KR20060132465A - 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 축소된 크기 및 증가된 전력 효율을 갖는 평판패널 디스플레이의 백라이트 램프를 구동시키기 위한 전원공급 시스템이다. 전원공급 시스템은 교류전원으로부터의 교류(AC)신호를 높은 직류(DC)신호로 변환시키는 컨버터회로와, 전력단회로와 변압회로 및 전류평형회로를 포함하는 고전압(HV;high voltage) 인버터 시스템을 포함한다. HV 인버터 시스템은 컨버터회로에 연결됨과 더불어 백라이트 램프를 구동시키도록 높은 DC신호를 AC출력신호로 변환시키도록 특히 구성된다.

Description

평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템{POWER SUPPLY SYSTEM FOR FLAT PANEL DISPLAY DEVICES}
도 1은 LCD 백라이트 램프를 위한 종래의 전원공급 시스템을 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 백라이트 램프를 구동시키기 위한 전원공급 시스템을 나타낸 블록도,
도 3은 도 2에 도시된 AC-DC 정류회로를 나타낸 회로도,
도 4는 도 2에 도시된 전원공급 시스템의 PFC 부스트회로를 나타낸 회로도,
도 5는 제1실시예에 따른 전원공급 시스템의 HV 인버터 시스템을 나타낸 블록도,
도 6a 및 도 6b는 도 5에 도시된 HV 인버터 시스템의 전원단, 변압기 및 광커플러를 위한 구성을 나타낸 선택적 회로도,
도 7a는 도 5에 도시된 HV 인버터 시스템을 위한 기본 전류평형회로의 구성을 나타낸 선택적 회로도,
도 7b~도 7d는 도 5에 도시된 HV 인버터 시스템의 전류평형회로를 위한 다양한 대칭적인 다층 구성을 나타낸 선택적 회로도,
도 7e~도 7g는 도 5에 도시된 HV 인버터 시스템의 전류평형회로를 위한 다양한 비대칭적인 다층 구성을 나타낸 회로도,
도 8은 제1실시예에 따른 전원공급 시스템의 HV 인버터 시스템을 나타낸 블록도,
도 9a~도 9b는 도 8에 도시된 HV 인버터 시스템의 전력단회로, 변압회로 및 구동기 변압회로를 위한 구성을 나타낸 선택적 회로도,
도 10은 도 5 및 도 8에 도시된 변압회로의 구성을 나타낸 회로도,
도 11은 도 5 및 도 8에 도시된 변압회로의 다른 구성을 나타낸 회로도,
도 12는 도 5 및 도 8에 도시된 변압회로의 또 다른 구성을 나타낸 회로도,
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 램프 및 LCD 패널을 구동시키기 위한 단계를 나타낸 플로우차트,
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 램프 및 LCD 패널을 구동시키기 위한 선택 단계를 나타낸 플로우차트이다.
본 발명은 일반적으로 평판패널 디스플레이에 이용되는 전원공급 시스템에 관한 것으로, 특히 백라이트 램프와 같은 평판패널 디스플레이장치를 구동시키도록 고전압(HV: high voltage) 인버터 시스템을 갖는 LIPS(LCD Integrated Power Supply)에 관한 것이다.
하나 이상의 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL) 또는 외 부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp; EEFL)는 일반적으로 평판패널 디스플레이[예컨대, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), 플라즈마 로우-프로파일(plasma low-profile), 실리콘 상의 액정(liquid crystal on silicon)]의 LCD 모듈을 위한 백라이트 램프로서 사용되고 있다. LCD 모듈에서 하나 이상의 백라이트 램프는 전형적으로 DC-DC 컨버터로부터 예컨대 5~24V의 전압을 갖는 DC신호를 취하여 적절한 AC신호로 전환시키는, DC-AC 인버터에 의해 구동된다.
백라이트 램프로 전원을 공급하기 위한 전형적인 전원공급 시스템이 도 1에 도시된다. 전원공급 시스템은, AC-DC 정류회로(106)를 통해 지나가는 소켓으로부터의 AC 전원 입력(102)과, PFC(Power Factor Correction) 부스트회로(108), 그리고 AC 전원을 백라이트 램프(112)에 제공하는 제1 DC-DC 컨버터회로(109)와 DC-AC 인버터회로(111) 또는 LCD 패널(116)에 DC 전원을 제공하는 제2 DC-DC 컨버터회로(114) 또는 다른 구성요소를 포함한다.
전형적인 전원공급 시스템은 AC에서 DC로 그리고 다시 AC로의 다중 변환을 요구한다. 예컨대, 전압이 90~132Vac 또는 180~264Vac인 입력 AC전압은 AC-DC 정류회로(106) 및 PFC 부스트회로(108)를 매개로 120~190Vdc 또는 250 또는 380Vdc의 DC전압으로 1차 변환되고, 이어 12Vdc 또는 5Vdc의 출력 DC전압으로 변환되거나, DC-DC 컨버터회로(109) 및 DC-AC 인버터회로(111)를 매개로 백라이트 램프를 위해 적절한 출력 AC전압으로 변환된다. 결과적으로, 이러한 시스템은 공간을 많이 차지하고, 높은 전력 소모를 야기하며, 높은 재료 또는 생산 비용을 야기시키게 된 다. 더욱이, 이러한 시스템은 더 높은 전력 손실로부터 더 낮은 전력 효율을 갖게 된다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 축소된 크기 및 증가된 전력 효율을 갖춘 전원공급 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전원공급 시스템은, 고전압(HV) 인버터 시스템과, AC-DC 컨버터회로에 동시에 연결된 일단을 갖춤과 더불어 병렬로 연결된 DC-DC 컨버터회로를 구비하여 이루어진다. AC신호를 370∼420볼트 범위의 DC신호로 정류하기 위한 정류기 및 PFC(power factor correction) 부스트를 갖춘 AC-DC 컨버터회로는, AC 전원으로부터 AC신호를 인가받고, 인가받은 AC신호를 높은 DC신호로 변환시킨다. DC-DC 컨버터회로는 AC-DC 컨버터회로로부터 높은 DC신호를 인가받고, LCD패널에 대해 조절된 DC출력신호를 발생시키도록 구성된다. 더욱이, 변압회로, 변압회로의 1차측에 결합된 전력단회로, 변압회로의 2차측과 백라이트 램프 사이에 결합된 전류평형회로를 갖추어 이루어진 고전압 인버터 시스템은, 제1컨버터회로로부터 높은 DC신호를 인가받고, 높은 DC신호를 백라이트 램프를 구동시키기에 적절한 AC출력신호로 변환시키도록 구성된다.
