KR20030034529A - 전력 공급 장치 및 이에 사용되는 인버터 - Google Patents

전력 공급 장치 및 이에 사용되는 인버터 Download PDF

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KR20030034529A
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판치앙 체-첸
이-차오 치앙
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앰비트 마이크로시스템즈 코포레이션
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Abstract

본 발명은 점유 공간 축소 및 전력 효율 향상을 위해 정류기/필터, 컨버터, 인버터를 통합한 전력 공급원에 관한 것이다. 전력 공급원은 정류기/필터, DC-DC 컨버터, DC-AC 인버터를 포함한다. 교류 입력 단자에 연결된 정류기/필터는 입력 교류를 직류(DC)로 변환한다. DC-DC 컨버터와 DC-AC 인버터는 서로 병렬이며, 한 단부는 정류기/필터의 출력과 함께 연결되고, 다른 한 단부는 바람직한 전력을 각각 출력한다. 이와 같이, DC-DC 컨버터는 변환되는 DC 전압을 낮은 DC 전압으로 감소시켜서 램프를 제외한 모든 회로에 전력을 공급하고, DC-AC 인버터는 변화되는 DC 전압을 높은 AC 전압으로 변환하여 램프를 구동시킨다.

Description

전력 공급 장치 및 이에 사용되는 인버터{POWER SUPPLY AND INVERTER USED THEREFOR}
본 발명은 전력 공급 시스템에 관한 것이고, 특히, 체적 감소 및 전력 효율 증가를 위해 정류기/필터 회로와 컨버터 회로를 인버터와 통합하는, 다범위 입력 전압에 적절한 구조에 관한 것이다.
옥내용 전력 공급원은 90-132 Vac와 180-264 Vac의 범위를 가진다. 그러나, 현 LCD 모니터에서, 비디오 제어 회로 등의 모든 회로에 전력을 공급하기 위해 전력 공급원보다 저압인 직류 소스가 사용된다. 단, 조명을 위한 방전 램프는 전력 공급원보다 큰 전압을 가지는 교류 소스에 의해 전력을 공급받는다. 가령, 모노-램프 노트북은 7-21 Vdc를 필요로하지만, 다-램프 LCD 모니터는 12 또는 15 Vdc의 전압을 필요로한다. 또한, 상기 모니터는 조명을 위해 저온 음극 형광 램프(CCFL)를 구동하기 위해 1000 Vac보다 큰 전압을 필요로한다. 따라서, 앞서의 요청에 부합하기 위해, 도 1과 같은 전형적인 전력 공급 시스템은 교류 전력을 램프에 제공하고 직류 전력을 디스플레이 시스템의 타요소에 공급하기 위해 정류기/필터(11), 플라이백 컨버터(12), DC-AC 인버터(13), 버크 레귤레이터(buck regulator)(14)를 지나는 소켓으로부터의 AC 소스 입력을 포함하여야 한다. 이와 같이, 전형적인 전력 공급 시스템은 상당히 많은 단계로 직류와 교류간 변환을 실행하여야하고, 이는 불편함과 비효율성을 유발한다. 현재 제품에서, 정류기/필터(1)와 플라이-백 컨버터(fly-back converter)(12)가 함께 조합되어 추가 어댑터(10)를 형성하고, 이 추가 어댑터(10)는 추가 커넥터와 케이블을 통해 인버터(13)와 버크 레귤레이터(14)에 또한 연결된다. 따라서, 이러한 제품은 약 70%정도의 효율로 전력을 운반하고, 제품 단가도 높으며 부피도 크다.
따라서, 발명의 목적은 추가 어댑터를 필요로하지 않으면서 부피가 작고 전력 효율이 향상된 전력 공급원을 제공하는 것이다. 램프를 가지는 시스템에 전력을공급하기 위한 전력 공급원은 정류기/필터, 직류-직류 컨버터, 직류-교류 인버터를 포함한다. 정류기/필터는 입력 AC 전압을 DC 전압으로 변환하기 위해 AC 전압을 입력하는 입력 단자를 가진다. DC-DC 컨버터와 DC-AC 인버터는 서로 병렬로 연결되고, 한 단부는 정류기/필터의 출력에 연결되고 다른 한 단부는 시스템에 의해 요구되는 전력을 각각 출력한다. 이와 같이, DC-DC 컨버터는 변환되는 DC 전압을 낮은 DC 전압으로 감소시켜서, 램프를 제외한 모든 회로에 전력을 공급하고, DC-AC 인버터는 변환되는 DC 전압을 높은 AC 전압으로 변환하여 램프를 켠다.
