KR20000057052A - 전원공급회로 - Google Patents

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KR20000057052A
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야마구치슈우지
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카네코 히사시
닛뽄덴끼 가부시끼가이샤
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Abstract

부스터회로에 의해 구동전압을 올리고, 올린 전압을 압전변압기의 주측에 입력하고, 압전변압기의 부측에서 발생된 출력전압에 따른 온도 의존도가 큰 임피던스를 갖는 부하를 구동하는 전원공급회로가 개시되어 있다. 상기 전원공급회로는 상기 부하를 통해 흐르는 부하전류가 소정치 이하인 경우, 과소전류신호를 출력하는 과소전류검출수단과, 상기 과소전류신호가 출력되는 경우에 상기 부스터회로의 작동을 중지시키는 중지수단과, 상기 출력전압의 레벨에 따라 지연시간을 설정하는 지연수단을 포함하고 있다. 상기 중지수단은 상기 지연시간이 경과한 경우 상기 과소전류신호의 존재에 따라 상기 작동의 실행 또는 비실행을 결정한다.

Description

전원공급회로{POWER SUPPLY CIRCUIT}
본 발명은 전원공급회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압전변압기를 통해 임피던스가 온도에 따라 변하는 부하에 전원을 공급하는 전원공급회로에 관한 것이다.
방전관 같은 부하에 대한 전원공급회로에서 오작동이 검출되는 경우, 부하 및 전원공급회로를 보호하기 위해서는 전원의 공급을 중단시킬 필요가 있다. 그러한 보호기능을 구비한 종래의 전원공급회로는 일본국특개평제04-070869(1992)호 및 10-052068(1998)호에 개시되어 있다.
도1은 종래의 전원공급회로의 제1의 실시예를 도시하고 있는 것으로서, 일본국특개평제04-070869(1992)호에 개시되어 있다. 상기 전원공급회로는 레지스터(112 및 113)를 구비한 부하전압검출수단과, 레지스터(126)와 커패시터(127)를 구비한 제1의 참조전압발생회로와, 레지스터(123, 124)와 커패시터(115)를 구비한 제2의 참조전압발생수단과, 두개의 참조전압과 부하전압검출값에 따라 전원전압을 발생하는 IC부(100)와, 레지스터(104, 107)와 트랜지스터(105)와 주트랜지스터(106)를 구비한 전원증폭부와, 주변압기(106)에 의해 구동되는 변압기(108)와, 변압기(108)의 부코일에 접속되는 정류다이오우드(109)와, 다이오우드(109)의 출력을 평활하게 하는 커패시터(110)으로 구성되어 있다.
상기 IC부(100)는 제1의 참조전압이 입력되는 비교기(101)와, 비교기(101)에 접속되어 트랜지스터(105)를 구동하는 출력트랜지스터(102)와, 부하전압검출치가 입력되는 에러증폭기(214)와, 에러증폭기(114)에 접속되는 비교기(121)와, 비교기(121)에 접속되는 트랜지스터(116)와, 트랜지스터(116)의 부하로서 사용되는 레지스터(125)와, 레지스터(124, 125)를 구동하는 트랜지스터(117, 122)와, 트랜지스터(117)의 출력전압과 찬조전압(Vr)이 입력되는 비교기(118)와, 비교기(118)에 접속되는 래치회로(119)와, 래치회로(119)에 의해 구동되어 출력트랜지스터(102)의 입력상태를 제어하는 트랜지스터(120)와, 비교기(101)에 발진주파수를 출력하는 발진기(128)로 구성되어 있다.
도1에서, 출력트랜지스터(102)는 비교기(101)의 출력전압(VD)에 의해 작동된다. 출력트랜지스터(101)의 기동에 따라, 트랜지스터(105, 106)가 작동된다. 주트랜지스터(106)는 비교기(101)로부터의 출력된 주파수에 의해 변압기(108)의 주코일을 구동하고, 그에따라 부코일에서 부스팅된 AC전압을 발생한다. 변압기(108)의 출력은 다이오우드(109)에 의해 정류된 후, 커패시터(110)에 의해 평활화되고, 출력단말(111)로부터의 DC전압으로서 출력한다. 커패시터(110)의 단말전압(Vout)은 레지스터(112 및 113)를 구비한 전압구동회로를 통해 꺼내지고, 에러증폭기(114)의 하나의 단말에 입력하여 참조전압(Verr)과 비교된다. 상기 비교결과에 따른 출력전압(VB)은 하나의 입력전압으로서 비교기(101)에 입력된다. 상기 비교기(101)는 발진기(126)의 출력전압(VA)과 에러증폭기(114)의 출력전압(VB)과 레지스터(124)의 단말전압(VC)을 비교한다. 트랜지스터(102)는 상기 비교결과에 따라 펄스사이클에 의해 구동되고, 최종적으로, 변압기(108)의 턴온의 상태가 제어된다. 상기의 턴온제어에 따라, 변압기(108)의 부코일출력전압은 변화한다.
반면에, 비교기(121)의 출력전압에 따라, 트랜지스터(116, 122, 117)는 구동되고, 레지스터(124)의 단말전압(VC)이 변화한다. 단말전압(VC)의 변화는 비교기(118)에 의해 참조전압(Vr)과 비교된다. VC＞Vr인 경우에, 비교기(118)는 전압을 출력한다. 비교기의 출력은 래치회로(119)에 의해 래치되고, 트랜지스터(120)는 래치출력에 의해 온으로 된다. 트랜지스터(120)의 턴온에 의해 출력트랜지스터(102)의 베이스전압은 0의 레벨까지 된다. 트랜지스터(102, 105 및 106)는 오프로 되므로, 변압기(108)는 전압을 출력하지 않는다.
도2는 도1의 전원공급회로의 일부에서의 동작을 도시하고 있다. 비교기(101)에서, 에러증폭기(114)의 출력전압(VB)과 레지스터(124)의 출력전압(VC)중에, 저전압인 어느하나는 VA와 비교된다. 동작의 시작시에, 출력전압(Vout)은 0이고 레지스터(112,113)에 의해 분리된 출력전압(VE)은 또한 0이다. 분리된 전압(VE)은 에러증폭기(114)에 의해 참조전압(Verr)과 비교된다. 분리된 전압(VE)이 0이면, 에러증폭기(114)의 출력전압(VB)은 완전히 양의 방향으로 스케일아웃된다. 따라서, 비교기(101)는 동작의 개시후에 출력전압(VA 및 VC)을 비교하고, 커패시터(115)의 전위(단말전압(VC))은 충전되는 동안 0에서 부터 점차로 증가한다. 따라서, 비교기(101)의 출력전압(VD)의 펄스폭은 또한 점차로 증가한다. 그에따라, 소프트한 개시가 시작된다. 이 시간동안, 에러증폭기(114)의 출력전압(VB)는 상기의 참조전압(Vi)이고, 비교기(121)의 출력은 고레벨이 되고 트랜지스터(116)는 온으로 된다. 따라서, 트랜지스터(122, 117)은 커패시터(115)에 충전을 한다. 커패시터(115)의 단말전압(VC)이 참조전압(Verr)을 초과하기 전에, 출력단말(11)의 출력전압(Vout)은 주어진 값에 도달한다. 에러증폭기(114)의 입력은 VE≒Verr에 균형을 이루고, 출력전압(VB)은 참조전압(Vi)보다 작게 되고, 따라서, 트랜지스터(116)는 차단된다. 여기서, 커패시터(115)의 단말전압(VC)은 레지스터(123, 124)에 의해 결정된 전압에 의해 안정화 된다.
출력단말(111) 사이의 단락이 전원공급회로의 안정된 동작중에 발생하는 경우, 출력전압(Vout)은 0이 된다. 따라서, 에러증폭기(114)의 출력전압(VB)은 양의 측으로 이동하고, 참조전압(Vi)을 초과한다. 결과적으로, 트랜지스터(116)은 온으로되고, 커패시터(115)는 트랜지스터(117)에 의해 충전된다. 커패시터(115)의 단말전압은 참조전압(Verr)을 초과하고, 커패시터(118)의 출력전압은 고레벨로 변하여, 래치회로(119)에 의해 래칭된다. 따라서, 트랜지스터(120)는 온으로 되고 출력트랜지스터(102)는 오프로 된다.
도1의 전원공급회로는 소프트한 시작과 소프트한 회로보호 양쪽 모두는 하나의 커패시터(115)에 의해 구성된다. 또한, 보호회로를 동작하는 과정중에, 보회회로를 동작하기 이전에 지연시간을 제공함으로서, 보호회로는 짧은시간 또는 노이즈중의 부하단락에 기인한 오동작으로부터 보호된다.
