KR20040090654A - 인버터 트랜스포머 및 인버터회로 - Google Patents

Abstract

특수하고 값비싼 부품을 필요로 하지 않고, 회로나 승압 트랜스포머를 보호하기 위한 것으로서,

승압 트랜스포머(2)의 1차 권선(21)에 공급되는 전압을 트랜지스터(TR)로 스위칭하고, 승압 트랜스포머(2)의 2차 권선(22)에 2차 전압을 발생시켜 그 2차 전압을 냉음극관(1)으로 인가함과 동시에, 냉음극관(1)에 흐르는 전류를 검출하고, 이 검출결과에 따라 트랜지스터(TR)의 스위칭동작을 제어하는 인버터회로에 있어서, 상기 승압 트랜스포머(2)의 2차 권선(22)에서 발생하는 전압을 검출하기 위해서 상기 승압 트랜스포머(2)에 감겨진 전압검출 권선(23)에 의해 검출되는 전압에 따라 상기 냉음극관(1)에 공급하는 전압의 이상을 검출하고, 이상이 검출된 경우에 상기 트랜지스터(TR)에 의한 스위칭을 정지시키는 IC(3)를 구비하는 인버터 회로를 제공한다.

Description

인버터 트랜스포머 및 인버터회로{Inverter transformer and Inverter circuit}

본 발명은, LCD(액정표시장치)의 백라이트(Back Light)등에 이용되는 냉음극관(cold cathode tube)의 점등에 이용되는 인버터 트랜스포머 및 인버터회로에 관한 것이다.

종래, LCD의 백라이트에는 냉음극관이 채용되고 있고, 그 점등을 위해서 고효율 및 소형화의 도모를 목적으로 IC를 사용한 타려식(他勵式 : separately-excited type)구동회로가 이용되고 있다. 그 외에 타려식 구동회로는 부하(負荷)인 냉음극관 및 그 장착장치에 의한 부유(浮游)용량분과 구동하는 승압 트랜스포머(인버터 트랜스포머)의 누설인덕턴스(inductance)와의 공진(共振)현상을 이용하여, 고전압을 발생시킴으로써 상기 냉음극관을 점등시키는 예가 많다.

상기와 같은 회로에 있어서는, 냉음극관이 파손된 경우나 냉음극관과 승압 트랜스포머의 사이가 접촉하지 않은 경우에는 대단히 높은 전압이 승압 트랜스포머로부터 계속하여 출력되고, 승압 트랜스포머가 파괴되거나 구동회로가 파괴되거나하는 문제가 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위해, 예를 들어, 도 8에 나타난 바와 같은 회로구성이 채용된다. 이 회로에서는 승압 트랜스포머(100)의 2차측에 2개의 직렬콘덴서(C1, C2)를 설치하고, 이 콘덴서(C1, C2)로 분압(分壓)된 전압을 IC(120)에 공급하여 이상(異常)을 검출한다. 이상이 검출되면, IC(120)는 트랜지스터(TR)의 베이스에 공급하는 스위칭신호를 정지하여, 회로보호를 도모하고 있다.

그러나, 상기와 같은 회로구성에서는 이상검출을 위한 회로인 콘덴서(C1, C2)가 승압 트랜스포머(100)의 고전압출력부에 직접 설치되어 있기 때문에, 이들 콘덴서(C1, C2)는 소용량이면서 고전압을 이겨낼 수 있는 특수한 고내압 콘덴서(수pF의 고전압세라믹 콘덴서)가 필요하다. 이 때문에, 장치가 고가화된다고 하는 문제가 있다.

또한, 승압 트랜스포머(100) 및 냉음극관(110)의 파손등이라고 하는 이상이 생길 경우에 IC(120) 및 트랜지스터(TR)에 의해 구성되는 구동회로 및 승압 트랜스포머(100)를 보호하기 위한 회로부품이 승압 트랜스포머(100)의 고출력측에 집중되어 있다. 승압 트랜스포머(100)의 고출력측은 수백에서 수천 볼트의 전압이 출력되어 있기 때문에, 부품사이의 물리적 거리가 필요하고 회로의 실제장치의 면적을 증대시킨다고 문제가 초래된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 인버터회로의 문제점의 해결책으로서 이루어진 것이므로, 특수하고 값비싼 부품을 필요로 하지 않고, 적절히 회로나 승압 트랜스포머의 보호를 도모할 수 있는 인버터 회로를 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있다. 또한, 승압 트랜스포머의 고출력측에 부품을 배치할 필요가 없고, 실제 장치면적이 커지지 않는 인버터 회로를 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있다. 나아가, 상기 인버터 회로에 이용되는 인버터 트랜스포머를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 인버터회로의 제1 실시형태를 나타내는 구성도,

