KR20020072948A - 다중 부하 전력 공급 시스템 및 다중 램프 구동 시스템 - Google Patents

다중 부하 전력 공급 시스템 및 다중 램프 구동 시스템 Download PDF

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KR20020072948A
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위-홍 린
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앰비트 마이크로시스템즈 코포레이션
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Abstract

본 발명은 다중 램프 구동 시스템에 관한 것으로, 이 구동 시스템은 다수의 램프, 인버터 회로, 그리고 한 개 이상의 전류 균형 회로를 포함하며, 상기 다수의 램프는 한 개의 마스터램프와 한 개 이상의 슬레이브램프를 포함하고, 상기 인버터 회로는 상기 다수의 램프에 AC 전력을 공급하기 위해 DC 전력을 AC 전력으로 변환하며, 상기 한 개 이상의 전류 균형 회로는 슬레이브램프 각각에 연결되는 임피던스 소자를 가지고, 그래서 상기 마스터램프와 상기 각각의 슬레이브램프 전류와 함께 등가 임피던스가 변하여, 상기 마스터램프 및 슬레이브램프의 전류를 균일하게 한다.

Description

다중 부하 전력 공급 시스템 및 다중 램프 구동 시스템{Power Supply System for Multiple Loads and Driving System for Multiple Lamps}
본 발명은 여러 부하에 대한 전력 공급 시스템에 관한 것이고, 특히 여러 방전 램프의 구동 시스템에 관한 것으로서, 각각의 방전 램프를 통해 전류를 동일하게 하는 전류 균형 회로를 갖춘 LCD 패널의 역광조명 시스템(backlighting system)에서의 다중 방전 램프 구동 시스템에 관한 것이다.
저온 캐소드 형광 램프(CCFL)와 같은 방전 램프가 LCD 패널의 역광조명 시스템에 흔히 사용된다. 이 방전 램프는 인버터 회로에 의해 구동되는 것이 일반적이다. 대형 LCD 패널에서, 충분한 조명을 제공하기 위해 여러 램프가 필요하다. 이러한 다중-램프 장치에서, 한 개의 변압기나 한 개의 전력 변환 단계만으로 두 개 이상의 병렬연결 방전 램프를 구동하는 것은 각 램프를 통과하는 전류에 상당한 영향을 미치고, 램프간의 임피던스차로 인해 불규칙한 전류 분포를 유발한다. 이러한 불규칙한 전류 효과는 전류가 작은 램프의 경우 불충분한 조명으로 LCD 패널의 조명 균일성에 악영향을 미칠 뿐 아니라, 과전류가 흐르는 램프의 경우 과열로 인해 전체 역광조명 시스템의 수명을 저하시킨다. 더욱이, 여러 램프를 구동하기 위해 한 개의 전력 변환 단계 및 제어 루프를 이용할 경우, 인버터 부품의 허용오차 및 램프 특성의 변화와 같은 조건을 완전히 고려하기 어렵고, 원래의 설계대로 제어하기 어렵다.
앞서의 단점을 고려할 때, 대부분의 기존 인버터에서는 한 개의 방전 램프를 구동하기 위해 한 개의 전력 변환 단계 및 제어 루프가 사용된다. 여러 램프의 구동을 위하여, 상응하는 전력 변환 단계 및 제어 루프가 이에 따라 제공되어야 한다. 도 1은 두 개의 램프 구동을 위해 두 개의 전력 변환 단계 및 제어 루프를 이용하는 기존 회로의 구조를 도시한다. 램프 Lpa와 Lpb는 변압기(16a, 16b)에 의해 각각 구동되고, 피드백 신호는 샘플링 저항 Ra와 Rb로부터 각각 얻어지며, 상응하는 PWM(펄스폭변조) 제어기(도시되지 않음)로 공급된다. 다중 전력 변환 단계 및 제어 루프에 의한 다중 램프 구동이 다중 램프 각각에 균일한 전류를 공급할 수 있지만, 부품의 수가 증가하여, 비용이나 부피가 증가하는 단점이 있다. 더욱이, 각각의 전력 변환 단계는 서로 다른 주파수에서 작동한다. 이러한 비동기식 작동은 상호 간섭을 유발하는 경향이 있고, 심각한 경우에는 LCD 패널의 영상 신호를 간섭시켜서 스크린에 리플 잡음을 생성할 수 있다. 결과적으로, 이러한 기존 회로 구조는 비용이 많이들고 부피가 커지며 신호 간섭이 생성되는 여러 단점을 가진다.
