KR20110012305A - 백라이트용 인버터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 백라이트를 제어하는 인버터에서 아크 노이즈의 발생시 인버터가 손상되는 것을 방지하기 위한 백라이트용 인버터에 관한 것으로, 소정의 PWM 제어신호에 따라 외부로부터 입력되는 직류전원을 스위칭하여 램프 구동신호를 출력하는 인버터구동부와, 상기 인버터구동부를 통해 전달되는 램프 구동신호를 변압하여 램프부로 제공하는 트랜스포머와, 상기 트랜스포머를 통해 램프부로 공급되는 신호에서 아크 노이즈가 발생될 경우 이에 대한 교류 서지신호를 피드백받아 동작하여 인버터제어부로 서지관련 신호를 출력하는 아크보호회로부, 및 외부로부터 입력된 휘도조절신호에 따라 상기 인버터구동부로 출력되는 PWM 신호를 가변 제어하고, 상기 아크보호회로부로부터 서지관련 신호가 입력되면 셧다운되어 인버터구동부를 오프시키게 되는 인버터제어부를 포함한다.
Figure P1020090069981
백라이트, 인버터, 아크, 서지, 보호회로

Description

백라이트용 인버터{INVERTER FOR BACKLIGHT}
본 발명은 인버터에 관한 것으로, 특히 백라이트를 제어하는 인버터에서 아크 노이즈의 발생시 인버터가 손상되는 것을 방지하기 위한 백라이트용 인버터에 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.
이와 같은 역할을 하는 인버터에는 외부로부터 과전압이 유입될 경우 인버터를 보호하기 위하여 과전압 보호회로(Over Voltage Protection)가 내장될 수 있다.
상기 과전압 보호회로는 램프로 공급되는 전원을 분압저항을 통해 검출하여 검출된 신호와 소정의 기준신호를 비교하여 과전압 여부를 판단하고, 과전압이 유입될 경우에는 인버터제어IC의 동작을 제어하게 된다.
본 발명은 백라이트의 휘도를 조절하는 인버터에서 백라이트로 공급되는 전원단에서 아크 노이즈의 발생시 인버터 회로가 손상되는 것을 방지할 수 있는 백라이트용 인버터를 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 인버터는, 소정의 PWM 제어신호에 따라 외부로부터 입력되는 직류전원을 스위칭하여 램프 구동신호를 출력하는 인버터구동부; 상기 인버터구동부를 통해 전달되는 램프 구동신호를 변압하여 램프부로 제공하는 트랜스포머; 상기 트랜스포머를 통해 램프부로 공급되는 신호에서 아크 노이즈가 발생될 경우 이에 대한 교류 서지신호를 피드백받아 동작하여 인버터제어부로 서지관련 신호를 출력하는 아크보호회로부; 및 외부로부터 입력된 휘도조절신호에 따라 상기 인버터구동부로 출력되는 PWM 신호를 가변 제어하고, 상기 아크보호회로부로부터 서지관련 신호가 입력되면 셧다운되어 인버터구동부를 오프시키게 되는 인버터제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 아크보호회로부는, 상기 트랜스포머에서 램프부로 공급되는 전원라인으로부터 피드백된 교류 서지신호를 센싱하는 신호센싱부; 상기 신호센싱부를 통해 입력된 교류 서지신호의 극성에 따라 선택적으로 동작하여 입력된 서지신호에 대해 반전된 레벨을 갖는 신호를 출력하는 트리거부; 및 상기 트리거부를 통해 입력된 신호에 따라 선택적으로 동작하여 인버터제어부로 서지관련 신호를 출력하여 인버터제어부가 셧다운되도록 하는 레벨다운부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에서는 인버터에서 백라이트로 공급되는 전원단에서 아크 노이즈의 발생시 인버터제어부를 자동 셧다운시킴에 따라 회로가 손상되는 것을 방지하여 제품의 신뢰성을 보다 더 향상시킬 수 있고, 또한 아크보호회로를 복수의 P채널 트랜지스터와 복수의 N채널 트랜지스터를 사용하여 구성함으로써, 회로를 간소화할 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 발명과 관련된 백라이트용 인버터를 나타낸 도면으로서, 인버터구동부(10)와 트랜스포머(30), 아크보호회로부(50) 및 인버터제어부(70)를 포함하여 구성된다.
인버터구동부(10)는 소정의 PWM 제어신호에 따라 외부로부터 입력되는 직류전원을 온/오프 스위칭시켜 램프 구동신호를 출력하는 트랜지스터로 구성되어 있다.
