KR102396468B1 - 부스트 컨버터 및 그를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소프트 스위칭에 의해 스위칭 손실을 감소시킴으로써 스위칭 효율을 향상시키고 스위치의 발열을 감소시킬 수 있는 부스트 컨버터 및 그를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것으로, 일 실시예에 따른 부스트 컨버터는 입력 전원의 제1 입력 단자와 제1 노드 사이에 접속된 부스트 인덕터와, 제1 노드와 입력 전원의 그라운드 사이에 접속되고, 펄스폭 변조 신호(PWM)에 의해 제어되는 스위치와, 제1 노드 및 그라운드와 제2 노드 사이에 접속된 패시브 스너버와, 제2 노드와 제1 출력 단자 사이에 접속된 출력 다이오드와, 제1 출력 단자와 그라운드 사이에 접속된 출력 커패시터를 포함한다. 일 실시예에 따른 패시브 스너버는 제1 및 제2 노드 사이에 접속된 제1 커패시터와, 제2 노드와 제3 노드 사이에 접속된 제1 인덕터와, 제3 노드와 그라운드 사이에 접속된 제2 커패시터와, 제1 노드와 제3 노드 사이에 접속된 제1 다이오드를 포함한다.

Description

부스트 컨버터 및 그를 이용한 디스플레이 장치{BOOST CONVERTER AND DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 소프트 스위칭에 의해 스위칭 손실을 감소시킴으로써 효율을 향상시키고 스위치의 발열을 감소시킬 수 있는 부스트 컨버터 및 그를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치 등과 같은 전자기기의 전원 장치는 입력 직류(DC) 전압을 이용하여 동작에 필요한 다른 직류(DC) 전압을 생성하기 위하여 DC-DC 컨버터를 이용한다. DC-DC 컨버터는 입력 전압을 감압하여 출력하는 벅 컨버터(Buck Converter), 입력 전압을 승압하여 출력하는 부스트 컨버터(Boost Converter) 등을 포함한다.
도 1은 일반적인 부스트 컨버터를 나타낸 등가회로도이고, 도 2는 도 1에 도시된 스위치(SW1)의 스위칭시 전압 및 전류를 나타낸 파형도이다.
도 1을 참조하면, 부스트 컨버터는 입력 전원(Vin)과, 로드(Ro)에 출력 전압(Vo)을 공급하는 출력단 사이에 접속된 인덕터(Lb), 스위치(SW1), 다이오드(Do), 커패시터(Co)를 포함한다. 스위치(SW1)가 턴-온되면 인덕터(Lb)는 에너지를 저장하고, 스위치(SW1)가 턴-오프되면 인덕터(Lb)에 저장된 에너지가 다이오드(Do)를 통해 출력단으로 전달되어 로드(Ro)에 공급된다.
그런데, 종래의 부스트 컨버터는 도 2에 도시된 바와 같이 하드 스위칭(hard switching)에 의해 스위칭 손실(switching loss)이 발생하는 문제점이 있다.
도 2를 참조하면, 스위치(SW1)가 턴-온되는 과정의 과도 구간과 턴-오프되는 과정의 과도 구간에서 스위치(SW1)의 드레인-소스 간에 걸리는 전압(Vsw)과 스위치(SW)의 전류(Isw)가 오버랩함으로써 턴-온 및 턴-오프 스위칭 손실이 발생함을 알 수 있다. 또한, 스위치(SW1)가 턴-온될 때, 다이오드(Do)가 턴-오프되면서 순간적으로 다이오드(Do)의 역방향으로 역회복 전류(Reverse recovery current)가 흘러 스위치(SW1)의 전류(Isw)가 증가함으로써 턴-온 스위칭 손실이 증가함을 알 수 있다.
이러한 스위칭 손실에 의해 종래의 부스트 컨버터는 컨버터 효율이 감소하고 스위치(SW1)의 발열이 증가하며, 스위칭 주파수가 증가할수록 스위칭 손실은 더욱 증가하고 수명이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 스위치(SW1)의 턴-오프 구간에서 스위치(SW1)의 드레인-소스에 걸리는 전압(Vsw)이 출력 전압(Vo)과 같기 때문에 스위치(SW1)의 전압 스트레스에 의해 높은 전압 제한을 갖는 스위치를 사용해야 하는 단점이 있다.
본 발명은 소프트 스위칭에 의해 스위칭 손실을 감소시킴으로써 스위칭 효율을 향상시키고 스위치의 발열을 감소시킬 수 있는 부스트 컨버터 및 그를 이용한 디스플레이 장치를 제공한다.
일 실시예에 따른 부스트 컨버터는 입력 전원의 제1 입력 단자와 제1 노드 사이에 접속된 부스트 인덕터와, 제1 노드와 입력 전원의 그라운드 사이에 접속되고, 펄스폭 변조 신호(PWM)에 의해 제어되는 스위치와, 제1 노드 및 그라운드와 제2 노드 사이에 접속된 패시브 스너버와, 제2 노드와 제1 출력 단자 사이에 접속된 출력 다이오드와, 제1 출력 단자와 그라운드 사이에 접속된 출력 커패시터를 포함한다. 일 실시예에 따른 패시브 스너버는 제1 및 제2 노드 사이에 접속된 제1 커패시터와, 제2 노드와 제3 노드 사이에 접속된 제1 인덕터와, 제3 노드와 그라운드 사이에 접속된 제2 커패시터와, 제1 노드와 제3 노드 사이에 접속된 제1 다이오드를 포함한다.
스위치가 턴-온될 때, 부스트 인덕터를 통해 제1 노드로 공급되는 입력 전류는 스위치를 경유하는 제1 전류 패스와, 제1 커패시터 및 제1 인덕터와 제2 커패시터를 경유하는 제2 전류 패스로 분배되어, 입력 전류보다 스위치의 전류가 감소한다.
스위치가 턴-온될 때, 턴-오프된 출력 다이오드에 인가되는 역전압으로 제1 출력 단자에 인가되는 출력 전압과 제1 커패시터 전압의 차전압이 인가되어, 출력 다이오드의 역전압으로 출력 전압이 인가되는 경우보다 역회복 전류가 감소한다.
스위치가 턴-오프될 때, 출력 전압을 제1 및 제2 커패시터에 의해 분배한 전압이 스위치의 전압으로 인가되어, 출력 전압보다 스위치의 전압이 감소한다.
