KR101751816B1 - 전원 공급 장치, 이를 이용한 백 라이트 유닛 및 디스플레이 장치 - Google Patents

전원 공급 장치, 이를 이용한 백 라이트 유닛 및 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 메인 스위치 소자의 전력 손실을 감소시켜 효율을 향상시킬 수 있도록 한 전원 공급 장치, 이를 이용한 백 라이트 유닛 및 디스플레이 장치에 관한 것으로, 전원 공급 장치는 입력 전원에 접속된 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 접속된 제 1 인덕터; 상기 제 2 노드와 기저 전원 사이에 접속되어 제 1 스위칭 신호에 따라 스위칭되는 메인 스위치; 상기 제 2 노드와 제 3 노드 사이에 접속된 분리 커패시터; 상기 제 3 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 제 2 인덕터; 상기 제 3 노드와 출력 노드 사이에 접속된 제 1 다이오드; 애노드 전극과 캐소드 전극을 가지며 상기 애노드 전극이 상기 제 2 노드에 접속된 제 2 다이오드; 일단이 상기 제 2 다이오드의 캐소드 단자에 접속된 제 3 인덕터; 및 상기 제 3 인덕터의 타단과 상기 출력 노드 사이에 접속되어 제 2 스위칭 신호에 따라 스위칭되는 보조 스위치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

전원 공급 장치, 이를 이용한 백 라이트 유닛 및 디스플레이 장치{APPARATUS FOR SUPPLYING POWER, BACK LIGHT UNIT AND DISPLAY APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 전원 공급 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 메인 스위치 소자의 전력 손실을 감소시켜 효율을 향상시킬 수 있도록 한 전원 공급 장치, 이를 이용한 백 라이트 유닛 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전원 공급 장치는 교류 전압을 이용하여 정류하여 직류 전압으로 변환하거나, 직류 전압을 필요로 하는 전압으로 승압하거나 강압하여 각종 기기(예를 들어, 디스플레이 장치)에 제공한다. 이러한 전원 공급 장치에는 벅(Buck) 컨버터, 부스트(Boost) 컨버터 및 SEPIC(단일 단부 주 인덕턴스 컨버터)(Single-Ended Primary Inductance Converter) 등이 될 수 있다.
도 1은 종래의 SEPIC 컨버터를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 SEPIC 컨버터는 입력 커패시터(Cin), 출력 커패시터(Cout), 제 1 및 제 2 인덕터(L1, L2), 격리 커패시터(Cs), 다이오드(D), 및 메인 스위치 소자(S1)로 구성된다.
이러한 종래의 SEPIC 컨버터의 구동 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 메인 스위치 소자(S1)가 온(ON)되면, 입력 에너지가 제 1 인덕터(L1)에 저장됨과 동시에 메인 스위치 소자(S1)의 오프(OFF)시 격리 커패시터(Cs)에 저장되어 있던 에너지가 방전되면서 제 2 인덕터(L2)를 충전시킨다. 이때, 부하(Load)에는 출력 커패시터(Cout)에 충전되어 있는 에너지가 공급된다.
반면에, 메인 스위치 소자(S1)가 오프(OFF)되면, 제 1 인덕터(L1)에 저장된 에너지가 부하로 출력됨과 아울러 격리 커패시터(Cs)를 충전시킨다. 이와 동시에, 제 2 인덕터(L2)에 충전된 에너지는 다이오드(D)를 통해 부하로 공급된다.
이와 같은, 종래의 SEPIC 컨버터의 전압, 전류 변환 비는 아래의 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112010072298519-pat00001
상기의 수학식 1에서, DS1은 메인 스위치 소자(S1)의 온(On) 듀티(Duty)를 나타낸다.
상술한 종래의 SEPIC 컨버터의 경우, 전력 손실의 대부분은 메인 스위치 소자(S1)의 스위칭 손실(Switching Loss)과 인덕터(L1, L2)의 권선(Winding) 저항에서의 열로 발생한다. 스위칭 손실과 인덕터의 열 손실은 컨버터 내부에 흐르는 전류에 의한 것으로, 컨버터 내부에 전류가 많이 흐를수록 그 손실 양이 커지게 된다. 이에 따라, 종래의 SEPIC 컨버터의 경우 입출력 전압 전환 비가 낮기 때문에 입력 전류는 그 만큼 강압(Down) 되지 못하고, 상당한 양의 전류가 컨버터 내부에 흐르게 된다. 따라서, 컨버터 내부에서 순환하는 큰 전류는 스위칭 손실과 인덕터의 권선 저항에서의 열 손실을 야기시킴으로써 효율을 저하시키게 된다.
한편, 24V의 입력 전압, 26.5V의 출력 전압, 및 2.8A의 출력 전류의 구동 조건을 가지도록 설계한 종래의 SEPIC 컨버터의 스위치 전압과 전류 파형을 실험한 결과, 도 2에서 알 수 있듯이, 종래의 SEPIC 컨버터는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 출력 전류 2.8A 조건에서 스위치 전류는 최대 9A 가까이 흐르고, 스위치 전압은 최대 108V 까지 상승한다는 문제점이 있다.
둘째, 메인 스위치 소자의 오프(OFF)시 전압과 전류 모두 오실레이션(Oscillation)이 발생되어 전자파 장애(EMI)가 발생될 수 있다는 문제점이 있다.
셋째, 컨버터 내부의 인덕터에 흐르는 전류도 증가하여 인덕터의 권선 손실이 발생한다는 문제점이 있다.
