KR101054990B1 - Ｌｅｄ ｔｖ용 전원장치의 스탠바이 전원회로 - Google Patents

Ｌｅｄ ｔｖ용 전원장치의 스탠바이 전원회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LED TV용 전원장치의 스탠바이 전원회로에 관한 것이다. 본 발명에 따른 LED TV용 전원장치의 스탠바이 전원회로는, 스탠바이 전원의 생성을 위한 전원 공급원으로서의 직류 전원; 직류 전원의 양극(+) 단자에 1차 권선(입력단)의 일측 단부가 접속되며, 1차 권선에 흐르는 전류에 의해 유도 기전력을 발생하는 2차 권선에 의해 스탠바이 전원을 생성하는 변압기; 직류 전원의 음극(-) 단자에 소스 단자가 접속되고, 변압기의 1차 권선의 타측 단부에 드레인 단자가 접속되며, 변압기의 1차 권선에 흐르는 전류를 증폭하는 반도체 소자; 변압기의 2차 권선(출력단)의 일측 단부에 애노드 단자가 접속되며, 2차 권선에 유도된 전류의 흐름 방향을 한쪽 방향으로만 제한하기 위한 다이오드; 변압기의 2차 권선에 병렬로 접속되며, 2차 권선을 통해 출력되는 전압에 혼입되어 있는 교류 성분을 제거하기 위한 커패시터; 및 입력단은 다이오드의 캐소드 단자에 접속되고, 출력단은 상기 변압기의 2차 권선의 일측 단부에 접속되며, 변압기의 2차 권선에 유도된 기전력(유도 전압)을 인가받아 LED 구동 전원부가 구동할 때까지 동작하는 달링톤 회로부를 포함한다.

Description

ＬＥＤ ＴＶ용 전원장치의 스탠바이 전원회로{Stand-by power circuit in a power supply for a LED television}
본 발명은 LED TV용 전원장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 스탠바이 전원회로에서 부하단에 저항을 연결하는 대신 달링톤(Darlington) 회로를 채용하여, "Power-ON" 신호가 인가될 때에만 달링톤 회로를 일정 시간 동안만 구동시킴으로써 저항 채용 시의 발열 문제를 해소하고, 스탠바이 모드에서의 대기 전력을 낮출 수 있는 LED TV용 전원장치의 스탠바이 전원회로에 관한 것이다.
LED TV 전원장치는 스탠바이(stand-by) 3.3V 출력부, 12V-24V 출력부, LED 구동 출력부로 구성된다. 전원인가 후, 3.3V만 동작하는 스탠바이 모드에서 별도의 제어신호(Power-ON signal)가 TV 셋트에서 전원장치로 인가되면 LED TV 화면을 구동하기 위한 12V-24V LED 구동 전원이 동작한다. 이때, 12V-24V LED 구동 전원이 제대로 동작하기 위해서는 "Power-ON" 신호 인가 시, 3.3V 출력부에 0.1A의 최소 전류를 필요로 한다. 이를 위해 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 3.3V 출력부에 부하 저항 R(33Ω)(106)을 연결하는 방식을 채용하였으나, 부하 저항 R(106)에 의한 주울(Joule) 열에너지 소모(0.33W의 전력 소모)로 인해 저항에서 열이 발생하게 되는 문제가 있다. 또한, 스탠바이 모드에서 대기전력이 높다(0.33W 이상)는 문제가 있다. 도 1에서 참조번호 101은 직류 전원, 102는 변압기, 103은 반도체 스위칭 소자(MOSFET), 104는 다이오드, 105는 커패시터를 각각 나타낸다.
