KR200397640Y1

KR200397640Y1 - 밸런스 트랜스포머

Info

Publication number: KR200397640Y1
Application number: KR20-2005-0019445U
Authority: KR
Inventors: 춘-콩 찬; 젱-숑 왕
Original assignee: 리엔 창 일렉트로닉
Priority date: 2005-07-05
Filing date: 2005-07-05
Publication date: 2005-10-06

Abstract

2개의 CCFL(Cold Cathod Fluorescent Lamp)을 접속시키는 보조 권선을 가지는 밸런스 트랜스포머(balance transformer)는 자속용 경로로서 작용하는 자기 코어를 구비한다. 자기 코어에는 제1 코일, 제2 코일 및 보조 코일이 감겨져 있다. 제1 코일과 제2 코일의 권선 방향은 반대이다. 코일을 통하여 흐르는 전류가 균형이 이루어지면, 보조 코일의 2개의 단부의 반응 전압은 존재하지 않는다. CCFL의 전류가 불균형이거나 비정상적이면, 보조 코일은 반응 전압을 생성하여 피드백 신호로서 작용하여 CCFL을 보호한다.

Description

밸런스 트랜스포머{A BALANCE TRANSFORMER}

본 고안은 보조 권선을 가지는 밸런스 트랜스포머(balance transformer)에 관한 것이다. 특히, 냉음극 형광 램프(CCFL)의 구동 회로에서 트랜스포머가 사용된다.

냉음극 형광 램프(CCFL)는 오랜 동안 LCD 패널의 백라이트 모듈용 광원으로서 사용되어 왔다. CCFL은 인버터와 같은 구동 회로에 의하여 구동된다. 기술적 향상과 소비자의 요구로 인하여, LCD 패널의 크기는 더욱 커지고 있다. 대형 LCD 패널에 대하여, 단일 CCFL은 충분한 광원을 제공할 수 없으며, 2개 이상의 CCFL이 필수적이다. LCD 패널의 휘도의 균일성을 유지하기 위하여, 각 CCFL의 전류는 언제라도 조정가능해야 하여, 각 CCFL의 전류를 서로 동일하게 한다. CCFL이 고도로 불안정하고, 음 저항을 가지므로, 각 CCFL의 저항을 동일하게 하는 것은 어렵다. 이로써, 각 CCFL의 전류는, 각 CCFL의 저항의 변화로 인하여 동일하지 않다. 이것은 LCD 패널의 휘도를 불균형하게 하여, 각 CCFL의 에이징 속도가 상이하다. 보다 큰 전류를 가지는 CCFL은 보다 빨리 손상되고 마모될 것이다.

각 CCFL이 동일한 휘도를 가지도록 하는 가장 통상적인 방법은, 각 CCFL에 대한 개별 구동 회로와 피드백 제어기를 채용하는 것이다. 모든 CCFLS의 전류는 통상의 제어 생산을 통하여 고정 값으로 제어되고, 고 구동 전압을 위하여 요구되는 처리는 비용이 많이 들고 어려우므로, 이 방법은 많은 제조업자들에 의하여 채용되지 않았다.

도 3은 종래 기술의 CCFL의 구동 전류의 균형을 맞추기 위하여 차동 전류 쵸크를 채용하는 회로의 개략도이다. 전류 I₃₁, I₃₂가 동일하면, 제1 코일(302)과 제2 코일(304)에 흐르는 전류 또한 동일하다. I₃₁에 의하여 생성된 제1 코일(302)의 기자력(magnetomotive force)(MMF)와, I₃₂에 의하여 생성된 제2 코일(304)의 기자력(MMF)은 동일하여, 서로 상쇄시킨다. 이로써, 차동 전류 쵸크(30)에 자속이 존재하지 않는다. 차동 전류 쵸크(30)에 생성된 누설 자속(φ1, φ2) 각각은 외부 에어 갭에 의하여 루프를 형성하고, 루프에 의하여 생성된 인덕턴스 효과는, 에어 갭에서의 자기 저항이 높다는 사실 때문에 무시될 수 있다.

