KR20050097357A - 휘도 조절 기능을 갖는 백 라이트 구동용 인버터 회로 및휘도 조절 방법 - Google Patents

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Abstract

휘도 조절 기능을 갖는 백 라이트 구동용 인버터 회로 및 휘도 조절 방법이 개시되어 있다. 본 발명은, 백 라이트용 램프의 휘도를 조절하기 위한 휘도 조절 입력 신호 및 저주파수 발진 신호가 각각 입력되어, 입력된 신호의 비교 결과에 따른 출력 신호를 소정의 듀티 기간 동안 PWM 제어 회로로 출력하는 비교기와; 비교기로부터 출력되는 출력 신호를 수신하여 소정의 수학식에 의하여 연산되는 구동 주파수를 발생시키는 PWM 제어 회로와; 구동 주파수에 따라 구동되어 백 라이트용 램프의 휘도를 조절하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하여, 램프의 휘도를 광범위하게 조절할 수 있다.

Description

휘도 조절 기능을 갖는 백 라이트 구동용 인버터 회로 및 휘도 조절 방법{Inverter Circuit Having Dimming Control Function For Driving Back Light And Method For Controlling Dimming of Back Light}
본 발명은 백 라이트 구동용 인버터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 백 라이트용 램프를 구동하기 위한 구동 주파수를 제어함으로써 백 라이트용 램프의 휘도가 조절되는 인버터를 제공하기 위한 휘도 조절 기능을 갖는 백 라이트 구동용 인버터 회로 및 휘도 조절 방법에 관한 것이다.
일반적으로 인버터는 데스크 탑 컴퓨터 등의 LCD 모니터 또는 LCD TV에 사용하는 백 라이트(Back Light) 장치를 점등시키도록 직류 전압을 공급 받아 교류 전압으로 변화시키고 변환된 교류 전압을 수백 볼트로 승압시켜 LCD 패널의 백 라이트용 램프를 동작시키도록 구성된다.
상술한 바와 같이 구동되는 인버터 회로는 Buck-Royer 회로 방식, PWM(Pulse Width Modulation)회로 방식, 공진 주파수 제어 회로 방식을 이용하여 구현된다. 상기 인버터 회로에 있어서, 백 라이트 장치가 휘도 조절 기능을 가질 경우 도 1에 나타낸 백 라이트용 램프(이하 램프라 한다)의 특성을 이용하여 램프 전류를 직선적으로(Linearly) 변화시킴으로써 휘도를 조절하는 방법이 사용되어 왔다.
램프 전류의 안정화(Regulation)를 위한 회로가 갖추어져 있는 인버터에서는 피드 백(Feed Back) 회로에서 휘도가 조절되도록 구현된다. 그러나, 다른 램프의 특성으로 램프 전류와 전압은 상반되기 때문에 램프 전류를 낮추면 전압이 높아져 램프의 소비 전력이 전류에 비례하여 낮아지지 않는다. 따라서, 램프의 휘도를 50% 이하로 떨어뜨리는 것이 어렵다.
또한, 램프 전류를 낮게 설정하는 경우 램프 양단의 휘도 균일성이 유지되지 않거나 인버터 기동 시에 램프가 점등하지 않을 우려가 발생된다.
상술한 방법의 단점을 해결하기 위하여 도 2에 도시 된 버스트(Burst) 형 휘도 조절 방법이 사용되었다.
버스트형 휘도 조절 방법은 고주파수로 구동되는 램프를 적절한 간격으로 점등(ON) 및 소등(OFF)을 반복하여 온/오프 시간의 비율로 램프의 휘도를 변화시키는 방법이다. 단, 온/오프 주기는 사람의 눈이 그 점멸을 감지하지 못하는 속도가 요구된다.
이는, 온/오프 시에 인버터 또는 램프를 보존 또는 유지하는 기구물 등의 기계적인 진동에 의하여 가청음을 발생시키기 때문에 온/오프 주기의 설정도 어렵게 된다.
