KR101051146B1 - 인버터 구동 장치 및 이를 포함한 램프 구동 장치 - Google Patents

인버터 구동 장치 및 이를 포함한 램프 구동 장치 Download PDF

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Abstract

인버터 구동 장치는 입력 전압으로부터 복수의 방전 램프로 구동 전압을 공급하는 인버터의 구동을 제어한다. 이러한 인버터 구동 장치는 제1 증폭기의 출력단이 제2 증폭기의 출력단에 연결되어 있으며, 커패시터가 상기 제2 증폭기의 출력단과 접지단 사이에 연결되어 있다. 그리고 커패시터의 전압에 따라 인버터의 구동을 제어한다. 이때, 제1 증폭기는 제1 기준 전압과 복수의 방전 램프에 공급되는 전압에 대응하는 복수의 제1 피드백 전압으로부터 검출된 제1 최대 값의 차에 대응하는 음의 전류만을 출력하며, 제2 증폭기는 제2 기준 전압과 상기 복수의 방전 램프에 흐르는 전류에 대응하는 복수의 제2 피드백 전압으로부터 검출된 제2 최대 값의 차에 대응하는 전류를 출력하므로, 제1 최대 값과 제2 최대 값에 따라 커패시터의 전압이 변경된다. 즉, 제1 최대 값과 제2 최대 값에 따라 인버터의 구동을 제어할 수 있으므로, 방전 램프의 구동 전압을 정밀하게 제어할 수 있다.
Figure R1020080020136
인버터, 방전 램프, 증폭기, 전류 제어

Description

인버터 구동 장치 및 이를 포함한 램프 구동 장치{INVERTER DRIVER DEVICE AND LAMP DRIVER DEVICE THEREOF}
본 발명은 인버터 구동 장치 및 이를 포함한 램프 구동 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)의 백 라이트용 인버터는 냉음극 방전 램프를 점등하기 위해 고전압을 발생시키는 직류/교류 변환 장치이다.
인버터는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 것으로서, 1차측이 하프 또는 풀 브릿지 회로에 연결되고 2차측이 방전 램프의 부하단에 연결되는 트랜스포머를 이용하여 구동 전압을 발생시켜 방전 램프를 구동하는 역할을 한다.
이러한 인버터를 구동하는 인버터 구동 장치는 방전 램프로 공급되는 구동 전류의 피드백을 이용하여 피드백 전압이 설정 전압보다 커지는 경우에 구동 전압을 제어하기 위한 증폭기를 사용하고 있다. 그런데, 구동 전압에 대응하는 피드백 전압이 설정 전압보다 커지면 증폭기는 출력 전류를 0으로 감소시켜서 출력 전압이 일정하게 유지하므로, 방전 램프의 구동 전압을 변경시킬 수가 없다. 따라서, 구동 전압을 정밀하게 제어할 수가 없다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 구동 전압을 정밀하게 제어할 수 있는 인버터 구동 장치 및 이를 포함한 램프 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따른 램프 구동 장치는, 복수의 방전 램프, 인버터, 그리고 인버터 구동 장치를 포함한다. 인버터는 스위칭 소자를 이용하여 입력 전압을 상기 복수의 방전 램프의 구동 전압으로 변환한다. 그리고 인버터 구동 장치는 상기 인버터의 구동을 제어하며, 상기 복수의 방전 램프에 각각 공급되는 구동 전압에 대응하는 복수의 제1 피드백 전압 중 제1 최대값과 상기 복수의 방전 램프에 각각 흐르는 구동 전류에 대응하는 복수의 제2 피드백 전압 중 제2 최대 값을 이용하여 상기 구동 전압을 제어한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 복수의 방전 램프에 각각 구동 전압을 공급하는 인버터를 구동하는 장치가 제공된다. 인버터 구동 장치는, 전압 검출부, 전류 검출부, 제1 증폭기, 제2 증폭기, 커패시터, 그리고 출력 구동부를 포함한다. 전압 검출부는 상기 복수의 방전 램프로 공급되는 구동 전압에 대응하는 복수의 제1 피드백 전압으로부터 제1 최대 값을 검출한다. 전류 검출부는 상기 복수의 방전 램프에 흐르는 전류에 대응하는 복수의 제2 피드백 전압으로부터 제2 최대 값을 검출한다. 제1 증폭기는 제1 기준 전압과 상기 제1 최대 값의 차에 대응하는 음의 전류를 출력한다. 제2 증폭기는 제2 기준 전압과 상기 제2 최대 값의 차에 대응하는 전류를 출력하며, 출력단이 상기 제1 증폭기의 출력단과 연결되어 있다. 커패시터는 상기 제2 증폭기의 출력단과 접지단 사이에 연결되어 있다. 그리고 출력 구동부는 상기 커패시터의 전압에 따라 상기 인버터의 구동을 제어한다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 방전 램프로 공급되는 구동 전압에 대응하는 피드백 전압이 설정 전압보다 커져도 구동 전압의 정밀 제어가 가능해진다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 인버터 구동 장치 및 이를 이용한 램프 구동 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 램프 구동 장치의 개략적인 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 스위칭 회로부의 스위칭 회로의 동작을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 램프 구동 장치는 인버터 구동 장치(100), 인버터(200) 및 방전 램프(CCFL1-CCFL4)를 포함한다.
