KR101134462B1 - 백라이트 구동장치와 이의 구동방법, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전원 공급 효율 및 디스플레이 장치의 생산성을 향상시킴과 아울러, 소비전력 및 제조비용을 절감시킬 수 있는 백라이트 구동장치와 이의 구동방법, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동장치는 1차 측에 제1 코일이 형성되고, 2차 측에 제2 코일, 제1 보조 코일 및 제2 보조 코일이 형성된 변압기; 구동 전원과 기저 전원 사이에 직렬로 연결된 제1 스위치 및 제2 스위치; 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 교변적으로 구동시키는 하프브리지 드라이버; 및 상기 제1 스위치가 온(on)되는 제1 구간에 상기 2차 측의 제2 코일 및 제1 보조 코일에 유도된 전류를 이용하여 출력단에 제1 출력 전류를 공급하고, 상기 제2 스위치가 온(on)되는 제2 구간에 상기 2차 측의 제2 코일 및 제2 보조 코일에 유도된 전류를 이용하여 출력단에 제2 출력 전류를 공급하는 전류 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동장치는 1차 측에 제1 코일이 형성되고, 2차 측에 제2 코일, 제1 보조 코일 및 제2 보조 코일이 형성된 변압기; 구동 전원과 기저 전원 사이에 직렬로 연결된 제1 스위치 및 제2 스위치; 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 교변적으로 구동시키는 하프브리지 드라이버; 및 상기 제1 스위치가 온(on)되는 제1 구간에 상기 2차 측의 제2 코일 및 제1 보조 코일에 유도된 전류를 이용하여 출력단에 제1 출력 전류를 공급하고, 상기 제2 스위치가 온(on)되는 제2 구간에 상기 2차 측의 제2 코일 및 제2 보조 코일에 유도된 전류를 이용하여 출력단에 제2 출력 전류를 공급하는 전류 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 전원 공급 장치에 관한 것으로, 특히 전원 공급 효율을 향상시킴과 아울러, 소비전력 및 제조비용을 절감시킬 수 있는 백라이트 구동장치와 이의 구동방법, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
이동통신 단말기, 노트북 컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 평판 디스플레이 장치(flat panel display apparatus)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다.
평판 디스플레이 장치들 중에서 액정 디스플레이 장치는 양산 기술의 발전, 구동수단의 용이성, 고화질 구현, 저전력 소비 및 대화면 구현의 장점이 있다. 이에 따라, 액정 디스플레이 장치는 산업용 단말기, 노트북 컴퓨터, 게임기 등과 같은 모니터; 휴대전화기, MP3, PDA, PMP, PSP, 휴대용 게임기, DMB 수신기 등과 같은 휴대용 단말기; 및 냉장고, 전자 레인지, 세탁기 등과 같은 가전제품 등으로 적용 분야가 확대되고 있다.
액정 디스플레이 장치는 화상을 표시하는 액정 디스플레이 패널, 상기 액정 디스플레이 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛, 상기 액정 디스플레이 패널의 구동시키기 위한 구동회로부 및 상기 백라이트 유닛의 광원에 구동 전류를 공급하는 백라이트 구동장치를 포함한다.
여기서, 광원은 LED(Light Emitting Diode)가 적용되며, 복수의 LED가 스트링(string) 형태로 연결된다. 백라이트 구동장치로부터 공급되는 전류에 의해 복수의 LED가 발광함으로써 액정 디스플레이 패널에서 화상이 표시되도록 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 백라이트 구동장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 백라이트 구동장치는 하프브리지 드라이버(half bridge driver), 제1 스위치(Q1), 제2 스위치(Q2), 커패시터(Cr), 제1 인덕터(Lr), 제2 인덕터(Lm), 변압기(TRS: transformer), 제1 다이오드(D1), 제2 다이오드(D2), 평활 커패시터(C1)를 포함한다.
변압기(TRS)의 1차 측에 위치한 제1 스위치(Q1) 및 제2 스위치(Q2)는 하프브리지 드라이버로부터 공급되는 전압에 의해 스위칭이 이루어진다. 제1 인덕터(Lr)는 변압기(TRS) 내부의 누설 인덕턴스이고, 제2 인덕터(Lm)는 자화 인덕턴스이다.
변압기(TRS)의 2차 측에는 제1 다이오드(D1) 및 제2 다이오드(D2)가 위치하며, 변압기(TRS)의 1차 측에서 유도된 전류를 제1 다이오드(D1) 및 제2 다이오드(D2)를 통해 정류하여 출력하게 된다.
종래 기술에 따른 백라이트 구동장치는 교류 전압을 정류하여 직류 전압으로 변환하거나, 직류 전압을 부하의 구동에 적합하도록 승압 또는 강압하여 LED 어레이에 공급한다.
변압기(TRS)의 1차 측에서 유도된 전류를 정류하기 위해 변압기(TRS)의 2차 측은 중간 탭 형태로 구성된다. 따라서, 권선의 폭 확보를 위해 변압기(TRS)의 사이즈가 증가되는 문제점이 있고, 변압기(TRS)의 생산성 저하 및 제조비용이 상승하는 문제점이 있다.
또한, 2번 권선된 2차 측 코일(T2)의 권선저항(DCR) 값에 의한 손실로 인해 전압 강하가 발생되어 백라이트 구동장치의 효율이 저하되는 문제점이 있다.
특히, 부하가 저전압 및 대전류를 요구하는 경우, 다이오드의 순방향 전압강하(Vf) 값에 의한 손실로 인해 백라이트 구동장치의 효율이 급격이 떨어지는 문제점이 있다.
백라이트 구동장치의 효율을 높이기 위해, 2차 측에 다수의 다이오드를 병렬로 접속할 수 있으나, 이에 따라 회로가 복잡해지고 제조비용이 증가되는 다른 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 백라이트 구동장치의 사이즈를 감소시키는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 백라이트 구동장치의 제조비용을 절감시키는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 백라이트 구동장치의 효율을 향상시키는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 백라이트 구동장치의 생산성을 향상시키는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동장치는 1차 측에 제1 코일이 형성되고, 2차 측에 제2 코일, 제1 보조 코일 및 제2 보조 코일이 형성된 변압기; 구동 전원과 기저 전원 사이에 직렬로 연결된 제1 스위치 및 제2 스위치; 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 교변적으로 구동시키는 하프브리지 드라이버; 및 상기 제1 스위치가 온(on)되는 제1 구간에 상기 2차 측의 제2 코일 및 제1 보조 코일에 유도된 전류를 이용하여 출력단에 제1 출력 전류를 공급하고, 상기 제2 스위치가 온(on)되는 제2 구간에 상기 2차 측의 제2 코일 및 제2 보조 코일에 유도된 전류를 이용하여 출력단에 제2 출력 전류를 공급하는 전류 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동장치의 구동방법은 변압기의 1차 측에 형성된 제1 스위치가 온(on) 되고 제2 스위치가 오프(off)되는 제1 구간에, 상기 변압기의 1차 측에 형성된 제1 코일에서 2차 측으로 전류가 유도되는 단계; 및 상기 2차 측에 형성된 제2 코일 및 제1 보조 코일에 유도된 전류를 이용하여 출력단에 제1 출력 전류를 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동장치의 구동방법은 변압기의 1차 측에 형성된 제1 스위치가 오프(off) 되고 제2 스위치가 온(on)되는 제2 구간에, 상기 변압기의 1차 측에 형성된 제1 코일에서 2차 측으로 전류가 유도되는 단계; 및 상기 변압기의 2차 측에 형성된 제2 코일 및 제2 보조 코일에 유도된 전류를 이용하여 출력단에 제2 출력 전류를 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 따른 본 발명은 백라이트 구동장치의 사이즈를 감소시킨다.
실시 예에 따른 본 발명은 백라이트 구동장치의 제조비용을 절감시킨다.
실시 예에 따른 본 발명은 백라이트 구동장치의 효율을 향상시킨다.
실시 예에 따른 본 발명은 백라이트 구동장치의 생산성을 향상시킨다.
