KR20040100211A - 에너지 회수장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에너지 회수장치를 하나의 보드내에 통합함과 아울러 부품수를 저감할 수 있도록 한 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 에너지 회수장치는 주사전극과 유지전극 사이에 형성된 패널 커패시터와, 패널 커패시터로부터 회수된 전압을 충방전하는 소스 커패시터와, 패널 커패시터와 상기 소스 커패시터 사이의 충방전 경로를 형성하는 충방전부와, 패널 커패시터에 서스테인전압 및 기저전압을 공급하기 위한 전원 공급부와, 충방전부를 사이에 두고 상기 패널 커패시터와 접속되어 상기 패널 커패시터와 공진회로를 형성하기 위한 인덕터를 구비한다.

Description

에너지 회수장치 및 방법{Apparatus and Method of Energy Recovery}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로 특히, 에너지 회수장치를 하나의 보드내에 통합함과 아울러 부품수를 저감할 수 있도록 한 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수장치에 관한 것이다.
최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 이러한 평판표시장치는액정표시장치(Liquid Crystal Display : LCD), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : PDP) 및 일렉트로 루미네센스(Electro-Luminescence : EL) 표시장치 등이 있다.
이중 PDP는 기체방전을 이용한 표시소자로서 대형패널의 제작이 용이하다는 장점이 있다. PDP로는 도 1에 도시된 바와 같이 3전극을 구비하고 교류전압에 의해 구동되는 3전극 교류 면방전형 PDP가 대표적이다.
도 1을 참조하면, 3전극 교류 면방전형 PDP의 방전셀은 상부기판(10) 상에 형성되어진 주사전극(Y) 및 유지전극(Z)과, 하부기판(18) 상에 형성되어진 어드레스전극(X)을 구비한다.
주사전극(Y)과 유지전극(Z) 각각은 투명전극(12Y,12Z)과, 투명전극(12Y,12Z)의 선폭보다 작은 선폭을 가지며 투명전극의 일측 가장자리 영역에 형성되는 금속버스전극(13Y,13Z)을 포함한다. 투명전극(12Y,12Z)은 통상 인듐-틴-옥사이드(Indium-Tin-Oxide : 이하 "ITO"라 함)로 상부기판(10) 상에 형성된다. 금속버스전극(13Y,13Z)은 통상 크롬(Cr) 등의 금속으로 투명전극(12Y,12Z) 상에 형성되어 저항이 높은 투명전극(12Y,12Z)에 의한 전압강하를 줄이는 역할을 한다. 주사전극(Y)과 유지전극(Z)이 나란하게 형성된 상부기판(10)에는 상부 유전체층(14)과 보호막(16)이 적층된다. 상부 유전체층(14)에는 플라즈마 방전시 발생된 벽전하가 축적된다. 보호막(16)은 플라즈마 방전시 발생된 스퍼터링에 의한 상부 유전체층(14)의 손상을 방지함과 아울러 2차 전자의 방출 효율을 높이게 된다. 보호막(16)으로는 통상 산화마그네슘(MgO)이 이용된다. 어드레스전극(X)이 형성된하부기판(18) 상에는 하부 유전체층(22), 격벽(24)이 형성되며, 하부 유전체층(22)과 격벽(24) 표면에는 형광체층(26)이 도포된다.
어드레스전극(X)은 주사전극(Y) 및 유지전극(Z)과 교차되는 방향으로 형성된다. 격벽(24)은 어드레스전극(X)과 나란하게 형성되어 방전에 의해 생성된 자외선 및 가시광이 인접한 방전셀에 누설되는 것을 방지한다. 형광체층(26)은 플라즈마 방전시 발생된 자외선에 의해 여기되어 적색, 녹색 또는 청색 중 어느 하나의 가시광선을 발생하게 된다. 상/하부기판(10,18)과 격벽(24) 사이에 마련된 방전셀의 방전공간에는 방전을 위한 He+Xe, Ne+Xe 및 He+Ne+Xe 등의 불활성 혼합가스가 주입된다.
이러한 3전극 교류 면방전형 PDP는 다수개의 서브필드로 분리되어 구동되고, 각 서브필드기간에는 비디오 데이터의 가중치에 비례시킨 횟수의 발광이 진행됨으로써 계조표시가 행해지게 된다. 서브필드(SF1 내지 SF12)는 다시 리셋기간, 어드레스기간, 서스테인기간 및 소거기간으로 분할되어 구동된다.
