KR101056366B1 - 전원공급장치 및 그의 제어방법 - Google Patents

전원공급장치 및 그의 제어방법 Download PDF

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Abstract

동작의 안정화를 도모하기 위한 전원공급장치 및 그의 제어방법이 개시된다. 전원변환부는 직류전압을 교류전압으로 변환하여 출력하고, 인터페이스부는 외부의 램프와 전원변환부를 전기적으로 연결하여 교류전압을 램프에 인가한다. 고압검출부는 교류전압을 이용하여 인터페이스부의 오류여부를 검출하는 검출신호를 출력하고, 제어부는 상기 검출신호에 기초하여 상기 전원변환부의 동작을 제어한다. 이에 따라, DC-AC 인버터와 램프간의 인터페이스부에서 고압의 스파크가 발생하는 경우 인버터의 동작을 정지시킴으로써 액정표시장치를 안전하게 구동시킬 수 있다.
Figure R1020040065324
고압 스파크, 고압 검출, 인버터, 안정화

Description

전원공급장치 및 그의 제어방법{POWER SUPPLY AND A METHOD OF CONTROLLING THEREOF}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1의 고압 검출부를 설명하기 위한 상세한 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 인터페이스부가 정상상태일 경우의 고압 검출부의 입력신호 검출신호에 대한 파형도들이다.
도 4a 및 도 4b는 도 2의 인터페이스부가 비정상상태일 경우의 고압 검출부의 입력신호 검출신호에 대한 파형도들이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전원공급장치의 동작제어방법에 대한 흐름도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : AC-DC 정류부 210 : DC-DC 컨버터
270 : 액정표시패널 310 : DC-AC 인버터
330 : 인터페이스부 350 : 램프
370 : 고압 검출부
본 발명은 전원공급장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동작 안정화를 도모하기 위한 전원공급장치 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 액정층을 포함하는 디스플레이 모듈과, 상기 디스플레이 모듈에 광을 제공하는 백라이트 모듈을 갖는다. 이에, 액정표시장치의 전원공급장치는 디스플레이 모듈에 구동전압을 제공하는 DC-DC 변환기와 백라이트 모듈에 램프 구동전압을 제공하는 DC-AC 인버터를 갖는다.
상기 DC-AC 인버터는 변압기 및 초퍼(Chopper) 등의 별도의 부품으로 액정표시장치에 실장되어 백라이트 어셈블리 내의 램프에 구동전압을 공급한다. 상기 램프의 구동 특성상 상기 램프의 초기 구동시의 구동전압은 고압이 필요하게 되며, 정상적인 구동시에는 초기 구동전압의 약 50%에 해당되는 전압으로 구동된다. 통상적으로 상기 DC-AC 인버터와 상기 램프는 컨넥터를 이용하여 인터페이스하며, 두 컨넥터간의 연결 상태가 불안한 경우 컨넥터와 컨넥터 사이에 고압의 스파크가 발생하게 된다. 이러한 고압의 스파크에 의해 컨넥터 몰드가 타게 하는 등의 위험한 문제점을 갖는다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 안전성을 도모하기 위한 전원공급장치를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 다른 목적은 상기 전원공급장치의 제어방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 전원공급장치는 전원변환부, 인터페이스부, 고압검출부 및 제어부를 포함한다. 상기 전원변환부는 직류전압을 교류전압으로 변환하여 출력하고, 상기 인터페이스부는 외부의 램프와 상기 전원변환부를 전기적으로 연결하여 상기 교류전압을 상기 램프에 인가한다. 상기 고압검출부는 상기 교류전압을 이용하여 상기 인터페이스부의 오류여부를 검출하는 검출신호를 출력하고, 제어부는 상기 검출신호에 기초하여 상기 전원변환부의 동작을 제어한다. 상기 고압검출부는 상기 교류전압을 정류시키는 정류부와, 상기 정류된 신호에 포함된 고주파성분을 필터링하여 상기 검출신호를 출력하는 필터부를 포함한다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 램프와, 상기 램프에 교류전압을 인가하는 전원변환부를 포함하는 전원공급장치의 제어방법에서, (a) 상기 교류전압을 상기 램프에 인가하는 단계; (b) 상기 교류전압을 이용하여 상기 전원변환부와 상기 램프 간의 결합 오류를 검출하는 검출신호를 출력하는 단계; 및 (c) 상기 검출신호에 기초하여 전원변환부의 동작을 제어하는 단계를 포함한다.