인버터 구동 장치(100)는 직류 전압(Vcc)이 입력되면 인버터(200)의 스위칭 소자의 온/오프를 제어하는 제어 신호를 인버터(200)의 스위칭 소자로 출력한다. 이때, 인버터 구동 장치(100)는 방전 램프(CCFL1-CCFL4)에 각각 공급되는 구동 전압과 방전 램프(CCFL1-CCFL4)에 각각 흐르는 구동 전류를 피드백으로 전달받아 제어 신호의 듀티비를 제어한다. 이때, 제어 신호의 듀티비에 따라 인버터(200)의 스위칭 소자가 온/오프되는 시간이 달라지므로, 방전 램프(CCFL1-CCFL4)에 인가되는 구동 전압 및 구동 전류가 제어될 수 있다.
인버터(200)는 직류 전압(Vcc)을 입력받아 스위칭 회로의 온/오프 동작에 의해 구동 전압을 생성하여 방전 램프(CCFL1-CCFL4)로 전달한다.
방전 램프(CCFL1-CCFL4)는 각각 제1 단자(HOT) 및 제2 단자(COLD)를 포함한다. 방전 램프(CCFL1, CCFL2)의 제1 단자(HOT)가 각각 트랜스포머(TX1)의 2차측 코일의 제1단 및 트랜스포머(TX1)의 2차측 코일의 제2단에 연결되어 있고, 방전 램프(CCFL3, CCFL4)의 제1 단자(HOT)가 트랜스포머(TX2)의 2차측 코일의 제1단 및 트랜스포머(TX2)의 2차측 코일의 제2단에 연결되어 있다. 방전 램프(CCFL1-CCFL4)의 제2 단자(COLD)가 각각 저항(R2)을 통해 접지단에 연결되어 있다. 이러한 방전 램프(CCFL1-CCFL4)는 트랜스포머(TX1, TX2)에 의해 발생된 구동 전압을 공급받아 점 등된다.
이어서, 인버터(200)에 대해 구체적으로 설명하면, 인버터(200)는 스위칭 회로부(210), 트랜스포머(TX1, TX2) 및 피드백 공급부(220a-220d)를 포함한다. 이때, 스위칭 회로에는 푸시-풀(Push-pull) 방식, 하프-브릿지(Half-Bridge) 방식 및 풀-브릿지(Full-Bridge) 방식 등이 있다. 도 1에서는 스위칭 회로로서 풀-브릿지 방식을 도시하였다.
구체적으로, 풀-브릿지 방식의 스위칭 회로를 가지는 스위칭 회로부(210)는 트랜지스터(Q1-Q4) 및 커패시터(C1, C2)를 포함한다. 이때, 트랜지스터(Q1, Q3)는 N채널 트랜지스터이고, 트랜지스터(Q2, Q4)는 P채널 트랜지스터이다. 트랜지스터(Q1-Q4)의 게이트는 각각 인버터 구동 장치(100)의 출력 단자(OUTB, OUTA, OUTD, OUTC)에 연결되어 있다. 트랜지스터(Q2, Q4)의 소스로 직류 전압(Vcc)이 입력되고, 트랜지스터(Q1, Q3)의 소스가 접지단에 연결되어 있다. 트랜지스터(Q1)의 드레인이 트랜지스터(Q2)의 드레인에 연결되어 있고, 트랜지스터(Q3)의 드레인이 트랜지스터(Q4)의 드레인에 연결되어 있다. 트랜지스터(Q1, Q2)의 드레인과 트랜스포머(TX1, TX2)의 1차 코일의 제1단 사이에 커패시터(C1, C2)가 병렬로 연결되어 있으며, 트랜지스터(Q3, Q4)의 드레인이 트랜스포머(TX1, TX2)의 1차 코일의 제2단에 연결되어 있다. 그리고 트랜지스터(Q2)의 소스와 트랜지스터(Q2)의 게이트 사이 및 트랜지스터(Q4)의 소스와 트랜지스터(Q4)의 게이트 사이에 저항이 각각 연결될 수도 있다. 도 1에서는 두 커패시터(C1, C2)가 병렬로 연결되어 있는 것으로 도시하였지만, 하나의 커패시터가 연결될 수도 있으며 또는 두 개 이상의 커패시터가 병 렬 또는 직렬로 연결될 수 있다.