여기서, 리셋기간은 방전셀에 균일한 벽전하를 형성하는 기간이고, 어드레스기간은 비디오데이터의 논리값에 따라 선택적인 어드레스방전이 발생하게 하는 기간이며, 서스테인 기간은 상기 어드레스방전이 발생된 방전셀에서 방전이 유지되게 하는 기간이다. 소거기간은 서스테인 기간에 발생된 서스테인 방전을 소거하는 기간이다.
이와 같이 구동되는 교류 면방전 PDP의 어드레스 방전 및 서스테인 방전에는 수백 볼트 이상의 고압이 필요하게 된다. 따라서, 어드레스 방전 및 서스테인 방전에 필요한 구동전력을 최소화하기 위하여 에너지 회수장치가 이용된다. 에너지 회수장치는 주사전극(Y) 및 유지전극(Z) 사이의 전압을 회수하여 다음 방전시의 구동전압으로 회수된 전압을 이용한다.
도 2는 서스테인 방전 전압을 회수하기 위하여 설치되는 에너지 회수장치를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 제 1 및 제 2 에너지 회수장치(30, 32)는 패널 커패시터(Cp)를 사이에 두고 서로 대칭적으로 설치된다. 여기서, 패널 커패시터(Cp)는 주사전극(Y)과 유지전극(Z) 사이에 형성되는 정전용량을 등가적으로 나타낸 것이다.
제 1 에너지 회수회로(30)는 주사전극(Y)에 서스테인펄스를 공급한다. 제 2 에너지 회수회로(32)는 제 1 에너지 회수회로(30)와 교번되게 동작하면서 주사전극(Y)에 공급되는 서스테인펄스와 다른 위상을 가지는 서스테인펄스를 유지전극(Z)에 공급한다.
제 1 및 제 2 에너지 회수회로(30,32)는 패널 커패시터(Cp)와 소스 커패시터(Cs) 사이에 접속된 인덕터(L)와, 소스 커패시터(Cs)와 인덕터(L) 사이에 병렬로 접속된 제 1 및 제 3 스위치(S1, S3)와, 패널 커패시터(Cp)와 인덕터(L) 사이에 병렬로 접속된 제 2 및 제 4 스위치(S2, S4)를 구비한다.
제 2 스위치(S2)는 서스테인 전압원(Vs)에 접속되고, 제 4 스위치(S4)는 기저전압원(GND)에 접속된다. 여기서, 제 2 및 4 스위치(S2, S4)는 내압이 적어도 2Vs 이상이어야 한다.
소스 커패시터(Cs)는 서스테인 방전시 패널 커패시터(Cp)에 충전되는 전압을 회수하여 충전함과 아울러 충전된 전압을 패널 커패시터(Cp)에 재공급한다. 소스 커패시터(Cs)에는 서스테인 전압원(Vs)의 절반값에 해당하는 Vs/2의 전압이 충전된다. 인덕터(L)는 패널 커패시터(Cp)와 함께 공진회로를 형성한다. 제 1 내지 제 4 스위치(S1 내지 S4)는 전류의 흐름을 제어한다.
한편, 제 1 및 제 2 스위치(S1, S2)와 인덕터(L)의 사이에는 각각 설치된 제 5 및 제 6 다이오드(D5, D6)는 전류가 역방향으로 흐르는 것을 방지한다.
이러한, 제 1 및 제 2 에너지 회수회로(30, 32) 중 제 1 에너지 회수회로(30) 구동을 도 3에 도시된 구동 파형을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 제 1 에너지 회수회로(32)의 구동파형도를 나타내는 도면이다.
여기서, T1 기간 이전에 패널 커패시터(Cp)에는 0 볼트의 전압이 충전됨과 아울러 소스 커패시터(Cs)에는 Vs/2의 전압이 충전되어 있다고 가정하여 동작과정을 상세히 설명하기로 한다.