특히, 변압회로는 전력단회로에 결합된 1차측과 전류평형회로에 결합된 2차 측을 구비하는 변압기를 갖는다. 전류평형회로는 백라이트 램프에 대해 흐르는 전류에 대해 평형을 제공하도록 다층 구성에 연결된 각각 입력 및 출력 권선단을 구비하는 적어도 2개의 권선단을 각각 갖는 다수의 변류기를 갖춘다. 다층 구성은 적어도 상부층과 바닥층을 갖추는데, 상부층은 변압회로로부터 AC신호를 인가받는 하나 이상의 변류기를 갖추고, 바닥층은 다수의 백라이트 램프에 대응하는 권선을 구비하는 다수의 변류기를 갖추며, 각각 백라이트 램프의 고전압단에 연결된다. 또한, 다층 구성에서 상부층은 변압회로로부터 정극성 전류를 인가받도록 하는 하나의 변류기나, 변압회로로부터 정 또는 부극성 전류를 각각 인가받도록 하는 2개의 변류기를 갖출 수 있다.
다층 구성은 상부층과 바닥층 사이에 위치하는 중간층을 갖출 수 있다. 중간층은 바닥층의 변류기를 넘지 않는 개수일 수 있는 대칭적으로 또는 비대칭적으로 배열된 변류기의 세트를 포함한다. 대칭적 구성에 있어서, 상부층에서의 변류기의 출력단은 중간층에서의 다른 변류기의 입력 권선단 중 하나에만 결합된다. 비대칭 구성에 있어서, 상부층에서의 변류기의 출력단은 중간층에서의 변류기의 양 입력단에 결합된다.
상기한 각 다층 구성에서 변류기의 2개의 미러 그룹(mirror groups)은 접속을 위해 백라이트 램프에 대해 대칭적으로 구성될 수 있다. 이러한 예에 있어서, 미러 세트의 각 상부 또는 바닥층은 변압회로로부터 정 또는 음극성 전류를 인가받도록 하나의 변류기를 갖는다.
이러한 실시예에 있어서, HV 인버터 시스템은 전류평형회로 및 백라이트 램 프로부터 전류값을 인가받는 피드백 및 보호회로와, 피드백 및 보호회로로부터 입력신호를 수신하는 광커플러, 광커플러로부터 정류된 신호를 수신하는 PWM(펄스폭변조) 콘트롤러 및, 전류평형회로 및 백라이트 램프의 전류값을 제어하도록 PWM 콘트롤러로부터 전력단회로로 신호를 출력하는 구동기회로를 더 구비할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, HV 인버터 시스템은 전류평형회로 및 백라이트 램프로부터 전류값을 인가받는 피드백 및 보호회로와, 피드백 및 보호회로로부터 입력신호를 수신하고 출력신호를 제공하는 PWM 콘트롤러 및, 전류평형회로 및 백라이트 램프의 전류값을 제어하도록 PWM 콘트롤러로부터 출력신호를 수신하고 처리된 출력신호를 제공하는 구동기회로를 더 구비할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 백라이트 램프를 구동시키기 위한 방법은, AC전원으로부터 수신된 AC신호를 높은 DC신호로 정류하는 단계와; 높은 DC신호로부터 LCD패널에 대해 조절된 DC출력신호를 발생시키는 단계 및; 하나 이상의 백라이트 램프를 구동시키도록 높은 DC신호를 AC신호로 변환시키는 단계를 갖추어 이루어지고; 변환단계가, 전력단회로로 높은 DC신호를 변환시키는 단계와; 변압기로 AC신호를 유도하는 단계 및; 전류평형회로로 AC신호를 평형시키는 단계를 갖추어 이루어진다.
더욱이, 백라이트 램프 및 전류평형회로로부터 피드백신호를 검출하고, 전력단회로로 신호를 출력하는 단계를 더 갖추어 이루어진다.
(실시예）
이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 전원공급 시스템의 블록도이다. 도 2 에 있어서, 전원공급 시스템은 일반적인 AC전압 신호를 DC전압 신호로 변환시키도록 정류회로(206)와 PFC 부스트회로(208)를 갖춘 AC-DC 컨버터회로(204)에 AC를 공급하기 위한 AC 입력(202)을 포함한다.