결과적으로 종래의 SEPIC 컨버터는 출력 전류의 레벨이 증가할수록 메인 스위치 소자에 흐르는 전류가 계속 증가하기 때문에 효율이 더욱 저하된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 메인 스위치 소자의 전력 손실을 감소시켜 효율을 향상시킬 수 있도록 한 전원 공급 장치, 이를 이용한 백 라이트 유닛 및 디스플레이 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전원 공급 장치는 입력 전원에 접속된 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 접속된 제 1 인덕터; 상기 제 2 노드와 기저 전원 사이에 접속되어 제 1 스위칭 신호에 따라 스위칭되는 메인 스위치; 상기 제 2 노드와 제 3 노드 사이에 접속된 분리 커패시터; 상기 제 3 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 제 2 인덕터; 상기 제 3 노드와 출력 노드 사이에 접속된 제 1 다이오드; 애노드 전극과 캐소드 전극을 가지며 상기 애노드 전극이 상기 제 2 노드에 접속된 제 2 다이오드; 일단이 상기 제 2 다이오드의 캐소드 단자에 접속된 제 3 인덕터; 및 상기 제 3 인덕터의 타단과 상기 출력 노드 사이에 접속되어 제 2 스위칭 신호에 따라 스위칭되는 보조 스위치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 전원 공급 장치는 상기 제 1 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 입력 커패시터; 및 상기 출력 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 출력 커패시터를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 스위칭 신호의 폴링(Falling) 시점은 상기 제 1 스위칭 신호의 라이징(Raising) 시점으로부터 제 1 기간만큼 지연되고, 상기 제 2 스위칭 신호의 라이징 시점은 상기 제 1 스위칭 신호의 폴링 시점으로부터 제 2 기간만큼 지연되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 기간은 상기 메인 스위치 소자와 상기 보조 스위치 소자가 동시에 온(On) 상태인 기간이며, 상기 제 2 기간은 상기 제 1 다이오드의 도통 기간인 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전원 공급 장치는 입력 전원; 제 1 스위칭 신호에 따른 메인 스위치 소자의 스위칭에 따라 상기 입력 전원으로부터 공급되는 에너지를 저장하고, 저장된 에너지를 출력 노드에 선택적으로 출력하는 전력 변환부; 및 제 2 스위칭 신호에 따른 보조 스위치 소자의 스위칭에 따라 상기 입력 전원과 상기 출력 노드 사이의 전력 패스를 선택적으로 형성하는 다이렉트 전력 패스부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 전력 변환부는 상기 입력 전원에 접속된 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 접속된 제 1 인덕터; 상기 제 2 노드와 기저 전원 사이에 접속되며, 상기 제 1 스위칭 신호에 따라 스위칭되어 상기 입력 전원으로부터 공급되는 에너지를 상기 제 1 인덕터에 저장시키고, 상기 제 1 인덕터에 저장된 에너지를 출력 노드로 출력시키는 상기 메인 스위치 소자; 상기 제 2 노드와 제 3 노드 사이에 접속되어 상기 메인 스위치 소자의 오프(OFF)시 상기 제 1 인덕터로부터 상기 출력 노드로 출력되는 에너지를 저장하고, 상기 메인 스위치 소자의 온(ON)시 저장된 에너지를 방전하는 분리 커패시터; 상기 메인 스위치 소자의 온(ON)시 상기 분리 커패시터에 의해 방전되는 에너지를 저장하고, 상기 메인 스위치 소자의 오프(OFF)시 저장된 에너지를 상기 출력 노드로 출력하는 제 2 인덕터; 및 상기 메인 스위치 소자의 오프(OFF)시 상기 제 1 및 제 2 인덕터에 의해 출력되는 에너지를 상기 출력 노드로 전달하는 제 1 다이오드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 다이렉트 전력 패스부는 애노드 전극과 캐소드 전극을 가지며 상기 애노드 전극이 상기 제 2 노드에 접속된 제 2 다이오드; 및 상기 제 2 다이오드의 캐소드 전극과 상기 보조 스위치 소자 사이에 접속된 제 3 인덕터를 포함하며, 상기 보조 스위치 소자는 상기 제 3 인덕터와 상기 출력 노드 사이에 접속되며, 상기 제 2 스위칭 신호에 따라 스위칭되어 상기 제 3 인덕터와 상기 출력 노드 사이의 전류 패스를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 3 인덕터는 상기 메인 스위치 소자에 흐르는 전류를 선형적으로 제어하여 상기 메인 스위치 소자를 소프트 스위칭(soft Switching)시키는 것을 특징으로 한다.
상기 제 3 인덕터는 상기 제 1 다이오드의 턴-오프(Turn-OFF)시 상기 보조 스위치 소자의 흐르는 전류를 선형적으로 제어하여 상기 제 1 다이오드에 흐르는 전류를 선형적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 스위칭 신호의 폴링(Falling) 시점은 상기 제 1 스위칭 신호의 라이징(Raising) 시점으로부터 제 1 기간만큼 지연되고, 상기 제 2 스위칭 신호의 라이징 시점은 상기 제 1 스위칭 신호의 폴링 시점으로부터 제 2 기간만큼 지연되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 기간은 상기 메인 스위치 소자와 상기 보조 스위치 소자가 동시에 온(On) 상태인 기간이며, 상기 제 2 기간은 상기 제 1 다이오드의 도통 기간인 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 다이오드는 상기 메인 스위치 소자와 상기 보조 스위치 소자가 동시에 오프(OFF) 상태일 경우에만 도통되는 것을 특징으로 한다.
상기 메인 스위치 소자의 온 듀티(ON Duty) 시간은 상기 제 1 다이오드의 도통 기간보다 길거나 짧은 것을 특징으로 한다.
