KR20020017358A - 액정표시기 백 라이트 인버터 구동 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시기(LCD) 백 라이트 인버터 구동 장치에 관한 것으로, 개시된 실시예에 의하면 인버터 회로와 피드백 회로 및 인버터 구동 제어 회로로 이루어지며, 인버터 구동 제어 회로는 PWM 디밍 오실레이터의 출력신호와 PWM 디밍 전압을 비교하여 소프트 스타트용 캐패시터를 방전 및 충전시켜 램프의 초기 기동 및 PWM 디밍 기동시 일정 시간 기울기를 제공하는 기동 시간 조절부와, 주제어 오실레이터의 출력신호와 기동 시간 조절부의 출력신호를 비교하여 스위칭 소자로 인버터 구동 신호를 제공하는 인버터 구동부를 포함한다. 이러한 본 발명은 하나의 캐패시터를 소프트 스타트와 PWM 디밍시 동시에 사용하도록 회로를 구현하여 회로를 단순화시켜 고 집적화에 매우 유리함은 물론이고 코스트가 감소된다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면 입력전압의 변동에 대한 피드포워드 회로에 의한 피드포워드 기능을 피드백 루프 상에 부가하여 가장 효과적인 제어를 수행할 수 있도록 함으로서 갑작스런 입력전압의 변동에 의하여 램프의 밝기가 깜박이는 현상이 방지된다. 또한 하나의 디밍단을 이용하여 리니어 디밍과 PWM 디밍을 연속적으로 할 수 있는 복합 디밍 회로를 부가하여 온도에 대한 안정성이 제공되는 이점이 있다.

Description

액정표시기 백 라이트 인버터 구동 장치{INVERTER DRIVE APPARATUS FOR BACK LIGHT OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정표시기(Liquid Crystal Display)의 백 라이트 인버터 구동 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 램프의 초기 기동 및 PWM 디밍 기동시의 소프트 스타트(Soft start)와 피드포워드(Feed forward) 기능 및 온도에 대하여 안정한 전압을 제공하는 복합 디밍 제어가 이루어지는 LCD 백 라이트 인버터 구동 장치에 관한 것이다.
LCD는 PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display)와는 달리 그 자체가 비발광성으로 투과광의 양을 조절하는 역할만 하므로 화면 전체를 균일한 밝기로 유지할 수 있는 면광원 형태의 백 라이트가 필요하다.
백 라이트에 요구되는 성능은 표시면 전체의 휘도가 균일하여야 하며, 액정 패널의 투과율이 10%미만인 것을 고려하여 충분한 휘도가 유지되어야 한다. 백 라이트 유닛은 형광 램프, 도광판, 프리즘 시트, 확산판, 반사판 등의 부품으로 구성되며, 형광 램프의 발광 소자로는 EL과 LED가 주로 사용된다.
LED 백 라이트는 밝기가 처음의 반으로 떨어지는 시점까지의 라이프 타임이 최소 50,000 시간이고 EL보다 더 밝으며 소비전력이 작고 +5V 직류에서 작동한다. 그러나 LED를 보호하기 위하여 흐르는 전류를 제어하기 위한 별도의 회로가 요구된다.
백 라이트의 램프 점등을 위한 인버터 구동 장치는 초기 기동시 순간적인 과전류를 억제하여 램프의 충격을 막아 줌으로서 수명을 극대화시키는 소프트 스타트 기능이 부여되는데, 통상 펄스폭을 결정하는 단자에 충분히 큰 캐패시터를 달아 그 상승 기울기를 제한하는 방법이 채택된다.
아울러, 주제어 주파수보다 수백에서 수천 배 느린 주파수를 만들어 외부 디밍 전압에 따라 펄스폭을 조절하도록 하여 결국 출력전류의 량을 조절하는 PWM 디밍을 달성한다.
여기서, PWM 디밍시 일정주기로 주제어 주파수가 제어되는데 주제어 주파수가 다시 기동하는 시점에 일정한 시간으로 소프트 스타트하여야만 램프의 밝기가 부드럽게 제어된다. 이러한 이유로 PWM 디밍시 재기동하는데 일정 시간 기울기를 갖도록 하는 캐패시터가 채택된다.
그러나, 종래 기술에 따른 LCD 백 라이트 인버터 구동 장치는 상기한 소프트스타트용 캐패시터와 PWM 디밍용 캐패시터가 각각 별도로 설계되어 회로에 포함되므로 회로가 복잡하여 집적화의 장애요소로 작용하였으며 코스트가 증가되는 문제점이 있었다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 본 발명의 제 1 목적은, 하나의 캐패시터를 소프트 스타트와 PWM 디밍시 동시에 사용하도록 회로를 구현하여 회로를 단순화시켜 고 집적화에 매우 유리하며 코스트가 감소되도록 하는데 있다.