PFC 부스트회로(208)는 370∼420볼트 범위의 조절된 고전압 DC출력을 발생시키도록 기능하는 한편, 정류회로(206)로부터 끌어내어진 전력의 전력 팩터를 조절하여, 전류가 소정의 특정 예에서 입력 전압에 비례하게 된다. 즉, PFC 부스트회로(208)는 정류된 AC신호를 수신하는 부스트 컨버터로서, 고전압 출력을 발생시키고, 고전압출력을 발생시키도록 정류된 AC신호의 고파워 팩터(high power factor)를 조정하도록 동작할 수 있다.
고전압(HV) DC-AC 인버터 시스템(210)은 PFC 부스트회로의 고전압 출력에 결합되고 하나 이상의 백라이트 램프(212)를 구동시키도록 PFC 부스트회로로부터의 조절된 높은 DC전압을 적절한 AC전압 출력으로 변환시킨다.
DC-DC 컨버터회로(214)는 또한 PFC 부스트회로(208)의 고전압 출력에 결합되고, 조절된 출력 전압을 발생시키도록 구성된다. DC-DC 컨버터회로(214)로부터 발생된 전력은 CCFL/EEFL 백라이트 램프 이외의 LCD 패널(216)의 모든 회로를 구동시키는데 이용된다.
DC-DC 컨버터회로(214) 및 HV DC-AC 인버터 시스템(210)은 PFC 부스트회로의 출력에 함께 연결된 일단과, 각각 원하는 전력을 출력하는 타단을 갖고서 서로에 대해 병렬이다. 이러한 구성은 점유 공간을 위한 체적이 감소되고, 전력 효율이 증가된다는 것을 의미한다. 특히, LCD 모듈은 높은 직류전압을 교류전압으로 변 환시키도록 HV DC-AC 인버터 시스템을 채택하므로, 원하는 회로가 간단해지고 LCD 모듈에서 점유된 공간이 감소되며, 이는 제조비용을 감소시키게 된다.
도 3은 AC-DC 정류회로(206)의 회로도이다. 배리어 다이오드(D3,D4)와 병렬로 연결된 캐패시터(C)를 구비하면서 배리어다이오드(barrier diode; D1~D4)가 전브릿지(Full Bridge) 구성으로 이루어진다.
도 4는 전력팩터 보정의 기능을 갖춘 부스트 DC-DC 컨버터인 PFC 부스트회로(208)를 나타낸 회로도이다. PFC 부스트회로(208)는 인덕터(L), MOSFET(Q), 캐패시터(C) 및 다이오드 정류기(D)를 포함한다. 인덕터는 MOSFET(Q)와 다이오드 정류기(D) 양쪽에 연결된다. 캐패시터(C)의 일단은 다이오드(D)의 애노드에 연결되고, 캐패시터(C)의 타단은 MOSFET(Q)의 소스에 연결된다. PFC 부스트회로(208)는 AC-DC 정류회로(206)로부터 제공된 정류된 전압을 상승시키고, HV DC-AC 인버터 시스템(210)과 DC-DC 컨버터회로(214)에 대해 상승된 전압을 제공한다.
도 5는 HV DC-AC 인버터 시스템(210)의 블록도를 나타낸다. 370~420 볼트 범위의 DC신호가 AC-DC 컨버터회로(204)(도 2)로부터 HV DC-AC 인버터 시스템(210)으로 입력된다. HV DC-AC 인버터 시스템(210)은 적어도 전력단회로(506), 변압회로(508) 및 전류평형회로(510)를 갖는다. 전력단회로(506)는 전형적으로 전력 MOSFET 및 저장 캐패시터를 포함하는 하프-브릿지 구성이다. 몇몇 실시예에 있어서, 전력단회로(506)는 또한 로이어방식(royer), 푸시-풀방식(push-pull) 또는 전-브릿지방식(full-bridge)과 같은 370∼420볼트 사이의 전압 레벨을 갖춘 고전압 하에서 구동되는 다른 종류의 인버터 구성에 의한 예일 수도 있다.
370∼420볼트 범위의 DC신호는 하프-브릿지방식을 갖는 전력단회로(506)를 매개로 AC신호로 변환되고, AC신호는 변압회로(508)를 통해 지나가서 백라이트 램프(CCFL/EFFL; 212)에 결합된 전류평형회로(510)로 공급된다. 전류평형회로(510)는 각 백라이트 램프(212)로 흐르는 전류가 평형 또는 동일하다는 것을 확실히 한다. 특히, 전류평형회로는 반대 권선에서 자속(磁束, magnetic flux)을 발생시켜 상기 전류평형회로(510)로부터 출력된 전류를 평형시키는 다수의 변류기(CT)를 구비하여 이루어진다.
전력단회로(506)에는 변압회로(508)와 전류평형회로(510)가 부가되고, 또한 HV DC-AC 인버터 시스템은 피드백 및 보호회로(514), 광커플러회로(518), PWM 콘트롤러(522) 및 구동기회로(524)를 갖는다. 피드백 및 보호회로(514)는 전류평형회로(510) 및 백라이트 램프(212)로부터의 프로세스 전류값에 부가되고, 광커플러회로(518)를 매개로 PWM 콘트롤러(522)로 출력신호를 제공한다. 피드백 및 보호회로(514)는 전류평형회로(510) 및 백라이트 램프(212)로부터 전류값을 인가받고, 계속해서 광커플러회로(518)에 대해 전류신호를 발생시킨다. 정류된 AC 입력신호의 형태인 광커플러회로(518)로부터의 출력신호는 PWM 콘트롤러(522)로 직접 인가되어 구동기회로(524)로 신호를 출력한다. 특히, PWM 콘트롤러(522)로부터의 신호는 백라이트 램프(212)와 전원공급 시스템을 보호하도록 구동기회로(524)를 매개로 전력단회로(506)에 직접 인가된다.
