KR20030090023A - Back light converter for LCD - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 싱글 스테이지(Single Stage) 타입의 LCD 백라이트 인버터에 관한 것으로 특히, 풀 브릿지(Full-Bridge)방식을 적용하고자 하는 경우 전압 상승을 위한 변환부의 구동용 스위칭 소자인 FET에서 발생되는 발열 현상을 억제하기 위하여 FET 구동신호(Drive Signal)에 데드 타임(Dead-Time)을 생성하도록 하는 LCD 백라이트 인버터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a single stage LCD backlight inverter. In particular, when a full-bridge method is to be applied, a heat generation phenomenon generated in a FET which is a switching element for driving a conversion unit for a voltage rise. The present invention relates to an LCD backlight inverter configured to generate dead-time in a FET drive signal to suppress it.
일반적으로, 싱글 스테이지(Single Stage) 타입은 FET 구동에 의해 백라이트로 사용되는 램프를 구동할 수 있으며, 그 방식에는 풀 브릿지(Full-Bridge) 방식과 하프 브릿지(Half-Bridge)방식이 있다.In general, a single stage type can drive a lamp used as a backlight by driving a FET, and there are full-bridge and half-bridge methods.
그 중 하프 브릿지 방식은 많은 선행 기술의 제안과 그로 인한 독점으로 인해 하프 브릿지 방식를 채택하여 제품을 생산하는 경우 기술 로얄티 지급에 따른 생산단가의 상승이 발생되기 때문에 풀 브릿지 방식을 채택하여 사용하고 있는 실정이다.Among them, the half bridge method adopts the full bridge method because the production cost increases due to the payment of technology loyalty when the product is produced by adopting the half bridge method due to the proposal of many prior arts and the monopoly. It is true.
현재까지 사용되고 있는 대표적인 풀 브릿지 방식을 적용한 LCD 백라이트 인버터 회로의 구성을 첨부한 도 1을 참조하여 살펴보면, 참조번호 10은 회로에서 변압을 수행하는 DC/AC 컨버터를 나타내고, 구동전원(Vcc)과 컨버터(10)의 사이에 전원공급을 결정하는 FET소자들로 이루어진 스위치(참조번호 미부여)가 구비되는데, 상기 스위치의 온/오프 제어는 구동부(20)의 출력신호에 의해 이루어지게 된다.Referring to FIG. 1 attached to the configuration of the LCD backlight inverter circuit applying the typical full bridge method used up to now, reference numeral 10 denotes a DC / AC converter that performs the transformation in the circuit, the driving power supply (Vcc) and the converter Between (10) is provided a switch (not shown) consisting of FET elements for determining the power supply, the on / off control of the switch is made by the output signal of the drive unit 20.
상기 구동부(20)는 직류전원을 교류전원으로 변경시키기 위하여 참조번호 10으로 지칭되는 상기 DC/AC 컨버터(10)의 구동을 제어한다.The driver 20 controls the driving of the DC / AC converter 10 referred to by reference numeral 10 to change the DC power to AC power.
또한, 상기 DC/AC 컨버터(10)의 동작에 따라 교류 고전압으로 변압되어진 전원은 후단의 램프(lamp)에 인가되며 그에 따라 후단의 램프(lamp)가 발광 동작하게 되는 데, 상기 램프(lamp)를 경유한 전원은 참조번호 F/B로 지칭되는 피드백신호로 참조번호 40으로 지칭되는 감지신호 판단부(40)를 구성하는 에러증폭기(ERR1)의 반전(-) 단자에 입력되어진다.In addition, a power source that is transformed into an AC high voltage according to the operation of the DC / AC converter 10 is applied to a lamp of a rear stage, so that a lamp of a rear stage is made to emit light. The power supply via is inputted to the inverting (-) terminal of the error amplifier ERR1 constituting the detection signal determination unit 40 referred to as a feedback signal referred to by reference number F / B.
상기 에러증폭기(ERR1)는 반전(-) 단자에 입력되는 피드백신호(F/B)와 비반전(+) 단자에 입력되는 기준전압을 비교하여 비교 결과에 따라 그 결과를 상기 구동부(20)에 전달하게 된다.The error amplifier ERR1 compares the feedback signal F / B input to the inverting (-) terminal and the reference voltage input to the non-inverting (+) terminal and transmits the result to the driving unit 20 according to a comparison result. Will be delivered.