실시 예에 따른 본 발명은 백라이트 구동장치를 포함하는 백라이트 유닛의 제조비용을 절감시키고, 낮은 소비전력으로 고품질의 광을 액정 디스플레이 패널에 공급할 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 특징 및 효과들 이외에도 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 효과들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 백라이트 구동장치를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동장치를 포함하는 액정 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛을 개략적으로 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 백라이트 구동장치를 나타내는 도면.
도 5 내지 도 12는 본 발명의 실시 예에 백라이트 구동장치의 동작에 따른 파형도 및 전류 흐름을 나타내는 도면.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시 예에 백라이트 구동장치의 2차 측 동작에 따른 파형도.
도 15 및 도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동장치의 소비전력 감소 및 효율 상승 효과를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동장치를 포함하는 액정 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛을 개략적으로 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 백라이트 구동장치를 나타내는 도면.
도 5 내지 도 12는 본 발명의 실시 예에 백라이트 구동장치의 동작에 따른 파형도 및 전류 흐름을 나타내는 도면.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시 예에 백라이트 구동장치의 2차 측 동작에 따른 파형도.
도 15 및 도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동장치의 소비전력 감소 및 효율 상승 효과를 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동장치와 이의 구동방법 및 이를 포함하는 디스플레이 장치의 백라이트 유닛에 대하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동장치를 포함하는 액정 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 백라이트 구동장치가 주된 사항이므로, 이와 직접적으로 관련되지 않는 액정 디스플레이 장치의 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 액정 디스플레이 장치는 화상을 표시하는 액정 디스플레이 패널(10); 액정 디스플레이 패널(10)에 광을 공급하는 백라이트 유닛(backlight unit) 및 액정 디스플레이 패널(10)을 구동시키는 구동 회로부를 포함하여 이루어진다.
액정 디스플레이 패널(10)은 박막 트랜지스터(TFT)들이 형성되는 하부 기판(TFT 어레이 기판)과, 컬러필터층이 형성되는 상부 기판(컬러필터 어레이 기판)과, 상부 기판과 하부 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.
여기서, 액정 디스플레이 패널(10)의 화소는 교차 배열된 게이트 라인(GL1~GLn)과 데이터 라인(DL1~DLm)에 의해 정의되며, 상기 데이터 라인과 게이트 라인이 교차 배열된 영역에 스위칭 소자인 박막 트랜지스터가 형성된다. 액정 디스플레이 패널(10)의 하부에는 하부 편광 필름(미도시)이 부착되고, 상부에는 상부 편광 필름(미도시)이 부착된다.
구동 회로부는 타이밍 컨트롤러(40, T-con), 데이터 드라이버(30, D-IC), 게이트 드라이버(2-, G-IC) 및 구동 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함한다.
여기서, 상기 구동 회로부의 전체 또는 일부는 COG(Chip On Glass) 또는 COF(Chip On Flexible Printed Circuit, Chip On Film) 방식으로 형성될 수 있다.
타이밍 컨트롤러(40)는 게이트 드라이버(20) 및 데이터 드라이버(30)을 구동을 제어하며, 외부로부터 입력된 영상 신호를 데이터 드라이버에 디지털 영상 데이터로 정렬하여 데이터 드라이버에 공급한다.
게이트 드라이버(20)는 타이밍 컨트롤러로부터의 게이트 제어 신호(GCS)에 따라 스캔 신호를 생성하고, 상기 스캔 신호를 액정 디스플레이 패널(10)의 게이트 라인들(GL1~GLn)에 순차적으로 공급하여 복수의 화소를 스위칭 한다.
데이터 드라이버(D-IC)는 타이밍 컨트롤러로부터의 데이터 제어 신호(DCS)에 따라 디지털 영상 데이터(R, G, B)를 아날로그의 데이터 전압으로 변환하고, 상기 데이터 전압을 액정 디스플레이 패널(10)에 형성된 복수의 화소에 공급한다.
액정 디스플레이 패널(10)은 광 투과량을 조절하여 컬러 화상을 표시하게 되는데, 액정 디스플레이 패널(10)은 자체적으로 광을 발생시키지 못하므로 백라이트(광원)를 포함하는 백라이트 유닛을 통해 광을 공급받게 된다.
여기서, 백라이트 유닛은 백라이트의 배치 방식에 따라, 백라이트가 액정 디스플레이 패널의 배면에 배치되는 직하형 방식과, 백라이트가 액정 디스플레이 패널의 측면방향에 배치되는 에지형 방식으로 구분될 수 있다.
직하형 방식은 액정 디스플레이 패널의 배면에 백라이트를 배치하여 액정 디스플레이 패널의 전면에 걸쳐 광을 조사하는 것으로, 조사되는 광의 균일도 및 휘도가 높아 대형 LCD의 적용에 유리한 장점을 있다.
한편, 에지형 방식은 백라이트를 액정 디스플레이 패널의 측면부에 배치하여 백라이트 유닛의 두께를 줄일 수 있어 액정 디스플레이 장치의 슬림화에 유리한 장점이 있다.
기존에는 백라이트로 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp) 또는 EEFL(Electrode Fluorescent Lamp)가 이용되었다. 최근에는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 LED(Light Emitting Diode)로 구성된 LED 어레이(50)가 이용되고 있다.
이때, 액정 디스플레이 패널(10)의 사이즈 및 휘도 스펙에 따라서 하나의 LED 어레이(50)가 광원으로 이용될 수 도 있고, 복수의 LED 어레이(50)가 광원으로 이용될 수도 있다.
백라이트 유닛은 LED 어레이(50) 이외에도, 복수의 광학 시트(확산 시트, 프리즘 시트, 반사형 편광필름)와 도광판(LGP: light guide panel) 및 LED 어레이를 구동시키기 위한 백라이트 구동장치(100) 및 소정의 듀티를 가지는 스위칭 제어신호를 생성하여 상기 전원 공급 장치에 구성된 스위칭 소자의 스위칭을 제어하는 듀티 제어부(60)를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 백라이트 구동장치(100)는 외부로부터 공급되는 구동 전원(VDC)을 이용하여 듀티 제어부(60)의 제어에 따라 복수의 발광 다이오드 어레이(50)의 구동에 필요한 구동 전류를 생성하고, 생성된 구동 전류를 적어도 하나의 발광 다이오드 어레이(50)에 공급한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 백라이트 구동장치를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 백라이트 구동장치(100)는 입력 전원(VDC), 변압기(110, transformer), 하프브리지 드라이버(120, half bridge driver), 제1 스위치(Q1) ~ 제6 스위치(Q6), 제1 커패시터(Cr), 제1 인덕터(Lr), 제2 인덕터(Lm), 제1 FET 드라이버(130), 제2 FET 드라이버(140), 제1 FET 변압기(150), 제2 FET 변압기(160) 및 제2 커패시터(C1)을 포함한다.
여기서, 제1 스위치(Q1) ~ 제6 스위치(Q6)는 전계 효과 트랜지스터(FET: field effect transistor)가 이용될 수 있다. 이러한, 제1 스위치(Q1) ~ 제6 스위치(Q6)에는 기생 다이오드(DQ1 ~ DQ6)를 포함한다.
제1 인덕터(Lr)는 변압기(110) 내부의 누설 인덕턴스이고, 제2 인덕터(Lm)는 자화 인덕턴스이다.
상기 제1 FET 변압기(150)는 제6 스위치(Q6)를 구동시키기 위한 제1 보조 변압기로 동작하고, 상기 제2 FET 변압기(160)는 제4 스위치(Q4)를 구동시키기 위한 제2 보조 변압기로 동작한다.
한편, 제1 스위치(Q1) ~ 제6 스위치(Q6)는 전계 효과 트랜지스터(FET)뿐만 아니라, 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT), 또는 통합 게이트 정류 사이리스터(Integrated Gate Commutated Thyristor, IGCT)가 이용될 수도 있다.
이하, 변압기(110)의 1차 측에 형성된 구성들 및 2차 측에 형성된 구성들에 대하여 설명한 후, 구동 타이밍 별로 백라이트 구동장치(100)의 동작에 대해 설명하기로 한다.
변압기(110)는 1차 측에는 제1 코일(T1)이 형성되어 있고, 2차 측에 제2 코일(T2)과 두개의 보조 코일(T3, T4)이 형성되어 있다.
