KR101186870B1 - Volatage balancing apparatus and method between master inverter and slave inverterin liquid crystal display - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마스터 인버터와 슬레이브 인버터가 램프 점등을 개별적으로 제어하는 방식이 적용되는 액정표시 장치에 있어서, 마스터 인버터와 슬레이브 인버터 간의 위상차를 보상하여 전원공급이 안정화되도록 한 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 외부로부터 공급되는 직류전원을 스위칭하여 교류전원으로 변환하는 스위칭 회로와; 상기 스위칭 회로로부터 공급되는 교류전원을 고전압의 램프 구동전압으로 변환하여 백라이트용 램프에 공급하는 고전압용 트랜스와; 상기 백라이트용 램프측으로부터 피드백되는 전압을 근거로 마스터 인버터와 슬레이브 인버터 간의 위상차를 검출하여 그 위상차가 일치하도록 보상처리하는 제어부에 의해 달성된다.The present invention relates to a technique in which a method of controlling a lamp lighting of a master inverter and a slave inverter separately is applied, and a power supply is stabilized by compensating a phase difference between the master inverter and the slave inverter. The present invention includes a switching circuit for switching the DC power supplied from the outside to convert to AC power; A high voltage transformer for converting AC power supplied from the switching circuit into a high voltage lamp driving voltage and supplying the lamp to the backlight lamp; The control unit detects a phase difference between the master inverter and the slave inverter based on the voltage fed back from the backlight lamp side and compensates the phase difference to match.

Description

액정표시장치의 마스터 인버터와 슬레이브 인버터 간의 전압 발란싱 장치 및 방법{VOLATAGE BALANCING APPARATUS AND METHOD BETWEEN MASTER INVERTER AND SLAVE INVERTERIN LIQUID CRYSTAL DISPLAY} VOLATAGE BALANCING APPARATUS AND METHOD BETWEEN MASTER INVERTER AND SLAVE INVERTERIN LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1은 본 발명에 의한 액정표시장치의 마스터 인버터와 슬레이브 인버터 간의 전압 발란싱 장치의 블록도.1 is a block diagram of a voltage balancing device between a master inverter and a slave inverter of a liquid crystal display according to the present invention.

도 2는 본 발명에 의한 액정표시장치의 마스터 인버터와 슬레이브 인버터 간의 전압 발란싱 방법의 제어 흐름도. 2 is a control flowchart of a voltage balancing method between a master inverter and a slave inverter of a liquid crystal display according to the present invention.

도 3은 본 발명의 위상제어 방법에 의한 전압,전류 경시변화 그래프.Figure 3 is a graph of voltage, current over time change by the phase control method of the present invention.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*** *** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***

1 : 스위칭 회로 2 : 고전압용 트랜스1: switching circuit 2: high voltage transformer

3 : 발란서 4 : 백라이트용 램프3: Balancer 4: Backlight Lamp

5 : 엠씨유 6 : 펄스폭변조부 5: MC oil 6: pulse width modulator

본 발명은 액정표시장치에서 인버터의 구동을 제어하여 안정된 전원공급이 이루어지도록 하는 기술에 관한 것으로, 특히 마스터 인버터와 슬레이브 인버터가 램프 점등을 개별적으로 제어하는 방식의 시스템에서 그들 간의 위상차를 보상하여 전원공급이 안정화되도록 한 액정표시장치의 마스터 인버터와 슬레이브 인버터 간의 전압 발란싱 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a technology for stable power supply by controlling the operation of the inverter in the liquid crystal display device, in particular, the power supply by compensating the phase difference between them in a system in which the master inverter and the slave inverter individually control the lamp lighting The present invention relates to a voltage balancing device and a method between a master inverter and a slave inverter of a liquid crystal display device in which a supply is stabilized.

일반적으로, 엘씨디(LCD)는 자발광 표시장치가 아니기 때문에 백라이트(Back Light)와 같은 광원이 필요하게 된다. 이러한 LCD용 백라이트는 직하형 방식과 도광판 방식의 두 종류가 있다. 상기 직하형 방식은 평면에 여러개의 램프를 배치한 것으로, 램프와 액정패널 사이에 확산판을 설치하여 액정패널과 램프 사이를 일정하게 유지하는 방식이다. 또한, 도광판 방식은 평판 외곽에 램프를 설치한 것으로, 램프로부터 투명한 도광판을 이용하여 액정패널 전체의 면으로 빛이 입사되도록 하는 방식이다.In general, since the LCD is not a self-luminous display device, a light source such as a back light is required. There are two types of backlights for LCDs, a direct type method and a light guide plate method. In the direct type, a plurality of lamps are arranged in a plane, and a diffusion plate is installed between the lamp and the liquid crystal panel to maintain a constant space between the liquid crystal panel and the lamp. In addition, the light guide plate method is a lamp is installed on the outside of the flat plate, so that the light is incident from the lamp to the entire surface of the liquid crystal panel using a transparent light guide plate.

