KR20100120785A - 인버터 회로 및 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 램프의 구동시 소음을 줄일 수 있는 인버터 회로를 제공한다. 이를 위해 본 발명은 옵셋신호를 생성하는 옵셋 제어부; 및 램프로부터 오는 피드백 신호와, 상기 옵셋신호를 이용하여 상기 램프로 제공되는 교류신호를 생성하며, 상기 옵셋신호로 인해 교류신호의 전류변화량이 조절되는 버스트 모드 제어부를 포함하는 인버터 회로를 제공한다.
LCD, 인버터, 버스터 모드, 옵셋신호, 트랜스 포머.

Description

인버터 회로 및 그 구동방법{INVERTER CIRCUIT AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 버스트 모드(Burst mode)를 가지는 인버터 회로에 관한 것으로, 보다 자세하게는 액정표시소자(Liquid Crystal Display, 이하 LCD)를 포함한 장치에 사용되는 인버터 회로 및 그 구동방법 관한 것이다.
최근에 컴퓨터, TV 등에 널리 사용되고 있는 LCD 장치는 매트릭스 형태로 배열되어진 액정에 투과되는 빛에 의해 화면을 형성하는 장치이다. 영상신호에 의해 액정에 투과되는 빛의 투과량이 조절되어 원하는 화면을 표시하는 것이다. LCD 장치에는 액정에 빛을 제공하는 광원이 필요한데, 이 광원이 있는 블럭을 일반적으로 백 라이트 유닛(Back Light Unit)이라고 부른다. 백 라이트 유닛에 사용되는 광원으로는 할로겐 음극 형광(Halogen Cathode Fluorescent tube)램프 또는 냉음극관 형광(Cold Cathode Fluorescent tube)램프가 주로 사용된다.
백 라이트 유닛에 구비되는 램프를 제어하기 위해서는 트랜스 포머와 인버터 회로가 필요하다. 인버터 회로는 LCD 장치의 전압원으로부터 제공되는 전압을 이용하여 교류전압으로 변환하여 제공하는 회로이다. 트랜스 포머는 인버터 회로에서 제공되는 교류전압을 백 라이트 유닛의 램프에서 사용가능한 고압의 교류전압으로 승압하는 회로이다.
일반적으로 백 라이트 유닛에 있는 램프를 구동하는 방법에는 아날로그 모드와 버스트 모드가 있다. 아날로그 모드에서는 백 라이트 유닛에 있는 램프에 지속적으로 교류전압을 제공하고, 교류전압의 진폭을 조절하여 램프의 휘도를 가변한다. 따라서, 아날로그 모드에서는 램프의 휘도를 가변하는 범위가 크지 않다는 단점이 있다. 버스트 모드에서는 한 주기를 온, 오프 구간으로 나누고, 온 구간에서만 교류전압을 램프에 제공한다. 버스트 모드에서는 한 주기에서 온 구간의 시간을 조절하여 램프의 휘도를 가변하기 때문에, 램프의 휘도를 가변하는 범위가 넓은 장점이 있다. 최근에 버스트 모드로 구동하는 백 라이트 유닛을 포함한 LCD 장치가 널리 사용되고 있다.
그러나, 버스트 모드에서는 백 라이트 유닛의 램프가 턴오프/턴온 동작을 자주하게 되고 그로 인해 소음이 생기는 문제가 있다. 지금까지는 이를 기구적인 방법으로 해결하고 있으나, 소음에 관한 문제가 완전히 해결되고 있지 않다.
본 발명은 램프의 구동시 소음을 줄일 수 있는 인버터 회로 및 그 구동방법 제공한다.
본 발명은 옵셋신호를 생성하는 옵셋 제어부; 및 램프로부터 오는 피드백 신호와, 상기 옵셋신호를 이용하여 상기 램프로 제공되는 교류신호를 생성하며, 상기 옵셋신호로 인해 교류신호의 전류변화량이 조절되는 버스트 모드 제어부를 포함하는 인버터 회로를 제공한다.
