KR20110010227A

KR20110010227A - 백라이트용 인버터 회로

Info

Publication number: KR20110010227A
Application number: KR1020090067678A
Authority: KR
Inventors: 장민석
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2009-07-24
Publication date: 2011-02-01

Abstract

본 발명은 LCD용 백라이트의 휘도를 조절하는 인버터에서 휘도의 가변범위를 넓게 사용할 수 있는 백라이트용 인버터 회로에 관한 것으로, 소정의 PWM 제어신호에 따라 외부로부터 입력되는 직류전원을 온/오프 스위칭시켜 램프 구동신호를 출력하는 인버터구동부와, 상기 인버터구동부를 통해 전달되는 램프 구동신호를 승압하여 램프부로 구동 전류를 제공하는 트랜스포머와, 상기 램프부로 출력되는 출력전류를 피드백받고, 피드백된 전압과 미리 설정된 기준전압을 상호 비교한 후 그 비교결과에 대응되는 신호를 출력하는 출력전류검출부와, 외부로부터 입력된 휘도조절신호에 따라 상기 인버터구동부를 PWM 방식으로 제어하고, 상기 출력전류검출부로부터 입력된 신호에 따라 PWM 제어신호의 출력주파수를 가변 제어하여 펄스 듀티의 크기를 가변하는 인버터제어부를 포함한다.

백라이트, LCD, 인버터, PWM, 휘도, 출력전류

Description

백라이트용 인버터 회로{INVERTER CIRCUIT FOR BACKLIGHT}

본 발명은 인버터에 관한 것으로, 특히 LCD용 백라이트의 휘도를 조절하는 인버터에서 휘도의 가변범위를 넓게 사용할 수 있는 백라이트용 인버터 회로에 관한 것이다.

일반적으로, TFT-LCD 패널용 백라이트 등의 구동용으로 사용되는 인버터는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 백라이트에 포함된 램프에 필요한 구동전원을 공급하는 장치이며, 이러한 인버터에서는 설정된 밝기로 제어하기 위한 피드백 제어가 이용되는데, 이 피드백 제어에서 밝기를 제어하기 위해 PWM 방식이 적용된다.

인버터는 부하로 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL)나 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp; EEFL)를 사용하는데, 램프의 특성상 고압의 교류신호가 인가되어야 점등이 되며, 이러한 신호를 구현하기 위해서 트랜스포머와 FET와 같은 스위칭소자의 사용이 필수적이다.

또한, 램프의 휘도 가변을 하기 위해서는 인버터의 출력 전류를 조절을 해야 한다. 인버터의 출력 전류를 높게 설정을 하면 램프의 휘도는 높아지고, 반대로 출력전류를 낮게 설정을 하면 램프의 휘도는 낮아진다. 상기 인버터의 출력전류는 스위칭소자(FET)의 스위칭시 펄스 듀티(Pulse Duty)의 크기로 결정된다. 즉, 스위칭소자의 스위칭시 펄스 듀티의 크기가 커질수록 출력전류는 증가하고, 반대로 펄스 듀티의 크기가 작아질수록 출력전류는 감소한다.

이와 같이 스위칭소자의 스위칭시, 펄스 듀티의 크기와 인버터의 출력전류 및 램프의 휘도는 상호 비례관계에 있다.

상기 펄스 듀티의 경우에는 0%~50%까지 가변이 가능하다. 즉, 펄스 듀티를 50%까지 사용을 했다면 더 이상 휘도를 증가시킬 수 없다. 하지만, 현재 LCD 텔레비전은 보다 높은 휘도를 설정할 수 있도록 개발되고 있으며, 이에 따라 휘도의 가변범위도 보다 넓게 사용할 수 있도록 개발하는 것이 시급하다.