TFT-LCD용 형광램프에는 열음극형광램프(HCFL:Hot Cathode Fluorescent Lamp), 냉응극형광램프(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Tube), 외부전극형광램프(EEFL: External Electrode Flourscent Lamp), 면광원램프(FFL: Flange Focal Length), 발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)가 있으며, 이들에 따라 TFT-LCD용 인버터가 분류된다.TFT-LCD fluorescent lamps include Hot Cathode Fluorescent Lamps (HCFL), Cold Cathode Fluorescent Tubes (CCFL), External Electrode Flourscent Lamps (EEFL), Surface Light Source Lamps (FFL) : Flange Focal Length) and Light Emitting Diode (LED) are classified according to these.

이와 같은 형광램프를 구동하기 위해 고압을 필요로 하는데, 근래 들어 저압의 직류전원에서 고압을 얻기 위하여 인버터를 많이 사용하는 추세에 있다. In order to drive such a fluorescent lamp, a high voltage is required, and recently, there is a tendency to use an inverter a lot to obtain a high voltage from a low voltage DC power supply.

일반적으로, 백라이트용 형광램프를 구동하기 위한 인버터는 마스터 인버터와 슬레이브 인버터로 이루어지며, 이들의 출력단이 형광램프의 양측 출력단에 각기 연결되어 있다. 즉, 상기 마스터 인버터와 슬레이브 인버터의 출력전압에 의해 상 기 형광램프가 점등된다. In general, an inverter for driving a fluorescent lamp for a backlight is composed of a master inverter and a slave inverter, and their output terminals are respectively connected to both output terminals of the fluorescent lamp. That is, the fluorescent lamp is turned on by the output voltages of the master inverter and the slave inverter.

그런데, 종래 기술에 의한 인버터의 정전류 제어기술에 있어서는 트랜스의 공차나 누설전류에 의한 영향으로 인하여 마스터 인버터와 슬레이 인버터간에 전압차가 발생되고, 이러한 편차가 램프의 구동 초기점등에 불안요소로 작용하는 문제점이 있었다.However, in the constant current control technology of the inverter according to the prior art, a voltage difference is generated between the master inverter and the slay inverter due to the influence of the transformer tolerance or the leakage current, and this deviation causes an anxiety factor in the initial driving of the lamp. There was this.

따라서, 본 발명의 목적은 마스터 인버터와 슬레이브 인버터가 램프 점등을 개별적으로 제어하는 방식의 시스템에서 마스터 인버터와 슬레이브 인버터 간의 위상차를 검출하여 보상하는 전압 발란싱 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a voltage balancing device and method for detecting and compensating a phase difference between a master inverter and a slave inverter in a system in which a master inverter and a slave inverter individually control lamp lighting.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스위칭 소자를 이용하여, 외부로부터 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환하는 스위칭 회로와; 상기 스위칭 회로로부터 공급되는 교류전원을 고전압의 램프 구동전압으로 변환하여 백라이트용 램프에 공급하는 고전압용 트랜스와; 상기 백라이트용 램프측으로부터 피드백되는 전압을 근거로 마스터 인버터와 슬레이브 인버터 간의 위상차를 검출하여 그 위상차가 일치하도록 보상처리하는 엠씨유로 구성함을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, using a switching element, a switching circuit for converting a DC power supplied from the outside into an AC power; A high voltage transformer for converting AC power supplied from the switching circuit into a high voltage lamp driving voltage and supplying the lamp to the backlight lamp; It is characterized in that it is configured to the MC to detect the phase difference between the master inverter and the slave inverter based on the voltage fed back from the backlight lamp side to compensate the phase difference.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명은, 백라이트용 램프로부터 마스터/슬레이브 인버터의 출력전압을 센싱하여 피드백하는 과정과; 상기 피드백되는 마스터/슬레이브 인버터의 센싱전압을 비교하는 과정과; 상기 비교 결과에 따라 마스터 인버터의 위상을 시프트시켜 슬레이브 인버터의 위상과 일치시키는 과정으 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Another object of the present invention to achieve the above object, the process of sensing and feedback the output voltage of the master / slave inverter from the lamp for the backlight; Comparing the sensing voltages of the feedback master / slave inverters; According to the comparison result, the phase of the master inverter is shifted to coincide with the phase of the slave inverter.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 액정표시장치의 마스터 인버터와 슬레이브 인버터 간의 전압 발란싱 장치의 일실시 구현예를 보인 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 내부의 스위칭 소자가 동작하여, 외부로부터 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환하는 스위칭 회로(1)와; 상기 스위칭 회로(1)로부터 공급되는 교류전원을 고전압의 램프 구동전압으로 변환하는 고전압용 트랜스(2)와; 발란서(3)를 통해 상기 고전압용 트랜스(2)를 통해 공급되는 구동전압에 의해 점등되어 백라이트용 광을 투사하는 백라이트용 램프(4)와; 상기 백라이트용 램프(4)측으로부터 피드백되는 전압을 근거로 마스터 인버터와 슬레이브 인버터의 출력전압의 위상을 비교하여 서로 상이할 때 위상을 시프트시켜 일치하도록 하는 엠씨유(MCU)(5)와; 상기 엠씨유(5)의 제어하에 상기 스위칭 회로(1)를 스위칭하기 위한 펄스폭변조신호를 출력하는 펄스폭변조부(6)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a voltage balancing device between a master inverter and a slave inverter of a liquid crystal display according to the present invention. As shown therein, an internal switching element operates to supply DC power from an external source. A switching circuit 1 for converting the power into an AC power source; A high voltage transformer (2) for converting AC power supplied from the switching circuit (1) into a high voltage lamp driving voltage; A backlight lamp (4) which is turned on by the driving voltage supplied through the high voltage transformer (2) through the balancer (3) to project the backlight light; An MC (MCU) 5 for comparing the phases of the output voltages of the master inverter and the slave inverter based on the voltage fed back from the backlight lamp 4, and shifting the phases so as to coincide with each other when they differ from each other; 2 and the pulse width modulator 6 outputting a pulse width modulated signal for switching the switching circuit 1 under the control of the MC oil. A detailed description with reference to FIG. 3 is as follows.

