KR20120048154A - 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, 메인 스위치 소자의 전력 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 improve power efficiency by reducing power loss of a main switch element.
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. 이러한 전원 공급 장치에는 벅(Buck) 컨버터, 부스트(Boost) 컨버터 및 SEPIC(단일 단부 주 인덕턴스 컨버터)(Single-Ended Primary Inductance Converter) 등이 될 수 있다.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). Such power supplies can be buck converters, boost converters, and single-ended primary inductance converters (SEPICs).
도 1은 종래의 SEPIC 컨버터를 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing a conventional SEPIC converter.
도 1을 참조하면, 종래의 SEPIC 컨버터는 입력 커패시터(Cin), 출력 커패시터(Cout), 제 1 및 제 2 인덕터(L1, L2), 격리 커패시터(Cs), 다이오드(D), 및 메인 스위치 소자(S1)로 구성된다.Referring to FIG. 1, a conventional SEPIC converter includes an input capacitor Cin, an output capacitor Cout, first and second inductors L1 and L2, an isolation capacitor Cs, a diode D, and a main switch element. It consists of S1.
이러한 종래의 SEPIC 컨버터의 구동 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to the driving method of the conventional SEPIC converter as follows.
먼저, 메인 스위치 소자(S1)가 온(ON)되면, 입력 에너지가 제 1 인덕터(L1)에 저장됨과 동시에 메인 스위치 소자(S1)의 오프(OFF)시 격리 커패시터(Cs)에 저장되어 있던 에너지가 방전되면서 제 2 인덕터(L2)를 충전시킨다. 이때, 부하(Load)에는 출력 커패시터(Cout)에 충전되어 있는 에너지가 공급된다.First, when the main switch element S1 is turned on, input energy is stored in the first inductor L1 and energy stored in the isolation capacitor Cs when the main switch element S1 is turned off. Is discharged to charge the second inductor (L2). At this time, energy charged in the output capacitor Cout is supplied to the load.
반면에, 메인 스위치 소자(S1)가 오프(OFF)되면, 제 1 인덕터(L1)에 저장된 에너지가 부하로 출력됨과 아울러 격리 커패시터(Cs)를 충전시킨다. 이와 동시에, 제 2 인덕터(L2)에 충전된 에너지는 다이오드(D)를 통해 부하로 공급된다.On the other hand, when the main switch element S1 is turned off, the energy stored in the first inductor L1 is output to the load and charges the isolation capacitor Cs. At the same time, the energy charged in the second inductor L2 is supplied to the load through the diode D.
이와 같은, 종래의 SEPIC 컨버터의 전압, 전류 변환 비는 아래의 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.As such, the voltage and current conversion ratio of the conventional SEPIC converter may be defined as in
상기의 수학식 1에서, DS1은 메인 스위치 소자(S1)의 온(On) 듀티(Duty)를 나타낸다.In
상술한 종래의 SEPIC 컨버터의 경우, 전력 손실의 대부분은 메인 스위치 소자(S1)의 스위칭 손실(Switching Loss)과 인덕터(L1, L2)의 권선(Winding) 저항에서의 열로 발생한다. 스위칭 손실과 인덕터의 열 손실은 컨버터 내부에 흐르는 전류에 의한 것으로, 컨버터 내부에 전류가 많이 흐를수록 그 손실 양이 커지게 된다. 이에 따라, 종래의 SEPIC 컨버터의 경우 입출력 전압 전환 비가 낮기 때문에 입력 전류는 그 만큼 강압(Down) 되지 못하고, 상당한 양의 전류가 컨버터 내부에 흐르게 된다. 따라서, 컨버터 내부에서 순환하는 큰 전류는 스위칭 손실과 인덕터의 권선 저항에서의 열 손실을 야기시킴으로써 효율을 저하시키게 된다.In the case of the conventional SEPIC converter described above, most of the power loss is generated by the switching losses of the main switch element S1 and the heat in the winding resistances of the inductors L1 and L2. The switching loss and the heat loss of the inductor are caused by the current flowing in the converter. The more current flows in the converter, the larger the loss. Accordingly, in the conventional SEPIC converter, since the input / output voltage switching ratio is low, the input current does not go down by that much, and a considerable amount of current flows inside the converter. Thus, a large current circulating inside the converter causes a loss in efficiency by causing switching losses and heat losses in the winding resistance of the inductor.
한편, 24V의 입력 전압, 26.5V의 출력 전압, 및 2.8A의 출력 전류의 구동 조건을 가지도록 설계한 종래의 SEPIC 컨버터의 스위치 전압과 전류 파형을 실험한 결과, 도 2에서 알 수 있듯이, 종래의 SEPIC 컨버터는 다음과 같은 문제점이 있다.On the other hand, as a result of experiments with the switch voltage and current waveform of the conventional SEPIC converter designed to have a driving condition of 24V input voltage, 26.5V output voltage, and 2.8A output current, as shown in FIG. SEPIC converter has the following problems.
첫째, 출력 전류 2.8A 조건에서 스위치 전류는 최대 9A 가까이 흐르고, 스위치 전압은 최대 108V 까지 상승한다는 문제점이 있다.First, the switch current flows up to 9A and the switch voltage rises up to 108V under the output current of 2.8A.
둘째, 메인 스위치 소자의 오프(OFF)시 전압과 전류 모두 오실레이션(Oscillation)이 발생되어 전자파 장애(EMI)가 발생될 수 있다는 문제점이 있다.Second, when the main switch device is turned off, oscillation occurs in both voltage and current, and thus, electromagnetic interference (EMI) may occur.
셋째, 컨버터 내부의 인덕터에 흐르는 전류도 증가하여 인덕터의 권선 손실이 발생한다는 문제점이 있다.Third, there is a problem in that the current flowing through the inductor inside the converter also increases, causing winding loss of the inductor.