트랜스포머(30)는 상기 인버터구동부(10)를 통해 전달되는 램프 구동신호를 변압하여 백라이트용 램프로 구동 전류를 제공한다. 상기 램프부는 적어도 한 쌍의 냉음극형광램프(CCFL) 또는 외부전극형광램프(EEFL)로 구성된다.
아크보호회로부(50)는 트랜스포머(30)를 통해 램프부로 공급되는 신호에서 아크 노이즈가 발생될 경우 이를 피드백받아 동작하여 인버터제어부(70)의 UVLS단 자로 로우신호를 공급함에 따라 인버터제어부(70)가 셧다운되도록 한다. 상기 UVLS(Under Voltage Load Shedding)는 저전압부하제한용 단자이다.
인버터제어부(70)는 외부로부터 입력된 휘도조절신호에 따라 인버터구동부(10)로 출력되는 PWM 신호를 가변 제어하고, UVLS단자를 통해 상기 아크보호회로부(50)로부터 입력된 신호에 따라 셧다운되어 인버터구동부(10)를 오프시킨다. 즉, 인버터제어부(70)는 UVLS단자를 통해 저전압이 인가될 경우 자동으로 셧다운된다.
상기 아크보호회로부(50)는 도시된 바와 같이 신호센싱부(51)와 트리거부(53) 및 래치회로부(55)로 이루어져 있다.
즉, 램프부로 공급되는 전원라인에서 아크가 발생되면, 이로 인해 발생한 전류 또는 전압신호는 다이오드(D1)와 커패시터(C1)로 이루어진 신호검출부(51)를 통해 트리거부(53)를 거쳐 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스에 유입되어 제1 트랜지스터(Q1)가 턴온된다. 상기 제1 트랜지스터(Q1)가 도통되면 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스는 저전위(GND)로 풀다운되어 제2 트랜지스터(Q2)가 턴온되며, 제2 트랜지스터(Q2)가 턴온됨에 따라 인버터제어부(70)의 UVLS단자는 저전위(GND)로 풀다운된다. 인버터제어부(70)는 UVLS단자를 통해 저전압이 인가되면 셧다운되어 동작을 멈추게 된다.
이와 같이 구성된 아크보호회로부(50)는 신호센싱부(51)에서 다이오드(D1)를 사용하기 때문에 아크 노이즈가 교류로 인가될 경우 '+'극성의 서지 노이즈에 대해서는 반응하나 '-'극성의 서지 노이즈에 대해서는 반응을 할 수 없게 된다. 따라서, 서지 노이즈가 '+'극성보다 '-'극성이 먼저 인가될 경우 아크보호회로부(50)가 제기능을 못해 인버터 회로가 손상될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 백라이트용 인버터를 나타낸 도면으로서, 인버터(100)는 인버터구동부(110)와 트랜스포머(130), 아크보호회로부(150) 및 인버터제어부(170)를 포함하여 구성된다.
인버터구동부(110)는 소정의 PWM 제어신호에 따라 외부로부터 입력되는 직류전원을 온/오프 스위칭시켜 램프 구동신호를 출력하는 트랜지스터로 구성되어 있다.
트랜스포머(130)는 상기 인버터구동부(110)를 통해 전달되는 램프 구동신호를 변압하여 램프부로 구동 전류를 제공한다. 상기 램프부는 적어도 한 쌍의 냉음극형광램프(CCFL) 또는 외부전극형광램프(EEFL)로 구성된다.
아크보호회로부(150)는 트랜스포머(130)를 통해 램프부로 공급되는 신호에서 아크 노이즈가 발생될 경우 이에 대한 교류 서지신호를 피드백받아 동작하여 인버터제어부(170)의 UVLS단자로 서지관련 신호를 공급하여 인버터제어부(170)가 셧다운되도록 한다. 상기 아크보호회로부(150)로 피드백되는 신호는 마스터 출력전류(IM)와 슬레이브 출력전류(IS), 마스터 출력전압(VM), 및 슬레이브 출력전압(VS)일 수 있으며, 상기 피드백 신호는 소정의 분압저항에 의해 분압되어 아크보호회로부(150)로 공급될 수 있다.
예컨대, 백라이트용 램프들은 소정의 커넥터(미 도시)를 통해 트랜스포머(130)의 2차측에 연결될 수 있는 데, 이때 커넥터의 접속 및 접촉 불량에 의해 아크(Arc)가 발생될 수 있다.
인버터제어부(170)는 외부로부터 입력된 휘도조절신호에 따라 인버터구동부(110)로 출력되는 PWM 신호를 가변 제어하고, UVLS단자를 통해 상기 아크보호회로부(150)로부터 입력된 신호에 따라 셧다운되어 인버터구동부(110)를 오프시키게 된다. 즉, 상기 UVLS(Under Voltage Load Shedding)는 저전압부하제한용 단자로서, 인버터제어부(170)는 UVLS단자를 통해 저전압이 인가될 경우 자동으로 셧다운되어 동작을 멈추게 된다.