상기 전원 공급 장치는 상기 메인 스위치 소자의 온 듀티(ON Duty) 시간이 상기 제 1 다이오드의 도통 기간보다 길 경우 상기 입력 전압보다 높은 출력 전압을 상기 출력 노드로 출력하고, 상기 메인 스위치 소자의 온 듀티(ON Duty) 시간이 상기 제 1 다이오드의 도통 기간보다 짧을 경우 상기 입력 전압보다 낮은 출력 전압을 상기 출력 노드로 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 전력 변환부는 상기 제 1 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 입력 커패시터; 및 상기 출력 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 출력 커패시터를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 백 라이트 유닛은 상기 전원 공급 장치를 포함하여 구성된 구동 전압 공급부; 상기 전원 공급 장치의 출력 노드에 병렬 접속된 적어도 하나의 발광 다이오드 어레이; 및 상기 제 1 및 제 2 스위칭 신호를 생성하여 상기 전원 공급 장치를 제어하는 듀티 제어부를 포함하여 구성되며, 상기 발광 다이오드 어레이는 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 액정의 광 투과율을 조절하여 소정의 영상을 표시하는 액정 디스플레이 패널; 및 상기 표시 패널에 광을 조사하는 상기 백 라이트 유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 소정의 영상을 표시하는 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널의 구동에 필요한 전원을 생성하는 상기 전원 공급 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 다이렉트 전력 패스부를 통해 입력 및 출력 사이의 전력 패스를 직접적으로 형성함으로써 고 효율로 직접 전달되는 전력 량을 증가시키고, 메인 스위치의 스위칭에 따른 전력 손실을 감소시켜 전력 변환 효율을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 다이렉트 전력 패스부를 통해 메인 스위치 소자를 소프트 스위칭시켜 메인 스위치 소자의 스위칭 손실을 감소시킬 수 있으며, 메인 스위치 소자에 흐르는 전류 레벨을 감소시켜 메인 스위치 소자의 턴-오프시 메인 스위치 소자의 양단 전압을 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 종래의 SEPIC 컨버터를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 전원 공급 장치에서 발생되는 스위칭 손실을 설명하기 위한 파형도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 메인 스위치 소자 및 보조 스위치 소자 각각을 스위칭시키기 위한 제 1 실시 예에 따른 제 1 및 제 2 스위칭 신호를 나타내는 파형도이다.
도 5는 도 3에 도시된 메인 스위치 소자 및 보조 스위치 소자 각각을 스위칭시키기 위한 제 2 실시 예에 따른 제 1 및 제 2 스위칭 신호를 나타내는 파형도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치에 있어서, 스텝-업(Step Up) 모드의 구동 방법을 단계적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6a 내지 도 6c에 도시된 스텝-업(Step Up) 모드의 구동 방법에 따른 전압 및 전류 파형을 나타내는 파형도이다.
도 8은 도 6a 내지 도 6c에 도시된 전원 공급 장치의 스텝-다운(Step Down) 모드의 구동 방법에 따른 전압 및 전류 파형을 나타내는 파형도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치에 대한 메인 스위치 소자 및 보조 스위치 소자의 전류 및 전압 파형을 시뮬레이션 결과를 나타내는 파형도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 입력 전원(Vin), 전력 변환부(110), 및 다이렉트(Direct) 전력 패스(Pass)부(120)를 포함하여 구성된다.
입력 전원(Vin)은 제 1 전력 변환부(110)의 제 1 노드(Node; N1)와 기저 전원 사이에 접속된다. 이러한, 입력 전원(Vin)은 소정 레벨(Level)의 입력 전압을 제 1 전력 변환부(110)에 공급하는 것으로, 벽 전원 또는 배터리(Battery)가 될 수 있다.
전력 변환부(110)는 입력 커패시터(Cin), 제 1 인덕터(L1), 메인 스위치 소자(S1), 분리 커패시터(Cs), 제 2 인덕터(L2), 제 1 다이오드(D1), 및 출력 커패시터(Cout)를 포함하여 구성된다.
입력 커패시터(Cin)는 제 1 노드(N1)와 기저 전원 사이에 접속된다. 이러한, 입력 커패시터(Cin)는 메인 스위치 소자(S1)의 스위칭에 따라 입력 전원(Vin)으로부터 공급되는 전압을 저장하고, 저장된 에너지를 출력한다.
제 1 인덕터(L1)는 제 1 노드(N1)와 제 2 노드(N2) 사이에 접속된다. 즉, 제 1 인덕터(L1)의 일단은 제 1 노드(N1)에 접속되고, 타단은 제 2 노드(N2)를 통해 분리 커패시터(Cs)의 일단에 접속된다. 이러한, 제 1 인덕터(L1)는 메인 스위치 소자(S1)의 스위칭에 따라 입력 전원(Vin) 및/또는 입력 커패시터(Cin)로부터 공급되는 에너지를 저장하고, 저장된 에너지를 출력한다.
메인 스위치 소자(S1)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 외부의 듀티(Duty) 제어부(미도시)로부터 공급되는 소정의 온(ON) 듀티(tS1)를 가지는 제 1 스위칭 신호(SS1)에 따라 스위칭되어 전력 변환부(110) 내의 전류 흐름을 제어한다. 이를 위해, 메인 스위치 소자(S1)는 제 1 스위칭 신호(SS1)가 공급되는 게이트 단자, 제 2 노드(N2)에 접속된 드레인 단자, 및 기저 전원에 접속된 소스 단자를 포함하여 구성된다. 이러한, 메인 스위치 소자(S1)는 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, FET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT), 또는 통합 게이트 정류 사이리스터(Integrated Gate Commutated Thyristor, IGCT)가 될 수 있다.
상기의 메인 스위치 소자(S1)는 소스 단자로부터 드레인 단자 쪽으로 순방향 바이어스되도록 형성된 내부 다이오드를 더 포함하여 구성될 수 있다.
분리 커패시터(Cs)는 제 2 노드(N2)와 제 3 노드(N3) 사이에 접속된다. 즉, 분리 커패시터(Cs)의 일단은 제 2 노드(N2)에 접속되고, 타단은 제 3 노드(N3)에 접속된다. 이러한, 분리 커패시터(Cs)는 메인 스위치 소자(S1)의 스위칭에 따라 에너지를 저장하고, 저장된 에너지를 부하(Load)로 출력한다.
제 2 인덕터(L2)는 제 3 노드(N3)와 기저 전원 사이에 접속된다. 즉, 제 2 인덕터(L2)의 일단은 제 3 노드(N3)에 접속되고, 타단은 기저 전원에 접속된다. 이러한, 제 2 인덕터(L2)는 메인 스위치 소자(S1)의 스위칭에 따라 공급되는 에너지를 저장하고, 저장된 에너지를 부하(Load)로 출력하거나, 분리 커패시터(Cs)로 출력하여 분리 커패시터(Cs)를 충전시킨다.