본 발명의 제 2 목적은 입력전압의 변동에 대한 피드포워드 회로에 의한 피드포워드 기능을 피드백 루프 상에 부가하여 가장 효과적인 제어를 수행할 수 있도록 함으로서 갑작스런 입력전압의 변동에 의하여 램프의 밝기가 깜박이는 현상을 방지한다.
본 발명의 제 3 목적은 하나의 디밍단을 이용하여 리니어 디밍과 PWM 디밍을 연속적으로 할 수 있는 복합 디밍 제어 회로를 부가하여 온도에 대한 안정성을 제공한다.
이와 같은 목적들을 실현하기 위한 본 발명의 한 견지로서 LCD 백 라이트 인버터 구동 장치는, 복수 스위칭 소자의 스위칭 상태에 따라 입력되는 교류전원을 변환하여 LCD 백 라이트의 램프로 제공하는 인버터 회로와, 상기 램프에 흐르는 전류에 의한 전압을 정류 및 필터링하여 피드백 전압으로 생성하는 피드백 회로와, PWM 디밍을 위하여 외부로부터 입력되는 PWM 디밍 전압과 상기 피드백 전압에 따라상기 스위칭 소자를 제어하는 인버터 구동 제어 회로를 포함하며; 상기 인버터 구동 제어 회로는, PWM 디밍 오실레이터의 출력신호와 상기 PWM 디밍 전압을 비교하여 소프트 스타트용 캐패시터를 방전 및 충전시켜 상기 램프의 초기 기동 및 PWM 디밍 기동시 일정 시간 기울기를 제공하는 기동 시간 조절부와, 주제어 오실레이터의 출력신호와 상기 기동 시간 조절부의 출력신호를 비교하여 상기 스위칭 소자로 인버터 구동 신호를 제공하는 인버터 구동부를 포함한다.
본 발명의 다른 견지로서 LCD 백 라이트 인버터 구동 장치는, 복수 스위칭 소자의 스위칭 상태에 따라 입력되는 교류전원을 변환하여 LCD 백 라이트의 램프로 제공하는 인버터 회로와, 상기 램프에 흐르는 전류에 의한 전압을 정류 및 필터링하여 피드백 전압으로 생성하는 피드백 회로와, PWM 디밍을 위하여 외부로부터 입력되는 PWM 디밍 전압과 상기 피드백 전압에 따라 상기 스위칭 소자를 제어하는 인버터 구동 제어 회로를 포함하며; 상기 인버터 구동 제어 회로는, 상기 램프의 초기 기동시 소프트 스타트용 캐패시터를 방전 및 충전시켜 일정 시간 기울기를 제공하는 기동 시간 조절부와, 상기 피드백 전압과 기준전압과의 비교 결과 및 입력전압에 따라 일정 이득을 갖는 신호를 출력하는 피드포워드 제어부와, 상기 기동 시간 조절부의 출력신호와 상기 피드포워드 제어부의 출력신호 중 어느 하나의 신호와 주제어 오실레이터의 출력신호를 비교하여 상기 스위칭 소자로 인버터 구동 신호를 제공하는 인버터 구동부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 견지로서 LCD 백 라이트 인버터 구동 장치는, 복수 스위칭 소자의 스위칭 상태에 따라 입력되는 교류전원을 변환하여 LCD 백 라이트의 램프로 제공하는 인버터 회로와, 상기 램프에 흐르는 전류에 의한 전압을 정류 및 필터링하여 피드백 전압으로 생성하는 피드백 회로와, 외부 디밍 전압을 입력받아 생성한 PWM 디밍 전압과 상기 피드백 전압에 따라 상기 스위칭 소자를 제어하는 인버터 구동 제어 회로를 포함하며; 상기 인버터 구동 제어 회로는, 외부로부터 디밍 전압을 입력받아 PWM 디밍을 위한 PWM 디밍 전압과 리니어 디밍을 위한 가변 기준 전압을 출력하는 복합 디밍 전압 출력부와, PWM 디밍 오실레이터의 출력신호와 상기 PWM 디밍 전압을 비교하여 소프트 스타트용 캐패시터를 방전 및 충전시켜 상기 램프의 초기 기동 및 PWM 디밍 기동시 일정 시간 기울기를 제공하는 기동 시간 조절부와, 상기 피드백 전압과 상기 기준전압과의 비교 결과 및 입력전압에 따라 일정 이득을 갖는 신호를 출력하는 피드포워드 제어부와, 상기 기동 시간 조절부의 출력신호와 상기 피드포워드 제어부의 출력신호 중 어느 하나의 신호와 주제어 오실레이터의 출력신호를 비교하여 상기 스위칭 소자로 인버터 구동 신호를 제공하는 인버터 구동부를 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 액정표시기(LCD) 백 라이트 인버터 구동 장치의 회로도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 인버터 구동 제어 회로의 상세 회로도,