그러나, 상술한 문제점을 해결하기 위하여 램프가 온(ON)인 경우 인버터의 기동을 슬로우-스타트(Slow-Start/ Soft Start)시키는 기능을 설치하더라도, 램프의 온/오프 주기가 느려져 가시 노이즈(Visual Noise)의 발생 원인이 된다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 램프의 휘도 조절 폭을 넓힐 수 있는 휘도 조절 기능을 갖는 백 라이트 구동용 인버터 회로 및 휘도 조절 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 휘도 조절 기능을 갖는 백 라이트 구동용 인버터 회로는 백 라이트용 램프의 휘도를 조절하기 위한 휘도 조절 입력 신호 및 저주파수 발진 신호가 각각 입력되어, 상기 입력된 신호의 비교 결과에 따른 출력 신호를 소정의 듀티 기간 동안 PWM 제어 회로로 출력하는 비교기;
상기 비교기로부터 출력되는 출력 신호를 수신하여 하기 수학식 3에 의하여 연산되는 구동 주파수를 발생시키는 PWM 제어 회로;
상기 구동 주파수에 따라 구동되어 상기 백 라이트용 램프의 휘도를 조절하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 관점에 따른 휘도 조절 방법은, A) 백 라이트용 램프의 휘도를 조절하기 위한 휘도 조절 입력 신호 및 저주파수 발진기로부터 발생된 저주파수 발신 신호가 비교기로 입력되는 단계;
B) 상기 저주파수 발신 신호 및 상기 휘도 조절 입력 신호를 비교하여 비교 결과에 따라 소정의 듀티 기간 동안 상기 비교 결과에 따른 출력 신호를 발생시키는 단계; 및
C) 상기 출력 신호를 수신한 PWM 제어 회로에서 상기 백 라이트용 램프를 구동시키기 위한 구동 주파수를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명에 의하면, 램프의 휘도 조절 폭을 보다 넓힐 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 조절 기능을 갖는 백 라이트 구동용 인버터 회로를 도시한 회로도이다.
도 3에는 타려형 PWM 스위칭 회로 방식의 인버터에서 백 라이트용 램프(이하 램프 라고 한다)의 휘도를 조절하는 회로도가 도시 되어 있다.
도 3에 도시 된 바와 같이, 본 발명의 백 라이트 구동용 인버터 회로는 디밍(Dimming) 제어 회로(310), PWM(Pulse Width Modulation) 제어 회로(330), 스위칭 회로(350), 변압기(370), 백 라이트 구동용 램프들(380-1, 380-2, 이하 램프라 한다), 및 상기 램프들(380-1, 380-2) 각각에 흐르는 전류를 검출하기 위한 램프 전류 검출부들(390-1, 390-2)을 포함하여 구성된다.
상기 디밍 제어 회로(310)는 램프의 휘도를 조절하기 위한 제어 회로로 저주파수 발진기(312) 및 비교기(314)를 포함하여 구성된다.
상기 비교기(314)는 외부로부터 입력되는 휘도 조절 입력 신호 및 저주파수 발진기(312)로부터 발생되는 저주파수 발진 신호를 각각 입력단으로 입력 받는다. 상기 비교기(314)의 출력단은 PWM 제어 회로(330)와 연결된다.
상기 PWM 제어 회로(330)는 상기 비교기(314)로부터 출력되는 출력 신호에 의해 설정되는 구동 주파수를 발생시키고, 스위칭 회로(350)는 상기 PWM 제어 회로(330)로부터 출력되는 상기 구동 주파수에 따라 스위칭하고, 스위칭된 신호를 축적 및 방전한다.
상기 변압기(370)는 상기 스위칭 회로(350)의 스위칭에 따라 발생되는 발진 신호를 승압하여 출력하고, 상기 램프들(380-1, 380-2)은 상기 변압기(370)로 부터 출력되는 신호에 따라 점등된다.