본 발명은 출력주파수를 조절하여 휘도 가변범위를 넓게 사용함에 따라 휘도를 높일 수 있는 백라이트용 인버터 회로를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 백라이트용 인버터 회로는, 소정의 PWM 제어신호에 따라 외부로부터 입력되는 직류전원을 온/오프 스위칭시켜 램프 구동신호를 출력하는 인버터구동부; 상기 인버터구동부를 통해 전달되는 램프 구동신호를 승압하여 램프부로 구동 전류를 제공하는 트랜스포머; 상기 램프부로 출력되는 출력전류를 피드백받고, 피드백된 전압과 미리 설정된 기준전압을 상호 비교한 후 그 비교결과에 대응되는 신호를 출력하는 출력전류검출부; 및 외부로부터 입력된 휘도조절신호에 따라 상기 인버터구동부를 PWM 방식으로 제어하고, 상기 출력전류검출부로부터 입력된 신호에 따라 PWM 제어신호의 출력주파수를 가변 제어하여 펄스 듀티의 크기를 가변하는 인버터제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 출력전류검출부는 상기 램프부로부터 마스터 출력신호(IM)와 슬레이브 출력신호(IS)를 각각 제공받아 분압하는 전압분배부; 상기 전압분배부로부터 입력된 피드백전압과 설정된 기준전압을 상호 비교하여 그 비교결과에 따른 신호를 출력하는 비교부; 및 고전위와 저전위 사이에 연결되고 상기 비교부로부터 출력되는 신호에 따라 온,오프 스위칭되어 인버터제어부로 출력전류 검출신호를 출력하는 스위칭부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에서는 인버터의 스위칭소자로 출력되는 PWM 제어신호의 출력주파수를 조절하여 휘도의 가변범위를 넓게 사용함에 따라 휘도 비를 보다 더 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 의한 백라이트용 인버터 회로를 나타낸 도면으로서, 인버터(1)는 인버터구동부(10)와 트랜스포머(20), 출력전류검출부(40) 및 인버터제어부(50)를 포함하여 구성된다.

인버터구동부(10)는 소정의 PWM 제어신호에 따라 외부로부터 입력되는 직류전원을 온/오프 스위칭시켜 램프 구동신호를 출력하고, 출력정지 신호에 따라 램프 구동신호의 출력을 정지시키는 FET 트랜지스터로 구성되어 있다.

트랜스포머(20)는 상기 인버터구동부(10)를 통해 전달되는 램프 구동신호를 승압하여 램프부(30)로 구동 전류를 제공한다. 상기 램프부(30)는 적어도 한 쌍의 냉음극형광램프(CCFL) 또는 외부전극형광램프(EEFL)로 구성된다.

출력전류검출부(40)는 램프부(30)로 출력되는 출력전류를 피드백받아 피드백전압과 기준전압(Vref)을 상호 비교한 후 그 비교결과에 따른 신호를 출력한다.

상기 출력전류검출부(40)는 전압분배부(41)와 비교부(43), 기준전압발생 부(45) 및 스위칭부(47)를 포함하여 구성된다.

전압분배부(41)는 램프부(30)로부터 마스터 출력신호(IM)와 슬레이브 출력신호(IS)를 각각 제공받아 분압하는 복수의 병렬 저항으로 이루어진 제1 분압부(R1, R2)와 제2 분압부(R3, R4)로 구성된다. 상기 제1 분압부(R1, R2)와 제2 분압부(R3, R4)는 동일한 구성을 갖는다. 즉, 전압분배부(41)는 후단에 설치된 비교부의 각 반전단자(-)에 걸리는 전압을 설정하게 된다.

비교부(43)는 상기 전압분배부(41)로부터 입력된 피드백전압과 설정된 기준전압(Vref)을 비교하여 그 비교결과에 따른 신호를 출력하는 제1 비교기(Comp1)와 제2 비교기(Comp2)로 구성되어 있다. 상기 제1 비교기(Comp1)는 미리 설정된 기준전압(Vref)과 제1 분압부(R1, R2)를 통해 인가되는 피드백전압을 비반전단자(+)와 반전단자(-)로 각각 입력받아 비교한 후 그 비교 결과에 대응되는 신호를 출력하고, 제2 비교기(Comp2)는 상기 미리 설정된 기준전압(Vref)과 제2 분압부(R3, R4)를 통해 인가되는 피드백전압을 비반전단자(+)와 반전단자(-)로 각각 입력받아 비교한 후 그 비교 결과에 대응하는 신호를 출력한다.