제1 CCFL L1의 전류(I₃₁)와 제2 CCFL L2의 전류(I₃₂)가 상이하면, I₃₁에 의하여 생성된 제1 코일(302)의 MMF와 I₃₂에 의하여 생성된 제2 코일(304)의 MMF도 또한 상이하다. 이로써, 차동 전류 쵸크(30)에서의 MMF는 동일하지 않아, 제1 코일(302)의 MMF와 제2 코일(304)의 MMF 간 차이가 차동 전류 초크(30)에서의 다량의 자속(φ)을 생성시킬 것이다. 자속(φ)은 제1 코일(302)과 제2 코일(304)을 슬라이스하고 반응하여 보정(amended) 전압(ΔV)을 생성한다. 보정 전압((ΔV)은, 제1 CCFL L1의 전류(I₃₁)과 제2 CCFL L2의 전류(I₃₂)의 균형을 맞춘다.

CCFL의 전류의 균형을 맞추기 위하여 차동 전류 쵸크(30)를 사용할 때, 코일을 통하여 흐르는 전류가 균형이 이루어지지 않아, 전압 센서(32)에 의하여 감지되는 상태에서, CCFL을 보호하기 위하여 부가적인 보호 회로(31)가 여전히 필요하다. 차동 전류 쵸크(30)는, 코일을 통하여 흐르는 전류를 제어기(33)로 피드백시켜, 제1 CCFL L1의 전류(I₃₁)와 제2 CCFL L2의 전류(I₃₂)를 안정화시킨다. 보호 회로(31)는 차동 전류 쵸크(30)의 2개의 코일을 접속시키고, 복수의 전자 소자들(Q1, Q2, Q3 등)로 구성되어, 차동 전류 쵸크(30)의 전류가 소정값내에 있는 지를 감지한다. 전류가 극도로 불균형되어 있으면, 보호 회로(31)는, CCFL의 전류가 비정상적일 때 컷 오프(cut off) 신호를 제어기(33)에 발행하여 CCFL을 보호한다. 부가적인 보호 회로(31)는 CCFL의 보호를 위한 스위치들로서 작용하는 3개의 트랜지스터(Q1, Q2, Q3)를 사용한다. 그러나, 보호 회로(31)의 전자 소자의 양이 많고, 비용이 많이 든다. 또한, 보호 회로(31)를 조립하는데 많은 시간 및 인력이 필요하다.

본 고안은, CCFL의 전류의 불균형 또는 비정상 상태를 검출하여, 신호를 제어기에 송신하여 CCFL을 보호하는 보조 권선을 가지는 멀티-CCFL 밸런스 트랜스포머를 제공한다. 보조 권선을 가지는 밸런스 트랜스포머는 자속의 경로일 수 있는 자기 코어를 구비한다. 자기 코어에는 제1 코일, 제2 코일 및 보조 코일이 감겨져 있다. 제1 코일과 제2 코일의 권선 방향은 서로 반대이다. 코일을 통하여 흐르는 전류의 균형이 맞춰지면, 보조 코일의 2개의 단부의 반응 전압은 존재하지 않는다. 코일의 전류가 불균형이고 비정상적이면, 보조 코일은 피드백 신호로서 작용하는 반응 전압을 생성하여 CCFL을 보호한다.

본 고안의 보다 나은 이해를 위하여, 본 고안의 실시예와 예를 설명하는 다음의 상세한 설명을 참조한다. 본 설명은 본 고안의 설명만을 위한 것이며, 청구 범위를 제한하는 것으로 간주되고자 함이 아니다.

여기에 포함된 도면은 본 고안의 보다 나은 이해를 제공한다.