다중 방전 램프 구동을 위한 기존 회로의 또다른 구조가 도 2에 도시된다. 두 개의 램프 Lpa, Lpb 구동을 위해 한쌍의 직렬 연결 변압기(16a, 16b)가 사용되고, 공통 피드백 루프가 제공된다. 도 2의 회로는 비동기식 작동에 기인한 간섭 문제를 개선시키지만, 램프 전류간의 차이가 도 1의 경우에 비해 더 크다. 따라서, 이 구조도 전류 균형을 이루기 위한 효과를 기대하기 어렵다.
따라서, 여러 부하 각각을 통과하는 전류를 효과적으로 균일하게 하는 다중 부하용 전력 공급 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
특히 LCD 패널의 역광조명 시스템에서 저온 캐소드 형광 램프(CCFL)에 적용되는 다중 램프용 구동 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 또다른 목적이다. 이 시스템은 각각의 램프를 통과하는 전류를 효과적으로 균일하게 하여, LCD 패널의 조명 균일성을 개선시키고 램프 수명을 연장시켜야 한다. 또한, 비용 및 부피를 감소시키면서 비동기식 작동에 의한 간섭 문제를 개선시켜야 한다.
본 발명의 또다른 목적은 다중 램프 구동 시스템의 전력 변환 단계 및 제어 회로를 단순화하면서, 부하의 대소로 인한 문제를 방지하기 위해 구동 효율을 최적으로 유지하는 다중 램프용 구동 시스템을 제공하는 것이다.
앞서의 목적을 성취하기 위해 본 발명에 따르는 다중 램프 구동 시스템의 한 태양이 이제 설명된다. 이 구동 시스템은 1) 한 개의 마스터램프와 한 개 이상의 슬레이브램프를 갖춘 다수의 램프, 2) 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터 회로, 그리고 3) 각각의 슬레이브램프에 직렬 연결되는 커패시터를 갖춘 한 개 이상의 전류 균형 회로를 포함한다. 그래서, 커패시터의 균일한 충전 반응이 마스터램프와 각 슬레이브램프의 전류값과 함께 변화하여, 마스터와 슬레이브램프를 통해 전류의 균형을 이룬다.
전류 균형 회로는 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터, 마스터 및 슬레이브램프에 대한 전류 샘플링 회로, 그리고 비교기 회로를 포함한다. 상기 제 1, 2 트랜지스터의 컬렉터와 에미터는 커패시터의 두 단부에 각각 연결되어, 제 1, 2 트랜지스터가 구동될 때 커패시터가 방전될 수 있다. 상기 전류 샘플링 회로는 마스터램프와 슬레이브램프에서 전류를 얻는다. 상기 비교기 회로는 마스터램프 및 슬레이브램프용 전류 샘플링 회로에 연결되는 두 개의 입력과, 제 1, 2 트랜지스터의 베이스에 연결되는 한 개의 출력을 가진다. 그래서 상기 비교기 회로는 마스터램프및 슬레이브램프의 전류값을 비교하고, 제 1, 2 트랜지스터 구동을 위한 출력 전압을 선택적으로 출력한다.
본 발명에 따라, 다중 램프 구동 시스템의 또다른 태양은 제 1, 2 램프, 인버터 회로, 그리고 전류 균형 회로를 포함한다. 상기 인버터 회로는 제 1, 2 램프에 AC 전력을 공급하기 위해 DC 전력을 AC 전력으로 변환하고, 전류 균형 회로는 제 1, 2 램프를 통해 전류 균형을 이룬다.
전류 균형 회로는 제 1 램프에 직렬연결되는 제 1 커패시터, 제 2 램프에 직렬연결되는 제 2 커패시터, 제 1, 2, 3, 4 트랜지스터를 포함한다. 상기 제 1, 2 트랜지스터의 컬렉터와 에미터는 제 1 커패시터의 두 단부에 각각 연결되고, 상기 제 1, 2 트랜지스터의 베이스는 제 2 커패시터에 연결된다. 상기 제 3, 4 트랜지스터의 컬렉터와 에미터는 제 2 커패시터의 두 단부에 각각 연결되고, 제 3, 4 트랜지스터의 베이스는 제 1 커패시터에 연결된다.
도 1은 다수의 방전 램프를 구동하기 위한 기존 회로 구조의 도면.
도 2는 다수의 방전 램프를 구동하기 위한 또다른 회로 구조의 도면.
도 3은 본 발명에 따르는 제 1 실시예의 회로도.
도 4a는 전류 균형 회로가 없는 종래 구조에서의 램프 전류 파형 도면.
도 4b는 전류 균형 회로를 갖춘 현 구조에서의 램프 전류 파형 도면.