옵셋신호는 상기 교류신호가 상기 램프를 구동하기 위해 생성되는 구간이 아닌 곳에서 생성되는 것이 특징이다. 옵셋 제어부는 기준신호의 레벨에 따라 상기 옵셋신호의 전류량을 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 옵셋신호 조절부; 및 상기 제어신호에 대응하는 옵셋신호를 제공하기 위한 옵셋신호 출력부를 포함한다. 기준신호의 전압은 상기 피드백 신호가 활성화되는 구간에 가지는 제1 전압과 상기 피드백 신호가 활성화되지 않는 구간에 가지는 제2 전압의 사이 값을 유지한다. 또한, 상기 피드백 신호가 전달되는 노드에 상기 옵셋신호가 제공된다. 옵셋신호의 전류량은 상기 램프의 구동시 발생하는 소음의 크기에 의해 정해진다. 또한, 상기 피드백 신호가 제공되는 노드에, 사용자에 의해 제공되는 신호를 전달하기 위한 사용자 조절부를 더 포함한다.
본 발명은 램프에서 피드백되는 피드백 신호를 입력받아 주기적으로 활성화되는 교류신호를 생성하는 단계;상기 교류신호가 비활성화되는 구간에서 옵셋신호를 상기 램프로 제공하는 단계를 포함하는 인버터 회로의 구동방법을 제공한다.
여기서 옵셋신호는 예정된 전압을 가지는 기준신호를 생성하고, 상기 피드백 신호가 가지는 전압과 상기 기준신호의 전압을 비교하고 그 결과에 대응하여 생성된 옵셋전류를 사용한다. 여기서 기준신호는 상기 교류신호가 생성될 때의 상기 피드백 신호가 가지는 높은 전압레벨과 상기 교류신호가 생성되지 않을 때의 상기 피드백 신호가 가지는 낮은 전압레벨의 사이인 것이 특징이다. 또한, 옵셋신호의 전류량은 상기 램프의 구동시 발생하는 소음의 크기에 의해 정해진다.
본 발명의 인버터 회로는 버스트 모드로 동작하는 인버터 회로에 옵셋신호를 생성시킴으로써, 램프가 턴온되고 턴오프될 때에 유입되는 전류량의 변화가 급격히 증가되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 인버터 회로가 버스트 모드로 동작한다고 하더라도, 램프의 턴온과 턴오프로 인한 소음을 줄일 수 있다.
본 발명에 의해서, LCD 장치의 소음을 회로적으로 줄일 수 있기 때문에, 경우에 따라서 소음을 줄이기 위한 기계적인 장치의 사용을 배제할 수 있어, LCD 장치의 제조공정상 비용을 줄일 수 있다.
본 발명에 의한 인버터 회로를 LCD 장치에 적용하게 되면, LCD 장치의 구동시 소음을 줄일 수 있다.
본 발명에 의한 인버터 회로를 턴온과 턴오프가 자주 일어남으로써 소음이 생기는 전자기기에 적용하게 되면, 그 전자기기의 동작시 소음을 줄일 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인버터 회로를 나타내는 블럭도이다.
도1을 참조하여 살펴보면, 본 실시예에 따른 인버터 회로(100)는 버스트 모드 제어부(110), 사용자 조절부(120), 및 옵셋 제어부(130)를 포함한다. 인버터(100)에서 출력되는 신호(OUT)는 트랜스 포머(200)로 제공된다. 트랜스 포머(200)는 인버터(100)에서 출력되는 출력신호(OUT)를 입력받아 고압의 교류신호를 생성하여 램프(L)로 제공한다. 램프(L)는 고압의 교류신호에 따라 구동되며, 구동시 전류량을 피드백하는 피드백 신호(FB)를 제공한다.
버스트 모드 제어부(110)는 입력노드(X)를 통해 입력되는 피드백 신호(FB)에 따라 턴온 구간과 턴오프 구간을 가지는 교류신호(OUT)를 생성하여 트랜스 포머(200)로 제공한다. 여기서는 버스트 모드 제어부(110)가 피드백 신호(FB)만 입력받는 것으로 도시하였으나, 실제 인버터 회로에서는 다양한 입력신호를 입력받게 된다. 피드백 신호(FB)는 램프의 동작에 따라 정해지는 전류량을 피드백 받아서 생 기는 신호로서, 이 신호에 따라 버스트 모드 제어부(110)는 출력신호(OUT)를 조절한다.
사용자 조절부(120)는 외부에서 사용자의 선택에 따라 제공되는 신호(EXT)에 따라 피드백 신호(FB)가 입력되는 노드(X)의 레벨을 조절하기 위한 블럭이다. 옵셋 제어부(130)는 기준신호(VREF)를 입력받아 피드백 신호(FB)가 인가되는 노드로 옵셋신호를 제공한다. 특히 옵셋신호는 버스트 모드 제어부(110)가 생성하는 교류신호(OUT)가 턴오프되는 구간에만 생성되어, 버스트 모드 제어부(110)로 제공된다.