미 성명된 부호 R1, R2는 과전압 센싱을 위한 분압저항이며, Comp1은 과전압 판단을 위한 비교기이다.Undefined symbols R1 and R2 are voltage divider resistors for overvoltage sensing, and Comp1 is a comparator for overvoltage judgment.
이와 같은 구성의 동작 중에 상기 구동부(20)에서 상기 DC/AC 컨버터(10)의 스위칭 소자를 구동하는 스위칭 신호를 발생시키는 동작의 기준이 삼각파와 상기 에러증폭기(ERR1)의 출력신호만을 사용하기 때문에 상기 구동부(20)의 구동전압을 인가하기 위한 스위치가 모두 온동작하는 경우가 발생되어진다.Since the driving unit 20 generates only a switching signal for driving the switching element of the DC / AC converter 10 during the operation of the configuration, since only the triangular wave and the output signal of the error amplifier ERR1 are used. In some cases, all of the switches for applying the driving voltage of the driving unit 20 are turned on.
이때, 상기 스위칭 소자인 FET가 모두 온동작하는 경우 2개의 FET에서는 과열 현상이 발생하게 되는데 이러한 과열 현상은 궁극적으로는 스위칭 소자로 적용되는 FET의 손상으로 연결되므로 제품의 신뢰성과 안전성의 저하로 나타나게 된다.In this case, when all the FETs, which are the switching elements, are turned on, overheating occurs in the two FETs, which ultimately lead to damage of the FET applied as the switching element, resulting in deterioration of reliability and safety of the product. do.
이러한 문제점은 근래 들어 제조자 책인이 강화되는 시점에서 생산사의 부담으로 작용하는 것이다.This problem is a burden on producers in recent years when the manufacturer's responsibilities are reinforced.
상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 싱글 스테이지(Single Stage) 타입의 LCD 백라이트 인버터에 관한 것으로 특히, 풀 브릿지(Full-Bridge)방식을 적용하고자 하는 경우 전압 상승을 위한 변환부의 구동용 스위칭 소자인 FET에서 발생되는 발열 현상을 억제하기 위하여 FET 구동신호(Drive Signal)에 데드 타임(Dead-Time)을 생성하도록 하는 LCD 백라이트 인버터를 제공하는 데 있다.An object of the present invention for solving the above problems relates to an LCD backlight inverter of a single stage (Single Stage) type, in particular, to drive the conversion unit for the voltage rise when applying a full-bridge (Full-Bridge) method The present invention provides an LCD backlight inverter that generates dead-time in a FET drive signal in order to suppress a heat generation phenomenon generated in a FET which is a switching device.
도 1은 종래 기술에 의한 과전압 보호회로의 구성을 나타내는 도면.1 is a diagram showing a configuration of an overvoltage protection circuit according to the prior art.
도 2는 본 발명에 따른 LCD 백라이트 인버터의 구성 예시도.2 is an exemplary configuration diagram of an LCD backlight inverter according to the present invention.
도 3은 도 2의 주요 부분에 대한 파형 예시도.3 is an exemplary waveform diagram of the main part of FIG.
