KR20120023252A - Apparatus for supplying power, back light unit and display apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전원 공급 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 스위칭 소자의 스위칭 손실을 감소시켜 효율을 향상시킬 수 있도록 한 전원 공급 장치, 이를 이용한 백 라이트 유닛 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply device, and more particularly, to a power supply device, a backlight unit, and a display device using the same to reduce the switching loss of the switching element to improve the efficiency.
일반적으로, 전원 공급 장치는 교류 전압을 이용하여 정류하여 직류 전압으로 변환하거나, 직류 전압을 필요로 하는 전압으로 승압하거나 강압하여 각종 기기(예를 들어, 디스플레이 장치)에 제공한다.In general, a power supply device rectifies and converts a DC voltage into an AC voltage, boosts or steps down a DC voltage to a required voltage, and provides the same to various devices (eg, display devices).
도 1은 종래의 전원 공급 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing a conventional power supply device.
도 1을 참조하면, 종래의 전원 공급 장치는 승압 컨버터(Step up Converter)로써, 부스터 인덕터(Lb), 다이오드(D), 커패시터(C) 및 스위칭 소자(S)를 포함하여 구성된다. 이러한, 승압 컨버터는 스위칭 소자(S)의 스위칭에 따라 부스터 인덕터(Lb)에 저장된 에너지를 다이오드(D)를 통해 출력함으로써 입력 전압(Vin)을 승압한다.Referring to FIG. 1, a conventional power supply device is a step-up converter, and includes a booster inductor Lb, a diode D, a capacitor C, and a switching device S. The boost converter boosts the input voltage Vin by outputting energy stored in the booster inductor Lb through the diode D according to the switching of the switching element S. FIG.
그러나, 종래의 승압 컨버터는, 도 2에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)의 턴-온(Turn on)시, 스위칭 소자(S)가 하드 스위칭(Hard Switching)을 하기 때문에 스위치 전압(VS)과 스위치 전류(IS)가 교차하는 영역에 의한 스위칭 손실(Switching Loss)(SL)이 발생되어 효율이 저하된다는 문제점이 있다. 더욱이 스위칭 손실은 스위칭 소자(S)의 스위칭 주파수에 비례하므로 스위칭 주파수를 증가시킬 경우 스위칭 손실 역시 증가한다는 문제점이 있다.However, in the conventional boost converter, as shown in FIG. 2, when the switching element S is turned on, since the switching element S performs hard switching, the switch voltage V Switching loss SL due to a region where S ) and the switch current I S cross each other may cause a problem in that efficiency may be lowered. In addition, since the switching loss is proportional to the switching frequency of the switching device S, when the switching frequency is increased, the switching loss also increases.
또한, 종래의 승압 컨버터는 다이오드(D)의 역회복 특성(Reverse Recovery Characteristic)에 의한 과도 전류와 입력 전류에 의해 스위칭 손실이 발생되어 효율이 저하된다는 문제점이 있다.In addition, the conventional boost converter has a problem that the switching loss is generated by the transient current and the input current due to the reverse recovery characteristic of the diode D, and the efficiency is lowered.
결과적으로, 종래의 승압 컨버터는 스위칭 소자(S)의 하드 스위칭에 따른 스위칭 손실(SL)과 다이오드(D)의 역회복 특성에 의한 스위칭 손실로 인하여 효율이 저하된다는 문제점이 있다.As a result, the conventional boost converter has a problem in that the efficiency is lowered due to the switching loss SL due to the hard switching of the switching element S and the switching loss due to the reverse recovery characteristic of the diode D.
최근, 전원 공급 장치의 고밀도화와 소형화 추세에 맞추기 위해서는 스위칭 주파수를 증가시켜야 하는데, 상기의 스위칭 손실로 인한 효율 저하 문제를 해결하기 위한 방안이 반드시 필요하다.Recently, in order to meet the trend toward higher density and miniaturization of power supply devices, the switching frequency must be increased, and a method for solving the problem of efficiency degradation due to the switching loss is necessary.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스위칭 소자의 스위칭 손실을 감소시켜 효율을 향상시킬 수 있도록 한 전원 공급 장치, 이를 이용한 백 라이트 유닛 및 디스플레이 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.Disclosure of Invention The present invention has been made in view of the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a power supply device, a backlight unit, and a display device using the same, capable of reducing the switching loss of a switching element to improve efficiency.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전원 공급 장치는 입력 전원; 상기 입력 전원과 제 1 노드 사이에 접속된 부스터 인덕터; 상기 제 1 노드와 출력 노드 사이에 접속된 제 1 다이오드; 제 2 노드와 기저 전원 사이에 접속된 스위칭 소자; 상기 제 2 노드와 제 3 노드 사이에 접속된 제 2 다이오드; 상기 제 3 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 커패시터; 및 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드 사이에 접속된 1차 코일과, 상기 출력 노드와 상기 제 3 노드 사이에 접속된 2차 코일을 가지는 변압기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power supply apparatus including: an input power source; A booster inductor connected between the input power source and a first node; A first diode connected between the first node and an output node; A switching element connected between the second node and the base power supply; A second diode connected between the second node and a third node; A capacitor connected between the third node and the base power source; And a transformer having a primary coil connected between the first node and the second node, and a secondary coil connected between the output node and the third node.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전원 공급 장치는 입력 전원; 상기 입력 전원과 제 1 노드 사이에 접속된 부스터 인덕터; 상기 제 1 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 스위칭 소자; 제 2 노드와 출력 노드 사이에 접속된 제 1 다이오드; 상기 제 1 노드와 제 3 노드 사이에 접속된 제 2 다이오드; 상기 제 3 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 커패시터; 및 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드 사이에 접속된 1차 코일과, 상기 출력노드와 상기 제 3 노드 사이에 접속된 2차 코일을 가지는 변압기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power supply apparatus including: an input power source; A booster inductor connected between the input power source and a first node; A switching element connected between said first node and said base power source; A first diode connected between the second node and the output node; A second diode connected between the first node and a third node; A capacitor connected between the third node and the base power source; And a transformer having a primary coil connected between the first node and the second node, and a secondary coil connected between the output node and the third node.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전원 공급 장치는 입력 전원으로부터 전류가 공급되는 부스터 인덕터; 스위칭에 따라 상기 부스터 인덕터에 흐르는 전류를 제어하는 스위칭 소자; 및 상기 부스터 인덕터와 출력 노드 사이에 제 1 및 제 2 전류 패스를 형성하며, 변압기를 이용하여 상기 스위칭 소자의 턴-온(Turn-On)시 상기 스위칭 소자에 흐르는 전류를 선형적으로 증가시키고, 상기 스위칭 소자의 스위칭에 따라 상기 제 1 및 제 2 전류 패스 중 적어도 하나의 전류 패스를 형성하는 전류 패스 형성부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power supply device including: a booster inductor through which a current is supplied from an input power source; A switching element controlling a current flowing through the booster inductor according to switching; And forming first and second current paths between the booster inductor and the output node, and linearly increasing a current flowing through the switching device when the switching device is turned on using a transformer. And a current path forming unit configured to form at least one current path among the first and second current paths according to the switching of the switching element.
상기 전류 패스 형성부는 상기 부스터 인덕터와 상기 출력 노드 사이의 상기 제 1 전류 패스를 형성하는 제 1 다이오드; 상기 변압기의 1차 코일로부터 공급되는 전류를 출력하는 제 2 다이오드; 상기 부스터 인덕터로부터 상기 스위칭 소자에 공급되는 전류를 선형적으로 증가시키는 1차 코일과, 상기 출력 노드에 접속된 2차 코일을 가지는 상기 변압기; 및 상기 제 2 다이오드로부터 출력되는 전류에 의해 충전되는 커패시터를 포함하며, 상기 변압기의 2차 코일은 상기 커패시터의 전압에 따라 상기 제 2 다이오드와 상기 출력 노드 사이의 상기 제 2 전류 패스를 형성하거나 상기 커패시터와 상기 출력 노드 사이의 제 3 전류 패스를 형성하는 것을 특징으로 한다.The current path forming unit includes: a first diode forming the first current path between the booster inductor and the output node; A second diode for outputting a current supplied from the primary coil of the transformer; The transformer having a primary coil linearly increasing a current supplied from the booster inductor to the switching element, and a secondary coil connected to the output node; And a capacitor charged by a current output from the second diode, wherein the secondary coil of the transformer forms the second current path between the second diode and the output node according to the voltage of the capacitor or Form a third current path between the capacitor and the output node.