도3은 종래의 전원공급회로의 제2의 실시예를 도시하고 있다. 상기 전원공급회로는 인버터장치로서 사용되어 방전램프를 점등하는 것으로서, 일본국출원공보제02-065100(1990)호에 개시되어 있다.
상기 인버터장치는 전원을 위한 다이오우드브리지(201)와, 상기 다이오우드브리지(201)의 출력에 접속되는 평활화를 위한 커패시터(202)와, 검출전원선(PL)에 접속되는 레지스터(203)와, 레지스터(202)의 출력측에 접속되는 스위치(204)와, 상기 스위치(204)에 접속되는 레지스터(205)와, 상기 레지스터(203)의 출력측에 접속되는 커패시터(206)와, 상기 검출전원선(PL)의 출력단에 접속되는 다이오우드(207)와, 다이오우드(207)의 애노드와 접지선 사이에 접속되는 레지스터(208,209)와, 레지스터(208, 209)에 의해 분리된 전압이 베이스에 입력되는 트랜지스터(210)와, 다이오우드(207)의 애노드와 트랜지스터(210)의 콜렉터 사이에 접속된 레지스터(211)와, 트랜지스터(210)의 콜렉터와 접지선 사이에 접속된 레지스터(213)와, 레지스터(211 및 213)의 사이의 접점에서의 전압이 입력되는 트랜지스터(214)와, 트랜지스터(214)의 콜레터와 검출전원선(PL1)의 사이에 접속된 레지스터(210, 212)와, 베이스가 레지스터(210, 212)의 접점에 접속되는 트랜지스터(215)와, 트랜지스터(215)의 콜렉터와 접지선 사이에 접속된 레지스터(216, 217 및 219)와, 레지스터(215)의 출력전압이 베이스에 입력되며 에미터가 레지스터(217 및 219)의 접점에 접속되는 트랜지스터(218)와, 레지스터(220)와, 트랜지스터(218)의 에미터와 다이오우드브리지(201)의 출력의 사이에 접속되는 다이오우드(211) 및 레지스터(222)와, 커패시터(223)와, 다이오우드브리지(201)의 출력과 접지선의 사이에 직렬로 삽입된 트랜지스터(227)와 다이오우드(228)와, 트랜지스터(227)의 콜렉터와 다이오우드(228)의 캐소우드 사이에 접속된 다이오우드(229)와, 검출전원선(PL1)과 접지선 사이에서 접속된 제3의 코일(N3)을 구비한 밸러스트 변압기(232)와, 코일(N3)의 한 단자에 접속된 다이오우드(230)와, 코일(N3)의 다른 단자와 다이오우드(230) 사이에 접속된 커패시터(231)와, 트랜지스터(227)의 콜렉터와 다이오우드브리지(201) 사이에 접속된 커패시터(223)와, 층간 탭이 제공되어 있으며 다이오우드 브리지(201)의 출력과 밸러스트 변압기(232)의 제1의 코일(N1)의 사이에 접속된 코일(224)과, 트랜지스터(227)의 베이스와 부코일(N2) 사이에 직렬로 접속된 커패시터(225)와 코일(226)과, 다이오우드브릭지(201)와 제1의 코일(N1)의 다른 단자사이에 접속되며 부하로서 사용되는 방전램프(233)(TLP)와, 방전램프(233)의 필라멘트의 사이에 접속된 커패시터(234)로 구성되어 있다.
딤머스위치로 되어있는 스위치(204)가 온으로 될 때, 스위치(204)에 직렬로 접속된 레지스터(205)는 레지스터(208)에 병렬로 접속되고, 그 후, 트랜지스터(120)의 베이스전압은 급격히 증가하여, 트랜지스터(120)를 온으로 한다. 따라서, 딤머의 정상적인 동작이 이루어 진다.
도4는 도3의 전원공급회로의 커패시터(206)의 단말전압의 변화를 도시하고 있다. 도3의 전원공급회로의 동작은 도4와 관련하여 기술될 것이다.
AC 전원은 다이오우드(201) 및 커패시터(202)에 의해 정류되고 평활화된다. 전원이 코일(224)을 통해 밸러스트 변압기(232)의 제1의 코일(N3)에 인가되면, 피드백은 밸러스트 변압기(232)의 부코일(N2)로부터 코일(226) 및 커패시터(225)를 통해 트랜지스터(227)까지 행해지고, 그에따라 트랜지스터(227)가 발진한다. 따라서 트랜지스터(227)의 셀프여기가 시작되고, 제1의 코일(N1)에 전류의 소정의 사이클이 계속 공급되고, 무선주파수전압은 (제1의 코일(N1) + 코일(224)의) 양단사이에 연속 출력되고, 그에따라, 예열전류가 방전램프(233)에 공급된다. 발생된 무선주파수 전압은 밸러스트변압기(232)의 제어코일(N3)로 부터 취해진다. 그 후, 다이우드(230)에 의해 정류되고 평활화된 전압이 검출전원선(PL1)을 통해 취해지고, 그 후, 트랜지스터(210, 214, 215 및 218)로 구성된 제어전류회로에 공급된다.
전원공급의 초기에, 커패시터(206)를 충전하는 전압이 발생하지 않으므로, 트랜지스터(214)는 오프로 된다. 따라서, 트랜지스터(215, 218)는 오프로 된다. 또한 트랜지스터(227)의 베이스 피드백저항은 직렬의 저항(219, 220)에 의해 저항이 높고, 트랜지스터(227)는 레지스터(222)에 따라 동작중에 있게 된다. 따라서, 방전램프(233)는 흐릿한 상태가 되고, 방전램프(233)의 예열이 행해진다.
도4에서 도시된 바와 같이, 커패시터(206)는 레지스터(233)를 통하는 시간에 점차 충전된다. 단말전압이 시간 t1에서 소정치보다 높게 증가하는 경우, 트랜지스터(214)는 온으로 된다. 상기에 대응하여, 트랜지스터(215, 218)는 또한 온으로 되고, 레지스터(219)의 양단은 단락되고, 트랜지스터(227)의 베이스피드백저항은 단지 레지스터(220)에서 만큼 낮게되고, 따라서, 완전한 구동상태가 된다. 따라서, 고전압이 코일(N1)에서 발생되고, 그에 따라, 방전램프(233)가 온으로 된다.
여기서, 방전램프(233)가 발광의 실행이 악화됨에 따라 온으로 되지 않는 경우, 부하저항은 점등-부하의 상태를 제공함으로서 증가되고, 출력전압(방전램프(233)의 단말전압)은 점차 증가한다. 이 상태에서, 커패시터(206)의 양단에서의 전압은 도4에서 도시된 바와 같이 경과시간 t2이후에도 연속적으로 증가된다. 그 후, 레지스터(233), 커패시터(206), 레지스터(208), 및 레지스터(209)에 대한 시간상수에 의해 결정된 소정의 시간(시간 t3)의 이후에, 트랜지스터(210)는 온으로 되고 모든 트랜지스터(214, 215 및 218)는 컷오프된다. 그에따라, 전원공급회로는 흐릿한 상태로 되고, 인버터출력전압은 낮아지고 회로의 소자는 고전압으로 부터 보호된다. 또한, 방전램프(233)가 보통 온으로 되는 경우, 커패시터(206)의 양단에서의 전압은 그렇게는 고레벨로 증가하지는 않고, 따라서, 트랜지스터(210)는 온으로 되지 않고, 인버터회로는 평가된 전압에서의 방전램프(233)를 연속 점등하게 된다.
도5는 압전변압기를 사용함으로서 종래의 전원공급회로의 구성을 도시하고 있다. 상기 전원공급회로는 음극관을 부하로서 구동하는 인버터로서 사용된다. 상기 회로의 상세는 일본국특개평제10-052068(1998)호에 개시되어 있다. 압전변압기를 사용하는 인버터에서, 보호회로는 압전변압기의 특성의 열화를 방지하여 부하의 개로시의 회로소자의 발열을 방지하기 위해서 제공된다.
전원공급회로는 부하(302)가 접속된 압전변압기(301)와, 부하(302)에 접속된 주파수제어회로와, 압전변압기(301)에 접속된 부스터회로(304)와, 부하(302)와 주파수제어회로(303)에 접속된 과전압보호회로(310)와, 주파수제어회로(303) 및 부스터회로(304)에 접속된 구동전압제어회로(311)로 구성되어 있다.