연속 전류 모드로 동작하는 경우, 스위치가 턴-온되고 출력 다이오드 및 제1 다이오드가 턴-오프되어 부스트 인덕터가 에너지를 저장하는 제1 및 제2 모드와, 스위치가 턴-오프되고 출력 다이오드 및 제1 다이오드가 턴-온되어 부스트 인덕터에 저장된 에너지가 입력 전원과 더해져서 제1 출력 단자로 전달되는 제3 및 제4 모드를 순차적으로 포함한다.
불연속 전류 모드로 동작하는 경우, 연속 전류 모드의 제4 모드 이후에 스위치와 출력 다이오드 및 제1 다이오드가 턴-오프되고, 부스트 인덕터와 제1 인덕터를 경유하는 전류 패스를 형성하는 제5 모드를 추가로 포함한다.
일 실시예에 따른 부스트 컨버터는 입력 전원의 제1 입력 단자와 제1 노드 사이에 접속된 부스트 인덕터와, 제1 노드와 입력 전원의 그라운드 사이에 접속되고, 펄스폭 변조 신호(PWM)에 의해 제어되는 스위치와, 제1 노드와 제1 출력 단자 사이에 접속된 출력 다이오드와, 제1 출력 단자와 그라운드 사이에 접속된 출력 커패시터와, 출력 다이오드와 제1 출력 단자 사이에 접속된 패시브 스너버를 포함한다. 일 실시예에 따른 패시브 스너버는 출력 다이오드와 제1 출력 단자 사이에 직렬 접속된 제1 다이오드 및 제1 인덕터와, 출력 다이오드와 제1 출력 단자 사이에 접속되고 제1 인덕터와 LC 공진 셀을 구성하는 제1 커패시터를 포함한다.
스위치가 턴-온되고, 출력 다이오드가 턴-오프되는 제1 모드 동안, 제1 인덕터 및 제1 커패시터는 제1 다이오드의 순방향으로 공진하여 제1 커패시터는 음의 전압을 충전한다. 스위치가 턴-오프되고 출력 다이오드가 턴-온되는 제2 및 제3 모드 동안, 부스트 인덕터에 저장된 에너지가 입력 전원과 더해져서 제1 출력 단자로 전달된다. 스위치가 턴-오프될 때, 제1 출력 단자에 인가되는 출력 전압과, 제1 커패시터에 충전된 음의 전압의 합이 제1 노드에 인가되어, 출력 전압보다 스위치에 인가되는 전압이 감소한다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 패널, 패널 구동부, 전원 관리 회로를 포함하고, 전원 관리 회로는 전술한 일 실시예에 따른 부스트 컨버터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 액정 패널, 패널 구동부, 전원 관리 회로, 복수의 발광 다이오드 어레이를 포함하는 백라이트 유닛, 복수의 발광 다이오드 어레이를 구동하는 백라이트 드라이버를 포함하고, 백라이트 드라이버는 전술한 일 실시예에 따른 부스트 컨버터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 부스트 컨버터는 패시브 스너버(Passive Snubber)를 추가로 이용하여 소프트 스위칭 조건에서 턴-온 및 턴-오프하여 턴-온 손실 및 턴-오프 손실을 모두 저감할 수 있거나, 소프트 스위칭 조건에서 턴-오프하여 턴-오프 손실을 저감할 수 있으므로, 컨버터 효율을 향상시킬 수 있고 스위치의 발열을 저감할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 부스트 컨버터는 패시브 스너버를 이용한 소프트-스위칭에 의해 스위치의 전압 스트레스를 감소시킴으로써 낮은 전압 제한을 갖는 스위치를 이용할 수 있고, 이 결과 코스트를 저감할 수 있다.
일 실시예에 따른 부스트 컨버터는 패시브 스너버에 의해 출력 다이오드의 전압, 전류 스트레스도 감소시킴으로써 출력 다이오드의 역회복 전류를 감소시킬 수 있으므로 낮은 전압, 전류 제한을 갖는 다이오드를 사용할 수 있고, 이 결과 코스트를 저감할 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 효율이 향상되고 발열이 저감된 부스트 컨버터를 전원 관리 회로, 백라이드 드라이버 등에 이용함으로써 소비 전력 및 코스트를 저감할 수 있다.
도 1은 종래의 부스트 컨버터를 나타낸 회로도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스위치의 스위칭 손실을 보여주는 파형도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 부스트 컨버터를 나타낸 회로도이다.
도 4는 도 3에 도시된 부스트 컨버터의 연속 전류 모드(CCM) 동작에 대한 구동 파형도이다.
도 5는 도 3에 도시된 부스트 컨버터의 CCM 동작에서 제1 내지 제4 모드의 동작 과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 3에 도시된 부스트 컨버터의 불연속 전류 모드(DCM) 동작에 대한 구동 파형도이다.
도 7은 도 3에 도시된 부스트 컨버터의 CCM 동작 대비 DCM 동작에서 추가된 제5 모드를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 부스트 컨버터를 나타낸 회로도이다.
도 9는 도 8에 도시된 부스트 컨버터의 CCM 동작에 대한 구동 파형도이다.
도 10은 도 8에 도시된 부스트 컨버터의 CCM 동작에서 제1 내지 제3 모드의 동작 과정을 나타낸 도면이다.
도 11은 도 8에 도시된 부스트 컨버터의 DCM 동작에 대한 구동 파형도이다.
도 12는 도 8에 도시된 부스트 컨버터의 CCM 동작 대비 DCM 동작에서 추가된 제4 모드를 나타낸 도면이다.
도 13은 종래와 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 부스트 컨버터에서 스위치의 전압 및 전류를 비교하여 나타낸 파형도이다.
도 14는 종래와 본 발명의 제1 실시예에 따른 부스트 컨버터의 효율을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 15는 종래와 본 발명의 제1 실시예에 따른 부스트 컨버터에서 스위치와 부스트 인덕터의 발열 온도를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 16은 종래와 본 발명의 제2 실시예에 따른 부스트 컨버터의 효율을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 부스트 컨버터가 적용된 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 부스트 컨버터를 나타낸 회로도이다.