이러한 전원공급장치 및 그의 제어방법에 의하면, 전원변환부와 램프간의 인터페이스부에서 고압의 스파크가 발생하는 경우 상기 전원변환부의 동작을 정지시킴으로써 동작의 안정화를 도모할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 개략적인 블록도이다.
도 1을 참조하면, 액정표시장치는 AC-DC 정류부(100), 표시 모듈(200), 광원 모듈(300) 및 제어부(400)를 포함한다.
AC-DC 정류부(100)는 역률 보정(PFC) 기능을 구비하여 100 내지 240 볼트 범위에 있는 범용 교류 전압을 고압의 직류 전압으로 변경하고, 변경된 직류 전압을 표시 모듈(200) 및 광원 모듈(300)의 각각의 전원공급부인 DC-DC 컨버터(210)와 DC-AC 인버터(320)에 각각 제공한다. 상기한 AC-DC 정류부(210)는 다이오드 정류기(Diode Rectifier)나 액티브 PWM 정류기(Active PWM Rectifier) 등을 통해서 구현이 가능하다.
표시 모듈(200)은 DC-DC 컨버터(210), 데이터 구동부(230), 스캔 구동부(240) 및 액정표시패널(270)을 포함한다. DC-DC 컨버터(210)는 다중 출력 기능을 갖는 플라이백 컨버터로서, AC-DC 정류부(100)로부터 승압된 전압을 제공받아 복수의 구동전압을 출력한다. 복수의 구동전압은 전원전압(VDD), 감마기준전압(VREF), 제1 스캔전압(VON), 제2 스캔전압(VOFF), 및 공통전압(VCOM,VST) 등을 출력한다.
데이터 구동부(230)는 감마기준전압(VREF)에 기초하여 전원전압(VDD)을 계조 레벨로 분배하여 입력되는 디지털 데이터를 아날로그 데이터 전압으로 변환하여 액정표시패널(270)에 출력한다.
스캔 구동부(250)는 제1 스캔 전압(VON) 및 제2 스캔 전압(VOFF)을 이용하여 스캔 신호를 생성하여 순차적으로 액정표시패널(270)에 출력한다.
액정표시패널(270)은 복수의 스캔 라인과, 복수의 데이터 라인과, 스캔 라인 및 데이터 라인에 의해 둘러싸인 영역에 형성되며 각각 스캔 라인 및 데이터 라인에 연결되어 있는 스위칭 소자(TFT)를 가지는 행렬 형태로 배열된 복수의 화소를 포함한다.
동작시, 스캔 라인에 제1 스캔 신호(VON)이 인가되어 스위칭 소자(TFT)가 턴 온 되면, 데이터 라인에 공급된 데이터 전압(VDD)이 스위칭 소자(TFT)를 통해 각 화소 전극에 인가된다. 그러면, 화소 전극에 인가되는 화소 전압과 공통전압(VCOM)의 차이에 해당하는 전계가 액정 커패시터에 인가되어 상기 전계의 세기에 대응하는 투과율로 빛이 투과되므로 영상을 표시한다.
광원 모듈(300)은 DC-AC 인버터(310), 컨넥터(330), 램프(350), 및 고압검출부(370)를 포함한다.
