KR19990027202U - 모니터의 직류-직류 컨버터에 있어서 트리거 공급회로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 모니터의 직류-직류 컨버터에 관한 것으로서, 특히 직류-직류 컨버터의 PWM 제어신호가 수평구동신호와 동기가 일치하도록 PWM 제어기로 트리거신호를 공급하기 위한 회로에 관한 것이다.

이러한 본 고안의 회로는 소정의 직류전압을 입력받아 PWM 제어기의 동작에 따라 스위칭 소자를 스위칭하여 B+ 전압을 FBT로 출력하는 모니터의 직류-직류 컨버터에 있어서, FBT의 고압출력측 절연 케이스에 일단이 고정되고 타단이 상기 PWM 제어기의 R_T/C_T단자로 접속되어, FBT에서 유기되는 트리거신호를 상기 PWM 제어기로 공급하는 플로팅된 와이어로 구성된다.

따라서, 본 고안은 B+ 전압의 주파수를 수평구동신호와 동기시키기 위한 트리거신호를 FBT의 절연 케이스를 통해 플로팅된 와이어로 인가받아 PWM 제어기의 R_T/C_T단자로 입력되도록 함으로써, FBT의 제작시간과 비용이 절감되고, 저렴하고 간단한 회로 구성으로 CRT 화면의 화질이 향상되는 효과가 있다.

Description

모니터의 직류-직류 컨버터에 있어서 트리거 공급회로 ( A circuit for supplying trigger signal of DC-DC converter in a monitor )

본 고안은 모니터의 직류-직류 컨버터에 관한 것으로서, 특히 직류-직류 컨버터의 PWM 제어신호가 수평구동신호와 동기가 일치하도록 PWM 제어기로 트리거신호를 공급하기 위한 회로에 관한 것이다.

일반적으로, 모니터는 컴퓨터의 비디오 카드로부터 수신된 영상 신호와 동기 신호를 입력받아 CRT 화면에 정보를 디스플레이하는 장치로서, 영상 신호를 처리하기 위한 비디오 계통과, 수직 및 수평 편향을 위한 편향 계통 및 전원 계통 등으로 구성된다.

여기서, 상기한 모니터의 전원 계통은 모니터 내의 각 부분에서 필요로 하는 전압을 적절히 공급해주는 역할을 수행하는 바, 교류전원을 입력받아 정류한 후 트랜스포머를 통해 2차측으로 유도하여 회로에서 요구되는 각종 전원을 제공하는 주전원(SMPS)부와, 주전원부에서 제공되는 직류전압을 입력받아 FBT에 B+전압을 제공하기 위한 DC-DC 컨버터, 및 CRT에서 필요로 하는 고전압, 스크린전압, 제어그리드전압 등을 제공하는 고압발생기(FBT)등으로 이루어진다.

여기서, 직류-직류 컨버터는 낮은 직류전압을 입력받아 큰 직류전압을 출력하는 승압형 컨버터(이를 '부스트업 컨버터'라고도 한다)와, 높은 직류전압을 입력받아 낮은 직류전압을 출력하는 강압형 컨버터(이를 '벅 컨버터'라고도 한다), 및 트랜스를 이용한 플라이백 타입의 컨버터가 있다.

강압형 컨버터의 일 예로서 모니터에서 B+ 전압을 발생하는 회로는 도 1에 도시된 바와 같이, 직류 입력전압(DCin)을 제어신호에 따라 스위칭하는 스위칭소자(Q1)와, 이 스위칭소자(Q1)를 통해 전류가 흐를 때 에너지를 축적하기 위한 인덕터(L1), 스위칭소자(Q1)가 오프될 경우에 온되어 인덕터(L1)에 대한 전류 통로를 제공하는 다이오드(D1), 반전버퍼(104), 상기 스위칭소자(Q1)를 온,오프하기 위한 제어신호를 발생하는 PWM제어기(102), 리플을 제거하기 위한 전해 캐패시터(C1) 등으로 구성된다.

