KR101101791B1 - 인버터 구동회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인버터 구동회로에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 저소비 전력 인버터 구동회로에 관한 것이다.
본 발명에 따른 인버터 구동회로는 저소비 전력화를 구현하기 위하여 220V의 교류 전원을 정류 및 평활하고, 여기서 얻은 고압의 직류 전원을 840V의 교류 전원으로 변환하여 램프를 구동하며, 절연트랜스를 사용하고, 절연트랜스의 1차측을 핫 그라운드(hot ground) 시킴으로써 전력 손실을 감소시켜 저소비 전력 구동을 실현한다.

Description

인버터 구동회로 {Driving Circuit for Inverter}
도 1은 종래의 인버터 구동회로를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 인버터 구동회로를 도시한 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >
200: 인버터 구동회로
210: 브릿지 정류기
230: 피에조 트랜스
240: 램프
본 발명은 인버터 구동회로에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 저소비 전력 인버터 구동회로에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 상부 및 하부 기판을 일정간격 이격되게 합착하 고, 두 기판 사이에 액정을 개재하여 액정층이 형성된 형태로 제작한다.
이 때, 상부 기판에는 특정 파장대의 빛만을 투과시키는 컬러필터층과 전계생성전극인 공통전극이 형성되어 있고, 하부 기판에는 서로 교차되게 형성된 게이트 라인 및 데이터 라인과, 스위칭 소자인 박막트랜지스터와 전계생성전극인 화소전극이 형성되어 있다.
이러한, 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다.
액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전계를 가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
이러한 성질을 이용하여 액정표시장치는 박막트랜지스터를 스위칭하여 인위적으로 액정에 전계를 가해 액정의 분자배열을 변화시켜 빛의 투과량을 조절하며, 이렇게 액정을 통과한 빛이 컬러필터를 통과하면서 원하는 색과 영상을 표현하게 된다.
한편, 액정표시장치는 비발광 표시장치로서 광원을 사용하게 되는데, 광원으로는 일반적으로 냉음극 형광램프(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp)를 사용하며, 이러한 램프(Lamp)는 인버터에 의해 구동된다.
일반적으로 액정표시장치에 사용되는 냉음극 형광램프는 교류(AC) 840V로 구동된다.
도 1은 종래의 인버터 구동회로를 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 종래의 인버터 구동회로(100)는 크게 정류 및 평활 회로 부와 직류/직류 변환부(DC/DC Converter) 및 직류/교류 변환부(DC/AC inverter)로 구분 지을 수 있다.
220V의 교류 전원이 입력되면, 브리지 정류기(110)로 구성되는 정류 및 평활 회로부를 통해서 311V의 직류(DC) 전원으로 정류 및 평활 되는데, 이 때 전원 장치에 전력효율을 향상시키기 위하여 절전 회로(미도시)를 추가하는 전력효율 교정(Power Factor Correction: PFC)기능을 사용하면 220V의 교류 전원을 400V의 직류 전원으로 정류 및 평활 시킬 수도 있다. 다시 말해서 정류 및 평활 화로부에 입력된 220V의 교류 전원은 311V 또는 400V의 직류 전원으로 정류 및 평활 될 수 있다.
이렇게 정류 및 평활된 311V의 직류 전원(또는 400V의 직류 전원)은 SMPS 트랜스(120, Switching Mode Power Supply Trans)로 구성되는 직류/직류 변환부에서 직류 12~24V로 변화되어 직류/교류 변환부로 입력된다.
다음으로, 직류/교류 변환부는 트랜스(130, 일반적으로 마그네틱 트랜스)로 구성되며, 직류/직류 변환부로부터 12~24V의 직류 전원을 입력 받아 램프(140)를 구동하기 위한 840V의 교류 전원으로 변환하여 램프(140)를 구동한다.
한편, 종래 인버터 구동회로(100)의 접지는 직류/직류 변환부의 SMPS 트랜스(120)를 기준으로 하여 1차측 그라운드인 핫 그라운드(Hot GND)와 2차측 그라운드인 콜드 그라운드(Cold GND)로 구분 지을 수 있다.
이 때, 콜드 그라운드는 일반적인 대지 접지를 의미하며, 핫 그라운드는 교류 전원을 정류 및 평활한 직류 전원에 따른 접지로써 인체에 위해를 가할 정도이며, 핫 그라운드와 콜드 그라운드 사이에는 약 100V의 전위가 발생한다.
