KR101043403B1 - 전원공급장치 및 전원공급방법 - Google Patents

전원공급장치 및 전원공급방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 백라이트 구동부로 필요한 전원을 최소한의 구성만으로 효율적으로 공급할 수 있는 장치를 제안한다. 이를 전원공급장치는 전달받은 AC전원을 DC전원으로 변환하는 정류부와 상기 정류부로부터 전달받은 DC전원을 설정된 크기를 갖는 AC전원으로 변환하는 인버터부와 상기 인버터부로부터 전달받은 전원을 이용하여 백라이트를 구동하는 백라이트 구동부로 구성된다. 또한 상기 인버터부로부터 전달받은 AC전원을 설정된 크기를 갖는 DC전원으로 변환하는 컨버터부 및 상기 컨버터부로부터 전달받은 DC전원을 이용하여 설정된 동작을 수행하는 소자 전달받은 AC전원의 역률을 개선하고, 상기 역률 개선된 AC전원을 상기 정류부로 전달하는 역률개선부를 부가한다. 이와 같이 종래 전원공급장치를 구성하고 있는 스위치부를 제거함으로서 부피의 감소와 전력의 낭비를 막을 수 있다.
Figure R1020040067966
PFC부, 컨버터부, 인버터부, 전원공급장치, 트랜스포머

Description

전원공급장치 및 전원공급방법{APPARARUS AND METHOD FOR POWER SUPPLY}
도 1은 종래 전원공급장치의 구조를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 전원공급장치의 구조를 도시한 도면,
도 3은 도 2의 컨버터부의 구조를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 전원공급장치의 구조를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 세 번째 실시예에 따른 전원공급장치의 구조를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 네 번째 실시예에 따른 전원공급장치의 구조를 도시한 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
200 : 전원 입력부 202 : 정류부
204 : 인버터부 206 : 백라이트 구동부
208 : 컨버터부 210 : 메인 보드
212 :패널 구동부 400 : PFC부
500 :보조전원부
본 발명은 전원공급장치로부터 전원을 생성하는 방안에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전원을 생성하거나 공급하는 전원공급장치를 구성하고 소자(구성)들의 크기를 감소시키는 방안에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치(liquid crystal display: 이하 LCD라 한다.)는 액정(유동성과 같은 액체의 성질과 고체의 성질을 동시에 지니는 액체와 고체의 중간상태)의 전기·광학적 성질을 표시장치에 응용한 것이다. 기술의 발전에 따라 상기 LCD는 모니터, 디지털 텔레비젼, 기타 표시장치에 사용된다. 이하 도 1을 이용하여 상기 LCD를 구동하기 위한 전원공급장치에 대해 알아보기로 한다.
상기 도 1은 일반적으로 LCD 백라이트를 구동하기 위한 전원공급장치의 구성들을 도시하고 있다. 상기 전원공급장치는 전원 입력부(100), 정류부(102), 스위치부(110), 정류부들(120, 126), 인버터부(122), 백라이트 구동부(124), 메인보드(128), 패널 구동부(130), 측정부(132), 제어부(134)를 포함한다. 상기 스위치부(110)는 트랜스포머들(112, 116)과 FET(114)로 구성된다. 상기 구성들 이외에 다른 구성들이 상기 전원공급장치, 또는 스위치부(110)를 구성할 수 있으나, 설명의 편의를 위하여 상기 도 1은 필요한 구성만을 도시하고 있다. 이하 상기 백라이트를 구동하기 위해 전원공급장치의 각 구성들에서 수행되는 동작에 대해 알아보기로 한다.
상기 전원 입력부(100)는 AC 전원을 전달받는다. 상기 AC 전원의 세기는 사용자의 설정에 따라 달라질 수 있다. 상기 정류부(102)는 상기 전원 입력부(100)로부터 전달받은 AC 전원에 대한 정류 과정을 수행한다.