T1 기간에는 제 1 스위치(S1)가 턴-온(Turn-on)되어 소스 커패시터(Cs)로부터 제 1 스위치(S1), 인덕터(L) 및 패널 커패시터(Cp)로 이어지는 전류 패스가 형성된다. 전류패스가 형성되면 소스 커패시터(Cs)에 충전된 Vs/2의 전압은 패널 커패시터(Cp)로 공급된다. 이때, 인턱터(L)와 패널 커패시터(Cp)가 직렬 공진회로를 형성하기 때문에 패널 커패시터(Cp)에는 소스 커패시터(Cs) 전압의 두배인 Vs 전압이 충전된다.
T2 기간에는 제 1 스위치(S1)가 턴-온 상태를 유지하면서 제 2 스위치(S2)가턴-온된다. 제 2 스위치(S2)가 턴-온되면 서스테인 전압원(Vs)의 전압이 주사전극(Y)에 공급된다. 주사전극(Y)에 공급되는 서스테인 전압원(Vs)의 전압은 패널 커패시터(Cp)의 전압이 서스테인 전압원(Vs) 이하로 떨어지는 것을 방지하여 서스테인 방전이 정상적으로 일어나도록 한다. 이 때, 패널 커패시터(Cp)의 전압은 T1기간에 Vs까지 상승하였기 때문에 서스테인 방전을 일으키기 위해 외부에서 공급해 주는 구동전력은 최소화된다.
T3 기간에는 제 2 스위치(S2)가 턴-온 상태를 유지하고, 제 1 스위치(S1)가 턴-오프(Turn-off)된다. 이에 따라, 주사전극(Y)은 서스테인 전압원의 전압(Vs)을 유지한다. T4 기간에는 제 2 스위치(S2)가 턴-오프됨과 아울러 제 3 스위치(S3)가 턴-온된다. 이에 따라, 패널 커패시터(Cp)로부터 인덕터(L) 및 제 3 스위치(S3)를 통해 소스 커패시터(Cs)로 이어지는 전류 패스가 형성되어 패널 커패시터(Cp)에 충전된 전압이 소스 커패시터(Cs)로 회수된다. 이때, 소스 커패시터(Cs)에는 Vs/2의 전압이 충전된다.
T5 기간에는 제 3 스위치(S3)가 턴-오프됨과 아울러 제 4 스위치(S4)가 턴-온된다. 제 4 스위치(S4)가 턴-온되면 패널 커패시터(Cp)와 기저전압원(GND)간의 전류패스가 형성되어 패널 커패시터(Cp)의 전압이 0볼트로 하강한다. T6 기간에는 T5 상태를 일정 시간동안 유지한다. 실제로, 주사전극(Y) 및 유지전극(Z)에 공급되는 교류 구동펄스는 T1 내지 T6 기간이 주기적으로 반복되면서 얻어지게 된다.
한편, 제 2 에너지 회수장치(32)는 도 4와 같이 제 1 에너지 회수장치(30)와 교번적으로 동작하면서 패널 커패시터(Cp)에 구동전압을 공급하게 된다. 따라서,패널 커패시터(Cp)에는 도 4와 같이 서로 반대 극성을 가지는 서스테인 펄스전압(Vs)이 공급되게 된다. 이와 같이 패널 커패시터(Cp)에 서로 반대 극성을 가지는 서스테인 펄스전압(Vs)이 공급됨으로써 방전셀들에서 서스테인 방전이 일어나게 된다.
하지만, 이와 같은 종래의 제 1 및 제 2 에너지 회수장치(30, 32) 각각은 별도의 인쇄회로보드 상에 설치되어 동작함으로써 많은 회로부품들(스위칭소자등)이 필요하게 된다. 이에 따라 제조비용이 상승되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 에너지 회수장치를 하나의 보드내에 통합함과 아울러 부품수를 저감할 수 있도록 한 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 3전극 교류 면방전형 플라즈마 디스플레이 패널을 나타내는 사시도.
도 2는 서스테인 방전 전압을 회수하기 위하여 설치되는 종래의 에너지 회수장치를 나타내는 도면.
도 3은 도 2에 도시된 에너지 회수장치의 구동 파형도.
도 4는 도 2에 도시된 에너지 회수장치에 의하여 패널 커패시터에 인가되는 전압을 나타내는 파형도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 에너지 회수장치를 나타내는 회로도.
도 6은 도 5에 도시된 에너지 회수장치의 구동 파형도.
도 7은 도 6에 도시된 T1 기간에서의 전류패스를 나타내는 회로도.