결과적으로 종래의 SEPIC 컨버터는 출력 전류의 레벨이 증가할수록 메인 스위치 소자에 흐르는 전류가 계속 증가하기 때문에 효율이 더욱 저하된다는 문제점이 있다.As a result, the conventional SEPIC converter has a problem that the efficiency is further lowered because the current flowing through the main switch element continues to increase as the level of the output current increases.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 메인 스위치 소자의 전력 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, which can improve power efficiency by reducing power loss of a main switch element.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전원 공급 장치는 입력 전원에 접속된 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 접속된 제 1 인덕터; 상기 제 2 노드와 기저 전원 사이에 접속되어 제 1 스위칭 신호에 따라 스위칭되는 메인 스위치; 상기 제 2 노드와 제 3 노드 사이에 접속된 분리 커패시터; 상기 제 3 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 제 2 인덕터; 상기 제 3 노드와 출력 노드 사이에 접속된 제 1 다이오드; 애노드 전극과 캐소드 전극을 가지며 상기 애노드 전극이 상기 제 2 노드에 접속된 제 2 다이오드; 일단이 상기 제 2 다이오드의 캐소드 단자에 접속된 제 3 인덕터; 및 상기 제 3 인덕터의 타단과 상기 출력 노드 사이에 접속되어 제 2 스위칭 신호에 따라 스위칭되는 보조 스위치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power supply apparatus comprising: a first inductor connected between a first node and a second node connected to an input power source; A main switch connected between the second node and a base power source and switched according to a first switching signal; A separation capacitor connected between the second node and a third node; A second inductor connected between the third node and the base power supply; A first diode connected between the third node and an output node; A second diode having an anode electrode and a cathode electrode, the anode diode being connected to the second node; A third inductor, one end of which is connected to the cathode terminal of the second diode; And an auxiliary switch connected between the other end of the third inductor and the output node and switched according to a second switching signal.
상기 전원 공급 장치는 상기 제 1 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 입력 커패시터; 및 상기 출력 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 출력 커패시터를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The power supply includes an input capacitor connected between the first node and the base power source; And an output capacitor connected between the output node and the base power supply.
상기 제 2 스위칭 신호의 폴링(Falling) 시점은 상기 제 1 스위칭 신호의 라이징(Raising) 시점으로부터 제 1 기간만큼 지연되고, 상기 제 2 스위칭 신호의 라이징 시점은 상기 제 1 스위칭 신호의 폴링 시점으로부터 제 2 기간만큼 지연되는 것을 특징으로 한다.The falling time point of the second switching signal is delayed by a first period from the rising time point of the first switching signal, and the rising time point of the second switching signal is changed from the falling time point of the first switching signal. It is characterized by a delay by two periods.
상기 제 1 기간은 상기 메인 스위치 소자와 상기 보조 스위치 소자가 동시에 온(On) 상태인 기간이며, 상기 제 2 기간은 상기 제 1 다이오드의 도통 기간인 것을 특징으로 한다.The first period is a period in which the main switch element and the auxiliary switch element are simultaneously in an on state, and the second period is a conduction period of the first diode.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전원 공급 장치는 입력 전원; 제 1 스위칭 신호에 따른 메인 스위치 소자의 스위칭에 따라 상기 입력 전원으로부터 공급되는 에너지를 저장하고, 저장된 에너지를 출력 노드에 선택적으로 출력하는 전력 변환부; 및 제 2 스위칭 신호에 따른 보조 스위치 소자의 스위칭에 따라 상기 입력 전원과 상기 출력 노드 사이의 전력 패스를 선택적으로 형성하는 다이렉트 전력 패스부를 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 power converter configured to store energy supplied from the input power according to switching of the main switch element according to a first switching signal, and selectively output the stored energy to an output node; And a direct power path unit for selectively forming a power path between the input power source and the output node according to the switching of the auxiliary switch element according to the second switching signal.
상기 전력 변환부는 상기 입력 전원에 접속된 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 접속된 제 1 인덕터; 상기 제 2 노드와 기저 전원 사이에 접속되며, 상기 제 1 스위칭 신호에 따라 스위칭되어 상기 입력 전원으로부터 공급되는 에너지를 상기 제 1 인덕터에 저장시키고, 상기 제 1 인덕터에 저장된 에너지를 출력 노드로 출력시키는 상기 메인 스위치 소자; 상기 제 2 노드와 제 3 노드 사이에 접속되어 상기 메인 스위치 소자의 오프(OFF)시 상기 제 1 인덕터로부터 상기 출력 노드로 출력되는 에너지를 저장하고, 상기 메인 스위치 소자의 온(ON)시 저장된 에너지를 방전하는 분리 커패시터; 상기 메인 스위치 소자의 온(ON)시 상기 분리 커패시터에 의해 방전되는 에너지를 저장하고, 상기 메인 스위치 소자의 오프(OFF)시 저장된 에너지를 상기 출력 노드로 출력하는 제 2 인덕터; 및 상기 메인 스위치 소자의 오프(OFF)시 상기 제 1 및 제 2 인덕터에 의해 출력되는 에너지를 상기 출력 노드로 전달하는 제 1 다이오드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The power converter includes a first inductor connected between a first node and a second node connected to the input power source; A connection between the second node and a base power source and switched according to the first switching signal to store energy supplied from the input power source in the first inductor and output energy stored in the first inductor to an output node. The main switch element; Connected between the second node and a third node to store energy output from the first inductor to the output node when the main switch element is OFF, and stored energy when the main switch element is ON A separation capacitor to discharge; A second inductor storing energy discharged by the separation capacitor when the main switch element is turned on and outputting the stored energy to the output node when the main switch element is turned off; And a first diode configured to transfer energy output by the first and second inductors to the output node when the main switch element is turned off.
상기 다이렉트 전력 패스부는 애노드 전극과 캐소드 전극을 가지며 상기 애노드 전극이 상기 제 2 노드에 접속된 제 2 다이오드; 및 상기 제 2 다이오드의 캐소드 전극과 상기 보조 스위치 소자 사이에 접속된 제 3 인덕터를 포함하며, 상기 보조 스위치 소자는 상기 제 3 인덕터와 상기 출력 노드 사이에 접속되며, 상기 제 2 스위칭 신호에 따라 스위칭되어 상기 제 3 인덕터와 상기 출력 노드 사이의 전류 패스를 형성하는 것을 특징으로 한다.The direct power path unit includes a second diode having an anode electrode and a cathode electrode, the anode electrode being connected to the second node; And a third inductor connected between the cathode electrode of the second diode and the auxiliary switch element, wherein the auxiliary switch element is connected between the third inductor and the output node and switched according to the second switching signal. And form a current path between the third inductor and the output node.
상기 제 3 인덕터는 상기 메인 스위치 소자에 흐르는 전류를 선형적으로 제어하여 상기 메인 스위치 소자를 소프트 스위칭(soft Switching)시키는 것을 특징으로 한다.The third inductor may linearly control a current flowing through the main switch element to soft switch the main switch element.
상기 제 3 인덕터는 상기 제 1 다이오드의 턴-오프(Turn-OFF)시 상기 보조 스위치 소자의 흐르는 전류를 선형적으로 제어하여 상기 제 1 다이오드에 흐르는 전류를 선형적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.The third inductor may linearly control a current flowing through the first diode by linearly controlling a current flowing through the auxiliary switch element when the first diode is turned off.