도 3에 도시된 부스트 컨버터는 입력 전원(Vin)이 공급되는 입력단과 접속된 부스트 인덕터(Lb) 및 스위치(SW1)를 포함하는 입력부와, 로드(Ro)에 출력 전압(Vo)을 공급하는 출력단과 접속된 출력 다이오드(Do) 및 출력 커패시터(Co)를 포함하는 출력부와, 입출력부 사이에 접속된 패시브 스너버(Passive Snubber)를 포함한다.
입력부는 입력 전원(Vin)의 제1 및 제2 입력 단자(+, -) 사이에 직렬 접속된 부스트 인덕터(Lb) 및 스위치(SW1)를 포함한다. 부스트 인덕터(Lb)는 입력 전원(Vin)의 제1 입력 단자(+)와 제1 노드(N1) 사이에 접속되고, 스위치(SW1)는 제1 노드(N1)와 제2 입력 단자(-)인 그라운드 사이에 접속된다. 부스트 인덕터(Lb)는 입력 전원(Vin)으로부터 입력 전류를 공급받아, 스위치(SW1)가 턴-온되면 에너지를 저장하고, 스위치(SW1)가 턴-오프되면 저장된 에너지를 제1 노드(N1)로 전달하며, 이때 입력 전압(Vin)과 부스트 인덕터(Lb)에 걸린 전압(VLb)이 합해진 전압(Vin+VLb)이 출력부에 출력 전압(Vo)으로 전달된다. 스위치(SW1)는 스위칭 제어부(미도시)로부터 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation; PWM) 신호를 제어 신호로 공급받아 턴-온 및 턴-오프를 스위칭한다. 스위치(SW1)는 MOSTFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect transistor) 등이 이용될 수 있고, NMOS 트랜지스터 또는 PMOS 트랜지스터가 적용될 수 있다. 예를 들면, 스위치(SW1)는 NMOS 트랜지스터가 적용될 수 있다.
패시브 스너버는 저항, 인덕터, 커패시터, 다이오드와 같은 수동 소자로 구성된 스너버 구조를 갖는다. 도 3에 도시된 일 실시예에 따른 패시브 스너버는 입력부의 제1 노드(N1)와 출력부의 제2 노드(N2) 사이에 접속된 제1 커패시터(C1)와, 제2 노드(N2)와 그라운드 사이에 직렬 접속된 제1 인덕터(L1) 및 제2 커패시터(C2)와, 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이에 접속된 제1 다이오드(D1)를 포함하고, 제3 노드(N3)는 인덕터(L1) 및 제2 커패시터(C2) 사이에 접속된 노드이다. 이러한 구성을 갖는 패시브 스너버는 스위치(SW1)가 턴-온될 때, 부스트 인덕터(Lb)를 통해 제1 노드(N1)에 공급된 입력 전류(iLb)를 스위치(SW1)와 분배함으로써, 입력 전류(iLb) 보다 스위치(SW1)의 전류를 감소시킬 수 있으므로 스위치(SW1)의 턴-온 손실을 감소시킬 수 있다. 또한, 스위치(SW1)가 턴-오프될 때 출력 전압(Vo)이 제1 및 제2 커패시터(C1, C2)에 분배되어 인가되므로 스위치(SW1)에 인가되는 전압을 감소시킬 수 있으므로 스위치(SW1)의 턴-오프 손실을 감소시킬 수 있다.
출력부는 제2 노드(N2)와 제1 출력 단자(+) 사이에 접속된 출력 다이오드(Do)와, 제1 출력 단자(+)와 제2 출력 단자(-)인 그라운드 사이에 접속된 출력 커패시터(Co)를 포함하고, 출력 커패시터(Co)는 제1 및 제2 출력 단자(+, -) 사이에 접속된 로드(Ro)와 병렬 접속된다. 출력 다이오드(Do)는 스위치(SW1)가 턴-온되어 제2 노드(N2)의 전압이 제1 출력 단자(+)의 전압보다 작을 때 턴-오프된다. 출력 다이오드(Do)는 스위치(SW1)가 턴-오프되어 제2 노드(N2)의 전압이 제1 출력 단자(+)의 전압보다 클 때 턴-온되어 제1 및 제2 노드(N1, N2)를 통해 공급된 출력 전압(Vo)을 제1 출력 단자(+)로 공급한다. 출력 커패시터(Co)는 출력 다이오드(Do)가 턴-온되면 출력 전압(Vo)을 충전하고, 출력 다이오드(Do)가 턴-오프되면 방전하여 제1 출력 단자(+)를 통해 로드(Ro)에 균일한 출력 전압(Vo)을 공급한다.
부스트 컨버터의 출력 전압(Vo)은 입력 전압(Vin)을 (1-D)로 나눈 값(Vin/(1-D))에 의해 결정되고, 여기서 D는 스위치(SW1)를 제어하는 PWM 신호의 듀티 사이클(Duty cycle; D)을 의미하는 0과 1 사이의 값(0<D<1)을 갖으므로, 출력 전압(Vo)은 항상 입력 전압(Vin) 보다 커지게 된다.
도 3에 도시된 부스트 컨버터는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 연속 전류 모드(Continuous Current Mode: CCM)로 동작하거나, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 불연속 전류 모드(Discontinuous Current Mode: DCM)로 동작한다.
도 4는 도 3에 도시된 부스트 컨버터의 연속 전류 모드(CCM) 동작에 대한 구동 파형도이고, 도 5는 도 3에 도시된 부스트 컨버터가 연속 전류 모드(CCM)로 동작하는 경우 제1 내지 제4 모드의 동작 과정을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 부스트 컨버터가 연속 전류 모드(CCM)로 동작하는 경우, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 스위치(SW1)가 턴-온일 때 제1 및 제2 모드로 동작하고, 스위치(SW1)가 턴-오프일 때 제3 및 제4 모드로 동작한다.
도 4에 도시된 to~t1 기간 및 도 5(a)에 도시된 제1 모드와, 도 4에 도시된 t1~t2 기간 및 도 5(b)에 도시된 제2 모드를 참조하면, 스위치(SW1)를 제어하는 PWM 신호의 하이 논리 전압에 의해 스위치(SW1)가 턴-온되는 제1 및 제2 모드 동안, 출력 다이오드(Do) 및 제1 다이오드(D1)는 턴-오프된다.