도 8은 도 6에 도시된 T2 기간에서의 전류패스를 나타내는 회로도.
도 9는 도 6에 도시된 T3 기간에서의 전류패스를 나타내는 회로도.
도 10은 도 6에 도시된 T4 기간에서의 전류패스를 나타내는 회로도.
도 11은 도 6에 도시된 T5 기간에서의 전류패스를 나타내는 회로도.
도 12는 도 6에 도시된 T6 기간에서의 전류패스를 나타내는 회로도.
도 13은 본 발명의 제 2 실시 예에 의한 에너지 회수장치를 나타내는 회로도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
Y : 주사전극 Z : 유지전극
X : 어드레스전극 12Y,12Z : 투명전극
13Y,13Z : 금속버스전극 10 : 상부기판
14,22 : 유전체층 16 : 보호막
18 : 하부기판 24 : 격벽
26 : 형광체층 30, 32 : 에너지 회수장치
60 : 전원 공급부 62 : 충방전부
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 의한 에너지 회수장치는 주사전극과 유지전극 사이에 형성된 패널 커패시터와, 패널 커패시터로부터 회수된 전압을 충방전하는 소스 커패시터와, 패널 커패시터와 상기 소스 커패시터 사이의 충방전 경로를 형성하는 충방전부와, 패널 커패시터에 서스테인전압 및 기저전압을 공급하기 위한 전원 공급부와, 충방전부를 사이에 두고 상기 패널 커패시터와 접속되어 상기 패널 커패시터와 공진회로를 형성하기 위한 인덕터를 구비한다.
상기 소스 커패시터와 서스테인 전압 공급라인 사이에 설치되어 상기 소스 커패시터에 1/2 서스테인 전압이 일정하게 유지되게 하는 보조 소스 커패시터를 더 구비한다.
상기 소스 커패시터 및 보조 소스 커패시터의 커패시턴스값은 동일하게 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기 전원 공급부는 주사전극과 서스테인 전압 공급라인 사이에 접속된 제 1 스위치와, 유지전극과 상기 서스테인 전압 공급라인 사이에 접속된 제 2 스위치와, 주사전극과 기저전압 공급라인 사이에 접속된 제 3 스위치와, 유지전극과 상기 기저전압 공급라인 사이에 접속된 제 4 스위치를 구비한다.
상기 충방전부는 소스 커패시터에 충전된 전압이 상기 인덕터를 경유하여 상기 패널 커패시터의 주사전극으로 공급되게 함과 아울러 상기 패널 커패시터에 충전된 전압을 상기 주사전극을 경유하여 상기 소스 커패시터로 회수하게 하는 제 5 및 제 6 스위치와, 소스 커패시터에 충전된 전압이 상기 인덕터를 경유하여 상기 패널 커패시터의 유지전극으로 공급되게 함과 아울러 상기 패널 커패시터에 충전된 전압을 상기 유지전극을 경유하여 상기 소스 커패시터로 회수하게 하는 제 7 및 제 8 스위치를 구비한다.
상기 제 5 및 제 6 스위치 각각의 내부 다이오드는 서로 반대 방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 7 및 제 8 스위치 각각의 내부 다이오드는 서로 반대 방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 의한 에너지 회수방법은 소스 커패시터에 충전된 전압을 인덕터 및 제 1 경로를 경유하여 패널 커패시터의 주사전극으로 충전하는 단계와, 주사전극에 외부로부터의 서스테인 전압을 공급하는 단계와, 패널 커패시터로부터 상기 주사전극을 통해 방전된 전압을 상기 제 1 경로 및 인덕터를 경유하여 상기 소스 커패시터에 회수하는 단계와, 소스 커패시터에 회수된 전압을 상기 인덕터 및 제 2 경로를 경유하여 상기 패널 커패시터의 유지전극으로 충전하는 단계와, 유지전극에 외부로부터의 서스테인 전압을 공급하는 단계와, 패널 커패시터로부터 상기 유지전극을 통해 방전을 전압을 상기 제 2 경로 및 인덕터를 경유하여 상기 소스 커패시티에 회수하는 단계를 포함한다.