도 3은 도 2에 도시된 제어 회로의 신호 흐름도,
도 4는 본 발명에 따른 펄스폭변조(PWM) 디밍 제어 신호 흐름도,
도 5는 본 발명에 따른 LCD 백 라이트 인버터 구동 장치에서 궤환 전압의 정류 파형도,
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 인버터 구동 제어 회로의 상세 회로도,
도 7은 도 6에 도시된 제어 회로에 의한 리니어 디밍 전압과 PWM 디밍 전압의 상태 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 램프 100 : 인버터 회로
200 : 피드백 회로 300 : 인버터 구동 제어 회로
301 : PWM 디밍 오실레이터 302 : 주제어 오실레이터
310 : 기동 시간 조절부 311 : 제 1 비교기
312 : 제 2 비교기 313 : 논리 연산기
320 : 피드포워드 제어부 321 : 전류 증폭기
322 : 가감기 323 : 전압 증폭기
324 : 승산기 330 : 인버터 구동부
331 : 제 3 비교기 332 : RS 래치
340 : 복합 디밍 전압 출력부 341 : 제 4 비교기
342 : 전류 미러 343 : 제 5 비교기
본 발명의 실시예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 실시예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 LCD 백 라이트 인버터 구동 장치의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 인버터 구동 제어 회로의 상세 회로도로서, 본 발명의 제 1 목적과 제 2 목적이 함께 실현되어져 있다.
제 1, 2 스위칭 소자(Q1,Q2)의 스위칭 상태에 따라 입력되는 교류전원을 변환하여 LCD 백 라이트의 램프(10)로 제공하는 인버터 회로(100)는 인덕터(L1), 캐패시터(C1,C2), 트랜스포머(T1), 2차측 캐패시터(C3)로 이루어진다. 이는 기본적으로 하프 브리지 인버터의 직렬 공진을 이용한 것으로 인덕터(L1)와 캐패시터(C1)가 주공진 주파수를 제공한다. 다이오드(D1)와 캐패시터(C4)는 제 1 스위칭 소자(Q1)를 구동하기 위한 충전 펌프 회로이다.
램프(10)에 흐르는 전류에 의한 전압을 정류 및 필터링하여 피드백 전압으로 생성하는 피드백 회로(200)는 피드백 저항(R3), 반파 정류기(210), RC 필터(220), 전압 분주기(230), 피드백 보상 캐패시터(C7)로 이루어진다.
피드백 회로(200)는 램프(10)를 통하여 흐르는 전류(iLamp)가 저항(R3)을 통하여 전압을 만들고, 다이오드(D2)를 통하여 반파 정류된 전압을 제공한다. 즉 램프 전류(iLamp)가 반파 정류된 도 5의 전압은 저항(R4)과 캐패시터(C5)에 의한 RC 필터(220)를 거쳐 저항(R5)과 저항(R6)으로 전압이 분기된다. 저항(R6)과 캐패시터(C6)에 걸린 전압이 최종 피드백 전압(Vfb)이다.
인버터 구동 제어 회로(300)는 기동 시간 조절부(310), 피드포워드 제어부(320), 인버터 구동부(330)로 이루어진다.
기동 시간 조절부(310)는 소프트 스타트 구간을 정하는 기준전압(V1)과 소프트 스타트용 캐패시터(Css) 전압을 비교하는 제 1 비교기(311)와, PWM 디밍 오실레이터(301)의 출력신호와 PWM 디밍 전압(Vpwm)을 비교하는 제 2 비교기(312)와, 제 1, 2 비교기(311,312)의 출력신호를 논리 연산한 결과값에 의거하여 소프트 스타트구간 이후에 PWM 디밍을 위하여 소프트 스타트용 캐패시터(Css)에 전류(i2)를 제공하는 논리 연산기(313)로 이루어진다. 도면 중 미설명 부호 314는 RS 래치, 315는 리세트 시그널, i1은 기본 충전 전류, i3은 방전 전류, Vz는 기본 충전 전류(i1)를 제한하는 제너다이오드의 전압이다.