펄스폭변조부(6)는 엠씨유(5)의 제어하에 스위칭 회로(1)의 스위칭 소자를 구동시키기 위한 펄스폭변조신호를 발생한다.The pulse width modulator 6 generates a pulse width modulated signal for driving the switching element of the switching circuit 1 under the control of the MC oil 5.

이에 따라, 상기 스위칭 회로(1)의 스위칭 소자(예: FET)가 상기 펄스폭변조부(6)로부터 공급되는 펄스폭변조신호에 의해 스위칭 동작하게 되고, 이에 의해 외부로부터 공급되는 직류전원이 교류전원으로 변환되어 출력된다.Accordingly, the switching element (e.g., FET) of the switching circuit 1 is switched by the pulse width modulated signal supplied from the pulse width modulator 6, whereby the DC power supplied from the outside is alternating. It is converted to power and output.

고전압용 트랜스(2)는 1차측 코일이 상기 스위칭 회로(1)에 접속되고, 2차측 권선이 발란서(3)를 통해 백라이트용 램프(4)측에 접속되어 있다.In the high voltage transformer 2, the primary coil is connected to the switching circuit 1, and the secondary winding is connected to the backlight lamp 4 side via the balancer 3.

따라서, 상기 스위칭 회로(1)로부터 고전압용 트랜스(2)에 공급되는 교류전압이 이의 1,2차측 권선비에 의해 고전압의 램프 구동전압으로 변환된다. Therefore, the AC voltage supplied from the switching circuit 1 to the high voltage transformer 2 is converted into the lamp driving voltage of the high voltage by its primary and secondary winding ratios.

그리고, 상기 고전압용 트랜스(2)로부터 출력되는 고전압의 램프 구동전압은 콘덴서와 같은 소자로 이루어진 발란서(3)를 통해 상기 백라이트용 램프(4)에 전달된다.The lamp driving voltage of the high voltage output from the high voltage transformer 2 is transferred to the backlight lamp 4 through a balancer 3 made of a device such as a capacitor.

따라서, 상기 백라이트용 램프(4)가 상기와 같은 경로를 통해 공급되는 고전압의 램프 구동전압에 의해 점등되고, 이로부터 투사되는 광이 액정 패널의 백라이트로 이용된다. Therefore, the backlight lamp 4 is turned on by the lamp driving voltage of the high voltage supplied through the above path, and the light projected therefrom is used as the backlight of the liquid crystal panel.

한편, 엠씨유(5)는 상기 백라이트용 램프(4)측으로부터 피드백되는 전압을 근거로 마스터 인버터와 슬레이브 인버터의 출력전압의 위상을 비교하여 서로 상이할 때 위상을 시프트시켜 일치되도록 하는데, 이의 처리과정을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.On the other hand, the MC 5 compares the phases of the output voltages of the master inverter and the slave inverter based on the voltage fed back from the backlight lamp 4 side, and shifts the phases when they are different from each other so that they match. The process will be described with reference to FIG. 2 as follows.