도 5a-5c는 본 발명에 따르는 제 1 실시예의 변형 도면.
도 6은 본 발명에 따르는 제 2 실시예의 회로도.
도 7은 다중 램프 구동을 위한 다중 전력 변환 단계를 갖춘 본 발명의 회로도.
(도면부호 설명)
10, 12, 12a, 12b, 14, 16a, 16b ... 변압기
20, 40 ... 전류 균형 회로
22, 32a, 32b ... 비교기
도 3은 본 발명에 따른 제 1 실시예의 회로도를 도시한다. 도시되는 바와 같이 본 발명에 따른 다중 램프 구동 시스템은 마스터램프 Lpm 및 슬레이브램프 Lps, 변압기(10), 그리고 전류 균형 회로(20)를 포함한다. 변압기(10)는 커패시터 C를 통해 마스터램프 Lpm 및 슬레이브램프 Lps에 AC 전력을 공급하고, 전류 균형 회로(20)는 마스터램프 Lpm 및 슬레이브램프 Lps 통과 전류의 균형을 이루게 한다. 후에 설명되겠지만, 전류 균형 회로는 가변 커패시터와 같이 작용하여, 전류 균형 회로의 등가 커패시턴스가 마스터램프 Lpm 및 슬레이브램프 Lps의 전류값과 함께변화하여 균형된 전류 분포에 도달하도록 램프의 전류 파형을 선형으로 제어한다.
단 한 개의 슬레이브램프와 단 한 개의 전류 균형 회로만이 도 3의 회로도에 도시되지만, 도 3에 도시되는 방식의 실제 적용에 따라 슬레이브램프 및 전류 균형 회로의 수가 적절하게 증가할 수 있다는 것을 당 분야의 통상의 지식을 가진 자는 알 수 있을 것이다. 또한, 구동될 램프의 수에 따라, 변압기의 전력에 따라, 그리고 설계 및 비용에 관한 다른 여러 고려사항에 따라, 변압기(10)로 단일 변압기나 다중 변압기가 사용될 수 있다. 앞서 언급한 변화는 본 발명의 전류 균형 효과를 저하시키지 않을 것이다.
램프의 저전압 단부에 제공되는 전류 균형 회로(20)는 커패시터 Cx, 제 1 트랜지스터 Qp, 제 2 트랜지스터 Qn, 제 1 다이오드 Dp, 제 2 다이오드 Dn, 샘플링 저항 Rm, Rs, 그리고 비교기(22)를 포함한다. 커패시터 Cx는 슬레이브램프 Lps에 직렬 연결되고, 제 1, 2 트랜지스터 Qp, Qn의 컬렉터와 에미터는 커패시터 Cx의 두 단부에 각각 연결되며, 두 다이오드 Dp, Dn은 두 트랜지스터 Qp, Qn의 컬렉터/에미터에 각각 연결되고, 샘플링 저항 Rm, Rs는 마스터램프 Lpm과 슬레이브램프 Lps에 각각 직렬연결된다. 비교기(22)는 샘플링 저항 Rm, Rs에 각각 연결되는 두 개의 입력과, 두 개의 트랜지스터 Qp와 Qn의 베이스에 연결되는 한 개의 출력을 가진다.
도 3의 제 1, 2 트랜지스터 Qp, Qn은 NPN 트랜지스터로 도시된다. 그러나, 제 1, 2 트랜지스터 Qp와 Qn으로 PNP 트랜지스터가 사용될 수도 있으며, 이때 비교기(22)의 두 입력 신호가 역으로 연결되어야 한다. 더욱이, 도 3의 전류 균형 회로와 후에 기술될 다른 변형 및 다른 실시예에 BJT 트랜지스터가 사용되지만, BJT가MOS 트랜지스터같이 다른 종류의 트랜지스터로 대체될 수 있음을 당 분야의 통상의 지식을 가진 자는 이해할 것이다.