도6은 압전변압기(301)의 출력특성을 도시하고 있다. 압전변압기(301)는 평판형 압전세라믹상에 형성된 주측의 전극과 부측의 전극으로 구성되어 있다. 공진주파수를 갖는 AC전압을 주측전극에 인가함으로서, 출력전압은 압전효과에 의해 부측의 전극에서 발생한다. 압전변압기(301)는 고출력임피던스를 갖고 그 동작은 부하 임피던스에 의존한다. 따라서, 도6에서 도싯된 바와 같이, 부하임피던스가 높으면, 부스팅의 비율은 증가하여 고전압이 출력된다. 상기와 같은 구조와 특징을 갖는 압전변압기(301)의 장점은, 전자변압기에 비교하여 구조가 최소화되고 얇게 되어 있다는 점이다. 따라서, 백라이트 LCD에 대한 전원공급회로의 사용은 주목을 받는다.
주파수제어회로(303)는 전류를 부하(302)를 통해 전압치까지 변환하는 전류-전압 변환회로(312)와, 전류-전압 변환회로(312)의 출력을 정류하는 정류회로(313)와, 정류회로(313)의 출력과 참조전압(Vref)을 비교하는 비교기(314)와, 과전압보호회로(310)의 출력전압(VP1)과 비교기(314)의 출력전압과 적분회로(315)의 출력전압과 참조전압(Vmin)을 비교하는 비교기(316)의 출력전압에 따라 적분을 실행하는 적분회로(315)와, 적분회로(315)의 출력전압(Vint)에 따라 제어전압(Vr 및 Vvco)을 출력하는 VCO(317)(전압제어 발진기)로 구성되어 있다.
부스터회로(304)는 제1의 자동변압기(305)와, 제2의 자동변압기(306)와, 제1의 스위칭변압기(307)와, 제2의 스위칭변압기(308)와, 제1 및 제2의 스위칭변압기(307, 308)를 구동하는 2상구동회로(309)로 구성되어 있다. 상기 2상구동회로(309)는 VCO(307)로 부터 출력된 제어전압(Vvco)에 따라 제1 및 제2의 스위칭변압기(307, 309)를 구동한다.
과전압보호회로(310)는 압전변압기(301)의 출력전압을 분할하는 전압분할회로(318)와, 전압분활회로(318)의 출력전압을 정류하는 정류회로(319)와, 정류회로(319)의 출력전압을 비교전압(Vmax)과 비교하는 비교블록(320)으로 구성되어 있다.
부스터회로(304)의 동작은 이하에서 기술될 것이다. 복구동회로(309)로부터 출력된 역상클럭에 의해, 제1의 스위칭트랜지스터(307)와 제2의 스위칭트랜지스터(308)는 교호하여 온으로 된다. 그에따라, 전원은 전원(VDD)으로부터 제1 및 제2의 자동변압기(305, 306)의 주측에 인가되고, 전류에너지로서 충전된다. 제1 및 제2의 스위칭트랜지스터(307, 308)는 교호하여 오프로 되고, 제1 및 제2의 자동변압기(305, 306)은 충전된 에너지를 방전한다. 상기의 충전된 에너지는 압전변압기(301)와 부하(302)의 동등한 입력 커패시턴스 및 자동변압기의 주측인덕턴스와 부측인덕턴스의 합계의 인덕턴스에 의해 전압공진파로 변환되고, 그 후, 압전변압기(301)의 부측의 전극에 인가된다.
주파수제어회로(303)의 동작은 이하에 기술될 것이다. 부하(302)의 부하전류(Io)는 삼일이의 전류-전압변환회로에 의해 전압치로 변환되고, 그 후, 정류회로(313)에 의해 DC전압으로 변환된다. 상기 DC전압은 비교기(314)에 의해 참조전압(Vref)과 비교된다. DC전압이 낮은 경우, 비교기(314)는 적분회로(315)의 출력이 일정하게 증가하도록 적분회로(315)에 신호를 출력한다. 적분회로(315)로 부터 출력된 신호는 VCO(317)에 입력된다. VCO(317)는 전압치입력에 역비례로 주파수펄스를 출력한다. 상기 주파수의 절반에 의해 트랜지스터(307, 308)는 구동되고, 그에따라 압전변압기(301)는 구동된다. 따라서, 부하전류(Io)는 소정의 값보다 작은 경우, 압전변압기(301)의 구동주파수는 계속 낮아진다.
도6에서 도시된 바와 같이, 압전변압기(301)는 주파수 f1의 개시점보다 낮은 구동주파수 f를 구비하고 있도록 설정되므로, 압전변압기(301)의 부스팅비율은 구동주파수 fr에 가깝게 됨에 따라 증가하고, 부하전류(Io)는 시간에 따라 증가된다. 구동주파수 f가 비교기(314)에 입력된 전압이 도6에서 도시된 바와같이 구동주파수 f0에서의 참조전압(Vref)보다 높게 될 때 까지, 계속낮아지면, 비교기(314)는 적분회로(315)의 출력이 최종의 출력치에 계속 홀드되도록 출력신호를 발생한다. 결과적으로, VCO(317)의 의 출력주파수는 일정하게 되고, 압전변압기(301)는 일정주파수 f0에서 구동되고, 부하전류(Io)는 일정하게 된다.
압전변압기(301)가 일정주파수에서 구동을 개시한 후, 부하전류(Io)가 부하(302)의 임피던스의 변화에 기인하여 변화하고, 그에따라, 비교기(314)이 입력전압이 참조전압(Vref)보다 낮은 경우, 압전변압기(301)의 구동전압은 다시 낮아지기 시작한다. 비교기(314)의 입력전압이 상기의 참조전압(Vref)이 아닌 단계에서, 압전변압기(301)의 구동주파수가 계속낮아지는 경우, 구동주파수는 도6에 도시된 바와같이, f2에 도달한다. f2에서, 비교기(316)의 입력에 대응하는 적분회로(325)의 출력전압(Vint)은 참조전압(Vmin)보다 높으므로, 비교기(316)는 적분회로(315)에 리셋신호(Vr)을 출력한다. 적분회로(315)가 리셋되는 경우, 출력전압(Vs)은 최소가 된다. 결과적으로, VOC(317)의 출력은 가장 높은 주파수가 되고, 압전변압기(301)는 구동주파수 f1에서 구동된다. 상기 단계로 부터, 압전변압기(301)의 구동주파수는 다시 낮아지기 시작한다. 상기 동작에서, 비교기(314)의 입력전압이 참조전압(Vref)보다 높게되는 경우가 검출되면, 적분회로(315)의 출력전압은 록킹되고, VCO(317)의 출력주파수는 일정하게 된다.
2상구동회로(309)는 다른 위상으로 출력전압(Vg1, Vg2)을 발생한다. 2상구동회로(309)는 시간(Vvco)마다 주파수제어회로(303)로 부터 입력될 때 출력전압(Vg1, Vg2)의 사이에서 반전을 반복한다. 제1의 스위칭트랜지스터(307)의 드레인전압(Vd1)은 구동전압제어회로(311)에 입력되다. 드레인전압(Vd1)의 값이 상기의 소정의 값인 경우, VDD로부터의 입력전압은 시분할 방식으로 제1의 자동변압기(305)와 제2의 자동변압기(306)에 출력된다. 시분할 출력의 주파수는 VCO(317)로부터 Vvco에 의해 결정된다. 따라서, 전원(VDD)이 변화하는 경우에도, 인버터로서 높은 전원전송효율을 유지하게 된다.
과전압보호회로(310)는 압전변압기(310)가 부스팅의 비율이 높은 부하임피던스에 기인하여 높게 되는 경우에 과진동에 의해 스스로 파손되는 것을 방지하기 위해 제공된다. 전압구동회로(318)에 대하여, 압전변압기(301)의 부측전극으로 부터 출력된 압전변압기의 출력전압(Vo)이 인가된다. 전압구동회로(318)의 출력전압은 정류회로(319)에 의해 DC전압(Vr)으로 변환되고, 그후, 비교블록(320)에 입력된다. 비교블록(320)은 정류회로(319)의 출력전압을 참조전압(Vmax)과 비교하고, Vr＞Vmax인 경우, 상기 비교블록(320)은 두개의 출력신호 Vp1(적분회로(315)를 리셋하는 신호)과 Vp2(VCO(317)로부터의 출력주파수의 상한값을 변화시키는 신호))를 출력한다. 상기 Vp1은 입력전압이 참조전압(Vmax))보다 높은 경우에만 출력되는 신호이고, 상기 Vp2는 입력전압이 참조전압(Vmax)보다 높은 경우 어떤 시간(적분회로(315)의 출력이 최소전압에서 최대전압으로 변화할 때 까지 소요되는 시간)동안 계속하여 출력되는 신호이다.