본 발명은 이상과 같은 종래 LED TV용 전원장치에서의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 종래 방식에서의 부하단에 저항을 연결하는 대신 달링톤 회로를 채용하여, "Power-ON" 신호가 인가될 때에만 달링톤 회로를 일정 시간 동안만 구동시킴으로써 종래 방식에서의 저항에 의한 발열 문제를 해소하고, 스탠바이 모드에서의 대기 전력을 낮출 수 있는 LED TV용 전원장치의 스탠바이 전원회로를 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 LED TV용 전원장치의 스탠바이 전원회로는,
스탠바이 전원의 생성을 위한 전원 공급원으로서의 직류 전원;
상기 직류 전원의 양극(+) 단자에 1차 권선(입력단)의 일측 단부가 접속되며, 상기 1차 권선에 흐르는 전류에 의해 유도 기전력을 발생하는 2차 권선에 의해 스탠바이 전원을 생성하는 변압기;
상기 직류 전원의 음극(-) 단자에 소스(source) 단자가 접속되고, 상기 변압기의 1차 권선의 타측 단부에 드레인(drain) 단자가 접속되며, 게이트(gate) 단자를 통해 구동 신호를 인가받아 구동함으로써 상기 직류 전원으로부터 공급되는 전원에 의해 상기 변압기의 1차 권선에 전류가 흐르도록 하는 반도체 스위칭 소자;
상기 변압기의 2차 권선(출력단)의 일측 단부에 애노드(anode) 단자가 접속되며, 2차 권선에 유도된 전류의 흐름 방향을 한쪽 방향으로만 제한하기 위한 다이오드;
상기 변압기의 2차 권선에 병렬로 접속되며, 2차 권선을 통해 출력되는 전압에 혼입되어 있는 교류 성분을 제거하기 위한 커패시터; 및
그 입력단은 상기 다이오드의 캐소드 단자에 접속되고, 그 출력단은 상기 변압기의 2차 권선의 일측 단부에 접속되며, 상기 변압기의 2차 권선에 유도된 기전력(유도 전압)을 인가받아 LED 구동 전원부가 구동할 때까지 동작하는 달링톤 회로부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 달링톤 회로부는,
외부로부터의 Power ON 신호를 베이스(base) 단자를 통해 인가받아 구동하는 제1 트랜지스터;
상기 제1 트랜지스터의 이미터(emitter) 단자에 베이스 단자가 접속되며, 상기 제1 트랜지스터의 구동에 따라 제1 트랜지스터의 이미터 단자를 통해 흐르는 전류를 베이스 단자를 통해 인가받아 구동하는 제2 트랜지스터;
상기 제1 트랜지스터의 컬렉터 단자와 상기 제2 트랜지스터의 컬렉터 단자 사이에 설치되며, 상기 제1 및 제2 트랜지스터의 구동에 따라 회로에 흐르는 전류에 의한 3.3V의 전압 출력을 위한 저항회로부; 및
컬렉터 단자는 상기 제1 트랜지스터의 베이스 단자에 접속되고, 이미터 단자는 상기 제1 및 제2 트랜지스터의 이미터 단자의 공통 접속부에 접속되며, 상기 저항회로부에 의해 회로에 0.1A 이상의 전류가 흘러 12V-24V LED 구동 전원부가 동작하여 12V 전압이 생성되면, 그 생성된 12V 전압에 의한 전류를 베이스 단자를 통해 인가받아 구동하는 제3 트랜지스터를 포함한다.
또한, 상기 달링톤 회로부는 상기 제3 트랜지스터가 구동되면, 상기 제1 트랜지스터가 오프(OFF)되고, 제1 트랜지스터가 오프(OFF)됨에 따라 상기 제2 트랜지스터도 오프되도록 구성된다.
또한, 상기 저항회로부는 2개의 저항이 상호 병렬 접속된 제1 저항회로부와, 3개의 저항이 상호 병렬 접속된 제2 저항회로부를 포함하고, 상기 제1 저항회로부와 제2 저항회로부는 서로 직렬 접속되며, 제1 저항회로부의 일단은 상기 제1 트랜지스터의 컬렉터 단자에 접속되고, 제2 저항회로부의 일단은 상기 제2 트랜지스터의 컬렉터 단자에 접속된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 종래 방식에서의 부하단에 저항을 연결하는 대신 달링톤 회로부를 채용하여, "Power-ON" 신호가 인가될 때에만 달링톤 회로부를 구동시키고 12V-24V LED 구동 전원부가 동작하여 12V 전압이 생성되면, 달링톤 회로부의 동작을 중지시킴으로써 종래 방식에서의 저항에 의한 발열 문제를 근본적으로 해소할 있고, 또한 스탠바이 모드에서의 대기 전력을 한층 낮출 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 LED TV용 전원장치의 스탠바이 전원회로의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 LED TV용 전원장치의 스탠바이 전원회로의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 3은 도 2의 LED TV용 전원장치의 스탠바이 전원회로에 있어서의 달링톤 회로부의 내부 회로 구성을 보여주는 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 LED TV용 전원장치의 스탠바이 전원회로의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
본 발명에 따른 LED TV용 전원장치의 스탠바이 전원회로는, 직류 전원(201), 변압기(202), 반도체 스위칭 소자(203), 다이오드(204), 커패시터(205) 및 달링톤 회로부(206)를 포함한다.