도 6a 및 도 6b는 도 5에 도시된 전력단회로(605), 변압회로(508) 및 광커플러회로(518)의 회로를 더욱 명확히 나타낸 것이다. 특히, 도 6a에 도시된 전력단 회로(506)에서, Q1 및 Q2는 각각 전력 MOSFET를 포함하는 주 스위칭회로를 나타낸다. 전력 MOSFET(Q1,Q2)는 하프-브릿지방식으로 결합되고, 전력단회로(506)의 상반부 및 하반부를 위한 전기 스위치로 기능한다. 예컨대, Q1을 온(on)시킴으로써 전류가 전력단회로(506)의 상반부를 통해 흐르도록 만들어진다. 반대로, Q2가 온됨으로써 전류가 전력단회로(506)의 하반부를 통해 반대방향을 흐르도록 만들어진다. 2개의 MOSFET(Q1,Q2)를 교대로 온시킴으로써, 전류가 먼저 1/2로 흐르고 이어 나머지에서 흐르도록 만들어지져, 교대되는 자속을 발생시킨다. 한편, 도 6b는 MOSFET(Q1,Q2)의 드레인 및 소스가 변압회로(508)에 직접연결되는 한편 MOSFET(Q3,Q4)의 드레인 및 소스가 캐패시터(C)를 매개로 변압회로(508)에 연결되는 전력단회로(506')를 위한 전-브릿지 구성을 나타낸다.
도 6a 및 도 6b의 변압회로(508)는 1차측 및 2차측을 갖는 변압기(T)에 의해 묘사된다. 특히, 변압기(T)의 1차측은 신호 차단 및 저장을 위한 캐패시터(C)를 갖는다. 변압기(T)의 2차측은 AC전압을 상승시켜 전류평형회로(510)를 매개로 백라이트 램프(212)로 출력한다.
광커플러회로(518)를 위한 회로의 예가 또한 도 6에 도시되어 있다. 광커플러회로(518)는 입력측에 하나의 LED를 갖는다. 전류가 LED에 인가될 때, 신호가 광커플러회로(518)의 출력측으로 전송된다. 광트랜지스터 및 검출기 판과 같은 다른 형태의 광커플러가 신호를 절연하고 전송하도록 광커플러회로(518)에 이용될 수 있다.
도 7a는 전류평형회로(510)를 더욱 상세히 나타낸 것이다. 전류평형회로 (510)는 2개의 입력 및 2개의 출력 권선을 갖는 변류기(CT)와, 백라이트 램프(212)에 병렬로 결합된 다수의 권선(W1,W2)을 갖는다. 권선(W1,W2)은 동일한 마크네틱 코어 및 권선 수를 갖는다. 권선(W1,W2)을 통해 흐르는 모든 전류는 동일하고, 따라서 램프에 대한 전류 사이에서의 평형이 달성된다.
도 7b 및 도 7c는 하나 이상의 CCFL/EEFL 램프와 관련된 전류평형회로의 다른 구성을 나타낸다. 도 7b에 있어서, 전류평형회로(510')의 변류기(CT)의 다층 구성은 큰 수의 백라이트 램프(212')의 구동을 동시적으로 허용하는 한편 그 내에서 흐르는 전류를 평형시킨다. 특히, 하나 이상의 변류기(CT)는 피라미드나 다층 구조를 형성하도록 연속적으로 서로 연결된다. 다층 구조의 바닥 레벨에서 변류기(CT)의 각 2개의 단은 램프 중 하나의 고전압단(VH)에 연결되는 한편, 램프의 저전압단(VL)은 접지된다. 도 7b에 도시된 구성은, 변압회로(508)로부터의 단일 극성(예컨대, 정극성)이 변류기(CT) 중 하나의 양 입력 권선단에 먼저 제공되고(예컨대, 부극성이 접지됨), 변류기(CT)의 각 출력 권선단에 대해 대칭적 세트로 구성된 이어지는 변류기(CT)의 양 입력 권선단에 전류신호를 제공함에 따른, 변류기(CT)의 대칭적으로 구성된 구조를 나타낸다.
도 7c에 도시된 구성은, 변압회로(508)로부터의 부극성이 하나의 세트로부터의 변류기(CT)의 양 입력 권선단에 제공되고, 변압회로(508)로부터의 정극성이 다른 세트로부터의 변류기의 양 입력 권선단에 제공되는 것을 제외하고, 도 7b에 도시된 것과 유사한 변류기(CT)의 대칭적으로 구성된 세트를 나타낸 것이다. 그러 나, 하나 이상의 후에 논의된 실시예에서, 변류기(CT)는 램프의 수에 따라 비대칭적으로 구성될 수도 있다.
도 7d는 제1평형회로(510'''-상부)가 각 램프의 고 포지티브(high positive) 전압단(+VH)에 연결되는 한편 제2평형회로(510'''-바닥)가 각 램프의 고 네가티브(high negative) 전압단(-VH)에 연결되는 다른 구성을 나타낸다. 부가적으로, 변압회로(508)로부터의 정극성은 제1평형회로(510'''-상부)의 변류기(CT)에 결합되는 한편 부극성이 제2평형회로(510'''-바닥)의 다른 변류기(CT)에 결합된다. 제1평형회로(510'''-상부) 및 제2평형회로(510'''-바닥)는 백라이트 램프(212''')에 대해 대칭적으로 구성된다. 이러한 전류평형 구성에 있어서, 램프는 원래의 형상, U형상, S형상 또는 L형상 램프를 구비하는 CCFL, EEFL일 수 있다.