변압기(110)를 기준으로, 1차 측에는 하프브리지 드라이버(120, half bridge driver), 제1 스위치(Q1), 제2 스위치(Q2), 제1 커패시터(Cr), 제1 인덕터(Lr) 및 제2 인덕터(Lm)가 형성되어 있다.
제1 스위치(Q1) 및 제2 스위치(Q2)의 게이트는 하프브리지 드라이버(120)와 접속되어, 하프브리지 드라이버(120)로부터 공급되는 소정의 듀티(Duty)를 가지는 스위칭 제어신호에 따라 교번적으로 스위칭 된다.
제1 스위치(Q1) 및 제2 스위치(Q2)는 구동 전원(VDC)과 기저 전원 사이에 직렬로 형성된다. 제1 스위치(Q1)의 드레인에 직류의 입력 전원(VDC)이 공급되고, 제1 스위치(Q1)의 소스와 제2 스위치(Q2)의 드레인은 접속되어 있다.
제1 스위치(Q1)의 소스와 제2 스위치(Q2)의 드레인 사이에 제1 노드(N1)가 형성된다. 변압기(110)의 일차 측 코일(T1)의 일측(T1a)과 제1 인덕터(Lr) 사이에 제2 노드(N2)가 형성된다. 변압기(110)의 일차 측 코일(T1)의 타측(T1b)과 제2 스위치(Q2)의 소스 사이에는 제3 노드(N3)가 형성된다. 제3 노드(N3)에는 기저 전압이 공급된다.
제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 제1 커패시터(Cr)와 제1 인덕터(Lr)가 직렬로 접속되어 있다.
제1 스위치(Q1)의 소스와 제2 스위치(Q2)의 드레인 사이에 형성된 제1 노드(N1)에 제1 커패시터(Cr)의 일측이 접속되고, 제1 커패시터(Cr)의 타측은 제1 인덕터(Lr)의 일측과 접속된다. 제1 인덕터(Lr)의 타측은 제1 코일(T1)의 일측(T1a)에 접속된다.
제2 인덕터(Lm)는 자화 인덕턴스로써, 제2 노드(N2)와 제3 노드(N3)에 형성된다.
제1 스위치(Q1) 및 제2 스위치(Q2)는 하프브리지 드라이버(120)에 의해 스위칭되어 제1 커패시터(Cr)에 공급되는 전류를 제어한다.
제1 인덕터(Lr)은 제1 커패시터(Cr)로부터 공급되는 전류를 저장하고, 저장된 전류를 변압기(110)의 2차 측에 공급한다.
이어서, 변압기(110)의 2차 측에는 전류 출력부 및 및 제2 커패시터(C1)가 형성되어 있다. 그리고, 출력 단에 로드(Load)로써, LED 어레이가 접속된다.
전류 출력부는 제3 스위치(Q3) ~ 제6 스위치(Q6), 제1 FET 드라이버(130), 제2 FET 드라이버(140), 제1 FET 변압기(150, DT1) 및 제2 FET 변압기(160, DT2)를 포함한다.
변압기(110)의 2차 측에 위치한 제2 코일(T2)은 메인 코일로써 중간 탭 없이 형성된다.
제2 코일(T2)의 일측(T2a)은 제3 스위치(Q3)의 소스와 접속된다. 제2 코일(T2)의 타측(T2b)은 제6 스위치(Q6)의 드레인 및 제5 스위칭(Q5)의 소스와 접속된다.
제2 코일(T2)은 제3 스위치(Q3) 또는 제6 스위치(Q6)가 오프(off) 상태에서 온(on) 상태로 턴-온(turn-on)될 경우, 변압기(110)의 1차 측에서 유도된 전류를 선형적으로 증가 시킨다.
변압기(110)는 제3 스위치(Q3) 또는 제5 스위치(Q5)의 턴-온 시, 제2 코일(T2)의 인덕턴스(inductance)를 이용하여 제3 스위치(Q3) 또는 제5 스위치(Q5)에 흐르는 전류의 기울기를 조절함으로써, 제3 스위치(Q3) 또는 제5 스위치(Q5)가 소프트 스위칭(Soft Switching) 되도록 한다. 이에 따라, 제3 스위치(Q3) 또는 제5 스위치(Q5)의 스위칭 손실(Switching Loss)을 줄일 수 있다.
제1 보조 코일(T3)의 일측(T3a)은 제1 FET 드라이버(130)에 접속되고, 제1 보조 코일(T3)의 타측(T3b)은 제2 코일(T2)의 일측(T2a)과 접속된다.
제2 보조 코일(T4)의 일측(T4a)은 제2 코일(T2)의 타측(T2b)과 접속되고, 제2 보조 코일(T4)의 타측(T4b)은 제2 FET 드라이버(140)에 접속된다.
제1 보조 코일(T3)과 제2 보조 코일(T4)은 제1 FET 드라이버(130)와 제2 FET 드라이버(140)를 구동시키기 위해 형성된 것이다. 이러한, 제1 보조 코일(T3)과 제2 보조 코일(T4)은 권선저항(DCR) 값에 의한 손실이 없어 백라이트 구동장치(100)의 효율을 향상시킨다.
제2 보조 코일(T4)의 일측(T4a)은 제6 스위치(Q6)의 드레인 및 제5 스위치(Q5)의 소스와 접속된다. 제2 보조 코일(T4)의 타측(T4b)은 제2 FET 드라이버(140)와 접속된다.
제1 FET 변압기(150, DT1)의 일측(152)은 제1 FET 드라이버(130)의 출력단, 제3 스위치(Q3)의 게이트 및 소스와 접속된다. 제1 FET 변압기(150, DT1)의 타측(154)은 제6 스위치(Q6)의 게이트 및 소스와 접속된다.
제1 FET 드라이버(130)의 출력은 제3 스위치(Q3)의 게이트 및 제1 FET 변압기(150, DT1)의 일측(152)에 입력된다. 즉, 제1 FET 드라이버(130)는 제1 보조 코일(T3)로부터 입력되는 전류에 따라 제3 스위치(Q3)를 구동시킨다. 제3 스위치(Q3)의 드레인은 출력단에 접속되어 LED 어레이에 구동 전류를 공급한다.
제2 FET 변압기(160, DT2)의 일측(162)은 제5 스위치(Q5)의 게이트, 소스 및 제2 FET 드라이버(140)의 출력단과 접속된다. 제2 FET 변압기(160, DT2)의 타측(164)은 제4 스위치(Q4)의 게이트에 접속되어, 제4 스위치(Q4)를 구동시킨다.
제4 스위치(Q4)의 드레인은 제2 코일(T2)의 일측(T2a)과 제3 스위치(Q3)의 소스 사이에 형성된 제4 노드(N4)에 접속된다. 제4 스위치(Q4)의 소스는 제2 FET 변압기(160, DT2)와 기저 전압 사이에 형성된 제5 노드(N5)에 접속된다.
제5 스위치(Q5)의 게이트는 제2 FET 변압기(160, DT2)의 일측(162)과 제2 FET 드라이버(140) 사이에 형성된 제6 노드(N6)에 접속된다.
제5 스위치(Q5)의 소스는 제2 코일(T2)의 타측(T2b) 및 제6 스위치(Q6)의 드레인과 접속된다. 제5 스위치(Q5)의 드레인은 제2 커패시터(C1)의 양극 및 출력단에 접속된다.
여기서, 제2 커패시터(C1)는 평활 커패시터로써, 출력단에 병렬로 접속되어 출력 전압(Vout)의 리플 성분을 제거한다. 이를 통해, 균일한 직류 전압(DC)이 출력되도록 한다.
제2 코일(T2)의 타측(T2b)과 제5 스위치(Q5)의 소스 사이에는 제7 노드(N7)가 형성되고, 제7 노드(N7)에 제2 FET 변압기(160, DT1)의 일측(162)이 접속된다.
제2 FET 드라이버(140)의 출력은 제5 스위치(Q3)의 게이트에 입력된다. 즉, 제2 FET 드라이버(140)는 제2 보조 코일(T4)로부터 입력되는 전류에 따라 제5 스위치(Q5)를 구동시킨다. 제5 스위치(Q5)의 드레인은 출력단에 접속되어 LED 어레이에 구동 전류를 공급한다.