도7은 도5의 전원공급회로의 동작을 도시하고 있다. 도7의 압전변압기(301)의 구동주파수들과, 압전변압기의 출력전압(Vo)과 출력신호(Vp1, Vp2)의 관계에 있어서, 적분회로(315)의 출력은 출력신호(Vp1)가 입력되는 경우, 최소전압이 된다. 따라서, 전압의 분할비율은 압전변압기(301)가 특성의 악화를 초해할 수 있는 전압보다 높은 전압에서의 출력전압(Vo)이 정류회로(319)를 통과한 후에 참조전압(Vmax(Vo=Vmax)과 동등하다.
부하(302)가 노트북 컴퓨터용 LCD의 백라이트에 사용되는 음극관인 경우, 압전변압기(301)의 레이팅 전원은 일반적으로 4W이다. 압전변압기(301)에서, 출력전압(Vo)의 최대치를 약 1500 내지 2000V로 설정함으로서, 특성의 열화가 회피될 수 있고, 전압은 음극관(부하(302))의 발광개시전압을 초과할 수 있다. 도6에서, 정류회로(319)의 출력전압이 참조전압(Vmax)보다 높은 주파수는 f3이다. 압전변압기(301)의 구동주파수의 상한은 보통 도6의 주파수 f1에서 설정되지만, f4에 스위칭되어, 출력전압 (Vp2)를 출력하는 기간에서의 최대주파수는 VCO(317)에 입력된다.
압전변압기(301)의 출력전압이 소정의 값보다 낮고, 부하전류(Io)가 소정의 값보다 적은 경우, 압전변압기(301)의 주파수는 도6의 주파수 f1과 f2 사이에서 주사된다. 또한, 압전변압기(301)의 출력전압(Vo)이 소정의 값보다 높고, 부하전류(Io)가 소정의 값보다 적은 경우, 압전변압기(301)의 주파수는 도6의 주파수 f4와 f3 사이에서 주사된다.
여기서, 압전변압기(301)의 출력전압이 소정의 값보다 높고, 부하전류(Io)가 소정의 값보다 적은 경우는, 예컨대 부하가 접속선의 파손에 기인하여 오프되는 경우이다. 부하의 개로에서, 부하임피던스가 높으므로, 압전변압기(301)의 출력전압(Vo)은 증가하고, 부하가 접속되지 않으므로 부하전류는 0에 있다. 상기의 상황에서, 부하는 접속되지 아니하고, 부하전류(Io)는 소정의 값이 부족하므로, 압전변압기(301)의 구동전압은 계속하여 주사된다.
압전변압기(301)를 구동하는 공진주파수는 자동변압기(305)의 인던턴스를 도6의 주파수 f0에서 제로-스위칭을 최대로 활용하도록 설정함으로서, 반파형사인파가 되도록 제어된다. 따라서, 인버터로서 전원전송효율은 최대로 활용된다.
도6의 구성에서, 압전변압기(301)의 출력전압이 소정의 값보다 높고, 부하전류(Io)가 소정의 값보다 적은 경우(예컨대, 부하전류가 개로된 경우), 압전변압기(301)의 주파수는 장기간 또는 무한한 사간동안 주사된다. 또한, 도6에 있어서, 주사주파수의 상한은 f1에서 f4까지 스위칭된다. 상기 스위칭에 의해 자동변압기(305, 306)에서의 공진파형의 제로-스위칭의 파괴는 감쇠되고, 그에따라 소자의 발열이 감소된다.
또한, 부하로서의 음극관을 사용하는 인버터에서, 전원(VDD)를 턴온시킨 후 오동작이 검출되는 경우에, 가전압보호회로가 동작을 개시할 때까지의 시간 주기동안에는 두개의 양립할 수 없는 조건이 존재한다. 제1의 조건은 전원을 턴온한후 적어도 5 내지 6초간 인버터를 계속 출력한후 출력을 차단하는 것이다. 또한 제2의 조건은 출력을 차단하기 위해 전원을 온으로 한후, 약 0.1초정도 즉시 압전변압기(301)를 구동하는 회로동작을 중지하는 것이다. 그 이유는 후술할 것이다.
제1의 이유는 다음과 같다. 사용되는 환경이 저온인 경우, 약 1초의 시간이 부하(음극관)로의 전압인가의 개시부터 발광까지 소요된다. 상기와 같은 환경에서, 발광이전에 음극관의 임피던스가 높으므로, 통상보다 긴 시간이 전압인가를 개시한 후, 발광이 개시되는 임피던스 값과 같은 값으로 감소할 때 까지 필요하다. 따라서, 저온에서도 음극관의 발광을 보장하기 위해, 음극관의 비발광상태가 5 내지 6초 이상 계속된 후 보호회로의 동작을 차단하도록 행해질 필요가 있다. 상기의 셋팅이 인버터전원공급을 턴온한 이후 1초후에 음극관이 턴온하는 환경하에서 인버터전원공급을 턴온한 후 0.5초후에 중단되는 경우, 회로의 차단은 인버터전원공급을 턴온하고 1초후에 음극관이 턴온하는 조건에도 불구하고 동작하도록 개시되어야 한다. 따라서, 압전변압기(301)를 구동하는 회로는 중단되고, 따라서, 음극관은 온으로 되지 않는다. 또한, 최근에, 안정성을 개선하기 위해, 음극관이 온으로 되지 않는 경우, 일본국특개평02-065100호에 개시된 바와같이 동작모드를 바꾸지 않고 인버터회로가 완전히 중지될것이 소요되고 있다.
제2의 조건의 이유는 다음과 같다. 개로/단락 시험과 같은 오동작의 경우에서, 부스터회로의 소자는 퓨즈의 퓨징이전에 스모크를 방출할 수 있다. 그 이유는 코일 또는 부스터회로를 포함하는 스위칭트랜지스터가 개로되거나 단락되고, 스위칭트랜지스터의 스위칭동작이 그에따라 정지되는 경우, 보통보다 큰 전류가 부스터호로로 흘러들어가고, 그에따라 스모크의 방출을 야기하기 때문이다. 보통, 퓨즈는 정상상태에서 흘러간 전류의 값이 퓨즈레이팅 값의 80％보다 작도록 선택된다. 따라서, 보통보다 큰 전류가 시간의 모멘트로 흘러가는 경우라도, 퓨즈는 용해되지 않는다. 상기의 경우에, 퓨즈의 용융의이전에 부스터회로의 소자는 스모크를 방출할 수 있다. 그러나, 상기와 같은 오동작의 발생은 안정성의 관점에서는 수용할 수 없다. 즉, 오동작이 검출되는 경우, 압전변압기(301)를 구동하는 회로는 예컨대, 0.1초 정도 이내에 중지되어야 한다.
상기에 언급된 제1 및 제2의 조건은 차단동작의 개시까지의 시간에 대해서는 서로 반대이다. 그러나, 양자 모두 압전변압기를 사용하는 전원공급회로를 동작하는 데에는 필수불가결한 조건이다.
종래의 전원공급회로는 이하와 같은 문제점을 안고 있다.
(1) 과소부하전류에 대해, 종래의 전원공급회로는 압전변압기가 동작을 계속할 필요가 있는지 또는 즉시 동작을 중단할 필요가 있는지를 결정할 수가 없다. 예컨대, 일본국특개평제10-052068(1998)호의 경우에, 제1 및 제2의 스위칭트랜지스터(307,308)의 하나가 압전변압기구동수단을 사용하는 음극관을 발광하는 동안 동작을 중단하는 경우, 압전변압기는 출력전압이 소정치에 못미치는 상태에도 불구하고 다른 스위칭트랜지스터가 동작함으로서 동작을 계속한다.
도8은 스위칭트랜지스터가 동작을 중단하는 일 경우에 몇몇의 부분의 파형을 도시하고 있다. 도8의 (a)는 압전변압기(301)의 구동주파수를 도시하고 있다. 여기서 부하전류(Io)는 소정치에 미치지 못하므로, 도6의 주파수 f1 과 f2의 사이에서 주사된다. 도8의 (b)는 부하전류(Io)를 도시한다. 부하전류는 구동주파수가 압전변압기(301)의 공지주파수를 통하여 통과하는 때와 동시에 큰 값을 갖는다. 도8의 (c)는 압전변압기(301)의 출력전압(Vo)을 도시하고 있다. 음극관의 임피던스는 발광을 허용할 정도의 값까지 감소하므로, 유효치는 정상의 발광에서의 출력전압보다 약간 낮다.