트랜스포머(TX1, TX2)는 스위칭 회로부(210)에서 받은 교류 전압, 즉 구형파 전압을 승압시킨 후 방전 램프(CCFL1-CCFL4)로 공급하여 방전 램프(CCFL1-CCFL4)를 구동하는 역할을 한다. 도 1에서 인버터(200)를 2 트랜스포머 방식으로 도시하였다. 이하에서는 트랜스포머(TX1, TX2)에서 승압된 전압을 구동 전압으로 설명한다.
이처럼, 스위칭 회로부(210)는 트랜지스터(Q1-Q4)의 온/오프 동작에 의해 구형파 전압을 발생시키고, 트랜스포머(TX1, TX2)는 발생된 구형파 전압을 승압시키고, 커패시터(C3a-C3d) 및 트랜스포머(TX1, TX2)의 2차측 코일에 의해 공진이 발생하면서 정현 파형의 전압을 발생시킨다. 이와 같이 발생된 정현 파형의 전압이 방전 램프(CCFL1-CCFL4)의 구동 전압으로 사용된다.
구체적으로, 도 2에 도시한 바와 같이, 인버터 구동 장치(100)의 출력 단자(OUTB, OUTA, OUTC, OUTD)로부터의 제어 신호에 응답하여, 제1 기간(M1) 동안 트랜지스터(Q2, Q3)를 턴온하고 트랜지스터(Q1, Q4)를 턴오프한다. 그러면, Vp 전압은 직류 전압(Vcc)으로 된다. 이때, 커패시터(C1, C2)의 양단 전압은 발생된 구형파 전압의 직류 전압 성분이며, Vp 전압은 커패시터(C1, C2)의 양단 전압과 트랜스포머(TX1, TX2)의 양단 전압의 합을 나타낸다. 이어서, 인버터 구동 장치(100)의 출력 단자(OUTB, OUTA, OUTC, OUTD)로부터의 제어 신호에 응답하여, 제2 기간(M2) 동안 트랜지스터(Q2, Q4)를 턴온하고 트랜지스터(Q1, Q3)를 턴오프한다. 그러면, Vp 전압이 0V로 된다. 다음, 인버터 구동 장치(100)의 출력 단자(OUTB, OUTA, OUTC, OUTD)로부터의 제어 신호에 응답하여, 제3 기간(M3) 동안 트랜지스터(Q1, Q4)를 턴온하고 트랜지스터(Q2, Q3)를 턴오프한다. 그러면, Vp 전압이 음의 직류 전압(-Vcc)으로 된다. 이어서, 인버터 구동 장치(100)의 출력 단자(OUTB, OUTA, OUTC, OUTD)로부터의 제어 신호에 응답하여, 제4 기간(M4) 동안 트랜지스터(Q1, Q3)를 턴온하고 트랜지스터(Q2, Q4)를 턴오프한다. 그러면, Vp 전압이 0V로 된다. 이와 같이, 제1 내지 제4 기간(M1-M4)의 동작을 반복함으로써, 구형파 전압이 생성된다.
피드백 공급부(220a-220d)는 각각 방전 램프(CCFL1-CCFL4)의 구동 전압과 구동 전류에 대응하는 전압을 인버터 구동 장치(100)로 피드백한다.
구체적으로, 피드백 공급부(220a)는 커패시터(C3a, C4a) 및 저항(R1a, R2a)을 포함한다. 두 커패시터(C3a, C4a)는 방전 램프(CCFL1)의 제1 단자(HOT)와 접지단 사이에 직렬로 연결되어 있으며, 두 커패시터(C3a, C4a)의 접점이 인버터 구동 장치(100)의 피드백 단자(OLR1)와 연결되어 있다. 두 커패시터(C3a, C4a)에 충전된 전압이 방전 램프(CCFL1)의 제1 단자(HOT)에 공급되고, 두 커패시터(C3a, C4a)에 의해 분압된 전압, 즉 방전 램프(CCFL1)로 공급되는 구동 전압에 대응하는 전압이 인버터 구동 장치(100)의 피드백 단자(OLR1)로 입력된다. 한편, 도 1과 달리, 두 커패시터(C3a, C4a) 대신에 두 저항(도시하지 않음)이 방전 램프(CCFL)의 제1 단자(HOT)와 접지단 사이에 직렬로 연결되어 있을 수 있으며, 두 저항에 의해 분압된 전압이 인버터 구동 장치(100)의 피드백 단자(OLR1)로 입력될 수 있다.