(바람직한 실시예의 상세한 설명)

도 4는 본 고안의 보조 권선을 가지는 밸런스 트랜스포머의 동작 원리의 개략도이다. 본 고안의 보조 권선을 가지는 밸런스 트랜스포머(40)는 2개의 CCFL(미도시)을 접속시키고, 자기 코어(401)를 가진다. 자기 코어(401)는 자속의 경로용으로 사용된다. 자기 코어(401)에는 제1 코일(402), 제2 코일(404) 및 보조 코일(406)이 감겨져 있다. 제1 코일(402)과 제2 코일(404)의 권선 방향은 서로 반대여서, 밸런스 트랜스포머(40)가 극 부가 트랜스포머(adding pole transformer)로서 작용하게 한다. 코일(402, 404)을 통하여 흐르는 전류(I₄₁, I₄₂)의 균형이 이루어지면, 보조 코일(406)의 2개의 단부에서 반응 전압은 존재하지 않는다. 코일의 전류가 불균형이면, 보조 코일(406)은 피드백 신호로서 작용하는 반응 전압(ΔV)을 생성하여, CCFL을 보호한다. 자기 코어(401)는, 역 U자형의 2개의 자기 코어, L자형의 2개의 자기 코어, 또는 역 U자형의 하나의 자기 코어와 I자형의 하나의 자기 코어로 구성된다.

2개의 전류(I₄₁, I₄₂)가 동일하면, 제1 코일(402)과 제2 코일(404)을 통하여 흐르는 전류도 또한 동일하다. 전류(I₄₁)에 의하여 생성된 제1 코일(402)의 기자력(MMF)과 전류(I₄₂)에 의하여 생성된 제2 코일(404)의 기자력(MMF)은 동일하여 서로 상쇄시킨다. 이로써, 밸런스 트랜스포머(40)의 자기 코어(401)에서 자속은 존재하지 않는다. 동시에, 밸런스 트랜스포머(40)의 자기 코어(401)에서 생성된 누설 자속(φ1, φ2) 각각은 외부 에어 갭에 의하여 루프를 형성하고, 이 루프에 의하여 생성된 인덕턴스 효과는, 에어 갭에서의 자기 저항이 높다는 사실로 인하여 무시될 수 있다.

전류(I₄₁, I₄₂)가 상이하면, 전류(I₄₁)에 의하여 생성된 제1 코일(402)의 MMF와 전류(I₄₂)에 의하여 생성된 제2 코일(404)의 MMF도 또한 상이하다. 이로써, 밸런스 트랜스포머(40)의 자기 코어(401)에서의 MMF는 동일하지 않고, 제1 코일(402)과 제2 코일(404) 간의 MMF의 차이는 밸런스 트랜스포머(40)의 자기 코어(401)에서 다량의 자속(φ)을 생성할 것이다. 자속(φ)은 보조 코일(406)을 슬라이스하여, 피드백 신호로서 작용하는 보정 전압(ΔV)을 생성하도록 반응하여 CCF를 보호한다.

도 5는 CCFL의 전류의 균형을 맞추기 위하여 본 고안의 보조 권선을 가지는 밸런스 트랜스포머를 채용하는 회로의 개략도이다. 밸런스 트랜스포머(40)의 제1 코일(402)의 일단은 CCFL L1에 접속되고, 제1 코일(402)의 타단은 기준점(G)에 접속된다. 밸런스 트랜스포머(40)의 제2 코일(404)의 일단은 CCFL L2에 접속되고, 제2 코일(404)의 타단은 전압 센서(41)를 통하여 제어기(43)에 접속된다. 밸런스 트랜스포머(40)의 보조 코일(406)은 보호 회로(42)를 통하여 제어기(43)에 접속된다. 제1 코일(402)과 제2 코일(404)의 턴 수(turns)는 동일하다.

