KR101032681B1

KR101032681B1 - 전원공급장치

Info

Publication number: KR101032681B1
Application number: KR1020100018494A
Authority: KR
Inventors: 장기복; 안상우
Original assignee: 한국태양유전(주)
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2011-05-06

Abstract

본 발명은 표시장치의 전원공급장치에 관한 것으로, 전원공급장치에서 DC/DC 출력전압을 형성하기 위해서 PWM제어신호 하나로 등 분할하는 전원분배방식으로 입력전압 하나에 출력전압 하나로 이루어질 수 있도록 하여, 하나의 PWM제어IC를 전원전달소자의 정격전압에 따라 N개만큼 등 분할하여 요구되는 출력전압을 분할할 수 있으므로, 고가의 PWM제어IC가 하나만 있으면 되고 부품 수를 줄여 제조비용을 절감하며 전달소자의 특성에 따른 전기적-열적-노이즈 적인 문제점을 최대한 분산하는 것에 그 특징이 있다.

Description

전원공급장치{Power Supply}

본 발명은 표시장치의 전원공급장치에 관한 것으로, DC/DC 컨버터에서 하나의 PWM제어IC로 다수개의 POWER 컨버터로 등분할하는 기술로서, 종래에는 PWM제어IC 하나로 하나의 POWER 컨버터만을 제어하는 개별제어로서 고가의 PWM제어IC가 필요했으며 부품 수가 많아 제조비용이 상승하고 PCB사이즈가 커지는 단점을 개선하기 위하여, 하나의 PWM제어IC로 다수개의 POWER 컨버터를 제어할 수 있도록 등분할 하는 기술에 관한 것이다.

전원공급장치는 입력되는 전원을 펄스폭 제어(PWM: Pulse Width Modulation)를 통해 각 구성이 요구하는 레벨로 만드는데, 내부 또는 외부 요소에 의해 출력 전원의 레벨이 요구 레벨에서 벗어나는 경우가 있으므로 전원공급장치는 이러한 문제점을 해결하고 영상부와 로직부 및 패널구동부 각각에 안정적인 전원을 제공하기 위해 각 보드로 제공하는 출력 전압을 피드백 입력으로 하여 출력 전압의 변동을 검출하고, 변동에 대응하는 듀티비조절(PWM제어)을 수행하여 출력 전원의 레벨을 제어하고 있다.

종래기술로는 도 1에 도시한 바와 같이 특허출원번호 10-2006-0088066호가 있는데, 플라즈마 표시 장치 및 이의 전원공급장치에 관한 것으로, 라인 저항 성분에 영향을 많이 받는 전원을 구동 전원으로 사용하는 보드에 대하여 해당 구동 전원을 제공하기 위한 피드백 전압을 이용한 듀티제어시에 피드백 전압을 해당 보드로부터 제공받아 이를 이용하며, 이를 통해 해당 보드에 정확하고 안정적인 전원을 공급할 수 있다.

좀더 상세하게 설명하자면, 전원부(100)는 제어부(110)와 구동부(120)와 필터부(130)를 포함하고, 제어부(110)는 입력되는 AC 입력전원을 로직부(400) 또는 영상부(300)에 제공할 전압 레벨로 만들기 위한 듀티제어(즉, PWM 제어)를 수행하며, 제어부(110)는 실제로 제어 칩(Control IC)으로 탑재되고, 구동부(120)는 제어부(110)의 듀티 제어에 따라 스위칭 동작하여 AC 입력전원을 목표 전압 레벨로 만들기 위해, 구동부(120)는 콘트롤 IC의 출력을 게이트 입력으로 하는 FET(전계효과트랜지스터)(Q1)를 포함하고, FET(Q1)은 콘트롤 IC에서 출력하는 제어 신호의 튜티비에 따라 온(on) 시간이 조절되며, 그에 따라 입력전압(Vin)의 레벨을 조절하고, 필터부(130)는 구동부(120)에서 출력하는 전원에 대한 필터링 작용을 수행하는데 이를 위해 필터부(130)는 병렬연결된 인덕터(L1)와 커패시터(C1)로 구성된 LC 필터를 포함하며, 경우에 따라 필터부(130)는 로패스 필터 등이 사용될 수 있고, LC 필터는 입력되는 전원에 포함된 고조파 잡음을 제거하며, 필터부(130)에 출력된 전압은 전원부(100)와 로직부(300)(또는 영상부) 간에 연결된 전압 라인을 통해 로직부로 제공되고, 이때 필터부(130)에서 출력된 전압은 선저항(RL)에 의해 전압 강하되어 로직부에 입력되며, 선저항(RL)에 의해 전압 강하된 필터부(130)의 출력 전압은 로직부의 전원 입력단에 입력되고, 이때 로직부의 전원 입력단은 제어부(110)의 콘트롤 IC와 피드백 입력 라인이 연결되어 있으므로, 로직부에 입력된 전압은 제어부(110)에 피드백 전압으로 입력되면, 제어부(110)는 피드백 전압을 이용하여 출력 전압 레벨을 확인하고, 이후 로직부에 입력될 전압의 레벨이 목표 레벨이 되도록 하는 듀티 제어를 반복적으로 수행한다.