그리고, PWM 제어기(102)는 FBT(110)의 3차 코일에서 유도된 전압을 정류 다이오드(D2)와 캐패시터(C2)에서 정류 및 평활화한 후 분할저항(R2,R3)을 통해 입력받고, 이 궤환 입력에 따라 온 타임이 가변되는 PWM 제어신호를 발생하여 반전버퍼(104)를 구동하여 스위칭소자(Q1)를 온/오프하므로써 고압을 안정화시키도록 되어 있다. 또한, PWM 제어기(102)의 트리거단자로는 FBT(110)의 3차 코일에서 유도된 전압에 포함된 직류성분이 캐패시터(C3)에 의해 걸러지고 교류성분의 트리거신호가 다이오드(D3)를 통해 인가되어 PWM 제어신호의 주파수 및 동기가 수평출력부에서 출력되는 수평구동신호와 맞추어지도록 되어 있다.

이와 같은 강압형 컨버터의 동작을 도 2에 도시된 파형도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2에서 (A)는 스위칭소자(Q1)를 온/오프시키기 위한 PWM 제어신호를 도시한 것이고, (B)는 스위칭소자의 드레인과 소스 사이의 전압(V_Q1)을 도시한 것이고, (C)는 다이오드(D1)의 양단간 전압(V_D1)을 도시한 것이다. 또한, (D)는 인덕터(L1)에 흐르는 전류(I_L)를 도시한 것이고, (E)는 스위칭소자(Q1)를 통해 흐르는 전류(I_Q1)를 도시한 것이다.

PWM 제어기에서 출력되는 PWM 제어신호가 도 2의 (A)에 도시된 바와 같이, '하이'가 되면 반전버퍼(104)를 통해 스위칭소자(Q1)가 턴 온되어 스위칭소자(Q1)의 드레인과 소스간 전압(V_Q1)은 (B)에 도시된 바와 같이 거의 '0'으로 떨어지고, 스위칭소자(Q1)를 통해 흐르는 전류(I_Q1)는 도 2의 (E)에 도시된 바와 같이 상승하게 된다. 다이오드(D1)에는 역방향으로 전압이 인가되어 다이오드(D1)가 턴 오프되고, 따라서 다이오드(D1) 양단간에는 도 2의 (C)와 같이 높은 전압이 인가되며, 인덕터(L1)에는 입력전압과 출력전압의 차(DCin-B+)가 인가되어 인덕터(L1)에 흐르는 전류(I_L)가 스위칭소자의 턴온기간 동안 점차 증가하게 된다. 이때 인덕터 전류의 증가율( )은 인덕터(L1)에 인가되는 전압(V_L)과 인덕턴스(L)에 의해 다음 수학식 1과 같이 정해진다.

한편, 제어신호가 '로우'가 되어 스위칭소자(Q1)가 턴 오프되면 스위칭소자(Q1)의 드레인과 소스간에는 전압(V_Q1)이 나타나게 되고, 인덕터(L)에 역기전력이 발생하여 다이오드(D1)는 도통하게 되어 스위칭소자(Q1)를 통해 흐르던 전류가 다이오드(D1)를 통해 흐르게 된다. 이때, 인덕터(L1)에 유기된 전압은 스위칭소자(Q1)가 온된 경우와 반대 방향이 되므로, 도 2의 (D)에 도시된 바와 같이 인덕터(L)에 흐르는 전류가 점차 감소하게 된다. 그리고 스위칭소자(Q1)를 통해 흐르는 전류는 도 2의 (E)와 같이 '0'이 되게 된다.

이와 같은 강압형 컨버터에서 출력전압(Vo=B+)의 크기는 다음 수학식 2와 같이 입력직류전압(Vi=DCin)의 크기와 스위칭소자의 턴온시간(Ton) 및 턴오프시간(Toff)에 의해 정해진다.

상기 수학식 2가 의미하는 바와 같이, 스위칭소자(Q1)의 턴온기간(Ton)이 길수록 출력전압(Vo)은 높아지게 되며, 계속 온되어 있을 경우 출력전압은 입력전압과 같아지게 된다.