기준전압발생부(45)는 고전위(Vcc)와 저전위(Vss) 사이에 복수의 저항(R5, R6)이 직렬 연결되어 전원전압(Vcc)을 분압하고 분압된 기준전압을 비교부(43)로 공급하게 된다.

스위칭부(47)는 고전위(Vcc)와 저전위(Vss) 사이에 연결되고 상기 비교부(43)로부터 출력되는 신호에 따라 온,오프 스위칭되어 인버터제어부(50)의 주파수설정단자(CT)로 소정의 출력전류 검출신호를 출력하는 n채널 FET 트랜지스터(S1) 를 포함한다. 상기 FET 트랜지스터(S1)의 게이트와 이미터 사이에 연결된 커패시터(C1)는 필터용이다.

인버터제어부(50)는 외부로부터 입력된 휘도조절신호에 따라 인버터구동부(10)를 PWM 방식으로 제어하고, 상기 출력전류검출부(40)로부터 입력된 신호에 따라 PWM 제어신호의 출력주파수를 가변 제어하여 펄스 듀티의 크기를 가변시킨다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 램프의 휘도 조절을 50%(Full Duty)에서 제한하지 않고, 휘도를 더욱 높게 사용할 수 있는 방식을 제안한 것이다. 예컨대, 출력주파수를 조절하면, 인버터구동부(10)의 스위칭시 펄스 듀티(Pulse Duty)의 크기가 증감하여 휘도의 가변범위를 넓힐 수 있는 특성을 이용한 것이다.

상기와 같이 구성된 인버터 회로의 동작 과정을 살펴보면 아래와 같다.

먼저, 전압분배부(41)는 램프부(30)로 출력되는 마스터 출력전류(IM)와 슬레이브 출력전류(IS)를 각각 피드백받아 제1 분압부(R1, R2)와 제2 분압부(R3, R4)를 통해 분압한 후 분압된 피드백전압을 제1 비교기(Comp1)와 제2 비교기(Comp2)의 반전단자(-)로 각각 공급한다. 상기 출력전류와 피드백전압은 비례하며, 출력전류가 커지면 피드백전압도 커지게 된다.

이어, 비교부(43)의 제1 비교기(Comp1)는 기준전압발생부(45)로부터 공급된 기준전압(Vref)과 제1 분압부(R1, R2)를 통해 인가되는 피드백전압을 비반전단자(+)와 반전단자(-)로 각각 입력받아 비교한 후 그 비교 결과에 대응되는 신호를 출력하고, 제2 비교기(Comp2)는 기준전압발생부(45)로부터 공급된 기준전압(Vref)과 제2 분압부(R3, R4)를 통해 인가되는 피드백전압을 비반전단자(+)와 반전단자 (-)로 각각 입력받아 비교한 후 그 비교 결과에 대응되는 신호를 출력한다.

여기서, 설정된 기준전압이 피드백전압보다 낮을 경우에 각 비교기(Comp1, Comp2)는 로우신호를 출력하게 되고, 이에 따라 후단의 스위칭부(47)는 플로팅(Floating) 상태가 되어 인버터제어부(50)의 주파수설정단자(CT)로 고전압이 인가된다.

한편, 설정된 기준전압이 피드백전압보다 높을 경우에 제1 및 제2 비교기(Comp1, Comp2)의 비반전단자(+)의 전압이 반전단자(-)의 전압보다 크게 된다.

이에 따라 제1 및 제2 비교기(Comp1, Comp2)는 하이신호를 각각 출력하게 되고 스위칭부(47)를 턴온시키게 된다. 상기 스위칭부(47)가 턴온됨에 따라 전원은 제1 다이오드(D1)와 제7 저항(R7)을 통해 저전위(Vss)로 흐르게 되고, 제7 저항(R7)의 일측은 저전위 상태가 되어 인버터제어부(50)의 주파수설정단자(CT)로 저전압이 인가된다.