이러한 기동 시간 조절부(310)는 PWM 디밍 오실레이터(301)의 출력신호와 PWM 디밍 전압(Vpwm)을 비교하여 소프트 스타트용 캐패시터(Css)를 방전 및 충전시켜 램프(10)의 초기 기동 및 PWM 디밍 기동시 일정 시간 기울기를 제공한다.
피드포워드 제어부(320)는 분주기(R1,R2)를 거친 입력전압(Vcc)을 버퍼링하는 전류 증폭기(321)와, 전류 증폭기(321)의 출력전압(Vnc)을 일정 전압(Vr)에 가감하는 가감기(322)와, 피드백 전압(Vfb)과 피드백을 위한 기준 전압(Vref)을 비교 증폭하는 전압 증폭기(323)와, 가감기(322)와 전압 증폭기(323)의 출력신호를 일정 이득(K)을 갖도록 승산하여 인버터 구동부(330)로 출력(Vmo)하는 승산기(324)로 이루어진다.
인버터 구동부(330)는 기동 시간 조절부(310)의 출력신호와 피드포워드 제어부(320)의 출력신호(Vmo) 중 어느 하나의 신호와 주제어 오실레이터(302)의 출력신호를 제 3 비교기(331)에서 비교하여 제 1, 2 스위칭 소자(Q1,Q2)로 인버터 구동 신호를 제공한다. 미설명 부호 332는 RS 래치, 333은 OR/NOR 논리 게이트, 334는 제 1 스위칭 소자(Q1)의 구동을 위한 하이-사이드 게이트 드라이버, 335는 제 2 스위칭 소자(Q2)의 구동을 위한 로우-사이드 게이트 드라이버이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LCD 백 라이트 인버터 구동장치의 동작 과정을 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 소프트 스타트와 PWM 디밍이 포함되어 있지 않은 인버터 구동 제어 회로(300)의 신호 흐름도이다.
단자 Out2는 제 1 스위칭 소자(Q1)를 통하여 인버터 회로(100)에 파워, 즉 전류를 제공한다. Out2의 하이 신호는 제 1 스위칭 소자(Q1)의 도통을 의미하며, 제 2 스위칭 소자(Q2)가 도통하는 구간이 충전 펌프 회로(D1,C4)가 동작되는 구간으로 입력전압(Vcc)으로부터 다이오드(D1)를 통하여 캐패시터(C4)로 전류가 충전된다. 따라서 캐패시터(C4)에는 입력전압(Vcc) 정도의 전압이 제 2 스위칭 소자(Q2) 도통구간에 걸리게 된다.
클럭(Clock), 즉 Set(S)가 오프되면 제 2 스위칭 소자(Q2)를 구동하는 단자 Out2가 턴 온 되며, 피드백 전압(Vfb)의 변동에 따라 단자 Comp에 일정 전압이 걸리게 된다. 정상적인 피드백이 이루어지고 있다면 Vfb = Vref 가 될 것이다. 일정 전압이 유기된 Comp는 승산기(324)의 한 쪽으로 입력된다.
피드포워드를 위한 입력전압(Vcc)을 분주기(R1,R2)로 분기한 전압(Vnc)을 일정 전압(Vr)에 가감(Vr-Vnc)하여 이를 승산기(324)의 다른 한 쪽으로 입력시킨다. 이 두 입력 Comp, (Vr-Vnc)로 일정 게인(K)을 갖는 Vmo를 얻게 된다. 이를 식으로 표현하면 다음의 수학식 1과 같다.
Css 전압과 Vmo 중 낮은 전압의 위치에 있는 것이 제 3 비교기(331)의 (-) 입력으로 작용한다. 도 3은 Css가 Vmo보다 크다는 가정하에 그려진 신호 흐름도이다.
Vmo는 Ct와 비교하게 되는데 이 두 신호를 입력으로 하는 제 3 비교기(331)의 출력은 R(Reset) 신호가 된다. 주제어 오실레이터(302)의 클럭 신호가 S(Set) 신호가 되어 Out2의 턴 온 시작점을 제공하며, 제 3 비교기(331)의 출력은 턴 오프 시점을 결정한다.
Vmo와 Css 전압이 낮아지면 Out2의 턴 온 구간이 작아지므로 시스템에 전달되는 전류는 작아지며, 파워도 줄어들게 된다. 만약 램프 전류(iLamp)가 증가하여 Vfb 전압이 Vref 보다 커지게 되면 Comp 전압은 낮아지고 이로 인하여 Vmo도 낮아지게 되어 제 2 스위칭 소자(Q2)의 온 타임 듀티가 줄어든다. 결국 램프 전류(iLamp)가 줄어들어 피드백 루프가 형성된다.