상기 직류 전원(201)은 스탠바이 전원의 생성을 위한 전원 공급원으로서의 역할을 한다.
상기 변압기(202)는 상기 직류 전원(201)의 양극(+) 단자에 1차 권선(입력단)(202f)의 일측 단부가 접속되며, 상기 1차 권선(202f)에 흐르는 전류에 의해 유도 기전력을 발생하는 2차 권선(202s)에 의해 스탠바이 전원을 생성한다.
상기 반도체 스위칭 소자(203)는 상기 직류 전원(201)의 음극(-) 단자에 소스(source) 단자가 접속되고, 상기 변압기(202)의 1차 권선(202f)의 타측 단부에 드레인(drain) 단자가 접속되며, 게이트(gate) 단자를 통해 구동 신호를 인가받아 구동함으로써 상기 직류 전원(201)으로부터 공급되는 전원에 의해 상기 변압기의 1차 권선(202f)에 전류가 흐르도록 한다. 여기서, 이와 같은 반도체 스위칭 소자 (203)로는 본 실시예와 같이 MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor)이 사용될 수도 있고, FET 또는 일반 트랜지스터가 사용될 수도 있다.
상기 다이오드(204)는 상기 변압기(202)의 2차 권선(출력단)(202s)의 일측 단부에 애노드(anode) 단자가 접속되며, 2차 권선(202s)에 유도된 전류의 흐름 방향을 한쪽 방향으로만 제한한다.
상기 커패시터(205)는 상기 변압기(202)의 2차 권선(202s)에 병렬로 접속되며, 2차 권선(202s)을 통해 출력되는 전압에 혼입되어 있는 교류 성분을 제거한다.
상기 달링톤 회로부(206)는 그 입력단이 상기 다이오드(204)의 캐소드 단자에 접속되고, 그 출력단은 상기 변압기(202)의 2차 권선(202s)의 일측 단부에 접속되며, 상기 변압기(202)의 2차 권선(202s)에 유도된 기전력(유도 전압)을 인가받아 LED 구동 전원부가 구동할 때까지 동작한다.
여기서, 상기 달링톤 회로부(206)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 외부로부터의 Power ON 신호를 베이스(base) 단자를 통해 인가받아 구동하는 제1 트랜지스터 (301)와; 그 제1 트랜지스터(301)의 이미터(emitter) 단자에 베이스 단자가 접속되며, 상기 제1 트랜지스터(301)의 구동에 따라 제1 트랜지스터(301)의 이미터 단자를 통해 흐르는 전류를 베이스 단자를 통해 인가받아 구동하는 제2 트랜지스터 (302)와; 상기 제1 트랜지스터(301)의 컬렉터 단자와 상기 제2 트랜지스터(302)의 컬렉터 단자 사이에 설치되며, 상기 제1 및 제2 트랜지스터(301)(302)의 구동에 따라 회로에 흐르는 전류에 의한 3.3V의 전압 출력을 위한 저항회로부와; 컬렉터 단자는 상기 제1 트랜지스터(301)의 베이스 단자에 접속되고, 이미터 단자는 상기 제1 및 제2 트랜지스터(301)(302)의 이미터 단자의 공통 접속부에 접속되며, 상기 저항회로부에 의해 회로에 0.1A 이상의 전류가 흘러 12V-24V LED 구동 전원부가 동작하여 12V 전압이 생성되면, 그 생성된 12V 전압에 의한 전류를 베이스 단자를 통해 인가받아 구동하는 제3 트랜지스터(303)를 포함한다.