상기 전류 패스 형성부는 상기 부스터 인덕터로부터 상기 스위칭 소자에 공급되는 전류를 선형적으로 증가시키는 1차 코일과, 상기 출력 노드에 접속된 2차 코일을 가지는 상기 변압기; 상기 변압기의 1차 코일과 상기 출력 노드 사이의 상기 제 1 전류 패스를 형성하는 제 1 다이오드; 상기 부스터 인덕터로부터 출력되는 전류를 출력하는 제 2 다이오드; 및 상기 제 2 다이오드로부터 출력되는 전류에 의해 충전되는 커패시터를 포함하며, 상기 변압기의 2차 코일은 상기 커패시터의 전압에 따라 상기 제 2 다이오드와 상기 출력 노드 사이의 상기 제 2 전류 패스를 형성하거나 상기 커패시터와 상기 출력 노드 사이의 제 3 전류 패스를 형성하는 것을 특징으로 한다.The current path forming unit includes: a transformer having a primary coil linearly increasing a current supplied from the booster inductor to the switching element, and a secondary coil connected to the output node; A first diode forming the first current path between the primary coil of the transformer and the output node; A second diode outputting a current output from the booster inductor; And a capacitor charged by a current output from the second diode, wherein the secondary coil of the transformer forms the second current path between the second diode and the output node according to the voltage of the capacitor or Form a third current path between the capacitor and the output node.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 백 라이트 유닛은 상기 전원 공급 장치를 포함하여 구성된 구동전압 공급부; 상기 전원 공급 장치의 출력 노드에 병렬 접속된 적어도 하나의 발광 다이오드 어레이; 및 소정의 듀티를 가지는 스위칭 제어신호를 생성하여 상기 전원 공급 장치에 구성된 스위칭 소자의 스위칭을 제어하는 듀티 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a backlight unit including a driving voltage supply unit including the power supply device; At least one light emitting diode array connected in parallel to an output node of the power supply; And a duty controller configured to generate a switching control signal having a predetermined duty to control switching of the switching element configured in the power supply device.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 액정의 광 투과율을 조절하여 소정의 영상을 표시하는 액정 디스플레이 패널; 및 상기 표시 패널에 광을 조사하는 상기의 백 라이트 유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a display apparatus including: a liquid crystal display panel configured to display a predetermined image by adjusting a light transmittance of a liquid crystal; And the backlight unit for irradiating light to the display panel.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 소정의 영상을 표시하는 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널의 구동에 필요한 전원을 생성하는 상기의 전원 공급 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a display apparatus including: a display panel displaying a predetermined image; And the power supply device for generating power for driving the display panel.
상술한 해결 수단에 따라 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.According to the above solution, the present invention provides the following effects.
첫째, 스위칭 소자의 턴-온시 스위칭 소자를 소프트 스위칭시킴으로써 스위치 전압과 스위치 전류가 교차하는 영역에 의한 스위칭 손실을 감소시켜 전원 공급 장치의 효율을 향상시킬 수 있다.First, by soft switching the switching element at the time of turn-on of the switching element, it is possible to reduce the switching loss caused by the region where the switch voltage and the switch current intersect, thereby improving the efficiency of the power supply.
둘째, 전원 공급 장치의 고밀도화와 소형화 추세에 대응할 수 있다.Second, it can cope with the trend of higher density and smaller size of power supply.
도 1은 종래의 전원 공급 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 전원 공급 장치에서 발생되는 스위칭 손실을 설명하기 위한 파형도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 스위칭 손실을 설명하기 위한 파형도이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 구동 모드를 단계적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5a 내지 도 5d에 도시된 구동 모드에 따른 전압 및 전류 파형을 나타내는 파형도이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 효율을 측정한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 스위칭 손실을 설명하기 위한 파형도이다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 구동 모드를 단계적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 도 10a 내지 도 10d에 도시된 구동 모드에 따른 전압 및 전류 파형을 나타내는 파형도이다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 효율을 측정한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.1 is a view schematically showing a conventional power supply device.
2 is a waveform diagram illustrating a switching loss generated in a conventional power supply.
3 is a diagram schematically illustrating a power supply device according to a first embodiment of the present invention.
4 is a waveform diagram illustrating a switching loss of the power supply apparatus according to the first embodiment of the present invention.
5A through 5D are diagrams illustrating a driving mode of a power supply apparatus according to a first exemplary embodiment of the present invention, in stages.
6 is a waveform diagram illustrating voltage and current waveforms according to the driving modes illustrated in FIGS. 5A to 5D.
7 is a graph measuring the efficiency of the power supply apparatus according to the first embodiment of the present invention.
8 is a diagram schematically illustrating a power supply device according to a second embodiment of the present invention.
9 is a waveform diagram illustrating a switching loss of a power supply device according to a second embodiment of the present invention.
10A through 10D are diagrams illustrating a driving mode of a power supply apparatus according to a second exemplary embodiment of the present invention, in stages.
FIG. 11 is a waveform diagram illustrating voltage and current waveforms according to the driving modes illustrated in FIGS. 10A to 10D.
12 is a graph measuring the efficiency of the power supply apparatus according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram schematically illustrating a backlight unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
14 is a diagram schematically illustrating a display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram schematically illustrating a display apparatus according to a second exemplary embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating a power supply device according to a first embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 입력 전원(Vin), 부스터 인덕터(Lb), 스위칭 소자(S), 및 전류 패스 형성부(110)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 3, the
입력 전원(Vin)은 소정 레벨의 직류 전원을 생성하여 부스터 인덕터(Lb)에 공급한다.The input power Vin generates a predetermined level of DC power and supplies it to the booster inductor Lb.
부스터 인덕터(Lb)는 입력 전원(Vin)과 제 1 노드(N1) 사이에 접속되는 것으로, 입력 전원(Vin)에 접속되는 제 1 단자와 제 1 노드(N1)에 접속되는 제 2 단자를 구비한다. 이러한, 부스터 인덕터(Lb)는 스위칭 소자(S)의 스위칭에 따라 입력 전원(Vin)으로부터 공급되는 전류를 저장하거나, 저장된 전류를 전류 패스 형성부(110)에 공급한다.The booster inductor Lb is connected between the input power source Vin and the first node N1 and has a first terminal connected to the input power source Vin and a second terminal connected to the first node N1. do. The booster inductor Lb stores the current supplied from the input power Vin according to the switching of the switching element S, or supplies the stored current to the current
스위칭 소자(S)는 제 1 노드(N1)와 기저 전원 사이에 접속되어 스위칭 제어부(미도시)로부터 소정의 듀티(Duty)를 가지는 스위칭 제어신호에 따라 스위칭된다. 이러한, 스위칭 소자(S)는 스위칭 제어신호에 따라 스위칭되어 부스터 인덕터(Lb)에 흐르는 전류를 제어한다. 이때, 스위칭 소자(S)는 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, FET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT), 또는 통합 게이트 정류 사이리스터(Integrated Gate Commutated Thyristor, IGCT)가 될 수 있다.The switching element S is connected between the first node N1 and the base power source and switched according to a switching control signal having a predetermined duty from a switching controller (not shown). The switching element S is switched according to the switching control signal to control the current flowing in the booster inductor Lb. In this case, the switching element S may be a field effect transistor (FET), an insulated gate bipolar transistor (IGBT), or an integrated gate commutated thyristor (IGCT).
전류 패스 형성부(110)는 부스터 인덕터(Lb)와 출력 노드(No) 사이에 제 1 및 제 2 전류 패스를 형성하며, 스위칭 소자(S)의 턴-온(Turn-On)시 스위칭 소자(S)에 흐르는 전류를 선형적으로 증가시키고, 스위칭 소자(S)의 스위칭에 따라 제 1 및 제 2 전류 패스 중 적어도 하나의 전류 패스를 형성한다.The current
이를 위해, 전류 패스 형성부(110)는 제 1 다이오드(D1), 변압기(Transformer, TF), 제 2 다이오드(D2), 및 커패시터(C)를 포함하여 구성된다.To this end, the current
제 1 다이오드(D1)는 제 1 노드(N1)와 출력 노드(No) 사이에 접속되는 것으로, 제 1 노드(N1)에 접속된 애노드 단자와 출력 노드(No)에 접속된 캐소드 단자를 구비한다. 이러한 제 1 다이오드(D1)는 제 1 노드(N1)의 전압이 출력 노드(No)보다 높을 경우에 도통되어 부스터 인덕터(Lb)와 출력 노드(No) 사이에 제 1 전류 패스를 형성하고, 제 1 노드(N1)의 전압이 출력 노드(No)보다 낮을 경우에 개방되어 출력 노드(No)로부터 부스터 인덕터(Lb)로 흐르는 역방향 전류를 차단한다.The first diode D1 is connected between the first node N1 and the output node No, and has an anode terminal connected to the first node N1 and a cathode terminal connected to the output node No. . The first diode D1 conducts when the voltage of the first node N1 is higher than the output node No to form a first current path between the booster inductor Lb and the output node No. When the voltage at one node N1 is lower than the output node No, it is opened to block the reverse current flowing from the output node No to the booster inductor Lb.
변압기(TF)는 제 1 노드(N1)와 스위치 소자(S)에 연결되는 1차 코일, 및 출력 노드(No)와 제 3 노드(N3)에 연결되는 2차 코일을 포함하여 구성된다.The transformer TF includes a primary coil connected to the first node N1 and the switch element S, and a secondary coil connected to the output node No and the third node N3.
이러한, 변압기(TF)는 스위칭 소자(S)가 오프(Off) 상태에서 온(On) 상태로 턴-온될 경우, 부스터 인덕터(Lb)로부터 1차 코일을 통해 스위칭 소자(S)로 흐르는 전류를 선형적으로 증가시키는 반면에 제 1 다이오드(D1)로 흐르는 전류를 선형적으로 감소시킨다. 즉, 변압기(TF)는 1차 코일의 인덕턴스(Inductance)를 이용하여 스위칭 소자(S)의 턴-온시 스위칭 소자(S)에 흐르는 전류의 기울기를 조절함으로써, 도 4에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)가 소프트 스위칭(Soft Switching)되도록 한다. 이에 따라, 스위칭 소자(S)의 턴-온시 스위칭 소자(S)가 소프트 스위칭됨으로써 스위치 전압(VS)과 스위치 전류(IS)가 교차하는 영역이 최소화되어 스위칭 손실(Switching Loss)(SL)이 감소됨과 아울러 제 1 다이오드(D1)의 역회복 특성(Reverse Recovery Characterist)에 의해 스위칭 소자(S)에서 발생되는 스위칭 손실이 감소된다.When the switching element S is turned on from the off state to the on state, the transformer TF receives a current flowing from the booster inductor Lb to the switching element S through the primary coil. While increasing linearly, the current flowing to the first diode D1 is linearly decreased. That is, the transformer TF switches by using the inductance of the primary coil to adjust the slope of the current flowing through the switching element S at turn-on of the switching element S, as shown in FIG. 4. Allow device S to be soft switched. Accordingly, the switching element S is soft-switched at the time of turn-on of the switching element S, thereby minimizing the area where the switch voltage V S intersects the switch current I S , thereby switching loss SL. In addition to this reduction, the switching loss generated in the switching element S is reduced by the reverse recovery characterist of the first diode D1.
