KR20030029736A - 과전압 및 서지전압 방지회로 - Google Patents

과전압 및 서지전압 방지회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스플레이 모듈의 과전압 및 서지전압 방지회로에 관한 것이다.
본 발명에 따른 과전압 및 서지전압 방지회로는 전원공급부로부터의 과전압 및 서지전압을 방지하기 위한 회로로서, 입력전압을 분압하기 위한 분압저항들과; 분압저항들에 의한 분압치가 기준전압 보다 큰 경우 턴-온되는 제1 스위칭소자와; 제1 스위칭소자의 출력단자에 접속되어 제1 스위칭소자와 상반되는 스위칭동작을 수행하는 제2 스위칭소자와; 제2 스위칭소자의 출력단자에 자신의 제어단자가 접속되어 제2 스위칭소자와 동일한 스위칭동작을 수행하여 상기 과전압을 차단하고 정상적인 입력전압만을 출력시키는 제3 스위칭소자와; 전원공급부의 턴-온시점으로부터 공급된 입력전압을 특정 시정수만큼 지연시켜 서지전압을 방지하는 시정수회로를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

과전압 및 서지전압 방지회로{Prevention Circuit of Over Voltage and Surge Voltage}
본 발명은 디스플레이 모듈의 과전압 및 서지전압 방지회로에 관한 것이다.
통상의 액정표시모듈은 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다. 이를 위하여, 액정표시모듈은 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정패널과 이 액정패널을 구동하기 위한 구동회로들을 구비한다. 액정패널에는 게이트라인들과 데이터라인들이 교차하게 배열되고 그 게이트라인들과 데이터라인들의 교차로 마련되는 영역에 액정셀들이 위치하게 된다. 이 액정패널에는 액정셀들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소전극들과 공통전극이 마련된다. 화소전극들 각각은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)의 소스 및 드레인 단자들을 경유하여 데이터라인들 중 어느 하나에 접속된다. 박막트랜지스터의 게이트단자는 데이터전압신호가 1라인분씩의 화소전극들에게 인가되게끔 하는 게이트라인들 중 어느 하나에 접속된다. 이에 따라, 액정표시모듈은 액정셀별로 공급된 데이터전압신호에 따라 화소전극과 공통전극 사이에 인가되는 전계에 의해 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다. 이러한 액정표시모듈은 전원을 턴-온시키는 경우 순간적으로 임펄스 형태의 서지전압과 과전압이 발생되어 구동회로들이 파손되는 문제점이 있다.
이를 방지하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이 액정표시모듈(LCM; 10)과 전원공급부(2) 사이에 서지전압과 과전압을 방지하기 위한 서지전압 및 과전압 방지부(4)가 설치되어 있다.
도 1에서 전원공급부(2)는 외부로부터 공급되는 교류전압을 액정표시모듈(10)의 구동에 필요한 직류전압으로 변환하여 공급한다. 과전압 방지부(4)는 전원공급부(2)로부터 액정표시모듈(10)에 과전압 및 서지전압이 공급되는 것을 방지하기 위하여 직렬접속되는 퓨즈(6)와 병렬접속되는 바리스터(8)로 구성된다. 퓨즈(6)는 정규치 이상의 전류가 흐르면 발열에 의해 단선되는 것으로 과전류를 방지한다. 바리스터(8)는 전압의 변화에 따라 저항치가 비직선적으로 변화하는 특성을 가져 액정표시모듈(10)에 정전압이 공급되게 한다.
그러나, 종래의 액정표시모듈의 과전압 방지부에서 퓨즈는 과전압을 방지하는 것보다 과전류를 방지하는데 효과적이며, 바리스터는 온도상승에 민감하여 과전압 및 서지전압을 완전하게 방지해내지 못하는 단점을 가지고 있다. 이에 따라, 종래의 액정표시모듈의 전원을 턴-온시키는 경우 과전압 및 서지전압이 완전히 차단되지 못함에 따라 액정표시모듈의 구동회로들이 손상되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 과전압 및 서지전압을 효과적으로 방지해낼 수 있는 과전압 및 서지전압 방지회로를 제공하는 것이다.
도 1은 통상적인 과전압 방지부를 갖는 액정표시장치의 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 과전압방지회로를 갖는 액정표시장치의 구성을 나타내는 블록도.
도 3은 도 2에 도시된 과전압 방지회로의 상세회로도.
도 4는 도 3에 도시된 과전압 방지회로의 전원 턴-온시점에 대한 출력전압 공급 파형도.