먼저, 전처리 기능이 수행되는데 이의 예로써, 초기화, 아날로그/디지털 변환, 버스트 디밍 콘트롤(Burst Dimming Control), 전류 제어 등이 있다. First, a preprocessing function is performed. Examples thereof include initialization, analog / digital conversion, burst dimming control, and current control.

상기 백라이트용 램프(4)는 마스터 인버터와 슬레이브 인버터에 의해 점등되며, 그 백라이트용 램프(4)의 전극측에서 검출된 마스터 인버터의 출력전압에 대한 센싱전압(Vsns1) 및 슬레이브 인버터의 출력전압에 대한 센싱전압(Vsns2)과, 마스터 인버터의 출력전류에 대한 센싱전류(Isns1) 및 슬레이브 인버터의 출력전류에 대한 센싱전류(Isns2)가 상기 엠씨유(5)측으로 피드백된다.The backlight lamp 4 is turned on by the master inverter and the slave inverter, and is applied to the sensing voltage Vsns1 for the output voltage of the master inverter detected at the electrode side of the backlight lamp 4 and the output voltage of the slave inverter. The sensing voltage Vsns2, the sensing current Isns1 for the output current of the master inverter, and the sensing current Isns2 for the output current of the slave inverter are fed back to the MC oil 5.

이때, 상기 엠씨유(5)는 상기 백라이트용 램프(4)로부터 피드백되는 센싱전압(Vsns1),(Vsns2)을 비교한다. 즉, 상기 센싱전압 "Vsns1"과 센싱전압 "Vsns2"을 비교하여 그 센싱전압 "Vsns1"이 센싱전압 "Vsns2+α"보다 큰 것으로 판명되면 마스터 인버터의 위상을 +1 스텝 시프트시킨다. At this time, the MC oil 5 compares the sensing voltages Vsns1 and Vsns2 fed back from the backlight lamp 4. That is, the sensing voltage "Vsns1" and the sensing voltage "Vsns2" are compared, and when the sensing voltage "Vsns1" is found to be larger than the sensing voltage "Vsns2 + α", the phase of the master inverter is shifted by +1 step.

그러나, 상기 비교 결과 센싱전압 "Vsns2"가 센싱전압 "Vsns1+α"보다 큰 것으로 판명되면 마스터 인버터의 위상을 -1 스텝 시프트시킨다.However, if the comparison result shows that the sensing voltage "Vsns2" is greater than the sensing voltage "Vsns1 + alpha", the phase of the master inverter is shifted by -1 step.

상기와 같은 동작을 필요한 만큼 반복 수행하는 것에 의해 상기 마스터 인버터의 위상과 슬레이브 인버터의 위상이 서로 일치하게 된다. By repeating the above operation as necessary, the phase of the master inverter and the phase of the slave inverter coincide with each other.

여기서, α값은 너무 잦은 위상 시프트 동작에 의해 시스템이 불안정해 지는 것을 방지하기 위해 히스테리시스 특성을 부여하기 위한 것이다. 즉, 마스트 인버터와 슬레이브 인버터의 위상차가 일정치 이상 벌어지는 경우에 한하여 상기와 같은 위상 시프트 동작이 이루어지도록 하기 위해 부여된 값이다.Here, the α value is to impart hysteresis characteristics to prevent the system from becoming unstable by too frequent phase shift operation. In other words, the above-described phase shift operation is performed only when the phase difference between the master inverter and the slave inverter is wider than a predetermined value.

이후, 상기 엠씨유(5)는 정전기나 과전류 등으로부터 회로를 보호하는 기능, 익셉션(Exception) 기능, 셧다운(Shutdown) 기능 등의 후처리 기능을 수행한다. Thereafter, the MC 5 performs post-processing functions such as a function of protecting a circuit from static electricity or overcurrent, an exception function, a shutdown function, and the like.

상기의 설명에서는 상기 백라이트용 램프(4)로부터 피드백되는 센싱전압(Vsns1),(Vsns2)을 근거로 마스터 인버터와 슬레이브 인버터 간의 위상차를 검출하는 것을 예로하여 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아니다. 이에 대한 도 다른 실시예로써, 마스터 인버터와 슬레이브 인버터의 위상을 직접 검출하여 비교하는 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다. In the above description, the phase difference between the master inverter and the slave inverter is detected based on the sensing voltages Vsns1 and Vsns2 fed back from the backlight lamp 4, but the present invention is not limited thereto. . In this embodiment, the same effect can be obtained when the phases of the master inverter and the slave inverter are directly detected and compared.