또한, Vcc 전압이 증가하면 수학식 1에 의하여 Vmo는 줄어들게 된다. 줄어든 Vmo는 제 2 스위칭 소자(Q2)의 온 타임 듀티를 줄어들게 하여 램프 전류(iLamp)를 일정하게 제어하도록 한다.
도 3은 이상과 같이 입력 전압 변동에 대한 듀티 폭 변화를 설명한다. Vcc가 낮은 경우 Out2의 온 타임 듀티는 t1로 Vcc 전압이 높을 때의 온 타임 듀티인 t2 보다 크다.
내부 전류 i1은 기본 충전 전류로 제공되며 내부 Vz 전압에 제한을 받는다. 제 1 비교기(311)의 (-) 기준전압 V1은 소프트 스타트 구간을 정하는 기준 전압이다. 소프트 스타트 구간 이후에, 즉 Css가 V1 전압 이상이 되면 제 1 비교기(311)의 출력이 하이 신호를 주어 i2가 Css에 더해진다. i2는 소프트 스타트 구간 이후에 PWM 디밍을 위하여 주어지는 전류이다. i1이 Css에 충전되어 V1에 도달하는 시간(ts)은 Bct의 주파수(fbct)와 관계가 있다. ts는 수 msec에서 수십 msec로 제공되며 Bct의 주파수(fbct)는 수백 Hz로 제공된다.
PWM 디밍 전압(Vpwm)이 일정하게 제공되면 Bct와 비교하여 그 출력을 Css 방전 전류인 i3을 도통하게 하고 다른 하나는 논리 연산기(313)에서 제 1 비교기(311)의 출력과 논리합되는 신호로 제공되어 Set(S) 신호가 되면 이는 i2를 도통하게 한다. 여기서 제 1 비교기(311)의 출력과 논리합되는 신호는 PWM 디밍이 초기 스타트 구간에 주어지는 경우 램프(10)가 점등되고 난 후 깜빡임을 방지하기 위하여 제공된다.
PWM 디밍시 Css에 충전되는 전류는 도 4에서 보듯 (b)의 기울기를 제공하여야 한다. PWM 디밍시에 다시 재기동되는 출력의 파워를 소프트하게 스타트 시켜야 피드백 제어상 안정성을 갖기 때문이다. 이를 위하여 초기 소프트 스타트 구간동안 Css를 충전하는 전류는 i1이며 이는 기울기 (a)를 제공한다. PWM 디밍시 방전 기울기는 (c)이며 이는 i3 전류의 크기로 결정된다. 도 4는 소프트 스타트 구간과 PWM 디밍의 작용에 대한 신호 흐름도이다.
Rt는 내부 기준전압(V2)을 버퍼를 통하여 제공받는다.
여기서, irt는 Ct와 Bct에 충전 또는 방전 전류로 제공된다. 이는 하나의 Rt를 이용하여 두 개의 전류원으로 이용할 수 있다는 특징이 있다. 따라서 이러한 회로 구성이 되면 Ct와 Bct의 사이즈로 주파수를 비례적으로 설정할 수 있게 되어 소자 설계상 편리함을 제공한다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 인버터 구동 제어 회로의 상세 회로도로서, 본 발명의 제 1 내지 제 3 목적이 함께 실현되어져 있다.
이에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 인버터 구동 제어 회로(300)는 외부로부터 디밍 전압(Vdm)을 입력받아 PWM 디밍을 위한 PWM 디밍 전압(Vpwm)과 리니어 디밍을 위한 가변 기준 전압(Vref)을 출력하는 복합 디밍 전압 출력부(340)와, PWM 디밍 오실레이터(301)의 출력신호와 PWM 디밍 전압(Vpwm)을 비교하여 소프트 스타트용 캐패시터(Css)를 방전 및 충전시켜 램프(10)의 초기 기동 및 PWM 디밍 기동시 일정 시간 기울기를 제공하는 기동 시간 조절부(310)와, 피드백 전압(Vfb)과 기준 전압(Vref)과의 비교 결과 및 입력전압(Vcc)에 따라 일정 이득(K)을 갖는 신호를 출력하는 피드포워드 제어부(320)와, 기동 시간 조절부(310)의 출력신호와 피드포워드 제어부(320)의 출력신호 중 어느 하나의 신호와 주제어 오실레이터(302)의 출력신호를 비교하여 스위칭 소자(Q1,Q2)로 인버터 구동 신호를 제공하는 인버터 구동부(330)로 이루어진다.