도 5는 도 3에 도시된 과전압 방지회로의 입출력 파형도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2, 12 : 전원 공급부 4 : 과전압 방지부
6, 16 : 퓨즈 8 : 바리스터
10 : 액정표시모듈(LCM) 18 : 과전압방지회로
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 과전압 및 서지전압 방지회로는 전원공급부로부터의 과전압 및 서지전압을 방지하기 위한 회로로서, 입력전압을분압하기 위한 분압저항들과; 분압저항들에 의한 분압치가 기준전압 보다 큰 경우 턴-온되는 제1 스위칭소자와; 제1 스위칭소자의 출력단자에 접속되어 제1 스위칭소자와 상반되는 스위칭동작을 수행하는 제2 스위칭소자와; 제2 스위칭소자의 출력단자에 자신의 제어단자가 접속되어 제2 스위칭소자와 동일한 스위칭동작을 수행하여 상기 과전압을 차단하고 정상적인 입력전압만을 출력시키는 제3 스위칭소자와; 전원공급부의 턴-온시점으로부터 공급된 입력전압을 특정 시정수만큼 지연시켜 서지전압을 방지하는 시정수회로를 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 과전압이 입력되는 경우 제1 스위칭소자는 턴-온되고, 제2 및 제3 스위칭소자가 턴-오프되어 과전압을 차단하게 된다.
반면에, 정상전압이 입력되는 경우 제1 스위칭소자는 턴-오프되고, 제2 및 제3 스위칭소자가 턴-온되어 제3 스위칭소자를 경유하여 출력된다.
그리고, 상기 시정수회로는 상기 제2 스위칭소자의 제어단자에 접속된다.
상기 목적들 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예의 상세한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 과전압 및 서지전압 방지회로를 갖는 액정표시장치를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 2에 도시된 액정표시장치는 전원공급부(12)와 액정표시모듈(LCM; 20) 사이에 직렬 접속된 퓨즈(16) 및 과전압 방지회로(18)를 구비한다.
전원공급부(12)는 외부로부터 공급되는 교류전압을 액정표시모듈(10)의 구동에 필요한 직류전압으로 변환하여 공급한다. 퓨즈(16)는 정규치 이상의 전류가 흐르면 발열에 의해 단선되는 것으로 과전류를 방지한다. 과전압 방지회로(12)는 전원공급부(12)로부터 공급되는 과전압 및 서지전압을 방지하여 정전압이 액정표시모듈(20)에 공급되게 한다. 이를 위하여, 과전압 방지회로(12)는 도 3에 도시된 바와 같은 상세회로 구성을 갖는다.
도 3에 도시된 과전압 방지회로(12)는 입력전압(Vin)의 분압값에 따라 스위칭되는 제1 트랜지스터(Q1)와, 제1 트랜지스터(Q1)의 제어로 스위칭되는 제2 트랜지스터(Q2)와, 제2 트랜지스터(Q2)의 제어로 스위칭되어 출력전압(Vcc)를 공급하는 전계효과트랜지스터(M1)를 구비한다.
제1 트랜지스터(Q1)의 베이스단자는 제1 및 제2 저항(R1, R2)의 분압점인 제1 노드(N1)에, 콜렉터단자는 제3 저항(R3)을 통해 입력전압(Vin) 입력라인에, 그리고 이미터단자는 그라운드단자(GND)에 접속된다. 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스단자는 제1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터단자에 접속된 제2 노드(N2)에, 컬렉터 단자는 제4 저항(R4)을 통해 입력전압(Vin) 입력라인에, 그리고 이미터단자는 그라운드단자(GND)에 접속된다. 전계효과트랜지스터(M1)의 게이트단자는 제2 트랜지스터(Q2)의 컬렉터단자에 접속된 제2 노드(N3)에, 소오스단자는 입력전압(Vin) 입력라인에, 그리고 드레인단자는 출력전압(Vout) 출력라인에 접속된다. 그리고, 제2 노드(N2)와 그라운드단자(GND) 사이에 제3 저항(R3)과 시정수회로를 구성하는 캐패시터(C1)를 더 구비한다.
전원공급부(12)로부터 퓨즈(16)를 통해 입력되는 입력전압(Vin)은 제1 및 제2 저항(R1, R2)의 저항비에 따라 분압된 전압을 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스단자로 공급한다. 이 경우, 입력전압(Vin)이 정상전압(예를 들면, 3.3V 또는 5V) 보다 큰 전압인 경우에만 제1 트랜지스터(Q1)를 턴-온시킬 수 있도록 제2 저항(R2)의 저항값이 제1 저항(R1)의 저항값 보다 훨씬 작게 설정한다. 입력전압(Vin)으로 정상전압(3.3V 또는 5V) 보다 큰 과전압이 입력되는 경우 제1 노드(N1)에는 제1 트랜지스터(Q1)의 문턱전압(0.7V) 보다 큰 전압이 공급되어 제1 트랜지스터(Q1)은 턴-온된다. 턴-온된 제1 트랜지스터(Q1)에 의해 제2 노드(N2)에는 제1 트랜지스터(Q1)의 포화전압인 0.2V가 공급되므로 제2 트랜지스터(Q2)는 턴-오프된다. 턴-오프된 제2 트랜지스터(Q2)에 의해 제3 노드(N3)에 공급되는 전압이 차단되므로 전계효과트랜지스터(M1)는 턴-오프됨으로써 과전압을 차단할 수 있게 된다.