제 1 다이오드(D1)는 제 3 노드(N3)와 출력 노드(No) 사이에 접속된다. 즉, 제 1 다이오드(D1)의 애노드 단자는 제 3 노드(N3)에 접속되고, 캐소드 단자는 출력 노드(No)에 접속된다. 이러한, 제 1 다이오드(D1)는 제 3 노드(N3)와 출력 노드(No)의 전압 레벨에 따라 도통되어 제 1 및 제 2 인덕터(L1, L2)에 저장된 에너지를 출력 노드(No)로 출력한다. 또한, 제 1 다이오드(D1)는 출력 노드(No)로부터 제 3 노드(N3) 쪽으로 흐르는 역방향 전류를 차단한다.
출력 커패시터(Cout)는 출력 노드(No)와 기저 전원 사이에 접속된다. 즉, 출력 커패시터(Cout)의 일단은 출력 노드(No)에 접속되고, 타단은 기저 전원에 접속된다. 이러한, 출력 커패시터(Cout)는 메인 스위치 소자(S1)의 온(ON)시 출력 노드(No)를 통해 부하(Load)로 출력되는 전압을 일정하게 평활함과 아울러 저장하고, 메인 스위치 소자(S1)의 오프(OFF)시 저장된 전압을 출력 노드(No)를 통해 부하(Load)로 출력한다. 여기서, 부하(Load)는 발광 다이오드(LED), 발광 다이오드 어레이(LED Array), 백 라이트 유닛, 각종 정보 기기, 또는 디스플레이 장치 등이 될 수 있다.
한편, 출력 커패시터(Cout)는 출력 노드(No)에 접속되는 부하(Load) 회로에 내장될 수도 있다.
이와 같은 전력 변환부(110)는 제 1 스위칭 신호(SS1)에 따른 메인 스위치 소자(S1)의 온(ON)시, 제 1 인덕터(L1)를 충전시킴과 동시에 분리 커패시터(Cs)에 저장된 에너지의 방전을 통해 제 2 인덕터(L2)를 충전시키고, 제 1 스위칭 신호(SS1)에 따른 메인 스위치 소자(S1)의 오프(OFF)시, 제 1 및 제 2 인덕터(L1, L2)에 저장된 에너지를 출력 노드(No)로 출력함과 아울러 출력 커패시터(Cout)를 충전시킨다.
다이렉트 전력 패스부(120)는 제 2 다이오드(D2), 제 3 인덕터(L3), 및 보조 스위치 소자(S2)를 포함하여 구성된다.
제 2 다이오드(D2)는 제 2 노드(N2)와 제 3 인덕터(L3) 사이에 접속된다. 즉, 제 2 다이오드(D2)의 애노드 단자는 제 2 노드(N2)에 접속되고, 캐소드 단자는 제 3 인덕터(L3)의 일단에 접속된다. 이러한, 제 2 다이오드(D2)는 보조 스위치 소자(S2)의 스위칭에 따라 도통되어 제 2 노드(N2)를 통해 공급되는 전류를 제 3 인덕터(L3)에 공급하고, 메인 스위치 소자(S1)의 온(On)시 출력 노드(No)로부터 메인 스위치 소자(S1) 쪽으로 흐르는 역방향 전류를 차단한다.
제 3 인덕터(L3)는 제 2 다이오드(D2)와 보조 스위칭(S2) 사이에 접속된다. 즉, 제 3 인덕터(L3)의 일단은 제 2 다이오드(D2)의 캐소드 단자에 접속되고, 다타단은 보조 스위치 소자(S2)에 접속된다. 이러한, 제 3 인덕터(L3)는 보조 스위치 소자(S2)의 스위칭에 따라 제 2 다이오드(D2)를 통해 공급되는 에너지를 저장함으로써 메인 스위치 소자(S1)에 흐르는 전류 레벨 및 스위칭 손실을 감소시켜 메인 스위치 소자(S1)를 소프트 스위칭(Soft Switching)시킨다.
보조 스위치 소자(S2)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 외부의 펄스 폭 제어부(미도시)로부터 공급되는 소정의 온 듀티(tS2)를 가지는 제 2 스위칭 신호(SS1)에 따라 온오프되어 제 3 인덕터(L3)를 통해 공급되는 에너지를 출력 노드(No)로 공급한다. 이를 위해, 보조 스위치 소자(S2)는 제 2 스위칭 신호(SS2)가 공급되는 게이트 단자, 제 3 인덕터(L3)의 타단에 접속된 드레인 단자, 및 출력 노드(No)에 접속된 소스 단자를 포함하여 구성된다. 이러한, 보조 스위치 소자(S2)는 제 3 인덕터(L3)의 연속적인(Continuous) 전류 특성으로 인하여 제 2 스위칭 신호(SS1)에 따라 제 3 인덕터(L3)로부터 공급되는 전류가 선형적으로 천천히 증가하므로 소프트 스위칭을 하게 된다. 상기의 보조 스위치 소자(S2)는 메인 스위치 소자(S1)와 동일한 전계효과 트랜지스터, 절연 게이트 양극성 트랜지스터, 또는 통합 게이트 정류 사이리스터가 될 수 있다.
한편, 상기의 보조 스위치 소자(S2)는 소스 단자로부터 드레인 단자 쪽으로 순방향 바이어스되도록 형성된 내부 다이오드를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제 2 스위칭 신호(SS2)의 폴링(Falling) 시점은 제 1 스위칭 신호(SS1)의 라이징(Raising) 시점으로부터 제 1 기간(tRL)만큼 지연되고, 제 2 스위칭 신호(SS2)의 라이징 시점은 제 1 스위칭 신호(SS1)의 폴링 시점으로부터 제 2 기간(tD1)만큼 지연된다. 여기서, 제 1 기간(tRL)은 메인 스위치 소자(S1)와 보조 스위치 소자(S2)가 동시에 온(On)되어 있는 기간이며, 제 2 기간(tD1)은 제 1 다이오드(D1)의 도통되어 있는 기간이 될 수 있다.