램프는 적어도 한 쌍으로 구성되며, 상기 램프의 종류로는 냉 음극관 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL) 및 외부 전극 음극관 램프(External Electrode Fluorescent Lamp, EEFL)가 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 작동 상태에 대하여 도 7의 순서도를 참조하여 설명한다.
백 라이트용 램프들(390-1, 390-2)의 휘도를 조절하기 위하여 외부로부터 휘도 조절 입력 신호가 디밍 제어 회로(310)의 비교기(314)로 입력된다(S710).
상기 휘도 조절 입력 신호는 직류 전압 신호로 바람직하게는 제로 볼트(V)에서 5V의 범위를 갖는다. 응용 예에서 상기 휘도 조절 입력 신호가 5V인 경우 램프들의 휘도는 최대가 되며, 상기 휘도 조절 입력 신호가 제로 볼트인 경우 램프들의 휘도는 최소가 된다.
상기 휘도 조절 입력 신호는 상기 디밍 제어 회로(310)의 비교기(314)의 제1 입력 단으로 입력되며, 상기 비교기(314)의 다른 입력 단인 제2 입력단으로는 저주파수 발진기(312)로부터 발생된 저주파수 발신 신호가 입력 된다(S720).
상기 비교기(314)는 입력된 상기 휘도 조절 입력 신호 및 상기 저주파수 발신 신호를 비교하여 소정의 듀티(DUTY) 기간 동안 상기 비교 결과에 따른 출력 신호를 발생시킨다(S730, S740).
상기 비교기(314)로부터 발생된 출력 신호는 PWM 제어 회로(330)의 전압 가변용 저항(R2)으로 입력된다. 상기 전압 가변용 저항(R2)은 제1 저항(R1 )과 병렬로 연결된 제2 저항으로서, 상기 출력 신호가 상기 전압 가변용 저항(R2)으로 입력됨에 따라 하기 수학식 1에 의하여 저항 합(Rt)이 연산된다.
Rt=( R1* R2)/( R1+R2)
상기 수학식 1에서 저항 합(Rt)의 값은 서로 병렬 연결된 제1 저항(Rt1) 및 제2 저항(Rt2)을 합한 값이다. 따라서, 상기 저항 합(Rt)의 값은 PWM 스위칭 제어 회로(330)의 PWM IC(335)에서 구동 주파수를 하기 수학식 2에 따라 결정한다(S750).
f=1/(Ct*(0.7Rt+3Rd))
부언하면, 상기 디밍 제어 회로(310)의 비교기(314)에서 출력 신호가 제로 볼트(0V)가 되는 동안에는 상기 제1 저항 및 상기 제2 저항의 병렬 연결 합이 제로이므로(Rt=0) 상기 구동 주파수(f)는 증가한다.
따라서, 상기 구동 주파수에 따라 백 라이트용 램프가 구동 된다(S760).
도 4는 본 발명에 적용되는 공진 주파수 특성을 도시한 그래프로서, 구동 주파수는 공진 주파수의 피크(Peak)에서 백 라이트 구동용 인버터의 출력 용량은 최대이다.
또한, 구동 주파수가 피크 점에서부터 이동하면 인버터의 출력 용량은 극단적으로 저하된다. 이 때, 램프는 오프(OFF)되지 않고 계속적으로 구동 된다. 상기 램프의 점등에 필요한 최소 전류 이하로 설정한 경우에 상기 램프가 오프되더라도 변압기는 계속 구동 된다.
도 5는 본 발명에 적용되는 공진 주파수 모드에 의한 듀티 조절 방식의 개념도를 도시한 것이고, 도 6은 본 발명에 적용되는 공준 주파수 모드 듀티 조광 방식에 의한 램프 전류의 파형 개념도를 도시한 그래프이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 휘도 조절 기능을 갖는 백 라이트 구동용 인버터 회로 및 휘도 조절 방법에 의하면, 램프와 변압기의 구동을 일시적으로 정지시키는 버스트(Burst) 형 휘도 조절 방법과는 달리 가청음도 가시 노이즈도 현저하게 저하된다는 효과가 있다.