상기 소스 커패시터와 서스테인 전압 공급라인 사이에 설치된 보조 커패시터를 통해 상기 소스 커패시터로 회수된 전압이 1/2 서스테인 전압으로 유지되게 하는 단계를 더 포함한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 5 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 에너지 회수장치를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 에너지 회수장치는 주사전극(Y)과 유지전극(Z) 사이에 형성되는 정전용량을 등가적으로 나타낸 패널 커패시터(Cp)와; 패널 커패시터(Cp)와 접속되도록 설치되는 전원공급부(60)와; 패널 커패시터(Cp)와 소스 커패시터(Cs) 사이에 접속되도록 설치되는 충방전부(62)를 구비한다.
충방전부(62)는 소스 커패시터(Cs)와 패널 커패시터(Cp)의 주사전극(Y) 사이에 접속된 인덕터(L), 제 5 스위치(S5) 및 제 6 스위치(S6)와; 소스 커패시터(Cs)와 패널 커패시터(Cp)의 유지전극(Z) 사이에 접속된 제 7 스위치(S7) 및 제 8 스위치(S8)를 구비한다. 이 때, 제 5 및 제 6 스위치(S5,S6)와 제 7 및 제 8 스위치(S7,S8)는 인덕터(L)와 패널 커패시터(Cp) 사이에 병렬로 연결된다. 인덕터(L), 제 5 스위치(S5) 및 제 6 스위치(S6)는 패널 커패시터(Cp)의 주사전극(Y)으로 전압(또는 전류)이 공급될 때 충전경로를 제공하고, 충전된 패널 커패시터(Cp)의 전압이 소스 커패시터(Cs)로 전압(또는 전류)이 공급될 때 방전경로를 제공한다. 인덕터(L), 제 7 스위치(S7) 및 제 8 스위치(S8)는 패널 커패시터(Cp)의 유지전극(Z)으로 전압(또는 전류)이 공급될 때 충전경로를 제공하고, 패널 커패시터(Cp)의 전압이 소스 커패시터(Cs)로 전압(또는 전류)이 공급될 때 방전경로를 제공한다. 이 때, 인덕터(L), 제 5 스위치(S5) 및 제 6 스위치(S6)는 패널 커패시터(Cp)의 주사전극(Y)으로 이어지는 전류패스가 형성될때, 제 7 스위치(S7) 및 제 8 스위치(S8)의 내부 다이오드(D7,D8)를 통해 패널 커패시터(Cp)의 유지전극(Z)으로 이어지는 전류패스가 형성되는 것을 방지하기 위하여 제 7 및 제 8 스위치(S7,S8)의 내부 다이오드인 제 7 및 제 8 다이오드들(D7,D8)은 서로 반대 방향으로 구성된다. 이와 마찬가지로, 제 5 및 제 6 스위치(S5,S6)의 내부 다이오드인 제 5 및 제 6 다이오드들(D5,D6)도 서로 반대 방향으로 구성된다. 한편, 본 발명에서는 충방전시 패널 커패시터(Cp)와 공진회로를 형성하는 인덕터(L) 하나로 Y,Z 서스테인 펄스를 발생시킬 수 있으므로 부품수를 저감시켜 제조비용이 줄어들게 된다.
전원공급부(60)는 패널 커패시터(Cp)에 서스테인 전압(Vs) 및 기저전압(GND)을 공급한다. 이를 위해, 전원 공급부(60)는 서스테인 전압 공급라인과 주사전극(Y) 사이에 접속된 제 1 스위치(S1)와, 서스테인 전압 공급라인과 유지전극(Z) 사이에 접속된 제 2 스위치(S2)와, 기저전압 공급라인과 주사전극(Y) 사이에 접속된 제 3 스위치(S3)와, 기저전압 공급라인과 유지전극(Z) 사이에 접속된 제 4 스위치(S4)를 구비한다. 제 1 스위치(S1)에 의해 서스테인 전압(Vs)이 주사전극(Y)에 공급되고, 제 2 스위치(S2)에 의해 서스테인 전압(Vs)이 유지전극(Z)에 공급된다. 제 3 스위치(S3)에 의해 기저전압(GND)이 주사전극(Y)에 공급되고, 제 4 스위치(S4)에 의해 기저전압(GND)이 유지전극(Z)에 공급된다. 이 때, 제 1 내지 제 4 스위치(S1 내지 S4) 각각에는 전류의 흐름을 제어하기 위한 내부 다이오드(D1 내지 D4)가 설치된다.