제 1 기간(tRL)은 제 3 인덕터(L3)로 인한 보조 스위치 소자(S2)의 인덕티브 턴-오프 로스(Inductive Turn-OFF Loss)를 감소시킴과 동시에, 메인 스위치 소자(S1)의 턴-온 로스(Turn-ON Loss)를 감소시킨다.
이와 같은 다이렉트 전력 패스부(120)는 메인 스위칭 소자(S1)의 턴-오프된 이후에, 제 2 스위칭 신호(SS2)에 따라 보조 스위치 소자(S2)를 소프트 스위칭시킴으로써 제 3 인덕터(L3)를 통해 제 1 인덕터(L1)와 출력 노드(No)의 전력 패스를 직접 형성하여 스위칭 손실 없이 고효율로 직접 전달되는 상당한 량의 전력을 출력 노드(No)로 직접 출력한다.
또한, 다이렉트 전력 패스부(120)는 메인 스위치 소자(S1)의 턴-온시 제 3 인덕터(L3)의 전류 특성을 이용하여 메인 스위치 소자(S1)에 흐르는 전류를 선형적으로 천천히 증가시켜 메인 스위치 소자(S1)를 소프트 스위칭시킴으로써 메인 스위치 소자(S1)의 턴-온 로스 및 보조 스위치 소자(S2)의 턴-오프 로스를 제거한다.
나아가, 다이렉트 전력 패스부(120)는 제 3 인덕터(L3)의 전류 특성을 이용하여 제 1 다이오드(D1)의 턴-오프시 보조 스위치 소자(S2)에 흐르는 전류를 선형적으로 천천히 증가시켜 제 1 다이오드(D1)에 흐르는 전류를 선형적으로 천천히 감소시킴으로써 제 1 다이오드(D1)의 턴-오프 로스와 보조 스위치 소자(S2)의 턴-온 로스를 제거한다.
이와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 메인 스위치 소자(S1)의 온 시간(tS1), 보조 스위치 소자(S2)의 온 시간(tS2), 및 제 1 다이오드(D1)의 온 시간(tD1)에 따라 입출력 전압의 변환 비가 결정된다.
상술한, 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 제 1 스위칭 신호(SS1)의 온 듀티(tS1) 시간은 제 2 기간(tD1)보다 길거나 짧도록 설정될 수 있다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 스위칭 신호(SS1)의 온 듀티(tS1) 시간이 제 2 기간(tD1)보다 길 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 스텝-업(Step Up) 모드, 즉 승압 모드로 구동하게 된다. 반면에, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 스위칭 신호(SS1)의 온 듀티(tS1) 시간이 제 2 기간(tD1)보다 짧을 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 스텝-다운(Step Down) 모드, 즉 강압 모드로 구동하게 된다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치에 있어서, 스텝-업(Step Up) 모드의 구동 방법을 단계적으로 나타내는 도면이고, 도 7은 도 6a 내지 도 6c에 도시된 스텝-업(Step Up) 모드의 구동 방법에 따른 전압 및 전류 파형을 나타내는 파형도이다.
도 6a 내지 도 6c를 도 7과 결부하여 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치에 있어서, 스텝-업(Step Up) 모드의 구동 방법을 단계적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 6a 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 스위칭 신호(SS1)를 이용해 메인 스위치 소자(S1)를 턴-온시킴과 아울러 제 2 스위칭 신호(SS2)를 이용해 메인 스위치 소자(S1)를 턴-온 시점으로부터 제 1 기간(tRL) 이후에 보조 스위치 소자(S2)를 턴-오프시킨다. 이에 따라, 메인 스위치 소자(S1)와 보조 스위치 소자(S2)가 동시에 온(ON)되는 구간(tRL)에서는 다이렉트 전력 패스부(120)의 제 3 인덕터(L3)의 연속적인 전류 특성으로 인하여 보조 스위치 소자(S2)에 흐르는 전류(IS2)가 선형적으로 천천히 감소함에 따라 메인 스위치 소자(S1)에 흐르는 전류(IS1) 역시 선형적으로 천천히 증가함으로써 메인 스위치 소자(S1)가 소프트 스위칭하게 된다. 따라서, 메인 스위치 소자(S1)의 턴-온시 메인 스위치 소자(S1)의 턴-온 로스 및 보조 스위치 소자(S2)의 턴-오프 로스가 제거된다.
보조 스위치 소자(S2)가 오프(OFF)되어 메인 스위치 소자(S1)가 온(ON)되는 메인 스위치 소자(S1)의 온 시간(tS1) 동안, 입력 전원(Vin) 및/또는 입력 커패시터(Cin)로부터 에너지가 제 1 인덕터(L1)에 저장됨과 동시에 분리 커패시터(Cs)에 저장된 에너지의 방전을 통해 제 2 인덕터(L2)를 충전시키며, 출력 커패시터(Cout)에 저장된 에너지가 출력 노드(No)를 통해 부하(Load)에 공급된다. 이때, 제 1 다이오드(D1)는 제 3 노드(N3) 및 출력 노드(No)의 전압 차에 개방 상태가 된다.
그런 다음, 도 6b 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 스위칭 신호(SS1)를 이용해 메인 스위치 소자(S1)를 턴-오프시킴과 아울러 제 2 스위칭 신호(SS2)에 따라 보조 스위치 소자(S2)를 오프(OFF) 상태를 유지시킨다. 이에 따라, 메인 스위치 소자(S1)와 보조 스위치 소자(S2)가 동시에 오프(OFF)되는 구간(tD1)에서는 제 1 및 제 2 인덕터(L1, L2)에 저장된 에너지에 의해 제 1 다이오드(D1)가 도통됨으로써 제 1 인덕터(L1)에 저장된 에너지가 분리 커패시터(Cs)와 제 1 다이오드(D1)를 통해 출력 노드(No)로 출력됨과 동시에 분리 커패시터(Cs)를 충전시키고, 제 2 인덕터(L2)에 저장된 에너지 역시 제 1 다이오드(D1)를 통해 출력 노드(No)로 출력된다. 이때, 출력 커패시터(Cout)는 출력 노드(No)로 출력되는 전압을 평활함과 아울러 저장한다.