부가적으로, 3개의 층, 즉 상부층, 중간층, 바닥층을 갖을 수 있는 도 7b 및 도 7c에 도시된 바와 같은 다층 구성에 있어서, 상부층은 변압회로로부터 AC신호(포지티브 및/또는 네거티브)를 수신하기 위한 하나 이상의 변류기를 갖을 수 있는 한편, 바닥층은 다수의 백라이트 램프에 대응하는 권선을 갖는 다수의 변류기를 갖을 수 있다. 또한, 바닥층 상의 각 변류기는 각 백라이트 램프의 고전압단에 접속될 수 있다. 중간층은 상부층과 바닥층 사이에 위치하고, 바닥층에서 다수의 변류기 보다 많지 않은 변류기의 세트를 구비한다.
도 7d에 도시된 다층 구성에 대해 특히 언급하면, 이는 백라이트 램프에 대해 대칭적으로 배열되어 백라이트 램프가 그 사이에 위치된 2개의 세트의 변류기를 갖는다. 제1세트는 변류기로부터 정극성 전류를 수신하도록 그 상부층에서 변류기의 하나와, 각 백라이트 램프의 포지티브 고전압단에 연결하도록 그 바닥층에서 다수의 백라이트 램프에 대응하는 다수의 권선을 갖는 다수의 변류기를 갖춘다. 제2세트는 변류기로부터 부극성 전류를 수신하도록 그 바닥층에서 변류기의 하나와, 각 백라이트 램프의 네가티브 고전압단에 연결하도록 그 상부층에서 다수의 백라이트 램프에 대응하는 다수의 권선을 갖는 다수의 변류기를 갖춘다.
도 7e에 도시된 바와 같이, 변류기(CT)는 대칭적으로 배열된다. LCD에 이용된 램프의 수는 변류기(CT)의 대칭 또는 비대칭을 결정한다. 예컨대, 4, 8, 16, 32 또는 소정의 다른 수의 램프를 갖는 LCD는 대칭적으로 배열된 변류기(CT)의 세트를 요구하고, 3, 5∼7, 9∼15, 17∼31 또는 소정의 다른 수의 램프를 갖는 LCD는 비대칭적으로 배열된 변류기(CT)의 세트를 요구한다. 도시를 위해, 도 7e에 도시된 구성은 12개의 램프를 갖추고, 변류기(CT)는 비대칭 구성 및 다르거나 분리 층에 위치된 것으로 나타낸다.
특히, 상부층에서 변류기(CT)의 2개의 입력 권선단의 양쪽이 동일한 극성 전류를 받아들이는 한편, 중간층 중 하나에서 다른 변류기(CT)의 입력 권선단의 오직 하나만이 동일한 극성 전류를 받아들인다. 이러한 비대칭 구조에서 전류 평형을 달성하기 위해, 상부층의 변류기(CT)의 출력 권선단 중 하나에 연결되어지는 중간층의 다른 변류기(CT)의 다른 입력 권선단이 필요하다.
도 7f에 있어서, 변압회로(508)로부터 2중(예컨대, 정 및 부) 극성을 갖는 변류기(CT)의 비대칭적으로 배열된 세트가 도시된다. 제1비대칭으로 배열된 세트 는, 각 백라이트 램프의 포지티브 고전압단의 수에 대응하는 다수의 권선을 갖는 백라이트 램프에 가장 가까운 다른 층에서 다수의 변류기를 갖고, 변압회로로부터 부극성 전류를 받아들이도록 다르거나 분리 층에 위치된 2개의 변류기를 갖춘다.
특히, 상부층에서의 변류기(CT)의 양 입력 권선단은 부극성 전류를 받아들이는 한편, 중간층에서의 다른 변류기(CT)의 입력단 중 하나만이 동일한 부극성 전류를 받아들인다. 이러한 비대칭으로 배열된 구조에서 전류 평형을 달성하기 위해, 상부층의 변류기(CT) 출력단의 하나에 연결되어지는 중간층의 다른 변류기(CT)의 다른 입력 권선단이 필요로 된다.
제2비대칭 배열 세트는 변압회로로부터 정극성 전류가 제공되는 것을 제외하고 제1비대칭 배열 세트와 유사하다. 각 세트로부터의 2개의 변류기(CT)가 다른 층에서 묘사됨에도 불구하고, 하나의 변류기(CT)로부터 출력 권선단 중 하나가 다른 변류기(CT)의 입력 권선단 중 하나에 직접 연결되는 한 동일한 층에 배열되어질 수 있다.
도 7g는 백라이트 램프에 대해 반대적으로 위치되어 백라이트 램프가 그 사이에 위치된 변류기의 비대칭적으로 배열된 세트를 나타낸다. 제1세트는 변압회로로부터 정극성 전류를 받아들이도록 다르거나 분리 층에 위치된 2개의 변류기와, 각 백라이트 램프의 포지티브 고전압단에 연결되도록 그 바닥층에서 백라이트 램프에 대응하는 권선의 수를 갖는 다수의 변류기를 갖춘다. 제2그룹 또한 변압회로로부터 부극성 전류를 받아들이도록 분리 층에서 2개의 변류기와, 각 백라이트 램프의 네가티브 고전압단에 연결되도록 그 상부층에서 백라이트 램프에 대응하는 권 선의 수를 갖는 다수의 변류기를 갖춘다.