한편, 변압기(TF)의 2차 코일은 출력 노드(No)와 제 3 노드(N3) 즉, 제 1 및 제 2 다이오드(D1, D2)의 캐소드 단자 사이에 접속되는 것으로서, 이러한 변압기(TF)의 2차 코일은 커패시터(C)에 충전된 전하에 따라 제 2 다이오드(D2)와 출력 노드(No) 사이의 제 2 전류 패스를 형성하거나, 커패시터(C)와 출력 노드(No) 사이의 제 3 전류 패스를 형성한다.On the other hand, the secondary coil of the transformer TF is connected between the output node No and the third node N3, that is, the cathode terminals of the first and second diodes D1 and D2. The secondary coil of may form a second current path between the second diode D2 and the output node No, depending on the charge charged in the capacitor C, or the second coil between the capacitor C and the output node No. 3 Form a current path.
제 2 다이오드(D2)는 제 2 노드(N2)와 제 3 노드(N3) 사이에 접속되는 것으로, 제 2 노드(N2)에 접속된 애노드 단자와 제 3 노드(N3)에 접속된 캐소드 단자를 구비한다. 이러한, 제 2 다이오드(D2)는 스위칭 소자(S)의 오프시 변압기(TF)의 1차 코일로부터 공급되는 전류를 제 3 노드(N3)로 출력한다. 이때, 스위칭 소자(S)의 오프시 제 2 다이오드(D2)로부터 제 3 노드(N3)로 출력되는 전류는 제 3 노드(N3)의 전압에 따라 점점 감소하며, 제 3 노드(N3)의 전압이 스위칭 소자(S)에 걸리는 전압과 같거나 높을 경우 개방된다.The second diode D2 is connected between the second node N2 and the third node N3. The second diode D2 connects an anode terminal connected to the second node N2 and a cathode terminal connected to the third node N3. Equipped. The second diode D2 outputs a current supplied from the primary coil of the transformer TF to the third node N3 when the switching element S is turned off. At this time, when the switching element S is turned off, the current output from the second diode D2 to the third node N3 gradually decreases according to the voltage of the third node N3, and the voltage of the third node N3 is reduced. It is opened when it is equal to or higher than the voltage applied to the switching element S.
커패시터(C)는 제 3 노드(N3)와 기저 전원 사이에 접속된다. 이러한, 커패시터(C)는 제 2 다이오드(D2)로부터 출력되는 전류에 의해 충전되고, 충전된 전하를 제 3 노드(N3)로 방전한다. 또한, 커패시터(C)는 스위칭 소자(S)의 오프시 변압기(TF)의 1차 코일과 스위칭 소자(S)의 기생 커패시터가 공진하여 스위칭 소자(S)에 걸리는 전압이 상승하는 것을 억제한다.The capacitor C is connected between the third node N3 and the base power supply. The capacitor C is charged by the current output from the second diode D2, and discharges the charged charge to the third node N3. In addition, the capacitor C suppresses an increase in the voltage applied to the switching element S by resonating the primary coil of the transformer TF and the parasitic capacitor of the switching element S when the switching element S is turned off.
한편, 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치는 출력 노드(No)와 기저 전원 사이에 접속된 평활 커패시터(Cd)를 더 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, the power supply device according to the embodiment of the present invention described above may further include a smoothing capacitor Cd connected between the output node No and the base power source.
평활 커패시터(Cd)는 전류 패스 형성부(110)로부터 출력 노드(No)로 출력되는 전력을 일정하게 한다. 이러한, 평활 커패시터(Cd)는 출력 노드(No)에 접속되는 부하(Load) 회로에 내장될 수도 있다. 여기서, 부하는 발광 다이오드(LED), 각종 정보 기기, 또는 디스플레이 장치 등이 될 수 있다.The smoothing capacitor Cd makes the power output from the current
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 구동 모드를 단계적으로 나타내는 도면이고, 도 6은 도 5a 내지 도 5d에 도시된 구동 모드에 따른 전압 및 전류 파형을 나타내는 파형도이다.5A through 5D are diagrams illustrating a driving mode of a power supply apparatus according to a first exemplary embodiment of the present invention. FIG. 6 is a waveform illustrating voltage and current waveforms according to the driving modes illustrated in FIGS. 5A through 5D. It is also.
도 5a 내지 도 5d를 도 6과 결부하여 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 구동 방법을 설명하면 다음과 같다.5A to 5D will be described with reference to FIG. 6 to describe a driving method of a power supply apparatus according to a first embodiment of the present invention.
먼저, 제 1 구동 모드(M1)에 있어서, 도 5a 및 도 6에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)가 오프(Off) 상태에서 온(On) 상태로 턴-온될 경우, 부스터 인덕터(Lb)로부터 제 1 다이오드(D1)로 흐르는 전류(ID1)는 선형적으로 감소하고, 스위칭 소자(S)로 흐르는 전류(IS)는 변압기(TF)의 1차 코일에 의해 입력 전원(Vin)으로부터 입력되는 입력 전류(IIn)가 될 때까지 선형적으로 증가한다. 즉, 스위칭 소자(S)가 오프 상태에서 온되기 시작하면, 제 1 다이오드(D1)의 전류(ID1)와 스위칭 소자(S)의 전류(IS)(또는 변압기(TF)의 1차 코일에 흐르는 전류(Ipre))의 합으로 형성되는 입력 전류(IIn)에서, 제 1 다이오드(D1)의 전류(ID1)는 선형적으로 감소하게 되고, 스위칭 소자(S)의 전류(IS)는 변압기(TF)의 1차 코일의 인덕턴스에 의해 선형적으로 증가하게 된다. 이에 따라, 스위칭 소자(S)의 턴-온시, 스위칭 소자(S)는 변압기(TF)의 1차 코일에 의해 선형적으로 증가하는 스위치 전류(IS)에 따라 소프트 스위칭됨으로써, 도 4에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)의 스위칭시 발생되는 스위칭 손실(SL)이 최소화된다.First, in the first driving mode M1, as shown in FIGS. 5A and 6, when the switching element S is turned on from an off state to an on state, the booster inductor Lb The current I D1 flowing from the first diode D1) decreases linearly, and the current I S flowing into the switching element S is input by the primary coil of the transformer TF. It increases linearly until it reaches the input current I In that comes from. That is, when the switching element S starts to be turned on in the off state, the current I D1 of the first diode D1 and the current I S of the switching element S (or the primary coil of the transformer TF) In the input current I In formed by the sum of the currents I pre flowing in the current, the current I D1 of the first diode D1 decreases linearly and the current I of the switching element S S ) is linearly increased by the inductance of the primary coil of the transformer TF. Accordingly, at turn-on of the switching element S, the switching element S is soft switched in accordance with the switch current I S which increases linearly by the primary coil of the transformer TF, thereby being shown in FIG. 4. As described above, the switching loss SL generated during the switching of the switching element S is minimized.
다음, 제 2 구동 모드(M2)에 있어서, 도 5b 및 도 6에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)가 온(On)된 상태일 경우, 제 1 및 제 2 노드(N1, N2)의 전압이 기저 전원이 되므로 제 1 및 제 2 다이오드(D1, D2)는 개방되고, 커패시터(C)에 충전된 전하(IC)는 변압기(TF)의 2차 코일을 통해 출력 노드(No)로 출력된다.Next, in the second driving mode M2, as shown in FIGS. 5B and 6, when the switching element S is in an on state, the first and second nodes N1 and N2 may be turned on. Since the voltage becomes the base power source, the first and second diodes D1 and D2 are opened, and the charge I C charged in the capacitor C is transferred to the output node No through the secondary coil of the transformer TF. Is output.
다음, 제 3 구동 모드(M3)에 있어서, 도 5c 및 도 6에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)가 온 상태에서 빠르게 하드 스위칭(Hard Switching)되어 오프 상태가 될 경우, 입력 전원(Vin), 부스터 인덕터(Lb), 변압기(TF)의 1차 코일, 제 2 다이오드(D2), 변압기(TF)의 2차 코일, 및 출력 노드(No)로 이어지는 제 2 전류 패스가 형성되고, 제 2 다이오드(D2)로부터 출력되는 전류의 일부는 커패시터(C)에 충전된다. 즉, 스위칭 소자(S)가 오프되면, 입력 전류(IIn)와 부스터 인덕터(Lb)에 저장된 전류(ILb)는 제 2 다이오드(D2)를 통해서 출력 노드(No)로 흐르게 된다. 이때, 제 2 다이오드(D2)에 흐르는 전류(ID2)는 제 3 노드(N3)와 변압기(TF)의 2차 코일을 통해 출력 노드(No)로 흐르는 전류(Isec)와 제 3 노드(N3)를 통해 커패시터(C)를 충전시키는 전류(IC)로 나뉘어진다.Next, in the third driving mode M3, as shown in FIGS. 5C and 6, when the switching element S is hard switched quickly from the on state to the off state, the input power Vin ), A second current path leading to the booster inductor Lb, the primary coil of the transformer TF, the second diode D2, the secondary coil of the transformer TF, and the output node No is formed, and A part of the current output from the two diodes D2 is charged in the capacitor C. That is, when the switching element S is turned off, the input current I In and the current I Lb stored in the booster inductor Lb flow through the second diode D2 to the output node No. In this case, the current I D2 flowing in the second diode D2 is the current I sec flowing through the secondary coil of the third node N3 and the transformer TF to the output node No and the third node ( It is divided into the current I C which charges the capacitor C through N3).