복합 디밍 전압 출력부(340)은 디밍 전압(Vdm)을 버퍼링하는 제 4 비교기(341)와, 제 4 비교기(341)의 출력신호에 따라 디밍 전압(Vdm)과 접지단의 저항(R3)에 의하여 결정되는 전류(i4)가 도통되는 제 3 스위칭 소자(Q3)와, 제 3 스위칭 소자(Q3)에 도통되는 전류(i4)에 비례적으로 두 라인에 전류(i5)를 흐르게 하는 전류 미러(342)와, 상기 두 라인 중 어느 하나의 라인과 접지단과의 사이에 배치되어 PWM 디밍 전압(Vpwm)을 기동 시간 조절부(310)로 흐르게 하는 가변 저항(R4)과, 상기 두 라인 중 다른 하나의 라인을 통하여 입력된 전류(i5)와 내부 기준 전압(V2)을 버퍼링하는 제 5 비교기(343)와, 제 5 비교기(343)의 출력신호에 따라 입력전압(Vcc)과 접지단의 저항(R5)에 의하여 결정되는 전류가 도통되어 가변 기준 전압(Vref)을 피드포워드 제어부(320)로 인가되게 하는 제 4 스위칭 소자(Q4)로 구성된다. 제 4 비교기(341)와 제 5 비교기(343)의 출력에 사용한 캐패시터(C)는 안정한 전압원을 공급하는데 필요한 소자로서 노이즈 필터 역할을 수행한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 LCD 백 라이트 인버터 구동 장치의 동작 과정을 설명함에 있어서 전술한 제 1 실시예를 통하여 이미 설명되어진 사항들은 생략하기로 한다.
복합 디밍은 Vref 전압을 가변하는 경우 피드백 되는 전류량을 가변하여 빛의 밝기를 조정하는 리니어 디밍과 Vpwm 전압과 BCt 전압을 이용하여 펄스를 생산, Out2의 스위칭을 주기적으로 차단하여 빛의 밝기를 조정하는 PWM 디밍이 연속적으로 일어나거나 동시에 일어나는 것을 말한다.
외부 디밍 전압인 Vdm을 인가하면 전류 i4는 Vdm과 R3에 의해 결정된다. i4전류는 전류 미러(342)에 의하여 i5를 비례적으로 흘리게 되는데 i5는 각각 R4,R5에 전달되어 전압을 형성하게 된다.
R4에 의한 전압은 PWM 디밍을 위한 Vpwm이고 R5에 의한 전압은 피드백을 위한 기준 전압인 Vref이다. Vref 전압은 제 5 비교기(343)를 이용한 버퍼 회로에 의하여 최소 전압이 V2로 제한 받는다.
도 7은 온도에 안정한 복합 디밍 회로의 동작을 설명한다.
Vpwm 전압의 기울기는 복합 디밍 전압 출력부(340)의 가변 저항 R4의 크기로 결정된다. 이러한 원리를 이용하여 Vref로 하는 리니어 디밍과 Vpwm으로 하는 PWM 디밍이 교차하는 순간에 일어날 수 있는 비 규칙적인 디밍 현상을 방지할 수 있다.
만약, Vpwm이 (d)의 기울기를 갖게 된다면 Vpwm이 V2 이후에 BCt와 맞닿기 전 디밍 구간이 성립되지 않아 연속적인 디밍이 일어나지 않는다. 따라서 R4 저항은 되도록 R5 저항보다 작게 설계하여야 한다. 또한 R4의 크기는 적당한 크기로 조정되어야 하는데 이는 리니어 디밍에서 PWM 디밍으로 넘어가는 교차구간에서 일정한 빛의 밝기 조정을 위한 것이다.
이러한 현상을 적당히 맞추어주는 것이 R4 가변 저항의 역할이다. (e) 기울기는 R4 = R5 인 조건이며 (f) 기울기는 R4 〈 R5 인 조건이다. 즉 (f)와 같은 조건은 디밍 전압 Vdm이 V2가 되었을 때 BCt 전압과 Vpwm 전압이 교차하는 일정한 구간을 제공한다. 또한 이러한 일정 구간은 R4의 저항 크기에 의하여 결정되어지며 이러한 구간 조정으로 디밍의 연속성을 보장할 수 있는 것이다.
한편, 저항의 타입이 같을 경우 온도에 안정한 디밍 전압원을 얻을 수 있다.R3, R4, R5 저항이 같은 타입의 온도 기울기를 갖는 저항이라면 디밍 전압원 Vpwm과 Vref 전압은 온도에 안정한 전압이 될 수 있으며 더불어 반도체 회로 구현 시 공정 산포에도 안정한 전압원을 공급한다.