여기서, 제3 스위치(Q3)와 제6 스위치(Q6) 또는 제4 스위치(Q4)와 제5 스위치(Q5)는 전위차가 다르게 형성되다. 제3 스위치(Q3)와 제6 스위치(Q6) 또는 제4 스위치(Q4)와 제5 스위치(Q5)의 게이트 구동 시 절연을 통해 전위차를 주기 위해 제1 FET 변압기(150, DT1) 및 제2 FET 변압기(160, DT2)가 이용된다. 이때, 제1 FET 변압기(150, DT1) 및 제2 FET 변압기(160, DT2)의 일측 코일과 타측 코일의 권선 비율은 1:1로 형성된다.
제2 커패시터(C1)는 평활 커패시터로써, 제3 스위치(Q3) 및 제5 스위치(Q5)에서 출력단으로 출력되는 전력을 일정하게 유지시킨다. 이러한, 제2 커패시터(C1)는 출력 단에 접속되는 로드(Load) 회로에 내장될 수도 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동장치(100)의 제3 스위치(Q3)와 제6 스위치(Q6) 도 1에 도시된 종래 기술에 따른 백라이트 구동장치의 제1 다이오드(D1)를 대체하는 구성이고, 제4 스위치(Q4)와 제5 스위치(Q5)는 종래 기술의 제2 다이오드(D2)를 대체하는 구성이다.
이와 같이, 스위칭 손실이 적은 FET인 제3 스위치(Q3) ~ 제6 스위치(Q6)로 변압기(110)에 의해 1차 측에서 2차 측으로 유도된 전류를 정류하여 출력함으로써, 백라이트 구동장치(100)의 효율 향상 및 제조비용을 절감시킬 수 있다.
또한, 변압기(110)의 메인 코일인 제2 코일(T2)이 중간 탭 없이 형성되어 변압기(110)의 사이즈 및 제조비용을 줄임과 아울러, 변압기(110)의 생산성을 높일 수 있다.
또한, 제1 FET 드라이버(130)와 제2 FET 드라이버(140)를 구동시키기 위해 형성된 제1 보조 코일(T3) 및 제2 보조 코일(T4)이 권선저항(DCR) 값에 의한 손실이 없어 백라이트 구동장치(100)의 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 14를 참조하여, 구동 타이밍 별로 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동장치(100)의 동작방법에 대해 설명한다.
도 5 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 백라이트 구동장치의 동작에 따른 파형도 및 전류 흐름을 나타내는 도면이고, 도 13 및 도 14는 본 발명의 실시 예에 백라이트 구동장치의 2차 측 동작에 따른 파형도이다.
도 5를 참조하면, 제1 구동 구간(t0 → t1)에서, 제1 스위치(Q1)의 기생 다이오드(DQ1)에 의해 제1 스위치(Q1)에 역전류(I_rev)가 흐르게 되고, 이때 제2 스위치(Q2)는 오프(off) 상태가 된다.
제1 스위치(Q1)의 기생 다이오드(DQ1)에 흐르는 역전류(I_rev)에 의해 ZVS(Zero-Voltage Switching, 영-전압 스위칭)에 도달하게 되어 제1 스위치(Q1)가 턴온(turn on) 된다.
이때, 변압기(TR)의 1차 측 전압은 입력 전압(VDC)와 같아지고, 변압기(110)의 2차 측에 정전압의 유도가 시작된다.
이어서, 도 6은 제1 스위치(Q1)가 턴온(turn on)되고 제2 스위치(Q2)는 오프(off)된 제2 구동 구간(t1 → t2)의 동작을 나타낸다.
주 스위치인 제1 스위치(Q1)가 턴온(turn on) 되면 t1 시점과 t2 시점 사이에서, 제1 커패시터(Cr)의 공진 전류(IIN)는 사인 곡선을 가지며 증가하여 최대 전류가 되는 시점에 도달하게 된다.
이후, t2 시점에서, 제1 커패시터(Cr)의 공진 전류(IIN)와 제2 인덕터(Lm)의 전류(ILM)가 동시에 감소하게 된다.
이어서, 도 7을 참조하면, 제3 구동 구간(t2 → t3)에서, 제1 스위치(Q1)가 턴온(turn on) 된 T2 시점의 제1 인덕터의 전류(ILK)와 제2 인덕터의 전류(ILM)를 나타내고 있다.
여기서, 제1 커패시터(Cr), 제1 인덕터(Lr) 및 제2 인덕터(Lm)가 공진하는 동안 제1 커패시터(Cr)의 전압은 증가하게 된다. t2 시점과 t3 시점의 공전 전류의 크기는 거의 공진 전류는 거의 같다.
제1 스위치(Q1)가 턴-온(turn-on)되고, 제2 스위치(Q2)가 턴-오프(turn-off)되는 처음 반주기 동안, 변압기(110)의 1차 측에서 2차 측으로 전류가 유도된다.
도 8을 결부하여, 변압기(110)의 2차 측에 형성된 회로의 구동을 설명한다. 도 8에서는 제3 스위치(Q3)와 제6 스위치(Q6)의 턴-온(turn-on)될 때, 전류의 루프(loop)를 나타내고 있다.
I1 전류는 제1 FET 드라이버(130), 제3 스위치(Q3) 및 제1 FET 변압기(DT1)를 경유하는 전류의 루프를 나타낸 것이다.
I2 전류는 제1 FET 변압기(DT1)로부터의 전류에 의해 구동되는 제6 스위치(Q6)에서 출력되는 전류의 루프를 나타낸 것이다.
변압기(110)의 2차 측에 형성된 제2 코일(T2)과 제1 보조 코일(T3), 제2 보조 코일(T4)에 전류가 유도되면, 제1 FET 드라이버(130)에 전류가 공급되어 제3 스위치(Q3)의 게이트에 구동 전류가 공급된다. 또한, 제3 스위치(Q3)의 소스에도 전류가 공급된다. 이때, 제1 FET 변압기(DT1)에도 구동 전류가 공급된다.
따라서, 도 13에 도시된 바와 같이, 변압기(110)의 2차 측에 위치한 제3 스위치(Q3)가 온(on) 상태가 되고, 제1 FET 변압기(DT1)에 의해 제6 스위치(Q6)도 온(on) 상태가 된다. 즉, 제6 스위치(Q6)는 제3 스위치(Q3)가 턴-온(turn-on) 될 때, 함께 온(on) 상태가 된다.
제1 FET 드라이버(130)의 출력은 제3 스위치(Q3)의 게이트에 입력된다. 즉, 제1 FET 드라이버(130)는 제1 보조 코일(T3)로부터 입력되는 전류에 따라 제3 스위치(Q3)를 구동시킨다. 이때, 제1 보조 코일(T3)은 권선저항(DCR) 값에 의한 손실이 없어 백라이트 구동장치(100)의 효율을 향상시킨다.
제1 FET 변압기(DT1)에 의해 제6 스위치(Q6)도 온(on) 상태가 되면, 제1 FET 변압기(DT1)로부터 공급된 전류를 제2 코일(T2)의 타측(T2b)과 제5 스위치(Q5)의 소스 사이에는 제7 노드(N7)에 공급한다.
이때, 제3 스위치(Q3)에 흐르는 전류(ISD)는, 변압기(110)의 제2 코일(T2)에 의해 구동 전원(VDC)로부터 입력되는 입력 전류가 될 때가지 선형적으로 증가하게 된다.
제3 스위치(Q3)는 드레인을 통해 출력단에 제1 출력 전류(Q3-Iout)를 공급한다. 이를 통해, 출력단에 접속된 제2 커패시터(C1) 및 LED 어레이에 구동 전류가 공급된다.
제6 스위치(Q6)의 드레인에서 출력되는 전류는 변압기(110)의 제2 코일(T2), 제3 스위치(Q3) 및 제2 커패시터(C1)를 경유하여 제6 스위치(Q6)의 소스로 입력된다. 이와 같은 전류 루프에 의해 제3 스위치(Q3)에서 출력되는 출력 전류는 선형적으로 증가하게 된다.