상기 제 2 스위칭 신호의 폴링(Falling) 시점은 상기 제 1 스위칭 신호의 라이징(Raising) 시점으로부터 제 1 기간만큼 지연되고, 상기 제 2 스위칭 신호의 라이징 시점은 상기 제 1 스위칭 신호의 폴링 시점으로부터 제 2 기간만큼 지연되는 것을 특징으로 한다.The falling time point of the second switching signal is delayed by a first period from the rising time point of the first switching signal, and the rising time point of the second switching signal is changed from the falling time point of the first switching signal. It is characterized by a delay by two periods.
상기 제 1 기간은 상기 메인 스위치 소자와 상기 보조 스위치 소자가 동시에 온(On) 상태인 기간이며, 상기 제 2 기간은 상기 제 1 다이오드의 도통 기간인 것을 특징으로 한다.The first period is a period in which the main switch element and the auxiliary switch element are simultaneously in an on state, and the second period is a conduction period of the first diode.
상기 제 1 다이오드는 상기 메인 스위치 소자와 상기 보조 스위치 소자가 동시에 오프(OFF) 상태일 경우에만 도통되는 것을 특징으로 한다.The first diode is conductive only when the main switch element and the auxiliary switch element are in an OFF state at the same time.
상기 메인 스위치 소자의 온 듀티(ON Duty) 시간은 상기 제 1 다이오드의 도통 기간보다 길거나 짧은 것을 특징으로 한다.The ON Duty time of the main switch element is longer or shorter than the conduction period of the first diode.
상기 전원 공급 장치는 상기 메인 스위치 소자의 온 듀티(ON Duty) 시간이 상기 제 1 다이오드의 도통 기간보다 길 경우 상기 입력 전압보다 높은 출력 전압을 상기 출력 노드로 출력하고, 상기 메인 스위치 소자의 온 듀티(ON Duty) 시간이 상기 제 1 다이오드의 도통 기간보다 짧을 경우 상기 입력 전압보다 낮은 출력 전압을 상기 출력 노드로 출력하는 것을 특징으로 한다.The power supply device outputs an output voltage higher than the input voltage to the output node when the on duty time of the main switch element is longer than the conduction period of the first diode, and the on duty of the main switch element. When the (ON Duty) time is shorter than the conduction period of the first diode, an output voltage lower than the input voltage is output to the output node.
상기 전력 변환부는 상기 제 1 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 입력 커패시터; 및 상기 출력 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 출력 커패시터를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The power converter includes an input capacitor connected between the first node and the base power source; And an output capacitor connected between the output node and the base power supply.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 백 라이트 유닛은 상기 전원 공급 장치를 포함하여 구성된 구동 전압 공급부; 상기 전원 공급 장치의 출력 노드에 병렬 접속된 적어도 하나의 발광 다이오드 어레이; 및 상기 제 1 및 제 2 스위칭 신호를 생성하여 상기 전원 공급 장치를 제어하는 듀티 제어부를 포함하여 구성되며, 상기 발광 다이오드 어레이는 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드를 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 the first and second switching signals to control the power supply device, wherein the LED array includes a plurality of LEDs electrically connected in series. .
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 상기 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 상기 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 generating power required for driving the display panel.
상술한 바와 같이 본 발명은 다이렉트 전력 패스부를 통해 입력 및 출력 사이의 전력 패스를 직접적으로 형성함으로써 고 효율로 직접 전달되는 전력 량을 증가시키고, 메인 스위치의 스위칭에 따른 전력 손실을 감소시켜 전력 변환 효율을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.As described above, the present invention increases the amount of power delivered directly with high efficiency by directly forming a power path between an input and an output through a direct power path unit, and reduces power loss due to switching of the main switch, thereby reducing power conversion efficiency. There is an effect that can be improved.
또한, 본 발명은 다이렉트 전력 패스부를 통해 메인 스위치 소자를 소프트 스위칭시켜 메인 스위치 소자의 스위칭 손실을 감소시킬 수 있으며, 메인 스위치 소자에 흐르는 전류 레벨을 감소시켜 메인 스위치 소자의 턴-오프시 메인 스위치 소자의 양단 전압을 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.In addition, the present invention can reduce the switching loss of the main switch element by soft switching the main switch element through the direct power path, and reduces the current level flowing through the main switch element, the main switch element during turn-off of the main switch element There is an effect that the voltage across both sides can be reduced.
도 1은 종래의 SEPIC 컨버터를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 전원 공급 장치에서 발생되는 스위칭 손실을 설명하기 위한 파형도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 메인 스위치 소자 및 보조 스위치 소자 각각을 스위칭시키기 위한 제 1 실시 예에 따른 제 1 및 제 2 스위칭 신호를 나타내는 파형도이다.
도 5는 도 3에 도시된 메인 스위치 소자 및 보조 스위치 소자 각각을 스위칭시키기 위한 제 2 실시 예에 따른 제 1 및 제 2 스위칭 신호를 나타내는 파형도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치에 있어서, 스텝-업(Step Up) 모드의 구동 방법을 단계적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6a 내지 도 6c에 도시된 스텝-업(Step Up) 모드의 구동 방법에 따른 전압 및 전류 파형을 나타내는 파형도이다.
도 8은 도 6a 내지 도 6c에 도시된 전원 공급 장치의 스텝-다운(Step Down) 모드의 구동 방법에 따른 전압 및 전류 파형을 나타내는 파형도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치에 대한 메인 스위치 소자 및 보조 스위치 소자의 전류 및 전압 파형을 시뮬레이션 결과를 나타내는 파형도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.1 is a view schematically showing a conventional SEPIC converter.
2 is a waveform diagram illustrating a switching loss generated in a conventional power supply.
3 is a view schematically illustrating a power supply device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a waveform diagram illustrating first and second switching signals according to the first exemplary embodiment for switching each of the main switch element and the auxiliary switch element shown in FIG. 3.
FIG. 5 is a waveform diagram illustrating first and second switching signals according to a second exemplary embodiment for switching each of the main switch element and the auxiliary switch element shown in FIG. 3.
6A through 6C are diagrams illustrating a method of driving a step-up mode step by step in a power supply according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a waveform diagram illustrating voltage and current waveforms according to the driving method of the step-up mode illustrated in FIGS. 6A to 6C.
FIG. 8 is a waveform diagram illustrating voltage and current waveforms according to a driving method of a step-down mode of the power supply device illustrated in FIGS. 6A to 6C.
9A and 9B are waveform diagrams illustrating simulation results of current and voltage waveforms of a main switch element and an auxiliary switch element of a power supply device according to an exemplary embodiment of the present invention.