이와 같은 이유는 다음의 수학식들을 통하여 알 수 있다.
수학식 3에서 i4와 i5가 같은 값이라고 가정하면 다음의 수학식 4와 수학식 5와 같이 나타난다.
따라서, Vpwm 전압은 R4/R3인 상수를 갖는 Vdm의 함수가 되므로 온도에 안정하며 반도체 공정 산포에도 안정하다.
위와 같은 관계식들을 이용할 때 Vref 전압도 수학식 6과 같은 결과를 얻을 수 있다.
역시, Vref 전압은 R5/R3인 상수를 갖는 Vdm의 일차함수가 되므로 온도에 안정하며 반도체 공정 산포에도 안정하다.
전술한 바와 같은 본 발명은 하나의 캐패시터를 소프트 스타트와 PWM 디밍시 동시에 사용하도록 회로를 구현하여 회로를 단순화시켜 고 집적화에 매우 유리함은 물론이고 코스트가 감소된다.
아울러, 입력전압의 변동에 대한 피드포워드 회로에 의한 피드포워드 기능을 피드백 루프 상에 부가하여 가장 효과적인 제어를 수행할 수 있도록 함으로서 갑작스런 입력전압의 변동에 의하여 램프의 밝기가 깜박이는 현상이 방지된다.
또한, 하나의 디밍단을 이용하여 리니어 디밍과 PWM 디밍을 연속적으로 할 수 있는 복합 디밍 제어 회로를 부가하여 온도에 대한 안정성이 제공되는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 복수 스위칭 소자의 스위칭 상태에 따라 입력되는 교류전원을 변환하여 액정표시기(LCD) 백 라이트의 램프로 제공하는 인버터 회로와, 상기 램프에 흐르는 전류에 의한 전압을 정류 및 필터링하여 피드백 전압으로 생성하는 피드백 회로와, PWM 디밍을 위하여 외부로부터 입력되는 PWM 디밍 전압과 상기 피드백 전압에 따라 상기 스위칭 소자를 제어하는 인버터 구동 제어 회로를 포함하며;
    상기 인버터 구동 제어 회로는,
    PWM 디밍 오실레이터의 출력신호와 상기 PWM 디밍 전압을 비교하여 소프트 스타트용 캐패시터를 방전 및 충전시켜 상기 램프의 초기 기동 및 PWM 디밍 기동시 일정 시간 기울기를 제공하는 기동 시간 조절부와,
    주제어 오실레이터의 출력신호와 상기 기동 시간 조절부의 출력신호를 비교하여 상기 스위칭 소자로 인버터 구동 신호를 제공하는 인버터 구동부를 포함하는 LCD 백 라이트 인버터 구동 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피드백 전압과 기준전압과의 비교 결과 및 입력전압에 따라 일정 이득을 갖는 신호를 출력하는 피드포워드 제어부를 더 포함하며;
    상기 인버터 구동부는 상기 기동 시간 조절부의 출력신호와 상기 피드포워드 제어부의 출력신호 중 어느 하나의 신호와 주제어 오실레이터의 출력신호를 비교하여 상기 인버터 구동 신호를 제공하는 것을 특징으로 한 LCD 백 라이트 인버터 구동 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기동 시간 조절부는 소프트 스타트 구간을 정하는 기준전압과 상기 소프트 스타트용 캐패시터 전압을 비교하는 제 1 비교기와,
    상기 PWM 디밍 오실레이터의 출력신호와 상기 PWM 디밍 전압을 비교하는 제 2 비교기와,
    상기 제 1, 2 비교기의 출력신호를 논리 연산한 결과값에 의거하여 상기 소프트 스타트 구간 이후에 PWM 디밍을 위하여 상기 소프트 스타트용 캐패시터에 전류를 제공하는 논리 연산기를 포함하는 LCD 백 라이트 인버터 구동 장치.