도 5(a)에 도시된 제1 모드에서, 스위치(SW1)가 턴-온될 때 입력 전원(Vin)으로부터 부스트 인덕터(Lb)를 통해 제1 노드(N1)에 공급된 입력 전류(iLb)는 스위치(SW1)를 경유하는 제1 전류 패스와, 제1 커패시터(C1)와 제1 인덕터(L1) 및 제2 커패시터(C2)를 경유하는 제2 전류 패스로 분배되어 흐른다. 이에 따라, 스위치(SW1)가 턴-온될 때, 입력 전류가 모두 스위치(SW1)로 흐르는 종래의 부스트 컨버터와 대비하여, 일 실시예의 부스트 컨버터에서는 입력 전류(iLb)가 제1 및 제2 패스로 분배되어 스위치(SW1)의 전류(iSW)가 감소하기 때문에 턴-온 손실을 감소시킬 수 있다.
제1 모드에서 출력 다이오드(Do)가 턴-오프되면서 역회복 전류(reverse recovery current)로 인한 스위치(SW1)의 턴-온 손실이 발생할 수 있다. 종래의 부스트 컨버터에서 출력 다이오드(Do)에 걸리는 역전압은 출력 전압(Vo)인 반면에, 도 5(a)에 도시된 제1 모드에서 출력 다이오드(Do)에 걸리는 역전압은 출력 전압(Vo)과 제1 커패시터(C1) 전압(VC1)의 차전압으로 감소되기 때문에 역회복 전류가 감소하여 스위치(SW1)의 전류(isw)가 종래 대비 감소함으로써 스위치(SW1)의 턴-온 손실을 감소시킬 수 있다.
도 4 및 도 5(a), 도 5(b)에 도시된 제1 및 제2 모드 동안, 부스트 인덕터(Lb)의 전류(iLb) 및 스위치(SW1)의 전류(iSW)는 선형적으로 증가하고, 제1 및 제2 커패시터(C1, C2)의 전류(iC1, iC2) 및 인덕터(L1)의 전류(iL1)는 양의 방향에서 음의 방향으로 선형적으로 감소한다. 도 5(a)에 도시된 제1 모드에서 제1 인덕터(L1)의 전류(iL1)는 제2 커패시터(C2) 쪽으로 흐르면서 계속 감소하다가 0이 되면 제1 모드가 끝나고, 도 5(b)에 도시된 제2 모드에서 제1 인덕터(L1)의 전류(iL1)는 제1 모드와 반대 방향인 제1 커패시터(C1) 쪽으로 흐르면서 0에서 음의 방향으로 계속 감소한다. 따라서, 제2 모드에서 스위치(SW1)의 전류(iSW)는 부스트 인덕터(Lb)의 전류(iLb)와 제1 인덕터(L1)의 전류(iL1)의 합이 된다. 스위치(SW1)가 턴-오프되면 제2 모드는 종료한다.
도 4에 도시된 t2~t3 기간 및 도 5(c)에 도시된 제3 모드와, 도 4에 도시된 t3~t4 기간 및 도 5(d)에 도시된 제4 모드를 참조하면, 스위치(SW1)를 제어하는 PWM 신호의 로우 논리 전압에 의해 스위치(SW1)가 턴-오프되는 제3 및 제4 모드 동안, 출력 다이오드(Do) 및 제1 다이오드(D1)는 턴-온된다.
제1 및 제2 모드 동안 부스트 인덕터(Lb)에 저장된 에너지는, 제3 및 제4 모드 동안 입력 전압(Vin)과 합해져서 제1 노드(N1)에 인가되고, 제1 커패시터(C1) 및 출력 다이오드(Do)를 통해 출력 단자(+)로 전달된다.
도 5(c)에 도시된 제3 모드에서 스위치(SW1)가 턴-오프될 때, 출력 전압(Vo)이 스위치(SW1)에 그대로 인가되는 종래의 부스트 컨버터와 대비하여, 기존 부스트 컨버터와 대비하여, 일 실시예에 따른 부스트 컨버터에서는 출력 전압(Vo)을 제1 인덕터(L1) 및 제2 커패시터(C2)에 의해 나눈 전압이 스위치(SW1)에 인가되기 때문에, 스위치(SW1)의 드레인-소스 간에 걸리는 전압(Vsw)이 감소되어 스위치(SW1)의 턴-오프 손실을 감소시킬 수 있다.
도 4 및 도 5(c), 도 5(d)에 도시된 제3 및 제4 모드 동안, 부스트 인덕터(Lb)의 전류(iLb)와, 제1 다이오드(D1) 및 출력 다이오드(Do)의 전류(iD1, iDo)는 선형적으로 감소하고, 제1 인덕터(L1)의 전류(iL1)는 음의 방향에서 양의 방향으로 선형적으로 증가하고, 제1 및 제2 커패시터(C1, C2)의 전류(iC1, iC2)는 일정하게 유지한다. 도 5(c)에 도시된 제3 모드에서 제1 인덕터(L1)의 전류(iL1)는 출력 다이오드(Do) 쪽으로 흐르면서 음의 방향에서 계속 증가하다가 0이 되면 제3 모드가 끝나고, 도 5(d)에 도시된 제4 모드에서 제1 인덕터(L1)의 전류(iL1)는 제3 모드와 반대 방향인 제2 커패시터(C2) 쪽으로 흐르면서 0에서 양의 방향으로 증가하고, 스위치(SW1)가 턴-온되면 제4 모드는 종료한다.
제3 및 제4 모드에서 제1 인덕터(L1)의 전압은 제1 커패시터(C1)의 전압과 같은 양의 값을 갖고, 제1 및 제2 모드에서 제1 인덕터(L1)의 전압은 음의 값을 갖으므로, 제1 및 제2 모드에서 제1 인덕터(L1)의 전류(iL1)는 감소하고 제3 및 제4 모드에서 제1 인덕터(L1)의 전류(iL1)는 증가한다. 이에 따라, 제4 모드에서 제1 인덕터(L1)의 전류(iL1)가 양의 방향으로 흐르기 때문에, 다음 주기의 제1 모드에서 스위치(SW1)가 턴-온될 때, 스위치(SW1)의 전류(iSW)가 감소하므로 턴-온 손실을 감소시킬 수 있다.