10 is a diagram schematically illustrating a backlight unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram schematically illustrating a display apparatus according to a first exemplary embodiment of the present invention.
12 is a diagram schematically illustrating a display device 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 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.3 is a view schematically illustrating a power supply device according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 입력 전원(Vin), 전력 변환부(110), 및 다이렉트(Direct) 전력 패스(Pass)부(120)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 3, a
입력 전원(Vin)은 제 1 전력 변환부(110)의 제 1 노드(Node; N1)와 기저 전원 사이에 접속된다. 이러한, 입력 전원(Vin)은 소정 레벨(Level)의 입력 전압을 제 1 전력 변환부(110)에 공급하는 것으로, 벽 전원 또는 배터리(Battery)가 될 수 있다.The input power source Vin is connected between the first node N1 of the
전력 변환부(110)는 입력 커패시터(Cin), 제 1 인덕터(L1), 메인 스위치 소자(S1), 분리 커패시터(Cs), 제 2 인덕터(L2), 제 1 다이오드(D1), 및 출력 커패시터(Cout)를 포함하여 구성된다.The
입력 커패시터(Cin)는 제 1 노드(N1)와 기저 전원 사이에 접속된다. 이러한, 입력 커패시터(Cin)는 메인 스위치 소자(S1)의 스위칭에 따라 입력 전원(Vin)으로부터 공급되는 전압을 저장하고, 저장된 에너지를 출력한다.The input capacitor Cin is connected between the first node N1 and the base power supply. The input capacitor Cin stores the voltage supplied from the input power Vin according to the switching of the main switch element S1, and outputs the stored energy.
제 1 인덕터(L1)는 제 1 노드(N1)와 제 2 노드(N2) 사이에 접속된다. 즉, 제 1 인덕터(L1)의 일단은 제 1 노드(N1)에 접속되고, 타단은 제 2 노드(N2)를 통해 분리 커패시터(Cs)의 일단에 접속된다. 이러한, 제 1 인덕터(L1)는 메인 스위치 소자(S1)의 스위칭에 따라 입력 전원(Vin) 및/또는 입력 커패시터(Cin)로부터 공급되는 에너지를 저장하고, 저장된 에너지를 출력한다.The first inductor L1 is connected between the first node N1 and the second node N2. That is, one end of the first inductor L1 is connected to the first node N1, and the other end is connected to one end of the separation capacitor Cs through the second node N2. The first inductor L1 stores the energy supplied from the input power Vin and / or the input capacitor Cin according to the switching of the main switch element S1, and outputs the stored energy.
메인 스위치 소자(S1)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 외부의 듀티(Duty) 제어부(미도시)로부터 공급되는 소정의 온(ON) 듀티(tS1)를 가지는 제 1 스위칭 신호(SS1)에 따라 스위칭되어 전력 변환부(110) 내의 전류 흐름을 제어한다. 이를 위해, 메인 스위치 소자(S1)는 제 1 스위칭 신호(SS1)가 공급되는 게이트 단자, 제 2 노드(N2)에 접속된 드레인 단자, 및 기저 전원에 접속된 소스 단자를 포함하여 구성된다. 이러한, 메인 스위치 소자(S1)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.As shown in FIG. 4, the main switch element S1 has a first switching signal SS1 having a predetermined ON duty t S1 supplied from an external duty controller (not shown). Switched accordingly to control the current flow in the
상기의 메인 스위치 소자(S1)는 소스 단자로부터 드레인 단자 쪽으로 순방향 바이어스되도록 형성된 내부 다이오드를 더 포함하여 구성될 수 있다.The main switch element S1 may further include an internal diode formed to be forward biased from the source terminal to the drain terminal.
분리 커패시터(Cs)는 제 2 노드(N2)와 제 3 노드(N3) 사이에 접속된다. 즉, 분리 커패시터(Cs)의 일단은 제 2 노드(N2)에 접속되고, 타단은 제 3 노드(N3)에 접속된다. 이러한, 분리 커패시터(Cs)는 메인 스위치 소자(S1)의 스위칭에 따라 에너지를 저장하고, 저장된 에너지를 부하(Load)로 출력한다.The separation capacitor Cs is connected between the second node N2 and the third node N3. That is, one end of the separation capacitor Cs is connected to the second node N2 and the other end is connected to the third node N3. The separation capacitor Cs stores energy according to the switching of the main switch element S1 and outputs the stored energy to the load.
제 2 인덕터(L2)는 제 3 노드(N3)와 기저 전원 사이에 접속된다. 즉, 제 2 인덕터(L2)의 일단은 제 3 노드(N3)에 접속되고, 타단은 기저 전원에 접속된다. 이러한, 제 2 인덕터(L2)는 메인 스위치 소자(S1)의 스위칭에 따라 공급되는 에너지를 저장하고, 저장된 에너지를 부하(Load)로 출력하거나, 분리 커패시터(Cs)로 출력하여 분리 커패시터(Cs)를 충전시킨다.The second inductor L2 is connected between the third node N3 and the base power supply. That is, one end of the second inductor L2 is connected to the third node N3 and the other end is connected to the base power source. The second inductor L2 stores energy supplied according to the switching of the main switch element S1 and outputs the stored energy to a load or outputs the separated capacitor Cs to the separated capacitor Cs. Charge it.
제 1 다이오드(D1)는 제 3 노드(N3)와 출력 노드(No) 사이에 접속된다. 즉, 제 1 다이오드(D1)의 애노드 단자는 제 3 노드(N3)에 접속되고, 캐소드 단자는 출력 노드(No)에 접속된다. 이러한, 제 1 다이오드(D1)는 제 3 노드(N3)와 출력 노드(No)의 전압 레벨에 따라 도통되어 제 1 및 제 2 인덕터(L1, L2)에 저장된 에너지를 출력 노드(No)로 출력한다. 또한, 제 1 다이오드(D1)는 출력 노드(No)로부터 제 3 노드(N3) 쪽으로 흐르는 역방향 전류를 차단한다.The first diode D1 is connected between the third node N3 and the output node No. That is, the anode terminal of the first diode D1 is connected to the third node N3, and the cathode terminal is connected to the output node No. The first diode D1 is conducted according to the voltage level of the third node N3 and the output node No to output energy stored in the first and second inductors L1 and L2 to the output node No. do. In addition, the first diode D1 blocks the reverse current flowing from the output node No toward the third node N3.