반면에, 입력전압(Vin)으로 정상전압(3.3V 또는 5V)이 입력되는 경우 제1 노드(N1)에는 제1 트랜지스터(Q1)의 문턱전압(0.7V) 보다 작은 전압이 공급되어 제1 트랜지스터(Q1)은 턴-오프된다. 이에 따라, 입력전압(Vin)이 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스단자로 공급되어 제2 트랜지스터(Q2)가 턴-온된다. 이 결과, 전계효과트랜지스터(M1)의 게이트단자에는 그의 문턱전압(1.8V) 보다 큰 전압이 공급되어 턴-온되게 되므로 입력전압(Vin)는 전계효과트랜지스터(M1)를 경유하여 출력전압(Vout)으로 공급된다. 이 경우, 제3 저항(R3)과 캐패시터(C1)로 구성된 시정수회로에 의해 제2 트랜지스터(Q2)에는 입력전압(Vin)이 RC 시정수만큼 지연되어 공급된다. 이에 따라, 전계효과트랜지스터(M1)를 구동하는 제2 트랜지스터(Q2)가 RC 시정수만큼 지연되어 턴-온됨으로써 도 4에 도시된 바와 같이 출력전압(Vout)이 지연되어 출력된다. 도 4를 참조하면, 종래에는 전원의 턴-온시점(T1)에서 바로 출력전압(Vout)이 공급되었으나 상기 과전압 및 서지전압 방지회로에서는 전원의 턴-온시점(T1)으로부터 RC 시정수만큼 지연된 시점(T2)에서 출력전압(Vout)이 공급된다. 이렇게, 본 발명에서는 출력전압(Vout) 공급시점(T2)이 지연됨에 따라 전원의 턴-온시점(T1) 부근에서 자주 발생되는 서지전압을 차단할 수 있게 된다. 다시 말하여, 서지전압은 대부분 전원의 턴-온시점(T1) 부근에서 발생되므로 출력전압(Vout)을 소정의 기간만큼 지연시킴으로써 그 서지전압이 액정표시모듈(20)로 공급되는 것을 차단할 수 있게 된다.
도 5는 가상의 과전압(Vin)에 대한 상기 과전압 및 서지전압 방지회로의 출력전압(Vout)을 시뮬레이션한 파형도를 도시한 것이다. 도 5에 있어서, Os에서 가상전압을 입력전압(Vin)으로 공급하기 시작한 경우 도 3에 도시된 과전압 및 서지전압 방지회로의 출력전압(Vout)은 RC 시정수 기간만큼 지연되어 공급됨을 알 수 있다. 이에 따라, 그 RC 시정수 기간 사이에 발생되는 과전압 및 서지전압이 차단된다. 또한, 도 5에서 정상전압을 5V로 가정한 경우 그 정상전압에서는 출력전압(Vout)이 입력전압(Vin)을 따라감을 알 수 있다. 나아가, 입력전압(Vin)이 정상전압인 5V보다 큰 과전압인 경우 출력전압(Vout)은 급격히 감소됨을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 과전압 및 서지전압 방지회로는 과전압 및 서지전압을 차단하여 그로 인한 액정표시모듈 구동회로들의 손상을 방지할 수 있게 된다. 특히, 본 발명에 따른 과전압 및 서지전압 방지회로는 전원의 턴-온시점으로부터 소정의 시간만큼 지연되어 과전압 및 서지전압 방지회로의 출력전압이 공급되게 함으로써 턴-온 시점 부근에서 발생되는 서지전압을 효과적으로 차단할 수 있게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (4)

  1. 전원공급부로부터의 과전압 및 서지전압을 방지하기 위한 회로에 있어서,
    입력전압을 분압하기 위한 분압저항들과;
    상기 분압저항들에 의한 분압치가 기준전압 보다 큰 경우 턴-온되는 제1 스위칭소자와;
    상기 제1 스위칭소자의 출력단자에 접속되어 상기 제1 스위칭소자와 상반되는 스위칭동작을 수행하는 제2 스위칭소자와;
    상기 제2 스위칭소자의 출력단자에 자신의 제어단자가 접속되어 상기 제2 스위칭소자와 동일한 스위칭동작을 수행하여 상기 과전압을 차단하고 정상적인 입력전압만을 출력시키는 제3 스위칭소자와;
    상기 전원공급부의 턴-온시점으로부터 공급된 입력전압을 특정 시정수만큼 지연시켜 서지전압을 방지하는 시정수회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 과전압 및 서지전압 방지회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 과전압이 입력되는 경우 상기 제1 스위칭소자는 턴-온되고, 상기 제2 및 제3 스위칭소자가 턴-오프되어 상기 과전압을 차단하는 것을 특징으로 하는 과전압 및 서지전압 방지회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 정상전압이 입력되는 경우 상기 제1 스위칭소자는 턴-오프되고, 상기 제2 및 제3 스위칭소자가 턴-온되어 상기 제3 스위칭소자를 경유하여 출력되는 것을 특징으로 하는 과전압 및 서지전압 방지회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 시정수회로는 상기 제2 스위칭소자의 제어단자에 접속되는 것을 특징으로 하는 과전압 및 서지전압 방지회로.
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