상기 스위치부(110)는 상기 정류부(102)로부터 전달받은 1차단(hot 단) 전원을 2차단(cold 단)으로 전달하는 기능을 수행한다. 이를 위해 상기 스위치부(110)를 구성하고 있는 트랜스포머들(112, 116)과 FET(114)가 필요한 동작을 수행한다. 즉, 상기 FET(114)가 온일 경우 1차단 전원을 트랜스포머(112)의 1차측 코일에 저장하고, 상기 FET(114)가 오프일 경우 상기 1차측 코일에 저장되어 있는 전원을 트랜스포머들(112, 116)의 2차측 코일로 전달한다. 상기 스위치부(110)를 구성하고 있는 트랜스포머의 개수는 상기 스위치부(110)로부터 출력되는 전원의 개수와 동일하다. 일반적으로 상기 스위치부(110)는 서로 상이한 크기를 갖는 전원을 출력한다.
상기 스위치부(110)로부터 출력된 전원은 정류부들(120, 126)로 전달된다. 상기 각 정류부들(120, 126)은 전달받은 전원에 대한 정류 과정을 수행한다. 상기 정류 과정을 수행함으로서 상기 정류부(120)는 13V의 DC 전원을 생성하고, 상기 정류부(126)는 5V의 DC전원을 생성한다. 상기 정류부(120)로부터 출력된 전원은 인버터부(122)로 전달된다. 상기 인버터부(122)는 상기 정류부(120)로부터 전달받은 DC 전원을 AC전원으로 변환한다. 상기 인버터부(122)로부터 출력된 신호는 백라이트 구동부(124)로 전달된다. 상기 백라이트 구동부(124)는 전달받은 AC전원을 이용하여 LCD(백라이트)를 구동한다.
상기 정류부(126)로부터 출력된 전원은 메인보드(128)와 패널 구동부(130)로 전달된다. 상기 메인모드(128)와 패널 구동부(130)는 전달받은 전원을 이용하여 해당 동작을 수행한다. 상기 도 1은 상기 메인보드(128)와 패널 구동부(130)만이 정류부(126)로부터 필요한 전원을 전달받는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉, 정류부(126)로부터 출력된 5V 전원을 이용하여 해당 동작을 수행할 수 있는 소자라면 모두 이에 해당한다고 볼 수 있다.
상기 측정부(132)는 상기 정류부(126)로부터 출력되는 전원(전압)의 크기를 측정한다. 상기 측정부(132)에서 측정된 값은 제어부(134)로 전달된다. 상기 제어부(134)는 상기 측정부(132)로부터 전달받은 값을 이용하여 상기 스위치부(110)를 제어한다. 즉, 상기 측정부(132)에서 측정한 값이 기 설정되어 있는 값보다 작을 경우에는 현재 출력되는 전원의 크기를 증가시키도록 상기 스위치부(110)를 제어한다. 또한 상기 측정부(132)에서 측정한 값이 기 설정되어 있는 값보다 큰 경우에는 현재 출력되는 전원의 크기를 감소시키도록 상기 스위치부(110)를 제어한다. 이와 같은 과정을 수행함으로서 상기 정류부(126)는 일정한 크기를 갖는 전원을 출력하게 된다.
일반적으로 상기 전원공급장치에서 생성한 전원의 대부분은 상기 백라이트 구동부(124)에서 소모된다. 하지만 상기 백라이트 구동부(124)로 전달할 전원을 생성하기 위해서는 전원 입력부(100), 정류부(102), 스위치부(110), 정류부(120), 인버터부(122) 등과 같은 구성들을 거쳐야 한다. 이와 같은 이유로 인해 상기 전원공급장치는 부피가 증가(특히 스위치부를 구성하고 있는 트랜스포머의 부피 증가)되 는 문제점을 가지게 되며, 이로 인해 불필요한 전력이 낭비된다는 문제점을 가지게 된다. 따라서, 상기 전원공급장치의 부피를 감소시킬 수 있는 여러 가지 방안이 필요하다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 백라이트 구동부로 필요한 전원을 최소한의 구성만으로 효율적으로 공급할 수 있는 장치를 제안함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 백라이트 구동부의 구동 유무에 따라 전원공급장치를 구성하고 있는 소자들로 전달되는 전원을 달리 설정하는 장치를 제안함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전원 입력부로부터 입력된 전원에 대해 불필요한 낭비없이 효율적으로 사용하기 위해 장치를 제안함에 있다.