그러나, 일본국특개평10-052068(1998)호의 전원공급회로에 대해, 두상태의 사이에는 상당한 차이가 없으로므로 출력전압(Vo)을 모니터링 하는 동안 정상적인 발광과 부스터회로의 오동작을 구별하는 것은 불가능하다. 따라서, 삼공일의 압전회로가 부스터회로의 오동작 중에서도 계속적으로 동작해야 하므로, 부스터회로의 소자는 파손될 수 있다.
부스터회로의 오동작에서의 부하전류(Vo)의 유효치는 도8의 (b)에서 도시된 바와같이 거의 0에 가깝고 부하는 개로된다. 따라서, 상기는 정상의 발광의 경우와는 구별될 수 있다. 그러나, 압전변압기(301)가 부스터회로의 오동작의 경우와 같은 예컨대 0.1초 이후에 즉시 동작을 중지할 필요가 있는 경우와, 부하의 개로에서와 같이 적어도 몇초 동안의 동작을 계속하는 것이 필요한 경우를 구별하는 것은 불가능하다.
(2) 종래의 기술에 의한 전원공급회로는 구동회로를 중단하거나 동작모드를 스위칭 할 때 까지의 타이머회로의 시간상수를 변경할 수 없다. 상기에 언급된 전원공급회로(인버터)는 오동작을 검출한 경우 오동작의 원인에 관계없이 하나의 시간상수를 사용하여 구동회로를 중지시키거나 동작모드를 스위칭한다. 따라서, 동작의 상태에 따라 적절한 제어를 할수가 없다.
(3) 종래의 기술에 의한 전원공급회로는 출력을 중단하는 경우의 전원저장기능을 제공하기 위한 조건 또는 안정성을 위해 출력을 중단하는 저건을 만족시키지 않는다. 일본국특개평제02-065100(1990)의 회로는 동작모드를 변경할 수 있으나, 출력을 차단할 수는 없다. 최근에, 안정성에 대한 조건이 필요함에 따라, 음극관의 비발광 및 부하의 개로의 검출의 경우에 출력을 차단하는 것이 필요해 진다. 반면에, 일본국특개평제10-152068(1998)호의 회로는 출력을 중단하기는 하나 OSC, 비교기 및 트랜지스터의 동작을 차단하지는 못한다. 출력이 차단되고 회로가 정상적으로 작동하지 않는 경우, 작동되지 않는 전자소자에의 전원공급은 전원의 절약이라는 관점에서 보면 배척된다. 그러나, 상기 회로는 상기와 같은 필요조건에 맞지 않는다.
따라서, 본 발명의 목적은 출력시스템에서의 오작동과 부하를 안정화시키는 대기시간을 구별하여, 그에따라 소자에 적절한 보호동작을 공급하고 부하에 전원의 공급을 보장하는 전원공급회로를 제공함에 있다.
본 발명에 따르면, 부스터회로에 의해 구동전압을 부스팅하고, 부스팅된 전압을 압전변압기의 주측에 입력하고, 압전변압기의 부측에서 발생된 출력전압에 따른 온도 의존도가 큰 임피던스를 갖는 부하를 구동하는 전원공급회로에 있어서, 상기 전원공급회로는 상기 부하를 통해 흐르는 부하전류가 소정치 이하인 경우, 과소전류신호를 출력하는 과소전류검출수단과, 상기 과소전류신호가 출력되는 경우, 상기 부스터회로의 작동을 중지하는 중지수단과, 상기 출력전압의 레벨에 따라 지연시간을 설정하는 지연수단을 포함하는 것으로서, 상기 중지수단은 상기 지연시간이 경과한 경우 상기 과소전류신호의 존재에 따라 상기 작동의 실행 또는 비실행을 결정하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 부스터회로에 의해 구동전압을 부스팅하고, 부스팅된 전압을 압전변압기의 주측에 입력하고, 압전변압기의 부측에서 발생된 출력전압에 따른 온도 의존도가 큰 임피던스를 갖는 부하를 구동하는 전원공급회로에 있어서, 상기 전원공급회로는, 상기 부하를 통해 흐르는 부하전류가 소정치보다 적은 경우 과소전류신호를 출력하는 과소전류검출수단과, 상기 과소전류신호가 출력되는 경우, 상기 부스터외호의 동작을 중지하는 중지수단과, 상기 출력전압의 레벨에 따라 지연시간을 설정하는 지연수단을 포함하는 것으로서, 상기 중지수단은 상기 지연시간의 타이밍이 완료되는 때에 상기 동작을 계속하고, 상기 지연시간의 타이밍이 계속되지 않는 때에는 상기 동작의 비실행을 결정하는 것을 특징으로 하고 있다.
도1은 종래의 전원공급회로의 제1의 실시예를 도시하는 회로도.
도2는 도1의 전원공급회로에서의 소자들의 동작을 도시하는 파형도.
도3은 종래의 전원공급회로의 제2의 실시예를 도시하는 회로도.
도4는 도3의 전원공급회로의 입력측 커패시터(206)의 종단전압의 변화를 도시하는 도면.
도5는 압전변압기(301)를 사용하는 종래의 전원공급회로를 도시하는 회로도.
도6은 도5의 압전변압기(301)의 출력특성을 도시하는 그래프.
도7은 도5의 전원공급회로의 소자들의 동작을 도시하는 파형도.
도8은 스위칭트랜지스터중의 하나의 스위칭트랜지스터가 작동하지 않는 경우에 도5에서의 소자들의 동작을 도시하는 파형도.
도9는 본 발명에 따른 선택 실시예에서 전원공급회로를 도시하는 회로도.
도10은 통상의 온도에서 통상적으로 작동하는 도9의 전원공급회로의 동작을 도시하는 타이밍챠트.
도11은 저온에서 도9의 전원공급회로의 동작을 도시하는 타이밍챠트.
도12는 부하가 없는 상태에서 도9의 전원공급회로의 동작을 도시하는 타이밍챠트.
도13은 부스터회로의 오작동의 경우에 도9의 전원공급회로의 동작을 도시하는 타이밍챠트.
도14는 도9의 구동회로의 상세한 구성을 도시하는 회로도.
도15는 본 발명에 따른 다른 선택 실시예의 전원공급회로를 도시하는 회로도.
본 발명의 선택 실시예는 도면을 참조하며 설명될 것이다.
도9는 본 발명에 따른 선택실시예의 전원공급회로를 도시하고 있다. 전원공급회로는 부하(302)에 접속되는 압전변압기(301)와, 부하(302)에 접속되는 주파수제어회로(303)와, 상기 압전변압기(301)에 접속되는 부스터회로(304)와, 부하(302) 및 주파수제어회로(303)에 접속되는 과전압보호회로(310)와, 주파수제어회로(303) 및 과전압보호회로(310)에 접속되는 구동전압제어회로(311)와, 차단부(400)로 구성되어 있다. 도9에서, 차단부(400)를 제외한 회로는 도5의 전원공급회로와 기능과 작용이 동일하다. 따라서, 그에 대한 각각의 설명은 이하 생략될 것이다.
차단부(400)는 부하전류(Io)가 입력되는 과소전류검출회로(401)와, 과소전류검출회로(401)의 출력신호(Vmin) 및 과전압보호회로(310)의 출력전압(Vp2)에 따라 지연신호(Vad)를 출력하는 지연회로(402)와, 지연신호(Vad)에 따른 출력신호(Voff)를 출력하는 차단회로(403)로 구성되어 있다. 과소전류검출회로(401)는 부하전류(Io)의 검출치를 정류하는 정류회로(404)와, 정류회로(404)의 출력전압을 참조전압(Vs)과 비교하는 비교기(405)로 구성되어 있다.
동작시에, 부하(302)로부터의 부하전류(Io)는 과소전류검출회로(401)에 입력된다. 과소전류검출회로(401)에서, 정류회로(404)에 의해 부하전류(Io)로부터 전송된 전압치를 정류함으로서 얻어진 정류된 출력전압은 비교기(405)에 의해 참조전압(Vs)과 비교된다. 정류회로(404)로 부터의 정류된 출력전압이 참조전압(Vs)을 초과하는 경우에는 비교기(405)는 고레벨의 출력신호를 발생시킨다.