전술한 바와 같이, 버스트 모드에서는 교류신호(OUT)가 온되는 구간과 오프되는 구간에 따라 램프(L)가 턴오프되는 구간과 턴온되는 구간이 정해진다. 턴온되는 구간에서는 피드백 신호(FB)가 상대적으로 높은 전압레벨(예를 들면 3V)을 유지하게 되고, 턴오프되는 구간에서는 상대적으로 낮은 전압레벨(예를 들면 0V)을 유지하게 된다. 옵셋 제어부(130)에서는 피드백 신호(FB)가 상대적으로 높은 전압일때에는 동작하지 않고, 낮은 전압레벨일 때에는 동작하도록 구성되어 있기 때문에, 교류신호(OUT)가 오프되는 구간에서만 옵셋신호가 생성된다.
버스트 모드 제어부(110)는 전술한 바와 같이 피드백 신호(FB)에 따라 턴온 구간과 턴오프 구간을 가지는 교류신호(OUT)를 생성하게 되는데, 턴오프되는 구간에는 옵셋 제어부(130)로부터 제공되는 옵셋신호를 입력받게 된다. 따라서, 교류신호가 턴온에서 턴오프 또는 턴오프에서 턴온되는 변환기 때에 교류신호(OUT)의 전류변화량이 옵셋신호가 없을 때보다 줄어들게 된다. 램프(L)를 턴온 또는 턴오프하기 위한 교류신호의 전류변화량이 줄어들기 때문에, 램프(L)가 턴온 또는 턴오프 할 때 소음이 상대적으로 줄게 되는 것이다. 옵셋신호의 전류량을 적절하게 조절하게 되면, 램프(L)가 턴온 또는 턴오프 할 때 줄어들 수 있는 소음의 크기도 제어할 수 있다.
도2는 도1에 도시된 인버터 회로의 회로도이다.
도2에 도시된 바와 같이, 인버터 회로(100)는 전술한 바와 같이, 버스트 모드 제어부(110), 사용자 조절부(120), 및 옵셋 제어부(130)를 포함한다. 사용자 조절부(12)는 외부에서 사용자의 선택에 따라 제공되는 신호(EXT)와 입력전압(VIN)을 입력받는 연산증폭기(121)와, 연산증폭기(121)의 출력단에 일측이 공통으로 연결된 저항(R1,R2)을 포함한다. 저항(R1)의 나머지 일측은 구동전압(VDD)에 연결이 되고, 저항(R2)의 나머지 일측은 피드백 신호(FB)가 제공되는 노드에 연결이 된다.
옵셋 제어부(130)는 옵셋신호 조절부(131)와 옵셋신호 출력부(132)를 포함한다. 옵셋신호 조절부(131)는 기준신호(VREF)의 레벨에 따라 옵셋신호(Io)를 제어하기 위한 제어신호를 생성한다. 옵셋신호 출력부(132)는 옵셋신호 조절부(131)에서 생성된 제어신호에 대응하는 옵셋신호(Io)를 피드백 신호(FB)가 제공되는 노드에 제공한다. 여기서 옵셋신호(Io)는 옵셋전류가 생성되도록 하였으나, 경우에 따라서는 옵셋전압 또는 옵셋전압과 옵셋전류를 함께 사용할 수 있다.
옵셋신호 조절부(131)는 기준신호(VREF)가 공급되는 공급단에 일측이 공통으로 접속된 저항(R3,R4)과, 저항(R3)의 타측과 접지전압 공급단(VSS)에 직렬연결된 저항(R6,R7)과, 베이스단이 저항(R3)과 저항(R6)의 공통노드에 연결되고, 에미터단이 저항(R4)의 타측에 접속되며, 콜렉터단이 접지전압 공급단(VSS)에 접속된 바이 폴라 트랜지스터(T1)를 포함한다.
옵셋신호 출력부(132)는 기준신호(VREF)가 공급되는 공급단에 일측이 연결된 저항(R5)과, 베이스가 저항(R4)과, 바이폴라 트랜지스터(T1)의 에미터단 사이에 접속되고, 콜렉터단이 저항(R5)의 타측에 접속되며, 에미터단이 피드백 신호(FB)가 제공되는 노드에 연결된다. 여기서 바이폴라 트랜지스터(T1,T2)는 각각 PNP타입과 NPN 타입으로 구성되었으나, 경우에 따라서는 모두 PNP 타입으로 하거나, 모두 NPN 타입으로 할 수 있으며, 각각 서로 다른 타입을 사용할 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 모스 트랜지스터를 이용하여 구성할 수도 있다.