따라서, 창의적인 전력 공급원은 정류기/필터, 컨버터, 인버터를 직접 통합시켜서 전력 효율을 증가시킬 수 있다. 더욱이, 낮은 전력을 가지는 성분이 사용될 수 있고 전력 공급원이 단일 회로 보드에 배열될 수 있다. 따라서, 부피가 감소되고 부품 비용 및 조립 비용이 또한 절감된다.
방전 램프를 켜기 위해 다음의 인버터를 제공하는 것이 발명의 추가적인 목적이다. 즉, 상기 인버터는 두 개의 스위치, 두 개의 스위치를 교대로 켜기 위한 드라이버, 변압기, 램프를 통해 전류값을 얻고 피드백 신호를 출력하기 위한 샘플링 회로, 피드백 신호에 따라 드라이버의 듀티 사이클을 제어하는 PWM 제어 회로, 인버터에 의해 수신된 DC 전압에 따라 제어 신호를 출력하는 전압 감지 회로, 제어 신호에 따라 인버터의 등가 임피던스값을 조절하기 위한 임피던스 조절 회로를 포함한다.
따라서, 창의적인 인버터는 입력 전압이 더 높을 때 임피던스 조절 회로의 조절을 통해 주파수-임피던스 곡선을 변경할 수 있다. 그러므로, 인버터의 동작 주파수는 입력 전압을 증가시키는 것만으로 크게 변하지 않을 것이다. 따라서, 발명은 램프 수명의 연장을 보장하고, 고주파 동작 중 와이어에 대한 표피 효과(skin effect)로 인한 온도 상승 문제점을 방지한다.
도 1은 전형적인 전력 공급 시스템의 블록도표.
도 2는 창의적인 전력 공급 시스템의 블록도표.
도 3은 발명에 따르는 도 2의 인버터의 블록도표.
도 4는 도 3의 임피던스 조절 회로의 임피던스 스위칭을 설명하는 임피던스-주파수 곡선.
도 5는 발명에 따르는 도 3의 회로의 실시예 도면.
도 6은 도 5의 임피던스 조절 회로의 제 2 실시예 도면.
도 7은 도 5의 임피던스 조절 회로의 제 3 실시예 도면.
도 8은 도 5의 임피던스 조절 회로의 제 4 실시예 도면.
도 2는 창의적인 전력 공급 시스템의 블록도표이다. 도 2에서, 전력 공급원은 정류기/필터(21), DC-DC 컨버터(22), DC-AC 인버터(23)를 포함한다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 정류기/필터(21)는 입력 AC 전압을 출력용 직류 전압으로 변환하기 위해 교류 전류(AC) 소스에 연결되는 입력 단자를 가진다. 일반적으로 옥내용 AC 전압은 90-132 Vac이거나 180-264 Vac이고, 노드 M에서의 전압은 120-190 Vdc이거나 250-380 Vdc이다. DC-DC 컨버터(22)와 DC-AC 인버터(23)는 전형적인 삼상 전력 공급 시스템과 달리, 병렬로 연결되고 그 한 단부는 정류기/필터의 출력에 연결되어 입력 AC 전압으로부터 바람직한 출력 전압까지 스테이지의 수를 감소시키고 전력 효율을 80%까지 증가시킨다. 이는, 전력 효율 측면에서, 창의적인 구조가 기존 구조보다 10% 높은 효율을 가진다는 것을 의미한다. 이러한 배치에서, DC-DC 컨버터(22)는 정류기/필터(21)에 의해 발생되는 DC 전압 출력을 낮은 DC 전압으로 감소시켜서, 램프를 제외한 모든 회로에 전력을 공급한다. DC-AC 인버터(23)는 DC 전압 출력을 높은 AC 전압 출력으로 변환하여 램프를 켠다. 가령, 컨버터(22)는 LCD 회로나 PC 회로에 12 Vdc나 5 Vdc를 제공한다. 마찬가지로, 인버터(23)는 1000 Vac보다 큰 AC 구동 전압을 CCFL에 제공한다. 인버터는 다음과 같이 상세하게 설명된다.