도 8은 백라이트 램프 전원공급 시스템의 다른 실시예에 대한 블록도를 나타낸다. AC-DC 컨버터회로(204)로부터의 370∼420볼트 범위의 DC전압이 적어도 전력단회로(806)와 변압회로(808) 및 전류평형회로(810)를 갖는 다른 HV 인버터 시스템(210')에 공급된다. 특히, DC신호가 전력단회로(806)를 매개로 AC신호로 변환되어, 변압회로(808) 및 백라이트 램프(CCFL/EEFL)(212)에 결합된 전류평형회로(810)에 공급된다. HV 인버터 시스템(210')은 또한 피드백 및 보호회로(814), PWM 콘트롤러(822) 및 구동기 변압회로(826)를 갖추어, 전류평형회로(810) 및 백라이트 램프(212)로부터의 피드백 및 보호신호가 인가되고, 출력신호가 PWM 콘트롤러(822)로 출력된다. PWM 콘트롤러(822)는 피드백 및 보호회로(814)로부터 출력신호를 받고, 백라이트 램프(212)를 보호하도록 구동기 변압회로(826)로 출력신호를 제공한다.
도 9a 및 도 9b는 도 8에 도시된 전력단회로(806), 변압회로(808) 및 구동기 변압회로(826)를 더욱 상세히 나타낸 것이다. 도 9a에 도시된 전력단회로(806)에 있어서, Q1 및 Q2는 주 스위칭 엘리먼트를 나타내고, 각각 한쌍의 전력 MOSFET를 포함한다. 특히, 전력 MOSFET(Q1,Q2)는 하프-브릿지 방식으로 결합되고, 전력단회로(806)의 상부 및 하부 반을 위해 전기적 스위치로서 기능한다. Q1을 온함으로써, 전류가 전력단회로(806)의 상부 반을 통해 흐르도록 된다. 반대로, Q2를 온함으로써, 전류가 전력단회로(806)의 하부 반을 통해 반대 방향을 흐르도록 된다. 2개의 MOSFET를 교대로 온시킴으로써, 전류가 먼저 1/2에서 흐르고 이어 나 머지 1/2에서 흐르도록 되어, 교류 자속을 만들게 된다. 한편, 도 9b는 MOSFET(Q1,Q2)의 소스 및 드레인이 변압회로(808)에 직접 연결되는 한편 MOSFET(Q3,Q4)의 드레인 및 소스가 캐패시터(C)를 매개로 변압회로(808)에 연결된 전력단회로(806)를 위한 전-브릿지 구성을 나타낸다.
도 9a 및 도 9b의 변압회로(808)는 1차측 및 2차측을 갖는 변압기(T1)에 의해 설명된다. 특히, 변압기(T1)의 1차측은 신호 차단 및 저장을 위한 캐패시터(C)를 갖는다. 변압기(T1)의 2차측은 AC전압을 상승시켜 전류평형회로(810)를 매개로 백라이트 램프(212)로 출력한다. 구동기 변압회로(826)는 변압기(T2)에 의해 표현된다.
도 7a∼도 7b에 설명된 전류평형 구성이 또한 이러한 실시예에 적용될 수 있고, 따라서 이후 이에 대한 상세한 설명은 생략함을 주지해야 한다.
도 10∼도 12는 출력 전력을 증가시키기 위한 다양한 변압회로의 구성을 나타낸다. 도 10에 있어서, 변압회로(808')는 각 1차측에서 전력단회로(506 또는 806)에 정렬 및 결합되고, 전류평형회로(510 또는 810) 및 전력 백라이트 램프(212)에 2중 극성을 제공하도록 배열된 2개의 변압기(T1,T2)를 구비하여 구성된다. 도 11에 있어서, 변압회로(808")는 전력단회로(506 또는 806)에 결합된 2개의 1차측을 갖고, 전류평형회로(510 또는 810) 및 전력 백라이트 램프(212)에 2중 극성을 제공하도록 배열된 단일 변압기를 구비하여 구성된다. 도 12에 있어서, 다른 변압회로(808''')는 전력단회로(506 또는 806)에 결합된 하나의 1차측을 갖고, 전류평형회로(510 또는 810) 및 전력 백라이트 램프(212)에 2중 극성을 제공하도록 배 열된 단일 변압기를 구비하여 구성된다.
도 13은 평판패널 디스플레이장치를 구동시키기 위한 플로우차트를 나타낸다. 특히, 단계(1302)에서 AC신호가 AC전력원으로부터 수신되어지고, 정류 및 부스트를 통해 단계(1304)에서 높은 DC신호로 변환된다. 이어서, 높은 DC신호가 단계(1306)에서 조절된 DC신호로 변환되어 단계(1308)에서 LCD패널로 출력되든가, 단계(1310)에서 AC신호로 변환되어 단계(1312)에서 백라이트 램프로 출력된다. 단계(1310)에서는, 단계(1314)에서 전력단회로로 높은 DC신호를 변환시키고, 단계(1316)에서 변압회로로 AC신호를 유도하며, 단계(1318)에서 전류평형회로로 AC신호를 평형하는, 3 단계에서 DC신호가 AC신호로 변환된다.
도 14는 단계(1312) 및 단계(1318)로부터 피드백신호를 수신하여, 단계(1314)에서 전력단회로에 출력신호를 제공하는 부가 단계(1320)를 더 설명한다. 따라서, 단계(1320)는 변환된 AC신호에 대한 피드백신호 및 과부하 보호의 검출을 제공한다.