여기서 기준신호(VREF)는 피드백 신호(FB)와의 상대적인 전압차이에 의해 바이폴라 트랜지스터(T1, T2)가 턴온되거나 턴오프 될 수 있는 전압을 유지하면 된다. 전술한 바와 같이, 교류신호(OUT)가 턴오프 또는 턴온됨에 따라 램프(L)가 턴오프 또는 턴온되며 그로 인해 피드백 신호(FB)는 상대적으로 높은 전압과 상대적으로 낮은 전압의 구간을 가지게 된다. 높은 전압일 경우 3V라고 가정하고, 낮은 전압일 경우 0V 라고 가정하고, 기준신호(VREF)를 0.8V라고 가정하게 되면, 피드백 신호(FB)가 높은 전압일 경우에는 바이폴라 트랜지스터(T1,T2)는 모두 턴오프 상태가 되고, 피드백 신호(FB)가 낮은 전압일 경우에는 바이폴라 트랜지스터(T1,T2)가 턴온상태가 된다. 바이폴라 트랜지스터(T1,T2)가 턴온 상태를 유지하게 되면, 예정된 전류량을 가지는 옵셋신호(Io)가 버스트 모드 제어부(110)로 제공된다. 따라서 기준신호(VREF)는 피드백 신호(FB)가 가지게 되는 높은 전압과 낮은 전압의 사이값중 적당한 레벨을 유지하면 된다. 기준신호(VREF)를 제공하는 방법은 이미 제공되 는 인버터 회로의 내부 블럭을 이용할 수도 있고, 별도로 기준신호(VREF)를 위한 회로를 구비할 수도 있다. 버스트 모드 제어부(110)는 피드백 신호(FB)가 낮은 전압일 때 제공되는 옵셋신호(Io)를 이용하여 교류신호(OUT)를 생성하게 된다.
도3은 일반적인 인버터 회로의 동작을 나타내는 파형도이며, 도4는 도1에 도시된 인버터 회로의 동작을 나타내는 파형도이다.
도3에는 일반적인 인버터 회로의 버스트 모드에서 교류신호(OUT)가 도시되어 있다. 버스트 모드에서는 교류신호(OUT)가 턴온되는 구간(TON)과 턴오프되는 구간(TOFF)이 구분되어 있으며, 턴온되는 구간(TON)에서는 교류신호(OUT)가 발생하고, 턴오프되는 구간(TOFF)에서는 교류신호(OUT)가 발생하지 않는다. 따라서 교류신호(OUT)가 발생하는 구간에서는 트랜스 포머(200)의 제어를 받는 램프(L)가 턴온되며, 교류신호(OUT)가 발생하지 않는 구간에서는 램프(L)는 턴오프 상태가 된다. 램프가 턴온되고 턴오프되는 과정에서 많은 소음이 발생하였고, 이를 해결하기 위해 기계적인 장치가 추가로 구비되었다.
한편, 본 실시예에 따른 인버터 회로에서 제공하는 교류신호(OUT)도 버스트 모드에서 턴온되는 구간(TON)과 턴오프되는 구간(TOFF)이 구분되어 있다. 또한, 교류신호(OUT)가 턴오프되는 구간(TOFF)에서는 옵셋 제어부(130)에서 제공하는 옵셋신호(Io)가 교류신호(OUT)에 더해지게 된다. 교류신호(OUT)가 발생하는 구간과 발생하지 않는 구간의 변화시기에 즉, 램프(L)가 턴온에서 턴오프 상태로 또는 그 반대로 변화할 때에 옵셋신호(Io)로 인해 교류신호(OUT)의 전류 변화량이 급격하게 늘어나지 않게 된다. 전류변화량이 완만하게 변화하기 때문에, 램프(L)의 턴오프 또는 턴온되는 변화 순간의 소음이 이전의 경우보다 줄어들게 된다. 옵셋신호(Io)의 전류량은 인버터 회로(100)의 소비전력과 램프(L)의 턴오프 또는 턴온되는 순간의 소음의 크기를 고려하여 정할 수 있다.
