KR20020045462A

KR20020045462A - 두 가지 기능을 가지는 소프트 스타트 제어 회로

Info

Publication number: KR20020045462A
Application number: KR1020000075084A
Authority: KR
Inventors: 이상우; 고도영
Original assignee: 김덕중; 페어차일드코리아반도체 주식회사
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2000-12-11
Publication date: 2002-06-19
Also published as: KR100693999B1

Abstract

본 발명은 두 가지 기능의 소프트 스타트 제어회로에 관한 것이다. 본 발명의 하나의 특징에 따른 소프트 스타트 제어회로는 소프트 스타트 핀과 상기 소프트 스타트 핀에 공급되는 전압을 충방전하는 소프트 스타트 제어 회로로서, 버스트 디밍 펄스 신호의 입력에 따라 동작하는 제1 트랜지스터로부터 출력 신호를 입력 받아 기준 전압과의 비교 신호를 출력하는 비교부; 소프트 스타트 제어 회로에 전류를 공급하는 제1, 제2 전류원을 가지는 전류 공급부; 상기 제1 전류원의 전류 공급을 스위칭 하는 스위칭부; 상기 스위칭부의 동작 상태를 결정하여, 상기 제1 전류원과 제2 전류원의 공급 전류를 합하여 제1 커패시터에 충전할 수 있도록 하는 래치; 및 상기 래치의 초기 상태를 결정하고 상기 제1 커패시터를 방전시켜 동작을 초기화하는 동작 초기화부를 포함한다.

본 발명은 LCD 백라이트 인버터 드라이버의 초기 소프트 스타트와 펄스폭 변조기 디밍 시의 소프트 스타트를 1개의 핀과 1개의 커패시터를 이용하여 제어할 수 있도록 하고, 램프에 인가되는 전압에서 발생하는 오버슈트를 방지할 수 있다.

Description

두 가지 기능을 가지는 소프트 스타트 제어 회로{A SOFT START CONTROL CIRCUIT WHICH HAS TWO FUNCTIONS}

본 발명은 인버터 회로에 관한 것으로써, 특히 LCD 백라이트 인버터 드라이버의 초기 소프트 스타트와 펄스폭 변조기 디밍 시의 소프트 스타트를 1개의 핀과 1개의 커패시터를 이용하여 제어할 수 있도록 하는 소프트 스타트 제어 회로에 관한 것이다.

일반적으로, 엘씨디(LCD : Light Coupled Display, 이하 LCD라 칭함)의 광원으로 사용되는 백라이트(back light)는 형광 램프를 이용하여 밝기가 균일한 면광원을 형성하는 구조로 되어있다. 형광 램프는 소형이면서 고휘도 발광이 가능한 냉음극선관(cold cathode fluorescent lamp : CCFL, 이하 CCFL 이라 칭함)을 주로 사용하며, CCFL의 설치방법에 따라 램프가 도광판(LGP :Light Guide Panel, 이하 LGP라 칭함)의 아래쪽에 위치하는 직하 방식과 측면에 위치하는 에지(edge)방식이 있다. 상기한 백라이트를 구동하기 위해서는 인버터(inverter)회로가 필요한데, 이러한 인버터 회로는 백라이트 램프로 사용되는 CCFL에 전원을 공급하며 램프 전류를 조절하여 LCD 화면 밝기를 조절한다. LCD의 백라이트 인버터에서 CCFL의 불 밝기를 제어하기 위해서 아날로그 디밍과 버스트 디밍을 사용하고 있다. 아날로그 디밍은 램프에 흐르는 전류를 전압의 형태로 피드백 할 때, 오차 증폭기의 기준전압을 가변함으로써 램프의 밝기를 조절하는 방식이며, 버스트 디밍은 보통 100KHz의 메인 스위치의 스위칭 주파수에 200Hz의 버스트 디밍 주파수를 실어주고, 이 버스트 디밍 주파수의 온-듀티(on-duty)를 조절하여 메인 스위치의 온, 오프 기간을 결정하기 때문에 스위칭이 간헐적으로 일어나도록 함으로써 밝기를 제어하는 방식이다. 또한, 소프트 스타트는 소자에 가해지는 입력 전원 및 신호의 충격을 완충시키기 위해 사용되는 방식으로 많이 알려져 있다.