도 2는 본 발명의 인버터회로에 이용되는 승압 트랜스포머의 평면도,

도 3은 본 발명의 인버터회로의 제1 실시형태에 이용되는 승압 트랜스포머의단자와 코일의 접속관계를 나타내는 도면,

도 4는 본 발명의 인버터회로에 이용되는 IC의 내부구성을 나타내는 도면,

도 5는 본 발명의 인버터회로에 이용되는 IC의 동작을 설명하기 위한 도면,

도 6은 본 발명의 인버터회로의 제2 실시형태를 나타내는 구성도,

도 7은 본 발명의 인버터회로의 제2 실시형태에 이용되는 승압 트랜스포머의 단자와 코일의 접속관계를 나타내는 도면,

도 8은 종래의 인버터회로를 나타내는 구성도이다.

*도면의 주요부분을 나타내는 부호의 설명*

1 : 냉음극관 2 : 승압 트랜스포머

3 : IC 5 : 신호선

6 : 보빈(bobbin) 7 : 코어(core)

8 : 라인(line) 21 : 1차 권선

22, 22A : 2차 권선 23, 23A : 전압검출 권선

24 : 탭(tap) 61∼66 : 단자

TR : 트랜지스터

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 인버터 트랜스포머는, 1차 권선 및 2차 권선을 권축(卷軸)에 감은 인버터 트랜스포머에 있어서, 상기 1차 권선과 자기(磁氣)결합하고, 상기 2차 권선에 출력되는 전압을 검지하기 위한 전압검출 권선을 상기 2차 권선에 근접시켜 상기 권축에 감은 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 인버터 트랜스포머는, 상기 2차 권선에 탭을 설치하여 상기 2차 권선의 일부를 상기 전압검출 권선으로 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 인버터 회로는, 트랜스포머의 1차 권선에 공급되는 전압을 스위칭소자에 의해 스위칭하고 상기 트랜스포머의 2차 권선에 2차 전압을 발생시켜 그 2차 전압을 냉음극관(冷陰極管)에 인가함과 동시에, 상기 냉음극관에 흐르는 전류를 검출하고, 그 검출 결과에 따라 상기 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하도록 구성된 인버터회로에 있어서, 상기 트랜스포머의 2차 권선에 발생하는 전압을 검출하기 위해 상기 트랜스포머에 감겨진 전압검출 권선과, 상기 전압검출 권선에 의해 검출되는 전압에 따라 상기 냉음극관에 공급하는 전압의 이상을 검출하는 이상검출수단과, 상기 이상검출수단이 이상을 검출한 경우에 상기 스위칭을 정지시키는 정지수단을 구비한 것을 특징으로한다.

또한, 본 발명의 인버터 회로에서는, 상기 전압검출 권선은 상기 2차 권선에 근접시켜 상기 트랜스포머에 감겨져 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 인버터 회로에서는, 상기 2차 권선에 탭을 설치하여 상기 2차 권선의 일부를 상기 전압검출 권선으로 한 것을 특징으로 한다.

< 발명의 실시형태 >

본 발명의 인버터회로의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다.

각 도면에 있어서, 동일한 구성요소에는 동일부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다. 도 1에는, 제 1 실시형태의 인버터회로를 이용한 조명장치의 구성예가 나타나있다. 이 조명장치는 냉음극관(1)을 부하로 하고, 승압 트랜스포머(2), 트랜지스터(TR) 및 드라이브용IC(3)를 사용하는 것이다.

이 인버터회로에서는 입력단자(I1-I2)에 직류전압을 인가하고, 승압 트랜스포머(2)의 1차 권선(21)에 공급되는 전압을 스위칭소자인 트랜지스터(TR)에 의해 스위칭하고, 승압 트랜스포머(2)의 2차 권선(22)에 2차 전압을 발생시켜 그 2차 전압을 냉음극관(1)에 인가한다. 그와 동시에, 냉음극관(1)에 흐르는 전류를 IC(3)가 신호선(5)을 통해 검출하고, 이 검출결과에 따라 스위칭소자인 트랜지스터(TR)의 스위칭동작을 제어하여 승압 트랜스포머(2)에서의 2차측 전압을 변동시키고 있다.

한편, 승압 트랜스포머(2)의 2차 권선(22)에서 비접지측 라인과 그라운드(ground)사이에는 냉음극관(1)의 하우징부분 등과 그라운드사이에 생기는 부유용량(C)이 접속된 상태가 된다. 또한, 냉음극관(1)은 부하저항(R)을 통해 접지되어 있다.