도 3은 도 2의 인버터(23)의 블록도표이다. 도 3에서, 램프(37) 동작을 위해 연결되는 인버터(23)는 스위치(33)(제 1 스위치 M1과 제 2 스위치 M2를 포함함), 하이 사이드 드라이버(HSD)(31), 로우 사이드 드라이버(LSD)(32), 변압기 T3, 임피던스 조절 회로(34), 전압 감지 회로(36), 샘플링 회로(38), 펄스폭 변조(PWM) 제어 회로(30)를 포함한다.
도 3에 도시되는 바와 같이, HSD(31)와 LSD(32)는 제 1 스위치 M1과 제 2 스위치 M2의 제어 입력에 각각 연결되어, 구동 주파수에 따라 교대로 동작한다. 따라서, 입력 단자 Vin으로부터의 DC 전압(즉, 도 2의 노드 M에 공급되는 DC 전압)은 스위치 M1, M2 간의 스위칭에 의해 방형파 AC로 변환되어, 변압기 T3의 제 1 부분에 공급된다. 변압기 T3는 방형파 AC를 여파하여, 변압기 T3의 제 2 부분에 연결되는 램프(37)를 동작시키기 위한 1000V 이상의 사인파 AC를 출력한다. 샘플링 회로(38)가 램프(37)의 한 단부에 연결되어 램프(37)를 통하는 전류를 감지하고 PWM 제어 회로(30)에 피드백 신호를 출력한다. PWM 제어 회로(30)는 램프(37)의 밝기를 조절하도록 피드백 신호에 따라 HSD(31)와 LSD(32)의 듀티 사이클을 제어한다. 임피던스 조절 회로(34)는 변압기 T3의 제 1 부분과 전압 감지 회로(36) 사이에 연결된다. 전압 감지 회로(36)는 인버터에 입력되는 DC 전압 Vin을 지정 기준 전압 Vref와 비교하고, 비교 결과를 바탕으로 임피던스 조절 회로(34)의 임피던스 스위칭을 제어한다. 이와 같이, 임피던스 조절 회로(34)의 임피던스값이 변경되고, 변압기 T3의 제 1 부분에서 관측되는 등가 임피던스값이 변경된다.
도 3의 PWM 제어 회로(30)는 램프 밝기 조절의 목표에 도달하기 위해 피드백신호에 따라 HSD(31)와 LSD(32)의 스위칭 주파수를 제어하는, 가령 주파수 변조 제어 회로로 대체될 수도 있다.
도 4는 도 3의 임피던스 조절 회로의 임피던스 스위칭을 설명하는 두 개의 임피던스-주파수 곡선을 도시한다. 도 4에 도시되는 바와 같이, 도 2에 도시되는 전력 공급원이 90-132 Vac 사이의 입력 전력 Vin을 가질 때, 입력 전압 Vin으로부터 변환된 DC 전압 120-190 Vdc는 전압 감지 회로(36)에 의해 감지된다. 이때, 임피던스 Z1에서 인버터(23)가 작동되도록 임피던스 조절 회로(34)가 제어된다. 이와 같이, 동작 주파수는 f1과 f3 사이에 걸쳐있으며, 이때 f1은 120 Vdc 입력 전압에 대응하고, f3는 190 Vdc 입력 전압에 대응한다. 도 2에 도시되는 전력 공급원이 180-264 Vac의 입력 전압 Vin을 가질 경우, 입력 Vin으로부터 변환된 DC 전압 250-380 Vdc는 전압 감지 회로(36)에 의해 감지된다. 이 때, 임피던스 Z2에서 인버터(23)가 동작하도록 임피던스 조절 회로(34)가 제어된다. 이와 같이, 동작 주파수는 f2와 f4 사이에 걸쳐있고, 이때 f2는 250 Vdc 입력 전압에 대응하고, f4는 380 Vdc 입력 전압에 대응한다. 따라서, 창의적인 작동은 f1에서 f4 사이에서 동작하고, 이 범위는 실제로 50-65kHz 사이이다. 역으로, 기존 인버터에는 전압 감지 회로(36)와 임피던스 조절 회로(34)가 제공되지 않으며, 따라서 어떤 임피던스 스위칭 기능도 없다. 