LCD 백라이트 인버터 드라이버를 구현하기 위해서는 초기 스타트 시에 약 5msec의 소프트 스타트(soft start)시간과 더불어 PWM Dimming 시 발생할 수 있는 오버슈트(over shoot)를 방지하기 위해 200㎲(micro second) 정도의 지연시간이 필수적이다.

이하에서는 종래의 기술에 대하여 간략하게 설명한다.

도1은 종래의 인버터 회로를 나타내는 블록도 이다.

첨부한 도1에서와 같이, 종래의 인버터 회로는 소프트 스타트 시간과 지연시간을 위해 소프트 스타트 핀(Soft Start Pin)(20)과 버스트 디밍 핀(Burst Dimming Pin)(10)을 각각 하나씩 총 2개를 사용하고, 응용(application)을 위한 2개의 커패시터가 필요로 한다. 버스트 디밍 신호의 인가에 의해 트랜지스터(TR1)가 온,오프를 반복하고, 커패시터(C1)의 충방전 전압이 비교기(COM1,30)에 인가되며, 이에 따라 비교기(COM1,30)에 가해지는 전압이 변화한다. 소프트 스타트 핀(20)과 비교기(COM1,30)의 출력 전압, 삼각파의 입력에 의해 비교기(COM2,40)의 출력 전압이 변화하면서 백라이트의 밝기가 변화한다.

최근의 LCD 백라이트 인버터를 위한 제어기 구성은 보다 적은 수의 제어기 핀 수와 적은 외부 소자를 사용하여 전체 시스템을 구성하려는 추세에 있다. 그런데, 보다 적은 수의 핀 수로 간단한 응용을 하기 위해서는 소프트 스타트 기능을 위해 2개의 핀을 할당하기가 매우 어려운 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 인버터 회로의 초기 소프트 스타트와 펄스폭 변조기 디밍 시의 소프트 스타트를 1개의 핀과 1개의 커패시터를 이용하여 제어할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

도1은 종래의 인버터 회로를 나타내는 블록도 이다.

도2는 본 발명의 실시 예에 따른 소프트 스타트 제어 회로를 나타내는 블록도 이다.

도3은 도2의 소프트 스타트 제어 회로를 보다 상세하게 나타내는 회로도 이다.

도4는 본 발명의 실시 예에 따른 소프트 스타트 제어 회로의 동작 파형을 나타내는 도면이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 두 가지 기능의 소프트 스타트 제어회로는,

소프트 스타트 핀과 상기 소프트 스타트 핀에 공급되는 전압을 충방전하는 소프트 스타트 제어 회로로서,

버스트 디밍 펄스 신호의 입력에 따라 동작하는 제1 트랜지스터로부터 출력 신호를 입력 받아 기준 전압과의 비교 신호를 출력하는 비교부;

소프트 스타트 제어 회로에 전류를 공급하는 제1, 제2 전류원을 가지는 전류 공급부;

상기 제1 전류원의 전류 공급을 스위칭 하는 스위칭부;

상기 스위칭부의 동작 상태를 결정하여, 상기 제1 전류원과 제2 전류원의 공급 전류를 합하여 제1 커패시터에 충전할 수 있도록 하는 래치; 및

상기 래치의 초기 상태를 결정하고 상기 제1 커패시터를 방전시켜 동작을 초기화하는 동작 초기화부

를 포함한다.

상기 래치는 리셋 단자가 상기 동작 초기화부의 출력 신호를 입력받고 셋 단자는 상기 비교부의 출력 신호를 입력받으며, 상기 래치의 출력 단자가 상기 스위칭부에 연결되는 것이 바람직하다.

상기 소프트 스타트 핀은 한쪽 단이 제1 트랜지스터의 컬렉터와 제1 전류원과 상기 스위칭부의 공통 단자와 연결되고, 다른 쪽단이 상기 제1 커패시터의 한쪽 단이 연결되며, 상기 제1 커패시터는 상기 소프트 스타트 핀의 다른 쪽단과 한쪽 단이 직렬로 연결되고 다른 쪽단은 접지되는 것이 바람직하다.