상기의 제 1 다이오드(D1)는 메인 스위치 소자(S1)가 턴-오프된 후, 보조 스위치 소자(S2)가 턴-온되는 제 2 기간(tD1) 동안 도통된다.
그런 다음, 도 6c 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 스위칭 신호(SS1)를 이용해 메인 스위치 소자(S1)를 오프(OFF) 상태를 유지시키는 반면에, 제 2 스위칭 신호(SS2)에 따라 보조 스위치 소자(S2)를 턴-온(Turn-ON)시킨다. 이에 따라, 제 1 인덕터(L1)에 저장된 에너지가 제 2 다이오드(D2)와 제 3 인덕터(L3) 및 보조 스위치 소자(S2)를 통해 출력 노드(No)로 직접 출력된다. 이때, 제 3 인덕터(L3)의 전류 특성으로 인하여 보조 스위치 소자(S2)에 흐르는 전류(IS2)가 선형적으로 천천히 증가함에 따라 제 1 다이오드(D1)에 흐르는 전류(ID1) 역시 선형적으로 천천히 감소함으로써 보조 스위치 소자(S2)의 턴-온 로스 및 제 1 다이오드(D1)의 턴-오프 로스가 제거된다.
그런 다음, 상기의 스텝-업(Step Up) 모드의 구동 방법은 제 1 및 제 2 스위칭 신호(SS1, SS2)에 따라 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같은 동작을 반복적으로 수행함으로써 입력 전원(Vin)을 소정의 전압 레벨로 승압하여 부하(Load)로 출력한다.
도 8은 도 6a 내지 도 6c에 도시된 스텝-다운(Step Down) 모드의 구동 방법에 따른 전압 및 전류 파형을 나타내는 파형도이다.
도 6a 내지 도 6c를 도 8과 결부하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치에 있어서, 스텝-다운(Step Down) 모드는 제 1 스위칭 신호(SS1)의 온 듀티(tS1)가 제 2 기간(tD1)보다 작은 것을 제외하고는 상술한 스텝-업(Step Up) 모드의 구동 방법과 동일하게 동작하므로 이에 대한 상세한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
상기의 스텝-다운(Step Down) 모드의 구동 방법은 제 1 및 제 2 스위칭 신호(SS1, SS2)에 따라 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같은 동작을 반복적으로 수행함으로써 입력 전원(Vin)을 소정의 전압 레벨로 강압하여 부하(Load)로 출력한다.
한편, 24V의 입력 전압, 26.5V의 출력 전압, 및 2.8A의 출력 전류의 구동 조건을 가지도록 설계한 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)의 스위치 전압과 전류 파형을 실험한 결과, 도 9a 및 도 9b에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 종래의 전원 공급 장치와 비교하여 다음과 같은 효과를 가지는 것을 확인할 수 있다.
첫째, 메인 스위치 소자(S1)가 감당하는 전류가 5.5A 정도이므로 종래의 8A에 비해 2.5A 정도 감소한 것을 확인할 수 있다.
둘째, 다이렉트 전력 패스부(120)의 제 3 인덕터(L3)로 인하여 메인 스위치 소자(S1)의 턴-온시 보조 스위치 소자(S2)의 스위치 전류(IS2)가 선형적으로 천천히 감소함에 따라 메인 스위치 소자(S1)의 스위치 전류(IS1)가 선형적으로 천천히 증가함으로써 메인 스위치 소자(S1)의 턴-온 로스와 보조 스위치 소자(S2)의 턴-오프 로스가 제어되는 것을 확인할 수 있다.
셋째, 제 1 다이오드(D1)의 턴-오프시 보조 스위치 소자(S2)의 스위치 전류(IS2)가 선형적으로 천천히 증가함에 따라 제 1 다이오드(D1)의 턴-오프 로스와 보조 스위치 소자(S2)의 턴-온 로스가 제거되는 것을 확인할 수 있다.
넷째, 메인 스위치 소자(S1)에 흐르는 스위치 전류(IS1) 레벨이 감소함에 따라 출력 커패시터(Cout)에 저장되는 에너지가 감소하여 메인 스위치 소자(S1)의 턴-오프시 메인 스위치 소자(S1)의 양단 전압(Vds1)의 최대값도 감소하는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 제 2 다이오드(D2)와 제 3 인덕터(L3) 및 보조 스위치 소자(S2)로 구성되는 다이렉트 전력 패스부(120)를 통해 제 1 인덕터(L1)와 출력 노드(No) 사이의 전류 패스를 직접 형성하여 제 3 인덕터(L3)를 통해 상당한 양의 전력이 스위칭 손실 없이 부하(Load)로 직접 출력함과 아울러 나머지 전압 및 전류 변환에 필요한 전력 량을 전력 변환부(110)를 통해 부하(Load)로 출력한다.
결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 다이렉트 전력 패스부(120)를 통해 메인 스위치 소자(S1) 및 제 1 다이오드(D1)의 전력 손실을 감소시켜 직류-직류 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛(300)은 구동 전압 공급부(310), 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn), 및 듀티 제어부(320)를 포함하여 구성된다.
구동 전압 공급부(310)는 외부로부터 공급되는 입력 전원(Vin)을 이용하여 듀티 제어부(320)의 제어에 따라 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)의 구동에 필요한 구동 전압을 생성하고, 생성된 구동 전압을 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)에 공급한다. 이를 위해, 구동 전압 공급부(310)는 도 3에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)를 포함하여 구성된다. 이하, 전원 공급 장치(100)에 대한 설명은 도 3 내지 도 8에 대한 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각은 구동 전압 공급부(310), 즉 전원 공급 장치(100; 도 3 참조)의 부하(Load)에 대응되도록 것으로, 전원 공급 장치(100)의 출력 노드(No)에 전기적으로 병렬 접속된다. 이러한, 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각은 전원 공급 장치(100)의 출력 노드(No)와 기저 전원 사이에 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드(LED)를 구비한다.