도 3의 제 1 실시예의 작동이 아래에 기술될 것이다. 샘플링 저항 Rm과 Rs를 이용함으로서, 마스터램프 Lpm과 슬레이브램프 Lps의 양의 전류파형을 얻을 수 있다. 즉, 마스터램프 Lpm과 슬레이브램프 Lps의 전류 Im과 Is가 전압 Vm 및 Vs로 그 비에 따라 변환된다. 이 두 전압 신호 Vm과 Vs는 비교기(22)의 인버팅 및 비-인버팅 입력으로 각각 공급되고, 비교기(22)에 의한 비교후 두가지 결과가 다음과 같이 기술된다. 첫 번째 경우에, 전압 Vm은 전압 Vs보다 크다. 즉, 마스터램프 Lpm을 지나는 전류 Im이 슬레이브램프 Lps를 지나는 전류 Is보다 크다. 따라서, 비교기(22)의 출력 전압 레벨이 상승하여 제 1, 2 트랜지스터 Qp, Qn을 구동시킨다. 이는 커패시터 Cx를 방전시켜서 커패시터 Cx의 등가 커패시턴스가 감소한다. 즉, 슬레이브램프 Lps 루프의 등가 커패시턴스가 감소하고, 그래서 전류 Is가 증가한다. 두 번째 경우에, 전압 Vs는 전압 Vm보다 크다. 즉, 슬레이브램프 Lps를 지나는 전류 Is가 마스터램프 Lpm을 지나는 전류 Im보다 크다. 따라서, 비교기(22)의 출력 전압 레벨이 강하하고, 커패시터 Cx 방전을 위한 제 1, 2 트랜지스터 Qp, Qn의 동작이 일어나지 않는다. 그래서, 커패시터 Cx의 커패시턴스는 원래의 값에 머물게된다(Xc = 1/C). 슬레이브램프 Lps 루프의 등가 커패시턴스 증가로 인해, 전류 Is가 감소한다.
마스터램프 및 슬레이브램프의 전류파형과 비교기의 출력파형이 도 4에 도시된다. 이때, 도 4a는 전류 균형 회로가 없는 기존 구조 결과를 도시하고, 도 4b는전류 균형 회로를 갖춘 현구조 결과를 도시한다. 도 4a의 경우에, 트랜지스터 Qp와 Qn이 회로에 제공되지 않으나, 도 4b에 비교할 때 비교기가 제공된다. 도 4a에서, 마스터램프 Lpm의 유효전류는 6,58mA이고, 슬레이브램프 Lps의 유효전류는 5.36mA이다. 도 4b에서, 마스터램프 Lpm의 유효전류는 6.56mA이고, 슬레이브램프 Lps의 유효전류도 6.56mA이다. 도 4b에서, 비교기(22)가 트랜지스터 Qp와 Qn을 구동하는 역할을 하여, 슬레이브램프 Lps의 전류파형이 마스터램프 Lpm의 전류파형을 따른다. 그래서, 균형된 전류 분포에 도달한다.
앞서 언급한 본 발명의 제 1 실시예에서, 램프의 양의 전류파형만이 제어되었으나, 전류 균형의 목적을 이루었고, 양/음 반파 주기의 파형 균형비는 영향을 받지 않는다.
음의 전류파형에 대한 제어 회로를 추가하기 위해, 음의 전류파형에 대한 샘플링 회로와 비교기만이 필요하고, 추가적인 커패시터 Cx, 트랜지스터 Qp, Qn, 다이오드 Dp, Dn은 불필요하다. 도 5a와 5b는 본 발명에 따르는 제 1 실시예의 변형으로서, 단일 변압기 장치와 이중 변압기 장치에서 각각의 음의 전류파형에 대한 제어 회로를 가지는 회로 구조를 도시한다.
도 5a는 단일 변압기(12)로 두 램프를 구동하는 회로를 도시한다. 마스터램프 Lpm과 슬레이브램프 Lps가 커패시터 C, C를 통해 변압기(12)의 제 2 측부에 연결된다. 양의 전류파형에 대한 샘플링 저항 Rmp, Rsp와, 음의 전류파형에 대한 샘플링 저항 Rmn, Rsn이 마스터램프 루프와 슬레이브램프 루프에 각각 제공된다. 이 샘플링 저항을 이용함으로서, 마스터램프 Lpm과 슬레이브램프 Lps의 양/음 전류파형을 각각 얻을 수 있고, 전압 신호 Vmp, Vsp, 그리고 Vmn, Vsn으로 각각 변환할 수 있다. 이어서, 전압신호 Vmp와 Vsp가 비교기(32a)의 비-인버팅 입력과 인버팅 입력으로 각각 공급되며, 전압신호 Vmn과 Vsn이 비교기(32b)의 인버팅 및 비-인버팅 입력으로 각각 공급된다. 비교기(32a, 32b)의 출력 신호는 트랜지스터 Qp, Qn의 베이스에 모두 연결된다. 이에 따라, 비교기 회로(30)는 마스터램프 Lpm과 슬레이브램프 Lps 사이의 양/음 전류파형의 차이에 따라 커패시터 Cx의 등가 커패시턴스를 변화시키고, 균형된 전류 분포에 다다르기 위해 마스터램프 Lpm과 슬레이브램프 Lps의 파형을 선형으로 제어한다.
