 분압부(210)는 적어도 하나의 레지스터(R1, R2, R3)를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 전압 분압부(210)는 레귤레이터 단자(Reg)에 제공되는 제1 전압을 공급받아 제1 레지스터(R1) 내지 제3 레지스터(R3)를 통해 제1 전압을 분압할 수 있다. 이와 같이, 전압 분압부(210)는 적어도 하나의 레지스터(R1, R2, R3)를 통해 분압된 제1 전압을 제1 스위칭부(Q1, 220)에 제공할 수 있다.
제1 스위칭부(Q1, 220)는 전압 분압부(210)에서 제1 전압을 분압한 전압인 제2 전압을 공급받아 스위칭 동작을 할 수 있다. 이러한 제1 스위칭부(Q1, 220)는 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT) 또는 모스 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor; MOSFET)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 제1 스위칭부(Q1, 220)가 바이폴라 정션 트랜지스터(BJT)일 경우에는 제1 스위칭부(Q1, 220)는 NPN 바이폴라 정션 트랜지스터(NPN BJT)이고, 제1 스위칭부(Q1, 220)가 모스 트랜지스터(MOSFET)일 경우에는 제1 스위칭부(Q1, 220)는 N 모스 트랜지스터(N MOSFET)인 것이다. 즉, 제1 스위칭부(Q1, 220)는 전압 분압부(210)에서 제공하는 제2 전압을 베이스 단자(B) 또는 게이트 단자(G)를 통해 공급받아 턴 온(Turn on) 또는 턴 오프(Turn off) 동작할 수 있다. 이에 따라, 제1 스위칭부(Q1, 220)의 스위칭 동작에 의해 제3 전압을 제2 스위칭부(Q2, 230)에 제공할 수 있다.
제2 스위칭부(Q2, 230)는 제1 스위칭부(Q1, 220)의 스위칭 동작에 의해 제공되는 제3 전압을 공급받아 스위칭 동작을 하면서, FB 단자(Feedback)에 걸리는 제어 전압을 제어하여 램프 전압을 실질적으로 일정하게 유지할 수 있다. 이러한 제2 스위칭부(Q2, 230)는 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT) 또는 모스 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor; MOSFET)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 제2 스위칭부(Q2, 230)가 바이폴라 정션 트랜지스터(BJT)일 경우에는 제2 스위칭부(Q2, 230)는 PNP 바이폴라 정션 트랜지스터(PNP BJT)이고, 제2 스위칭부(Q2, 230)가 모스 트랜지스터(MOSFET)일 경우에는 제2 스위칭부(Q2, 230)는 P 모스 트랜지스터(P MOSFET)인 것이다. 제2 스위칭부(Q2, 230)는 제1 스위칭부(Q1, 220)의 스위칭 동작에 의해 제공되는 제3 전압을 베이스 단자(B) 또는 게이트 단자(G)를 통해 공급받아 턴 온(Turn on) 또는 턴 오프(Turn off) 동작할 수 있다. 이에 따라, 컨트롤 집적회로(300)의 FB 단자(Feedback)와 전기적으로 연결되는 제2 스위칭부(Q2, 230)의 이미터 단자(E) 또는 소스 단자(S)에 걸리는 전압인 램프 전압을 실질적으로 일정하게 유지할 수 있다.
이러한 IC 제한부의 연결관계를 알아보면 다음과 같다.
컨트롤 집적회로(300)의 내부 레귤레이터 단자(Reg)는 제1 레지스터(R1)의 일단과 제1 스위칭부(Q1, 220)의 컬렉터 단자(C)와 전기적으로 공통 연결된다. 제1 레지스터(R1)의 타단은 제2 레지스터(R2)의 일단과 전기적으로 연결되고, 제2 레지스터(R2)의 타단은 제3 레지스터(R3)의 일단, 제1 커패시터(C1)의 일단 및 제1 스위칭부(Q1, 220)의 베이스 단자(B)와 전기적으로 공통 연결된다. 제1 스위칭부(Q1, 220)의 이미터 단자(E)는 제2 스위칭부(Q2, 230)의 베이스 단자(B) 및 제4 레지스터(R4)의 일단과 전기적으로 공통 연결된다. 제1 스위칭부(Q1, 220)의 컬렉터 단자(C)는 제3 레지스터(R3)의 타단, 제1 커패시터(C1)의 타단, 제4 레지스터(R4)의 타단 및 기준 전압원(GND)과 전기적으로 공통 연결된다. 제2 스위칭부(Q2, 230)의 이미터 단자(E)는 컨트롤 집적회로(300)의 피드백 단자(FB)와 전기적으로 연결된다. 도 2에서는 제1 스위칭부(Q1, 220) 및 제2 스위칭부(Q1, 220)를 바이폴라 정션 트랜지스터(BJT)로 도시하였으나 모스 트랜지스터(MOSFET)도 가능하다. 또한, 바이폴라 정션 트랜지스터(BJT)의 연결관계를 통해 모스 트랜지스터(MOSFET)의 연결관계도 충분히 유추할 수 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
지금까지 설명한 램프 구동 장치의 동작을 알아보면 다음과 같다.