상기 비교부는 상기 제1 트랜지스터의 컬렉터 단자를 비반전 단자에 입력받고 공급되는 직류 전원의 전압을 반전 단자에 입력받고, 상기 제1 트랜지스터는 컬렉터 단자가 상기 소프트 스타트 핀과 상기 제1 전류원과 상기 스위칭부의 공통 단자와 연결되고 이미터 단자가 접지되며 베이스 단자에 버스트 디밍 펄스 신호를 입력받는 것이 바람직하다.

상기 스위칭부는 상기 제2 전류원과 다른 쪽단이 직렬로 연결되어, 온, 오프 스위칭 동작으로 전류를 상기 제1 커패시터에 충전시키는 것이 바람직하다.

이하에서는 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부한 도2에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 소프트 스타트 제어 회로는 스타트 업(Start up)회로(100), RS 래치(200), 소프트 스타트 핀(300), 제1 커패시터(C1), 제1 비교기(COMP1), 제2 비교기(COMP2), 스위치(400), 제1 전류원(I1), 제2 전류원(I2), 트랜지스터(Q23)를 포함한다.

스타트 업 회로(100)는 RS 래치(200)의 초기 상태(state)를 결정하고 커패시터(C1)를 방전시켜 인버터의 동작을 초기화한다.

RS 래치(200)는 리셋(reset :R)단자가 스타트 업 회로(100)의 출력 신호를 입력받고 셋(set : S)단자는 제1 비교기(COMP1)의 출력 신호를 입력받으며, 출력단자()는 스위치(400)를 동작시켜 제1 전류원(I1)과 함께 제2 전류원(I2)을 제1 커패시터(C1)에 충전시킨다.

소프트 스타트 핀(300)은 한쪽 단이 트랜지스터(Q23)의 컬렉터와 제1 전류원(I1)과 스위치(400)와의 공통 단자와 연결되고 다른 쪽단이 제1 커패시터(C1)의 한쪽 단이 연결되며, 도시하지 않은 백라이트의 밝기 조절을 위한 신호입력이 서서히 증가하도록 한다.

제1 커패시터(C1)는 소프트 스타트 핀(300)의 다른 쪽단과 한쪽 단이 직렬로 연결되고 다른 쪽단은 접지되어, 신호의 소프트 스타트를 위해 제2 전류원(I2)과 함께 제1 전류원(I1)을 동시에 충전하거나, 제1 전류원을 충방전 한다.

제1 비교기(COMP1)는 트랜지스터(Q23)의 컬렉터 단자를 비반전 단자에 입력받고 직류 전원의 전압(V1)을 반전 단자에 입력받아, 비교 전압을 출력하여 출력 전압을 RS 래치(200)의 셋(S)단자에 입력한다.

제2 비교기(COMP2)는 소프트 스타트 핀(300)의 한쪽 단을 제1 비반전 단자에 입력받고, 제2 비반전 단자에 E/A 신호를 입력받고 삼각파를 반전 단자에 입력받아 출력한다.

스위치(400)는 제2 전류원(I2)과 다른 쪽단이 직렬로 연결되어, 온, 오프 스위칭 동작으로 전류원을 제1 커패시터(C1)에 충전시킨다.

트랜지스터(Q23)는 컬렉터 단자가 소프트 스타트 핀(300)과 제1 전류원과 스위치(400)의 공통 단자와 연결되고, 이미터 단자가 접지되며, 베이스 단자에 버스트 디밍 펄스 신호가 입력되어 스위칭 동작한다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 두 가지 기능을 가지는 소프트 스타트 제어 회로의 작용에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도3은 도2의 소프트 스타트 제어 회로를 보다 상세하게 나타내는 회로도이며, 도4는 본 발명의 실시 예에 따른 소프트 스타트 제어 회로의 동작 파형을 나타내는 도면이다.