듀티 제어부(320)는 상술한 제 1 및 제 2 스위칭 신호(SS1, SS2)를 생성하여 전원 공급 장치(100)의 메인 스위치 소자(S1)와 보조 스위치 소자(S2) 각각의 스위칭을 제어한다.
한편, 듀티 제어부(320)는 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각에 흐르는 전류를 검출하여 제 1 및 제 2 스위칭 신호(SS1, SS2)의 듀티를 제어함으로써 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)에 흐르는 전류를 일정하게 제어한다. 즉, 듀티 제어부(320)는 제 1 및 제 2 스위칭 신호(SS1, SS2)의 듀티를 제어하여 전원 공급 장치(100)를 스텝-업(Step Up) 모드 또는 스텝-다운(Step Down) 모드로 구동함으로써 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)에 흐르는 전류를 일정하게 제어한다.
이와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛(300)은 구동 전압 공급부(310)에 구비된 메인 스위치 소자(S1) 및 보조 스위치 소자(S2) 각각의 스위칭을 제어하여 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)에 일정한 구동 전압(Vd)을 공급함으로써 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)의 각 발광 다이오드(LED)를 발광시켜 소정의 휘도를 가지는 광을 발생한다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 평판 디스플레이 패널(400), 패널 구동부(500), 및 전원 공급부(600)를 포함하여 구성된다.
평판 디스플레이 패널(400)은 패널 구동부(500)의 구동에 따라 공급되는 입력 데이터(R, G, B)에 대응되는 영상을 표시한다. 이때, 평판 디스플레이 패널(400)은 액정 디스플레이 패널(Liquid Crystal Display Panel), 유기 발광 디스플레이 패널(Organic Light Emitting Display Panel), 전계 방출 디스플레이 패널(Field Emission Display Panel), 또는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel) 등을 포함하는 디지털 디스플레이 장치의 디스플레이 패널이 될 수 있다.
패널 구동부(500)는 외부로부터 입력되는 입력 데이터(RGB)에 대응되는 영상을 평판 디스플레이 패널(400)에 표시한다. 이를 위해, 패널 구동부(500)는 타이밍 제어부(510), 데이터 구동회로부(520), 및 스캔 구동회로부(530)를 포함하여 구성된다.
타이밍 제어부(510)는 외부로부터 입력되는 입력 데이터(RGB)를 디스플레이 패널(200)의 구동에 알맞도록 정렬하여 데이터 구동회로부(520)에 공급한다.
또한, 타이밍 제어부(510)는 수직 동기신호(Vsync); 수평 동기신호(Hsync); 데이터 인에이블 신호(Data Enable); 및 도트클럭(DCLK) 등을 포함하는 타이밍 동기신호(TSS)를 이용하여 데이터 구동회로부(520) 및 스캔 구동회로부(530)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDS)와 스캔 제어신호(SDS)를 생성한다.
데이터 구동회로부(520)는 타이밍 제어부(510)로부터 공급되는 데이터 제어신호(DDS)에 따라 타이밍 제어부(510)로부터 입력되는 데이터 신호(R, G, B)를 래치하고, 래치된 데이터 신호를 아날로그 화소 전압으로 변환하여 데이터 라인들(DL)에 공급한다.
스캔 구동회로부(530)는 타이밍 제어부(510)로부터 공급되는 스캔 제어신호(SDS)에 따라 스캔 펄스를 생성하여 스캔 라인들(SL)에 순차적으로 공급한다.
전원 공급부(600)는 외부로부터 공급되는 입력 전원을 이용하여 평판 디스플레이 패널(400) 및 패널 구동부(500)의 구동에 필요한 구동 전압을 생성한다. 이를 위해, 전원 공급부(600)는 도 3에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)를 포함하여 구성된다. 이하, 전원 공급 장치(100)에 대한 설명은 도 3 내지 도 8에 대한 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 액정 디스플레이 패널(700), 패널 구동부(800), 백 라이트 유닛(900) 및 전원 공급부(1000)를 포함하여 구성된다.
액정 디스플레이 패널(700)은 복수의 게이트 라인(GL)과 복수의 데이터 라인(DL)에 의해 정의되는 영역마다 형성된 복수의 화소(P)를 포함하여 구성된다.
복수의 화소(P) 각각은 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)에 접속된 박막 트랜지스터(미도시), 및 박막 트랜지스터에 접속된 액정셀을 포함하여 구성된다.
이러한, 액정 디스플레이 패널(700)은 각 화소(P)에 공급되는 화소 전압에 따라 액정셀에 전계를 형성하여 백 라이트 유닛(900)으로부터 조사되는 광의 투과율을 조절함으로써 소정의 영상을 표시하게 된다.
패널 구동부(800)는 외부로부터 입력되는 입력 데이터(RGB)에 대응되는 영상을 액정 디스플레이 패널(700)에 표시한다. 이를 위해, 패널 구동부(800)는 타이밍 제어부(810), 데이터 구동회로부(820), 및 게이트 구동회로부(830)를 포함하여 구성된다.
타이밍 제어부(810)는 외부로부터 입력되는 입력 데이터(RGB)를 액정 디스플레이 패널(700)의 구동에 알맞도록 정렬하여 데이터 구동회로부(820)에 공급한다.
또한, 타이밍 제어부(810)는 입력되는 타이밍 동기신호(TSS)를 이용하여 데이터 구동회로부(820) 및 게이트 구동회로부(830)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS)와 게이트 제어신호(GCS)를 생성한다.
타이밍 동기신호(TSS)는 수직 동기신호(Vsync); 수평 동기신호(Hsync); 데이터 인에이블 신호(Data Enable); 및 도트클럭(DCLK) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
데이터 제어신호(DCS)는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블(Source Output Enable), 및 극성 제어신호(POL) 등이 될 수 있다.
게이트 제어신호(GCS)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock), 및 게이트 출력 인에이블(Gate Output Enable) 등이 될 수 있다.