도 2는 또 다른 종래기술로서, 회로개념은 DC전압을 입력받아 DC전압을 출력하는 방식으로 이루어지고, LED 구동용 드라이버(Driver)를 구현할 때 일반적으로 사용하는 방식이며, LED를 구동할 때 전달 전원(Power)에 따라 적절한 전원분산이 필요할 때 유용하게 적용하는 방식이 PWM제어방식을 활용한 DC/DC 제어방식으로, 통상적으로 PWM제어방식은 에너지 전달을 위하여 PWM제어 하나에 DC/DC 하나를 추가하는 방법이다.

도 2에서 보는 것과 같이 PWM제어IC를 통하여 하나의 입력 전원으로 하나의 전원을 생성하는 방식으로 이때 사용되는 PWM제어신호는 각각의 출력전압을 안정화시키는 것이고, 적용하고자 하는 전원에 따라 n개의 출력전압용 DC/DC(컨버터)를 만들 수 있으나, 이때 사용되는 PWM제어IC의 개수도 n개만큼 필요하다.

그러나 상기의 종래기술은 하나의 PWM제어IC로 하나의 전원 컨버터(DC/DC)를 제어하는 개별제어이므로, 전원 컨버터의 수량만큼 고가의 PWM제어IC가 필요하고 부품 수가 많아서 제조비용이 상승하고 PCB사이즈도 커지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래에는 DC/DC 출력전압을 형성하기 위해서 PWM제어신호를 이용하여 요구되는 출력전압을 적절하게 분배하는 방식이지만, 본 발명은 DC/DC 출력전압을 형성하기 위해서 PWM제어신호 하나로 등 분할하는 전원분배방식으로 입력전압 하나에 출력전압 하나로 이루어질 수 있는 방법을 제공하여, 하나의 PWM제어IC를 전원전달소자의 정격전압에 따라 N개만큼 등 분할하여 요구되는 출력전압을 분할할 수 있으므로, 고가의 PWM제어IC가 하나만 있으면 되고 부품 수도 줄어들어 제조비용이 절감되게 하는 전원공급장치의 구성을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 전원공급장치에서 DC/DC 출력전압을 형성하기 위해서 PWM제어신호 하나로 등 분할하는 전원분배방식으로 입력전압 하나에 출력전압 하나로 이루어질 수 있는 방법을 제공하여, 하나의 PWM제어IC를 전원전달소자의 정격전압에 따라 N개만큼 등 분할하여 요구되는 출력전압을 분할할 수 있으므로, 고가의 PWM제어IC가 하나만 있으면 되고 부품 수도 줄여 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있고, 전달소자의 특성에 따른 전기적-열적-노이즈 적인 문제점을 최대한 분산할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 종래 전원공급장치의 등가회로도
도 2는 또 다른 종래기술의 구성도
도 3은 본 발명 전원공급장치의 구성도

본 발명은 전원공급장치에 관한 것으로, 상세한 구성은 첨부되는 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명 전원공급장치의 구성도이다.

본 발명은 표시장치의 전원공급장치에 관한 것으로, DC/DC 컨버터에서 하나의 PWM제어IC로 다수개의 전원(POWER) 컨버터로 등 분할하는 기술로서, 종래에는 PWM제어IC 하나로 하나의 전원 컨버터만을 제어하는 개별제어로서 고가의 PWM제어IC가 전원 컨버터의 수량만큼 필요로 하고 부품 수가 많아 제조비용이 상승하고 PCB사이즈가 커지는 단점을 개선하기 위하여, 하나의 PWM제어IC로 다수개의 전원 컨버터를 제어할 수 있도록 등 분할하는 기술에 관한 것이다.

본 발명이 종래기술인 도 2의 구성과 다른 부분은 PWM제어신호를 종래에는 DC/DC 출력전압을 형성하기 위해서는 PWM제어신호를 적절하게 이용하여 요구되는 출력전압을 적절하게 분배하는 방식이었다면, 본 발명이 구현하고자 하는 방식은 PWM제어신호 하나를 가지고 등 분할의 전원(Power)분배로 입력전압 하나에 출력전압 하나로 이루어질 수 있도록 하는 전원공급장치의 구성에 관한 것이다.