상술한 바와 같이, 종래의 인버터 구동회로는 두 스테이지(Stage), 즉 두 트랜스(120, 130)를 통한 두 번의 변압과정을 거쳐 램프(140)를 구동하게 되며, 각각의 단계를 거치면서 전력 손실이 발생한다.
좀 더 상세하게는, 효율이 95%인 정류 및 평활 회로부, 효율이 90%인 직류/직류 변환부, 효율이 76.4%인 직류/교류 변환부 단계를 거치면서 전력 손실이 발생한다.
따라서 본 발명에 따른 인버터 구동회로는 저소비 전력 구동을 목적으로 하며, 이를 위하여 220V의 교류 전원을 정류 및 평활하고, 여기서 얻은 고압의 직류 전원을 840V의 교류 전원으로 변환하여 램프를 구동하며, 절연트랜스를 사용하고, 절연트랜스의 1차측을 핫 그라운드 시킴으로써 전력 손실을 감소시켜 저소비 전력 구동을 실현한다.
상기와 같은 목적을 위하여 본 발명에 따른 인버터 구동회로는 브릿지 정류기로 구성되며, 상기 전원 전압을 입력 받아 정류 및 평활 하는 정류 및 평활 회로부와; 트랜스로 구성되며, 상기 정류 및 평활 회로부에서 고압의 직류 전원 전압을 입력 받아 램프를 구동할 수 있는 고압의 교류 전원 전압으로 변환하는 직류/교류 변환부를 포함한다.
이 때, 상기 트랜스는 피에조 트랜스이다.
상기 트랜스를 기준으로 1차측의 접지와 2차측의 접지는 특성이 다르며, 상기 1차측 접지와 2차측 접지는 캐패시터 및 레지스터를 이용하여 커플링 되어있다.
상기 2차측 접지는 대지 접지이며, 상기 1차측 접지는 정류 및 평활된 직류 전원에 대응하는 접지이다.
상기 정류 및 평활 회로부는 220V의 교류 전원을 입력받아 311V 또는 400V의 직류 전원으로 정류 및 평활하며, 상기 직류/교류 변환부는 상기 311V 또는 400V의 직류 전원을 입력 받아 840V의 교류 전원으로 변환한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 인버터 구동회로를 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 인버터 구동회로(200)는 크게 정류 및 평활 회로부와 직류/교류 변환부로 구분 지을 수 있다.
정류 및 평활 회로부는 다이오드를 이용한 브릿지 정류기(210)로 구성되며, 직류/교류 변환부는 트랜스(230)로 구성된다.
220V의 교류 전원이 입력되면, 브리지 정류기로 구성되는 정류 및 평활 회로부를 통해서 311V의 직류(DC) 전원으로 정류 및 평활 되는데, 이 때 전원 장치에 전력효율을 향상시키기 위하여 절전 회로(미도시)를 추가하는 전력효율 교정(Power Factor Correction: PFC)기능을 사용하면 220V의 교류 전원을 400V의 직류 전원으로 정류 평활 시킬 수도 있다. 다시 말해서 정류 및 평활 회로부에 입력된 220V의 교류 전원은 311V 또는 400V의 직류 전원으로 정류 및 평활 된다.
다음으로, 종래 인버터 구동회로에서는 직류/직류 변환부, 즉 SMPS 트랜스(도 1의 120)를 통해 12~24V의 교류로 변환하는 단계를 거쳤으나, 본 발명에 따른 인버터 구동회로는 정류 및 평활 회로부를 통해 얻은 고압의 직류 전원을 직류/교류 변환부로 직접 입력한다.
이렇게 직류/교류 변환부로 입력된 고압의 직류 전원은 트랜스(230)를 통하여 램프(240)를 구동하기 위한 840V의 고압 교류 전원으로 변환되어 램프(240)를 구동하게 된다.
한편, 인버터 구동회로(200)는 접지되어 있으며, 직류/교류 변환부의 트랜스(230)를 기준으로 하여 1차측은 핫 그라운드 되며, 2차측은 콜드 그라운드 된다.