그리고 저항(R1a)이 두 커패시터(C3a, C4a)의 접점과 접지단(0) 사이에 연결되어 있으며, 저항(R2a)이 방전 램프(CCFL1)의 제2 단자(COLD)와 접지단(0) 사이에 연결되어 있다. 이때, 방전 램프(CCFL1)의 제2 단자(COLD)와 저항(R2a) 사이의 접점이 인버터 구동 장치(100)의 피드백 단자(OLP1)와 연결되어 있다. 따라서, 방전 램프(CCFL1)에 흐르는 전류에 대응하는 전압이 인버터 구동 장치(100)의 피드백 단자(OLP1)로 입력된다. 이때, 저항(R1a)이 생략될 수도 있다.
나머지 피드백 공급부(220b/220c/220d)도 피드백 공급부(220a)와 동일하게 두 커패시터(C3b/C3c/C3d, C4b/C4c/C4d)와 두 저항(R1b/R1c/R1d, R2b/R2c/R2d)를 포함하므로, 그 상세한 설명은 생략한다. 이때, 피드백 공급부(220b/220c/220d)는 방전 램프(CCFL2/CCFL3/CCFL4)에 연결되며, 두 커패시터(C3b/C3c/C3d, C4b/C4c/C4d)의 접점이 인버터 구동 장치(100)의 피드백 단자(OLR2/OLR3/OLR4)에 연결되어 있다. 또한, 방전 램프(CCFL2/CCFL3/CCFL4)의 제2 단자(COLD)와 저항(R2b/R2c/R2d) 사이의 접점이 인버터 구동 장치(100)의 피드백 단자(OLP2/OLP3/OLP4)와 연결되어 있다. 아래에서는 피드백 단자(OLR1-OLR4)로 입력되며 방전 램프(CCFL1-CCFL4)로 각각 공급되는 구동 전압에 대응하는 전압을 제1 피드백 전압으로, 피드백 단자(OLP1-OLP4)로 입력되며 방전 램프(CCFL1-CCFL4)에 각각 흐르는 전류에 대응하는 전압을 제2 피드백 전압으로 정의한다.
다음으로, 본 발명의 실시 예에 따른 인버터 구동 장치(100)에 대해 도 3, 도 4a 내지 도 4c를 참고로 하여 자세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인버터 구동 장치의 구성도이고, 도 4a 내지 도 4c는 각각 제1 피드백 전압, 증폭기의 출력 전압 및 방전 램프의 구동 전압을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 인버터 구동 장치(100)는 램프 전압 검출부(110), 램프 전류 검출부(120), 램프 전압 레귤레이터(130), 구동 제어부(140) 및 출력 구동부(150)를 포함한다.
램프 전압 검출부(110)는 전파 정류부(112) 및 전압 검출부(114)를 포함한다. 전파 정류부(112)는 피드백 단자(OLR1-OLR4)를 통해 입력되는 제1 피드백 전압들을 전파 정류하고, 전압 검출부(114)는 전파 정류된 각각의 제1 피드백 전압으로부터 최대 값(Vmax1)을 검출한다.
램프 전류 검출부(120)는 전파 정류부(122) 및 전류 검출부(124)를 포함한다. 전파 정류부(122)는 피드백 단자(OLP1-OLP4)를 통해 입력되는 제2 피드백 전압을 전파 정류하고, 전류 검출부(124)는 전파 정류된 각각의 제2 피드백 전압으로부터 최대 값(Vmax2)을 검출한다. 이때, 제2 피드백 전압은 방전 램프(CCFL1-CCFL4)에 흐르는 전류에 대응하는 전압이므로, 램프 전류 검출부(120)는 방전 램프(CCFL1-CCFL4)의 구동 전류를 전압으로 검출할 수 있다.
구동 전압 레귤레이터(130)는 제1 및 제2 피드백 전압의 최대 값(Vmax1, Vmax2)으로부터 방전 램프(CCFL1-CCFL4)의 구동 전압을 제어한다. 구동 전압 레귤레이터(130)는 비교기(131, 132), 제어 전류부(133), 증폭기(134, 135), 비교기(136), 오실레이터(137) 및 커패시터(C5)를 포함한다.
비교기(131)는 비반전 단자(+)로 제1 피드백 전압의 최대값(Vmax1)이 입력되고, 반전 단자(-)로 기준 전압(Vref1)이 입력되며, 출력 단자가 제어 전류부(133)에 연결되어 있다.