본 발명은 DC/DC 컨버터로 구동되는 전원공급장치에 관한 것으로, 라인 저항 성분에 영향을 많이 받는 전원을 구동 전원으로 사용하는 보드에 대하여 해당 구동 전원을 제공하기 위한 피드백 전압을 이용한 듀티제어시에 피드백 전압을 해당 보드로부터 제공받아 이를 이용하여 해당 보드에 정확하고 안정적인 전원을 공급하는 구성으로, 도 1 및 2의 종래기술과 기본적인 메커니즘은 유사하나, 본 발명은 PWM제어신호 하나를 이용하여 2개의 출력전압뿐만 아니라 전원(Power)에 따른 전달소자의 정격을 감안하여 N개만큼 확장하여 요구되는 출력전압을 적절하게 분할할 수 있는 것이 종래기술과 상이한 부분이며 이를 본 발명의 특징으로 한다.

데이터를 시각적으로 표시하는 표시장치는 디스플레이 장치라고도 하며, 컴퓨터 모니터나 텔레비전 수상기에서 가장 널리 사용되는 표시장치는 음극선관 표시 장치이고, 소형·휴대용 컴퓨터에서는 액정표시장치(LCD) 또는 플라스마 표시장치 등 평면 스크린형의 표시장치가 주로 사용되는데, 통상 전원부·구동부·영상부·로직부·패널부로 구비되고, 영상부는 외부 아날로그 영상신호를 디지털 신호로 변환하여 내부 영상신호를 발생시키며, 로직부는 영상부에서 제공한 내부 영상 신호에 따라 구동 제어신호를 발생시켜 구동부에 제공하고, 구동부는 로직부의 제어신호에 따라 유지전극에 인가되는 유지 방전펄스를 생성하는 X 구동부와 주사전극에 인가되는 유지 방전펄스를 생성하는 Y 구동부 및 는 어드레스 전극에 인가되는 펄스를 생성하는 어드레스 구동부로 구비되어 생성된 펄스를 패널부를 구동하여 영상을 나타내며, 전원부는 전원 스위치의 온·오프에 따라 구동부·영상부·로직부가 필요로 하는 레벨의 전원을 발생시켜 제공하며 영상부나 로직부로부터 피드백 전압을 입력받아 듀티 제어를 수행하는 통상적인 표시장치를 구동하는 것은 유사하므로 상기 전원부에서 각 구성으로 제공하는 전원의 종류 및 구체적인 전압 레벨은 통상적인 종래기술에 따르기로 하며, 본 발명과 동일한 종래기술의 상세설명은 생략한다.

본 발명은 도 3에서 도시한 바와 같이 PWM제어신호 하나를 이용하여 2개로만 사용할 수 있는 것이 아니라 전원(Power)에 따른 전달소자의 정격을 감안하여 N개만큼 확장하여 요구되는 출력전압을 적절하게 분할할 수 있고, 전달특성에 따른 전기적-열적-노이즈(Noise)적인 요소를 최대한 분산할 수 있는 장점이 있으며, 최대의 장점은 PWM제어IC 하나를 이용하여 High Power의 DC/DC 컨버터를 만들 수 있다는 것이고, 동작구조상 코일(Coil)의 편차를 무시하였을 때 등분할 에너지 전달 특성을 만족하는 것으로 적용범위는 PWM제어IC를 사용하는 전 영역에서 사용할 수가 있는 장점이 있다.

본 발명의 전원공급장치(200)는 제어부(210)와 구동부(220)와 로직부(230) 및 피드백라인(240)으로 구비된다.

제어부(210)는 입력되는 입력전원을 로직부(230)에 제공할 전압레벨로 만들기 위한 듀티제어(PWM제어)를 수행하기 위하여 PWM제어IC(211)가 구비된다.

구동부(220)는 제어부(210)의 듀티제어에 따라 스위칭 동작하여 입력전원을 목표 전압레벨로 만들어 주는 단계로서, 콘트롤 IC인 PWM제어IC(211)의 출력을 게이트 입력으로 하는 FET(전계효과 트랜지스터)(221)를 구비하여 PWM제어IC(211)에서 출력되는 제어신호의 튜티 비에 따라 입력전압(Vin)의 레벨을 조절하는 스위칭 동작을 하며, FET(221)에서 출력된 전압은 오토트랜스(222)를 거쳐 입력전압을 목표 전압레벨로 증폭시켜준다.