이상과 같은 달링톤 회로부(206)는 상기 제3 트랜지스터(303)가 구동(ON)되면, 상기 제1 트랜지스터(301)가 오프(OFF)되고, 제1 트랜지스터(301)가 오프(OFF)됨에 따라 상기 제2 트랜지스터(302)도 오프되도록 구성된다. 여기서, 이와 같은 온/오프 제어는, 비록 본 도면에는 상세히 도시되지는 않았지만 LED TV용 전원장치의 제어부(미도시)의 제어 명령에 의해 수행된다.
또한, 상기 저항회로부는 2개의 저항(R243,R256)이 상호 병렬 접속된 제1 저항회로부와, 3개의 저항(R244,R245,R255)이 상호 병렬 접속된 제2 저항회로부를 포함하고, 상기 제1 저항회로부와 제2 저항회로부는 서로 직렬 접속되며, 제1 저항회로부의 일단은 상기 제1 트랜지스터(301)의 컬렉터 단자에 접속되고, 제2 저항회로부의 일단은 상기 제2 트랜지스터(302)의 컬렉터 단자에 접속된다.
그러면, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 LED TV용 전원장치의 스탠바이 전원회로의 동작에 대하여 간략히 설명해 보기로 한다.
상기 반도체 스위칭 소자(203)의 게이트(gate) 단자에 구동 신호가 인가되면, 반도체 스위칭 소자(203)가 구동하고, 이에 따라 직류 전원(201)으로부터 공급되는 전원에 의해 상기 변압기(202)의 1차 권선(202f)에 전류가 흐르게 된다. 변압기(202)의 1차 권선(202f)에 전류가 흐르면, 1차 권선(202f)의 주변에 자장이 형성되고, 이에 의해 변압기(202)의 2차 권선(202s)에 기전력이 유도된다.
상기 달링톤 회로부(206)는 변압기(202)의 2차 권선(202s)에 유도된 기전력(유도 전압)을 인가받아 LED 구동 전원부가 구동할 때까지 동작한다. 여기서, 달링톤 회로부(206)의 동작에 대해 도 3을 참조하여 부연 설명을 해보기로 한다.
즉, "Power-ON" 신호가 인가되지 않는 스탠바이 모드(stand-by mode)에서는, 제1 및 제2 트랜지스터(301)(302)의 동작이 오프(OFF) 상태로 되어, 달링톤 회로부 (206)가 동작하지 않는다. 따라서, 이와 같은 스탠바이 모드에서의 대기전력이 낮다. 실제로 시뮬레이션에 의해 측정해 본 결과 0.09W 정도로 매우 낮은 대기전력이 측정되었다.
한편, "Power-ON" 신호가 제1 트랜지스터(301)의 베이스 단자를 통해 인가되면, 제1 트랜지스터(301)가 동작하고, 제1 트랜지스터(301)의 동작에 따라 제2 트랜지스터(302)의 베이스 단자에 전류가 인가되어 제2 트랜지스터(302)가 동작한다. 이때, 3.3V 출력부에서 제2 저항부의 저항 R244, R245, R255의 병렬 합성저항으로 0.18A가 생성되며, 이는 12V-24V LED 구동 전원이 구동하기 위해 필요한 최소 전류인 0.1A를 초과하는 값이므로 12V-24V LED 구동 전원이 정상적으로 동작하게 된다.