인버터제어부(50)는 주파수설정단자(CT)를 통해 출력전류를 검출하고, 출력전류에 대한 피드백전압이 기준전압보다 낮을 경우에는 PWM 제어신호의 출력주파수를 감소시킴에 따라 펄스 듀티를 감소시키게 된다. 여기서, 인버터구동부(10)의 스위칭시 펄스 듀티의 크기와 인버터의 출력전류 및 램프의 휘도는 상호 비례관계에 있다.

따라서, 본 발명에서는 펄스 듀티를 가변시킬 뿐만 아니라 출력주파수도 가변시킴에 따라 휘도의 가변범위를 보다 넓힐 수 있고, 결과적으로 휘도 비를 보다 더 증가시킬 수가 있다.

상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 백라이트용 인버터 회로를 나타낸 회로도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10: 인버터구동부 20: 트랜스포머

30: 램프부 40: 출력전류검출부

41: 전압분배부 43: 비교부

45: 기준전압발생부 47: 스위칭부

50: 인버터제어부

Claims

소정의 PWM 제어신호에 따라 외부로부터 입력되는 직류전원을 온/오프 스위칭시켜 램프 구동신호를 출력하는 인버터구동부;

상기 인버터구동부를 통해 전달되는 램프 구동신호를 승압하여 램프부로 구동 전류를 제공하는 트랜스포머;

상기 램프부로 출력되는 출력전류를 피드백받고, 피드백된 전압과 미리 설정된 기준전압을 상호 비교한 후 그 비교결과에 대응되는 신호를 출력하는 출력전류검출부;

외부로부터 입력된 휘도조절신호에 따라 상기 인버터구동부를 PWM 방식으로 제어하고, 상기 출력전류검출부로부터 입력된 신호에 따라 PWM 제어신호의 출력주파수를 가변 제어하여 펄스 듀티의 크기를 가변하는 인버터제어부;를 포함하는 백라이트용 인버터 회로.
제 1 항에 있어서, 출력전류검출부는

상기 램프부로부터 마스터 출력신호(IM)와 슬레이브 출력신호(IS)를 각각 제공받아 분압하는 전압분배부;

상기 전압분배부로부터 입력된 피드백전압과 설정된 기준전압을 상호 비교하여 그 비교결과에 따른 신호를 출력하는 비교부; 및

고전위와 저전위 사이에 연결되고 상기 비교부로부터 출력되는 신호에 따라 온,오프 스위칭되어 인버터제어부로 출력전류 검출신호를 출력하는 스위칭부;를 포함하는 백라이트용 인버터 회로.
제 2 항에 있어서, 상기 전압분배부는

상기 램프부의 마스터 출력신호(IM)를 각각 제공받아 분압하는 복수의 병렬 저항으로 이루어진 제1 분압부; 및 상기 램프부의 슬레이브 출력신호(IS)를 제공받아 분압하는 복수의 병렬 저항으로 이루어진 제2 분압부;를 포함하는 백라이트용 인버터 회로.
제 3 항에 있어서, 상기 비교부는

미리 설정된 기준전압과 제1 분압부를 통해 인가되는 피드백전압을 비반전단자와 반전단자로 각각 입력받아 비교한 후 그 비교 결과에 대응되는 신호를 출력하는 제1 비교기; 및 상기 미리 설정된 기준전압과 제2 분압부를 통해 인가되는 피드백전압을 비반전단자와 반전단자로 각각 입력받아 비교한 후 그 비교 결과에 대응하는 신호를 출력하는 제2 비교기;를 포함하는 백라이트용 인버터 회로.
제 2 항에 있어서,

고전위와 저전위 사이에 복수의 저항이 직렬 연결되고, 상기 복수의 저항에 의해 분압된 기준전압을 비교부로 공급하는 기준전압발생부를 포함하는 백라이트용 인버터 회로.
제 2 항에 있어서,

상기 인버터제어부는 스위칭부가 턴온될 경우 인버터구동부로 출력되는 PWM 제어신호의 출력주파수를 감소시켜 펄스 듀티를 감소시키도록 구성된 백라이트용 인버터 회로.
제 2 항에 있어서,

상기 스위칭부의 출력단은 인버터제어부의 주파수설정단자와 연결된 백라이트용 인버터 회로.