도 4는 도 3에 대응하는 실측정 파형 예시도.4 is an exemplary measurement waveform diagram corresponding to FIG. 3.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 입력되는 직류 구동전원을 1차측에 입력받아 2차측으로 교류 고전압을 출력하는 변압기의 2차측에 연결되어 있는 복수개의 LCD 백라이트용 램프를 구비하고 있는 LCD 백라이트 컨버터에있어서: 입력되는 제어신호를 기준으로 상기 변압기의 1차측에 전류 흐름 경로를 형성 및 폐쇄시킴으로써 상기 변압기의 1차측에 흐르는 전류를 변동시키는 스위칭 수단과; 상기 백라이트 램프의 온/오픈 상태에 따른 전압의 크기를 감지하는 피드백 신호를 입력받아 기준신호와 비교하여 그 비교치를 출력하는 피드백 신호 판단부와; 임의의 특정 주기를 갖는 삼각파와 상기 피드백 신호 판단부의 출력신호 및 상기 구동전원을 인가 받아 동일 주기를 갖되 라이징 에지타임과 폴링 에지타임이 서로 다른 이종의 클럭 신호를 생성하여 출력하는 시차 발생수단; 및 상기 시차 발생수단에서 출력되는 이종의 클럭신호를 입력받아 상기 스위칭 수단을 구동시키는 제어신호를 발생시켜 스위칭 동작을 제어하는 스위칭 제어수단을 포함하여 상기 스위칭 수단내 스위칭 소자가 동시에 온동작하지 않도록 제어하는 데 있다.A feature of the present invention for achieving the above object is provided with a plurality of LCD backlight lamps connected to the secondary side of the transformer for receiving the input DC drive power input to the primary side and outputting the AC high voltage to the secondary side; An LCD backlight converter comprising: switching means for varying a current flowing on a primary side of the transformer by forming and closing a current flow path on a primary side of the transformer based on an input control signal; A feedback signal determination unit which receives a feedback signal for sensing the magnitude of the voltage according to the on / open state of the backlight lamp and compares it with a reference signal to output a comparison value; Parallax generating means for generating and outputting a heterogeneous clock signal having a same period but having a rising edge time and a falling edge time by receiving an output signal of the triangular wave having a predetermined period, the feedback signal determining unit, and the driving power; And switching control means for receiving a different clock signal output from the parallax generating means and generating a control signal for driving the switching means to control a switching operation so that the switching elements in the switching means do not simultaneously turn on. There is.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 특징은, 상기 시차 발생 수단은 임의의 기준전압의 입력단과 상기 피드백 신호 판단부의 출력단에 연결되어 있는 저항과; 상기 피드백 신호 판단부의 출력단과 접지단사이에 연결되어 지는 콘덴서와; 상기 콘덴서에 걸리는 전압을 비반전 데이터 입력단에 입력받고 반전데이터 입력단에 입력되는 삼각파와 비교하여 그 비교치를 출력하는 제 1비교기와; 상기 콘덴서에 걸리는 전압을 비반전 데이터 입력단에 입력받고 반전데이터 입력단에 입력되는 삼각파와 비교하여 그 비교치를 출력하는 제 2비교기; 및 상기 제 1비교기의 출력단과 비반전 데이터 입력단사이에 연결되어 상기 제 1비교기의 출력신호를 비반전 데이터 입력단으로 궤환하도록 하는 가변저항으로 구성되는 데 있다.An additional feature of the present invention for achieving the above object is that the parallax generating means comprises: a resistor connected to an input terminal of an arbitrary reference voltage and an output terminal of the feedback signal determination unit; A capacitor connected between the output terminal of the feedback signal determining unit and a ground terminal; A first comparator for inputting a voltage applied to the capacitor to a non-inverting data input terminal and comparing the triangular wave input to the inverting data input terminal and outputting a comparison value; A second comparator for inputting a voltage applied to the capacitor to a non-inverting data input terminal and comparing the voltage to the triangular wave input to the inverting data input terminal and outputting a comparison value; And a variable resistor connected between the output terminal of the first comparator and the non-inverting data input terminal to return the output signal of the first comparator to the non-inverting data input terminal.
본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above object and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the present invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 LCD 백라이트 인버터의 구성 예시도로써 본 발명에 관련된 주요부분의 구성만 도시한 것으로 그 구성과 동작을 살펴보면, 입력되는 스위칭 제어신호에 의해 턴온/턴오프 동작하여 후단의 트랜스(참조번호 미부여)의 1차측 코일에 전류의 도통 경로를 일정주기로 형성하도록 하여 상기 트랜스의 1차측 코일에 구동전원(Vcc)이 걸리도록 하는 스위치(FET1, FET2)가 있다.Figure 2 is an exemplary configuration diagram of the LCD backlight inverter according to the present invention showing only the configuration of the main part related to the present invention. Looking at the configuration and operation, the turn-on / turn-off operation by the input switching control signal to the transformer of the rear stage There are switches FET1 and FET2 for forming a conduction path for current at a constant cycle in the primary coil (not given a reference number) so that the driving power source Vcc is applied to the primary coil of the transformer.