제3 스위치(Q3) 및 제6 스위치(Q6)가 턴-온(turn-on) 되면, 변압기(110)의 1차 측 전류는 선형적으로 감소하고, 변압기(110)의 2차 측의 제3 스위치(Q3)를 통해 출력되는 출력 전류는 선형적으로 증가하게 된다. 이때, 제3 스위치(Q3) 및 제6 스위치(Q6)는 소프트 스위치가 이루어지므로 제3 스위치(Q3) 및 제6 스위치(Q6)의 스위칭에 따른 스위칭 손실이 최소화되어 백라이트 구동장치의 효율이 향상된다.
한편, 도 14에 도시된 바와 같이, 제3 스위치(Q3)가 온(on) 상태일 때, 제4 스위치(Q4)는 오프(off) 상태가 된다. 제4 스위치(Q4)가 오프(off) 상태일 때, 제5 스위치(Q5)도 오프(off) 상태가 된다.
이어서, 도 9를 참조하면, t3 시점에서 제1 스위치(Q1)와 제2 스위치(Q2)가 모두 턴-오프(turn-off) 되면서 제2 스위치(Q2)의 기생 커패시터에 충전되어 있던 전류가 제1 커패시터(Cr), 제1 인덕터(Lr) 및 제2 인덕터(Lm) 사이의 공진에 의해 방전된다. 즉, 제4 구동 구간(t3 → t4)이 제1 스위치(Q1)와 제2 스위치(Q2)의 데드 타임(death time)이 됨을 알 수 있다.
이어서, 도 10을 참조하면, 제5 구동 구간(t4 → t5)의 t4 시점에서, 제1 스위치(Q1)가 턴-오프(turn-off)된 상태이므로, 제2 스위치(Q2)의 기생 다이오드(DQ2)에 역전류(I_rev)가 흐르게 된다.
t4 시점에서 제2 스위치(Q2)의 기생 커패시터는 방전을 하고, 이때 전압은 0V가 되다. 즉, ZVS(Zero-Voltage Switching, 영-전압 스위칭)에 도달하게 되어 제2 스위치(Q2)가 턴온(turn on) 된다.
제5 구동 구간(t4 → t5)에서 변압기(110)의 1차 측에 형성된 제1 코일(T1), 제1 커패시터(Cr), 제2 스위치(Q2)의 기생 다이오드(DQ2), 제1 인덕터(Lr)을 경유하여 공진 전류가 흐르기 때문에 제1 커패시터(Cr)에 형성되는 전압이 최대가 된다.
이때, 제1 스위치(Q1)는 오프(off) 상태를 유지하고, 제2 스위치(Q2)는 온(on) 상태를 유지한다.
제1 스위치(Q1)가 턴-오프(turn-off)되고, 제2 스위치(Q2)가 턴-온(turn-on)되는 다음 반주기 동안, 변압기(110)의 1차 측에서 2차 측으로 전류가 유도된다.
도 11을 결부하여, 변압기(110)의 2차 측에 형성된 회로의 구동을 설명한다. 도 11에서는 제4 스위치(Q4)와 제5 스위치(Q5)의 턴-온(turn-on)될 때, 전류의 루프(loop)를 나타내고 있다.
I3 전류는 제2 FET 변압기(DT2)로부터의 전류에 의해 구동되는 제4 스위치(Q4)에서 출력되는 전류의 루프를 나타낸 것이다.
I4 전류는 제2 FET 드라이버(140), 제5 스위치(Q5) 및 제2 FET 변압기(DT2)를 경유하는 전류의 루프를 나타낸 것이다.
변압기(110)의 2차 측에 형성된 제2 코일(T2)과 제1 보조 코일(T3), 제2 보조 코일(T4)에 전류가 유도되면, 제2 FET 드라이버(140)에 전류가 공급되어 제5 스위치(Q5)의 게이트에 구동 전류가 공급된다. 또한, 제5 스위치(Q5)의 소스에도 전류가 공급된다. 이때, 제2 FET 변압기(DT2)에도 구동 전류가 공급된다.
따라서, 변압기(110)의 2차 측에 위치한 제5 스위치(Q5)가 온(on) 상태가 되고, 제2 FET 변압기(DT2)에 의해 제4 스위치(Q4)도 온(on) 상태가 된다. 즉, 제4 스위치(Q4)는 제5 스위치(Q5)가 턴-온(turn-on) 될 때, 함께 온(on) 상태가 된다.
제2 FET 드라이버(140)의 출력은 제5 스위치(Q5)의 게이트에 입력된다. 즉, 제2 FET 드라이버(140)는 제2 보조 코일(T4)로부터 입력되는 전류에 따라 제5 스위치(Q5)를 구동시킨다.
제2 FET 변압기(DT2)에 의해 제4 스위치(Q4)도 온(on) 상태가 되면, 제2 FET 변압기(DT2)로부터 공급된 전류를 제2 코일(T2)의 타측(T2b)과 제5 스위치(Q5)의 소스 사이에는 제7 노드(N7)에 공급한다
이때, 제5 스위치(Q5)에 흐르는 전류(ISD)는 변압기(110)의 제2 코일(T2)에 의해 구동 전원(VDC)로부터 입력되는 입력 전류가 될 때가지 선형적으로 증가하게 된다. 이때, 제2 보조 코일(T4)은 권선저항(DCR) 값에 의한 손실이 없어 백라이트 구동장치(100)의 효율을 향상시킨다.
제5 스위치(Q5)는 드레인을 통해 출력단에 제2 출력 전류(Q5-Iout)를 공급한다. 이를 통해, 출력단에 접속된 제2 커패시터(C1) 및 LED 어레이에 구동 전류가 공급되다.
제4 스위치(Q4)의 드레인에서 출력되는 전류는 변압기(110)의 제2 코일(T2), 제5 스위치(Q5) 및 제2 커패시터(C1)를 경유하여 제4 스위치(Q4)의 소스로 입력된다. 이와 같은 전류 루프에 의해 제5 스위치(Q5)에서 출력되는 출력 전류는 선형적으로 증가하게 된다.
제4 스위치(Q4) 및 제5 스위치(Q5)가 턴-온(turn-on) 되면, 변압기(110)의 1차 측 전류는 선형적으로 감소하고, 변압기(110)의 2차 측의 제5 스위치(Q5)를 통해 출력되는 출력 전류는 선형적으로 증가하게 된다. 이때, 제4 스위치(Q4) 및 제5 스위치(Q5)는 소프트 스위치가 이루어지므로 제4 스위치(Q4) 및 제5 스위치(Q5)의 스위칭에 따른 스위칭 손실이 최소화되어 백라이트 구동장치의 효율이 향상된다.
한편, 제5 스위치(Q3)가 온(on) 상태일 때, 제3 스위치(Q3)는 오프(off) 상태가 된다. 제3 스위치(Q3)가 오프(off) 상태일 때, 제6 스위치(Q6)도 오프(off) 상태가 된다.
여기서, 제3 스위치(Q3)와 제6 스위치(Q6) 또는 제4 스위치(Q4)와 제5 스위치(Q5)는 전위차가 다르게 형성되다. 제3 스위치(Q3)와 제6 스위치(Q6) 또는 제4 스위치(Q4)와 제5 스위치(Q5)의 게이트 구동 시 절연을 통해 전위차를 주기 위해 제1 FET 변압기(150, DT1) 및 제2 FET 변압기(160, DT2)가 이용된다. 이때, 제1 FET 변압기(150, DT1) 및 제2 FET 변압기(160, DT2)의 일측 코일과 타측 코일의 권선 비율은 1:1로 형성된다.
t5 시점에서, 제2 스위치(Q5)의 스위칭 동작의 의해 제2 스위치(Q2)의 기생 다이오드(DQ2)로 공진 전류가 흐르고, 제1 커패시터(Cr)의 공진 전류는 사인 곡선 형태로 서서히 감소하게 된다.
이어서, 도 12를 참조하면, 제6 구동 구간(t5 → t6)에서, 제1 스위치(Q1)은 오프(off) 상태이고, 제2 스위치(Q2)는 온(on) 상태가 된다. 이때, 제1 인덕터(Lr)의 역(-) 전류와 제2 인덕터(Lm)에 흐르는 전류가 일치하게 되어 변압기(110)의 2차 측으로 전류가 흐르지 않게된다.