도 6은 도 3에 도시된 부스트 컨버터의 불연속 전류 모드(DCM) 동작에 대한 구동 파형도이고, 도 7은 도 3에 도시된 부스트 컨버터가 DCM 동작하는 경우 도 5에 도시된 제1 내지 제4 모드에 추가되는 제5 모드의 동작 과정을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 부스트 컨버터는 입력 전원(Vin)의 파워가 낮아지거나 부스트 인덕터(Lb)의 값이 낮아질 경우 전류가 감소하여, 도 4 및 도 5에서 설명한 연속 전류 모드(CCM)과 대비하여, 도 6에 도시된 t4~t5 기간 및 도 7에 도시된 바와 같이 불연속 전류 모드(DCM) 구간인 제5 모드가 추가되고, 제5 모드는 파워가 증가하면 사라지게 된다. 도 6에서 t0~t4 기간의 제1 내지 제4 모드는 앞에서 설명한 도 4 및 도 5와 동일하므로 설명은 생략한다.
도 6에 도시된 t4~t5 기간 및 도 7에 도시된 제5 모드를 참조하면, 스위치(SW1)와 제1 다이오드(D1) 및 출력 다이오드(Do)가 모두 턴-오프된다. 제1 다이오드(D1) 및 출력 다이오드(Do)의 전류(iD1, iDo)가 0이 되어 입력 전원(Vin)으로부터 부스트 인덕터(Lb) 및 제1 인덕터(L1)를 연결하는 전류 패스가 형성되고, 이 전류 패스를 경유하는 전류는 거의 변화가 없고 부스트 인덕터(Lb) 및 제1 인덕터(L1)의 전압은 0이 된다.
이와 같이, 일 실시예에 따른 부스트 컨버터는 패시브 스너버에 의해 스위치(SW1)가 소프트-스위칭 조건에서 턴-온 및 턴-오프함으로써 턴-온 손실 및 턴-오프 손실을 모두 저감할 수 있으므로 컨버터 효율을 향상시키고 스위치(SW1)의 발열을 저감시킬 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 부스트 컨버터는 패시브 스너버에 의해 출력 다이오드(Do)의 역전압이 감소하여 역회복 전류를 감소시킬 수 있으므로 낮은 전압, 전류 제한을 갖는 다이오드를 사용할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 부스트 컨버터를 나타낸 회로도이다.
도 8에 도시된 부스트 컨버터는 입력 전원(Vin)이 공급되는 입력단(+, -)과 접속된 부스트 인덕터(Lb) 및 스위치(SW1)를 포함하는 입력부와, 제1 노드(N1)를 통해 입력부와 접속되고 로드(Ro)에 출력 전압(Vo)을 공급하는 출력단(+, -)과 접속된 출력부를 포함하고, 출력부는 출력 다이오드(Do) 및 패시브 스너버인 LC 공진 셀(LC resonant cell)과 출력 커패시터(Co)를 포함한다. 도 3에 도시된 제1 실시예와 중복된 구성에 대한 설명은 생략한다.
패시브 스너버는 출력 다이오드(Do)와 제1 출력 단자(+) 사이에 접속되고 제1 다이오드(D1)와 제1 인덕터(Lr) 및 제1 커패시터(Cr)를 포함하는 LC 공진 셀(LC resonant cell)로 구성된다. 제1 다이오드(D1)와 제1 인덕터(Lr)는 출력 다이오드(Do)와 제1 출력 단자(+) 사이에 직렬 접속되고, 출력 다이오드(Do)와 제1 출력 단자(+) 사이의 제1 커패시터(Cr)와 병렬 접속된다. 이러한 구성을 갖는 LC 공진 셀은 스위치(SW1)가 턴-온되고 출력 다이오드(Do)가 턴-오프되는 동안 LC 공진하여 제1 커패시터(C1)에 음의 전압이 충전된다. 이어서, 스위치(SW1)가 턴-오프될 때 출력 전압(Vo)과, 제1 커패시터(C1)에 충전된 음의 전압이 더해져서 출력 전압(Vo) 보다 작은 전압이 제1 노드(N1)에 인가되므로, 스위치(SW1)의 드레인-소스에 인가되는 전압이 감소되어 스위치(SW1)의 턴-오프 손실을 감소시킬 수 있다.
도 8에 도시된 부스트 컨버터는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 연속 전류 모드(CCM)로 동작하거나, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 불연속 전류 모드(DCM)로 동작한다.
도 9는 도 8에 도시된 부스트 컨버터의 연속 전류 모드(CCM) 동작에 대한 구동 파형도이고, 도 10은 도 8에 도시된 부스트 컨버터가 연속 전류 모드(CCM)로 동작하는 경우 제1 내지 제3 모드의 동작 과정을 나타낸 도면이다.
도 8에 도시된 부스트 컨버터가 연속 전류 모드(CCM)로 동작하는 경우, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 스위치(SW1)가 턴-온일 때 제1 모드로 동작하고, 스위치(SW1)가 턴-오프일 때 제2 및 제3 모드로 동작한다.
도 9 및 도 10(a)에 도시된 제1 모드를 참조하면, 스위치(SW1)를 제어하는 PWM 신호의 하이 논리 전압에 의해 스위치(SW1)가 턴-온되는 제1 모드 동안, 출력 다이오드(Do)는 턴-오프되고, 제1 다이오드(D1)는 턴-온 상태를 유지한다.
제1 모드 동안, 스위치(SW1)가 턴-온되고 부스트 인덕터(Lb)는 입력 전원(Vin)으로부터 입력 전류를 공급받아 에너지를 저장한다. 제1 인덕터(Lr) 및 제1 커패시터(Cr)가 제1 다이오드(D1)의 순방향으로 공진하고, 제1 커패시터(C1)는 방전하므로, 제1 커패시터(Cr)의 전압(VCr)은 제1 모드가 종료하기 이전에 음의 전압이 된다. 제1 모드 동안 부스트 인덕터(Lb)의 전류(iLb) 및 스위치(SW1)의 전류(iSW)는 선형적으로 증가한다. 제1 다이오드(D1)의 전류(iD1) 및 인덕터(Lr)의 전류(iLr)는 비선형적으로 증가하였다가 감소한다.
도 9 및 도 10(b)에 도시된 제2 모드와, 도 9 및 도 10(c)에 도시된 제3 모드를 참조하면, 스위치(SW1)를 제어하는 PWM 신호의 로우 논리 전압에 의해 스위치(SW1)가 턴-오프되는 제2 및 제3 모드 동안, 출력 다이오드(Do)는 턴-온되고 제1 다이오드(D1)는 턴-온 상태를 유지한다.