  4. 복수 스위칭 소자의 스위칭 상태에 따라 입력되는 교류전원을 변환하여 액정표시기(LCD) 백 라이트의 램프로 제공하는 인버터 회로와, 상기 램프에 흐르는 전류에 의한 전압을 정류 및 필터링하여 피드백 전압으로 생성하는 피드백 회로와, PWM 디밍을 위하여 외부로부터 입력되는 PWM 디밍 전압과 상기 피드백 전압에 따라 상기 스위칭 소자를 제어하는 인버터 구동 제어 회로를 포함하며;
    상기 인버터 구동 제어 회로는,
    상기 램프의 초기 기동시 소프트 스타트용 캐패시터를 방전 및 충전시켜 일정 시간 기울기를 제공하는 기동 시간 조절부와,
    상기 피드백 전압과 기준전압과의 비교 결과 및 입력전압에 따라 일정 이득을 갖는 신호를 출력하는 피드포워드 제어부와,
    상기 기동 시간 조절부의 출력신호와 상기 피드포워드 제어부의 출력신호 중 어느 하나의 신호와 주제어 오실레이터의 출력신호를 비교하여 상기 스위칭 소자로 인버터 구동 신호를 제공하는 인버터 구동부를 포함하는 LCD 백 라이트 인버터 구동 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 피드포워드 제어부는,
    분주기를 거친 입력전압을 버퍼링하는 전류 증폭기와,
    상기 전류 증폭기의 출력전압을 일정 전압에 가감하는 가감기와,
    상기 피드백 전압과 피드백을 위한 기준 전압을 비교 증폭하는 전압 증폭기와,
    상기 가감기와 전압 증폭기의 출력신호를 일정 이득을 갖도록 승산하여 상기 인버터 구동부로 출력하는 승산기를 포함하는 LCD 백 라이트 인버터 구동 장치.
  6. 복수 스위칭 소자의 스위칭 상태에 따라 입력되는 교류전원을 변환하여 액정표시기(LCD) 백 라이트의 램프로 제공하는 인버터 회로와, 상기 램프에 흐르는 전류에 의한 전압을 정류 및 필터링하여 피드백 전압으로 생성하는 피드백 회로와, 외부 디밍 전압을 입력받아 생성한 PWM 디밍 전압과 상기 피드백 전압에 따라 상기스위칭 소자를 제어하는 인버터 구동 제어 회로를 포함하며;
    상기 인버터 구동 제어 회로는,
    외부로부터 디밍 전압을 입력받아 PWM 디밍을 위한 PWM 디밍 전압과 리니어 디밍을 위한 가변 기준 전압을 출력하는 복합 디밍 전압 출력부와,
    PWM 디밍 오실레이터의 출력신호와 상기 PWM 디밍 전압을 비교하여 소프트 스타트용 캐패시터를 방전 및 충전시켜 상기 램프의 초기 기동 및 PWM 디밍 기동시 일정 시간 기울기를 제공하는 기동 시간 조절부와,
    상기 피드백 전압과 상기 기준전압과의 비교 결과 및 입력전압에 따라 일정 이득을 갖는 신호를 출력하는 피드포워드 제어부와,
    상기 기동 시간 조절부의 출력신호와 상기 피드포워드 제어부의 출력신호 중 어느 하나의 신호와 주제어 오실레이터의 출력신호를 비교하여 상기 스위칭 소자로 인버터 구동 신호를 제공하는 인버터 구동부를 포함하는 LCD 백 라이트 인버터 구동 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 복합 디밍 전압 출력부는,
    상기 디밍 전압을 버퍼링하는 제 4 비교기와,
    상기 제 4 비교기의 출력신호에 따라 상기 디밍 전압과 접지단의 저항에 의하여 결정되는 전류가 도통되는 제 3 스위칭 소자와,
    상기 제 3 스위칭 소자에 도통되는 전류에 비례적으로 두 라인에 전류를 흐르게 하는 전류 미러와,
    상기 두 라인 중 어느 하나의 라인과 접지단과의 사이에 배치되어 상기 PWM 디밍 전압을 상기 기동 시간 조절부로 흐르게 하는 가변 저항과,
    상기 두 라인 중 다른 하나의 라인을 통하여 입력된 전류와 내부 기준 전압을 버퍼링하는 제 5 비교기와,
    상기 제 5 비교기의 출력신호에 따라 입력전압과 접지단의 저항에 의하여 결정되는 전류가 도통되어 상기 가변 기준 전압을 상기 피드포워드 제어부로 인가되게 하는 제 4 스위칭 소자를 포함하는 LCD 백 라이트 인버터 구동 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복합 디밍 전압 출력부는,
    상기 가변 저항의 크기를 조정하여 리니어 디밍과 PWM 디밍의 연속성을 보장 및 교차 구간 중 램프의 빛 밝기를 조정하는 것을 특징으로 한 LCD 백 라이트 인버터 구동 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 복합 디밍 전압 출력부는,
    상기 두 접지단 저항과 가변 저항은 같은 타입의 온도 기울기를 가져 상기 PWM 디밍 전압 및 가변 기준 전압이 온도에 대한 안정성을 갖는 것을 특징으로 한 LCD 백 라이트 인버터 구동 장치.
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