이러한 경우에, 전력 공급원이 180-264 Vac의 입력 전압 Vin을 가질 때, 작동 주파수는 f5와 f6 사이에 걸치며, 이때 f5는 250 Vdc 입력 전압에, f6는 380 Vdc 입력 전압에 대응한다. 이와 같이, 입력 전압이 높을 경우, 인버터는 고주파(약 80KHz)에서 작동할 수 있고, 동작 주파수 범위는 더 변화가 크며, 따라서 쉽게 표피 효과를 일으킨다. 창의적인 인버터를 사용함으로서 문제점이 해결되며, 상기 인버터는 입력 전압이 높을 때 Z1에서 Z2로 임피던스-주파수 곡선을 스위칭할 수 있어서, 상대적으로 좁은 작동 주파수 범위에서 작동할 수 있고, 따라서 표피 효과를 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 좁은 주파수 변동으로 인해, 램프의 수명이 연장된다. 더욱이, 스위치(33)의 스위칭 주파수가 줄어들기 때문에, 전체 회로의 온도가 감소하고 전력 손실도 줄어들어 효율이 증가된다. 앞서 내용에서, 입력 전압 범위 120-380 Vdc는 설명을 위한 것이지 제한적 의미로 사용되는 것이 아니다. 당 분야에 친숙한 자들은 필요에 따라 입력 전압 범위를 변경할 수 있다. 더욱이, 전압 감지 회로(36)는 도 2의 외부 AC 입력 전압을 감지하도록 수정될 수 있고, 따라서 임피던스 조절 회로(34)에 제어 신호를 출력할 수 있다.
도 5는 발명에 따르는 도 3의 회로의 한 실시예다. 도 5에서, PWM 제어 회로(30)는 기존 기술의 공지 기술에 의해 구현될 수 있다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 신호 PWM2의 구동 능력을 증가시키기 위해, HSD(31)의 스위치 Q14와 Q18은 방형파 출력 생성을 위해 교대로 켜지도록 구현된다. 방형파 신호는 커패시터 C56과 구동 변압기 T4를 통과한 후 구동 신호를 스위치 M1에 제공한다. 구동 신호에 의해 구동되는 스위치 M1의 스위칭 속도는 스위치 Q13, 저항 R44, 저항 R77, 저항 R88, 커패시터 C8을 가지는 회로를 통해 증가될 수 있다. 마찬가지로, LSD(32)의 스위치 Q19, 저항 R95, 다이오드 D3는 스위치 M2의 스위칭 속도를 증가시킬 수 있다. 스위치(33)는 제 1 스위치 M1과 제 2 스위치 M2를 포함하며, 이들은 각각 HSD(31)와 LSD(32)에 의해 구동된다. 스위치 M1과 M2는 입력 DC 전압 Vin을 방형파출력으로 변환하도록 작동 주파수와 함께 교대로 동작한다. 방형파 신호는 변압기 T3의 제 1 부분에 입력되고 전압증가되며 변압기 T3에 의해 여파되어, 변압기 T3의 제 2 부분에 연결되는 램프(37)를 구동하기 위해 사인파 출력을 생성한다. 공명 곡선 조절을 위해 변압기 T3의 제 2 부분과 병렬로 커패시터 C35가 연결된다. LCD 패널 특성의 영향을 감소시키기 위해 커패시터 C67이 램프(37)의 한 단부와 직렬로 연결된다. 피드백 회로(38)는 램프(37)의 다른 한 단부와 연결된다. 램프(37)의 다른 한 단부에 연결되는 피드백 회로(38)는 잔여 양의 사인파만을 가지는 신호를 생성하도록 AC 신호를 여파하기 위한 한쌍의 다이오드 D5 및 D8과, 램프(37)를 통해 전류값을 샘플링하여 이를 PWM 제어 회로(30)에 출력되는 피드백 신호 FB와 같은 전압 형태로 변환하는 샘플링 저항 R100을 포함한다. PWM 제어 회로(30)는 HSD(31)와 LSD(32)의 듀티 사이클을 각각 제어하기 위해 피드백 신호 FB에 따라 신호 PWM2와 PWM1을 각각 출력한다. 따라서, 램프의 밝기가 조절될 수 있다.