백라이트 램프를 비추기 위한 전원공급 시스템이 상세히 설명됨에도 불구하고, 당업자는 소정의 다른 램프 구동 또는 구동 시스템을 이용하여 발명을 구현할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기한 실시예로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전원공급 시스템은 전형적인 전원공급 시스템을 넘어 전력 효율을 증가시킨다. 부가적으로, 축소된 체적 및 제품 크기로 인해 재료 비용이 절감되고 제조 비용이 낮아진다.

Claims (30)

  1. AC전원으로부터 AC신호를 수신하고, 수신된 AC신호를 높은 DC신호로 변환하는 컨버터회로와;
    컨버터회로로부터 높은 DC신호를 수신하기 위해 컨버터회로에 결합되고, 하나 이상의 백라이트 램프를 구동시키기 위해 높은 DC신호를 AC출력 전압으로 변환시키도록 구성된 HV 인버터 시스템을 구비하여 구성되고;
    HV 인버터 시스템이
    변압회로와,
    변압회로의 1차측에 결합된 전력단회로 및,
    변압회로의 2차측과 백라이트 램프 사이에 결합된 전류평형회로를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 컨버터회로가, AC 입력신호를 DC출력신호로 정류하기 위한 정류회로와 PFC 부스트회로를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 변압회로가, 전력단회로에 결합된 1차측과, 전류평형회로에 결합된 2차측을 갖는 변압기를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 전력단회로가, 하프-브릿지 또는 전-브릿지 구성의 한쌍의 트랜지스터와, 트랜지스터 중 하나와 1차측 상의 변압기 사이에 연결된 캐패시터를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 전류평형회로가, 각각 적어도 2개의 권선을 구비하고, 백라이트 램프로 흐르는 각 전류를 평형시키기 위해 다층 구성으로 연결된, 다수의 변류기를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 각 변류기가, 변류기 중 하나로부터의 2중 출력 권선단 중 하나가 변류기 중 다른 하나의 2중 입력 권선단 중 하나에만 결합된, 2중 입력 및 출력 권선단을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 각 변류기가, 변류기 중 하나로부터의 2중 출력 권선단 중 하나가 변류기 중 다른 하나의 2중 입력 권선단의 양쪽에 결합된, 2중 입력 및 출력 권선단을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  8. 제5항에 있어서, 다층 구성이, 변압회로로부터 AC신호를 수신하기 위한 적어도 하나의 변류기를 갖는 상부층과;
    백라이트 램프의 수에 대응하는 다수의 권선을 갖는 다수의 변류기를 갖춘 바닥층을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 바닥층의 각 변류기가, 각 백라이트 램프의 고전압단에 연결된 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 다층 구성이, 상부층과 바닥층 사이에 위치된 적어도 하나 의 중간층을 더 구비하여 구성되고, 상기 중간층이 바닥층의 변류기 이하의 갯수인 다수의 변류기를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  11. 제5항에 있어서, 변류기가, 대칭적 또는 비대칭적으로 배열된 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  12. 제5항에 있어서, 다층 구성이, 변압회로로부터 정극성 및 부극성 전류를 각각 받아들이는 2개의 변류기를 갖는 상부층과;
    백라이트 램프의 수에 대응하는 다수의 권선을 갖는 다수의 변류기를 갖춘 바닥층을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 바닥층의 각 변류기가, 각 백라이트 램프의 고전압단에 연결되는 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  14. 제12항에 있어서, 다층 구성이, 상부층과 바닥층 사이에 위치된 적어도 하나의 중간층을 구비하여 구성되고, 상기 중간층이 바닥층의 변류기 이하의 갯수인 다수의 변류기를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  15. 제12항에 있어서, 변류기가, 대칭적 또는 비대칭적으로 배열된 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  16. 제1항에 있어서, 전류평형회로가, 각각 적어도 2개의 권선을 구비하고, 백라이트 램프로 흐르는 각 전류를 평형시키도록 다층 구성으로 연결되며, 제1세트 및 제2세트를 갖춘 다층 구성을 갖고, 백라이트 램프에 대해 대칭적으로 배열되어 백라이트 램프가 그 사이에 위치된, 다수의 변류기를 구비하여 구성되고,
    제1세트가, 그 상부층에서 변류기 중 하나를 구비하고, 변압회로로부터 정극성 전류를 받으며, 변류기가 제1세트의 바닥층에서 백라이트 램프의 갯수에 대응하는 다수의 권선을 갖고, 각 백라이트 램프의 포지티브 고전압단에 연결되며,
    제2세트가, 그 바닥층에서 변류기 중 하나를 구비하고, 변압회로로부터 부극성 전류를 받으며, 변류기가 제2세트의 상부층에서 백라이트 램프의 갯수에 대응하는 다수의 권선을 갖고, 각 백라이트 램프의 네가티브 고전압단에 연결되는 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 제1세트가, 상부층과 바닥층 사이에 위치된 적어도 하나의 중간층을 더 구비하여 구성되고, 상기 중간층이 바닥층의 변류기의 갯수 이하인 다수의 변류기를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  18. 제16항에 있어서, 제2세트가, 상부층과 바닥층 사이에 위치된 적어도 하나의 중간층을 더 구비하여 구성되고, 상기 중간층이 상부층의 변류기의 갯수 이하인 다수의 변류기를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  19. 제16항에 있어서, 변류기가, 대칭적 또는 비대칭적으로 배열된 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  20. 제1항에 있어서, 컨버터회로로부터 높은 DC신호를 수신하기 위해 컨버터회로 에 결합되고, LCD 패널에 조절된 DC출력 신호를 발생시키도록 구성된 부가적 컨버터회로를 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  21. AC전원으로부터 AC신호를 수신하고, 수신된 AC신호를 높은 DC신호로 변환하는 컨버터회로와;