상기 아크보호회로부(150)는 도 2에 도시된 바와 같이 신호센싱부(151)와, 트리거부(153) 및 레벨다운부(155)로 이루어져 있다.
상기 신호센싱부(151)는 램프부로 공급되는 전원라인으로부터 피드백된 교류 서지신호를 센싱하여 출력하는 데, 상기 신호센싱부(151)는 도 1과는 다르게 다이오드없이 커패시터(C11)로만 구성된다.
트리거부(153)는 상기 신호센싱부(151)를 통해 입력된 교류 서지신호의 극성에 따라 선택적으로 동작하여 입력된 서지신호에 대해 반전된 레벨을 갖는 신호를 출력하도록 구성되어 있다. 상기 트리거부(153)는 제1 트랜지스터(Q1)와 제2 트랜지스터(Q2)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1 트랜지스터(Q1)는 고전위(Vdd)와 제1 노드(Nd1) 사이에 전류통로가 연결되고 상기 신호센싱부(151)의 출력신호에 따라 스위칭되어 제1 노드(Nd1)를 통해 고전압이 출력되도록 하고, 제2 트랜지스터(Q2)는 제1 노드(Nd1)와 저전위(Vss) 사이에 전류통로가 연결되고 상기 신호센싱부(151)의 출력신호에 따라 스위칭되어 제1 노드(Nd1)를 통해 저전압이 출력되도록 한다. 상기 제1 트랜지스터(Q1)는 P채 널 트랜지스터이고, 제2 트랜지스터(Q2)는 N채널 트랜지스터이다.
즉, 신호센싱부(151)를 통해 '+'극성을 갖는 서지신호가 입력되면 제2 트랜지스터(Q2)가 턴온되어 제1 노드(Nd1)의 전위를 저전위로 풀다운시킴에 따라 제1 노드(Nd1)를 통해 로우신호를 출력하게 된다. 그리고, 신호센싱부(151)를 통해 '-'극성을 갖는 서지신호가 입력되면 제1 트랜지스터(Q1)가 턴온되어 제1 노드(Nd1)의 전위를 고전위로 풀업시킴에 따라 제1 노드(Nd1)를 통해 하이신호를 출력하게 된다.
레벨다운부(155)는 상기 트리거부(153)를 통해 입력된 신호에 따라 선택적으로 동작하여 인버터제어부(170)로 로우신호를 출력하여 인버터제어부(170)가 셧다운되도록 구성되어 있다. 상기 레벨다운부(155)는 제3 트랜지스터(Q3)와 제4 트랜지스터(Q4)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제3 트랜지스터(Q3)는 인버터제어부(170)와 연결된 출력단(UVLS)과 저전위(Vss) 사이에 전류통로가 연결되고 상기 트리거부(153)의 출력신호에 따라 스위칭되어 출력단(UVLS)을 통해 저전압이 출력되도록 하고, 제4 트랜지스터(Q4)는 인버터제어부(170)와 연결된 출력단(UVLS)과 저전위(Vss) 사이에 전류통로가 연결되고 상기 트리거부(153)의 출력신호에 따라 스위칭되어 출력단(UVLS)을 통해 저전압이 출력되도록 한다. 상기 제3 트랜지스터(Q3)와 제4 트랜지스터(Q4)는 상호 병렬로 연결되어 있으며, 상기 제3 트랜지스터(Q3)는 P채널 트랜지스터이고, 제4 트랜지스터(Q4)는 N채널 트랜지스터이다.
즉, 레벨다운부(155)는 트리거부(153)를 통해 출력되는 신호가 로우신호일 경우에는 제3 트랜지스터(Q3)가 동작하여 인버터제어부(170)의 UVLS단자를 저전위로 풀다운시킴에 따라 인버터제어부(170)로 로우신호가 입력되도록 하고, 트리거부(153)를 통해 출력되는 신호가 하이신호일 경우에는 제4 트랜지스터(Q4)가 동작하여 인버터제어부(170)의 UVLS단자를 저전위로 풀다운시킴에 따라 인버터제어부(170)로 로우신호가 입력되도록 한다.
상기와 같이 아크보호회로부(150)는 외부로부터 '+'극성에 대한 아크 노이즈가 입력되면 N채널 트랜지스터인 제2 트랜지스터(Q2)가 턴온되어 제1 노드(Nd1)를 통해 로우신호를 출력하고, 이에 따라 P채널인 제3 트랜지스터(Q3)가 턴온되어 출력단, 즉 인버터제어부(170)의 UVLS단의 전위를 저전위로 풀다운시켜 인버터제어부(170)로 로우신호가 입력되도록 한다.