또한, 스위칭 소자(S)가 오프 상태이므로, 제 1 노드(N1)의 전압은 출력 노드(No)의 전압까지 상승하게 된다.In addition, since the switching element S is in an off state, the voltage of the first node N1 increases to the voltage of the output node No.
다음, 제 4 구동 모드(M4)에 있어서, 도 5d 및 도 6에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)의 오프 상태가 유지될 경우, 커패시터(C)에 충전된 전하는 제 3 노드(N3)와 변압기(TF)의 2차 코일을 통해 출력 노드(No)로 출력되고, 커패시터(C)의 방전에 의해 제 2 다이오드(D2)에 흐르는 전류가 감소함에 따라 제 1 다이오드(D1)가 도통되어 부스터 인덕터(Lb), 제 1 다이오드(D1), 및 출력 노드(No)로 이어지는 제 1 전류 패스가 형성된다. 즉, 스위칭 소자(S)가 오프 상태를 유지할 경우, 제 2 다이오드(D2)에 흐르는 전류(ID2)에 의해 충전된 커패시터(C)의 전압이 출력 노드(No)의 전압보다 높아지게 되면, 커패시터(C)가 충전된 전하(IC)를 제 3 노드(N3)와 변압기(TF)의 2차 코일을 통해 출력 노드(No)로 방전하므로 제 3 노드(N3)의 전압이 커패시터(C)로부터 방전되는 전류(IC)에 의해 상승하여 스위칭 소자(S)에 걸리는 스위치 전압(VS)과 같게 된다. 이에 따라, 제 3 노드(N3)의 전압이 상승되어 제 2 다이오드(D2)에 흐르는 전류(ID2)가 점점 감소함에 따라 변압기(TF)의 1차 코일에 흐르는 전류(Ipre) 역시 점점 감소하게 된다. 반면에, 제 1 노드(N1)의 전압은 점점 상승하여 출력 노드(No)의 전압보다 높아지면 제 1 다이오드(D1)가 도통되므로 부스터 인덕터(Lb), 제 1 다이오드(D1), 및 출력 노드(No)로 이어지는 제 1 전류 패스가 형성된다.Next, in the fourth driving mode M4, as shown in FIGS. 5D and 6, when the off state of the switching element S is maintained, the charge charged in the capacitor C is maintained in the third node N3. And is outputted to the output node No through the secondary coil of the transformer TF, and as the current flowing in the second diode D2 decreases due to the discharge of the capacitor C, the first diode D1 is turned on. A first current path is formed that leads to the booster inductor Lb, the first diode D1, and the output node No. That is, when the switching element S maintains the off state, when the voltage of the capacitor C charged by the current I D2 flowing in the second diode D2 becomes higher than the voltage of the output node No, the capacitor (C) discharges the charged charge (I C ) to the output node (No) through the secondary coil of the third node (N3) and transformer (TF), so that the voltage of the third node (N3) is the capacitor (C) It rises by the current I C discharged from and becomes equal to the switch voltage V S applied to the switching element S. FIG. Accordingly, as the voltage of the third node N3 increases and the current I D2 flowing in the second diode D2 gradually decreases, the current I pre flowing in the primary coil of the transformer TF also decreases gradually. Done. On the other hand, when the voltage of the first node N1 gradually increases and becomes higher than the voltage of the output node No, the first diode D1 is conducted, so that the booster inductor Lb, the first diode D1, and the output node are conducted. A first current path leading to (No) is formed.
상술한 제 1 내지 제 4 구동 모드(M1 내지 M4)는 스위칭 제어신호의 한 주기에 대한 동작을 구분하여 설명한 것으로, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 상술한 제 1 내지 제 4 구동 모드(M1 내지 M4)에 대응되는 동작을 반복적으로 수행함으로써 출력 노드(No)에 일정한 전력을 출력하게 된다.The first to fourth driving modes M1 to M4 have been described by dividing the operation of one cycle of the switching control signal. The
도 7은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 효율을 측정한 그래프이다.7 is a graph measuring the efficiency of the power supply apparatus according to the first embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)의 효율(○)은 종래(□)에 비해 향상된 93.1 ~ 94.7%를 나타내는 것을 알 수 있다. 이러한, 실험 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)의 턴-온시 전류 패스 형성부(110), 즉 변압기(TF)의 1차 코일을 통해 스위칭 소자(S)에 흐르는 전류를 선형적으로 증가시켜 스위칭 소자(S)를 소프트 스위칭시킴으로써 스위치 전압(VS)과 스위치 전류(IS)가 교차하는 영역을 최소화한다. 따라서, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 스위칭 소자(S)의 턴-온시 스위칭 소자(S)의 스위칭 손실을 감소시켜 스위칭 손실로 인하 효율 저하를 최소화하므로 종래에 비해 개선된 효율을 제공할 수 있다.As shown in FIG. 7, it can be seen that the efficiency (○) of the
도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.8 is a diagram schematically illustrating a power supply device according to a second embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치(200)는 입력 전원(Vin), 부스터 인덕터(Lb), 스위칭 소자(S), 및 전류 패스 형성부(210)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 8, the
입력 전원(Vin)은 소정 레벨의 직류 전원을 생성하여 부스터 인덕터(Lb)에 공급한다.The input power Vin generates a predetermined level of DC power and supplies it to the booster inductor Lb.
부스터 인덕터(Lb)는 입력 전원(Vin)과 제 1 노드(N1) 사이에 접속되는 것으로, 입력 전원(Vin)에 접속되는 제 1 단자와 제 1 노드(N1)에 접속되는 제 2 단자를 구비한다. 이러한, 부스터 인덕터(Lb)는 스위칭 소자(S)의 스위칭에 따라 입력 전원(Vin)으로부터 공급되는 전류를 저장하거나, 저장된 전류를 전류 패스 형성부(210)에 공급한다.The booster inductor Lb is connected between the input power source Vin and the first node N1 and has a first terminal connected to the input power source Vin and a second terminal connected to the first node N1. do. The booster inductor Lb stores the current supplied from the input power Vin according to the switching of the switching element S, or supplies the stored current to the current
스위칭 소자(S)는 제 1 노드(N1)와 기저 전원 사이에 접속되어 스위칭 제어부(미도시)로부터 소정의 듀티(Duty)를 가지는 스위칭 제어신호에 따라 스위칭된다. 이러한, 스위칭 소자(S)는 스위칭 제어신호에 따라 스위칭되어 부스터 인덕터(Lb)에 흐르는 전류를 제어한다. 이때, 스위칭 소자(S)는 전계효과 트랜지스터(FET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT), 또는 통합 게이트 정류 사이리스터(IGCT)가 될 수 있다.The switching element S is connected between the first node N1 and the base power source and switched according to a switching control signal having a predetermined duty from a switching controller (not shown). The switching element S is switched according to the switching control signal to control the current flowing in the booster inductor Lb. In this case, the switching element S may be a field effect transistor (FET), an insulated gate bipolar transistor (IGBT), or an integrated gate rectifier thyristor (IGCT).
전류 패스 형성부(210)는 부스터 인덕터(Lb)와 출력 노드(No) 사이에 제 1 및 제 2 전류 패스를 형성하며, 스위칭 소자(S)의 턴-온(Turn-On)시 스위칭 소자(S)에 흐르는 전류를 선형적으로 증가시키고, 스위칭 소자(S)의 스위칭에 따라 제 1 및 제 2 전류 패스 중 적어도 하나의 전류 패스를 형성한다.The current
이를 위해, 전류 패스 형성부(210)는 변압기(Transformer, TF), 제 1 다이오드(D1), 제 2 다이오드(D2), 및 커패시터(C)를 포함하여 구성된다.To this end, the current
변압기(TF)는 제 1 노드(N1)와 제 1 다이오드(D1)의 애노드에 연결되는 1차 코일 및, 출력 노드(No)와 제 3 노드(N3)에 연결되는 2차 코일로 구성된다.The transformer TF is composed of a primary coil connected to the anode of the first node N1 and the first diode D1, and a secondary coil connected to the output node No and the third node N3.
이러한, 변압기(TF)는 스위칭 소자(S)가 오프(Off) 상태에서 온(On) 상태로 턴-온될 경우, 부스터 인덕터(Lb)로부터 스위칭 소자(S)로 흐르는 전류를 선형적으로 증가시키는 반면에 1차 코일을 통해 제 1 다이오드(D1)로 흐르는 전류를 선형적으로 감소시킨다. 즉, 변압기(TF)는 1차 코일의 인덕턴스를 이용하여 스위칭 소자(S)의 턴-온시 스위칭 소자(S)에 흐르는 전류의 기울기를 조절함으로써, 도 9에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)가 소프트 스위칭되도록 한다. 이에 따라, 스위칭 소자(S)의 턴-온시, 스위칭 소자(S)가 소프트 스위칭됨으로써 스위치 전압(VS)과 스위치 전류(IS)가 교차하는 영역이 최소화되어 스위칭 손실(SL)이 감소됨과 아울러 제 1 다이오드(D1)의 역회복 특성에 의해 스위칭 소자(S)에서 발생되는 스위칭 손실이 감소된다.The transformer TF linearly increases the current flowing from the booster inductor Lb to the switching element S when the switching element S is turned on from the off state to the on state. On the other hand, the current flowing to the first diode D1 through the primary coil is linearly reduced. That is, the transformer TF adjusts the slope of the current flowing through the switching element S at the time of turn-on of the switching element S by using the inductance of the primary coil, as shown in FIG. 9, the switching element S ) Is soft switched. Accordingly, when the switching element S is turned on, the switching element S is soft switched, thereby minimizing an area where the switch voltage V S intersects the switch current I S , thereby reducing the switching loss SL. In addition, the switching loss generated in the switching element S is reduced by the reverse recovery characteristic of the first diode D1.