제1 모드 동안 부스트 인덕터(Lb)에 저장된 에너지는, 제2 및 제3 모드 동안 입력 전압(Vin)과 합해져서 제1 노드(N1)에 인가되고, 출력 다이오드(Do) 및 LC 공진 셀을 통해 출력 단자(+)로 전달된다. 제2 모드에서 제1 커패시터(Cr)의 전류는 출력 단자(+) 쪽으로 흐르는 반면, 제3 모드에서 제1 커패시터(Cr)의 전류는 출력 다이오드(Do) 쪽으로 흐른다. 제2 및 제3 모드 동안 부스트 인덕터(Lb)의 전류(iLb)와, 출력 다이오드(Do)의 전류(iDo)는 선형적으로 감소하고, 제1 다이오드(D1)의 전류(iD1) 및 인덕터(Lr)의 전류(iLr)는 비선형적으로 감소하였다가 증가한다. 제2 및 제3 모드 동안, 음의 전압에서 양의 전압으로 증가하는 제1 커패시터(Cr)의 전압(VCr)은 출력 전압(Vo)에 더해져서 스위치(SW1)에 인가된다.
제2 모드에서 스위치(SW1)가 턴-오프될 때, 출력 전압(Vo)과, 제1 커패시터(C1)에 충전된 음의 전압이 더해져서 출력 전압(Vo) 보다 작은 전압이 제1 노드(N1)에 인가되므로, 스위치(SW1)의 드레인-소스에 인가되는 전압이 감소되어 스위치(SW1)의 턴-오프 손실을 감소시킬 수 있다.
도 11은 도 8에 도시된 부스트 컨버터의 불연속 전류 모드(DCM) 동작에 대한 구동 파형도이고, 도 12는 도 8에 도시된 부스트 컨버터가 DCM 동작하는 경우 도 10에 도시된 제1 내지 제3 모드에 추가되는 제4 모드의 동작 과정을 나타낸 도면이다.
입력 전원(Vin)의 파워가 낮아지거나 부스트 인덕터(Lb)의 값이 낮아질 경우 전류가 감소하여, 도 9 및 도 10에 도시된 연속 전류 모드(CCM)과 대비하여, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 불연속 전류 모드(DCM) 구간인 제4 모드가 추가되고, 제4 모드는 파워가 증가하면 사라지게 된다. 도 11에 도시된 제1 내지 제3 모드는 앞에서 설명한 도 9 및 도 10과 동일하므로 설명은 생략한다.
도 11 및 도 12에 도시된 제4 모드를 참조하면, 스위치(SW1)와 제1 다이오드(D1) 및 출력 다이오드(Do)가 모두 턴-오프되어 부스트 인덕터(Lb)의 전류(iLb)는 0이 되고, 제1 다이오드(D1)는 턴-온 상태를 유지하여 제1 인덕터(Lr) 및 제1 커패시터(Cr)는 제1 다이오드(D1)의 순방향으로 공진한다.
한편, 도 10 및 도 12를 참조하면, LC 공진 셀의 제1 다이오드(D1)는 항상 턴-온 상태를 유지하여 컨덕션 손실(conduction loss)이 발생하지만, 부스트 컨버터에 적용되는 것이므로 출력 전류는 작고, 순방향 전압이 작은 쇼트기 다이오드(schottky diode)를 사용하므로, 컨덕션 손실(conduction loss)은 스위칭 손실에 비해 큰 영향을 주지 않는다.
이와 같이, 일 실시예에 따른 부스트 컨버터는 패시브 스너버에 의해 스위치(SW1)가 소프트-스위칭 조건에서 턴-오프함으로써 턴-오프 손실을 저감할 수 있으므로 컨버터 효율을 향상시키고 스위치(SW1)의 발열을 저감시킬 수 있다.
[0001] 도 13은 종래와 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 부스트 컨버터에서 스위치(SW1)의 전압(Vsw) 및 전류(Isw)를 비교하여 나타낸 파형도이다.
도 13(a)를 참조하면, 종래의 부스트 컨버터는 하드 스위칭 조건에서 턴-온 및 턴-오프함으로써, 스위치(SW1)가 턴-오프될 때 드레인-소스에 걸리는 전압(Vsw)이 출력 전압과 같이 높고, 스위치(SW)가 턴-온될 때 전류(Isw)가 큼을 알 수 있다. 이로 인하여, 스위치(SW1)의 전압(Vsw)과 전류(Isw)의 오버랩 면적이 크기 때문에, 턴-온 손실 및 턴-오프 손실이 큼을 알 수 있다.
반면에, 도 13(b)를 참조하면, 도 3 내지 도 7에 도시된 제1 실시예에 따른 패시브 스너버를 이용한 부스트 컨버터는 앞서 설명한 바와 같이 소프트 스위칭 조건에서 턴-온 및 턴-오프함으로써, 스위치(SW1)가 턴-오프될 때 드레인-소스에 걸리는 전압(Vsw)이 출력 전압 보다 낮고, 스위치(SW1)가 턴-온될 때 전류(Isw)가 작음을 알 수 있다. 이에 따라, 스위치(SW1)의 전압(Vsw)과 전류(Isw)의 오버랩 면적이 감소하기 때문에, 턴-온 손실 및 턴-오프 손실이 감소함을 알 수 있다. 따라서, 제1 실시예에 따른 패시브 스너버를 이용한 부스트 컨버터는 컨버터 효율을 향상시키고 스위치(SW1)의 발열을 저감시킬 수 있다. 또한, 스위치(SW1)의 전압 스트레스가 감소하여 낮은 전압 제한을 갖는 스위치를 사용할 수 있으므로 종래 대비 코스트를 저감할 수 있다.
도 13(c)를 참조하면, 도 8 내지 도 12에 도시된 제2 실시예에 따른 LC 공진 셀을 이용한 부스트 컨버터는 스위치(SW1)가 턴-오프될 때 드레인-소스에 걸리는 전압(Vsw)이 출력 전압 보다 작음을 알 수 있다. 이에 따라, 스위치(SW1)의 전압(Vsw)과 전류(Isw)의 오버랩 면적이 감소하기 때문에, 턴-오프 손실이 감소함을 알 수 있다. 따라서, 제2 실시예에 따른 LC 공진 셀을 이용한 부스트 컨버터는 컨버터 효율을 향상시키고 스위치(SW1)의 발열을 저감시킬 수 있다.