지연회로(402)는 저레벨의 전압이 과소전류검출회로(401)으로부터 입력되는 경우에 차단회로(403)에 소정의 지연신호(Vad)를 출력하도록 동작한다. 또한 지연회로(402)에는 출력전압(Vp2)이 과전압보호회로(310)로 부터 입력된다. 상기 출력전압(Vp2)은 압전변압기(301)의 출력전압이 주어진 값보다 높은경우 과전압보호회로(310)로 부터 출력된다. 지연회로(402)는 출력전압(Vp2)에 의해 제어되어 두종류의 지연신호를 출력한다. 즉, 출력전압(Vp2)이 고레벨의 신호인 경우에는, 차단회로(403)의 차단동작을 개시할 때 까지 장시간이 경과되게 하는 상기와 같은 지연신호가 출력된다. 또한, 출력전압(Vp2)이 저레벨의 신호인 경우에는 차단회로(403)의 차단동작을 개시할 때 까지 단시간이 경과되게 하는 상기와 같은 지연신호가 출력된다.
차단회로(403)는 지연신호(Vad)가 주어진 시간동안 지연회로(402)로 부터 연속적으로 출력되는 경우에 압전변압기(301)의 동작을 중지시키는 신호를 출력한다. 지연회로(402)로 부터 출력된 지연신호(Vad)의 발생시간은 지연회로(402)에 고레벨의 출력전압(Vp2)이 입력되는 때에는 길고, 저레벨의 출력전압(Vp2)이 지연회로(402)에 입력되는 때에는 짧다. 상기의 길고 짧은 시간의 상세한 값은 이후에 기술될 것이다. 차단회로(403)의 목적은 전원공급회로가 전원을 공급하는 부하에서 또는 전원공급회로에서 오작동이 발생하는 경우 전원공급회로의 파손과 연속적인 고전압의 출력을 방지하는데 있다.
비록, 도9에서, 차단회로(403)의 출력은 구동전압제어회로(311)에 인가되지만, 압전변압기(301)의 작동을 중단시키는 다른 회로에 인가될 수 있다.
도10 내지 도13은 도9의 구동회로의 동작타이밍을 도시하고 있다. 도10은 전원공급회로가 상온에서 정상적으로 작동하는 동작을 도시하는 타이밍챠트이다. 도10의 (a)는 압전변압기(301)의 동작을 개시하는 온신호을 나타낸다. 상기의 온신호의 기간동안, 전원(VDD)은 치환되거나, 제어회로가 IC로 구성된 경우에는 IC의 동작개시신호가 치환된다. 온신호가 입력되는 경우, 압전변압기(301)의 출력전압(Vo)은 증기하기 시작하여, 도10의 A의 시간에 부하(302)(음극관)의 발광개시전압에 도달하게 된다.
출력전압(Vo)이 온 신호의 입력후에 증가하며 부하전류(Io)가 출력전압(Vo)이 음극관의 발광개시전압에 도달한 후 증가하는 이유는 압전변압기(301)의 구동주파수가 고주파측에서 저주파측으로 주사되기 때문이다. 온신호가 입력된 직후, 비교기(405)의 출력전압은 부하전류(Io)가 흐르지 않고 지연회로(402)는 지연신호를 차단회로(403)에 출력하기 때문에 저레벨이다. 또한 출력전압(Vo)이 소정치를 초과하는 경우, 출력전압(Vp2)은 과전압보호회로(310)로 부터 지연회로(402)까지 도10의 (e)에 의해 지시된 시간에 입력된다.
도10의 시간 B에서, 부하전류(Io)가 소정치에 도달한 후, 비교기(405)의 출력은 고레벨이 되고 지연회로(402)로 부터의 지연신호(Vad)는 저레벨이 된다. 이때, 출력전압(Vp2)은 저레벨이다. 지연신호(Vad)가 지연회로(402)로 부터 출력되는 경우의 시간주기는 차단회로(403)가 출력전압(Vp2)가 저레벨인 경우를 발생시키는데 필요한 시간보다 짧다. 따라서, 차단회로(403)는 중단동작을 실행하지 않는다.
도11은 저온의 환경에서 본 발명의 전원공급회로의 동작을 도시하고 있다. 사용된 분위기가 저온인 경우, 부하(302)(음극관)의 임피던스는 상온에서의 임피던스보다 높다. 따라서, 도11의 (b)에서 도시된 바와 같이, 출력전압(Vo)는 장기간 고레벨로 유지되고, 상기 시간동안 부하의 임피던스는 점차 감소하고, 그 후, C의 시간에 음극관은 발광을 개시한다. 도11의 (e)에서 되시된 바와 같이, 출력전압(Vp2)(과전압신호)가 고레벨인 경우의 시간주기는 상온에서의 시간주기보다 길다. 시간 C부터 부하전류(Io)는 증가하기 시작한다. 시간 D에서, 부하전류(Io)는 소정치에 도달하고, 도11의 (d)에 도시된 바와 같이, 과소전류신호(Vmin)는 저레벨로 되고, 동시에 도11의 (f)에 도시된 바와 같이, 지연회로신호(Vad)는 저레벨이 된다. 상기의 경우에, 출력전압(Vp2)(과전압신호)은 장기간 입력되고, 지연회로신호(Vad)는 차단회로(403)가 중단동작을 행하도록 하기위해 고레벨에서 출력되는데 필요하다. 그러나, 시간지연회로신호(Vad)가 소정의 시간보다 짧은 고레벨로 유지되므로 차단회로(403)는 중단동작을 실행하지 않는다.
도12는 부하로의 접속선의 파손과 같은 노-부하 상태에서의 전원공급회로의 동작을 도시하고 있다. 상기의 상황에서, 노-부하의 상태가 된다는 것은 상당한 고임피던스를 갖는다는 것과 동일한 것으로서, 출력전압(Vo)은 도12의 (b)에 도시된 바와 같이, 고레벨로 유지된다. 또한 노-부하의 상태가 된다는 것 때문에, 부하전류(Io)가 흐르지 않는다. 따라서, 도12의 (d)에 도시된 바와 같이, 과소전류신호(Vmin)는 온 신호를 입력한 후에 고레벨로 유지된다. 도12의 (e)에 도시된 바와 같이, 출력전압(Vp2)(과전압신호)는 고레벨로 또한 유지된다. 그 결과, 출력전압(Vp2)은 고레벨로 번하고 압전변압기(301)의 동작은 그에따라 중단된다.
도13은 부스터회로의 오동작의 경우의 전원공급회로의 동작을 도시하고 있다. 상기 상태에서, 도13의 (b)에서 도시된 출력전압(Vo)은 도10의 (b)에 도시된 정상의 전압치 또는 0의 값에 거의 근접한 값을 갖는다. 따라서 도13의 (d)에 도시된 바와 같이, 과소전류신호(Vmin)는 고레벨로 유지되고 도13의 (e)에 도시된 바와 같이, 과전압신호(Vp2)은 단기간 동안 고레벨로서 출력되거나 저레벨로 유지된다. 과전압신호(Vp2)가 고레벨인 경우 일지라도, 상기 과전압신호(Vp2)는 매우 짧은 시간으로 한정된다. 따라서, 지연회로신호(Vad)가 비교적 단기간 동안에 고레벨로 유지된 후, 시간 C에서, 중단동작은 도13의 (g)에 도시된 바와 같이 개시되고, 압전변압기(301)의 동작은 그에따라 중단된다.
도14는 도9의 중부(400)의 상세한 구성을 도시하고 있다. 주파수제어회로(303), 과전압보호회로(310) 및 구동전압제어회로(311)의 모두 또는 일부는 배치율을 제외하고 하나의 IC 패키지에 장착되어 있다. 지연회로(402)는 전원분할회로와 트랜지스터(406c)를 포함하는 레지스터(406a, 406b)를 구비한 증폭부(406)와, 트랜지스터(406c)에 대한 부하로서 사용되는 레지스터(407)와, 커패시터(408)와, 트랜지스터(406c)의 콜렉터와 접지선의 사이에 접속되는 레지스터(409) 및 커패시터(410)와, 트랜지스터(406c)의 콜렉터에 접속되는 스위치(411)와, 상기 스위치(411)와 접지선의 사이에서 접속되는 커패시터(412)로 구성되어 있다. 레지스터(406a)에 대해, 비교기(405)의 출력단말과 전원(VDD)의 사이에 접속된 레지스터(413)는 직렬로 접속되어 있다.
차단회로(403)는 지연회로(402)의 출력신호에 의해 동작되는 트랜지스터(403a)와, 전원(VDD)과 트랜지스터(403a)의 콜렉터 사이에 접속되는 레지스터(403a, 403c)와, 레지스터(403c)에 병렬로 접속되는 커피시터(403d)와, 트랜지스터(403e)로 구성되어 있다. 상기 트랜지스터(403e)에는 트랜지스터(403a)의 베이스에 접속되는 콜렉터와, 트랜지스터(403a)의 콜렉터에 접속되는 베이스와, 레지스터(403b 및 403c)의 접속점(전압분할점)에 접속되는 에미터가 제공된다. 또한 정류회로(404)는 커패시터(404b)로 구성되어 다이오우드(404a)와 부하레지스터(404c)의 정류된 출력을 평탄하게 한다.