한편, 변압기(TF)의 2차 코일은 출력노드(No)와 제 3 노드(N3) 즉, 제 1 및 제 2 다이오드(D1, D2)의 캐소드 단자 사이에 접속되는 것으로서, 이러한 변압기(TF)의 2차 코일은 커패시터(C)에 충전된 전하에 따라 제 2 다이오드(D2)와 출력 노드(No) 사이의 제 2 전류 패스를 형성하거나, 커패시터(C)와 출력 노드(No) 사이의 제 3 전류 패스를 형성한다.Meanwhile, the secondary coil of the transformer TF is connected between the output node No and the third node N3, that is, the cathode terminals of the first and second diodes D1 and D2. The secondary coil of may form a second current path between the second diode D2 and the output node No or, depending on the charge charged in the capacitor C, or between the capacitor C and the output node No. 3 Form a current path.
제 1 다이오드(D1)는 변압기(TF)의 1차 코일의 일측과 연결된 제 2 노드(N2)와 출력 노드(No) 사이에 접속되는 것으로, 제 2 노드(N2)에 접속된 애노드 단자와 출력 노드(No)에 접속된 캐소드 단자를 구비한다. 이러한 제 1 다이오드(D1)는 제 2 노드(N2)의 전압이 출력 노드(No)보다 높을 경우에 도통되어 부스터 인덕터(Lb)와 출력 노드(No) 사이에 제 1 전류 패스를 형성하고, 제 2 노드(N2)의 전압이 출력 노드(No)보다 낮을 경우에 개방되어 출력 노드(No)로부터 부스터 인덕터(Lb)로 흐르는 역방향 전류를 차단한다.The first diode D1 is connected between the output node No and the second node N2 connected to one side of the primary coil of the transformer TF, and the output of the anode terminal connected to the second node N2 A cathode terminal connected to the node No is provided. The first diode D1 is turned on when the voltage of the second node N2 is higher than the output node No to form a first current path between the booster inductor Lb and the output node No. When the voltage at the two nodes N2 is lower than the output node No, the voltage is opened to block the reverse current flowing from the output node No to the booster inductor Lb.
제 2 다이오드(D2)는 제 1 노드(N1)와 제 3 노드(N3) 사이에 접속되는 것으로, 제 1 노드(N1)에 접속된 애노드 단자와 제 3 노드(N3)에 접속된 캐소드 단자를 구비한다. 이러한, 제 2 다이오드(D2)는 스위칭 소자(S)의 오프시 부스터 인덕터(Lb)로부터 공급되는 전류를 제 3 노드(N3)로 출력한다. 이때, 스위칭 소자(S)의 오프시 제 2 다이오드(D2)로부터 제 3 노드(N3)로 출력되는 전류는 제 3 노드(N3)의 전압에 따라 점점 감소하며, 제 3 노드(N3)의 전압이 스위칭 소자(S)에 걸리는 전압과 같거나 높을 경우 개방된다.The second diode D2 is connected between the first node N1 and the third node N3. The second diode D2 connects an anode terminal connected to the first node N1 and a cathode terminal connected to the third node N3. Equipped. The second diode D2 outputs a current supplied from the booster inductor Lb to the third node N3 when the switching element S is turned off. At this time, when the switching element S is turned off, the current output from the second diode D2 to the third node N3 gradually decreases according to the voltage of the third node N3, and the voltage of the third node N3 is reduced. It is opened when it is equal to or higher than the voltage applied to the switching element S.
커패시터(C)는 제 3 노드(N3)와 기저 전원 사이에 접속된다. 이러한, 커패시터(C)는 제 2 다이오드(D2)로부터 출력되는 전류에 의해 충전되고, 충전된 전하를 제 3 노드(N3)로 방전한다. 또한, 커패시터(C)는 스위칭 소자(S)의 오프시 변압기(TF)의 1차 코일과 스위칭 소자(S)의 기생 커패시터가 공진하여 스위칭 소자(S)에 걸리는 전압이 상승하는 것을 억제한다.The capacitor C is connected between the third node N3 and the base power supply. The capacitor C is charged by the current output from the second diode D2, and discharges the charged charge to the third node N3. In addition, the capacitor C suppresses an increase in the voltage applied to the switching element S by resonating the primary coil of the transformer TF and the parasitic capacitor of the switching element S when the switching element S is turned off.
한편, 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치는 출력 노드(No)와 기저 전원 사이에 접속된 평활 커패시터(Cd)를 더 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, the power supply device according to the embodiment of the present invention described above may further include a smoothing capacitor Cd connected between the output node No and the base power source.
평활 커패시터(Cd)는 전류 패스 형성부(210)로부터 출력 노드(No)로 출력되는 전력을 일정하게 한다. 이러한, 평활 커패시터(Cd)는 출력 노드(No)에 접속되는 부하(Load) 회로에 내장될 수도 있다.The smoothing capacitor Cd makes the power output from the current
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 구동 모드를 단계적으로 나타내는 도면이고, 도 11은 도 10a 내지 도 10d에 도시된 구동 모드에 따른 전압 및 전류 파형을 나타내는 파형도이다.10A to 10D are diagrams illustrating a driving mode of a power supply device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a waveform illustrating voltage and current waveforms according to the driving modes shown in FIGS. 10A to 10D. It is also.
도 10a 내지 도 10d를 도 11과 결부하여 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 구동 방법을 설명하면 다음과 같다.A driving method of the power supply apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10A to 10D as follows.
먼저, 제 1 구동 모드(M1)에 있어서, 도 10a 및 도 11에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)가 오프(Off) 상태에서 온(On) 상태로 턴-온될 경우, 부스터 인덕터(Lb)로부터 제 1 다이오드(D1)로 흐르는 전류(ID1)는 변압기(TF)의 1차 코일에 의해 선형적으로 감소하고, 스위칭 소자(S)로 흐르는 전류(IS)는 입력 전원(Vin)으로부터 입력되는 입력 전류(IIn)가 될 때까지 선형적으로 증가한다. 즉, 스위칭 소자(S)가 오프 상태에서 온되기 시작하면, 제 1 다이오드(D1)의 전류(ID1)(또는 변압기(TF)의 1차 코일에 흐르는 전류(Ipre))와 스위칭 소자(S)의 전류(IS)의 합으로 형성되는 입력 전류(IIn)에서, 제 1 다이오드(D1)의 전류(ID1)는 1차 코일의 인덕턴스(Inductance)에 의해서 선형적으로 감소하는 반면에 스위칭 소자(S)의 전류(IS)는 선형적으로 증가하게 된다. 이에 따라, 스위칭 소자(S)의 턴-온시 스위칭 소자(S)에 흐르는 전류(IS)의 기울기는 변압기(TF)의 1차 코일에 의해 선형적으로 증가하도록 조절됨으로써, 도 9에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)의 스위칭시 발생되는 스위칭 손실(SL)이 최소화된다.First, in the first driving mode M1, as shown in FIGS. 10A and 11, when the switching element S is turned on from an off state to an on state, the booster inductor Lb The current I D1 flowing from) to the first diode D1 is linearly reduced by the primary coil of the transformer TF, and the current I S flowing into the switching element S is input power Vin. It increases linearly until it reaches the input current I In that comes from. That is, when the switching element S starts to be turned on in the off state, the current I D1 of the first diode D1 (or the current I pre flowing through the primary coil of the transformer TF) and the switching element ( In the input current I In formed by the sum of the current I S of S ), the current I D1 of the first diode D1 decreases linearly by the inductance of the primary coil. In turn, the current I S of the switching element S increases linearly. Accordingly, the slope of the current I S flowing in the switching element S at the time of turn-on of the switching element S is adjusted to increase linearly by the primary coil of the transformer TF, thereby as shown in FIG. 9. As described above, the switching loss SL generated during the switching of the switching element S is minimized.
다음, 제 2 구동 모드(M2)에 있어서, 도 10b 및 도 11에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)가 온(On)된 상태일 경우, 제 1 노드(N1)의 전압이 기저 전원이 되므로 제 1 및 제 2 다이오드(D1, D2)는 개방되고, 커패시터(C)에 충전된 전하는 변압기(TF)의 2차 코일을 통해 출력 노드(No)로 출력된다.Next, in the second driving mode M2, as shown in FIGS. 10B and 11, when the switching element S is in an on state, the voltage of the first node N1 may be reduced. Therefore, the first and second diodes D1 and D2 are opened, and the charge charged in the capacitor C is output to the output node No through the secondary coil of the transformer TF.