한편, 엠씨유(5)가 상기와 같이 펄스폭변조부(6)를 통해 상기 스위칭 회로(1)의 구동을 제어하지 않고, 상기 백라이트용 램프(4)의 양측 전극으로부터 검출되는 전류(Isns1),(Isns2)를 근거로 인버터의 정전류 제어를 수행할 수도 있다. On the other hand, the MC oil 5 does not control the driving of the switching circuit 1 through the pulse width modulator 6 as described above, and the current Isns1 detected from both electrodes of the backlight lamp 4. The constant current control of the inverter may be performed based on, Isns2.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 액정표시장치의 마스터 인버터와 슬레이브 인버터 간의 위상차를 검출하여 이를 보상해 줌으로써, 마스터 인버터와 슬레이브 인버터 간의 전압 편차가 줄어들고 이에 의해 전원공급이 안정화되는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention detects and compensates for a phase difference between the master inverter and the slave inverter of the liquid crystal display, thereby reducing the voltage deviation between the master inverter and the slave inverter, thereby stabilizing the power supply.

Claims (6)

외부로부터 공급되는 직류전원을 스위칭하여 교류전원으로 변환하는 스위칭 회로와;A switching circuit for switching the DC power supplied from the outside to convert to AC power; 상기 스위칭 회로로부터 공급되는 교류전원을 고전압의 램프 구동전압으로 변환하여 백라이트용 램프에 공급하는 고전압용 트랜스와;A high voltage transformer for converting AC power supplied from the switching circuit into a high voltage lamp driving voltage and supplying the lamp to the backlight lamp; 상기 백라이트용 램프측으로부터 피드백되는 전압을 근거로 마스터 인버터와 슬레이브 인버터 간의 위상차를 검출하여 그 위상차가 일치하도록 보상처리하는 제어부로 구성한 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 마스터 인버터와 슬레이브 인버터 간의 전압 발란싱 장치.A voltage balancing device between the master inverter and the slave inverter of the liquid crystal display device, wherein the controller detects the phase difference between the master inverter and the slave inverter based on the voltage fed back from the backlight lamp and compensates the phase difference. . 제1항에 있어서, 제어부는 엠씨유를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 마스터 인버터와 슬레이브 인버터 간의 전압 발란싱 장치.The voltage balancing device between the master inverter and the slave inverter of the liquid crystal display device according to claim 1, wherein the controller comprises MC oil. 제1항에 있어서, 제어부는 상기 백라이트용 램프측으로부터 직접 검출된 마스터 인버터와 슬레이브 인버터의 위상차를 비교하도록 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 마스터 인버터와 슬레이브 인버터 간의 전압 발란싱 장치.2. The voltage balancing device of claim 1, wherein the controller is configured to compare the phase difference between the master inverter and the slave inverter detected directly from the lamp side for the backlight. 제1항에 있어서, 제어부는 상기 마스터 인버터와 슬레이브 인버터의 위상차가 기 설정된 값 이상 차이가 날 때, 해당 인버터의 위상을 보상처리하도록 구성된 것 을 특징으로 하는 액정표시장치의 마스터 인버터와 슬레이브 인버터 간의 전압 발란싱 장치.The liquid crystal display device of claim 1, wherein the controller is configured to compensate for the phase of the inverter when the phase difference between the master inverter and the slave inverter differs by more than a preset value. Voltage balancing device. 백라이트용 램프로부터 마스터/슬레이브 인버터의 출력전압을 센싱하여 피드백하는 제1과정과;A first step of sensing and feeding back an output voltage of a master / slave inverter from a backlight lamp; 상기 피드백되는 마스터/슬레이브 인버터의 센싱전압을 비교하는 제2과정과;A second step of comparing sensing voltages of the feedback master / slave inverters; 상기 비교 결과에 따라 마스터 인버터의 위상을 시프트시켜 슬레이브 인버터의 위상과 일치시키는 제3과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 마스터 인버터와 슬레이브 인버터 간의 전압 발란싱 방법.And a third process of shifting the phase of the master inverter to match the phase of the slave inverter according to the comparison result. 제5항에 있어서, 제3과정은 마스터 인버터의 위상을 +1 또는 -1 스텝 시프트시켜 슬레이브 인버터의 위상과 일치시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 마스터 인버터와 슬레이브 인버터 간의 전압 발란싱 방법.The method of claim 5, wherein the third process shifts the phase of the master inverter by +1 or -1 step to match the phase of the slave inverter.
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