지금까지 살펴본 바와 같이, 본 실시예에 따른 인버터 회로의 구동방법은 먼저, 램프에서 피드백되는 피드백 신호를 입력받아 주기적으로 활성화되는 교류신호를 생성한다. 이어서, 교류신호가 비활성화되는 구간에서 옵셋신호를 상기 램프로 제공한다. 여기서, 옵셋신호는 예정된 전압을 가지는 기준신호를 생성하고, 피드백 신호가 가지는 전압과 상기 기준신호의 전압을 비교하고 그 결과에 대응하여 생성된 옵셋전류를 이용한다. 또한, 기준신호는 상기 교류신호가 생성될 때의 상기 피드백 신호가 가지는 높은 전압레벨과 상기 교류신호가 생성되지 않을 때의 상기 피드백 신호가 가지는 낮은 전압레벨의 사이인 것이 특징이다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인버터 회로를 나타내는 블럭도.
도2는 도1에 도시된 인버터 회로의 회로도.
도3은 일반적인 인버터 회로의 동작을 나타내는 파형도.
도4는 도1에 도시된 인버터 회로의 동작을 나타내는 파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100: 인버터 110: 버스트 모드 제어부
120: 사용자 조절부 130: 옵셋 제어부
131: 옵셋신호 조절부 132: 옵셋신호 출력부
R1 ~ R7: 저항 T1, T2: 트랜지스터

Claims (13)

  1. 옵셋신호를 생성하는 옵셋 제어부; 및
    램프로부터 오는 피드백 신호와, 상기 옵셋신호를 이용하여 상기 램프로 제공되는 교류신호를 생성하며, 상기 옵셋신호로 인해 교류신호의 변화량이 조절되는 버스트 모드 제어부
    를 포함하는 인버터 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 옵셋신호는
    상기 교류신호가 상기 램프를 구동하기 위해 생성되는 구간이 아닌 구간에서 생성되는 인버터 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 옵셋 제어부는
    기준신호의 레벨에 따라 상기 옵셋신호의 전류량을 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 옵셋신호 조절부; 및
    상기 제어신호에 대응하는 옵셋신호를 제공하기 위한 옵셋신호 출력부
    를 포함하는 인버터 회로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기준신호의 전압은
    상기 피드백 신호가 활성화되는 구간에 가지는 제1 전압과 상기 피드백 신호가 활성화되지 않는 구간에 가지는 제2 전압의 사이 값을 유지하는 인버터 회로.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 피드백 신호가 전달되는 노드에 상기 옵셋신호가 제공되는 것인 인버터 회로.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 옵셋신호의 전류량은 상기 램프의 구동시 발생하는 소음의 크기에 의해 정해지는 인버터 회로.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 피드백 신호가 제공되는 노드에 사용자에 의해 제공되는 신호를 전달하기 위한 사용자 조절부를 포함하는 인버터 회로.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 옵셋신호 조절부는
    상기 기준전압이 공급되는 노드와 접지전압 공급단 사이에 직렬로 접속된 제1 저항과 제2 저항;
    상기 기준전압이 공급되는 노드에 일측이 접속된 제3 저항;및
    상기 제1 저항과 상기 제2 저항의 사이 노드에 베이스단이 접속되고, 상기 제3 저항의 타측에 일측이 접속되며, 상기 접지전압 공급단에 타측이 접속된 제1 바이폴라 트랜지스터를 포함하는 인버터 회로.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 옵셋신호 출력부는
    상기 기준전압이 공급되는 노드에 접속된 제4 저항;및
    상기 제1 바이폴라 트랜지스터와 상기 제3 저항의 사이 노드에 베이스단이 접속되고, 상기 제4 저항의 타측에 일측이 접속되며, 타측으로 상기 옵셋신호를 제공하는 제2 바이폴라 트랜지스터를 포함하는 인버터 회로.
  10. 램프에서 피드백되는 피드백 신호를 입력받아 주기적으로 활성화되는 교류신호를 생성하는 단계; 및
    상기 교류신호가 비활성화되는 구간에서 옵셋신호를 상기 램프로 제공하는 단계
    를 포함하는 인버터 회로의 구동방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 옵셋신호는
    예정된 전압을 가지는 기준신호를 생성하고,
    상기 피드백 신호가 가지는 전압과 상기 기준신호의 전압을 비교하고 그 결과에 대응하여 생성된 옵셋전류인 인버터 회로의 구동방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기준신호는 상기 교류신호가 생성될 때의 상기 피드백 신호가 가지는 높은 전압레벨과 상기 교류신호가 생성되지 않을 때의 상기 피드백 신호가 가지는 낮은 전압레벨의 사이인 인버터 회로의 구동방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 옵셋전류의 전류량은 상기 램프의 구동시 발생하는 소음의 크기에 의해 정해지는 인버터 회로의 구동방법.
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