출력 커패시터(Cout)는 출력 노드(No)와 기저 전원 사이에 접속된다. 즉, 출력 커패시터(Cout)의 일단은 출력 노드(No)에 접속되고, 타단은 기저 전원에 접속된다. 이러한, 출력 커패시터(Cout)는 메인 스위치 소자(S1)의 온(ON)시 출력 노드(No)를 통해 부하(Load)로 출력되는 전압을 일정하게 평활함과 아울러 저장하고, 메인 스위치 소자(S1)의 오프(OFF)시 저장된 전압을 출력 노드(No)를 통해 부하(Load)로 출력한다. 여기서, 부하(Load)는 발광 다이오드(LED), 발광 다이오드 어레이(LED Array), 백 라이트 유닛, 각종 정보 기기, 또는 디스플레이 장치 등이 될 수 있다.The output capacitor Cout is connected between the output node No and the base power supply. That is, one end of the output capacitor Cout is connected to the output node No, and the other end is connected to the base power supply. The output capacitor Cout smoothly and simultaneously stores the voltage output to the load through the output node No when the main switch element S1 is ON, and the main switch element S1. In the OFF state, the stored voltage is output to the load through the output node No. Here, the load may be a light emitting diode (LED), a light emitting diode array (LED array), a backlight unit, various information devices, a display device, or the like.
한편, 출력 커패시터(Cout)는 출력 노드(No)에 접속되는 부하(Load) 회로에 내장될 수도 있다.The output capacitor Cout may be embedded in a load circuit connected to the output node No.
이와 같은 전력 변환부(110)는 제 1 스위칭 신호(SS1)에 따른 메인 스위치 소자(S1)의 온(ON)시, 제 1 인덕터(L1)를 충전시킴과 동시에 분리 커패시터(Cs)에 저장된 에너지의 방전을 통해 제 2 인덕터(L2)를 충전시키고, 제 1 스위칭 신호(SS1)에 따른 메인 스위치 소자(S1)의 오프(OFF)시, 제 1 및 제 2 인덕터(L1, L2)에 저장된 에너지를 출력 노드(No)로 출력함과 아울러 출력 커패시터(Cout)를 충전시킨다.The
다이렉트 전력 패스부(120)는 제 2 다이오드(D2), 제 3 인덕터(L3), 및 보조 스위치 소자(S2)를 포함하여 구성된다.The direct
제 2 다이오드(D2)는 제 2 노드(N2)와 제 3 인덕터(L3) 사이에 접속된다. 즉, 제 2 다이오드(D2)의 애노드 단자는 제 2 노드(N2)에 접속되고, 캐소드 단자는 제 3 인덕터(L3)의 일단에 접속된다. 이러한, 제 2 다이오드(D2)는 보조 스위치 소자(S2)의 스위칭에 따라 도통되어 제 2 노드(N2)를 통해 공급되는 전류를 제 3 인덕터(L3)에 공급하고, 메인 스위치 소자(S1)의 온(On)시 출력 노드(No)로부터 메인 스위치 소자(S1) 쪽으로 흐르는 역방향 전류를 차단한다.The second diode D2 is connected between the second node N2 and the third inductor L3. That is, the anode terminal of the second diode D2 is connected to the second node N2, and the cathode terminal is connected to one end of the third inductor L3. The second diode D2 is turned on in accordance with the switching of the auxiliary switch element S2 to supply the current supplied through the second node N2 to the third inductor L3, and the main switch element S1 On turns off the reverse current flowing from the output node No toward the main switch element S1.
제 3 인덕터(L3)는 제 2 다이오드(D2)와 보조 스위칭(S2) 사이에 접속된다. 즉, 제 3 인덕터(L3)의 일단은 제 2 다이오드(D2)의 캐소드 단자에 접속되고, 다타단은 보조 스위치 소자(S2)에 접속된다. 이러한, 제 3 인덕터(L3)는 보조 스위치 소자(S2)의 스위칭에 따라 제 2 다이오드(D2)를 통해 공급되는 에너지를 저장함으로써 메인 스위치 소자(S1)에 흐르는 전류 레벨 및 스위칭 손실을 감소시켜 메인 스위치 소자(S1)를 소프트 스위칭(Soft Switching)시킨다.The third inductor L3 is connected between the second diode D2 and the auxiliary switching S2. That is, one end of the third inductor L3 is connected to the cathode terminal of the second diode D2, and the other end thereof is connected to the auxiliary switch element S2. The third inductor L3 stores the energy supplied through the second diode D2 according to the switching of the auxiliary switch element S2 to reduce the current level and switching loss flowing through the main switch element S1, thereby reducing the main voltage. Soft switching of the switch element S1.
보조 스위치 소자(S2)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 외부의 펄스 폭 제어부(미도시)로부터 공급되는 소정의 온 듀티(tS2)를 가지는 제 2 스위칭 신호(SS1)에 따라 온오프되어 제 3 인덕터(L3)를 통해 공급되는 에너지를 출력 노드(No)로 공급한다. 이를 위해, 보조 스위치 소자(S2)는 제 2 스위칭 신호(SS2)가 공급되는 게이트 단자, 제 3 인덕터(L3)의 타단에 접속된 드레인 단자, 및 출력 노드(No)에 접속된 소스 단자를 포함하여 구성된다. 이러한, 보조 스위치 소자(S2)는 제 3 인덕터(L3)의 연속적인(Continuous) 전류 특성으로 인하여 제 2 스위칭 신호(SS1)에 따라 제 3 인덕터(L3)로부터 공급되는 전류가 선형적으로 천천히 증가하므로 소프트 스위칭을 하게 된다. 상기의 보조 스위치 소자(S2)는 메인 스위치 소자(S1)와 동일한 전계효과 트랜지스터, 절연 게이트 양극성 트랜지스터, 또는 통합 게이트 정류 사이리스터가 될 수 있다.As shown in FIG. 4, the auxiliary switch element S2 is turned on and off in accordance with the second switching signal SS1 having a predetermined on duty t S2 supplied from an external pulse width controller (not shown). The energy supplied through the third inductor L3 is supplied to the output node No. To this end, the auxiliary switch element S2 includes a gate terminal to which the second switching signal SS2 is supplied, a drain terminal connected to the other end of the third inductor L3, and a source terminal connected to the output node No. It is configured by. The auxiliary switch element S2 linearly and slowly increases the current supplied from the third inductor L3 according to the second switching signal SS1 due to the continuous current characteristic of the third inductor L3. Therefore, soft switching is performed. The auxiliary switch element S2 may be the same field effect transistor, insulated gate bipolar transistor, or integrated gate rectifier thyristor as the main switch element S1.