DC-AC 인버터(310)는 AC-DC 정류부(100)에서 생성된 직류 전압을 램프(350)에 맞는 교류 전압으로 변경하여 출력한다. 상기 DC-AC 인버터(310)는 기존의 5 내지 12 볼트 내외의 저전압에서 구동되는 인버터를 제외한 고전압, 예를 들어 500 내지 600 볼트 정도로 발생된 고전압을 이용한 모든 인버터류를 통해 구현이 가능하다. 예를 들어, 로이어 인버터(Royer Inverter), 푸쉬풀 인버터(Push-Pull Inverter), 하프 브리지 인버터(Half-Bridge Inverter), 풀 브리지 인버터(Full-Bridge Inverter) 등을 통해서 구현이 가능하다.
여기서, 고전압의 직류 전압을 교류 전압으로 변경하는 DC-AC 인버터(310)를 액정표시장치에 직접 채용하기 때문에 종래의 턴수가 많은 트랜스포머(Transformer)를 채용한 액정표시장치와 비교할 때, 턴수가 적고, 보다 효율적인 트랜스포머로 대치할 수 있다. 더 나아가 상기한 트랜스포머를 제거한 DC-AC 인버터를 채용할 수도 있을 것이다. 이처럼 트랜스포머를 제거한 DC-AC 인버터의 채용에 의해 액정표시장치의 단가를 저감할 수 있음은 자명하다.
인터페이스부(330)는 DC-AC 인버터(310)의 출력단에 마련된 제1 컨넥터(미도시)와, 램프(350)에 마련된 제2 컨넥터(미도시)에 의해 상호 결합되어, 상기 DC-AC 인버터(310)에서 생성된 교류 전압을 램프(350)에 인가한다.
램프(350)는 일반적으로 액정표시패널(270)의 후면에 배치되는 소정의 형광램프로 이루어져, DC-AC 인버터(310)로부터 제공되는 교류 전압에 구동된다.
고압검출부(370)는 DC-AC 인버터(310)의 트랜스포머 2차측의 일단자에 연결되어, 상기 인터페이스부(330)의 연결상태가 불안정하여 발생하는 고압의 스파크를 검출하여 검출신호를 출력한다.
제어부(400)는 액정표시장치의 전반적인 구동을 제어하며, 상기 고압검출부(370)에서 출력되는 검출신호에 기초하여 DC-AC 인버터(310)의 동작을 제어한다. 예컨대, 검출신호가 정상적인 경우에는 DC-AC 인버터(310)를 정상적으로 동작시키고, 반면 검출신호가 비정상적인 경우에는 DC-AC 인버터(310)의 동작을 정지시킨다. 이에 의해 인터페이스부(330)의 연결상태가 불안정하여 발생하는 고압 스파크에 의한 위험성을 예방한다.
도 2는 도 1의 고압 검출부를 설명하기 위한 상세한 블록도이다.
도 2를 참조하면, DC-AC 인버터(310)는 일반적으로 트랜스포머(T)를 가지며, 1차측 대비 2차측에 코일 감는 횟수를 높여 승압 시킨다. 2차측 단자는 2개를 가지 며, 제1 단자(331)는 램프(350)와 연결되고, 제2 단자(332)는 고압 검출부(370)와 연결된다.
고압 검출부(370)는 저항소자(R1)와 다이오드(D1,D2)가 연결된 정류회로(72) 및 저항소자(R2)와 콘덴서(C1)를 갖는 고주파필터(373)를 포함한다.
즉, DC-AC 인버터(310)로부터 교류 전압이 출력되면 제2 단자(332)와 접지(GND) 사이의 저항소자(R1)에는 일정한 교류 전압이 존재한다. 상기 교류 전압은 정류회로(372)에 인가되어 일정한 직류 전압으로 변환된다.
상기 정류회로(372)에 의해 변환된 직류 전압은 고주파필터(373)에 의해 고주파 성분이 필터링되어 검출신호(OUT)가 출력된다.