전압 감지 회로(36)는 두 개의 입력 단자를 가진다. 한 단자는 인버터의 이력 전압 Vin용이고, 다른 한 단자는 정해진 기준 전압 Vref에 대한 것이다. 회로(36)는 비교기 OP를 포함하며, 이때 전압 Vin이 비교기 OP의 비-변환 입력 단자에 공급되고, 전압 Vref가 변환된 입력 단자에 공급된다. 임피던스 조절 회로(34)는 병렬로 연결되는 제 1 커패시터 C97과 제 2 커패시터 C52를 주로 포함하며, 커패시터 C97과 C52의 연결점 중 하나는 변압기의 제 1 부분에 연결되고, 제어 스위치 Q15는 제 2 커패시터 C52와 직렬로 연결된다. 제어 스위치 Q15는 전압 감지 회로(36)의 출력에 연결되는 제어 입력 단자를 가진다. 이와 같이, 전압 Vin이 지정 기준 전압 Vref보다 높을 때, 비교기 OP는 고압을 출력하여, 그 출력 단자에 연결된 스위치 Q17이 켜지게되고 임피던스 조절 회로(34)의 스위치 Q15를 켜는 제어 신호를 스위치 Q17이 출력한다. 이러한 상황에서, 회로(34)의 등가 임피던스는 병렬 연결된 커패시터 C97과 C52의 등가 임피던스와 같고, 이는 도 4에 도시되는 바와 같이 곡선 Z2의 경우를 이끈다. 역으로, 전압 Vin이 지정 기준 전압 Vref보다 작을 경우, 스위치 Q15는 켜지지 않을 것이다. 회로(34)의 등가 임피던스는 커패시터 C97의 등가 임피던스와 같고, 이는 도 4에 도시되는 바와 같이 곡선 Z1의 경우를 이끈다. 따라서, 인버터가 작은 변동 대역폭으로 작동하도록 주파수-임피던스 곡선 스위칭이 달성된다.
전압 감지 회로(36)는 제어 스위치 Q15의 스위칭 한계를 조절하기 위해 스위치 Q39와 저항 R22k로 구성되는 히스테리시스 회로를 또한 포함하는 것이 선호된다. 가령, 150 Vac의 창의적인 전력 공급원의 외부 입력 AC 전압으로 설계되는 스위칭 전압의 경우에, 입력 전압이 150 Vac 주위에서 작은 변화를 보일 때, 스위치 Q15는 오류 동작을 발생시킬 수 있다. 이는 히스테리시스 루프에 의해 해결될 수 있다. 전압이 상승하는 경우에, 그 이유는 스위치 Q15가 160 Vac 이상의 전압에서만 켜지도록 150 Vac에서 160 Vac로 한계값을 이동시키는 히스테리시스 루프에 있다. 또한, 전압이 하강하는 경우에, 스위치 Q15가 140 Vac 미만의 전압에서만 꺼지도록 150 Vac에서 140 Vac까지 히스테리시스 루프는 한계값을 이동시킨다.
이 실시예는 설명용이지 발명을 제한하고자 하는 용도가 아니다. 또한 당 분야에 친숙한 자에게 있어 여러 다른 수정이 가능하다. 가령 도 6에 도시되는 바와같이, 임피던스 조절 회로가 제 1, 2 인덕터 L61과 L62의 직렬연결일 수 있다. 추가적으로, 직렬 연결은 변압기 T3의 제 1 부분과 병렬로 연결된 인덕터 L7을 이용함으로서 대체될 수 있고, 인덕터 L7은 도 7에 도시되는 바와 같이 스위치 Q15와 직렬로 연결된다. 더욱이, 스위치 Q15는 도 8에 도시되는 바와 같이, 스위치 Q15의 온/오프 상태에 따라 변압기 T3의 제 1 부분의 코일수를 변화시킴으로서 등가 임피던스를 변경시키도록 변압기 T3의 제 1 권선에 직접 연결될 수 있다.