도 14는 종래와 본 발명의 제1 실시예에 따른 부스트 컨버터의 효율을 비교하여 나타낸 그래프이고, 도 15는 종래와 본 발명의 제1 실시예에 따른 부스트 컨버터에서 스위치와 부스트 인덕터의 발열 온도를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 14를 참조하면, 입력 전압(Vin)으로 5V, 12V, 19V를 각각 인가하는 조건에서, 스위치(SW1)의 제어 신호인 PWM 신호의 듀티 사이클(D)에 대응하는 PWM 디밍값(%)을 증가시키면서, 각 입력 전압(Vin)에 대한 출력 전류에 따른 효율을 검토한 결과, 도 1에 도시된 종래의 부스트 컨버터와 대비하여 도 3에 도시된 제1 실시예에 따른 패시브 스너버를 이용한 부스트 컨버터의 효율이 향상되었음을 알 수 있다.
도 15를 참조하면, 입력 전압(Vin)이 5V, 출력 전압(Vo)이 30V, 출력 전류(Io)가 0.14A인 조건에서, 도 1에 도시된 종래의 부스트 컨버터와 대비하여, 도 3에 도시된 제1 실시예에 따른 패시브 스너버를 이용한 부스트 컨버터에서 스위치(SW1)의 발열 온도 및 부스트 인덕터(Lb)의 발열 온도가 모두 낮음을 알 수 있다.
도 16은 종래와 본 발명의 제2 실시예에 따른 부스트 컨버터의 효율을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 16을 참조하면, 입력 전압(Vin)으로 5V, 12V, 19V를 각각 인가하는 조건에서, 스위치(SW1)의 제어 신호인 PWM 신호의 듀티 사이클(D)에 대응하는 PWM 디밍값(%)을 증가시키면서, 각 입력 전압(Vin)에 대한 출력 전류에 따른 효율을 검토한 결과, 도 1에 도시된 종래의 부스트 컨버터와 대비하여 도 8에 도시된 제2 실시예에 따른 LC 공진 셀을 이용한 부스트 컨버터의 효율이 향상되었음을 알 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 부스트 컨버터가 적용된 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 17을 참조하면, 디스플레이 장치는 패널(100), 게이트 드라이버(200), 데이터 드라이버(300), 타이밍 컨트롤러(400), 전원 관리 회로(500)를 포함한다. 게이트 드라이버(200), 데이터 드라이버(300), 타이밍 컨트롤러(400)는 패널 구동부로 표현할 수 있다.
전원 관리 회로(500)는 외부로부터 공급받은 입력 전압을 이용하여 패널(100) 및 패널 구동부(200, 300 400) 등의 동작에 필요한 각종 구동 전압들을 생성하여 출력한다. 전원 관리 회로(500)는 도 3에 도시된 제1 실시예에 따른 패시브 스너버를 이용한 부스트 컨버터, 또는 도 8에 도시된 제2 실시예에 따른 LC 공진 셀을 이용한 부스트 컨버터를 포함하여 입력 전압보다 높은 구동 전압을 생성하여 공급할 수 있다.
패널(100)은 서브픽셀들(SP)이 매트릭스 형태로 배열된 픽셀 어레이를 통해 영상을 표시한다. 기본 픽셀은 화이트(W), 레드(R), 그린(G), 블루(B) 서브픽셀들 중 컬러 혼합으로 화이트 표현이 가능한 적어도 3개 서브픽셀들로 구성될 수 있다. 예를 들면, 기본 픽셀은 R/G/B 조합의 서브픽셀들, W/R/G 조합의 서브픽셀들, B/W/R 조합의 서브픽셀들, G/B/W 조합의 서브픽셀들로 구성되거나, W/R/G/B 조합의 서브픽셀들로 구성될 수 있다.
패널(100)은 액정 패널 또는 유기 발광 다이오드 패널 등과 같은 다양한 디스플레이 패널일 수 있으며, 터치 센싱 기능도 갖는 터치 겸용 디스플레이 패널일 수 있다.
게이트 드라이버(200)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 공급받은 복수의 게이트 제어 신호들을 이용하여 패널(100)의 게이트 라인들을 개별적으로 구동한다.
데이터 드라이버(300)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 공급받은 데이터 제어 신호에 따라, 타이밍 컨트롤러(400)로부터 공급받은 영상 데이터를 아날로그 데이터 신호로 변환하여 패널(100)의 데이터 라인들로 공급한다. 데이터 드라이버(300)는 감마 전압 생성부(미도시)로부터 공급받은 기준 감마 전압 세트를 데이터의 계조값에 각각 대응하는 복수의 계조 전압들로 세분화하고, 세분화된 계조 전압들을 이용하여 디지털 데이터를 아날로그 데이터 전압으로 변환하여 패널(100)의 데이터 라인들 각각에 데이터 전압을 공급한다.
타이밍 컨트롤러(400)는 호스트 시스템으로부터 영상 데이터 및 입력 타이밍 제어 신호들을 공급받는다. 입력 타이밍 제어 신호들은 도트 클럭, 데이터 인에이블 신호, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호 등을 포함할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(400)는 시스템으로부터 공급받은 입력 타이밍 제어 신호들과 내부 레지스터에 저장된 타이밍 설정 정보를 이용하여, 게이트 드라이버(200)의 구동 타이밍을 제어하는 복수의 게이트 제어 신호들을 생성하여 게이트 드라이버(200)로 공급하고, 데이터 드라이버(300)의 구동 타이밍을 제어하는 복수의 데이터 제어 신호들을 생성하여 데이터 드라이버(300)로 공급하고 한다. 타이밍 컨트롤러(400)는 시스템으로부터 공급받은 영상 데이터를 소비 전력 감소를 위한 휘도 보정이나, 화질 보정 등과 같은 다양한 영상 처리를 수행한 후, 영상 처리된 데이터를 데이터 드라이버(300)로 공급한다.
한편, 패널(100)이 액정 패널인 경우 도 17에 도시된 디스플레이 장치는 백라이트 유닛(600) 및 백라이트 드라이버(700)를 더 포함한다.