도 6은 도 5에 도시된 에너지 회수회로의 구동파형도를 나타내는 도면이다.
여기서, T1 기간 이전에 패널 커패시터(Cp)의 주사전극(Y) 및 유지전극(Z)이 동일 전압, 예를 들면 기저전압을 유지한다고 가정한다. 또한, 소스 커패시터(Cs)에는 1/2 서스테인 전압(Vs/2)이 충전되어 있다고 가정한다. 그리고, 패널 커패시터(Cp)의 주사전극(Y)을 정극성으로 설정하고 패널 커패시터(Cp)의 유지전극(Z)을부극성을 설정하여 동작과정을 상세히 설명하기로 한다.
T1 기간에 제 4 스위치(S4), 제 5 스위치(S5) 및 제 6 스위치(S6)가 턴-온된다. 이에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이 소스 커패시터(Cs), 인덕터(L), 제 5 스위치(S5), 제 6 스위치(S6), 패널 커패시터(Cp)의 주사전극(Y), 유지전극(Z) 및 제 4 스위치(S4)를 경유하여 기저전압원으로 이어지는 전류패스가 형성된다. 이러한 전류패스를 통해 소스 커패시터(Cs)에 충전된 1/2 서스테인 전압(Vs/2)이 방전되어 패널 커패시터(Cp)에 충전된다. 이 때, 패널 커패시터(Cp)와 인덕터(L)가 공진회로를 형성하기 때문에 패널 커패시터(Cp)의 주사전극(Y)으로 Vs의 전압이 공급된다. 따라서, 패널 커패시터(Cp)의 주사전극(Y)은 서스테인 전압(Vs)까지 상승한다. 이경우, 제 7 및 제 8 스위치(S7,S8)의 내부 다이오드인 제 7 및 제 8 다이오드들(D7,D8)은 서로 반대 방향으로 구성되어 있으므로 인덕터(L), 제 7 및 제 8 스위치(S7,S8)의 내부 다이오드(D7,D8)을 통해 패널 커패시터(Cp)의 유지전극(Z)으로 이어지는 전류패스가 형성되는 것을 방지할 수 있게 된다.
T2 기간에는 제 4 스위치(S4)가 턴-온 상태를 유지하면서 제 1 스위치(S1)가 턴-온된다. 이 때, 제 5 및 제 6 스위치(S5,S6)는 턴-오프된다. 이에 따라, 도 8에 도시된 바와 같이 서스테인 전압원, 제 1 스위치(S1), 패널 커패시터(Cp)의 주사전극(Y), 유지전극(Z) 및 제 4 스위치(S4)를 경유하여 기저전압원으로 이어지는 전류패스가 형성된다. 이러한 전류패스를 통해 서스테인 전압(Vs)이 패널 커패시터(Cp)의 주사전극(Y)으로 공급된다. T2 기간에 패널 커패시터(Cp)의 주사전극(Y)으로 공급되는 서스테인 전압(Vs)은 패널 커패시터(Cp)의 주사전극(Y)의 전압을 서스테인 전압(Vs)으로 유지하면서 안정적인 서스테인 방전이 일어나도록 한다.
T3 기간에는 제 4 스위치(S4)가 턴-온 상태를 유지하며서 제 5 및 제 6 스위치(S5,S6)는 턴-온된다. 이에 따라, 도 9에 도시된 바와 같이 제 4 스위치(S4), 패널 커패서터(Cp)의 유지전극(Z) 및 주사전극(Y), 제 6 스위치(S6), 제 5 스위치(S5), 인덕터(L), 소스 커패시터(Cs)을 경유하여 기저전압원으로 이어지는 전류패스가 형성된다. 이러한 전류패스에 의해 패널 커패시터(Cp)에 충전된 전압이 소스 커패시터(Cs)로 회수된다. 이 때, 소스 커패시터(Cs)에는 1/2 서스테인 전압(Vs/2)이 충전된다.