초기에 전원이 인가되면, 스타트 업 회로(100)가 기준 전압이 5V가 되기 이전까지 동작한다. 스타트 업 회로(100)는 RS 래치(200)의 초기 상태(state)를 결정하고 커패시터(C1)를 방전시켜 인버터의 동작을 초기화한다. 즉, 기준 전압이 5V가 되기 이전에 트랜지스터(Q16)가 오프되고, 트랜지스터(Q9~Q12)가 동작하여 트랜지스터(Q21)을 온 시킨다. 트랜지스터(Q21)의 온 동작으로 소프트 스타트 핀(300)에 직렬 연결된 제1 커패시터(C1)에 충전되어 있던 전류를 방전시킴으로써 소프트 스타트 핀(300) 전압 레벨을 접지 레벨(GND Level)로 유지한다. 이때, 제1 커패시터(C1)의 전압이 낮아지므로 제1 비교기(COMP1)의 비반전 단자의 전압가 반전 단자의 기준 전압인 2.5V보다 낮게되므로, 제1 비교기의 출력은 로우(Low)가 된다. RS 래치(200)의 셋(S)이 로우이므로, 출력()은 하이(High)가 된다.

RS 래치(200)의 출력()이 하이가 되면, 스위치(400)가 오프 되면서 제2 전류원(I2)이 비 활성화된다. 결과적으로, 기준 전압 5V의 전원을 인가 받은 5㎂의 제1 전류원(I1)만이 활성화되어 동작하게 되어 첨부한 도4에서와 같이 소프트 스타트 핀(300)의 전압 파형이 나타난다. 이로 인해 CCFL에 가해지는 관 전압 파형도 도4와 같이 메인 스위칭 주파수 100Hz에서의 동작 파형이 나타난다.

기준 전압이 5V가 되면, 스타트 업 회로(100)의 트랜지스터(Q16)가 온 되어 트랜지스터(Q9~Q12)가 오프 된다. 이로 인해, 트랜지스터(Q21)가 오프 되고, 트랜지스터(Q21)의 오프로 인해 제1 커패시터(C1)가 제1 전류원(I1)에 의해 충전되어 첨부한 도4에서와 같이 소프트 스타트 핀(300)의 전압이 상승한다. 이로 인해 CCFL에 가해지는 관 전압 파형도 도4와 같이 메인 스위칭 주파수 100Hz에서의 동작 파형이 나타난다. 충전 전압은 제너 다이오드(Vz)에 의해 제너 다이오드 전압을 유지한다.

소프트 스타트 핀(300)의 전압이 상승하게 되어, 제1 비교기(COMP1)의 비반전 단자 전압이 기준 전압인 2.5V보다 높아지면, 제1 비교기(COMP1)의 출력이 하이가 된다. 제1 비교기(COMP1)의 출력이 하이가 되면 트랜지스터(Q22)를 온 시키고, RS 래치(200)의 셋(S)단자에 하이가 입력되면서 RS 래치(200)의 출력()이 로우를 유지하게된다. 이로 인해, 스위치(400)가 오프 되면서 제2 전류원(I2)가 활성화된다. 이때, 제1 커패시터(C1)는 제1 전류원(I1)과 제2 전류원(I2)으로부터 동시에 전류를 충전시키게 되고, 도4와 같이 소프트 스타트 핀 전압이 제1 전류원(I1)과 제2 전류원(I2)의 합으로 상승하게 된다. 이로 인해 소프트 스타트 시간이 단축된다.