이 때, 콜드 그라운드는 일반적인 대지 접지를 의미하고, 핫 그라운드는 교류 전원을 정류 평활한 직류 전원에 따른 접지로써 인체에 위해를 가할 정도의 접지이며, 핫 그라운드와 콜드 그라운드 사이에는 약 100V의 전위가 발생한다.
따라서, 원활한 구동을 위해 두 접지 사이의 전위를 상쇄시켜줘야 하며, 이를 위해 도면에 도시하진 않았지만 캐패시터 및 레지스터를 이용하여 1차측 그라운드와 2차측 그라운드, 즉 핫 그라운드와 콜드 그라운드를 커플링 시킨다.
이와 같이 함으로써, 종래 두 스테이지를 통한 방식과 달리 하나의 스테이지로 램프(240) 구동이 가능하며, 종래 두 스테이지를 거치면서 전력 손실이 발생하는 것과 달리 본 발명은 한 스테이지만을 거치면서 전력 손실이 발생하므로 전력 손실을 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 교류/직류 변환부의 효율도 증가하게 되는데, 이는 종래에 교류/직류 변환부를 구성하는 트랜스(도 1의 130)로 마그네틱 트랜스를 사용하였으나, 본 발명은 마그네틱 트랜스에 비해 효율 및 발열량이 적은 피에조 트랜스(Piezo Trans)를 사용하고, 접지를 콜드 그라운드에서 핫 그라운드 시킴으로써, 직류/교류 변환부의 입력 전원을 고전압화 하여 효율을 향상시키기 때문이다.
이 때, 피에조 트랜스(230)를 구동하기 위해서는 최소 840V 이상의 전원이 필요한데, 종래에는 피에조 트랜스(230)로 입력되는 전원이 12~24V이므로 80V 이상의 전원을 만들기 위해서 승압트랜스를 추가로 형성하여야 하였으나, 본 발명에서는 정류 및 평활 회로부를 통해 얻은 311V의 직류 전원 또는 400V의 직류 전원이 입력되므로 승압트랜스를 추가하지 않아도 피에조 트랜스(230)의 사용이 가능하다.
이와 같이, 본 발명에 따른 인버터 구동회로는 효율이 95%인 정류 및 평활 회로부와, 피에조 트랜스(230)의 사용 및 핫 그라운드 되어 효율이 85%로 향상된 직류/교류 변환부를 통해 램프(240)를 구동함으로써, 효율이 각각 95%, 90%, 76.4%인 정류 및 평활 회로부, 직류/직류 변환부, 직류/교류 변환부를 통해 램프(240)를 구동하는 종래에 비해 약 15%의 효율이 개선된다.
본 발명은 상술한 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시 할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 인버터 구동회로는 220V를 정류 및 평활하여 얻은 고압의 직류 전원을 직류/교류 변환부에 입력하여 840V의 교류 전원으로 변환하여 램프(240)를 구동하고, 직류/교류 변환부에 절연트랜스 및 핫 그라운드를 적용하여 입력 전원을 고전압화 함으로써, 효율을 향상시켜 저소비 전력화를 구현한다.

Claims (5)

  1. 교류 전원 전압이 인가되어 램프를 구동하는 인버터 구동회로에 있어서,
    브릿지 정류기로 구성되며, 상기 전원 전압을 입력 받아 정류 및 평활 하는 정류 및 평활 회로부와;
    트랜스로 구성되며, 상기 정류 및 평활 회로부에서 고압의 직류 전원 전압을 입력 받아 램프를 구동할 수 있는 고압의 교류 전원 전압으로 변환하는 직류/교류 변환부를 포함하며,
    상기 트랜스를 기준으로 특성이 다른 1차측의 접지와 2차측의 접지가 연결되는 인버터 구동회로.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 트랜스는 피에조 트랜스인 인버터 구동회로.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 1차측 접지와 2차측 접지는 캐패시터 및 레지스터를 이용하여 커플링 되어있는 인버터 구동회로.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 2차측 접지는 대지 접지이며, 상기 1차측 접지는 정류 및 평활된 직류 전원에 대응하는 접지인 인버터 구동회로.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 정류 및 평활 회로부는 220V의 교류 전원을 입력받아 311V 또는 400V의 직류 전원으로 정류 및 평활하며, 상기 직류/교류 변환부는 상기 311V 또는 400V의 직류 전원을 입력 받아 840V의 교류 전원으로 변환하는 인버터 구동회로.
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