T4 기간에는 제 3 스위치(S3), 제 7 및 제 8 스위치(S7,S8)가 턴-온된다. 이 때, 제 4 스위치(S4)는 턴-오프된다. 이에 따라, 도 10에 도시된 바와 같이 소스 커패시터(Cs), 인덕터(L), 제 7 스위치(S7), 제 8 스위치(S8), 패널 커패시터(Cp)의 유지전극(Z), 주사전극(Y) 및 제 3 스위치(S3)를 경유하여 기저전압원으로 이어지는 전류패스가 형성된다. 이러한 전류패스를 통해 소스 커패시터(Cs)에 충전된 1/2 서스테인 전압(Vs/2)이 방전되어 패널 커패시터(Cp)에 충전된다. 이 때, 패널 커패시터(Cp)와 인덕터(L)가 공진회로를 형성하기 때문에 패널 커패시터(Cp)의 유지전극(Z)으로 -Vs의 전압이 공급된다. 여기서, 패널 커패시터(Cp)의 유지전극(Z)에 충전된 -Vs의 전압은 주사전극(Y)을 기준으로 한 상대적인 전압이다.(실제, 유지전극(Z)에는 Vs의 전압이 충전되게 된다) 따라서, 패널 커패시터(Cp)의 유지전극(Z)은 서스테인 전압(Vs)까지 상승한다. 이 경우, 제 5 및 제 6 스위치(S5,S6)의 내부 다이오드인 제 5 및 제 6 다이오드들(D5,D6)은 서로반대 방향으로 구성되어 있으므로 제 5 및 제 6 스위치(S5,S6)의 내부 다이오드(D5,D6)을 통해 패널 커패시터(Cp)의 주사전극(Y)으로 이어지는 전류패스가 형성되는 것을 방지할 수 있게 된다.
T5 기간에는 제 3 스위치(S3)가 턴-온 상태를 유지하면서 제 2 스위치(S2)가 턴-온된다. 이 때, 제 7 및 제 8 스위치(S7,S8)는 턴-오프된다. 이에 따라, 도 11에 도시된 바와 같이 서스테인 전압원, 제 2 스위치(S2), 패널 커패시터(Cp)의 유지전극(Z), 주사전극(Y) 및 제 3 스위치(S3)를 경유하여 기저전압원으로 이어지는 전류패스가 형성된다. 이러한 전류패스를 통해 Vs의 전압(주사전극(Y)을 기준으로 -Vs의 전압)이 유지전극(Z)으로 공급된다. T5 기간에 패널 커패시터(Cp)의 유지전극(Z)으로 공급되는 서스테인 전압(Vs)은 패널 커패시터(Cp)의 유지전극(Z)의 전압을 서스테인 전압(Vs)으로 유지하면서 안정적인 서스테인 방전이 일어나도록 한다.
T6 기간에는 제 3 스위치(S3)가 턴-온 상태를 유지하면서 제 7 및 제 8 스위치(S7,S8)는 턴-온된다. 이에 따라, 도 12에 도시된 바와 같이 제 3 스위치(S3), 패널 커패서터(Cp)의 주사전극(Y) 및 유지전극(Z), 제 8 스위치(S8), 제 7 스위치(S7), 인덕터(L), 소스 커패시터(Cs)을 경유하여 기저전압원으로 이어지는 전류패스가 형성된다. 이러한 전류패스를 통해 패널 커패시터(Cp)에 충전된 전압이 소스 커패시터(Cs)로 회수된다. 이 때, 소스 커패시터(Cs)에는 1/2 서스테인 전압(Vs/2)이 충전된다. 실제 도 6에 도시된 에너지 회수회로는 T1 내지 T6의 기간을 반복하면서 패널 커패시터(Cp)의 전압을 충/방전한다.
도 13은 본 발명의 제 2 실시 예에 의한 에너지 회수장치를 나타내는 도면이다.
도 13를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 의한 에너지 회수장치는 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 에너지 회수장치와 비교하여 서스테인 전압 공급라인과 소스 커패시터(Cs) 사이에 보조 소스 커패시터(Cs1)가 설치되는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 구비한다.