전압 분배부(210)의 제1 레지스터(R1) 내지 제3 레지스터(R3)를 통해 컨트롤 집적회로(300)의 내부 레귤레이터 단자(Reg)를 통해 공급되는 제1 전압을 분배할 수 있다. 이때, 컨트롤 집적회로(300)의 피드백 단자(FB)에 걸리는 제어 전압 레벨을 이 분배 전압 값으로 설정할 수 있다. 이에 따라, 전압 분배부(210)를 통해 제1 전압을 분압한 전압인 제2 전압은 컨트롤 집적회로(300)의 피드백 단자(FB)에 걸리는 제어 전압과 동일한 전압 크기를 가질 수 있다.
제2 전압은 제1 스위칭부(Q1, 220)의 베이스 단자(B)로 공급된다. 이때, 제1 스위칭부(Q1, 220)의 베이스 단자(B)에 인가되는 제2 전압과 이미터 단자(E)에 인가되는 제3 전압 간에 소정의 전압 차가 발생한다. 이러한 소정의 전압 차는 제1 스위칭부(Q1, 220)가 바이폴라 정션 트랜지스터(BJT)일 경우에는 실질적으로 0.6V 차이가 발생한다. 이에 따라서, 제2 전압과 제3 전압 간에는 0.6V 전압 차가 발생한다. 반면에 모스 트랜지스터(MOSFET)일 경우에는 실질적으로 문턱 전압이 발생할 수 있다. 따라서, 제2 전압과 제3 전압 간에는 문턱 전압 차가 발생한다.
이와 같이 동작할 때, 제2 스위칭부(Q2, 230)의 이미터 단자(E)와 전기적으로 연결된 피드백 단자(FB)에 인가되는 제어 전압은 제1 스위칭부(Q1, 220)의 베이스 단자(B)에 인가되는 제2 전압과 동일한 전압이 발생할 수 있다. 즉, 제1 스위칭부(Q1, 220)의 이미터 단자(E)에 인가되는 제3 전압이 제2 스위칭부(Q2, 230)의 베이스 단자(B)에 인가됨으로써, 제2 스위칭부(Q2, 230)의 베이스 단자(B)에 인가되는 제3 전압과 이미터 단자(E)에 인가되는 제어 전압 간에 소정의 전압 차가 발생한다. 이러한 소정의 전압 차는 제2 스위칭부(Q2, 230)가 바이폴라 정션 트랜지스터(BJT)일 경우에는 실질적으로 0.6V 차이가 발생하고, 모스 트랜지스터(MOSFET)일 경우에는 실질적으로 문턱 전압이 발생할 수 있다.
이에 따라, 제1 스위칭부(Q1, 220)의 베이스 단자(B)에 인가되는 제2 전압과 동일한 전압이 발생할 수 있다. 따라서, 전압 분압부(210)를 통해 제어 전압의 최대 전압 값을 제어할 수 있다. 즉, 전압 분압부(210)를 통해 제2 전압을 세츄레이션(saturation)되도록 함으로써, 피드백 단자(FB)에 인가되는 제어 전압이 상승하더라도 제2 전압 이하가 되도록 제한할 수 있다.