또한, 인버터의 기동을 슬로우-스타트(Slow Start)시키는 기능도 불필요하게 되어 듀티를 보다 빠른 속도로 설정할 수 있는 장점이 있다.
게다가, 백 라이트 장치에서 휘도를 광범위하게 조절할 수 있어 기능상 품질이 높아지고, 백 라이트 장치 뿐만 아니라 인버터의 신뢰성을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예는 하나의 실시예에 지나지 않으며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 구성요소의 많은 변형 및 변경이 가능함을 물론이며, 본 발명이 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
도 1은 일반적인 백 라이트용 램프의 특성을 도시한 그래프이다.
도 2는 종래의 버스트(Burst)형 휘도 조절 방법에 따른 백 라이트용 램프 전류를 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 백 라이트 구동용 인버터 회로를 도시한 회로도이다.
도 4는 본 발명에 적용되는 공진 주파수 특성을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 적용되는 공진 주파수 모드에 의한 듀티 조절 방식의 개념도를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 적용되는 공준 주파수 모드 듀티 조광 방식에 의한 램프 전류의 파형 개념도를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 조절 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
310 : 디밍 제어 회로
312 : 저주파수 발진기
314 : 비교기
330 : PWM 제어 회로
350 : 스위칭 회로
370 : 변압기
380-1, 380-2 : 램프
390-1, 390-2 : 검출부

Claims (7)

  1. 백 라이트용 램프의 휘도를 조절하기 위한 휘도 조절 입력 신호 및 저주파수 발진 신호가 각각 입력되어, 상기 입력된 신호의 비교 결과에 따른 출력 신호를 소정의 듀티 기간 동안 PWM 제어 회로로 출력하는 비교기;
    상기 비교기로부터 출력되는 출력 신호를 수신하여 하기 수학식 3에 의하여 연산되는 구동 주파수를 발생시키는 PWM 제어 회로;
    상기 구동 주파수에 따라 구동되어 상기 백 라이트용 램프의 휘도를 조절하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 기능을 갖는 백 라이트 구동용 인버터 회로.
    f=1/(Ct*(0.7Rt+3Rdc))
    여기서, 상기 f 는 구동 주파수,
    상기 Ct 는 캐패시턴스,
    상기 Rt 는 제1 저항 및 제2 저항의 병렬 합(R1 // R2)
    상기 Rdc 는 저항.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동부는
    상기 PWM 제어 회로로부터 발생된 구동 주파수에 따라 스위칭 하는 스위칭 회로; 및
    상기 스위칭 회로부터 스위칭된 신호를 승압하여 출력하는 변압기를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 기능을 갖는 백 라이트 구동용 인버터 회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 휘도 조절 입력 신호는 최대 5 볼트 미만의 직류 전압인 것을 특징으로 하는 휘도 조절 기능을 갖는 백 라이트 구동용 인버터 회로.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 백 라이트용 램프는 냉음극관 램프인 것을 특징으로 하는 휘도 조절 기능을 갖는 백 라이트 구동용 인버터 회로.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 백 라이트용 인버터는 외부 전극 음극관 램프를 구동시키는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 기능을 갖는 백 라이트 구동용 인버터 회로.
  6. A) 백 라이트용 램프의 휘도를 조절하기 위한 휘도 조절 입력 신호 및 저주파수 발진기로부터 발생된 저주파수 발신 신호가 비교기로 입력되는 단계;
    B) 상기 저주파수 발신 신호 및 상기 휘도 조절 입력 신호를 비교하여 비교 결과에 따라 소정의 듀티 기간 동안 상기 비교 결과에 따른 출력 신호를 발생시키는 단계; 및
    C) 상기 출력 신호를 수신한 PWM 제어 회로에서 상기 백 라이트용 램프를 구동시키기 위한 구동 주파수를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 구동 주파수는 휘도 조절 입력 신호는 최대 5 볼트 미만의 직류 전압인 것을 특징으로 하는 휘도 조절 방법.
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