IC로 구성된 회로는 전원(VDD)로 부터 인가된 전원에 의해 동작하지만, 소정의 전압치보다 높은 전압이 오/오프 단말에 인가되지 않는 경우, VDD로부터의 공급되는 전원은 차단된다. 전원(VDD)은 AC 어댑터(또는 배터리 팩 등)가 노트북 컴퓨터에에 접속되는 경우, 항상 인가되는 전압니다. 또한 온/오프 신호는 노트북 컴퓨터의 스위치가 온으로 될 때 인가된다.
정류회로(404)는 부하전류(Io)를 정류하고 평활화 시킨다. 비교기(405)는 정류회로(404)의 출력전압과 참조전압(Vs)을 비교한다. 참조전압(Vs)이 보다 적은 경우, 고레벨 전압은 레지스터(413)를 통해 지연회로(402)에 출력된다. 고레벨의 전압이 베이스에 인가되어, 전류(Is)를 온/오프신호선(415)으로부터 접지선까지 유입하는 경우, 증폭부(406)의 트랜지스터(406c)는 온으로 된다. 지연회로(402)로의 다른 입력은 과전압보호회로(310)의 출력전압(Vp2)에 출력되고, 상기 전압은 스위치(411)에 입력된다. 상기 스위치(411)는 주어진 값보다 큰 입력이 존재하는 동안 단말이 서로 전기적으로 접속되도록 한다. 상기 스위치(411)가 전기적으로 접속되는 경우, 커패시터(412)는 트랜지스터(403c)의 베이스에 접속된다.
상기 차단회로(403)는 온/오프선(415)로부터의 전류(I)를 트랜지스터(403a)의 베이스 전압으로 전환한다. 트랜지스터(403a)는 베이스 전압이 소정치보다 높게 되어 레지스터(414)와 다이오우드(403f)를 통하여 온/오프선을 접지하는 경우에 온으로 된다. 일단, 트랜지스터(403a)가 온으로 되면, 온의 상태는 트랜지스터(403a)를 턴온하오록 계속 유지된다. 온/오프선이 트랜지스터(403a)를 통하여 접지되는 경우, 온/오프 선(415)으로부터 IC에 인가되는 전압은 낮아진다. 결과적으로, 전원(VDD)을 IC에 공급하는 것은 중단되고 그에따라 압전변압기(301)의 동작도 중단된다.
도14의 회로의 동작은 이하에서 기술될 것이다.
전원(VDD)가 공급되고 온신호가 온/오프선(415)에 인가되는 동안, 몇몇의 이유로 인해 감소되는 경우, 과소전류검출회로(401), 지연회로(402) 및 차단회로(403)는 이하에 기술된 바와 같이 동작하고, 그에 따라 압전변압기(301)의 동작은 출력전압(Vo)를 차단하도록 중단된다.
부하전류(Io)가 적은 경우, 전류변환치는 참조전압(Vs)보다 낮고, 비교기(405)의 출력은 저레벨이 된다. 따라서, 트랜지스터(406a)는 오프로 된다. 여기서 온/오프선(415)으로 부터의 전류(Is)는 레지스터(407, 409) 및 커패시터(408, 410)의 회로를 통하여 트랜지스터(403a)의 베이스전압을 상승시킨다. 트랜지스터(403a)의 베이스전압이 커패시터(408, 410)가 충전됨에 따라 소정치를 초과하는 경우, 트랜지스터(403a)는 온으로 된다. 그에따라, 온/오프선(415)은 레지스터(414), 다이오우도(403f)와 트랜지스터(403a)를 통하여 접지된다. 결과적으로, 온/오프선(415)으로부터 IC에 인가된 전압은 상당히 낮아지고, IC로의 전원(VDD)의 공급은 차단된다. 따라서, 압전변압기(301)의 동작도 중단된다. 압전변압기(301)가 동작을 중단하는 경우, 압전변압기(301)의 출력은 사라진다. 이경우, 온/오프 신호의 입력에서 트랜지스터(403a)의 턴온까지의 동작시간은 약 0.1초이다. 즉, 압전변압기(301)는 트랜지스터(403a)의 턴온과 개략적으로 동시에 동작을 중단한다.
부하전류(Io)가 소정치보다 작으므로, 출력전압(Vp1 및 Vp2)이 과전압보호회로(310)로부터 발생되고, 부하전류(Io)의 전압변환치가 참조전압(Vs)보다 낮게되도록 압전변압기(301)의 출력전압(Vo)이 높은경우, 이하의 동작이 행해져서 압전변압기(301)의 동작을 증단시켜 출력을 차단한다. 과전압보호회로(310)가 고레벨출력전압(Vp2)을 발생시키는 경우, 스위치(114)는 온으로 된다.
반면에, 과전압보호회로(310)가 출력전압(Vo)의 과전압의 검출에 따라 출력전압(Vp1)을 발생하는 경우에는, 압전변압기(301)의 구동주파수는 도6의 f4로 부터 f3으로 변환되고, 그 후, 주파수는 다시 f4로 부터 f3으로 낮아진다. 그러나 상기의 시간동안, 출력전압(Vp2)은 계속하여 고레벨에 있어 스위치(114)를 온으로 한다. 따라서, 부하임피던스는 부하의 오프에서처럼 동등하게 고임피던스 상태가 유지되고, 출력전압(Vp2)은 고레벨로 유지된다. 상기의 관계는 도7에서 도시된 바와 같아. 부스터회로(304)가 압전변압기(301)의 구동주파수(f)에 의해 주사되는 동안, 스위치(114)는 계속 온으로 있고, 그에따라 커패시터(412)는 트랜지스터(403a)의 베이스에 접속되어 유지된다.
또한, 커패시터(412)의 용량은 과전압보호회로(310)가 출력전압(Vp1 및 Vp2)을 발생하고 트랜지스터(406c)가 오프로 되는 조건하에서, 온/오프신호의 입력으로 부터 트랜지스터(403a)를 온으로 하기까지 약 5 내지 6초를 취하도록 설정된다. 따라서, 과전압보호회로(310)로 부터의 출력전압(Vp2)이 고레벨인 경우에, 전류(Is)에 의해 충전되는 용량값은 크게된다. 따라서, 트랜지스터(403a)의 베이스전압의 증가가 완만하고, 압전변압기(301)의 동작이 중단될 때 까지는 장시간이 소요된다.
전술한 바와 같이, 도14의 차단회로(403)는 부하특성의 악화에 기인한 부하의 발광 및 부하의 비발광 이전에, 부하의 발광부스터회로(403)의 오동작의 경우에는 약 0.1초정도의 짧은 시간의 이후에 동작하고, 부하의 개로의 경우에는 5 내지 6초 정도의 긴 시간의 이후에 동작한다.
전술한 본 발명의 전원공급회로의 동작은 표1로서 요약할 수 있다.
표1
표1에서, 부스터회로의 오동작을 초기에 검출하는 경우를 차단하는데에는 약 0.1초정도 걸리고, 부하의 고임피던스를 검출하는 경우를 서서히 차다나는 경우에는 약 5 내지 6초 정도 걸린다. 그러나, 상기 수치들은 일반적인 압전변압기와 음극관의 결합에서 얻어지는 일반적인 수치이고, 부하의 종류 또는 압전변압기의 상수에 따라 변경될 수 있다.
예컨대 노트북 컴퓨터용 0.4인치의 LCD의 백라이트가 본 발명의 발명자에 의해 지적된 도14의 압전변압기 인버터를 사용하여 발광되는 경우, 전원이 온으로 될 때부터 주위온도 0℃, 보통의 블래모드에서 백라이트가 발광할 때 까지는 6msec가 걸린다. 따라서, 상기 압전변압기와 인버터 및 LCD 백라이트의 조합에서, 예컨대, 부스터회로의 오동작을 검출하는 경우를 초기에 차단하는 데에 0.1초가 설정되는 경우, 부하의 고임피던스를 검출하는 경우를 서서히 차단하는 데에 5 내지 6초가 걸리는 경우, 주위온도 0℃, 보통의 블랙모드에서 LCD의 발광은 보장되며, 부스터회로의 오동작에서의 스모크의 방사를 방지할 수 있다.
도15는 본 발명의 다른 선택실시예에서 의 전원공급회로를 도시하고 있다.