도 5b는 두 변압기(12a, 12b)에 의해 두 램프를 구동하는 회로를 도시한다. 이 회로에는 음의 전류파형을 위한 샘플링 저항 Rmn, Rsn과 전류 비교기(32b)가 제공된다. 이 회로가 도 5a에 도시되는 바와 같은 단일 변압기를 가지는 회로와 약간 다르지만, 작동 원리는 도 5a의 회로와 일반적으로 비슷하며, 이는 당 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 이해할 수 있으므로 더 이상의 설명을 생략한다.
도 5c는 본 발명에 따르는 제 1 실시예의 또다른 변형을 도시한다. 일반 장치에서, 한 개의 램프에 두 개의 라인이 제공되고, 이때 한 라인은 고전압라인이고, 다른 한 개의 라인은 저전압라인이다. 그러나, 단일 저전압라인의 형성을 위해 함께 연결되는 다수의 램프의 저전압라인을 갖추도록 일부 제품이 설계된다. 공통저전압 라인을 가지는 이러한 구조에서, 도 5c에 도시되는 배열을 형성하도록 제 1 실시예의 회로에 수정이 가해진다.
도 6은 본 발명에 따른 제 2 실시예의 회로를 도시한다. 본 실시예에서, 전류 균형 회로의 구조는 제 1 실시예의 경우와 다르다. 도시되는 바와 같이, 다중 램프 구동 시스템은 제 1 램프 Lp1, 제 2 램프 Lp2, 변압기(14), 전류 균형 회로(40)를 포함한다. 이때 변압기(14)는 커패시터 C를 통해 제 1 램프 Lp1과 제 2 램프 Lp2에 각각 AC 전력을 공급하며, 전류 균형 회로(40)는 제 1 램프 Lp1과 제 2 램프 Lp2를 지나는 전류를 동등하게 한다.
전류 균형 회로(40)는 제 1 커패시터 C1, 반대방향으로 병렬 연결된 한쌍의 다이오드 D1, D2, 그리고 제 1 저항 R1을 포함한다. 이들은 제 1 램프 Lp1에 순서대로 직렬 연결된다. 전류 균형 회로(40)는 제 2 커패시터 C2, 반대 방향으로 병렬연결되는 한쌍의 다이오드 D3, D4, 그리고 제 2 저항 R2를 포함한다. 이들은 순서대로 제 2 램프 Lp2에 직렬 연결된다. 전류 균형 회로(40)는 제 1 트랜지스터 Q1과 제 2 트랜지스터 Q2를 포함하고, 그 컬렉터와 에미터는 제 1 커패시터 C1의 두 단부에 각각 연결되고, 그 베이스는 제 2 커패시터 C2와 다이오드 D3, D4 사이의 노드에 연결된다. 전류 균형 회로(40)는 제 3 트랜지스터 Q3와 Q4를 포함하고, 그 컬렉터와 에미터는 제 2 커패시터 C2의 두 단부에 각각 연결되고, 그 베이스는 제 1 커패시터 C1과 다이오드 D1, D2 사이의 노드에 연결된다. 제 1, 3 트랜지스터 Q1, Q3는 NPN 트랜지스터이고, 제 2, 4 트랜지스터 Q2, Q4는 PNP 트랜지스터이다.
다음으로, 도 6의 제 2 실시예의 동작이 다음과 같이 설명될 것이다. 전압 V1이 전압 V2보다 클 경우, 즉 제 1 램프 Lp1을 지나는 전류 I1이 제 2 램프 Lp2를 지나는 전류 I2보다 클 경우, 제 1 트랜지스터 Q1과 제 2 트랜지스터 Q2가 컷-오프 영역(Ic=0)으로 진입할 것이고, 제 3 트랜지스터 Q3와 제 4 트랜지스터 Q4가 작동할 것이다. 양의 반주기(positive half cycle)에서, 제 3 트랜지스터 Q3가 액티브 또는 희생 영역으로 진입하고, 제 4 트랜지스터 Q4는 컷-오프 영역에 머문다. 음의 반주기(negative half cycle)에서, 제 4 트랜지스터 Q4가 액티브 또는 희생 영역으로 진입하고, 제 3 트랜지스터 Q3는 컷-오프 영역에 머문다. 컷-오프 영역에 진입하는 트랜지스터 Q1, Q2의 작동은 제 1 램프 루프의 커패시터 C1의 등가 커패시턴스를 증가시키고, 액티브 또는 희생 영역에 진입하는 트랜지스터 Q3, Q4의 작동은 제 2 램프 루프에서 제 2 커패시터 C2의 등가 커패시턴스를 감소시킨다. 따라서, 전류 I1이 감소하고 전류 I2가 증가한다. 이와는 반대로, 제 2 램프 Lp2의 전류 I2가 제 1 램프 Lp1의 전류 I1보다 클 경우, 제 3 트랜지스터 Q3와 제 4 트랜지스터 Q4가 희생 영역으로 진입할 것이고, 제 1 트랜지스터 Q1과 제 2 트랜지스터 Q2는 액티브 또는 희생 영역으로 진입할 것이다. 이 작동은 제 2 램프 루프에서 제 2 커패시터 C2의 등가 커패시턴스를 증가시키고, 제 1 램프 루프에서 커패시터 C11의 등가 커패시턴스를 감소시킨다. 따라서, 전류 I2가 감소하고 전류 I1이 증가한다. 이에 따라, 균형된 전류 분포를 얻을 수 있다.