상기 본 발명의 목적들을 이루기 위해 전달받은 AC전원을 DC전원으로 변환하는 정류부, 상기 정류부로부터 전달받은 DC전원을 설정된 크기를 갖는 AC전원으로 변환하는 인버터부, 및 상기 인버터부로부터 전달받은 전원을 이용하여 백라이트를 구동하는 백라이트 구동부로 구성됨을 특징으로 하는 전원공급장치를 제안한다.
바람직하게는, 상기 인버터부로부터 전달받은 AC전원을 설정된 크기를 갖는 DC전원으로 변환하는 컨버터부 및 상기 컨버터부로부터 전달받은 DC전원을 이용하여 설정된 동작을 수행하는 소자 전달받은 AC전원의 역률을 개선하고, 상기 역률 개선된 AC전원을 상기 정류부로 전달하는 역률개선부를 부가한다.
바람직하게는, 상기 백라이트 구동부의 구동이 중단될 경우, 상기 정류부로부터 전달받은 전원을 상기 소자로 전달하는 보조전원부를 더 부가하며, 상기 인버터부는 상기 백라이트 구동부가 구동될 경우에만 전달받은 DC전원을 설정된 크기를 갖는 AC전원으로 변환하는 동작을 수행한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명은 전원공급장치에서 큰 부피를 차지하는 스위치부의 제거된 상태에서도, 상기 백라이트 구동부로 동일한 전원을 공급할 수 있는 방안을 제안한다. 또한, 이와 더불어 상기 메인보드나 패널 구동부로 DC 전원을 공급할 수 있는 방안을 제안한다.
도 2는 본 발명에 따른 LCD를 구동하기 위한 전원공급장치의 구성들을 도시하고 있다. 이하 상기 도 2를 이용하여 본 발명에 따른 전원공급장치의 구성들에 대해 알아보기로 한다. 상기 LCD를 구동하기 위한 전원공급장치는 전원 입력부(200), 정류부(202), 인버터부(204), 백라이트 구동부(206), 컨버터부(208), 메인보드(210), 패널 구동부(212)를 포함한다. 상기 구성들 이외에 다른 구성들이 상기 전원공급장치에 포함될 수 있으나, 상기 도 2는 설명의 편의를 위해 필요한 구성만을 도시하고 있다. 이하 상기 각 구성들에서 수행되는 동작에 대해 알아보기로 한다.
상기 전원 입력부(200)는 AC 전원을 전달받는다. 상기 AC 전원의 크기는 사용자의 설정에 의해, 또는 전원 공급 장치에서 공급되는 전원의 크기에 따라 달라질 수 있다. 상기 정류부(202)는 전달받은 AC 전원에 대해 정류 과정을 수행한다. 일반적으로 상기 정류부(202)는 정류용 다이오드와 커패시턴스로 구성된다. 상기 정류용 다이오드는 특정 크기 이상을 갖는 AC 전원만을 통과시키며, 상기 커패시턴스는 전달받은 AC 전원을 평활화한다. 이와 같은 과정을 수행함으로서 상기 AC 전원은 DC 전원에 가까운 형태로 변환된다. 물론 상기 정류부(202)는 정류용 다이오드와 커패시턴스 이외의 다른 구성들을 이용하여 정류 동작을 수행할 수 있다.
상기 인버터부(204)는 상기 정류부(202)로부터 전달받은 DC 전원을 AC전원으로 변환하는 기능을 수행한다. 상기 인버터부(204)의 상세한 구조는 본원 발명과 무관하므로 생략하기로 한다. 본원 발명과 관련하여 상기 인버터부(204)는 하나의 입력 전원을 이용하여 두 개의 전원을 출력한다. 즉, 상기 인버터부는 5V와 13V의 크기를 갖는 전원을 출력한다. 상기 인버터부(204)로부터 출력된 전원은 백라이트 구동부(206)로 전달된다. 상기 백라이트 구동부(206)는 전달받은 전원을 이용하여 백라이트(LCD)를 구동한다.