이렇게 하여 12V-24V LED 구동 전원의 동작에 따라 12V 전압이 생성되면, 제3 트랜지스터(303)가 온(ON)되고, 이에 따라 제1 트랜지스터(301)의 동작이 차단(OFF)되며, 그 결과, 제2 트랜지스터(302)의 동작도 또한 차단(OFF)된다. 이와 같은 일련의 과정에 있어서, "Power-ON" 신호의 인가 후, 12V 전압의 생성 시까지 약 0.5초가 소요되며, 따라서 부품 소자의 발열이 없다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 LED TV용 전원장치의 스탠바이 전원회로는 종래 방식에서의 부하단에 저항을 연결하는 대신 달링톤 회로부를 채용하여, "Power-ON" 신호가 인가될 때에만 달링톤 회로부를 구동시키고 12V-24V LED 구동 전원부가 동작하여 12V 전압이 생성되면, 달링톤 회로부의 동작을 중지시킴으로써 종래 방식에서의 저항에 의한 발열 문제를 근본적으로 해소할 있고, 또한 스탠바이 모드에서의 대기 전력을 한층 낮출 수 있는 장점이 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
101,201...직류 전원 102,202...변압기
103,203...반도체 스위칭 소자 104,204...다이오드
105,205...커패시터 106...저항
206...달링톤 회로부 301...제1 트랜지스터
302...제2 트랜지스터 303...제3 트랜지스터

Claims (4)

  1. 스탠바이 전원의 생성을 위한 전원 공급원으로서의 직류 전원;
    상기 직류 전원의 양극(+) 단자에 1차 권선(입력단)의 일측 단부가 접속되며, 상기 1차 권선에 흐르는 전류에 의해 유도 기전력을 발생하는 2차 권선에 의해 스탠바이 전원을 생성하는 변압기;
    상기 직류 전원의 음극(-) 단자에 소스(source) 단자가 접속되고, 상기 변압기의 1차 권선의 타측 단부에 드레인(drain) 단자가 접속되며, 게이트(gate) 단자를 통해 구동 신호를 인가받아 구동함으로써 상기 직류 전원으로부터 공급되는 전원에 의해 상기 변압기의 1차 권선에 전류가 흐르도록 하는 반도체 스위칭 소자;
    상기 변압기의 2차 권선(출력단)의 일측 단부에 애노드(anode) 단자가 접속되며, 2차 권선에 유도된 전류의 흐름 방향을 한쪽 방향으로만 제한하기 위한 다이오드;
    상기 변압기의 2차 권선에 병렬로 접속되며, 2차 권선을 통해 출력되는 전압에 혼입되어 있는 교류 성분을 제거하기 위한 커패시터; 및
    그 입력단은 상기 다이오드의 캐소드 단자에 접속되고, 그 출력단은 상기 변압기의 2차 권선의 일측 단부에 접속되며, 상기 변압기의 2차 권선에 유도된 기전력(유도 전압)을 인가받아 LED 구동 전원부가 구동할 때까지 동작하는 달링톤 회로부를 포함하는 LED TV용 전원장치의 스탠바이 전원회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 달링톤 회로부는,
    외부로부터의 Power ON 신호를 베이스(base) 단자를 통해 인가받아 구동하는 제1 트랜지스터;
    상기 제1 트랜지스터의 이미터(emitter) 단자에 베이스 단자가 접속되며, 상기 제1 트랜지스터의 구동에 따라 제1 트랜지스터의 이미터 단자를 통해 흐르는 전류를 베이스 단자를 통해 인가받아 구동하는 제2 트랜지스터;
    상기 제1 트랜지스터의 컬렉터 단자와 상기 제2 트랜지스터의 컬렉터 단자 사이에 설치되며, 상기 제1 및 제2 트랜지스터의 구동에 따라 회로에 흐르는 전류에 의한 3.3V의 전압 출력을 위한 저항회로부; 및
    컬렉터 단자는 상기 제1 트랜지스터의 베이스 단자에 접속되고, 이미터 단자는 상기 제1 및 제2 트랜지스터의 이미터 단자의 공통 접속부에 접속되며, 상기 저항회로부에 의해 회로에 0.1A 이상의 전류가 흘러 12V-24V LED 구동 전원부가 동작하여 12V 전압이 생성되면, 그 생성된 12V 전압에 의한 전류를 베이스 단자를 통해 인가받아 구동하는 제3 트랜지스터를 포함하는 LED TV용 전원장치의 스탠바이 전원회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 달링톤 회로부는 상기 제3 트랜지스터가 구동되면, 상기 제1 트랜지스터가 오프(OFF)되고, 제1 트랜지스터가 오프(OFF)됨에 따라 상기 제2 트랜지스터도 오프되도록 구성되는 LED TV용 전원장치의 스탠바이 전원회로.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 저항회로부는 2개의 저항이 상호 병렬 접속된 제1 저항회로부와, 3개의 저항이 상호 병렬 접속된 제2 저항회로부를 포함하고, 상기 제1 저항회로부와 제2 저항회로부는 서로 직렬 접속되며, 제1 저항회로부의 일단은 상기 제1 트랜지스터의 컬렉터 단자에 접속되고, 제2 저항회로부의 일단은 상기 제2 트랜지스터의 컬렉터 단자에 접속되는 LED TV용 전원장치의 스탠바이 전원회로.
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