본 발명에 따르는 제 2 실시예의 회로에서, 액티브 영역에서 트랜지스터 Q1-Q4의 베이스와 에미터 사이 전압 VBE(약 0.6V)를 보상하기 위해 다이오드 D1-D4가 제공된다.
더욱이, 본 발명에 따라, 각 실시예와 변형에서 전류 균형 회로의 커패시터 Cx, C1, C2는 실제 회로 설계시 요구사항에 따라 저항이나 인덕터같은 다른 임피던스 장치로 대체될 수 있지만, 이는 전류 균형 효과에 영향을 미치지 않는다.
본 발명의 전류 균형 회로는 실시간 전류파형 피드백 제어회로로서, 다중 램프 장치에서 각각의 슬레이브램프의 전류파형이 마스터램프의 전류파형을 정확하게 따르고 거의 같은 유효전류에 도달하는 것을 보장한다. 이러한 배열은 램프 특성 변화로 인하여 가능한 부정적 효과를 효과적으로 제거하고, 다른 램프를 통하는 전류를 균일하게 하며, 램프의 수명을 연장시키고, 그리고 각 램프의 조명을 균일하게 한다. 더욱이, 본 발명에 따르는 다중 램프 구동 시스템은 단 한 개의 전력 변환 단계 및 제어 루프만으로 여러 램프를 구동함으로서 사용되는 부품이 적다. 그래서 생산비용을 절감시킬뿐 아니라, 인버터의 실제 부피를 감소시켜서, 전자제품 소형화에 보다 적절하게 이용할 수 있다. 특히, 본 발명의 회로에 더 많은 램프가 사용될 경우, 비용 절감 및 부피 감소의 효과는 더욱 두드러질 것이다. 더욱이, 동작 주파수가 동기화되므로, 비동기 간섭 문제가 제거된다.
본 발명의 스위칭 회로와 제어 회로가 저전압 단부에 제공되기 때문에, 고전압 부품이나 기술이 필요하지 않다. 이는 회로의 신뢰성을 향상시키며, 생산 비용을 낮춘다.
더욱이 본 발명에 따라 회로의 전류 균형 특성을 이용함으로서, 마스터 전력 변환 단계만을 제외한 다른 전력 변환 단계의 회로 구조를 단순화시킬 수 있을 뿐 아니라 제어 회로를 제거할 수도 있다. 특히 도 7에 도시되는 바와 같이, 램프수가 증가하고 단일 변압기의 전력이 모든 램프를 구동하기에 불충분할 경우, 여러 변압기가 사용될 수 있다. 마스터변압기를 제외하고, 나머지 슬레이브 변압기는 고정펄스폭으로 구동된다. 전류 균형 회로의 통합으로 전류가 제어되고, 완전한 부하펄스폭에 대해 고정펄스폭이 선택될 수 있어서, 구동 회로를 적절한 작동점으로 유지할 수 있다. 그러므로, 전체 효율이 개선되고, 빛이나 상당한 부하가 있더라도 큰 효율감소가 나타나지 않는다.
램프용 구동 회로, 특히 LCD 패널의 역광조명 시스템에서의 방전 램프용 구동 회로를 들어 본 발명을 설명하였으나, 당 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 전류 균형 회로가 다른 종류의 부하에 대한 다-부하 구동 시스템에도 적용가능하며 각각의 부하에서 균일한 전류에 도달함을 이해할 것이다. 앞서 언급한 기술 내용은 설명용도이지 제한적 용도가 아니다. 첨부된 청구범위에 따른 어떤 변화나 수정도 본 발명의 범위를 벗어나지 않을 것이다.