이때, 2차 측의 제2 커패시터(C1)에 충전되어 있던 전류가 출력단의 로드(Load)로 방전되게 된다. 제2 커패시터(C1)는 평활 커패시터로써, 제3 스위치(Q3) 및 제5 스위치(Q5)에서 출력단으로 출력되는 전력을 일정하게 유지시킨다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동장치의 소비전력 감소 및 효율 상승 효과를 나타내는 도면이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 종래 기술의 백라이트 구동장치와 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동장치의 소비전력 및 효율을 비교하여 나타내고 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동장치(100)는 제1 보조 코일(T3) 및 제2 보조 코일(T4)에서 발생되는 권선저항(DCR) 값에 의한 손실이 저감된다. 또한, 출력 전류의 정류를 위해 종래 기술에서 사용하던 복수의 다이오드(D1, D2)를 스위칭 속도가 빠른 FET 소자인 제3 스위치(Q3) ~ 제6 스위치(Q6)로 대체하여 스위칭 손실을 줄일 수 있다.
구체적으로, 종래 기술에 따른 백라이트 구동장치는 150W, 300W, 450W 및 600W를 출력하는 경우, 입력 전력 대비 출력 전력의 효율이 85.21% ~ 85.85%였다. 가장 큰 출력인 600W를 기준으로 할 때, 99W 이상의 손실이 발생하였다.
반면, 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동장치는 150W, 300W, 450W 및 600W를 출력하는 경우, 입력 전력 대비 출력 전력의 효율이 93.26% ~ 93.66%가 됨을 알 수 있다. 가장 큰 출력인 600W를 기준으로 할 때, 손실이 41W 미만으로 감소하여 백라이트 구동장치의 효율이 향상됨을 확인할 수 있다.
액정 디스플레이 장치의 백라이트 유닛과 각종 전자 기기에 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동장치를 적용하면, 낮은 전력 소모로 큰 효율을 얻을 수 있어 전력난 해소에도 큰 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동장치(100)는 변압기(110)의 2차 측 제2 코일(T2)이 중간 탭이 없이 형성되어 변압기(110)의 사이즈를 감소시킬 수 있다. 또한, 변압기(110)의 제조에 따른 비용을 줄이고, 생산 효율을 높일 수 있다. 아울러, 백라이트 구동장치의 사이즈를 줄임과 아울러, 제조비용을 절감시킬 수 있다.
이러한, 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동장치를 액정 디스플레이 장치의 백라이트 유닛에 적용하면, 낮은 소비 전력으로도 높은 품질을 광을 생성하여 액정 디스플레이 패널에 공급할 수 있다. 이를 통해, 액정 디스플레이 장치의 구동에 따른 소비전력을 줄이면서도 화상의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
상술한 설명에서는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동장치가 LED 어레이를 구동시키는 하프브리지 공진형 DC-DC 컨버터인 것으로 설명하였지만 이는 본 발명의 일 예를 설명한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동장치는 LED 어레이뿐만 아니라, CCFL를 구동시키는 전원 공급장치에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동장치는 LED 어레이를 구동시키는 전원 공급장치뿐만 아니라, 액정 디스플레이 패널의 구동을 필요한 전원을 공급하는 전원 공급 장치 및 각종 정보기기를 구동시키는 전원 공급 장치에 적용될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 백라이트 구동장치 110: 변압기
120: 하프브리지 드라이버 130: 제1 FET 드라이버
140: 제2 FET 드라이버 150: 제1 FET 변압기
152: 제1 FET 변압기의 일측 154: 제1 FET 변압기의 타측
160: 제2 FET 변압기 162: 제2 FET 변압기의 일측
164: 제2 FET 변압기의 타측
Q1: 제1 스위치 Q2: 제2 스위치
Q3: 제3 스위치 Q4: 제4 스위치
Q5: 제5 스위치 Q6: 제6 스위치
Cr: 제1 커패시터 C1: 제2 커패시터
Lr: 제1 인덕터 Lm: 제2 인덕터
T1: 제1 코일 T2: 제2 코일
T3: 제1 보조 코일 T4: 제2 보조 코일
DQ1~DQ6: 스위치의 기생 다이오드
120: 하프브리지 드라이버 130: 제1 FET 드라이버
140: 제2 FET 드라이버 150: 제1 FET 변압기
152: 제1 FET 변압기의 일측 154: 제1 FET 변압기의 타측
160: 제2 FET 변압기 162: 제2 FET 변압기의 일측
164: 제2 FET 변압기의 타측
Q1: 제1 스위치 Q2: 제2 스위치
Q3: 제3 스위치 Q4: 제4 스위치
Q5: 제5 스위치 Q6: 제6 스위치
Cr: 제1 커패시터 C1: 제2 커패시터
Lr: 제1 인덕터 Lm: 제2 인덕터
T1: 제1 코일 T2: 제2 코일
T3: 제1 보조 코일 T4: 제2 보조 코일
DQ1~DQ6: 스위치의 기생 다이오드
Claims (23)
1차 측에 제1 코일이 형성되고, 2차 측에 제2 코일, 제1 보조 코일 및 제2 보조 코일이 형성된 변압기;
구동 전원과 기저 전원 사이에 직렬로 연결된 제1 스위치 및 제2 스위치;
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 교변적으로 구동시키는 하프브리지 드라이버; 및
상기 제1 스위치가 온 되는 제1 구간에 상기 2차 측의 제2 코일 및 제1 보조 코일에 유도된 전류를 이용하여 출력단에 제1 출력 전류를 공급하고,
상기 제2 스위치가 온 되는 제2 구간에 상기 2차 측의 제2 코일 및 제2 보조 코일에 유도된 전류를 이용하여 출력단에 제2 출력 전류를 공급하는 전류 출력부;를 포함하고,
상기 전류 출력부는,
상기 제1 보조 코일로부터 인가된 전류에 의해 동작하는 제1 FET 드라이버;
상기 제1 FET 드라이버의 구동 전류에 의해 스위칭되어 제1 출력 전류를 상기 출력단에 공급하는 제3 스위치;
상기 제2 보조 코일로부터 인가된 전류에 의해 동작하는 제2 FET 드라이버;
상기 제2 FET 드라이버의 구동 전류에 의해 스위칭되어 제2 출력 전류를 상기 출력단에 공급하는 제5 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
구동 전원과 기저 전원 사이에 직렬로 연결된 제1 스위치 및 제2 스위치;
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 교변적으로 구동시키는 하프브리지 드라이버; 및
상기 제1 스위치가 온 되는 제1 구간에 상기 2차 측의 제2 코일 및 제1 보조 코일에 유도된 전류를 이용하여 출력단에 제1 출력 전류를 공급하고,
상기 제2 스위치가 온 되는 제2 구간에 상기 2차 측의 제2 코일 및 제2 보조 코일에 유도된 전류를 이용하여 출력단에 제2 출력 전류를 공급하는 전류 출력부;를 포함하고,
상기 전류 출력부는,
상기 제1 보조 코일로부터 인가된 전류에 의해 동작하는 제1 FET 드라이버;
상기 제1 FET 드라이버의 구동 전류에 의해 스위칭되어 제1 출력 전류를 상기 출력단에 공급하는 제3 스위치;
상기 제2 보조 코일로부터 인가된 전류에 의해 동작하는 제2 FET 드라이버;
상기 제2 FET 드라이버의 구동 전류에 의해 스위칭되어 제2 출력 전류를 상기 출력단에 공급하는 제5 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
제1 항에 있어서, 상기 전류 출력부는,
상기 제1 FET 드라이버의 구동 전류가 입력되는 제1 FET 변압기;
상기 제2 FET 드라이버의 구동 전류가 입력되는 제2 FET 변압기;
상기 제2 FET 변압기에서 유도된 구동 전류에 의해 스위칭 되는 제4 스위치; 및
상기 제1 FET 변압기에서 유도된 구동 전류에 의해 스위칭 되는 제6 스위치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
상기 제1 FET 드라이버의 구동 전류가 입력되는 제1 FET 변압기;
상기 제2 FET 드라이버의 구동 전류가 입력되는 제2 FET 변압기;
상기 제2 FET 변압기에서 유도된 구동 전류에 의해 스위칭 되는 제4 스위치; 및
상기 제1 FET 변압기에서 유도된 구동 전류에 의해 스위칭 되는 제6 스위치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
제2 항에 있어서,