만일, 버스트 디밍 신호가 소프트 스타트 핀(300)에 인가되면 트랜지스터(Q23)이 온, 오프를 반복하게 되고, 트랜지스터(Q23)이 온 됨과 동시에 제1 커패시터(C1)가 방전된다. 버스트 디밍 신호가 오프되면 트랜지스터(Q23)가 오프 되면서 제1 커패시터(C1)에 제1 전류원(I1)과 제2 전류원(I2)가 합쳐진 양이 충전되므로, 약 200㎲의 지연시간이 발생한다. 이러한 200㎲의 지연시간은 버스트 디밍 싱에 스위치(400)의 온 시간이 최소 듀티(minimum duty)에서 서서히 증가하도록 하기 때문에 결과적으로 램프에 인가되는 전압이 오버슈트 하는 구간없이 서서히 증가하도록 만들어 준다. 이는 버스트 디밍 신호가 인가되어 제1 비교기(COMP1)의 출력 상태가 변화하더라도 RS 래치(200) 구조로 이루어져 있기 때문에 리셋(R)신호가 하이가 되지 않으면 출력()이 계속 로우를 유지하므로 제1 커패시터(C1)를 충전시키는 전류는 제1 전류원(I1)과 제2 전류원(I2)의 합이 된다.

본 발명의 실시 예는 하나의 실시 예에 지나지 않으며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 구성 요소의 많은 변형 및 변경이 가능함은 물론이다.

이상에서와 같이, 본 발명의 두가지 기능의 소프트 스타트 제어 회로는 LCD 백라이트 인버터 드라이버의 초기 소프트 스타트와 펄스폭 변조기 디밍 시의 소프트 스타트를 1개의 핀과 1개의 커패시터를 이용하여 제어할 수 있도록 하므로, 외부 소자를 줄여 원가 절감 및 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의해 램프에 인가되는 전압에서 발생하는 오버슈트를 방지할 수 있다.

Claims

소프트 스타트 핀과 상기 소프트 스타트 핀에 공급되는 전압을 충방전하는 소프트 스타트 제어 회로에서,

버스트 디밍 펄스 신호의 입력에 따라 동작하는 제1 트랜지스터로부터 출력 신호를 입력 받아 기준 전압과의 비교 신호를 출력하는 비교부;

소프트 스타트 제어 회로에 전류를 공급하는 제1, 제2 전류원을 가지는 전류 공급부;

상기 제1 전류원의 전류 공급을 스위칭 하는 스위칭부;

상기 스위칭부의 동작 상태를 결정하여, 상기 제1 전류원과 제2 전류원의 공급 전류를 합하여 제1 커패시터에 충전할 수 있도록 하는 래치; 및

상기 래치의 초기 상태를 결정하고 상기 제1 커패시터를 방전시켜 동작을 초기화하는 동작 초기화부

를 포함하는 두가지 기능의 소프트 스타트 제어 회로.
제1항에서,

상기 래치의 리셋 단자가 상기 동작 초기화부의 출력 신호를 입력받고 셋 단자는 상기 비교부의 출력 신호를 입력받으며, 상기 래치의 출력 단자가 상기 스위칭부에 연결되는 것을 특징으로 하는 두 가지 기능의 소프트 스타트 제어 회로.
제1항에서,

상기 소프트 스타트 핀의 한쪽 단이 제1 트랜지스터의 컬렉터와 제1 전류원과 상기 스위칭부의 공통 단자와 연결되고, 다른 쪽단이 상기 제1 커패시터의 한쪽 단이 연결되며, 상기 제1 커패시터는 상기 소프트 스타트 핀의 다른 쪽단과 한쪽 단이 직렬로 연결되고 다른 쪽단은 접지되는 것을 특징으로 하는 두 가지 기능의 소프트 스타트 제어 회로.
제1항에서,

상기 비교부는 상기 제1 트랜지스터의 컬렉터 단자를 비반전 단자에 입력받고 공급되는 직류 전원의 전압을 반전 단자에 입력받고, 상기 제1 트랜지스터는 컬렉터 단자가 상기 소프트 스타트 핀과 상기 제1 전류원과 상기 스위칭부의 공통 단자와 연결되고 이미터 단자가 접지되며 베이스 단자에 버스트 디밍 펄스 신호를 입력받는 것을 특징으로 하는 두 가지 기능의 소프트 스타트 제어회로.
제1항에서,

상기 스위칭부는 상기 제2 전류원과 다른 쪽단이 직렬로 연결되어, 온, 오프 스위칭 동작으로 전류를 상기 제1 커패시터에 충전시키는 것을 특징으로 하는 두 가지 기능의 소프트 스타트 제어회로.