데이터 구동회로부(820)는 타이밍 제어부(810)로부터 공급되는 데이터 제어신호(DCS)에 따라 타이밍 제어부(810)로부터 입력되는 데이터 신호(R, G, B)를 래치하고, 아날로그 정극성/부극성 감마전압을 이용하여 래치된 데이터 신호를 정극성/부극성 아날로그 화소 전압으로 변환한 후, 극성 제어신호에 대응되는 극성을 가지는 화소 전압을 생성하여 데이터 라인들(DL)에 공급한다.
게이트 구동회로부(830)는 타이밍 제어부(810)로부터 공급되는 게이트 제어신호(GCS)에 따라 게이트 펄스를 생성하여 게이트 라인들(GL)에 순차적으로 공급한다.
백 라이트 유닛(900)은 발광 다이오드(LED)를 이용하여 액정 디스플레이 패널(700)에 광을 조사한다. 이를 위해, 백 라이트 유닛(900)은 도 10에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛(300)을 포함하여 구성되기 때문에 이에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
한편, 백 라이트 유닛(900)은 상술한 복수의 발광 다이오드 어레이로부터 방출되는 광의 휘도 특성을 향상시키기 위한 복수의 광학 부재를 더 포함하여 구성될 수 있다.
전원 공급부(1000)는 외부로부터 공급되는 입력 전원을 이용하여 액정 디스플레이 패널(700), 패널 구동부(800), 및 백 라이트 유닛(900) 각각의 구동에 필요한 구동 전압을 생성한다. 이를 위해, 전원 공급부(1000)는 도 3에 도시된 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)를 포함하여 구성된다. 이하, 전원 공급 장치(100)에 대한 설명은 도 3 내지 도 8에 대한 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 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, 600, 1000: 전원 공급 장치 110: 전력 변환부
120: 다이렉트 전력 패스부 300: 백 라이트 유닛
310: 구동 전압 공급부 320: 듀티 제어부
400: 평판 디스플레이 패널 500, 800: 패널 구동부

Claims (18)

  1. 입력 전원에 접속된 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 접속된 제 1 인덕터;
    상기 제 2 노드와 기저 전원 사이에 접속되어 제 1 스위칭 신호에 따라 스위칭되는 메인 스위치;
    상기 제 2 노드와 제 3 노드 사이에 접속된 분리 커패시터;
    상기 제 3 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 제 2 인덕터;
    상기 제 1 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 입력 커패시터;
    상기 제 3 노드와 출력 노드 사이에 접속된 제 1 다이오드;
    상기 출력 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 출력 커패시터;
    애노드 전극과 캐소드 전극을 가지며 상기 애노드 전극이 상기 제 2 노드에 접속된 제 2 다이오드;
    일단이 상기 제 2 다이오드의 캐소드 단자에 접속된 제 3 인덕터; 및
    상기 제 3 인덕터의 타단과 상기 출력 노드 사이에 접속되어 제 2 스위칭 신호에 따라 스위칭되는 보조 스위치를 포함하는, 전원 공급 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 스위칭 신호의 폴링(Falling) 시점은 상기 제 1 스위칭 신호의 라이징(Raising) 시점으로부터 제 1 기간만큼 지연되고,
    상기 제 2 스위칭 신호의 라이징 시점은 상기 제 1 스위칭 신호의 폴링 시점으로부터 제 2 기간만큼 지연되는, 전원 공급 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 기간은 상기 메인 스위치 소자와 상기 보조 스위치 소자가 동시에 온(On) 상태인 기간이며,
    상기 제 2 기간은 상기 제 1 다이오드의 도통 기간인, 전원 공급 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 인덕터는 상기 메인 스위치 소자에 흐르는 전류를 선형적으로 제어하여 상기 메인 스위치 소자를 소프트 스위칭(soft Switching)시키는, 전원 공급 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 인덕터는 상기 제 1 다이오드의 턴-오프(Turn-OFF)시 상기 보조 스위치 소자의 흐르는 전류를 선형적으로 제어하여 상기 제 1 다이오드에 흐르는 전류를 선형적으로 제어하는, 전원 공급 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 다이오드는 상기 메인 스위치 소자와 상기 보조 스위치 소자가 동시에 오프(OFF) 상태일 경우에만 도통되는, 전원 공급 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 스위치 소자의 온 듀티(ON Duty) 시간은 상기 제 1 다이오드의 도통 기간보다 길거나 짧은, 전원 공급 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 전원 공급 장치는,
    상기 메인 스위치 소자의 온 듀티(ON Duty) 시간이 상기 제 1 다이오드의 도통 기간보다 길 경우 상기 입력 전원의 입력 전압보다 높은 출력 전압을 상기 출력 노드로 출력하고,
    상기 메인 스위치 소자의 온 듀티(ON Duty) 시간이 상기 제 1 다이오드의 도통 기간보다 짧을 경우 상기 입력 전압보다 낮은 출력 전압을 상기 출력 노드로 출력하는, 전원 공급 장치.
  15. 삭제
  16. 제 1 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 8 항, 제 9 항, 및 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항의 전원 공급 장치를 포함하는 구동 전압 공급부;
    상기 전원 공급 장치의 출력 노드에 병렬 접속된 적어도 하나의 발광 다이오드 어레이; 및
    상기 제 1 및 제 2 스위칭 신호를 생성하여 상기 전원 공급 장치를 제어하는 듀티 제어부를 구비하며,
    상기 발광 다이오드 어레이는 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드를 포함하는, 백 라이트 유닛.
  17. 액정의 구동을 이용하여 영상을 표시하는 액정 디스플레이 패널; 및
    상기 액정 디스플레이 패널에 광을 조사하는 제 16 항의 백 라이트 유닛을 포함하는, 디스플레이 장치.
  18. 영상을 표시하는 디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널의 구동에 필요한 전원을 생성하는 제 1 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 8 항, 제 9 항, 및 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항의 전원 공급 장치를 포함하는, 디스플레이 장치.
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