종래의 램프 구동 장치에서는 컨트롤 집적회로의 동작은 램프 전압 조절 에러부(Error amp)의 입력이 1.25V 보다 낮으면 피드백(feedback)량을 증가하여 듀티(duty)를 늘리고 1.25V 보다 높으면 램프 전압 조절 에러부(Error amp)의 출력을 줄여 피드백 단자(FB)를 조절할 수 있다. 램프 전압 조절 에러부(Error amp)의 입력 단자인 IS 단자에 인가되는 전압 레벨이 낮으면 피드백 단자(FB)의 인가되는 전압을 올려 듀티(duty)를 풀(full)상태로 만드는 동작을 하였는데, 본 발명의 일실시 예에 따른 램프 구동 장치는 앞에서 설명한 바와 같이, 풀 듀티(full duty)상태가 되지 않도록 피드백 단자(FB)에 인가되는 제어 전압을 제한함으로써, 램프 및 회로의 동작을 안정화할 수 있다.
또한, 본 발명은 피드백 단자(FB)에 인가되는 제어 전압을 제한하기 위해 전압 분배부(210), 제1 스위칭부(Q1, 220) 및 제2 스위칭부(Q2, 230)로 구성된 IC 제한부(200)를 사용함으로써, 주변 온도 또는 내부 온도의 변화에 대한 내성이 강해질 수 있다. 이에 따라, 온도의 변화에 따라 변화될 수 있는 오차 범위를 현저히 줄일 수 있어 램프 구동 장치를 더욱 안정적으로 동작할 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 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.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 램프 구동 장치를 설명하기 위한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 IC 제한부를 설명하기 위한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
100: 채널부 200: IC 제한부
210: 전압 분압부 220: 제1 스위칭부
230: 제2 스위칭부 300: 컨트롤 집적회로

Claims (12)

  1. 적어도 하나의 램프를 포함하는 채널부;
    상기 채널부에 공급되는 램프 전압을 제어할 수 있는 제어 전압을 출력하는 컨트롤 집적회로; 및
    상기 램프 전압이 온도에 따라 변화되더라도 특정 전압 이상으로 상승되는 것을 방지하도록 상기 컨트롤 집적회로의 FB 단자에 걸리는 상기 제어 전압을 제어하는 IC 제한부;를 포함하며,
    상기 IC 제한부는
    상기 컨트롤 집적회로의 내부 레귤레이터 단자에 제공되는 제1 전압을 공급받아 상기 제1 전압을 분압하는 전압 분압부;
    상기 전압 분압부에서 상기 제1 전압을 분압한 전압인 제2 전압을 공급받아 스위칭 동작을 하는 제1 스위칭부; 및
    상기 제1 스위칭부의 스위칭 동작에 의해 제공되는 제3 전압을 공급받아 스위칭 동작을 하면서, 상기 제어 전압을 제어하여 상기 램프 전압이 상기 특정 전압 이상으로 상승되지 않도록 일정하게 유지하는 제2 스위칭부;
    를 포함하는 램프 구동 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭부 또는 상기 제2 스위칭부는 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT)를 포함하는 램프 구동 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭부는 NPN 바이폴라 정션 트랜지스터이고, 상기 제2 스위칭부는 PNP 바이폴라 정션 트랜지스터를 포함하는 램프 구동 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭부 또는 상기 제2 스위칭부는 모스 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor; MOSFET)를 포함하는 램프 구동 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭부는 N 모스 트랜지스터이고, 상기 제2 스위칭부는 P 모스 트랜지스터를 포함하는 램프 구동 장치.
  7. 제3 항 또는 제4 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭부의 이미터 단자와 상기 제2 스위칭부의 베이스 단자는 연결되는 램프 구동 장치.
  8. 제5 항 또는 제6 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭부의 소스 단자와 상기 제2 스위칭부의 게이트 단자는 연결되는 램프 구동 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 전압 분압부는 적어도 하나의 레지스터를 포함하는 램프 구동 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 전압은 상기 제어 전압과 동일한 전압 크기를 가지는 램프 구동 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 전압과 상기 제3 전압 간의 전압 차이는 상기 제어 전압과 상기 제3 전압 간의 전압 차이와 동일한 램프 구동 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 전압 분압부를 통해 상기 제어 전압의 최대치를 제어할 수 있는 램프 구동 장치.
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KR20080087291A (ko) * 2007-03-26 2008-10-01 삼성전자주식회사 인버터, 이를 갖는 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는표시장치

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