구동부(220)에서 출력된 전압은 로직부(230)로 제공되고, 이때 로직부(230)의 전원 입력단은 제어부(210)의 PWM제어IC(211)와 피드백라인(240)이 연결되어 있으므로, 로직부(230)에 입력된 전압은 제어부(210)에 피드백 전압으로 입력되며, 제어부(210)는 피드백 전압을 이용하여 출력 전압 레벨을 확인하고, 이후 로직부(230)에 입력될 전압의 레벨이 목표 레벨이 되도록 하는 듀티 제어를 반복적으로 수행하는 구성이다.

그리고 제어부(210)의 PWM제어IC(211)로 제어되는 구동부(220)의 FET(221)와 오토트랜스(222)를 거쳐 각각 증폭된 2개의 전압은 로직부(230)의 입력단에서 합쳐져 로직부(230)로 제공된다.

여기서, 오토트랜스(AutoTransformer)는 에너지전달소자로서 철심에 코일을 감고 그 가운데 일부분은 일차 코일로 다른 일부분은 이차 코일로 되어 있는데, 코일의 어느 부분에서는 일차 전류와 이차 전류가 동시에 흐르는 특징으로 산업 전반에 많이 사용되고 있다.

본 발명은 도 3에서 도시한 바와 같이 PWM제어신호 하나를 이용하여 2개로만 사용할 수 있는 것이 아니라 전원(Power)에 따른 전달소자의 정격을 감안하여 N개만큼 확장하여 요구되는 출력전압을 적절하게 분할할 수 있고, 전달특성에 따른 전기적-열적-노이즈(Noise)적인 요소를 최대한 분산할 수 있는 장점이 있으며, 최대의 장점은 PWM제어IC 하나를 이용하여 High Power의 DC/DC 컨버터를 만들 수 있다는 것이고, 동작구조상 코일(Coil)의 편차를 무시하였을 때 등 분할 에너지 전달 특성을 만족하는 것으로 적용범위는 PWM제어IC를 사용하는 전 영역에서 사용할 수가 있는 장점이 있다.

종래기술에서는 PWM제어IC 하나에 하나의 FET만을 조정하여 하나의 출력전압만을 제어할 수 있었으나, 본 발명은 PWM제어IC 하나로 2개 이상(n개)의 FET를 조정하여 2개 이상(n개)의 출력전압을 제어할 수 있는 것으로, 하나의 PWM제어IC를 전원전달소자의 정격전압에 따라 n개만큼 등 분할하여 요구되는 출력전압(V1)을 분할하여 제어할 수 있으므로 고가의 PWM제어IC가 하나만 있으면 되기 때문에 부품 수를 줄여 제조비용을 절감하고 PCB에 실장되는 PWM제어IC의 수를 획기적으로 줄일 수 있어 PCB의 설계가 용이하고 PCB의 사이즈를 줄일 수 있는 구성이다.

200. 전원공급장치 210. 제어부
211. PWM제어IC 220. 구동부
221. FET(전계효과 트랜지스터) 222. 오토트랜스(AutoTransformer)
230. 로직부 240. 피드백라인

Claims

외부로부터 제공되는 입력전원으로 각종 내부 전원을 생성하며 구동부나 직부 등의 전원라인을 통해 전원을 공급하고 피드백라인을 통하여 전압이 피드백되는 표시장치의 전원공급장치(200)에 있어서,
입력되는 입력전원을 로직부(230)에 제공할 전압레벨로 만들기 위한 듀티제어를 수행하기 위하여 PWM제어IC(211)가 구비된 제어부(210);
제어부의 PWM제어IC의 출력을 게이트 입력으로 하는 2개의 FET(221)를 구비하여 PWM제어IC에서 출력되는 제어신호의 튜티 비에 따라 입력전압(Vin)의 레벨을 조절하는 스위칭 동작을 하며, 2개의 FET에서 출력된 전압은 2개의 오토트랜스(222)를 거쳐 입력전압을 목표 전압레벨로 증폭된 2개의 전압은 로직부의 입력단에서 합쳐져 로직부로 제공하도록 등 분할되는 구동부(220):
전원 입력단은 피드백라인(240)으로 제어부의 PWM제어IC와 연결되어 목표 전압레벨이 될 때까지 피드백 전압을 입력하며, 목표 전압레벨이 되면 출력전압(V1)으로 전달하는 로직부(230); 로 구비된 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제 1항에 있어서, 제어부(210)의 PWM제어IC(211) 하나로 FET(221)와 오토트랜스(222)가 n개만큼 등 분할된 구동부(220)를 제어하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.