한편, 상기의 보조 스위치 소자(S2)는 소스 단자로부터 드레인 단자 쪽으로 순방향 바이어스되도록 형성된 내부 다이오드를 더 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, the auxiliary switch element S2 may further include an internal diode formed to be forward biased from the source terminal to the drain terminal.
상기 제 2 스위칭 신호(SS2)의 폴링(Falling) 시점은 제 1 스위칭 신호(SS1)의 라이징(Raising) 시점으로부터 제 1 기간(tRL)만큼 지연되고, 제 2 스위칭 신호(SS2)의 라이징 시점은 제 1 스위칭 신호(SS1)의 폴링 시점으로부터 제 2 기간(tD1)만큼 지연된다. 여기서, 제 1 기간(tRL)은 메인 스위치 소자(S1)와 보조 스위치 소자(S2)가 동시에 온(On)되어 있는 기간이며, 제 2 기간(tD1)은 제 1 다이오드(D1)의 도통되어 있는 기간이 될 수 있다.The falling time of the second switching signal SS2 is delayed by a first period t RL from the rising time of the first switching signal SS1 and the rising time of the second switching signal SS2. Is delayed by the second period t D1 from the polling time point of the first switching signal SS1. Here, the first period t RL is a period in which the main switch element S1 and the auxiliary switch element S2 are on at the same time, and the second period t D1 is the conduction of the first diode D1. It can be a period of time.
제 1 기간(tRL)은 제 3 인덕터(L3)로 인한 보조 스위치 소자(S2)의 인덕티브 턴-오프 로스(Inductive Turn-OFF Loss)를 감소시킴과 동시에, 메인 스위치 소자(S1)의 턴-온 로스(Turn-ON Loss)를 감소시킨다.The first period t RL reduces the inductive turn-off loss of the auxiliary switch element S2 due to the third inductor L3 and at the same time, turns the main switch element S1 on. -Reduces Turn-ON Loss.
이와 같은 다이렉트 전력 패스부(120)는 메인 스위칭 소자(S1)의 턴-오프된 이후에, 제 2 스위칭 신호(SS2)에 따라 보조 스위치 소자(S2)를 소프트 스위칭시킴으로써 제 3 인덕터(L3)를 통해 제 1 인덕터(L1)와 출력 노드(No)의 전력 패스를 직접 형성하여 스위칭 손실 없이 고효율로 직접 전달되는 상당한 량의 전력을 출력 노드(No)로 직접 출력한다.The direct
또한, 다이렉트 전력 패스부(120)는 메인 스위치 소자(S1)의 턴-온시 제 3 인덕터(L3)의 전류 특성을 이용하여 메인 스위치 소자(S1)에 흐르는 전류를 선형적으로 천천히 증가시켜 메인 스위치 소자(S1)를 소프트 스위칭시킴으로써 메인 스위치 소자(S1)의 턴-온 로스 및 보조 스위치 소자(S2)의 턴-오프 로스를 제거한다.In addition, the direct
나아가, 다이렉트 전력 패스부(120)는 제 3 인덕터(L3)의 전류 특성을 이용하여 제 1 다이오드(D1)의 턴-오프시 보조 스위치 소자(S2)에 흐르는 전류를 선형적으로 천천히 증가시켜 제 1 다이오드(D1)에 흐르는 전류를 선형적으로 천천히 감소시킴으로써 제 1 다이오드(D1)의 턴-오프 로스와 보조 스위치 소자(S2)의 턴-온 로스를 제거한다.Further, the direct
이와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 메인 스위치 소자(S1)의 온 시간(tS1), 보조 스위치 소자(S2)의 온 시간(tS2), 및 제 1 다이오드(D1)의 온 시간(tD1)에 따라 입출력 전압의 변환 비가 결정된다.As such, the
상술한, 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 제 1 스위칭 신호(SS1)의 온 듀티(tS1) 시간은 제 2 기간(tD1)보다 길거나 짧도록 설정될 수 있다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 스위칭 신호(SS1)의 온 듀티(tS1) 시간이 제 2 기간(tD1)보다 길 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 스텝-업(Step Up) 모드, 즉 승압 모드로 구동하게 된다. 반면에, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 스위칭 신호(SS1)의 온 듀티(tS1) 시간이 제 2 기간(tD1)보다 짧을 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 스텝-다운(Step Down) 모드, 즉 강압 모드로 구동하게 된다.As described above, in the
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치에 있어서, 스텝-업(Step Up) 모드의 구동 방법을 단계적으로 나타내는 도면이고, 도 7은 도 6a 내지 도 6c에 도시된 스텝-업(Step Up) 모드의 구동 방법에 따른 전압 및 전류 파형을 나타내는 파형도이다.6A to 6C are diagrams illustrating a method of driving a step-up mode step by step in a power supply device according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a step- diagram shown in FIGS. 6A to 6C. A waveform diagram showing voltage and current waveforms according to a driving method of a step up mode.
도 6a 내지 도 6c를 도 7과 결부하여 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치에 있어서, 스텝-업(Step Up) 모드의 구동 방법을 단계적으로 설명하면 다음과 같다.6A to 6C will be described step by step driving method in the power supply device according to an embodiment of the present invention in conjunction with FIG. 7 as follows.
먼저, 도 6a 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 스위칭 신호(SS1)를 이용해 메인 스위치 소자(S1)를 턴-온시킴과 아울러 제 2 스위칭 신호(SS2)를 이용해 메인 스위치 소자(S1)를 턴-온 시점으로부터 제 1 기간(tRL) 이후에 보조 스위치 소자(S2)를 턴-오프시킨다. 이에 따라, 메인 스위치 소자(S1)와 보조 스위치 소자(S2)가 동시에 온(ON)되는 구간(tRL)에서는 다이렉트 전력 패스부(120)의 제 3 인덕터(L3)의 연속적인 전류 특성으로 인하여 보조 스위치 소자(S2)에 흐르는 전류(IS2)가 선형적으로 천천히 감소함에 따라 메인 스위치 소자(S1)에 흐르는 전류(IS1) 역시 선형적으로 천천히 증가함으로써 메인 스위치 소자(S1)가 소프트 스위칭하게 된다. 따라서, 메인 스위치 소자(S1)의 턴-온시 메인 스위치 소자(S1)의 턴-온 로스 및 보조 스위치 소자(S2)의 턴-오프 로스가 제거된다.First, as shown in FIGS. 6A and 7, the main switch element S1 is turned on using the first switching signal SS1 and the main switch element S1 is used by using the second switching signal SS2. Turns off the auxiliary switch element S2 after the first period t RL from the turn-on time. Accordingly, due to the continuous current characteristic of the third inductor L3 of the direct
보조 스위치 소자(S2)가 오프(OFF)되어 메인 스위치 소자(S1)가 온(ON)되는 메인 스위치 소자(S1)의 온 시간(tS1) 동안, 입력 전원(Vin) 및/또는 입력 커패시터(Cin)로부터 에너지가 제 1 인덕터(L1)에 저장됨과 동시에 분리 커패시터(Cs)에 저장된 에너지의 방전을 통해 제 2 인덕터(L2)를 충전시키며, 출력 커패시터(Cout)에 저장된 에너지가 출력 노드(No)를 통해 부하(Load)에 공급된다. 이때, 제 1 다이오드(D1)는 제 3 노드(N3) 및 출력 노드(No)의 전압 차에 개방 상태가 된다.During the on time t S1 of the main switch element S1 in which the auxiliary switch element S2 is turned off and the main switch element S1 is turned on, the input power source Vin and / or the input capacitor ( Energy from Cin is stored in the first inductor L1 and at the same time the second inductor L2 is charged through the discharge of energy stored in the separation capacitor Cs, and the energy stored in the output capacitor Cout is output node No. It is supplied to Load through). At this time, the first diode D1 is open to the voltage difference between the third node N3 and the output node No.