그런데, 상기한 종래의 직류-직류 컨버터에서 트리거 공급부는 FBT에 별도의 와이어를 감고, 그 와이어에서 출력되는 교류전압 중 직류성분을 제거한 후 교류성분의 트리거신호만이 PWM 제어기로 공급되도록 되어 있는 바, FBT를 제작하는데 있어서 별도의 수고를 하여야 하고 교류전압에 포함된 직류성분을 제거하기 위한 부품이 부가되어 회로가 복잡해지고 제작비용이 상승하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, FBT에 별도의 권선을 감을 필요가 없고 회로가 간단해지면서도 종래의 기능은 유지하는 모니터에 있어서 직류-직류 컨버터의 트리거 공급회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 회로는, 소정의 직류전압을 입력받아 PWM 제어기의 동작에 따라 스위칭 소자를 스위칭하여 B+ 전압을 FBT로 출력하는 모니터의 직류-직류 컨버터에 있어서,

FBT의 고압출력측 절연 케이스에 일단이 고정되고 타단이 상기 PWM 제어기의 R_T/C_T단자로 접속되어, FBT에서 유기되는 트리거신호를 상기 PWM 제어기로 공급하는 플로팅된 와이어로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 모니터에 있어서 B+ 전압을 공급하기 위한 직류-직류 컨버터를 도시한 회로도,

도 2는 도 1의 동작을 설명하기 위하여 도시한 파형도,

도 3은 본 고안에 따른 트리거 공급회로가 적용된 직류-직류 컨버터를 도시한 회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

200: 직류-직류 컨버터 202: 와이어

210: FBT의 절연 케이스 102: PWM 제어기

104: 반전버퍼 Q1: 스위칭소자

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시 예를 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

본 고안에 따른 트리거 공급회로가 적용된 모니터의 전원공급장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 소정의 직류전압을 입력받아 PWM 제어기(102)의 동작에 따라 스위칭 소자(Q1)를 스위칭하여 B+ 전압을 출력하는 직류-직류 컨버터(200)와, 직류-직류 컨버터(200)가 제공하는 B+ 전압이 일차권선으로 연결되고 수평출력부(120)의 스위칭 동작에 따라 이차권선측에 고압을 유도함과 아울러 3차권선에 고압 레귤레이션을 위한 궤환전압을 유도하는 FBT(210)로 구성되어 있다.

여기서 직류-직류 컨버터(200)는 R_T/C_T단자(④번단자)로 입력되는 트리거신호에 의해 주파수가 결정되고 궤환전압단자(②번단자)로 인가되는 궤환전압에 의해 온 타임이 결정되는 PWM 제어신호를 출력하는 PWM 제어기(102), 반전버퍼(104), PWM 제어신호에 의해 스위칭되는 스위칭소자(Q1) 및 FBT의 고압출력측 절연 케이스(210)에 일단이 고정되고 타단이 상기 PWM 제어기(102)의 R_T/C_T단자로 접속되어 FBT에서 유기되는 트리거신호를 상기 PWM 제어기(102)로 공급하는 플로팅된 와이어(202)로 구성된다.

본 고안에 사용되는 PWM 제어기(102)는 예컨대, 3842칩으로서 구현될 수 있는데, 이 3842칩은 널리 알려진 바와 같이, 에러 앰프(error amp), 전류 센스 비교기(current sense comparator), PWM 래치, 발진기, 저전압록아웃부(UVLO), 토템 폴 출력단 등으로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 동작은 다음과 같다.