따라서, 여러 부하 각각을 통과하는 전류를 효과적으로 균일하게 하는 다중 부하용 전력 공급 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
특히 LCD 패널의 역광조명 시스템에서 저온 캐소드 형광 램프(CCFL)에 적용되는 다중 램프용 구동 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 또다른 목적이다. 이 시스템은 각각의 램프를 통과하는 전류를 효과적으로 균일하게 하여, LCD 패널의 조명 균일성을 개선시키고 램프 수명을 연장시켜야 한다. 또한, 비용 및 부피를 감소시키면서 비동기식 작동에 의한 간섭 문제를 개선시켜야 한다.
본 발명의 또다른 목적은 다중 램프 구동 시스템의 전력 변환 단계 및 제어 회로를 단순화하면서, 부하의 대소로 인한 문제를 방지하기 위해 구동 효율을 최적으로 유지하는 다중 램프용 구동 시스템을 제공하는 것이다.

Claims (22)

  1. 다중 램프 구동 시스템에서,
    상기 구동 시스템은 다수의 램프, 인버터 회로, 그리고 한 개 이상의 전류 균형 회로를 포함하며,
    상기 다수의 램프는 한 개의 마스터램프와 한 개 이상의 슬레이브램프를 포함하고,
    상기 인버터 회로는 상기 램프에 AC 전력을 공급하기 위해 DC 전력을 AC 전력으로 변환하며,
    상기 한 개 이상의 전류 균형 회로는 상기 슬레이브램프 각각에 연결되는 임피던스 소자를 가지며, 그래서 등가 커패시턴스가 상기 마스터램프와 상기 슬레이브램프를 지나는 전류와 함께 변화하여, 상기 마스터램프와 슬레이브램프의 전류를 균일하게 하는 것을 특징으로 하는 다중 램프 구동 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 전류 균형 회로는 제 1 트랜지스터, 제 2 트랜지스터, 전류 샘플링 회로, 그리고 비교기 회로를 추가로 포함하며,
    상기 제 1, 2 트랜지스터의 컬렉터와 에미터는 상기 임피던스 소자의 두 단부에 각각 연결되어, 상기 제 1, 2 트랜지스터가 구동될 때 상기 임피던스 소자의 등가 임피던스가 변화하고,
    마스터램프 및 슬레이브램프에 대한 상기 전류 샘플링 회로는 상기 마스터램프 및 슬레이브램프를 통해 전류를 얻으며, 그리고
    상기 비교기 회로의 입력은 마스터램프 및 슬레이브램프에 대한 상기 전류 샘플링 회로에 연결되고, 상기 비교기 회로의 출력은 상기 제 1, 2 트랜지스터의 베이스에 연결되어, 상기 마스터램프 및 상기 슬레이브램프를 지나는 전류를 비교하고 상기 제 1, 2 트랜지스터 구동을 위한 전압을 선택적으로 출력하는 것을 특징으로 하는 다중 램프 구동 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 임피던스 소자는 커패시터인 것을 특징으로 하는 다중 램프 구동 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 임피던스 소자는 저항인 것을 특징으로 하는 다중 램프 구동 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 임피던스 소자는 인덕터인 것을 특징으로 하는 다중 램프 구동 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서, 마스터램프 및 슬레이브램프에 대한 상기 샘플링 회로는 상기 마스터램프 및 슬레이브램프의 양의 전류파형을 얻기 위해 사용되고, 상기 비교기 회로는 마스터램프 및 슬레이브램프의 양의 전류파형을 비교하기 위한 한 개의 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 램프 구동 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서, 마스터램프 및 슬레이브램프에 대한 상기 샘플링 회로는 상기 마스터램프 및 슬레이브램프의 양/음 전류파형을 얻기 위해 사용되고, 상기 비교기 회로는 상기 마스터램프 및 슬레이브램프의 양의 전류파형과 음의 전류파형을 비교하기 위해 각각 두 개의 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 램프 구동 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 인버터 회로는 한 개의 변압기를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 램프 구동 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 인버터 회로는 다수의 변압기를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 램프 구동 시스템.