상기와 같이, 고압 검출부(370)에서 출력된 검출신호(OUT)는 피드백되어 제어부(400)에 입력된다. 제어부(400)는 입력된 검출신호(OUT)가 정상적인 신호이면 상기 DC-AC 인버터(310)의 동작을 정상적으로 구동시키고, 반면, 검출신호(OUT)가 비정상적인 신호이면, 일정한 레벨을 갖는 정상적인 신호이면 상기 DC-AC 인버터(310)의 동작을 정지하도록 제어한다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 인터페이스부가 정상적으로 연결되었을 때, 고압 검출부의 입력신호 검출신호에 대한 파형도들이다.
도 2 내지 도 3b를 참조하면, 상기 인터페이스부(330)가 정상적인 연결상태이면, 도 3a에 도시된 바와 같이, 고압 검출부(370)의 저항소자(R1)의 양단에 걸린 전압, 즉, 입력전압(VIN1)은 일정한 레벨의 교류 전압이 입력된다. 정류회로(372)는 입력되는 일정한 레벨의 교류 전압을 정류하여 소정 레벨을 갖는 직류 전압으로 정류한다. 고주파필터(373)는 정류회로(372)에서 출력된 소정 레벨의 직류 전압에 포함된 고주파 성분을 필터링하여 출력한다.
고주파필터(373)에서 필터링된 검출신호(VOUT1)는 도시된 바와 같이, 소정 레벨을 갖는 직류 전압이 출력된다. 상기 검출신호(VOUT1)는 제어부(400)로 피드백된다. 제어부(400)는 피드백된 검출신호(VOUT1)가 정상적인 신호임을 판단하여 DC-AC 인버터(310)를 정상 구동시킨다.
즉, 제어부(400)는 고압검출부(370)에 정상적인 교류 전압이 입력됨을 판단함으로써 DC-AC 인버터(310)의 제1 컨넥터와 램프(350)의 제2 컨넥터 간의 결합 상태가 정상적임을 판단한다.
도 4a 및 도 4b는 도 2의 인터페이스부가 비정상적으로 연결되었을 때, 고압 검출부의 입력신호 검출신호에 대한 파형도들이다.
도 2 내지 도 4b를 참조하면, 상기 인터페이스부(330)가 비정상적인 연결상태이면, 도 4a에 도시된 바와 같이, 고압 검출부(370)의 저항소자(R1)의 양단에 걸린 전압, 즉, 입력전압(VIN2)은 다중 레벨의 교류 전압이 입력된다. 정류회로(372)는 입력되는 다중 레벨의 교류 전압을 정류하여 소정 레벨을 갖는 직류 전압으로 정류한다. 고주파필터(373)는 정류회로(372)에서 출력된 소정 레벨의 직류 전압에 포함된 고주파 성분을 필터링하여 출력한다.
고주파필터(373)에서 필터링된 검출신호(VOUT2)는 도시된 바와 같이, 다중 레벨의 펄스 성분을 갖는 신호가 출력된다. 상기 검출신호(VOUT2)는 제어부(400)로 피드백된다. 제어부(400)는 피드백된 검출신호(VOUT2)가 비정상적인 신호임을 판단 하여 DC-AC 인버터(310)의 구동을 정지시킨다. 즉, 제어부(400)는 고압검출부(370)에 비정상적인 교류 전압이 입력됨을 판단함으로써 DC-AC 인버터(310)의 제1 컨넥터와 램프(350)의 제2 컨넥터간의 결합 상태가 비정상적임을 판단한다.
도 5는 본 발명의 전원공급장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 액정표시장치에 전원이 인가됨에 따라, AC-DC 정류부(100)는 외부로부터 입력되는 범용 교류 전압을 고압의 직류 전압으로 변경하여 DC-DC 컨버터(210) 및 DC-AC 인버터(320)에 각각 제공한다(단계 S411).
DC-DC 컨버터(210)는 표시 모듈(200)을 구동하기 위한 복수의 구동전압, 예컨대, 전원전압(VDD), 감마기준전압(VREF), 제1 스캔전압(VON), 제2 스캔전압(VOFF), 및 공통전압(VCOM,VST) 등을 생성한다. 상기 구동전압들은 각각의 구동장치에 입력되어 액정표시패널(270)을 구동시킨다.