이러한 소스 커패시터(Cs) 및 보조 소스 커패시터(Cs1)의 커패시턴스값을 동일하게 설정함으로써 서스테인 전압(Vs)이 2등분 되어 소스 커패시터(Cs)에 1/2 서스테인 전압(Vs/2)이 일정하게 유지된다. 이에 따라, 인덕터(L)와 소스 커패시터(Cs)가 직접 연결되어 있으므로 인덕터(L)와 패널 커패시터(Cp)와의 공진에 의해 소스 커패시터(Cs)에 충전된 값이 불안정해지는 것을 방지할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 제 2 실시 예에 의한 에너지 회수장치의 구성요소 및 구동방법은 본 발명의 제 1 실시 예에서와 동일하므로 이하 설명을 생략하기로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 의한 에너지 회수장치는 하나의 보드로 통합됨과 동시에 하나의 소스 커패시터 및 인덕터로 Y,Z 서스테인 펄스를 발생시킬 수 있으므로 부품수를 저감시켜 제조 비용을 줄일 수 있다. 또한, 서스테인 전압 공급라인과 소스 커패시터 사이에 보조 소스 커패시터를 설치하여 소스 커패시터에 1/2 서스테인 전압을 일정하게 유지시켜 줄 수 있으므로 안정된 구동과 효율을 얻을 수 있다.
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 정하여져야만 할 것이다.

Claims (9)

  1. 주사전극과 유지전극 사이에 형성된 패널 커패시터와,
    상기 패널 커패시터로부터 회수된 전압을 충방전하는 소스 커패시터와,
    상기 패널 커패시터와 상기 소스 커패시터 사이의 충방전 경로를 형성하는 충방전부와,
    상기 패널 커패시터에 서스테인전압 및 기저전압을 공급하기 위한 전원 공급부와,
    상기 충방전부를 사이에 두고 상기 패널 커패시터와 접속되어 상기 패널 커패시터와 공진회로를 형성하기 위한 인덕터를 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 회수장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스 커패시터와 서스테인 전압 공급라인 사이에 설치되어 상기 소스 커패시터에 1/2 서스테인 전압이 일정하게 유지되게 하는 보조 소스 커패시터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 회수장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 소스 커패시터 및 보조 소스 커패시터의 커패시턴스값은 동일하게 설정되는 것을 특징으로 하는 에너지 회수장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 공급부는,
    상기 주사전극과 서스테인 전압 공급라인 사이에 접속된 제 1 스위치와,
    상기 유지전극과 상기 서스테인 전압 공급라인 사이에 접속된 제 2 스위치와,
    상기 주사전극과 기저전압 공급라인 사이에 접속된 제 3 스위치와,
    상기 유지전극과 상기 기저전압 공급라인 사이에 접속된 제 4 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 회수장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 충방전부는,
    상기 소스 커패시터에 충전된 전압이 상기 인덕터를 경유하여 상기 패널 커패시터의 주사전극으로 공급되게 함과 아울러 상기 패널 커패시터에 충전된 전압을 상기 주사전극을 경유하여 상기 소스 커패시터로 회수하게 하는 제 5 및 제 6 스위치와,
    상기 소스 커패시터에 충전된 전압이 상기 인덕터를 경유하여 상기 패널 커패시터의 유지전극으로 공급되게 함과 아울러 상기 패널 커패시터에 충전된 전압을 상기 유지전극을 경유하여 상기 소스 커패시터로 회수하게 하는 제 7 및 제 8 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 회수장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 5 및 제 6 스위치 각각의 내부 다이오드는 서로 반대 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 회수장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 7 및 제 8 스위치 각각의 내부 다이오드는 서로 반대 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 회수장치.
  8. 소스 커패시터에 충전된 전압을 인덕터 및 제 1 경로를 경유하여 패널 커패시터의 주사전극으로 충전하는 단계와,
    상기 주사전극에 외부로부터의 서스테인 전압을 공급하는 단계와,
    상기 패널 커패시터로부터 상기 주사전극을 통해 방전된 전압을 상기 제 1 경로 및 인덕터를 경유하여 상기 소스 커패시터에 회수하는 단계와,
    상기 소스 커패시터에 회수된 전압을 상기 인덕터 및 제 2 경로를 경유하여 상기 패널 커패시터의 유지전극으로 충전하는 단계와,
    상기 유지전극에 외부로부터의 서스테인 전압을 공급하는 단계와,
    상기 패널 커패시터로부터 상기 유지전극을 통해 방전을 전압을 상기 제 2 경로 및 인덕터를 경유하여 상기 소스 커패시티에 회수하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 회수방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 소스 커패시터와 서스테인 전압 공급라인 사이에 설치된 보조 커패시터를 통해 상기 소스 커패시터로 회수된 전압이 1/2 서스테인 전압으로 유지되게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 회수방법.
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