CCFL L1, L2를 통하여 흐르는 전류(I₄₁, I₄₂)가 상이하면, 전류(I₄₁)에 의하여 생성된 제1 코일(402)의 MMF와 전류(I₄₂)에 의하여 생성된 제2 코일(404)의 MMF도 또한 상이하다. 이로써, 밸런스 트랜스포머(40)의 자기 코어(401)에서의 MMF는 동일하지 않고, 제1 코일(402)와 제2 코일(404) 간의 MMF의 차이는 밸런스 트랜스포머(40)의 자기 코어(401)에서 다량의 자속(Φ)을 생성할 것이다. 자속(Φ)은 보조 코일(406)을 슬라이스하여, 피드백 신호로서 작용하는 보조 코일(406)의 2개의 단부 간의 보정 전압(ΔV)을 생성하도록 반응하여, CCFL을 보호한다. 보정 전압(ΔV)은 보호 회로(42)를 통하여 제어기(43)에 송신된다. 제어기(43)가 피드백 신호를 수신한 후, 불균형한 전류가 존재하거나 상태가 비정상적이면 CCFL을 보호하는 동작을 중지한다.

제어기(43)는 고주파수 주기적 구형파를 출력하여, 승압된 승압형 트랜스포머(45)를 통하여 고 전압을 생성한다. 고 전압, 커패시터(C1), 커패시터(C2), CCFL L1, CCFL L2 및 밸런스 트랜스포머(40)는 고조파 발진(harmonic oscillation)을 생성한다. CCFL의 인덕터(L1) 및 인덕터(L2)는 병렬로 조화 진동하므로, 커패시턴스와 저항 간의 차이는 CCFL의 전류를 불균형되게 한다. 따라서, 각 회로에서, 밸런스 트랜스포머(40)의 코일은 전류의 균형을 맞추기 위하여 동일한 회수의 코일로 주위에 감겨져야 한다. 밸런스 트랜스포머(40)의 턴 수가 N₁과 N₂이고, CCFL을 통하여 흐르는 전류는 I₄₁와 I₄₂라고 가정한다. 암페어의 법칙에 따르면, 이다. 밸런스 트랜스포머(40)가 통상적인 철심이므로, N₁ I₄₁ = N₂ I₄₂ 이다. N₁ = N₂이면, I₄₁ = I₄₂이다. 턴 수 N₁의 코일에서의 전압은 V₁이고, 턴 수 N₂의 코일에서의 전압은 V₂이다. 우리는 을 얻는다. 입출력이 동일하다는 원리에 따라, CCFL, L1 및 F2의 전류는 모두 동일하다. 전압 센서(41)는 반 주기를 가지는 사인파 전압을 감지하여, 이것을 펄스 폭 조정 회로(피드백 회로)로 송신하는 D1, D2 및 R1으로 구성된다.

밸런스 트랜스포머(40)의 보조 코일(406)은 D3, R2 및 C3을 접속시켜, DC 전압을 검출하는 피크 센서를 형성한다. DC 전압은 R3 및 R4에 의하여 분할되어, 트랜스포머(Q1)의 게이트에 접속된다. 트랜스포머(Q1)의 전압은 소정값보다 낮은 전압으로 설정해야 한다.

CCFL L1, L2 중 하나가 비정상적이면(전소(burning down) 또는 단락(lacking a connection)), 밸런스 트랜스포머(40)의 코일의 균형 관계가 파괴되어, 보조 코일(406)이 고 전압을 생성하도록 반응할 것이다. 이 때, 트랜스포머(Q1)의 게이트-소스 전압(V_GS)은 트랜스포머(Q1)의 임계 전압보다 크다. 그러므로, 트랜스포머(Q1)의 드레인-소스(D-S)는 쇼트되고 제어기를 정지시켜, CCFL을 보호한다.

상기 설명은 단지 본 고안의 특정 실시예와 예를 설명한 것이다. 따라서, 본 고안은, 다음의 첨부된 청구항에서 정의되는 바와 같은 본 고안의 범위 내라면, 본 고안의 여기에 설명된 구조와 동작에 행해진 다양한 변형 및 변경을 포함해야 한다.

본 고안에 따르면, CCFL의 전류의 불균형 또는 비정상 상태를 검출하여 신호를 제어기에 송신하여 CCFL을 보호하는 보조 권선을 갖는 멀티-CCFL 밸런스 트랜스포머를 획득할 수 있다.