상기 인버터부(204)로부터 출력된 전원은 컨버터부(208)로 전달된다. 상기 컨버터부(208)는 전달받은 AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 기능을 수행한다. 상기 컨버터부(208)의 구조에 대해서는 도 3을 이용하여 설명하기로 한다. 상술한 바와 같이 상기 도2의 인버터부(204)는 두 개의 전원을 출력하는 것으로 도시되어 있으나, 사용자의 설정에 따라 하나의 전원만을 출력할 수 있다. 이 경우 상기 출력된 하나의 전원은 백라이트 구동부(206)와 컨버터부(208)로 각각 전달된다. 상기 컨버터부(208)로부터 출력된 DC 전원은 메인보드(210)와 패널 구동부(212)로 전달된다. 일반적으로 상기 컨버터부(208)로부터 출력되는 DC 전원의 크기는 5V이다. 상기 메인보드(210)와 패널 구동부(212)는 전달받은 전원을 이용하여 해당 동작을 수행한 다. 상기 도 2는 상기 컨버터부(208)로부터 출력되는 전원이 메인보드(210)와 패널 구동부(212)로만 전달되는 것으로 도시되어 있으나, 사용자의 설정에 따라 달라질 수 있다. 즉, 상기 컨버터부(208)로부터 출력되는 5V의 전원을 이용하여 해당 동작을 수행할 수 있는 소자는 모두 이에 해당된다고 볼 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 컨버터부의 구조의 일 예를 도시하고 있다. 상술한 바와 같이 컨버터부(208)는 전달받은 AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 기능을 수행한다. 상기 도 3에 도시되어 있는 각 소자들의 용량은 사용자의 설정에 따라 달라진다. 즉, 상기 컨버터부(208)로부터 출력하고자 하는 전원의 크기에 따라 상기 각 소자들의 용량이 달라진다. 일 예로 상기 C1은 5㎋, C2는 6.8㎋, C3는 10㎋의 용량을 갖는 소자들로 설정할 수 있다. 또한, 상기 R1은 10㏀의 저항값을 갖는 소자로 설정할 수 있다. 제너(정전압) 다이오드(D3)는 상기 메인보드(210)와 패널 구동부(212)로 입력되는 전압의 크기를 일정하게 유지하는 동작을 수행한다. 상기 도 3에 도시되어 있는 소자들에 의해 상기 인버터부(204)로부터 출력된 AC전원은 DC전원으로 변환된다.
도 4는 본 발명에 따른 두 번째 실시예를 도시하고 있다. 상기 도 4는 상기 도 2에 비해 PFC부(400)를 부가하고 있다. 상기 PFC부(400)는 전달받은 전원의 역률을 개선한다. 일반적으로 상기 전원 입력부(200)로부터 전달받은 전원에 대해 아무런 처리 과정 없이 사용할 경우, 상기 전원의 사용 효율을 떨어진다. 일반적으로 상기 PFC부(400)에 의한 역률 개선 과정을 수행하지 않은 경우 역률은 0.5 내지 0.6이 된다. 하지만 PFC부(400)에 의한 역률 개선 과정을 수행함으로서 역률은 1에 가깝게 증가한다. 따라서, 전원공급장치는 상기 PFC부(400)를 부가함으로서 상기 전달받은 전원에 대해 역률 개선 과정을 수행하도록 하고, 이로 인해 전원의 사용 효율을 높이게 된다. 상기 PFC부(400)에서 역률 개선된 전원은 정류부(202)에서 정류 과정을 수행한다.
도 5는 본 발명에 따른 세 번째 실시예를 도시하고 있다. 상기 도 5는 상기 도 2에 비해 보조 전원부(500)를 부가하고 있다.