그런 다음, 도 6b 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 스위칭 신호(SS1)를 이용해 메인 스위치 소자(S1)를 턴-오프시킴과 아울러 제 2 스위칭 신호(SS2)에 따라 보조 스위치 소자(S2)를 오프(OFF) 상태를 유지시킨다. 이에 따라, 메인 스위치 소자(S1)와 보조 스위치 소자(S2)가 동시에 오프(OFF)되는 구간(tD1)에서는 제 1 및 제 2 인덕터(L1, L2)에 저장된 에너지에 의해 제 1 다이오드(D1)가 도통됨으로써 제 1 인덕터(L1)에 저장된 에너지가 분리 커패시터(Cs)와 제 1 다이오드(D1)를 통해 출력 노드(No)로 출력됨과 동시에 분리 커패시터(Cs)를 충전시키고, 제 2 인덕터(L2)에 저장된 에너지 역시 제 1 다이오드(D1)를 통해 출력 노드(No)로 출력된다. 이때, 출력 커패시터(Cout)는 출력 노드(No)로 출력되는 전압을 평활함과 아울러 저장한다.6B and 7, the main switch element S1 is turned off using the first switching signal SS1, and the auxiliary switch element S2 is generated according to the second switching signal SS2. ) To OFF. Accordingly, in the period t D1 in which the main switch element S1 and the auxiliary switch element S2 are turned off at the same time, the first diode D1 is formed by energy stored in the first and second inductors L1 and L2. ) Conducts energy stored in the first inductor L1 to the output node No through the separation capacitor Cs and the first diode D1 and simultaneously charges the separation capacitor Cs, and the second inductor (L1). Energy stored in L2) is also output to the output node No through the first diode D1. At this time, the output capacitor Cout smoothes and stores the voltage output to the output node No.
상기의 제 1 다이오드(D1)는 메인 스위치 소자(S1)가 턴-오프된 후, 보조 스위치 소자(S2)가 턴-온되는 제 2 기간(tD1) 동안 도통된다.The first diode D1 is turned on for a second period t D1 during which the auxiliary switch element S2 is turned on after the main switch element S1 is turned off.
그런 다음, 도 6c 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 스위칭 신호(SS1)를 이용해 메인 스위치 소자(S1)를 오프(OFF) 상태를 유지시키는 반면에, 제 2 스위칭 신호(SS2)에 따라 보조 스위치 소자(S2)를 턴-온(Turn-ON)시킨다. 이에 따라, 제 1 인덕터(L1)에 저장된 에너지가 제 2 다이오드(D2)와 제 3 인덕터(L3) 및 보조 스위치 소자(S2)를 통해 출력 노드(No)로 직접 출력된다. 이때, 제 3 인덕터(L3)의 전류 특성으로 인하여 보조 스위치 소자(S2)에 흐르는 전류(IS2)가 선형적으로 천천히 증가함에 따라 제 1 다이오드(D1)에 흐르는 전류(ID1) 역시 선형적으로 천천히 감소함으로써 보조 스위치 소자(S2)의 턴-온 로스 및 제 1 다이오드(D1)의 턴-오프 로스가 제거된다.6C and 7, the main switch element S1 is maintained in the OFF state using the first switching signal SS1, while the second switching signal SS2 is maintained according to the second switching signal SS2. The auxiliary switch element S2 is turned on. Accordingly, the energy stored in the first inductor L1 is directly output to the output node No through the second diode D2, the third inductor L3, and the auxiliary switch element S2. At this time, the current I D1 flowing in the first diode D1 also linearly increases as the current I S2 flowing in the auxiliary switch element S2 slowly increases linearly due to the current characteristic of the third inductor L3. By slowly decreasing, the turn-on loss of the auxiliary switch element S2 and the turn-off loss of the first diode D1 are eliminated.
그런 다음, 상기의 스텝-업(Step Up) 모드의 구동 방법은 제 1 및 제 2 스위칭 신호(SS1, SS2)에 따라 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같은 동작을 반복적으로 수행함으로써 입력 전원(Vin)을 소정의 전압 레벨로 승압하여 부하(Load)로 출력한다.Then, the driving method of the step-up mode is performed by repeatedly performing the operation as shown in FIGS. 6A to 6C according to the first and second switching signals SS1 and SS2. Vin is boosted to a predetermined voltage level and output to the load.
도 8은 도 6a 내지 도 6c에 도시된 스텝-다운(Step Down) 모드의 구동 방법에 따른 전압 및 전류 파형을 나타내는 파형도이다.8 is a waveform diagram illustrating voltage and current waveforms according to the driving method of the step-down mode illustrated in FIGS. 6A to 6C.
도 6a 내지 도 6c를 도 8과 결부하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치에 있어서, 스텝-다운(Step Down) 모드는 제 1 스위칭 신호(SS1)의 온 듀티(tS1)가 제 2 기간(tD1)보다 작은 것을 제외하고는 상술한 스텝-업(Step Up) 모드의 구동 방법과 동일하게 동작하므로 이에 대한 상세한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.6A to 6C and FIG. 8, in the power supply apparatus according to the exemplary embodiment of the present disclosure, in the step-down mode, the on-duty t S1 of the first switching signal SS1 is determined to be the first. Except for less than two periods t D1 , the operation is performed in the same manner as the above-described driving method of the step-up mode, and thus a detailed description thereof will be replaced with the above description.