비교기(132)는 비반전 단자(+)로 제1 피드백 전압의 최대값(Vmax1)이 입력되고, 반전 단자(-)로 기준 전압(Vref2)이 입력되며, 출력 단자가 제어 전류부(133)에 연결되어 있다. 이때, 기준 전압(Vref2)은 기준 전압(Vref1)보다 낮게 설정될 수 있다.
제어 전류부(133)는 비교기(131, 132)의 출력 펄스로부터 증폭기(135)의 출력 전류를 제어한다. 즉, 제어 전류부(133)는 제1 피드백 전압의 최대값(Vmax1)이 기준 전압(Vref2)보다 커지면, 증폭기(135)의 출력 전류를 소정의 전류(예를 들면, 3㎂)로 제어하고, 제1 피드백 전압의 최대값(Vmax1)이 기준 전압(Vref1)보다 커지면 증폭기(135)의 출력 전류를 0㎂로 제어하여 증폭기(135)의 동작을 중지시킨다. 이와 같이, 두 비교기(131, 132)의 기준 전압(Vref1, Vref2)이 다르게 설정됨으로써, 제어 전류부(133)는 제1 피드백 전압의 최대값(Vmax1)이 커져도 증폭기(135)의 출력 전류를 0㎂로 급격하게 변하는 현상을 방지할 수가 있다.
다음, 증폭기(134)는 반전 단자(-)로 제1 피드백 전압의 최대값(Vmax1)이 입력되고, 비반전 단자(+)로 기준 전압(Vref3)이 입력된다. 또한, 증폭기(135)는 반전 단자(-)로 제2 피드백 전압의 최대값(Vmax2)이 입력되고, 비반전 단자(+)로 기준 전압(Vref4)이 입력된다. 이러한 증폭기(134, 135)는 비반전 단자(+)로 입력되는 전압과 반전 단자(-)로 입력되는 전압의 차에 해당하는 전류를 출력하며, 이러한 증폭기(134, 135)로는 GM 오차 증폭기가 있을 수 있다. 이때, 증폭기(134)는 비반전 단자(+)로 입력되는 전압과 반전 단자(-)로 입력되는 전압의 차에 해당하는 음의 전류만을 출력한다.
본 발명의 실시 예에서는 증폭기(134)의 기준 전압(Vref3)이 비교기(131)의 기준 전압(Vref1)보다 크게 설정된다. 예를 들면, 기준 전압(Vref1, Vref2, Vref3)이 각각 2V, 1.75V 및 2.2V로 설정될 수 있다. 그리고 기준 전압(Vref4)은 1.25V로 설정될 수 있다. 이때, 도 3에서는 기준 전압(Vref4)을 기준 전압(Vref1, Vref2, Vref3)보다 낮게 설정하였지만, 이와 다르게 설정될 수도 있다.
또한, 증폭기(134)의 출력단이 증폭기(135)의 출력단과 연결되어 있으며, 증폭기(135)의 출력단과 접지단 사이에 커패시터(C5)가 연결되어 있다. 증폭기(134)는 제1 피드백 전압의 최대값(Vmax1)으로부터 방전 램프(CCFL1-CCFL4)의 구동 전압을 제어하며, 증폭기(135)는 제2 피드백 전압의 최대값(Vmax2)으로부터 방전 램프(CCFL1-CCFL4)의 구동 전류를 제어한다.
또한, 비교기(136)의 비반전 단자(+)는 증폭기(135)의 출력단과 연결되어 있고, 비교기(136)의 반전 단자(-)는 오실레이터(137)와 연결되어 있으며, 비교기(136)의 출력 단자는 출력 구동부(150)에 연결되어 있다. 따라서, 비교기(136)는 커패시터(C5)의 전압과 오실레이터(137)에서 생성된 삼각파 전압을 비교하여 구동 펄스를 출력 구동부(150)로 출력한다.
구동 제어부(140)는 인버터(200)의 스위칭 회로부(210)의 트랜지스터(Q1-Q4)를 구동하기 위한 제어 신호를 생성하여 출력 구동부(250)로 전달한다.
출력 구동부(150)는 구동 제어부(140)로부터의 제어 신호에 따라 출력 단자(OUTA-OUTD)를 통해 트랜지스터(Q1-Q4)의 게이트로 전압 및 전류를 공급하여 스위칭 회로부(210)의 트랜지스터(Q1-Q4)를 온/오프시킨다. 이때, 출력 구동부(150) 는 비교기(136)로부터 출력되는 구동 펄스에 따라서 트랜지스터(Q1-Q4)의 듀티비를 제어한다.