본 실시형태에 있어서는, 전압검출 권선(23)이, 승압 트랜스포머(2)의 2차 권선(22)에 생기는 전압을 검출하기 위해서 승압 트랜스포머(2)에 감겨져있다. 구체적으로는 도 2에 나타난 바와 같다. 플라스틱 등으로 구성된 권축인 보빈(bobbin)(6)의 좌축에는, 1차 권선(21)이 감겨져있고, 우측에는 2차 권선(22)이 감겨져있고, 이 2차 권선(22)에 근접시켜 전압검출 권선(23)이 감겨져있다.

여기서, 예를 들어 1차 권선(21)의 권회수(卷數)가 40회(turn)이고 2차 권선(22)의 권회수가 2000회일 때, 전압검출 권선(23)의 권회수는 10회이다. 그리고, 1차 권선(21)의 입력전압이 12V이고 2차 권선(22)의 출력전압은 통상(점등 시)600V이고, 전압검출 권선(23)에 의해 3V의 검출전압이 얻어진다. 또한, 이상 시의 임계치전압아래에 설명하는 임계치전압(V2)을 10V로 하면, 이상 시에는 2000V가 2차 권선(22)의 출력전압이 된다. 이와 같이 본 발명의 인버터 트랜스포머는, 2차 권선(22)에 근접하여 고압측에 2차 권선(22)의 권회수에 비해, 대단히 적은 권회수에 의한 전압검출 권선(23)을 감은 구성을 채용하고 있다. 이와 같이 함으로써, 소형의 승압 트랜스포머(인버터 트랜스포머)(2)이면서 적절히 원하는 전압검출이 가능하고, 후술하는 바와 같이 회로보호를 도모하는 구성을 실현하는 것이 가능한 것이다.

보빈(bobbin)(6)은 내부에 도시하지 않은 I코어(core)를 포함하고 있고, 보빈(6)의 양단으로부터는 コ자 상의 코어(7)에 의해 자로(磁路)가 형성되어 있다. 단자와 코일의 접속관계를 나타내는 도 3에서 명백한 바와 같이, 1차 권선(21)은 단자(61, 62)에 접속되어 있고, 2차 권선(22)에는 단자(63, 64)가 접속되어 있고, 전압검출 권선(23)에는 단자(65, 66)가 접속되어 있다.

전압검출 권선(23)에 의해 검출된 전압은, 라인(8)을 거쳐 IC(3)로 송출되고있다. IC(3)의 내부구성을 도 4에 나타내었다. IC(3)에는 톱니파 발진기(發振器)(31)가 구비되고, 발진주파수 설정수단(41)에 의해 설정된 소정 주파수의 톱니파가 톱니파 발진기(31)에서 비교기(比較器)(32)로 출력된다.

비교기(32)는 톱니파 발진기(31)에서의 출력신호, 가변저항(42)에 의해 설정된 임계치전압 및 검출신호증폭기(35)의 출력을 받고 있다. 그리고, 비교기(32)에서는, 신호선(5)을 통해 도래한 전파검출신호를 검출신호증폭기(35)에 의해 증폭한 신호와 가변저항(42)에 의해 설정된 임계치전압을 비교하고, 차분(差分)신호를 얻는다. 이 차분신호(Vd)와 톱니파 발진기(31)에서 출력된 톱니파 신호(E)를 비교하여 톱니파 신호(E)가 차분신호(Vd)를 초과한 범위에 대응한 펄스(pulse)폭을 구비하는 펄스를 도 5(a)에 나타난 바와 같이 생성하여 출력한다.

차분신호(Vd)의 변동에 따라, 출력된 펄스의 펄스폭이 도 5(b)에 나타난 바와 같이 변화하고, 소정의 전류가 냉음극관(1)에 흐르도록 트랜지스터(TR)를 드라이브하는 신호를 출력한다. 이 신호는 통상 열림 상태에 있는 스위치(33)를 통과하여 드라이버(34)에 이르고, 스위칭소자인 트랜지스터(TR)를 드라이브하는 신호로 변환되어 출력된다.

또한, IC(3)에는 이상검출비교기(36)가 구비되어 있다. 이상검출비교기(36)는 라인(8)을 통해 얻어지는 승압 트랜스포머(2)의 2차 권선(22)에 발생하는 전압에 대응하는 전압검출신호와, 가변저항(43)에 의해 설정된 임계치전압을 비교하고, 전압검출신호가 임계치전압을 초과할 때에 이상임을 검출하여 스위치(33)를 닫는다.