상기 백라이트 구동부(206)의 구동이 필요하지 않은 경우, 상기 전원공급장치는 백라이트 구동부(206)로 전원을 공급할 필요가 없게 된다. 상기 인버터부(204)는 상기 백라이트 구동부(206)로 전원을 공급하므로, 상기 백라이트 구동부(204)로 전원을 공급할 필요가 없는 경우 상기 인버터부(204) 역시 불필요한 동작을 수행하지 않아도 된다. 하지만, 상기 인버터부(204)가 전원을 출력하지 않을 경우 상기 백라이트 구동부(206) 뿐만 아니라, 메인보드(210)와 패널 구동부(212) 역시 해당 동작을 수행할 수 없게 된다. 따라서, 상기 메인보드(210)와 패널 구동부(212)가 해당 동작을 수행할 수 있도록 하기 위해 전원을 공급하여야 한다. 이를 위해 상기 도 5는 보조 전원부(500)를 제안한다. 상기 보조 전원부(500)는 상기 메인보드(210)와 패널 구동부(212)로 필요한 전원을 공급하게 된다.
즉, 상기 백라이트 구동부(206)의 구동이 필요한 경우에는 상기 인버터부(204) 역시 해당 동작을 수행한다. 상기 백라이트 구동부(206)의 구동이 필요하지 않은 경우에는 상기 인버터부(204)는 해당 동작을 중단하고, 상기 보조 전원부(500)가 해당 동작을 수행한다. 상기 보조 전원부(500)는 상기 정류부(202)로부터 출력된 전원을 전달받아 상기 메인보드(210)와 상기 패널 구동부(212)에서 필요로 하는 전원을 전달한다. 일반적으로 상기 컨버터부(208)에서 출력하는 전원의 세기와 보조 전원부(500)에서 출력하는 전원의 세기는 동일하다.
상술한 바와 같이 백라이트 구동부(206)의 구동이 필요하지 않은 경우 인버터부(204)와 컨버터부(208)의 동작을 중단함으로서 불필요한 전원이 낭비되는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명에 따른 네 번째 실시 예를 도시하고 있다. 본 발명에 따른 상기 네 번째 실시예는 상기 도 2에 비해 PFC부(400)와 보조 전원부(500)를 부가하고 있다. 상기 PFC부(400)에 대해서는 상기 도 4에서 살펴본 바와 동일하며, 상기 보조 전원부(500)에 대해서는 상기 도 5에서 살펴본 바와 동일하다.
본 발명에서 제안한 바와 같이 백라이트 구동부로 전원을 공급하는 전원공급장치에서 스위치부를 제거함으로서 상기 전원공급장치의 부피를 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 상기 스위치부를 제거함으로서 상기 스위치부에서 소모되는 전원의 낭비를 막을 수 있게 된다. 이와 더불어 상기 백라이트 구동부의 구동 여부에 따라 인버터부의 구동을 결정함으로서, 상기 백라이트 구동부가 구동되지 않을 경우 인버터부의 구동을 중단함으로서 불필요한 전원이 낭비되는 것을 막을 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (5)

  1. 전달받은 AC전원을 DC전원으로 변환하는 정류부;
    상기 정류부로부터 전달받은 DC전원을 서로 다른 크기를 갖는 복수의 AC전원으로 변환하는 인버터부; 및
    상기 인버터부로부터 변환된 복수의 AC전원 중 어느 하나의 AC전원을 이용하여 백라이트를 구동하는 백라이트 구동부;로 구성되며,
    상기 인버터부는,
    상기 백라이트 구동부가 구동될 경우에만 전달받은 DC전원을 설정된 크기를 갖는 AC전원으로 변환하는 동작을 수행함을 특징으로 하는 전원공급장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 인버터부로부터 전달받은 AC전원을 설정된 크기를 갖는 DC전원으로 변환하는 컨버터부; 및
    상기 컨버터부로부터 전달받은 DC전원을 이용하여 설정된 동작을 수행하는 소자;를 부가함을 특징으로 하는 전원공급장치.
  3. 제 2항에 있어서, 전달받은 AC전원의 역률을 개선하고, 상기 역률 개선된 AC전원을 상기 정류부로 전달하는 역률개선부;를 더 부가함을 특징으로 하는 전원공급장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 백라이트 구동부의 구동이 중단될 경우, 상기 정류부로부터 전달받은 전원을 상기 소자로 전달하는 보조전원부;를 더 부가함을 특징으로 하는 전원공급장치.
  5. 삭제
KR1020040067966A 2004-08-27 2004-08-27 전원공급장치 및 전원공급방법 KR101043403B1 (ko)

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