발명에 따르는 도 5의 선호되는 실시예에서, 스위치(33)는 하프-브리지(half-bridge) 구조로 제공되지만, 풀-브리지(full-bridge) 및 푸쉬-풀(push-pull) 구조도 또한 적절하다. 스위치 M1, M2는 MOS FET에 의해, 또는 그외 다른 트랜지스터에 의해 구현될 수 있다. 구동 회로(31, 32)는 한 예일 뿐이며, 실제 요구사항에 부합하도록 수정이 적용된다. 더욱이, 임피던스 조절 회로(34)는 도 5의 변압기 T3 제 1 부분에 나타날 때조차 변압기 T3의 제 2 부분에 연결될 수도 있다. 즉, 임피던스 조절 회로(34)가 커패시터 C35와 접지 사이에 연결될 때, 주파수-임피던스 곡선 스위칭 효과가 또한 얻어진다.
따라서, 창의적인 전력 공급원은 정류기/필터, 컨버터, 인버터를 직접 통합시켜서 전력 효율을 증가시킬 수 있다. 더욱이, 낮은 전력을 가지는 성분이 사용될 수 있고 전력 공급원이 단일 회로 보드에 배열될 수 있다. 따라서, 부피가 감소되고 부품 비용 및 조립 비용이 또한 절감된다.
따라서, 창의적인 인버터는 입력 전압이 더 높을 때 임피던스 조절 회로의조절을 통해 주파수-임피던스 곡선을 변경할 수 있다. 그러므로, 인버터의 동작 주파수는 입력 전압을 증가시키는 것만으로 크게 변하지 않을 것이다. 따라서, 발명은 램프 수명의 연장을 보장하고, 고주파 동작 중 와이어에 대한 표피 효과(skin effect)로 인한 온도 상승 문제점을 방지한다.

Claims (31)

  1. 램프를 갖춘 시스템용 전력 공급원으로서,
    상기 전력 공급원은 정류기/필터, DC-DC 컨버터, DC-AC 인버터를 포함하며,
    상기 정류기/필터는 입력 AC 전압을 DC 전압으로 변환하도록 외부 AC 전력 공급원에 연결하기 위한 입력 단자와, 상기 DC 전압을 출력하기 위한 출력 단자를 가지며,
    상기 DC-DC 컨버터는 상기 정류기/필터의 출력 단자에 연결되어, 램프를 제외한 시스템에 전력을 제공하기 위해 DC 전압을 정격 DC 전압 출력으로 감소시키며,
    상기 DC-AC 인버터는 상기 정류기/필터의 출력 단자에 연결되어, 램프에 전력을 공급하기 위해 DC 전압을 AC 전압 출력으로 변환하는 것을 특징으로 하는 전력 공급원.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 시스템은 액정 디스플레이(LCD) 모니터인 것을 특징으로 하는 전력 공급원.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 시스템은 개인용 컴퓨터(PC)인 것을 특징으로 하는 전력 공급원.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 시스템은 휴대용 컴퓨터인 것을 특징으로 하는 전력 공급원.
  5. 제 1 항에 있어서, 외부 AC 전력 공급원의 전압 범위가 90-270 Vac 사이인 것을 특징으로 하는 전력 공급원.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 DC-AC 인버터는 두 개의 스위치, 구동 회로, 변압기, 샘플링 회로, 변조 제어 회로, 전압 감지 회로, 임피던스 조절 회로를 포함하며,
    상기 두 개의 스위치는 공통 출력 단자를 가지고, 제어 입력 단자를 각각 가지며,
    상기 구동 회로는 두 스위치의 각각의 제어 입력 단자에 전기적으로 연결되어 두 스위치를 교대로 온-시키며,
    상기 변압기는 두 스위치의 공통 출력 단자에 전기적으로 연결되는 제 1 부분과, 램프에 전기적으로 연결되는 제 2 부분을 가지고,
    상기 샘플링 회로는 램프에 전기적으로 연결되어 램프에 흐르는 전류를 감지하고 피드백 신호를 출력하며,
    상기 변조 제어 회로는 샘플링 회로와 구동 회로에 전기적으로 연결되어 피드백 신호에 따라 구동 회로를 제어하고,
    상기 전압 감지 회로는 입력 단자를 가지며, 입력 단자에서 전압 진폭에 따라 제어 신호를 출력하며,
    상기 임피던스 조절 회로는 전압 감지 회로와 변압기에 전기적으로 연결되어, 제어 신호에 따라 임피던스 조절 회로의 등가 임피던스 값을 조절하는 것을 특징으로 하는 전력 공급원.