상기 구성의 인버터회로에 있어서, 전원이 투입되어 냉음극관(1)을 점등할 경우에는, 비교기(32)에 의해 시동시의 고전압을 출력시키기 위한 차분신호(Vd1)가 설정된다. 이때, 냉음극관(1)에 전류가 흐르지 않으므로 전류검출신호는 제로이며, 펄스폭이 큰 펄스가 톱니파 발진기(31)로부터 출력되어, 시동 시에 필요한 고전압이 2차 권선(22)에 발생된다.

한편, 가변저항(43)이 설정되어 시동 시에 2차 권선(22)에 발생되는 고전압에 대응한 임계치전압(V2)이 설정된다. 따라서, 시동 시에 필요한 고전압이 2차 권선(22)에 발생되었을 때에도, 이상검출비교기(36)에서는 스위치(33)를 닫지 않고 냉음극관(1)의 시동이 적절히 행해진다. 또한, 시동 시에 있어서도, 2차 권선(22)에 본래 발생되는 고전압보다도 이상하게 높은 전압이 발생하여 상기 설정되어 있는 임계치전압(V2)보다도 높은 전압이 라인(8)을 통해 이상검출비교기(36)에 도래한 경우에는 이상검출비교기(36)는 스위치(33)를 닫아서, 이상하게 높은 전압의 계속적인 발생에 의한 승압 트랜스포머(2)등의 파괴를 방지한다.

상기 시동동작이 적절히 실시되고, 냉음극관(1)이 점등하면, 냉음극관(1)에 전류가 흐르고, 신호선(5)에 전류검출신호가 나타나므로, 이를 검출신호 증폭기(35)에 의해 증폭한다. 비교기(32)는 증폭된 전류검출신호와 가변저항(42)에 의해 설정된 임계치전압(V1)과 비교하고, 차분신호(Vd)를 얻는다. 이 차분신호(Vd2)는 냉음극관(1)이 점등 시에 2차 권선(22)에 발생되어야 하는 전압에 대응하는 값이고, 미리 설정된 차분신호(Vd1)보다 높다. 이에 의해 임계치전압(V1)과 전류검출신호의 차분에 대응하여 펄스폭의 제어가 실시된 펄스가 톱니파발진기(31)에서 출력되고, 점등시에 필요한 전압이 2차 권선(22)에 발생된다.

신호선(5)에 전류검출신호가 나타난 경우, 혹은 전류검출신호가 나타난 시점으로부터 소정시간통상적인 시동에 의해 냉음극관(1)이 점등하기까지의 시간에 마진(margin)을 더한 시간의 경과 후에는 냉음극관(1)이 점등하고 있다고 생각된다. 이때, 상기 설정되어 있는 임계치전압(V2)보다 높은 전압이 라인(8)을 통해 이상검출비교기(36)에 도래한 경우에 이상검출비교기(36)는 스위치(33)를 닫아서, 이상하게 높은 전압의 발생에 의한 승압 트랜스포머(2)등의 파괴를 방지한다. 이리하여, 점등되고 있을 때에는, 임계치전압(V2)보다 높은 전압이 검출되지 않는 한, 이상검출비교기(36)에 있어서는 스위치(33)를 닫지 않고 냉음극관(1)의 점등이 적절히 계속된다.

예를 들어, 냉음극관(1)의 시동 시에는 2차 권선(22)에 1500V가 발생하고, 통상 점등 시에는 600V가 2차 권선(22)에 발생한다고 하면, 임계치전압(V2)으로서는 2차 권선(22)에 2000V의 이상전압이 발생하였을 때에 대응하여 전압검출 권선(23)에 발생하는 전압을 채용한다. 이에 의해, 냉음극관(1)의 시동시에 있어서 혹은 점등시에 있어서 2차 권선(22)에 2000V이상의 전압이 발생하는 이상상태에서는, 임계치전압(V2)보다 높은 전압이 라인(8)을 통해 이상검출비교기(36)에 도래하고, 이상검출비교기(36)는 스위치(33)를 닫아서, 이상하게 높은 전압의 발생에 의한 승압 트랜스포머(2)등의 파괴를 방지한다. 이러한 이상상태는 냉음극관(1)이 파괴된 경우나 냉음극관(1)이 빠져버린 상태 등의 경우에 발생하고, 이런 경우에 이상검출비교기(36)는 스위치(33)를 닫는다. 이상과 같이하여 승압 트랜스포머(2)의2차 권선(22)에 근접시켜 전압검출권선(23)을 감고, 2차 권선(22)에 발생하는 전압을 검출하여 적절히 이상을 발견할 수 있고, 승압 트랜스포머(2)의 고압측의 구성을 간소화하고, 더욱이 특수하고 값비싼 부품을 사용하지 않는 승압 트랜스포머(2)등의 파괴를 방지하는 것이 가능하다.