상기 제1 FET 변압기의 일측은 상기 제1 FET 드라이버의 출력단, 상기 제3 스위치의 게이트 및 소스와 접속되고,
상기 제1 FET 변압기의 타측은 상기 제6 스위치의 게이트 및 소스와 접속된 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
상기 제1 FET 변압기의 일측은 상기 제1 FET 드라이버의 출력단, 상기 제3 스위치의 게이트 및 소스와 접속되고,
상기 제1 FET 변압기의 타측은 상기 제6 스위치의 게이트 및 소스와 접속된 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
제2 항에 있어서,
상기 제2 FET 변압기의 일측은 상기 제2 코일의 타측, 상기 제5 스위치의 게이트 및 상기 제2 FET 드라이버의 출력단과 접속되고, 상기 제2 FET 변압기의 타측은 상기 제4 스위치의 게이트에 접속된 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
상기 제2 FET 변압기의 일측은 상기 제2 코일의 타측, 상기 제5 스위치의 게이트 및 상기 제2 FET 드라이버의 출력단과 접속되고, 상기 제2 FET 변압기의 타측은 상기 제4 스위치의 게이트에 접속된 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
제2 항에 있어서,
상기 제1 FET 변압기는 상기 제3 스위치와 상기 제6 스위치의 게이트 구동에 필요한 전위차를 발생시키고,
상기 제2 FET 변압기는 상기 제4 스위치와 상기 제5 스위치의 게이트 구동에 필요한 전위차를 발생시키는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
상기 제1 FET 변압기는 상기 제3 스위치와 상기 제6 스위치의 게이트 구동에 필요한 전위차를 발생시키고,
상기 제2 FET 변압기는 상기 제4 스위치와 상기 제5 스위치의 게이트 구동에 필요한 전위차를 발생시키는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
제2 항에 있어서,
상기 제1 FET 변압기 및 상기 제2 FET 변압기의 일측 코일과 타측 코일의 권선 비율은 1:1인 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
상기 제1 FET 변압기 및 상기 제2 FET 변압기의 일측 코일과 타측 코일의 권선 비율은 1:1인 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
제2 항에 있어서,
상기 제2 코일의 일측은 상기 제2 스위치의 소스와 접속되고,
상기 제2 코일의 타측은 상기 제6 스위치의 드레인 및 상기 제5 스위치의 소스와 접속된 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
상기 제2 코일의 일측은 상기 제2 스위치의 소스와 접속되고,
상기 제2 코일의 타측은 상기 제6 스위치의 드레인 및 상기 제5 스위치의 소스와 접속된 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
제2 항에 있어서,
상기 제1 보조 코일의 일측은 상기 제1 FET 드라이버에 접속되고,
상기 제1 보조 코일의 타측은 상기 제2 코일의 일측과 접속된 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
상기 제1 보조 코일의 일측은 상기 제1 FET 드라이버에 접속되고,
상기 제1 보조 코일의 타측은 상기 제2 코일의 일측과 접속된 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
제2 항에 있어서,
상기 제2 보조 코일의 일측은 상기 제2 코일의 타측, 상기 제6 스위치의 드레인 및 제5 스위치의 소스와 접속되고,
상기 제2 보조 코일의 타측은 상기 제2 FET 드라이버와 접속된 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
상기 제2 보조 코일의 일측은 상기 제2 코일의 타측, 상기 제6 스위치의 드레인 및 제5 스위치의 소스와 접속되고,
상기 제2 보조 코일의 타측은 상기 제2 FET 드라이버와 접속된 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
제2 항에 있어서,
상기 제4 스위치의 드레인은 상기 제2 코일을 일측 및 상기 제3 스위치의 소스에 접속되고, 상기 제4 스위치의 소스는 상기 제2 FET 변압기의 타측 및 기저 전원에 접속된 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
상기 제4 스위치의 드레인은 상기 제2 코일을 일측 및 상기 제3 스위치의 소스에 접속되고, 상기 제4 스위치의 소스는 상기 제2 FET 변압기의 타측 및 기저 전원에 접속된 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
제2 항에 있어서,
상기 제5 스위치의 게이트는 상기 제2 FET 변압기의 일측 및 상기 제2 FET 드라이버의 출력단에 접속되고,
상기 제5 스위치의 소스는 상기 제2 코일의 타측 및 상기 제6 스위치의 드레인과 접속되고,
상기 제5 스위치의 드레인은 상기 출력단에 접속된 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
상기 제5 스위치의 게이트는 상기 제2 FET 변압기의 일측 및 상기 제2 FET 드라이버의 출력단에 접속되고,
상기 제5 스위치의 소스는 상기 제2 코일의 타측 및 상기 제6 스위치의 드레인과 접속되고,
상기 제5 스위치의 드레인은 상기 출력단에 접속된 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 기재된 백라이트 구동장치를 구동하는 방법에 있어서,
변압기의 1차 측에 형성된 제1 스위치가 온(on) 되고 제2 스위치가 오프(off)되는 제1 구간에, 상기 변압기의 1차 측에 형성된 제1 코일에서 2차 측으로 전류가 유도되는 단계; 및
상기 2차 측에 형성된 제2 코일 및 제1 보조 코일에 유도된 전류를 이용하여 출력단에 제1 출력 전류를 공급하는 단계;를 포함하고,
상기 출력단에 제1 출력 전류를 단계는,
상기 2차 측의 제1 보조 코일에 유도된 전류에 의해 제1 FET 드라이버가 구동되는 단계와,
상기 제1 FET 드라이버의 구동 전류가 제3 스위치의 게이트에 입력되어 상기 제3 스위치가 턴-온되는 단계와,
상기 제3 스위치가 턴-온되어 상기 출력단에 제1 출력 전류가 공급되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치의 구동방법.
변압기의 1차 측에 형성된 제1 스위치가 온(on) 되고 제2 스위치가 오프(off)되는 제1 구간에, 상기 변압기의 1차 측에 형성된 제1 코일에서 2차 측으로 전류가 유도되는 단계; 및
상기 2차 측에 형성된 제2 코일 및 제1 보조 코일에 유도된 전류를 이용하여 출력단에 제1 출력 전류를 공급하는 단계;를 포함하고,
상기 출력단에 제1 출력 전류를 단계는,
상기 2차 측의 제1 보조 코일에 유도된 전류에 의해 제1 FET 드라이버가 구동되는 단계와,
상기 제1 FET 드라이버의 구동 전류가 제3 스위치의 게이트에 입력되어 상기 제3 스위치가 턴-온되는 단계와,
상기 제3 스위치가 턴-온되어 상기 출력단에 제1 출력 전류가 공급되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치의 구동방법.
제12 항에 있어서,
상기 제1 FET 드라이버의 구동 전류가 제1 FET 변압기의 일측에 입력되는 단계;
상기 제1 FET 드라이버의 구동 전류가 제1 FET 변압기의 타측에 유도되어 제6 스위치가 턴-온되는 단계; 및
상기 제6 스위치가 턴-온되어 상기 출력단에 제1 출력 전류가 공급되는 단계;를 더 포함하고,
상기 제1 FET 변압기는 상기 제3 스위치와 상기 제6 스위치의 게이트 구동에 필요한 전위차를 발생시키는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치의 구동방법.
상기 제1 FET 드라이버의 구동 전류가 제1 FET 변압기의 일측에 입력되는 단계;
상기 제1 FET 드라이버의 구동 전류가 제1 FET 변압기의 타측에 유도되어 제6 스위치가 턴-온되는 단계; 및
상기 제6 스위치가 턴-온되어 상기 출력단에 제1 출력 전류가 공급되는 단계;를 더 포함하고,
상기 제1 FET 변압기는 상기 제3 스위치와 상기 제6 스위치의 게이트 구동에 필요한 전위차를 발생시키는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치의 구동방법.
제13 항에 있어서,
상기 제2 코일에 유도된 전류가 상기 제3 스위치의 소스에 입력된 후, 상기 제1 출력 전류로 변환되어 상기 출력단에 공급되는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치의 구동방법.