구동 전압 레귤레이터(130)의 동작에 대해 설명하면, 증폭기(134, 135)의 비반전 단자(+)로 입력되는 전압을 V+라 하고, 증폭기(134, 135)의 반전 단자(-)로 입력되는 전압을 V-라 할 때, 증폭기(134, 135)의 출력 전류(Igm)은 수학식 1과 같이 결정될 수 있다.
Igm=gm(V+-V-)
수학식 1에서, gm은 증폭기(134, 135)의 이득 값이다.
즉, 증폭기(135)의 반전 단자(-)로 입력되는 전압이 증폭기(135)의 비반전 단자(+)로 입력되는 전압보다 작으면, 증폭기(135)는 양의 전류를 출력하므로, 커패시터(C5)가 충전된다. 반대로, 증폭기(134, 135)의 반전 단자(-)로 입력되는 전압이 증폭기(134, 135)의 비반전 단자(+)로 입력되는 전압보다 크면, 증폭기(134, 135)는 음의 전류를 출력하므로, 커패시터(C5)가 방전된다. 이때, 커패시터(C5)가 충전되면, 커패시터(C5)의 전압이 증가하므로, 비교기(136)에서 출력되는 구동 펄스에서 하이 레벨을 가지는 기간이 길어진다. 따라서, 트랜지스터(Q1-Q4)의 듀티비가 커지므로, 구동 전압이 증가한다. 반대로, 커패시터(C5)가 방전되면, 커패시터(C5)의 전압이 감소하므로, 비교기(136)에서 출력되는 구동 펄스에서 하이 레벨을 가지는 기간이 짧아진다. 따라서, 트랜지스터(Q1-Q4)의 듀티비가 작아므로, 구 동 전압이 감소한다.
그런데, 본 발명의 실시 예에 따른 증폭기(134)는 제1 피드백 전압(Vmax1)이 기준 전압(Vref3)보다 큰 경우에 커패시터(C5)를 방전시키기 위한 음의 전류를 출력하고, 제1 피드백 전압(Vmax1)이 기준 전압(Vref3)보다 작은 경우에는 0㎂를 출력한다. 즉, 제1 피드백 전압(Vmax1)이 기준 전압(Vref3)보다 작은 경우 증폭기(134)는 동작을 수행하지 않으며, 제1 피드백 전압(Vmax1)이 기준 전압(Vref3)보다 큰 경우에만 동작을 수행한다.
구체적으로 설명하면, 제1 피드백 전압의 최대값(Vmax1)이 기준 전압(Vref2)보다 낮은 경우, 제어 전류부(133)는 증폭기(135)의 전류 제어를 수행하지 않는다. 즉, 증폭기(135)는 반전 단자(-)로 입력되는 전압과 비반전 단자(+)로 입력되는 전압의 비교에 따라 대응하는 전류를 출력한다. 따라서, 제1 피드백 전압의 최대값(Vmax1)이 기준 전압(Vref2)보다 낮아지면 제1 피드백 전압에 따른 구동 전압의 제어는 수행되지 않고, 증폭기(135)의 동작으로 제2 피드백 전압에 따른 구동 전압의 제어가 이루어진다.
그리고 제1 피드백 전압의 최대값(Vmax1)이 기준 전압(Vref1)과 기준 전압(Vref3) 사이인 경우, 제어 전류부(133)는 증폭기(135)의 출력 전류를 0㎂로 제어하므로, 증폭기(135)가 동작하지 않는다. 또한, 제1 피드백 전압의 최대값(Vmax1)이 기준 전압(Vref3)보다 낮으므로, 증폭기(134) 또한 동작하지 않는다. 즉, 제1 피드백 전압의 최대값(Vmax1)이 기준 전압(Vref1)과 기준 전압(Vref3) 사이인 경우에는 구동 전압이 정상적인 범위 내에 존재함을 의미하므로, 구동 전압을 제어할 필요가 없어진다.
그리고 도 4a에 도시한 바와 같이, 구동 전압에 왜곡(disturbance)이 발생하여 도 4b에 도시한 바와 같이, 제1 피드백 전압의 최대값(Vmax1)이 기준 전압(Vref3) 이상이 되면, 제어 전류부(133)에서 증폭기(135)의 출력 전류를 0㎂로 제어하므로, 증폭기(135)가 동작하지 않는다. 그리고 증폭기(134)는 음의 전류를 출력하므로, 커패시터(C5)에 충전된 전압이 방전된다. 커패시터(C5)가 방전되면, 도 4c에 도시한 바와 같이, 커패시터(C5)의 전압이 감소하므로, 비교기(136)에서 출력되는 구동 펄스에서 하이 레벨을 가지는 기간이 줄어든다. 즉, 트랜지스터(Q1-Q4)의 듀티비가 줄어드므로, 구동 전압이 줄어든다. 이때, 커패시터(C5)의 전압은 기준 전압(Vref3)과 제1 피드백 전압의 최대값(Vmax1)의 차이에 대응하여 감소하므로, 구동 전압 기준 전압(Vref3)과 제1 피드백 전압의 최대값(Vmax1)의 차이에 대응하여 감소될 수 있다.