다음으로 제 2 실시형태를 설명한다. 도 6에 나타난 바와 같이, 본 실시형태의 인버터 트랜스포머에서는 승압 트랜스포머(2A)의 2차 권선(22A)에 탭(24)을 설치하고, 적은 권회수의 부분을 전압검출 권선(23A)으로 하고 있다.

단자와 코일의 접속관계를 나타내는 도 7에서 명백한 바와 같이, 1차 권선(21)은 단자(61, 62)에 접속되어 있고, 2차 권선(22A)은 단자(63, 64)가 접속되어 있고, 전압검출 권선(23A)은 탭(24)이 단자(65)에 접속되어 있다.

인버터회로에서 상기 이외의 구성은 실시 형태 1의 구성과 동일하다. 이 실시형태 2에 있어서도, 전압검출 권선(23A)를 이용하여, 2차 권선(22A)에 발생하는 전압을 검출하여 적절히 이상을 발견할 수 있고, 승압 트랜스포머(2)의 고압측의 구성을 간소화하고, 또한, 특수하고 값비싼 부품을 사용하지 않는 승압 트랜스포머(2)등의 파괴를 방지할 수 있다. 더욱이 승압 트랜스포머(2)의 2차 권선(22A)에 탭을 설치하여 전압검출을 실시하는 구성으로 하였으므로, 제 1 실시형태에 비하여 단자를 하나 적게 할 수 있고, 장치의 소형화를 도모할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 인버터 트랜스포머에 의하면, 트랜스포머의 2차 권선에 근접시켜 전압검출 권선을 권회하고, 2차 권선에서 발생하는 전압을 검출가능하게 하였으므로, 트랜스포머의 고출력측에 특별한 부품을 배치하지 않고 2차 권선에서 발생한 전압의 이상검출이 검출가능하게 되고, 장치의 소형화 및 저렴화를 실현할 수 있다.

이상 설명하 바와 같이, 본 발명의 인버터회로에 의하면, 트랜스포머의 1차 권선에 공급된 전압을 스위칭소자에 의해 스위칭하고 상기 트랜스포머의 2차 권선에 2차 전압을 발생시켜 해당 2차 전압을 냉음극관에 인가하도록 구성된 인버터회로의 상기 트랜스포머에 권회된 전압검출 권선에 의해 트랜스포머의 2차 권선에서 발생하는 전압을 검출하고, 검출전압에 따라 상기 냉음극관에 공급하는 전압의 이상을 검출하고, 상기 스위칭을 정지시킴으로써, 트랜스포머의 고출력측에 부품을 배치할 필요가 없고, 실제의 장치면적을 최소화하는 것이 가능하다.

Claims (5)

1차 권선 및 2차 권선을 권축에 감은 인버터 트랜스포머에 있어서,

상기 1차 권선과 자기결합하고, 상기 2차 권선에 출력되는 전압을 검지하기 위한 전압검출 권선을 상기 2차 권선에 근접시켜 상기 권축에 감은 것을 특징으로 하는 인버터 트랜스포머.

제 1 항에 있어서, 상기 2차 권선에 탭을 설치하여 상기 2차 권선의 일부를 상기 전압검출 권선으로 한 것을 특징으로 하는 인버터 트랜스포머.

트랜스포머의 1차 권선에 공급되는 전압을 스위칭소자에 의해 스위칭하고 상기 트랜스포머의 2차 권선에 2차 전압을 발생시켜 그 2차 전압을 냉음극관(冷陰極管)에 인가함과 동시에, 상기 냉음극관에 흐르는 전류를 검출하고, 그 검출 결과에 따라 상기 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하도록 구성된 인버터회로에 있어서,

상기 트랜스포머의 2차 권선에 발생하는 전압을 검출하기 위해 상기 트랜스포머에 감겨진 전압검출 권선과,

상기 전압검출 권선에 의해 검출되는 전압에 따라 상기 냉음극관에 공급하는 전압의 이상을 검출하는 이상검출수단과,

상기 이상검출수단이 이상을 검출한 경우에 상기 스위칭을 정지시키는 정지수단을,

구비한 것을 특징으로 하는 인버터 회로.

제 3 항에 있어서, 상기 전압검출 권선은 상기 2차 권선에 근접시켜 상기 트랜스포머에 감겨져 있는 것을 특징으로 하는 인버터 회로.

제 3 항에 있어서, 상기 2차 권선에 탭을 설치하여 상기 2차 권선의 일부를 상기 전압검출 권선으로 한 것을 특징으로 하는 인버터 회로.