DC-AC 인버터(320)는 입력된 직류 전압을 램프(350)에 맞는 교류 전압으로 변경하여 램프(350) 및 고압검출부(370)에 출력한다(단계 S413). 즉, DC-AC 인버터(320)의 제1 출력단에 연결된 제1 컨넥터와 램프(350)의 제2 컨넥터간의 결합에 의한 인터페이스부(330)를 통해 램프(350)에 출력한다. 동시에, 상기 교류 전압은 DC-AC 인버터(320)의 제2 출력단에 연결된 고압검출부(370)에 출력된다.
고압검출부(370)는 입력된 교류 전압을 정류회로(372) 및 고주파 필터(373)를 통해 검출신호(OUT)를 출력한다(단계 S415).
상기 검출신호(OUT)는 제어부(400)로 피드백되며, 제어부(400)는 입력된 검출신호(OUT)에 기초하여 DC-AC 인버터(320)와 램프(350)를 연결하는 인터페이스부 (330)의 연결상태의 정상여부를 판단한다(단계 S417).
판단결과, 제어부(400)는 상기 연결상태가 정상이면 DC-AC 인버터(320)를 정상 구동시키고(단계 S418), 반면, 상기 연결상태가 비정상이면 DC-AC 인버터(320)의 구동을 정지시킨다(단계 S419).
즉, 상기 연결상태가 비정상이면 DC-AC 인버터(320)의 구동이 정지됨에 따라서, 액정표시장치는 실질적으로 동작이 정지된 상태가 된다. 이에 의해 사용자는 액정표시장치의 고장을 인식하게 되어 서비스를 받게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 DC-AC 인버터의 제1 컨넥터와 램프의 제2 컨넥터간의 결합상태를 검출하는 고압검출부를 가짐으로써, 결합상태에 오류가 발생하는 경우 자동적으로 DC-AC 인버터의 동작을 정지시킨다. 이에 의해, DC-AC 인버터와 램프간의 컨넥터 결합 오류에 의해 발생가능한 화재 등의 불안정한 구동을 방지할 수 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 직류전압을 교류전압으로 변환하여 출력하는 전원변환부;
    외부의 램프와 상기 전원변환부를 전기적으로 연결하여 상기 교류전압을 상기 램프에 인가하는 인터페이스부;
    상기 교류전압을 이용하여 상기 인터페이스부의 오류여부를 검출하는 검출신호를 출력하는 고압검출부; 및
    상기 검출신호에 기초하여 상기 전원변환부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 고압검출부는,
    상기 교류전압을 정류시켜 정류된 전압을 출력하는 정류부; 및
    상기 정류된 전압에 포함된 고주파성분을 필터링하고, 필터링된 전압을 상기 검출신호로 하여 출력하는 필터부를 포함하는 전원공급장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 검출신호가 직류신호이면 상기 전원변환부를 정상 구동시키고,
    상기 검출신호가 펄스 성분이 포함된 신호이면 상기 전원변환부의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
  4. 램프와, 상기 램프에 교류전압을 인가하는 전원변환부를 포함하는 전원공급장치의 제어방법에서,
    (a) 상기 교류전압을 상기 램프에 인가하는 단계;
    (b) 상기 교류전압을 이용하여 상기 전원변환부와 상기 램프 간의 결합 오류를 검출하는 검출신호를 출력하는 단계; 및
    (c) 상기 검출신호에 기초하여 전원변환부의 동작을 제어하는 단계를 포함하며,
    상기 단계(b)는,
    (b-1) 상기 교류전압을 정류하는 단계; 및
    (b-2) 상기 정류된 전압에 포함된 고주파성분을 필터링하고, 필터링된 전압을 상기 검출신호로 하여 출력하는 단계를 포함하는 전원공급장치의 제어방법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서, 상기 단계(c)는,
    상기 검출신호가 직류신호이면 상기 전원변환부를 정상구동시키고,
    상기 검출신호가 펄스 성분이 포함된 신호이면 상기 전원변환부의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 제어방법.
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