이처럼, 제1 피드백 전압의 최대값(Vmax1)이 기준 전압(Vref3) 이상이 되면, 증폭기(134)는 구동 전압 레귤레이션을 위해 동작한다. 또한, 제1 피드백 전압의 최대값(Vmax1)이 기준 전압(Vref3)의 차에 대응하여 커패시터(C5)의 전압이 낮아지고, 이에 따라서 트랜지스터(Q1-Q4)의 듀티비가 제어되므로, 구동 전압을 정밀하게 제어할 수가 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위 에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 램프 구동 장치의 개략적인 블록도이고,
도 2는 도 1에 도시된 스위칭 회로부의 스위칭 회로의 동작을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인버터 구동 장치를 나타낸 도면이고,
도 4a 내지 도 4c는 각각 제1 피드백 전압, 증폭기의 출력 전압 및 방전 램프의 구동 전압을 나타낸 도면이다.

Claims (19)

  1. 복수의 방전 램프,
    스위칭 소자를 이용하여 입력 전압을 상기 복수의 방전 램프의 구동 전압으로 변환하는 인버터, 그리고
    상기 인버터의 구동을 제어하며, 상기 복수의 방전 램프에 각각 공급되는 구동 전압에 대응하는 복수의 제1 피드백 전압 중 제1 최대값과 상기 복수의 방전 램프에 각각 흐르는 구동 전류에 대응하는 복수의 제2 피드백 전압 중 제2 최대 값을 이용하여 상기 구동 전압을 제어하는 인버터 구동 장치를 포함하며,
    상기 인버터 구동 장치는,
    두 입력 단자로 각각 입력되는 상기 제1 최대 값과 제1 기준 전압의 차에 해당하는 전류를 출력하고, 상기 제1 최대 값이 상기 제1 기준 전압보다 낮은 경우 상기 구동 전압이 제어되지 않도록 동작을 중단하는 제1 증폭기
    를 포함하는 램프 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인버터 구동 장치는,
    두 입력 단자로 각각 입력되는 상기 제2 최대 값과 상기 제1 기준 전압보다 낮은 제2 기준 전압의 차에 해당하는 전류를 출력하는 제2 증폭기,
    상기 제1 및 제2 증폭기의 출력단과 접지단 사이에 연결되어 있는 커패시터,
    일정 주기를 가지는 파형을 생성하는 오실레이터, 그리고
    상기 커패시터의 전압과 상기 오실레이터에서 생성되는 파형으로부터 상기 스위칭 소자의 듀티비를 제어하는 출력 구동부를 더 포함하는 램프 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인버터 구동 장치는,
    상기 오실레이터에서 생성되는 파형과 상기 커패시터의 전압의 비교에 따른 전압을 상기 출력 구동부로 출력하는 비교기를 더 포함하는 램프 구동 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 오실레이터는 일정 주기를 가지는 삼각파를 생성하는 램프 구동 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 증폭기는 상기 제1 최대 값이 상기 제1 기준 전압 이상인 경우에 상기 구동 전압이 감소하도록 상기 커패시터를 방전시키는 음의 전압을 출력하는 램프 구동 장치.
  6. 삭제
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1 최대 값이 상기 제1 기준 전압보다 낮게 설정된 제3 기준 전압보다 높은 경우 상기 제2 증폭기의 동작을 중지시키는 제어 전류부를 더 포함하는 램프 구동 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어 전류부는, 상기 제1 최대 값이 제4 기준 전압보다 높고 상기 제3 기준 전압보다 낮은 경우 상기 제2 증폭기의 출력 전류를 소정의 값으로 설정하는 램프 구동 장치.
  9. 제1항 내지 제5항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인버터 구동 장치는,
    상기 복수의 제1 피드백 전압으로부터 상기 제1 최대 값을 검출하는 전압 검출부,
    상기 복수의 제2 피드백 전압으로부터 상기 제2 최대 값을 검출하는 전류 검출부,
    상기 복수의 제1 피드백 전압을 각각 전파 정류하여 상기 전압 검출부로 출력하는 제1 전파 정류부, 그리고
    상기 복수의 제2 피드백 전압을 각각 전파 정류하여 상기 전류 검출부로 출력하는 제2 전파 정류부를 더 포함하는 램프 구동 장치.