도 1은 종래 기술의 각 CCFL을 구동시키는 개별 구동 회로를 채용하는 회로의 개략도이다.

도 2는 종래 기술의 CCFL을 구동시키는 단일 구동 회로를 채용하는 회로의 개략도이다.

도 3은 종래 기술의 CCFL의 구동 전류의 균형을 맞추기 위한 차동 전류 쵸크를 채용하는 회로의 개략도이다.

도 4는 본 고안의 보조 권선을 가지는 밸런스 트랜스포머의 동작 원리의 개략도이다.

도 5는 CCFL의 전류의 균형을 맞추기 위한 본 고안의 보조 권선을 가지는 밸런스 트랜스포머를 채용하는 회로의 개략도이다.

Claims

보조 권선을 갖는 밸런스 트랜스포머로서,

자속용 경로로서 작용하는 자기 코어;

상기 자기 코어에 감겨진 제1 코일;

상기 제1 코일의 반대 방향으로 상기 자기 코어에 감겨진 제2 코일; 및

상기 자기 코어에 감겨진 보조 코일을 구비하며,

상기 밸런스 트랜스포머는 쌍극(bi-pole) 트랜스포머인, 보조 권선을 갖는 밸런스 트랜스포머.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 코일과 상기 제2 코일의 턴 수는 동일한, 보조 권선을 갖는 밸런스 트랜스포머.
제 1 항에 있어서, 상기 자기 코어는 역 U자형의 2개의 자기 코어들로 구성된, 보조 권선을 갖는 밸런스 트랜스포머.
제 1 항에 있어서, 상기 자기 코어는 L자형의 2개의 자기 코어들로 구성된, 보조 권선을 갖는 밸런스 트랜스포머.
제 1 항에 있어서, 상기 자기 코어는 역 U자형의 하나의 자기 코어와 I자형의 하나의 자기 코어로 구성된, 보조 권선을 갖는 밸런스 트랜스포머.
2개의 CCFL을 접속시키는 CCFL용 구동 장치로서,

승압된 승압형 트랜스포머에 의하여 상기 2개의 CCFL에 전류를 제공하는 제어기;

자속용 경로인 자기 코어, 상기 자기 코어에 감기는 보조 코일, 상기 자기 코어에 감기며 일단에 상기 CCFL들 중 하나에 접속되는 제1 코일, 및 상기 제1 코일의 반대 방향으로 상기 자기 코어에 감기며, 일단에 상기 CCFL들 중 다른 하나에 접속되는 제2 코일을 가지는 밸런스 트랜스포머;

상기 제2 코일의 타단과 상기 제어기를 접속시켜, 상기 제2 코일을 통하여 흐르는 전류를 감지하는 전압 센서;

상기 보조 코일과 상기 제어기를 접속시키는 보호 회로

를 구비하며,

상기 2개의 CCFL을 통하여 흐르는 전류의 균형이 이루어지면, 상기 보조 코일 간의 반응 전압은 존재하지 않고, 상기 CCFL을 통하여 흐르는 전류가 상이하면, 상기 보조 코일이 반응하여 보정(amended) 전압을 생성하고, 상기 보정 전압이 상기 보호 회로를 통하여 상기 제어기로 송신되어, 상기 CCFL을 보호하는 피드백 신호로서 작용하는, CCFL용 구동 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 제1 코일의 타단은 기준점에 접속되는, CCFL용 구동 회로.
제 6 항에 있어서, 상기 제1 코일과 상기 제2 코일의 턴 수는 동일한, CCFL용 구동 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 자기 코어는 역 U자형의 2개의 자기 코어로 구성되는, CCFL용 구동 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 자기 코어는 L자형의 2개의 자기 코어로 구성되는, CCFL용 구동 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 자기 코어는 역 U자형의 하나의 자기 코어와 I자형의 하나의 자기 코어로 구성되는, CCFL용 구동 장치.