백라이트 유닛(600)은 복수의 발광 다이오드(LED) 어레이를 광원으로 포함하는 직하형 또는 에지형 백라이트를 이용한다. 직하형 백라이트는 패널(100)의 배면과 대면하도록 표시 영역 전체에 배치된 광원 및 광원 상에 배치된 도광판 및 다수의 광학 시트를 포함하고, 광원으로부터 방출된 광은 다수의 광학 시트를 통해 패널(100)에 조사된다. 에지형 백라이트는 패널(100)의 배면과 대면하는 도광판과, 도광판의 적어도 1개의 에지와 마주하도록 배치된 광원과, 도광판 상에 배치된 다수의 광학 시트를 포함하고, 광원으로부터 방출된 광은 도광판을 통해 면광원으로 변환되어서 다수의 광학 시트를 통해 패널(100)에 조사된다.
백라이트 드라이버(700)는 입력 전압을 이용하여 디밍값에 대응하는 PWM 신호에 따라 백라이트 유닛(600)의 복수의 LED 어레이를 구동하는 구동 전압을 생성하여 공급한다. 백라이트 드라이버(700)는 도 3에 도시된 제1 실시예에 따른 패시브 스너버를 이용한 부스트 컨버터, 또는 도 8에 도시된 제2 실시예에 따른 LC 공진 셀을 이용한 부스트 컨버터를 포함하여 입력 전압보다 높은 LED 구동 전압을 생성할 수 있다. 백라이트 유닛(600)의 복수의 LED 어레이는 도 3 또는 도 8에 도시된 부스트 컨버터의 출력단에 접속된 로드(Ro)에 해당하고, 복수의 LED 어레이는 부스트 컨버터의 출력단에 병렬 구조로 접속될 수 있다. 백라이트 드라이버(700)는 타이밍 컨트롤러(100) 또는 시스템으로부터 디밍값을 공급받을 수 있다. 백라이트 드라이버(700)는 디밍값에 따라 PWM 신호의 듀티 사이클을 제어하여 LED 구동 전압을 조절함으로써 백라이트 유닛(600)의 휘도를 제어한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 도 3 또는 도 8에 도시된 일 실시예에 따른 패시브 스너버를 이용하여 효율이 향상되고 발열이 저감된 부스트 컨버터를 전원 관리 회로(500), 백라이드 드라이버(700) 등에 이용함으로써 소비 전력 및 코스트를 저감할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 패널 200: 게이트 드라이버
300: 데이터 드라이버 400: 타이밍 컨트롤러
500: 전원 관리 회로 600: 백라이트 유닛
700: 백라이트 드라이버

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 입력 전원의 제1 입력 단자와 제1 노드 사이에 접속된 부스트 인덕터와;
    상기 제1 노드와 상기 입력 전원의 그라운드 사이에 접속되고, 펄스폭 변조 신호(PWM)에 의해 제어되는 스위치와;
    상기 제1 노드와 제1 출력 단자 사이에 접속된 출력 다이오드와;
    상기 제1 출력 단자와 상기 그라운드 사이에 접속된 출력 커패시터와;
    상기 출력 다이오드와 상기 제1 출력 단자 사이에 접속된 패시브 스너버를 포함하고,
    상기 패시브 스너버는
    상기 출력 다이오드와 상기 제1 출력 단자 사이에 직렬 접속된 제1 다이오드 및 제1 인덕터와,
    상기 출력 다이오드와 상기 제1 출력 단자 사이에 접속되고 상기 제1 인덕터와 LC 공진 셀을 구성하는 제1 커패시터를 포함하는 부스트 컨버터.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 스위치가 턴-온되고, 상기 출력 다이오드가 턴-오프되는 제1 모드 동안,
    상기 제1 인덕터 및 제1 커패시터는 상기 제1 다이오드의 순방향으로 공진하여 상기 제1 커패시터는 음의 전압을 충전하고,
    상기 스위치가 턴-오프되고 상기 출력 다이오드가 턴-온되는 제2 및 제3 모드 동안, 상기 부스트 인덕터에 저장된 에너지가 상기 입력 전원과 더해져서 상기 제1 출력 단자로 전달되고,
    상기 제2 모드에서 상기 제1 커패시터의 전류는 상기 제1 출력 단자 쪽으로 흐르고, 상기 제3 모드에서 상기 제1 커패시터의 전류는 상기 제1 다이오드 쪽으로 흐르며,
    상기 스위치가 턴-오프될 때,
    상기 제1 출력 단자에 인가되는 출력 전압과, 상기 제1 커패시터에 충전된 음의 전압의 합이 상기 제1 노드에 인가되어, 상기 출력 전압보다 상기 스위치에 인가되는 전압이 작은 부스트 컨버터.
  9. 청구항 7에 있어서,
    연속 전류 모드로 동작하는 경우, 상기 제1 내지 제3 모드를 순차적으로 포함하고,
    불연속 전류 모드로 동작하는 경우, 상기 연속 전류 모드의 제3 모드 이후에 상기 스위치와 상기 출력 다이오드가 턴-오프되고, 상기 패시브 스너버는 LC 공진하는 제4 모드를 추가로 포함하는 부스트 컨버터.
  10. 복수의 서브픽셀로 구성된 픽셀 어레이를 통해 화상을 표시하는 패널과,
    상기 패널을 구동하는 패널 구동부와,
    입력 전압을 이용하여 상기 패널 및 패널 구동부에 필요한 구동 전압을 공급하는 전원 관리 회로를 포함하고,
    상기 전원 관리 회로는 청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 한 청구항에 기재된 부스트 컨버터를 포함하는 디스플레이 장치.
  11. 복수의 서브픽셀로 구성된 픽셀 어레이를 통해 화상을 표시하는 액정 패널과,
    상기 액정 패널을 구동하는 패널 구동부와,
    입력 전압을 이용하여 상기 패널 및 패널 구동부에 필요한 구동 전압을 공급하는 전원 관리 회로와,
    상기 패널에 광을 공급하는 복수의 발광 다이오드 어레이를 포함하는 백라이트 유닛과,
    상기 복수의 발광 다이오드 어레이를 구동하는 백라이트 드라이버를 포함하고,
    상기 백라이트 드라이버는 청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 한 청구항에 기재된 부스트 컨버터를 포함하는 디스플레이 장치.
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