  7. 제 6 항에 있어서, 전압 감지 회로의 입력 단자가 정류기/필터의 출력 단자에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전력 공급원.
  8. 제 6 항에 있어서, 전압 감지 회로의 입력 단자가 외부 AC 전력 공급원에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전력 공급원.
  9. 제 6 항에 있어서, 변압기가 전압 상승 변압기인 것을 특징으로 하는 전력 공급원.
  10. 제 6 항에 있어서, 인버터의 작동 주파수가 40-80KHz 범위 사이인 것을 특징으로 하는 전력 공급원.
  11. 제 6 항에 있어서, 임피던스 조절 회로가 변압기 제 1 부분에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전력 공급원.
  12. 제 6 항에 있어서, 임피던스 조절 회로가 변압기 제 2 부분에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전력 공급원.
  13. 제 6 항에 있어서, 변조 제어 회로는 피드백 신호에 따라 구동 회로의 듀티 사이클을 제어하기 위한 펄스폭 변조 제어 회로인 것을 특징으로 하는 전력 공급원.
  14. 제 6 항에 있어서, 변조 제어 회로가 피드백 신호에 따라 구동 회로의 스위칭 주파수를 제어하기 위한 주파수 변조 제어 회로인 것을 특징으로 하는 전력 공급원.
  15. 방전 램프를 구동하는 인버터로서,
    상기 인버터는 두 개의 스위치, 구동 회로, 변압기, 샘플링 회로, 변조 제어 회로, 전압 감지 회로, 임피던스 조절 회로를 포함하며,
    상기 두 개의 스위치는 별개의 제어 입력 단자를 각각 가지고 공통 출력 단자를 가지며,
    상기 구동 회로는 상기 스위치들의 두 제어 입력 단자에 전기적으로 연결되어 두 스위치를 교대로 온-시키며,
    상기 변압기는 스위치의 공통 출력 단자에 전기적으로 연결되는 제 1 부분과, 램프에 전기적으로 연결되는 제 2 부분을 가지고,
    상기 샘플링 회로는 램프에 전기적으로 연결되어 램프에 흐르는 전류를 감지하고 피드백 신호를 출력하며,
    상기 변조 제어 회로는 샘플링 회로와 구동 회로에 전기적으로 연결되어 피드백 신호에 따라 구동 회로를 제어하고,
    상기 전압 감지 회로는 입력 단자를 가지고, 입력 단자의 전압 진폭에 따라 제어 신호를 출력하며,
    상기 임피던스 조절 회로는 전압 감지 회로와 변압기에 전기적으로 연결되어 제어 신호에 따라 임피던스 조절 회로의 등가 임피던스값을 조절하는 것을 특징으로 하는 인버터.
  16. 제 15 항에 있어서, 변압기가 전압 상승형 변압기인 것을 특징으로 하는 인버터.
  17. 제 15 항에 있어서, 인버터의 작동 주파수가 40-80KHz 사이의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 인버터.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 임피던스 조절 회로가 변압기 제 1 부분에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 인버터.
  19. 제 15 항에 있어서, 임피던스 조절 회로가 변압기 제 2 부분에 전기적으로연결되는 것을 특징으로 하는 인버터.
  20. 제 15 항에 있어서, 스위치들이 MOS-FET 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 인버터.
  21. 제 15 항에 있어서, 임피던스 조절 회로는 전압 감지 회로에 전기적으로 연결되는 제어 입력 단자를 가지는 제어 스위치를 포함하여, 제어 신호에 따라 제어 스위치의 온/오프 상태를 제어함으로서 임피던스 조절 회로의 등가 임피던스를 조절하는 것을 특징으로 하는 인버터.
  22. 제 15 항에 있어서, 변조 제어 회로는 피드백 신호에 따라 구동 회로의 듀티 사이클을 제어하기 위한 펄스폭 변조 제어 회로인 것을 특징으로 하는 인버터.