또한, 상기 스위치(FET1, FET2)의 온/오프 동작에 따라 트랜스가 동작하고 이에 교류 고전압으로 변압되어진 전원은 후단의 램프(lamp)에 인가되며 그에 따라 후단의 램프(lamp)가 발광 동작하게 되는 데, 상기 램프(lamp)를 경유한 전원은 참조번호 F/B로 지칭되는 피드백신호로 에러증폭기(ERR1)의 반전(-) 단자에 입력되어진다.In addition, the transformer operates according to the on / off operation of the switches FET1 and FET2, and the power that is transformed into an AC high voltage is applied to a lamp of a rear stage, whereby a lamp of the rear stage emits light. The power supply via the lamp is input to the inverting (-) terminal of the error amplifier ERR1 as a feedback signal referred to by reference number F / B.
상기 에러증폭기(ERR1)는 반전(-) 단자에 입력되는 피드백신호(F/B)와 비반전(+) 단자에 입력되는 기준전압을 비교하여 비교 결과에 따라 그 결과를 참조번호 21로 지칭되는 시차 발생부로 제공하게 된다.The error amplifier ERR1 compares the feedback signal F / B input to the inverting (-) terminal and the reference voltage input to the non-inverting (+) terminal and refers to the result according to the comparison result. The parallax generator is provided.
상기 시차 발생부(21)는 임의의 기준전압(Vref)의 입력단과 상기 에러증폭기(ERR1)의 출력단에 연결되어 있는 저항(Ra)과, 상기 에러증폭기(ERR1)의출력단과 접지단사이에 연결되어 지는 콘덴서(C2)와, 상기 콘덴서(C2)에 걸리는 전압을 비반전 데이터 입력단에 입력받고 반전데이터 입력단에 입력되는 삼각파와 비교하여 그 비교치를 출력하는 제 2비교기(Comp2)와, 상기 콘덴서(C2)에 걸리는 전압을 비반전 데이터 입력단에 입력받고 반전데이터 입력단에 입력되는 삼각파와 비교하여 그 비교치를 출력하는 제 3비교기(Comp3), 및 상기 제 2비교기(Comp2)의 출력단과 비반전 데이터 입력단사이에 연결되어 상기 제 2비교기(Comp2)의 출력신호를 비반전 데이터 입력단으로 궤환하도록 하는 가변저항(VR)로 구성되어진다.The parallax generator 21 is connected between a resistor Ra connected to an input terminal of an arbitrary reference voltage Vref and an output terminal of the error amplifier ERR1, and an output terminal of the error amplifier ERR1 and a ground terminal. A second comparator Comp2 for inputting the capacitor C2 and the voltage applied to the capacitor C2 to a non-inverting data input terminal, and comparing the result with a triangular wave input to the inverting data input terminal; A third comparator Comp3 for comparing the voltage applied to C2) to the non-inverting data input terminal and comparing the voltage with the triangular wave input to the inverting data input terminal, and outputting a comparison value, and an output terminal and the non-inverting data input terminal of the second comparator Comp2; And a variable resistor VR connected between the feedback signals of the second comparator Comp2 to the non-inverting data input terminal.
이후, 상기 제 2비교기(Comp2)와 제 3비교기(Comp3)의 출력신호를 기준으로 참조번호 22로 지칭되는 구동부는 후단에 구비되어 있는 참조번호 FET1, FET2로 지칭되는 스위칭 소자를 온/오프 제어하게 된다.Subsequently, the driving unit, which is referred to by reference numeral 22 based on the output signals of the second comparator Comp2 and the third comparator Comp3, controls on / off the switching elements referred to by reference numerals FET1 and FET2 provided at a rear end thereof. Done.
상기 시차 발생부(21)의 동작을 첨부한 도 3을 참조하여 간략히 살펴보면, 오실레이터(도시하지 않았음)에서 발생되는 삼각파는 첨부한 도 3에서 굵은 실선으로 표시되어진다.Referring to FIG. 3 to which the operation of the parallax generator 21 is briefly described, a triangular wave generated by an oscillator (not shown) is represented by a thick solid line in FIG. 3.
이때, 참조번호 (a)로 지칭되는 에러증폭기(ERR1)의 출력신호는 참조번호F/B로 지칭되는 피드백신호이며 이 신호에 의해 상기 에러증폭기(ERR1)의 출력신호의 신호 레벨은 도 3에 도시되어 있는 바와 같다고 가정한다.At this time, the output signal of the error amplifier ERR1 referred to by reference numeral (a) is a feedback signal referred to by reference number F / B, and the signal level of the output signal of the error amplifier ERR1 by this signal is shown in FIG. Assume that it is as shown.