다음, 제 3 구동 모드(M3)에 있어서, 도 10c 및 도 11에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)가 온 상태에서 빠르게 하드 스위칭되어 오프 상태가 될 경우, 입력 전원(Vin), 부스터 인덕터(Lb), 제 2 다이오드(D2), 변압기(TF)의 2차 코일, 및 출력 노드(No)로 이어지는 제 2 전류 패스가 형성되고, 제 2 다이오드(D2)로부터 출력되는 전류의 일부는 커패시터(C)에 충전된다. 즉, 스위칭 소자(S)가 오프되면, 입력 전류(IIn)와 부스터 인덕터(Lb)에 저장된 전류(ILb)는 제 2 다이오드(D2)를 통해서 출력 노드(No)로 흐르게 된다. 이때, 제 2 다이오드(D2)에 흐르는 전류(ID2)는 제 3 노드(N3)와 변압기(TF)의 2차 코일을 통해 출력 노드(No)로 흐르는 전류(Isec)와 제 3 노드(N3)를 통해 커패시터(C)를 충전시키는 전류(IC)로 나뉘어진다.Next, in the third driving mode M3, as shown in FIGS. 10C and 11, when the switching element S is hard switched quickly from the on state to the off state, the input power Vin and the booster inductor A second current path is formed which leads to Lb, the second diode D2, the secondary coil of the transformer TF, and the output node No, and a part of the current output from the second diode D2 is a capacitor. (C) is charged. That is, when the switching element S is turned off, the input current I In and the current I Lb stored in the booster inductor Lb flow through the second diode D2 to the output node No. In this case, the current I D2 flowing in the second diode D2 is the current I sec flowing through the secondary coil of the third node N3 and the transformer TF to the output node No and the third node ( It is divided into the current I C which charges the capacitor C through N3).
또한, 스위칭 소자(S)가 오프 상태이므로, 제 2 노드(N2)의 전압은 출력 노드(No)의 전압까지 상승하게 된다.In addition, since the switching element S is in an off state, the voltage of the second node N2 increases to the voltage of the output node No.
다음, 제 4 구동 모드(M4)에 있어서, 도 10d 및 도 11에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)의 오프 상태가 유지될 경우, 커패시터(C)에 충전된 전하는 제 3 노드(N3)와 변압기(TF)의 2차 코일을 통해 출력 노드(No)로 출력되고, 커패시터(C)의 방전에 의해 제 2 다이오드(D2)에 흐르는 전류가 감소함에 따라 제 1 다이오드(D1)가 도통되어 부스터 인덕터(Lb), 변압기(TF)의 1차 코일, 제 1 다이오드(D1), 및 출력 노드(No)로 이어지는 제 1 전류 패스가 형성된다. 즉, 스위칭 소자(S)가 오프 상태를 유지할 경우, 제 2 다이오드(D2)에 흐르는 전류(ID2)에 의한 커패시터(C)의 충전 전압이 출력 노드(No)보다 높아지게 되면, 커패시터(C)가 충전된 전하를 제 3 노드(N3)와 변압기(TF)의 2차 코일을 통해 출력 노드(No)로 방전하므로 제 3 노드(N3)의 전압이 커패시터(C)로부터 방전되는 전류(IC)에 의해 상승하게 된다. 이에 따라, 제 3 노드(N3)의 전압이 상승되어 제 2 다이오드(D2)에 흐르는 전류(ID2)가 점점 감소함에 따라 변압기(TF)의 1차 코일에 흐르는 전류(Ipre)가 점점 증가하게 된다. 이에 따라, 제 2 노드(N2)의 전압은 점점 상승하여 출력 노드(No)의 전압보다 높아지면 제 1 다이오드(D1)가 도통되므로 부스터 인덕터(Lb), 변압기(TF)의 1차 코일, 제 1 다이오드(D1), 및 출력 노드(No)로 이어지는 제 1 전류 패스가 형성된다.Next, in the fourth driving mode M4, as shown in FIGS. 10D and 11, when the off state of the switching element S is maintained, the charge charged in the capacitor C is transferred to the third node N3. And is outputted to the output node No through the secondary coil of the transformer TF, and as the current flowing in the second diode D2 decreases due to the discharge of the capacitor C, the first diode D1 is turned on. A first current path is formed that leads to the booster inductor Lb, the primary coil of the transformer TF, the first diode D1, and the output node No. That is, when the switching element S maintains the off state, when the charging voltage of the capacitor C due to the current I D2 flowing in the second diode D2 becomes higher than the output node No, the capacitor C Is discharged to the output node No through the secondary coil of the third node N3 and the transformer TF, so that the voltage of the third node N3 is discharged from the capacitor C. To rise. Accordingly, as the voltage of the third node N3 is increased and the current I D2 flowing in the second diode D2 gradually decreases, the current I pre flowing in the primary coil of the transformer TF gradually increases. Done. Accordingly, when the voltage of the second node N2 gradually increases and becomes higher than the voltage of the output node No, the first diode D1 is turned on so that the booster inductor Lb, the primary coil of the transformer TF, A first current path is formed which leads to one diode D1 and an output node No.
상술한 제 1 내지 제 4 구동 모드(M1 내지 M4)는 스위칭 제어신호의 한 주기에 대한 동작을 구분하여 설명한 것으로, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치(200)는 상술한 제 1 내지 제 4 구동 모드(M1 내지 M4)에 대응되는 동작을 반복적으로 수행함으로써 출력 노드(No)에 일정한 전력을 출력하게 된다.The above-described first to fourth driving modes M1 to M4 are divided and described for one cycle of the switching control signal, and according to the second embodiment of the present invention, the
도 12는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 효율을 측정한 그래프이다.12 is a graph measuring the efficiency of the power supply apparatus according to the second embodiment of the present invention.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치(200)의 효율(●)은 종래(■)에 비해 향상된 94.6 ~ 95%를 나타내는 것을 알 수 있다. 이러한, 실험 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치(200)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)의 턴-온시 전류 패스 형성부(210), 즉 변압기(TF)의 인덕턴스를 통해 스위칭 소자(S)에 흐르는 전류를 선형적으로 증가시켜 스위칭 소자(S)를 소프트 스위칭시킴으로써 스위치 전압(VS)과 스위치 전류(IS)가 교차하는 영역을 최소화한다. 따라서, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치(200)는 스위칭 소자(S)의 턴-온시 스위칭 소자(S)의 스위칭 손실을 감소시켜 스위칭 손실로 인하 효율 저하를 최소화하므로 종래에 비해 개선된 효율을 제공할 수 있다.As shown in FIG. 12, it can be seen that the efficiency (●) of the
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.FIG. 13 is a diagram schematically illustrating a backlight unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛(300)은 구동전압 공급부(310), 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn), 및 듀티 제어부(320)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 13, the
구동전압 공급부(310)는 외부로부터 공급되는 입력 전원(Vin)을 이용하여 듀티 제어부(320)의 제어에 따라 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)의 구동에 필요한 구동전압을 생성하고, 생성된 구동전압을 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)에 공급한다. 이를 위해, 구동전압 공급부(310)는 도 3에 도시된 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100) 또는 도 8에 도시된 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치(200)를 포함하여 구성된다. 이하, 전원 공급 장치(100, 200)에 대한 설명은 도 3 내지 도 12에 대한 상술한 설명으로 대신하기로 한다.The driving
복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각은 구동전압 공급부(310), 즉 전원 공급 장치(100, 200)의 출력 노드(No; 도 3 또는 도 8 참조)에 전기적으로 병렬 접속된다. 이러한, 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각은 전원 공급 장치(100, 200)의 출력 노드(No)와 기저 전원 사이에 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드(LED)를 구비한다.Each of the plurality of light emitting diode arrays LA1 to LAn is electrically connected in parallel to a driving
듀티 제어부(320)는 소정의 듀티(Duty)를 가지는 스위칭 제어신호(SCS)를 생성하여 전원 공급 장치(100, 200)의 스위칭 소자(S; 도 3 또는 도 8 참조)의 스위칭을 제어한다.The
한편, 듀티 제어부(320)는 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)에 흐르는 전류를 검출하여 스위칭 제어신호(SCS)의 듀티를 제어함으로써 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)에 흐르는 전류를 일정하게 제어한다.On the other hand, the
이와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛(300)은 구동전압 공급부(310)에 구비된 스위칭 소자(S)의 스위칭을 제어하여 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)에 일정한 구동전압(Vd)을 공급함으로써 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)의 각 발광 다이오드(LED)를 발광시켜 소정의 휘도를 가지는 광을 발생한다.As such, the
도 14는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.14 is a diagram schematically illustrating a display device according to a first embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(400), 패널 구동부(500), 및 전원 공급부(600)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 14, the display device according to the first embodiment of the present invention includes a
디스플레이 패널(400)은 패널 구동부(500)의 구동에 따라 공급되는 입력 데이터(R, G, B)에 대응되는 영상을 표시한다. 이때, 디스플레이 패널(400)은 액정 디스플레이 패널(Liquid Crystal Display Panel), 유기 발광 디스플레이 패널(Organic Light Emitting Display Panel), 전계 방출 디스플레이 패널(Field Emission Display Panel), 또는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel) 등을 포함하는 디지털 디스플레이 장치의 디스플레이 패널이 될 수 있다.The
패널 구동부(500)는 외부로부터 입력되는 입력 데이터(RGB)에 대응되는 영상을 디스플레이 패널(400)에 표시한다. 이를 위해, 패널 구동부(500)는 타이밍 제어부(510), 데이터 구동회로부(520), 및 스캔 구동회로부(530)를 포함하여 구성된다.The
타이밍 제어부(510)는 외부로부터 입력되는 입력 데이터(RGB)를 디스플레이 패널(200)의 구동에 알맞도록 정렬하여 데이터 구동회로부(520)에 공급한다.The
또한, 타이밍 제어부(510)는 수직 동기신호(Vsync); 수평 동기신호(Hsync); 데이터 인에이블 신호(Data Enable); 및 도트클럭(DCLK) 등을 포함하는 타이밍 동기신호(TSS)를 이용하여 데이터 구동회로부(520) 및 스캔 구동회로부(530)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDS)와 스캔 제어신호(SDS)를 생성한다.In addition, the
데이터 구동회로부(520)는 타이밍 제어부(510)로부터 공급되는 데이터 제어신호(DDS)에 따라 타이밍 제어부(510)로부터 입력되는 데이터 신호(R, G, B)를 래치하고, 래치된 데이터 신호를 아날로그 화소 전압으로 변환하여 데이터 라인들(DL)에 공급한다.The data driving
스캔 구동회로부(530)는 타이밍 제어부(510)로부터 공급되는 스캔 제어신호(SDS)에 따라 스캔 펄스를 생성하여 스캔 라인들(SL)에 순차적으로 공급한다.The scan
전원 공급부(600)는 외부로부터 공급되는 입력 전원을 이용하여 디스플레이 패널(400) 및 패널 구동부(500)의 구동에 필요한 구동전압을 생성한다. 이를 위해, 전원 공급부(600)는 도 3에 도시된 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100) 또는 도 8에 도시된 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치(200)를 포함하여 구성된다. 이하, 전원 공급 장치(100, 200)에 대한 설명은 도 3 내지 도 12에 대한 상술한 설명으로 대신하기로 한다.The
도 15는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.FIG. 15 is a diagram schematically illustrating a display apparatus according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 15를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 액정 디스플레이 패널(700), 패널 구동부(800), 백 라이트 유닛(300) 및 전원 공급부(900)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 15, the display device according to the second embodiment of the present invention includes a liquid
액정 디스플레이 패널(700)은 복수의 게이트 라인(GL)과 복수의 데이터 라인(DL)에 의해 정의되는 영역마다 형성된 복수의 화소(P)를 포함하여 구성된다.The liquid
복수의 화소(P) 각각은 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)에 접속된 박막 트랜지스터(미도시), 및 박막 트랜지스터에 접속된 액정셀을 포함하여 구성된다.Each of the plurality of pixels P includes a thin film transistor (not shown) connected to the gate line GL and the data line DL, and a liquid crystal cell connected to the thin film transistor.