먼저, DC-DC 컨버터(200)의 PWM 제어기인 "3842"의 동작을 개략적으로 살펴보면, ①번단자는 에러 앰프(error amp)의 출력단에 연결되는 루프 보상 단자(loop compensation)이고, ②번단자는 에러 앰프의 반전입력에 연결되는 전압궤환(Voltage Feedback) 단자로서 통상 FBT를 통해 궤환되는 전압을 분할저항(R2,R3)을 통해 입력받는다. ③번단자는 전류 센스(current sense) 단자로서 컨버터의 인덕터(L1)에서 궤환되는 전류에 비례하는 전압이 연결되고, ④번단자는 PWM 제어신호의 발진주파수를 결정하기 위한 저항과 캐패시터가 연결되는 R_T/C_T단자이다. ⑤번단자는 접지 단자이고, ⑥번단자는 스위칭소자(Q1)를 구동하기 위한 PWM 제어신호의 출력단자이며, 본 고안의 실시 예에서는 반전버퍼(104)를 통해 스위칭소자(Q1)를 구동하도록 되어 있다. ⑦번단자는 칩을 동작시키기 위한 "Vcc"전원단자이고, ⑧번단자는 기준전압(V_REF) 단자이다.

이러한 PWM 제어기는 궤환전압(V_FB)에 따라 듀티비가 가변되는 스위칭 구동신호를 발생하는데, ①번단자에 소정 기준전압(예컨대, 1V) 이하가 걸리거나 ③번단자에 소정 기준전압(예컨대, 1V) 이상이 인가되면 PWM 제어기(102)의 동작이 셧다운되고, 이에 따라 DC-DC 컨버터(200)의 전체 동작이 중지된다.

여기서, PWM 제어기(102)의 R_T/C_T단자에 연결된 저항과 캐패시터의 시정수에 따라 PWM 제어신호(102)의 발진주파수가 결정되는데, 단일 모드 모니터인 경우 수평주파수가 세팅되어 있기 때문에 PWM 제어신호(102)의 발진주파수도 수평주파수와 동일한 주파수로 세팅하여 사용할 수 있었다.

그러나, 멀티 모드 모니터의 경우, 수평주파수로 인하여 발생하는 고압의 주파수와 B+전압의 주파수가 동기되지 않으면 CRT 화면에 지터(JITTER)가 발생되어 화질이 떨어지는 문제가 발생한다. 따라서, PWM 제어기(102)의 R_T/C_T단자에 고압의 주파수와 동일한 주파수의 트리거신호를 인가하여 B+전압의 주파수가 이 트리거신호에 동기되도록 하여 화면에 발생된 지터를 제거하도록 한다.

본 고안은 이와 같은 트리거신호를 FBT에서 유기된 신호로 얻을 수 있는데, FBT에 별도의 와이어를 권선하지 않고 절연 케이스(210)에 플로팅된 와이어(202)를 고정하여도 이 플로팅된 와이어(202)에는 트리거신호가 유기되는데, 순수한 교류성분의 트리거신호만이 유기되기 때문에 직류성분을 제거하기 위한 별도의 회로를 구비하지 않아도 된다. 즉, 이 플로팅된 와이어(202)를 PWM 제어기(102)의 R_T/C_T단자에 연결하기만 하면 종래의 트리거 공급부와 동일한 기능을 구현할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안은 B+ 전압의 주파수를 수평구동신호와 동기시키기 위한 트리거신호를 FBT의 절연 케이스를 통해 플로팅된 와이어로 인가받아 PWM 제어기의 R_T/C_T단자로 입력되도록 함으로써, FBT의 제작시간과 비용이 절감되고, 저렴하고 간단한 회로 구성으로 CRT 화면의 화질이 향상되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 소정의 직류전압을 입력받아 PWM 제어기의 동작에 따라 스위칭 소자를 스위칭하여 B+ 전압을 FBT로 출력하는 모니터의 직류-직류 컨버터에 있어서,

   FBT의 고압출력측 절연 케이스에 일단이 고정되고 타단이 상기 PWM 제어기의 R_T/C_T단자로 접속되어, FBT에서 유기되는 트리거신호를 상기 PWM 제어기로 공급하는 플로팅된 와이어로 구성된 것을 특징으로 하는 모니터의 직류-직류 컨버터에 있어서 트리거 공급회로.