상기와 같은 참조번호 (a)로 지칭되는 에러증폭기(ERR1)의 출력신호를 비반전 데이터 입력단에 입력받고 이를 기준으로 반전데이터 입력단에 입력되는 삼각파와 비교하여 그 비교치를 출력하는 제 3비교기(Comp3)의 출력신호는 참조번호 (b)로 지칭되는 바와 같다.A third comparator comp3 that outputs the output signal of the error amplifier ERR1 referred to by reference number (a) to the non-inverting data input terminal and compares the result with a triangular wave input to the inverting data input terminal based on the output signal; ) Is the same as referred to by reference numeral (b).
또한, 상기 에러증폭기(ERR1)의 출력신호를 비반전 데이터 입력단에 입력받고 이를 기준으로 반전데이터 입력단에 입력되는 삼각파와 비교하여 그 비교치를 출력하는 제 2비교기(Comp2)의 출력신호는 상기 제 2비교기(Comp2)의 출력단과 비반전 데이터 입력단에 연결되어 있는 가변저항(VR)의 저항값이 변동하면 상기 가변저항(VR)의 저항값과 상기 콘덴서(C2)의 캐패시턴스 성분에 의한 시정수가 변동함으로써 실제 출력신호는 지연되어 출력되어 지는데 이때, 상기 가변저항(VR)의 저항값은 설계자가 임의로 조정할 수 있다.In addition, the output signal of the second comparator Comp2 that receives the output signal of the error amplifier ERR1 into the non-inverting data input terminal and compares the result with the triangular wave inputted to the inverting data input terminal based on the output signal is the second comparator Comp2. When the resistance value of the variable resistor VR connected to the output terminal of the comparator Comp2 and the non-inverting data input terminal changes, the time constant due to the resistance value of the variable resistor VR and the capacitance component of the capacitor C2 changes. The actual output signal is delayed and output. At this time, the resistance value of the variable resistor VR can be arbitrarily adjusted by the designer.
따라서, 상기 제 2비교기(Comp2)의 출력신호는 참조번호 (c)로 지칭되는 바와 같다.Accordingly, the output signal of the second comparator Comp2 is referred to by reference numeral (c).
그러므로, 참조번호 (c)와 (d)로 지칭되는 신호에는 서로 지연시간이 발생되며 이로 인해 참조번호 22로 지칭되는 상기 구동부는 후단에 구비되어 있는 참조번호 FET1, FET2로 지칭되는 스위칭 소자를 온/오프 제어할 때 두 개의 FET가 동시에 온동작하지 않도록 제어할 수 있게 되는 것이다.Therefore, a delay time is generated between the signals referred to as (c) and (d), so that the driving unit referred to as reference number 22 turns on the switching elements referred to as reference numerals FET1 and FET2 provided at the rear end. When controlling the on / off, two FETs can be controlled so as not to be operated simultaneously.
상기 도 3에서 참조번호 (b)와 (c)로 지칭되는 파형의 실제 측정 파형의 예시는 첨부한 도 4에 도시되어 있는 바와 같다.An example of an actual measurement waveform of a waveform referred to by reference numerals (b) and (c) in FIG. 3 is as shown in FIG. 4.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.While the invention has been shown and described in connection with specific embodiments thereof, it is well known in the art that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention as indicated by the claims. Anyone who owns it can easily find out.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 LCD 백라이트 인버터를 제공하면, FET 구동신호(Drive Signal)에 데드 타임(Dead-Time)을 생성하도록 함으로써 종래 싱글 스테이지(Single Stage) 타입의 LCD 백라이트 인버터를 구현하는 경우 풀 브릿지(Full-Bridge)방식을 적용하면 문제시되는 FET 소자의 발열 현상을 억제할 수 있다는 효과가 있다.When providing an LCD backlight inverter according to the present invention as described above, by generating a dead-time in the FET drive signal (Drive Signal) to implement a conventional single stage LCD backlight inverter In this case, if the full bridge method is applied, the heat generation phenomenon of the FET device in question can be suppressed.
Claims (2)
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2002
- 2002-05-20 KR KR1020020027969A patent/KR20030090023A/en not_active Application Discontinuation
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
WITB | Written withdrawal of application |