  10. 다중 램프 구동 시스템으로서,
    상기 구동 시스템은 제 1 램프와 제 2 램프, 인버터 회로, 전류 균형 회로를 포함하며,
    상기 인버터 회로는 상기 제 1, 2 램프에 AC 전력을 공급하기 위해 DC 전력을 AC 전력으로 변환하고,
    상기 전류 균형 회로는 상기 제 1, 2 램프를 지나는 전류를 균일하게 하며,이때 상기 전류 균형 회로는 제 1 임피던스 소자, 제 2 임피던스 소자, 제 1, 2, 3, 4 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제 1 임피던스 소자는 상기 제 1 램프에 연결되고,
    상기 제 2 임피던스 소자는 상기 제 2 램프에 연결되며,
    상기 제 1, 2 트랜지스터의 컬렉터와 에미터는 상기 제 1 임피던스 소자의 두 단부에 각각 연결되고, 상기 제 1, 2 트랜지스터의 베이스는 상기 제 2 임피던스 소자에 연결되며,
    상기 제 3, 4 트랜지스터의 컬렉터와 에미터는 상기 제 2 임피던스 소자의 두 단부에 각각 연결되고, 상기 제 3, 4 트랜지스터의 베이스는 상기 제 1 임피던스 소자에 연결되는 것을 특징으로 하는 다중 램프 구동 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 임피던스 소자가 커패시터인 것을 특징으로 하는 다중 램프 구동 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 임피던스 소자가 저항인 것을 특징으로 하는 다중 램프 구동 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 임피던스 소자가 인덕터인 것을 특징으로 하는 다중 램프 구동 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1, 3 트랜지스터는 NPN 트랜지스터이고, 상기 제 2, 4 트랜지스터는 PNP 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 다중 램프 구동 시스템.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 다중 램프 구동 시스템은 한쌍의 제 1 다이오드와 한쌍의 제 2 다이오드를 추가로 포함하며, 상기 한쌍의 제 1 다이오드는 상기 제 1, 2 트랜지스터의 베이스와 에미터 사이의 전압을 보상하고, 상기 한쌍의 제 2 다이오드는 상기 제 3, 4 트랜지스터의 베이스와 에미터 사이의 전압을 보상하는 것을 특징으로 하는 다중 램프 구동 시스템.
  16. 제 10 항에 있어서, 상기 인버터 회로는 한 개의 변압기를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 램프 구동 시스템.
  17. 제 10 항에 있어서, 상기 인버터 회로는 다수의 변압기를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 램프 구동 시스템.
  18. 다중 부하 전력 공급 시스템으로서,
    상기 전력 공급 시스템은 다수의 부하, 구동 회로, 그리고 한 개 이상의 전류 균형 회로를 포함하며,
    상기 구동 회로는 상기 부하에 전력을 공급하며,
    상기 한 개 이상의 전류 균형 회로는 상기 부하 각각에 연결되는 한 개 이상의 임피던스 소자를 가지며, 그래서 등가 임피던스가 상기 각각의 부하를 지나는 전류와 함께 변화하여, 각 부하의 전류를 균일하게 하는 것을 특징으로 하는 다중 부하 전력 공급 시스템.
  19. 다중 부하 전력 공급 시스템으로서,
    상기 전력 공급 시스템은 다수의 부하, 구동 회로, 그리고 한 개 이상의 전류 균형 회로를 포함하며,
    상기 다수의 부하는 한 개의 마스터부하와 한 개 이상의 슬레이브부하를 포함하고,
    상기 구동 회로는 상기 다수의 부하에 전력을 공급하며,
    상기 한 개 이상의 전류 균형 회로는 상기 마스터부하와 상기 각각의 슬레이브부하를 지나는 전류를 균일하게 하고, 이때 각각의 전류 균형 회로는 임피던스 소자, 제 1, 2 트랜지스터, 전류 샘플링 회로, 그리고 비교기 회로를 포함하며,
    상기 임피던스 소자는 상기 슬레이브부하에 연결되고,
    상기 제 1, 2 트랜지스터의 컬렉터와 에미터는 상기 임피던스 소자의 두 단부에 각각 연결되어, 상기 제 1, 2 트랜지스터가 구동될 때 상기 임피던스 소자의 등가 임피던스가 변화하며,
    상기 전류 샘플링 회로는 상기 마스터부하와 상기 슬레이브부하의 전류를 얻고, 그리고
    상기 비교기 회로의 입력은 상기 샘플링 회로에 연결되고, 상기 비교기 회로의 출력은 상기 제 1, 2 트랜지tm터의 베이스에 연결되어, 상기 마스터부하 및 슬레이브부하를 지나는 전류를 비교하고 상기 제 1, 2 트랜지스터의 구동을 위한 전압을 선택적으로 출력하는 것을 특징으로 하는 다중 부하 전력 공급 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 임피던스 소자는 커패시터인 것을 특징으로 하는 다중 부하 전력 공급 시스템
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 임피던스 소자는 저항인 것을 특징으로 하는 다중 부하 전력 공급 시스템.
  22. 제 19 항에 있어서, 상기 임피던스 소자는 인덕터인 것을 특징으로 하는 다중 부하 전력 공급 시스템.
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