상기 제2 코일에 유도된 전류가 상기 제3 스위치의 소스에 입력된 후, 상기 제1 출력 전류로 변환되어 상기 출력단에 공급되는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치의 구동방법.
제13 항에 있어서,
상기 출력단에 병렬로 접속된 평활 커패시터에 상기 제1 출력 전류가 충전되는 단계를 더 포함하고,
상기 제6 스위치의 출력 전류는 상기 제2 코일, 제3 스위치 및 평활 커패시터를 경유하여 상기 제6 스위치의 소스로 입력되는 것을 특징을 하는 백라이트 구동장치의 구동방법.
상기 출력단에 병렬로 접속된 평활 커패시터에 상기 제1 출력 전류가 충전되는 단계를 더 포함하고,
상기 제6 스위치의 출력 전류는 상기 제2 코일, 제3 스위치 및 평활 커패시터를 경유하여 상기 제6 스위치의 소스로 입력되는 것을 특징을 하는 백라이트 구동장치의 구동방법.
제13 항에 있어서,
상기 변압기의 1차 측에 형성된 제1 스위치가 오프(off) 되고 제2 스위치가 온(on)되는 제2 구간에, 상기 변압기의 1차 측에 형성된 제1 코일에서 2차 측으로 전류가 유도되는 단계; 및
상기 변압기의 2차 측에 형성된 제2 코일 및 제2 보조 코일에 유도된 전류를 이용하여 상기 출력단에 제2 출력 전류를 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치의 구동방법.
상기 변압기의 1차 측에 형성된 제1 스위치가 오프(off) 되고 제2 스위치가 온(on)되는 제2 구간에, 상기 변압기의 1차 측에 형성된 제1 코일에서 2차 측으로 전류가 유도되는 단계; 및
상기 변압기의 2차 측에 형성된 제2 코일 및 제2 보조 코일에 유도된 전류를 이용하여 상기 출력단에 제2 출력 전류를 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치의 구동방법.
제16 항에 있어서,
상기 2차 측의 제2 보조 코일에 유도된 전류에 의해 제2 FET 드라이버가 구동되는 단계;
상기 제2 FET 드라이버의 구동 전류가 제5 스위치의 게이트에 입력되어 상기 제5 스위치가 턴-온됨과 아울러, 상기 제2 FET 드라이버의 구동 전류가 제2 FET 변압기의 일측에 입력되는 단계;
상기 제2 FET 드라이버의 구동 전류가 제2 FET 변압기의 타측에 유도되어 제4 스위치가 턴-온되는 단계; 및
상기 제4 스위치 및 상기 제5 스위치가 턴-온되어 상기 출력단에 제2 출력 전류가 공급되는 단계;를 포함하고,
상기 제2 FET 변압기는 상기 제4 스위치와 상기 제5 스위치의 게이트 구동에 필요한 전위차를 발생시키는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치의 구동방법.
상기 2차 측의 제2 보조 코일에 유도된 전류에 의해 제2 FET 드라이버가 구동되는 단계;
상기 제2 FET 드라이버의 구동 전류가 제5 스위치의 게이트에 입력되어 상기 제5 스위치가 턴-온됨과 아울러, 상기 제2 FET 드라이버의 구동 전류가 제2 FET 변압기의 일측에 입력되는 단계;
상기 제2 FET 드라이버의 구동 전류가 제2 FET 변압기의 타측에 유도되어 제4 스위치가 턴-온되는 단계; 및
상기 제4 스위치 및 상기 제5 스위치가 턴-온되어 상기 출력단에 제2 출력 전류가 공급되는 단계;를 포함하고,
상기 제2 FET 변압기는 상기 제4 스위치와 상기 제5 스위치의 게이트 구동에 필요한 전위차를 발생시키는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치의 구동방법.
제17 항에 있어서,
상기 제2 코일에 유도된 전류가 상기 제5 스위치의 소스에 입력된 후, 상기 제2 출력 전류로 변환되어 상기 출력단에 공급되는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치의 구동방법.
상기 제2 코일에 유도된 전류가 상기 제5 스위치의 소스에 입력된 후, 상기 제2 출력 전류로 변환되어 상기 출력단에 공급되는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치의 구동방법.
제17 항에 있어서,
상기 출력단에 병렬로 접속된 평활 커패시터에 상기 제2 출력 전류가 충전되는 단계를 더 포함하고,
상기 제4 스위치의 출력되는 전류는 상기 제2 코일, 제5 스위치 및 상기 평활 커패시터를 경유하여 상기 제4 스위치의 소스로 입력되는 것을 특징을 하는 백라이트 구동장치의 구동방법.
상기 출력단에 병렬로 접속된 평활 커패시터에 상기 제2 출력 전류가 충전되는 단계를 더 포함하고,
상기 제4 스위치의 출력되는 전류는 상기 제2 코일, 제5 스위치 및 상기 평활 커패시터를 경유하여 상기 제4 스위치의 소스로 입력되는 것을 특징을 하는 백라이트 구동장치의 구동방법.
제17 항에 있어서,
상기 제3 스위치 및 상기 제6 스위치는 동시에 턴-온되고,
상기 제3 스위치 및 상기 제6 스위치가 온 상태일 때, 상기 제4 스위치 및 상기 제5 스위치는 오프되는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치의 구동방법.
상기 제3 스위치 및 상기 제6 스위치는 동시에 턴-온되고,
상기 제3 스위치 및 상기 제6 스위치가 온 상태일 때, 상기 제4 스위치 및 상기 제5 스위치는 오프되는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치의 구동방법.
제17 항에 있어서,
상기 제4 스위치 및 상기 제5 스위치는 동시에 턴-온되고,
상기 제4 스위치 및 상기 제5 스위치가 온 상태일 때, 상기 제3 스위치 및 상기 제6 스위치는 오프되는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치의 구동방법.
상기 제4 스위치 및 상기 제5 스위치는 동시에 턴-온되고,
상기 제4 스위치 및 상기 제5 스위치가 온 상태일 때, 상기 제3 스위치 및 상기 제6 스위치는 오프되는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치의 구동방법.
제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 기재된 백라이트 구동장치;
상기 백라이트 구동장치의 출력단에 병렬로 접속된 적어도 하나의 발광다이오드 어레이;
소정의 듀티를 가지는 스위칭 제어신호를 생성하여 상기 백라이트 구동장치에 공급하여 상기 발광다이오드 어레이의 발광 휘도를 제어하는 듀티 제어부; 및
상기 발광 다이오드 어레이에서 생성된 광을 액정 디스플레이 패널에 공급하는 복수의 광학 부재를 포함하고,
상기 발광 다이오드 어레이는 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
상기 백라이트 구동장치의 출력단에 병렬로 접속된 적어도 하나의 발광다이오드 어레이;
소정의 듀티를 가지는 스위칭 제어신호를 생성하여 상기 백라이트 구동장치에 공급하여 상기 발광다이오드 어레이의 발광 휘도를 제어하는 듀티 제어부; 및
상기 발광 다이오드 어레이에서 생성된 광을 액정 디스플레이 패널에 공급하는 복수의 광학 부재를 포함하고,
상기 발광 다이오드 어레이는 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
광 투과율을 조절하여 영상을 표시하는 액정 디스플레이 패널;
상기 액정 디스플레이 패널을 구동시키기 위한 구동 회로부;
상기 액정 디스플레이 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛; 및
제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 기재된 백라이트 구동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
상기 액정 디스플레이 패널을 구동시키기 위한 구동 회로부;
상기 액정 디스플레이 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛; 및
제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 기재된 백라이트 구동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020110112722A KR101134462B1 (ko) | 2011-11-01 | 2011-11-01 | 백라이트 구동장치와 이의 구동방법, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110112722A KR101134462B1 (ko) | 2011-11-01 | 2011-11-01 | 백라이트 구동장치와 이의 구동방법, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치 |
Publications (1)
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| KR101134462B1 true KR101134462B1 (ko) | 2012-04-20 |
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| KR1020110112722A KR101134462B1 (ko) | 2011-11-01 | 2011-11-01 | 백라이트 구동장치와 이의 구동방법, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치 |
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|---|---|
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