상기 실시예의 주된 구성은 도5의 구성과 동일하다. 상기 실시예의 전원공급회로는 압전변압기(301)와, 주파수제어회로(303)와, 2상구동회로(309)와, 구동전압제어회로(311)로 구성되어 있다. 또한, 도5의 과전압보호회로(310) 대신에, 과소전류검출회로(401)와, 지연회로(402)와, 차단회로(403)와, 정류회로(404)와 비교기(405)를 포함하는 차단부(400)로 구성되어 있다.
도15의 부스터회로(23)와 도14의 부스터회로(304)의 차이는, 부스터회로(23)에서 제2의 자동변압기(306)과 제2의 스위칭트랜지스터(308)는 삭제되고 2상 구동회로(309)의 출력전압(Vp2)이 연결된 구성요소가 없이 개로되어 있다는 점이다. 부스터회로(23)에서, 스위칭트랜지스터(307)의 수위칭동작이 중단되고, 압전변압기(301)가 출력을 하지 않는 오동작이 발생한다. 따라서, 상기의 경우에, 부하전류(Io)가 존재하지 않고, 따라서, 과소전류검출회로(401)의 트랜지스터(406c)이 오프로 되고, 압전변압기(301)로부터의 출력전압(Vp2)이 존재하지 않고, 그에따라 과전압보호회로(310)로 부터의 출력전압(Vp2)은 저레벨을 유지하고 스위치(411)는 개로상태를 유지한다. 따라서, 전원은 온/오프신호의 입력 이후에 약 0.1초 정도 차단된다. 상기 경우는 표1의 부하전류(Io) 및 전압(Vo)이 없는 경우에 대응하며, Vo의 다른값이 제공된 제1의 실시예와 다르다. 한편, 또한 제1의 실시예에서, 제1의 스위칭트랜지스터(307)와 제2의 스위칭트랜지스터(308) 양자가 스위칭동작을 중단하는 것과 같은 오동작이 발생한다면, 이것은 표1에서의 부하전류(Io) 및 전압(Vo)이 업는 경우에 해당한다.
본 발명에 있어서, 검출결과에 따라 부스터회로에서 압전변압기까지의 출력 및 부하임피던스의 변화의 상태를 검출함으로서, 부스터회로가 중단되도록 하는 시간이 설정된다. 따라서, 사이 설정에 따라, 부스터회로는 동작을 중단하도록 제어된다. 따라서, 저온에 기인한 높은 부하임피던스의 경우에도, 부스터회로를 포함하는 출력시스템에서의 오동작이 검출되어 부하의 발광동작을 보장해준다. 즉, 저온의 환경에서 전압의 인가 이전에 음극관이 고임피던스를 갖고 있으므로, 전압인가의 개시로부터 발광에 까지는 비교적 오랜 시간이 걸린다. 따라서, 출력전압 및 부하전류를 검출함으로서, 부스터회로가 오동작을 하는가의 여부를 검출할 수 있다.
또한 차단회로가 동작하는 경우, IC에 제공된 온/오프 전압이 낮아지고, 그에 따라 상기 IC 이외에, VDD로부터 IC의 구성요소까지의 전원공급은 중단된다. 따라서, 차단동작에서, IC에서의 전원소비는 0까지 감소될 수 있다.
본 발명은 특정실시예와 관련하여 기술되었지만, 첨부된 청구항은 상기의 실시예에만 한정되지 않고, 본 분야의 기술자라면 본 발명의 범위를 일탈하지 않고 본 발명에서부터 수정 및 변경등이 이루어 질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (17)

  1. 부스터회로에 의해 구동전압을 부스팅하고, 부스팅된 전압을 압전변압기의 주측에 입력하고, 압전변압기의 부측에서 발생된 출력전압에 따른 온도 의존도가 큰 임피던스를 갖는 부하를 구동하는 전원공급회로에 있어서,
    상기 부하를 통해 흐르는 부하전류가 소정치 이하인 경우, 과소전류신호를 출력하는 과소전류검출수단과,
    상기 과소전류신호가 출력되는 경우, 상기 부스터회로의 작동을 중지하는 중지수단과,
    상기 출력전압의 레벨에 따라 지연시간을 설정하는 지연수단을 포함하는 것으로서,
    상기 중지수단은 상기 지연시간이 경과한 경우 상기 과소전류신호의 존재에 따라 상기 작동의 실행 또는 비실행을 결정하는 것을 특징으로 하는 전원공급회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지연수단은 상기 부하의 온도 의존도에 따라 결정된 상승시간의 최대치의 이상인 제1의 지연시간 및 상기 부스터회로가 오작동에 기인하여 파손되는 시간보다 적은 제2의 지연시간을 설정하는 것을 특징으로 하는 전원공급회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지연수단은 상기 출력전압이 소정치 보다 큰 때에 상기 제1의 지연시간을 설정하는 것을 특징으로 하는 전원공급회로.
  4. 제2항에 있어서, 상기 지연수단은 상기 출력전압이 소정치보다 작은 때에 상기 제2의 지연시간을 설정하는 것을 특징으로 하는 전원공급회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 과소전류검출수단은 냉음극관의 부하전류를 상기 부하로서 검출하는 것을 특징으로 하는 전원공급회로.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 지연수단은 5 내지 6초를 상기 제1의 지연시간으로 설정하고, 약 0.05 내지 0.15초를 상기 제2의 지연시간으로 설정하는 것을 특징으로 하는 전원공급회로.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 지연수단은 상기 출력전압이 소정치보다 큰 때, 추가의 커패시터가 상기 제2의 지연시간을 설정하는 커패시터에 병렬로 접속되는 시간까지 상기 제1의 지연시간을 설정하는 것을 특징으로 하는 전원공급회로.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 과소전류검출수단은 상기 부하전류를 정류한 후 정류된 신호를 출력하는 정류수단과, 상기 정류된 신호를 기준전압과 비교한후 상기 과소전류신호를 출력하는 비교수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 전원공급회로.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 중지수단은 상기 동작을 실행할 때 상기 부스터회로에 상기 구동전압을 인가하는 것을 정지하는 것은 특징으로 하는 전원공급회로.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 중지수단은 상기 제1의 지연시간이 경과하기 전에 상기 지연수단이 상기 제1의 지연시간을 설정하고 상기 과소전류신호가 사라지는 경우, 상기 동작의 실행을 결정하는 것을 특징으로 하는 전원공급회로.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 중지수단은 상기 제1의 지연시간이 경과한 후, 상기 지연수단이 상기 제1의 지연시간을 설정하고 상기 과소전류신호가 연속적으로 출력되는 경우, 상기 동작의 실행을 결정하는 것을 특징으로 하는 전원공급회로.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 중지수단은 상기 부하로서의 음극관이 부하회로에 적절히 접속되지 않는 경우, 5 내지 6초의 시간이 경과한 후, 상기 동작의 실행을 결정하는 것을 특징으로 하는 전원공급회로.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 중지수단은 상기 부하로서의 음극관이 발광하지 않는 경우 5 내지 6초의 시간이 경과한 후 상기 동작의 실행을 결정하는 것을 특징으로 하는 전원공급회로.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 중지수단은 상기 부스터회로가 오동작을 초래할 때 0.05 내지 0.15초의 시간이 경과한 후 상기 동작의 실행을 결정하는 것을 특징으로 하는 전원공급회로.
  15. 부스터회로에 의해 구동전압을 부스팅하고, 부스팅된 전압을 압전변압기의 주측에 입력하고, 압전변압기의 부측에서 발생된 출력전압에 따른 온도 의존도가 큰 임피던스를 갖는 부하를 구동하는 전원공급회로에 있어서,
    상기 부하를 통해 흐르는 부하전류가 소정치보다 적은 경우 과소전류신호를 출력하는 과소전류검출수단과,
    상기 과소전류신호가 출력되는 경우, 상기 부스터외호의 동작을 중지하는 중지수단과,
    상기 출력전압의 레벨에 따라 지연시간을 설정하는 지연수단을 포함하는 것으로서,
    상기 중지수단은 상기 지연시간의 타이밍이 완료되는 때에 상기 동작을 계속하고, 상기 지연시간의 타이밍이 계속되지 않는 때에는 상기 동작의 비실행을 결정하는 것을 특징으로 하는 전원공급회로.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 지연수단은 상기 과소전류신호의 입력되기 까지, 상기 지연시간의 타이밍을 안내하는 것을 특징으로 하는 전원공급회로.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 지연수단은 상기 과소전류신호의 입력이 연속적이지 못하는 때에 상기 지연시간의 타이밍을 중지하는 것을 특징으로 하는 전원공급회로.
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