  10. 제1항 내지 제5항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인버터는,
    상기 입력 전압으로부터 구형파의 전압을 생성하여 출력하는 스위칭 회로부, 그리고
    상기 스위칭 회로부에 연결되어 있는 1차측 코일과 상기 복수의 방전 램프에 연결되는 2차측 코일을 포함하며, 상기 구형파의 전압을 상기 구동 전압으로 변환하는 트랜스포머를 포함하는 램프 구동 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스위칭 회로부는,
    상기 입력 전압을 공급하는 전원과 접지단 사이에 직렬로 연결되어 있으며, 접점이 상기 1차측 코일의 제1단에 연결되어 있는 제1 및 제2 트랜지스터, 그리고
    상기 전원과 접지단 사이에 직렬로 연결되어 있으며, 접점이 상기 1차측 코일의 제2단에 연결되어 있는 제3 및 제4 트랜지스터를 포함하는 램프 구동 장치.
  12. 제1항 내지 제5항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 피드백 전압은 상기 방전 램프의 제1 단자에 직렬로 연결되어 있는 제1 및 제2 커패시터에 의해 분압된 전압이며,
    상기 제2 피드백 전압은 상기 방전 램프의 제2 단자에 연결되어 있는 저항에 대응하는 전압인 램프 구동 장치.
  13. 제1항 내지 제5항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 피드백 전압은 상기 방전 램프의 제1 단자에 직렬로 연결되어 있는 제1 및 제2 저항에 의해 분압된 전압이며,
    상기 제2 피드백 전압은 상기 방전 램프의 제2 단자에 연결되어 있는 제3 저항에 대응하는 전압인 램프 구동 장치.
  14. 복수의 방전 램프에 각각 구동 전압을 공급하는 인버터를 구동하는 장치에 있어서,
    상기 복수의 방전 램프로 공급되는 구동 전압에 대응하는 복수의 제1 피드백 전압으로부터 제1 최대 값을 검출하는 전압 검출부,
    상기 복수의 방전 램프에 흐르는 전류에 대응하는 복수의 제2 피드백 전압으로부터 제2 최대 값을 검출하는 전류 검출부, 그리고
    제1 기준 전압과 상기 제1 최대 값의 차에 대응하는 전류를 출력하며, 상기 제1 최대 값이 상기 제1 기준 전압보다 낮은 경우에 상기 구동 전압이 제어되지 않도록 동작을 중단하는 제1 증폭기
    를 포함하는 인버터 구동 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 기준 전압보다 낮은 제2 기준 전압과 상기 제2 최대 값의 차에 대응하는 전류를 출력하며, 출력단이 상기 제1 증폭기의 출력단과 연결되어 있는 제2 증폭기,
    상기 제2 증폭기의 출력단과 접지단 사이에 연결되어 있는 커패시터, 그리고
    상기 커패시터의 전압에 따라 상기 인버터의 구동을 제어하는 출력 구동부
    를 더 포함하며,
    상기 제1 증폭기는 상기 제1 최대 값이 상기 제1 기준 전압 이상인 경우에 상기 커패시터를 방전시키는 전류를 출력하는 인버터 구동 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 최대 값과 상기 제1 기준 전압보다 낮은 제3 기준 전압을 비교하는 제1 비교기, 그리고
    상기 제1 최대 값이 상기 제3 기준 전압보다 높은 경우 상기 제2 증폭기의 동작을 중지시키는 제어 전류부를 더 포함하는 인버터 구동 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 최대 값과 상기 제3 기준 전압보다 낮은 제4 기준 전압을 비교하는 제2 비교기를 더 포함하며,
    상기 제어 전류부는 상기 제1 최대 값이 상기 제4 기준 전압보다 큰 경우 상기 제2 증폭기의 출력 전류를 소정의 값으로 설정하는 인버터 구동 장치.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 증폭기는 상기 제2 최대 값이 상기 제2 기준 전압보다 높은 경우 상기 커패시터를 방전시키는 전류를 출력하며, 상기 제2 최대 값이 상기 제2 기준 전압보다 낮은 경우 상기 커패시터를 충전시키는 전류를 출력하는 인버터 구동 장치.
  19. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    일정 주기를 가지는 파형을 생성하는 오실레이터, 그리고
    상기 커패시터의 전압과 상기 오실레이터에서 생성되는 파형을 비교하여 상기 출력 구동부로 출력하는 비교기를 더 포함하는 인버터 구동 장치.
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