또한, 외부로부터 '-'극성에 대한 아크 노이즈가 입력되면 P채널 트랜지스터인 제1 트랜지스터(Q1)가 턴온되어 제1 노드(Nd1)를 통해 하이신호를 출력하고, 이에 따라 N채널인 제4 트랜지스터(Q4)가 턴온되어 출력단, 즉 인버터제어부(170)의 UVLS단의 전위를 저전압으로 풀다운시켜 인버터제어부(170)로 로우신호가 입력되도록 한다.
따라서, 인버터제어부(170)는 UVLS단자를 통해 로우신호가 입력되면 자동으로 셧다운되어 인버터를 아크로부터 보호할 수 있다.
상기와 같이 본 발명에서는 복수의 P채널 트랜지스터와 복수의 N채널 트랜지스터를 사용하여 아크보호회로를 구성함에 따라 회로를 간소화할 수 있고, 또한 서지신호의 극성에 관계없이 모두 반응함에 따라 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 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 발명과 관련된 백라이트용 인버터를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 아크보호회로를 갖는 인버터를 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
110: 인버터구동부 130: 트랜스포머
150: 아크보호회로부 151: 신호센싱부
153: 트리거부 155: 레벨다운부
170: 인버터제어부

Claims (8)

  1. 소정의 PWM 제어신호에 따라 외부로부터 입력되는 직류전원을 스위칭하여 램프 구동신호를 출력하는 인버터구동부;
    상기 인버터구동부를 통해 전달되는 램프 구동신호를 변압하여 램프부로 제공하는 트랜스포머;
    상기 트랜스포머를 통해 램프부로 공급되는 신호에서 아크 노이즈가 발생될 경우 이에 대한 교류 서지신호를 피드백받아 동작하여 인버터제어부로 서지관련 신호를 출력하는 아크보호회로부; 및
    외부로부터 입력된 휘도조절신호에 따라 상기 인버터구동부로 출력되는 PWM 신호를 가변 제어하고, 상기 아크보호회로부로부터 서지관련 신호가 입력되면 셧다운되어 인버터구동부를 오프시키게 되는 인버터제어부;를 포함하는 백라이트용 인버터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 아크보호회로부는
    상기 트랜스포머에서 램프부로 공급되는 전원라인으로부터 피드백된 교류 서지신호를 센싱하는 신호센싱부; 상기 신호센싱부를 통해 입력된 교류 서지신호의 극성에 따라 선택적으로 동작하여 입력된 서지신호에 대해 반전된 레벨을 갖는 신호를 출력하는 트리거부; 및 상기 트리거부를 통해 입력된 신호에 따라 선택적으로 동작하여 인버터제어부로 서지관련 신호를 출력하여 인버터제어부가 셧다운되도록 하는 레벨다운부;를 포함하는 백라이트용 인버터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 신호센싱부는 커패시터를 포함하는 백라이트용 인버터.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 트리거부는, 고전위와 제1 노드 사이에 전류통로가 연결되고 상기 신호센싱부의 출력신호에 따라 스위칭되어 제1 노드를 통해 고전압을 출력하는 제1 트랜지스터; 및 상기 제1 노드와 저전위 사이에 전류통로가 연결되고 상기 신호센싱부의 출력신호에 따라 스위칭되어 제1 노드를 통해 저전압을 출력하는 제2 트랜지스터;를 포함하는 백라이트용 인버터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터는 P채널 트랜지스터이고, 제2 트랜지스터는 N채널 트랜지스터인 백라이트용 인버터.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 레벨다운부는, 상기 인버터제어부와 연결된 출력단과 저전위 사이에 전류통로가 연결되고 상기 트리거부의 출력신호에 따라 스위칭되어 출력단을 통해 저전압을 출력하는 제3 트랜지스터; 및 상기 인버터제어부와 연결된 출력단과 저전위 사이에 전류통로가 연결되고 상기 트리거부의 출력신호에 따라 스위칭되어 출력단을 통해 저전압을 출력하는 제4 트랜지스터;를 포함하는 백라이트용 인버터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제3 트랜지스터는 P채널 트랜지스터이고, 제4 트랜지스터는 N채널 트랜지스터인 백라이트용 인버터.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 인버터제어부는 서지관련 신호를 UVLS(Under Voltage Load Shedding)단자를 통해 제공받고, 상기 UVLS단자를 통해 저전압이 인가될 경우 자동으로 셧다운되는 백라이트용 인버터.
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