이러한, 액정 디스플레이 패널(700)은 각 화소(P)에 공급되는 화소 전압에 따라 액정셀에 전계를 형성하여 백 라이트 유닛(300)으로부터 조사되는 광의 투과율을 조절함으로써 소정의 영상을 표시하게 된다.The liquid
패널 구동부(800)는 외부로부터 입력되는 입력 데이터(RGB)에 대응되는 영상을 액정 디스플레이 패널(700)에 표시한다. 이를 위해, 패널 구동부(800)는 타이밍 제어부(810), 데이터 구동회로부(820), 및 게이트 구동회로부(830)를 포함하여 구성된다.The
타이밍 제어부(810)는 외부로부터 입력되는 입력 데이터(RGB)를 액정 디스플레이 패널(700)의 구동에 알맞도록 정렬하여 데이터 구동회로부(820)에 공급한다.The
또한, 타이밍 제어부(810)는 입력되는 타이밍 동기신호(TSS)를 이용하여 데이터 구동회로부(820) 및 게이트 구동회로부(830)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS)와 게이트 제어신호(GCS)를 생성한다.In addition, the
타이밍 동기신호(TSS)는 수직 동기신호(Vsync); 수평 동기신호(Hsync); 데이터 인에이블 신호(Data Enable); 및 도트클럭(DCLK) 등을 포함하여 구성될 수 있다.The timing synchronization signal TSS is a vertical synchronization signal Vsync; Horizontal synchronization signal (Hsync); A data enable signal; And a dot clock DCLK.
데이터 제어신호(DCS)는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse); 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock); 소스 출력 인에이블(Source Output Enable); 및 극성 제어신호(POL) 등이 될 수 있다.The data control signal DCS includes a source start pulse; A source sampling clock; Source Output Enable; And a polarity control signal POL.
게이트 제어신호(GCS)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse); 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock); 및 게이트 출력 인에이블(Gate Output Enable) 등이 될 수 있다.The gate control signal GCS may include a gate start pulse; Gate Shift Clock; And a gate output enable.
데이터 구동회로부(820)는 타이밍 제어부(810)로부터 공급되는 데이터 제어신호(DCS)에 따라 타이밍 제어부(810)로부터 입력되는 데이터 신호(R, G, B)를 래치하고, 아날로그 정극성/부극성 감마전압을 이용하여 래치된 데이터 신호를 정극성/부극성 아날로그 화소 전압으로 변환한 후, 극성 제어신호에 대응되는 극성을 가지는 화소 전압을 생성하여 데이터 라인들(DL)에 공급한다.The data driving
게이트 구동회로부(830)는 타이밍 제어부(810)로부터 공급되는 게이트 제어신호(GCS)에 따라 게이트 펄스를 생성하여 게이트 라인들(GL)에 순차적으로 공급한다.The gate
백 라이트 유닛(300)은 발광 다이오드(LED)를 이용하여 액정 디스플레이 패널(700)에 광을 조사한다. 이를 위해, 백 라이트 유닛(300)은 도 13에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛을 포함하여 구성되기 때문에 이에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.The
한편, 백 라이트 유닛(300)은 상술한 복수의 발광 다이오드 어레이로부터 방출되는 광의 휘도 특성을 향상시키기 위한 복수의 광학 부재를 더 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, the
전원 공급부(900)는 외부로부터 공급되는 입력 전원을 이용하여 액정 디스플레이 패널(700) 및 패널 구동부(800)의 구동에 필요한 구동전압을 생성한다. 이를 위해, 전원 공급부(900)는 도 3에 도시된 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100) 또는 도 8에 도시된 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치(200)를 포함하여 구성된다. 이하, 전원 공급 장치(100, 200)에 대한 설명은 도 3 내지 도 12에 대한 상술한 설명으로 대신하기로 한다.The
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. Therefore, it is to be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
100, 200: 전원 공급 장치 110, 210: 전류 패스 형성부
300: 백 라이트 유닛 310: 구동전압 공급부
320: 듀티 제어부 400: 디스플레이 패널
500, 800: 패널 구동부 700: 액정 디스플레이 패널100, 200:
300: backlight unit 310: driving voltage supply unit
320: duty controller 400: display panel
500, 800: panel driver 700: liquid crystal display panel
Claims (17)
상기 입력 전원과 제 1 노드 사이에 접속된 부스터 인덕터;
상기 제 1 노드와 출력 노드 사이에 접속된 제 1 다이오드;
제 2 노드와 기저 전원 사이에 접속된 스위칭 소자;
상기 제 2 노드와 제 3 노드 사이에 접속된 제 2 다이오드;
상기 제 3 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 커패시터; 및
상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드 사이에 접속된 1차 코일과, 상기 출력 노드와 상기 제 3 노드 사이에 접속된 2차 코일을 가지는 변압기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.Input power;
A booster inductor connected between the input power source and a first node;
A first diode connected between the first node and an output node;
A switching element connected between the second node and the base power supply;
A second diode connected between the second node and a third node;
A capacitor connected between the third node and the base power source; And
And a transformer having a primary coil connected between the first node and the second node, and a secondary coil connected between the output node and the third node.
상기 입력 전원과 제 1 노드 사이에 접속된 부스터 인덕터;
상기 제 1 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 스위칭 소자;
제 2 노드와 출력 노드 사이에 접속된 제 1 다이오드;
상기 제 1 노드와 제 3 노드 사이에 접속된 제 2 다이오드;
상기 제 3 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 커패시터; 및
상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드 사이에 접속된 1차 코일과, 상기 출력노드와 상기 제 3 노드 사이에 접속된 2차 코일을 가지는 변압기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.Input power;
A booster inductor connected between the input power source and a first node;
A switching element connected between said first node and said base power source;
A first diode connected between the second node and the output node;
A second diode connected between the first node and a third node;
A capacitor connected between the third node and the base power source; And
And a transformer having a primary coil connected between the first node and the second node, and a secondary coil connected between the output node and the third node.
스위칭에 따라 상기 부스터 인덕터에 흐르는 전류를 제어하는 스위칭 소자; 및
상기 부스터 인덕터와 출력 노드 사이에 제 1 및 제 2 전류 패스를 형성하며, 변압기를 이용하여 상기 스위칭 소자의 턴-온(Turn-On)시 상기 스위칭 소자에 흐르는 전류를 선형적으로 증가시키고, 상기 스위칭 소자의 스위칭에 따라 상기 제 1 및 제 2 전류 패스 중 적어도 하나의 전류 패스를 형성하는 전류 패스 형성부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.A booster inductor through which current is supplied from an input power source;
A switching element controlling a current flowing through the booster inductor according to switching; And
Forming first and second current paths between the booster inductor and the output node, linearly increasing a current flowing through the switching element when the switching element is turned on using a transformer, and And a current path forming unit for forming at least one current path among the first and second current paths according to the switching of the switching element.
상기 변압기는 1:1의 권선비를 가지는 1차 코일과 2차 코일을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method of claim 3, wherein
The transformer is a power supply characterized in that it comprises a primary coil and a secondary coil having a turns ratio of 1: 1.