    컨버터회로로부터 높은 DC신호를 수신하기 위해 컨버터회로에 결합되고, 하나 이상의 백라이트 램프를 구동시키기 위해 높은 DC신호를 AC출력 전압으로 변환시키도록 구성된 HV 인버터 시스템을 구비하여 구성되고;
    HV 인버터 시스템이
    변압회로와,
    변압회로의 1차측에 결합된 전력단회로,
    변압회로의 2차측과 백라이트 램프 사이에 결합된 전류평형회로,
    전류평형회로 및 백라이트 램프로부터 전류값을 수신하는 피드백 및 보호회로,
    피드백 및 보호회로로부터 출력 신호를 수신하는 광커플러회로,
    광커플러회로로부터 정류된 신호를 수신하고, 출력신호를 출력하는 PWM 콘트롤러 및,
    PWM 콘트롤러로부터 출력신호를 수신하고, 전류평형회로 및 백라이트 램프의 전류값을 제어하도록 전력단회로에 출력신호를 제공하는 구동기회로를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 전력단회로가, 전-브릿지 또는 하프-브릿지 구성의 한쌍의 트랜지스터와, 트랜지스터 중 하나와 1차측 상의 변압기 사이에 연결된 캐패시터를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  23. 제21항에 있어서, 전류평형회로가, 입력 및 출력 권선단을 갖는 제1층에 위치된 변류기 중 하나와, 입력 및 출력 권선단을 갖는 제2층에 위치된 변류기 중 다른 하나를 갖춘 다수의 변류기를 구비하여 구성되고, 제1층에서의 변류기의 출력 권선단 중 하나가 제2층에서의 다른 변류기의 입력 권선단 중 하나에만 결합되는 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  24. 제21항에 있어서, 전류평형회로가, 입력 및 출력 권선단을 갖는 제1층에 위치된 변류기 중 하나와, 입력 및 출력 권선단을 갖는 제2층에 위치된 변류기 중 다른 하나를 갖춘 다수의 변류기를 구비하여 구성되고, 제1층에서의 변류기의 출력 권선단 중 하나가 제2층에서의 다른 변류기의 입력 권선단의 양쪽에 결합되는 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  25. AC전원으로부터 AC신호를 수신하고, 수신된 AC신호를 높은 DC신호로 변환하는 컨버터회로와;
    컨버터회로로부터 높은 DC신호를 수신하기 위해 컨버터회로에 결합되고, 하나 이상의 백라이트 램프를 구동시키기 위해 높은 DC신호를 AC출력 전압으로 변환시키도록 구성된 HV 인버터 시스템을 구비하여 구성되고;
    HV 인버터 시스템이
    변압회로와,
    변압회로의 1차측에 결합된 전력단회로,
    변압회로의 2차측과 백라이트 램프 사이에 결합된 전류평형회로,
    전류평형회로 및 백라이트 램프로부터 전류값을 수신하는 피드백 및 보호회로,
    피드백 및 보호회로로부터 출력신호를 수신하여 신호를 출력하는 PWM 콘트롤러 및,
    PWM 콘트롤러로부터 출력신호를 수신하고, 전류평형회로 및 백라이트 램프의 전류값을 제어하도록 전력단회로에 출력신호를 제공하는 구동기 변환회로를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  26. 제25항에 있어서, 전력단회로가, 하프-브릿지 또는 전-브릿지 구성의 한쌍의 트랜지스터와, 트랜지스터 중 하나와 1차측 상의 변압기 사이에 연결된 캐패시터를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  27. 제25항에 있어서, 전류평형회로가, 입력 및 출력 권선단을 갖는 제1층에 위치된 변류기 중 하나와, 입력 및 출력 권선단을 갖는 제2층에 위치된 변류기 중 다른 하나를 갖춘 다수의 변류기를 구비하여 구성되고, 제1층에서의 변류기의 출력 권선단 중 하나가 제2층에서의 다른 변류기의 입력 권선단 중 하나에만 결합되는 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  28. 제25항에 있어서, 전류평형회로가, 입력 및 출력 권선단을 갖는 제1층에 위치된 변류기 중 하나와, 입력 및 출력 권선단을 갖는 제2층에 위치된 변류기 중 다른 하나를 갖춘 다수의 변류기를 구비하여 구성되고, 제1층에서의 변류기의 출력 권선단 중 하나가 제2층에서의 다른 변류기의 입력 권선단의 양쪽에 결합되는 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치용 전원공급 시스템.
  29. AC전원으로부터 수신된 AC신호를 높은 DC신호로 정류하는 단계와;
    높은 DC신호로부터 LCD패널에 대해 조절된 DC출력신호를 발생시키는 단계 및;
    하나 이상의 백라이트 램프를 구동시키도록 높은 DC신호를 AC신호로 변환시키는 단계를 갖추어 이루어지고;
    변환단계가,
    전력단회로로 높은 DC신호를 변환시키는 단계와;
    변압기로 AC신호를 유도하는 단계 및;
    전류평형회로로 AC신호를 평형시키는 단계를 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치를 구동시키기 위한 방법.
  30. 제29항에 있어서, 백라이트 램프 및 전류평형회로로부터 피드백신호를 검출하고, 전력단회로로 신호를 출력하는 단계를 더 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 평판패널 디스플레이장치를 구동시키기 위한 방법.
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