  23. 제 15 항에 있어서, 변조 제어 회로는 피드백 신호에 따라 구동 회로의 스위칭 주파수를 제어하기 위한 주파수 변조 제어 회로인 것을 특징으로 하는 인버터.
  24. 방전 램프 구동을 위해 입력 전압을 변환하는 인버터로서,
    상기 인버터는 두 개의 스위치 트랜지스터, 구동 회로, 변압기, 샘플링 회로, 변조 제어 회로, 전압 감지 회로, 임피던스 조절 회로를 포함하며,
    상기 두 개의 스위치 트랜지스터는 각각 한 개씩의 제어 입력 단자를 가지고공통 출력 단자를 가지며,
    상기 구동 회로는 두 스위치 트랜지스터의 제어 입력 단자에 각각 전기적으로 연결되어, 두 스위치 트랜지스터를 교대로 온-시키며,
    상기 변압기는 두 스위치 트랜지스터의 공통 출력 단자에 전기적으로 연결되는 제 1 부분과, 램프에 전기적으로 연결되는 제 2 부분을 가지고,
    상기 샘플링 회로는 램프에 전기적으로 연결되어 램프에 흐르는 전류를 감지하고 피드백 신호를 출력하며,
    상기 변조 제어 회로는 샘플링 회로와 구동 회로에 전기적으로 연결되어 램프의 밝기를 조절하기 위해 피드백 신호에 따라 구동 회로를 제어하고,
    상기 전압 감지 회로는 비교기를 가지고, 상기 비교기는 인버터의 입력 전압에 전기적으로 연결되는 입력 단자와, 지정 기준 전압에 전기적으로 연결되는 또다른 입력 단자를 가져서, 입력 전압과 지정 기준 전압의 비교 결과에 따라 제어 신호를 출력하며,
    상기 임피던스 조절 회로는 변압기에 전기적으로 연결되는 한 측부와, 제어 스위치의 제어 입력 단자를 통해 전압 감지 회로에 전기적으로 연결되는 다른 하나의 측부를 가져서, 제어 신호에 따라 제어 스위치의 온/오프 상태를 제어함으로서 임피던스 조절 회로의 등가 임피던스를 조절하는 것을 특징으로 하는 인버터.
  25. 제 24 항에 있어서, 임피던스 조절 회로는 변압기의 제 1 부분에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 인버터.
  26. 제 24 항에 있어서, 임피던스 조절 회로는 변압기 제 2 부분에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 인버터.
  27. 제 24 항에 있어서, 임피던스 조절 회로는 제 2 커패시터와 병렬로 연결되는 제 1 커패시터를 포함하고, 제 1, 2 커패시터의 한 연결점은 변압기 제 1 부분과 전기적으로 연결되며, 상기 제 2 커패시터는 제어 스위치와 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 인버터.
  28. 제 24 항에 있어서, 임피던스 조절 회로는 제 2 인덕터와 직렬 연결된 제 1 인덕터를 포함하고, 제 1 인덕터의 한 측부는 변압기 제 1 부분과 전기적으로 연결되며, 상기 제 2 인덕터는 제어 스위치와 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 인버터.
  29. 제 24 항에 있어서, 전압 감지 회로는 제어 스위치의 스위칭 한계를 제어하기 위한 히스테리시스 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터.
  30. 제 24 항에 있어서, 임피던스 조절 회로는 인덕터를 포함하고, 인덕터의 한 측부는 변압기 제 1 부분에 전기적으로 연결되고 인덕터의 다른 한 측부는 제어 스위치와 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 인버터.
  31. 제 24 항에 있어서, 임피던스 조절 회로의 제어 스위치는 변압기 제 1 부분의 코일 중 하나에 연결되어, 변압기 제 1 부분의 코일 수를 변화시킴으로서 등가 임피던스를 변화시키는 것을 특징으로 하는 인버터.
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KR100504158B1 (ko) * 2002-12-09 2005-07-27 엘지이노텍 주식회사 상용 전원을 이용 가능한 엘씨디 백라이트용 인버터
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100475448B1 (ko) * 2002-07-12 2005-03-10 엘지전자 주식회사 액정표시장치의 전원공급회로
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