상기 전류 패스 형성부는,
상기 부스터 인덕터와 상기 출력 노드 사이의 상기 제 1 전류 패스를 형성하는 제 1 다이오드;
상기 변압기의 1차 코일로부터 공급되는 전류를 출력하는 제 2 다이오드;
상기 부스터 인덕터로부터 상기 스위칭 소자에 공급되는 전류를 선형적으로 증가시키는 1차 코일과, 상기 출력 노드에 접속된 2차 코일을 가지는 상기 변압기; 및
상기 제 2 다이오드로부터 출력되는 전류에 의해 충전되는 커패시터를 포함하며,
상기 변압기의 2차 코일은 상기 커패시터의 전압에 따라 상기 제 2 다이오드와 상기 출력 노드 사이의 상기 제 2 전류 패스를 형성하거나 상기 커패시터와 상기 출력 노드 사이의 제 3 전류 패스를 형성하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method of claim 3, wherein
The current path forming unit,
A first diode forming the first current path between the booster inductor and the output node;
A second diode for outputting a current supplied from the primary coil of the transformer;
The transformer having a primary coil linearly increasing a current supplied from the booster inductor to the switching element, and a secondary coil connected to the output node; And
A capacitor charged by a current output from the second diode,
The secondary coil of the transformer forms the second current path between the second diode and the output node or a third current path between the capacitor and the output node according to the voltage of the capacitor. Power supply.
상기 스위칭 소자가 오프(Off) 상태에서 온(On) 상태로 턴-온되는 제 1 구동 모드에 있어서,
상기 부스터 인덕터로부터 상기 제 1 다이오드로 흐르는 전류는 선형적으로 감소하고, 상기 부스터 인덕터로부터 상기 변압기의 1차 코일을 통해 상기 스위칭 소자로 흐르는 전류는 상기 1차 코일에 의해 상기 입력 전원으로부터 입력되는 입력 전류가 될 때까지 선형적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method of claim 5, wherein
In a first driving mode in which the switching element is turned on from an off state to an on state,
The current flowing from the booster inductor to the first diode decreases linearly, and the current flowing from the booster inductor through the primary coil of the transformer to the switching element is input from the input power by the primary coil. A power supply, which increases linearly until it is current.
상기 스위칭 소자가 온된 상태를 유지하는 제 2 구동 모드에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 다이오드는 개방되고, 상기 커패시터에 충전된 전하는 상기 변압기의 2차 코일을 통해 상기 출력 노드로 출력되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method of claim 5, wherein
In a second driving mode in which the switching element is kept on,
And the first and second diodes are open, and the charge charged in the capacitor is output to the output node through the secondary coil of the transformer.
상기 스위칭 소자가 온 상태에서 오프(Off)되어 오프 상태를 유지하는 제 3 구동 모드에 있어서,
상기 입력 전원, 상기 부스터 인덕터, 상기 변압기의 1차 코일, 상기 제 2 다이오드, 상기 변압기의 2차 코일, 및 상기 출력 노드로 이어지는 상기 제 2 전류 패스가 형성되고, 상기 제 2 다이오드로부터 출력되는 전류의 일부는 상기 커패시터에 충전되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method of claim 5, wherein
In a third driving mode in which the switching element is off in the on state to maintain the off state,
A second current path is formed that leads to the input power source, the booster inductor, the primary coil of the transformer, the second diode, the secondary coil of the transformer, and the output node, and the current output from the second diode. A portion of which is charged in the capacitor.
상기 스위칭 소자가 오프 상태를 유지하는 상기 제 3 구동 모드 이후의 제 4 구동 모드에 있어서,
상기 커패시터에 충전된 전하는 상기 변압기의 2차 코일을 통해 상기 출력 노드로 출력되고, 상기 커패시터의 방전에 의해 상기 제 2 다이오드에 흐르는 전류가 감소함에 따라 상기 제 1 다이오드가 도통되어 상기 부스터 인덕터와 상기 제 1 다이오드 및 상기 출력 노드로 이어지는 상기 제 1 전류 패스가 형성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method of claim 8,
In a fourth driving mode after the third driving mode in which the switching element maintains an off state,
Charge charged in the capacitor is output to the output node through the secondary coil of the transformer, and the first diode is conducted as the current flowing through the second diode decreases due to the discharge of the capacitor, so that the booster inductor and the And a first current path leading to a first diode and the output node is formed.
상기 전류 패스 형성부는,
상기 부스터 인덕터로부터 상기 스위칭 소자에 공급되는 전류를 선형적으로 증가시키는 1차 코일과, 상기 출력 노드에 접속된 2차 코일을 가지는 상기 변압기;
상기 변압기의 1차 코일과 상기 출력 노드 사이의 상기 제 1 전류 패스를 형성하는 제 1 다이오드;
상기 부스터 인덕터로부터 출력되는 전류를 출력하는 제 2 다이오드; 및
상기 제 2 다이오드로부터 출력되는 전류에 의해 충전되는 커패시터를 포함하며,
상기 변압기의 2차 코일은 상기 커패시터의 전압에 따라 상기 제 2 다이오드와 상기 출력 노드 사이의 상기 제 2 전류 패스를 형성하거나 상기 커패시터와 상기 출력 노드 사이의 제 3 전류 패스를 형성하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method of claim 3, wherein
The current path forming unit,
The transformer having a primary coil linearly increasing a current supplied from the booster inductor to the switching element, and a secondary coil connected to the output node;
A first diode forming the first current path between the primary coil of the transformer and the output node;
A second diode outputting a current output from the booster inductor; And
A capacitor charged by a current output from the second diode,
The secondary coil of the transformer forms the second current path between the second diode and the output node or a third current path between the capacitor and the output node according to the voltage of the capacitor. Power supply.
상기 스위칭 소자가 오프(Off) 상태에서 온(On) 상태로 턴-온되는 제 1 구동 모드에 있어서,
상기 부스터 인덕터로부터 상기 변압기의 1차 코일을 통해 상기 제 1 다이오드로 흐르는 전류는 상기 변압기의 1차 코일에 의해 선형적으로 감소하고, 상기 부스터 인덕터로부터 상기 스위칭 소자로 흐르는 전류는 상기 입력 전원으로부터 입력되는 입력 전류가 될 때까지 선형적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method of claim 10,
In a first driving mode in which the switching element is turned on from an off state to an on state,
Current flowing from the booster inductor through the primary coil of the transformer to the first diode is linearly reduced by the primary coil of the transformer, and current flowing from the booster inductor to the switching element is input from the input power source. And a linear increase until the input current becomes.
상기 스위칭 소자가 온된 상태를 유지하는 제 2 구동 모드에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 다이오드는 개방되고, 상기 커패시터에 충전된 전하는 상기 변압기의 2차 코일을 통해 상기 출력 노드로 출력되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method of claim 10,
In a second driving mode in which the switching element is kept on,
And the first and second diodes are open, and the charge charged in the capacitor is output to the output node through the secondary coil of the transformer.
상기 스위칭 소자가 온 상태에서 오프(Off)되어 오프 상태를 유지하는 제 3 구동 모드에 있어서,
상기 입력 전원, 상기 제 2 다이오드, 상기 변압기의 2차 코일, 및 상기 출력 노드로 이어지는 상기 제 2 전류 패스가 형성되고, 상기 제 2 다이오드로부터 출력되는 전류의 일부는 상기 커패시터에 충전되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method of claim 10,
In a third driving mode in which the switching element is off in the on state to maintain the off state,
And the second current path leading to the input power source, the second diode, the secondary coil of the transformer, and the output node is formed, and a portion of the current output from the second diode is charged in the capacitor. Power supply.
상기 스위칭 소자가 오프 상태를 유지하는 상기 제 3 구동 모드 이후의 제 4 구동 모드에 있어서,
상기 커패시터에 충전된 전하는 상기 변압기의 2차 코일을 통해 상기 출력 노드로 출력되고, 상기 커패시터의 방전에 의해 상기 제 2 다이오드에 흐르는 전류가 감소함에 따라 상기 제 1 다이오드가 도통되어 상기 부스터 인덕터와 상기 변압기의 1차 코일과 상기 제 1 다이오드 및 상기 출력 노드로 이어지는 상기 제 1 전류 패스가 형성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method of claim 13,
In a fourth driving mode after the third driving mode in which the switching element maintains an off state,
Charge charged in the capacitor is output to the output node through the secondary coil of the transformer, and the first diode is conducted as the current flowing through the second diode decreases due to the discharge of the capacitor, so that the booster inductor and the And a first current path leading to the primary coil of the transformer and the first diode and the output node.
상기 전원 공급 장치의 출력 노드에 병렬 접속된 적어도 하나의 발광 다이오드 어레이; 및
소정의 듀티를 가지는 스위칭 제어신호를 생성하여 상기 전원 공급 장치에 구성된 스위칭 소자의 스위칭을 제어하는 듀티 제어부를 포함하여 구성되며,
상기 발광 다이오드 어레이는 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.A driving voltage supply unit including the power supply device according to any one of claims 1 to 14;
At least one light emitting diode array connected in parallel to an output node of the power supply; And
And a duty controller configured to generate a switching control signal having a predetermined duty to control switching of the switching elements configured in the power supply device.
And said light emitting diode array comprises a plurality of light emitting diodes electrically connected in series.
상기 표시 패널에 광을 조사하는 제 15 항에 기재된 백 라이트 유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.A liquid crystal display panel which displays a predetermined image by adjusting the light transmittance of the liquid crystal; And
A display device comprising the backlight unit of claim 15 for irradiating light to the display panel.
상기 디스플레이 패널의 구동에 필요한 전원을 생성하는 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 전원 공급 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.A display panel displaying a predetermined image; And
A display device comprising the power supply device according to any one of claims 1 to 14 for generating power required for driving the display panel.
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JP4649728B2 (en) * | 2000-11-15 | 2011-03-16 | パナソニック電工株式会社 | Power supply device and discharge lamp lighting device |
KR100424444B1 (en) * | 2001-04-18 | 2004-03-24 | 한국전기연구원 | Lossless snubber for boost converter |
JP2005197180A (en) * | 2004-01-09 | 2005-07-21 | Matsushita Electric Works Ltd | High voltage pulse generating device, discharge lamp lighting device, and projector device |
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