상기의 스텝-다운(Step Down) 모드의 구동 방법은 제 1 및 제 2 스위칭 신호(SS1, SS2)에 따라 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같은 동작을 반복적으로 수행함으로써 입력 전원(Vin)을 소정의 전압 레벨로 강압하여 부하(Load)로 출력한다.According to the driving method of the step-down mode, the input power Vin is repeatedly generated by repeatedly performing the operations shown in FIGS. 6A to 6C according to the first and second switching signals SS1 and SS2. The voltage is reduced to a predetermined voltage level and output to the load.
한편, 24V의 입력 전압, 26.5V의 출력 전압, 및 2.8A의 출력 전류의 구동 조건을 가지도록 설계한 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)의 스위치 전압과 전류 파형을 실험한 결과, 도 9a 및 도 9b에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 종래의 전원 공급 장치와 비교하여 다음과 같은 효과를 가지는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, the results of experimenting with the switch voltage and the current waveform of the
첫째, 메인 스위치 소자(S1)가 감당하는 전류가 5.5A 정도이므로 종래의 8A에 비해 2.5A 정도 감소한 것을 확인할 수 있다.First, since the current to be applied by the main switch element S1 is about 5.5A, it can be confirmed that the current reduction is about 2.5A compared to the conventional 8A.
둘째, 다이렉트 전력 패스부(120)의 제 3 인덕터(L3)로 인하여 메인 스위치 소자(S1)의 턴-온시 보조 스위치 소자(S2)의 스위치 전류(IS2)가 선형적으로 천천히 감소함에 따라 메인 스위치 소자(S1)의 스위치 전류(IS1)가 선형적으로 천천히 증가함으로써 메인 스위치 소자(S1)의 턴-온 로스와 보조 스위치 소자(S2)의 턴-오프 로스가 제어되는 것을 확인할 수 있다.Secondly, the direct
셋째, 제 1 다이오드(D1)의 턴-오프시 보조 스위치 소자(S2)의 스위치 전류(IS2)가 선형적으로 천천히 증가함에 따라 제 1 다이오드(D1)의 턴-오프 로스와 보조 스위치 소자(S2)의 턴-온 로스가 제거되는 것을 확인할 수 있다.Third, as the switch current I S2 of the auxiliary switch element S2 increases linearly and slowly when the first diode D1 is turned off, the turn-off loss of the first diode D1 and the auxiliary switch element ( It can be seen that the turn-on loss of S2) is removed.
넷째, 메인 스위치 소자(S1)에 흐르는 스위치 전류(IS1) 레벨이 감소함에 따라 출력 커패시터(Cout)에 저장되는 에너지가 감소하여 메인 스위치 소자(S1)의 턴-오프시 메인 스위치 소자(S1)의 양단 전압(Vds1)의 최대값도 감소하는 것을 확인할 수 있다.Fourth, as the level of the switch current I S1 flowing through the main switch element S1 decreases, the energy stored in the output capacitor Cout decreases so that the main switch element S1 when the main switch element S1 is turned off. It can be seen that the maximum value of the voltage Vds1 at both ends also decreases.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 제 2 다이오드(D2)와 제 3 인덕터(L3) 및 보조 스위치 소자(S2)로 구성되는 다이렉트 전력 패스부(120)를 통해 제 1 인덕터(L1)와 출력 노드(No) 사이의 전류 패스를 직접 형성하여 제 3 인덕터(L3)를 통해 상당한 양의 전력이 스위칭 손실 없이 부하(Load)로 직접 출력함과 아울러 나머지 전압 및 전류 변환에 필요한 전력 량을 전력 변환부(110)를 통해 부하(Load)로 출력한다.Therefore, the
결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 다이렉트 전력 패스부(120)를 통해 메인 스위치 소자(S1) 및 제 1 다이오드(D1)의 전력 손실을 감소시켜 직류-직류 변환 효율을 향상시킬 수 있다.As a result, the
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.10 is a diagram schematically illustrating a backlight unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛(300)은 구동 전압 공급부(310), 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn), 및 듀티 제어부(320)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 10, the
구동 전압 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 구동 전압을 생성하고, 생성된 구동 전압을 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)에 공급한다. 이를 위해, 구동 전압 공급부(310)는 도 3에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)를 포함하여 구성된다. 이하, 전원 공급 장치(100)에 대한 설명은 도 3 내지 도 8에 대한 상술한 설명으로 대신하기로 한다.The driving
복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각은 구동 전압 공급부(310), 즉 전원 공급 장치(100; 도 3 참조)의 부하(Load)에 대응되도록 것으로, 전원 공급 장치(100)의 출력 노드(No)에 전기적으로 병렬 접속된다. 이러한, 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각은 전원 공급 장치(100)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 corresponds to a load of the driving
듀티 제어부(320)는 상술한 제 1 및 제 2 스위칭 신호(SS1, SS2)를 생성하여 전원 공급 장치(100)의 메인 스위치 소자(S1)와 보조 스위치 소자(S2) 각각의 스위칭을 제어한다.The
한편, 듀티 제어부(320)는 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각에 흐르는 전류를 검출하여 제 1 및 제 2 스위칭 신호(SS1, SS2)의 듀티를 제어함으로써 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)에 흐르는 전류를 일정하게 제어한다. 즉, 듀티 제어부(320)는 제 1 및 제 2 스위칭 신호(SS1, SS2)의 듀티를 제어하여 전원 공급 장치(100)를 스텝-업(Step Up) 모드 또는 스텝-다운(Step Down) 모드로 구동함으로써 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)에 흐르는 전류를 일정하게 제어한다.The
이와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛(300)은 구동 전압 공급부(310)에 구비된 메인 스위치 소자(S1) 및 보조 스위치 소자(S2) 각각의 스위칭을 제어하여 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)에 일정한 구동 전압(Vd)을 공급함으로써 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)의 각 발광 다이오드(LED)를 발광시켜 소정의 휘도를 가지는 광을 발생한다.As described above, the
도 11은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.FIG. 11 is a diagram schematically illustrating a display apparatus according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 평판 디스플레이 패널(400), 패널 구동부(500), 및 전원 공급부(600)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 11, the display device according to the first embodiment of the present invention includes a flat
평판 디스플레이 패널(400)은 패널 구동부(500)의 구동에 따라 공급되는 입력 데이터(R, G, B)에 대응되는 영상을 표시한다. 이때, 평판 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 flat
패널 구동부(500)는 외부로부터 입력되는 입력 데이터(RGB)에 대응되는 영상을 평판 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 평판 디스플레이 패널(400) 및 패널 구동부(500)의 구동에 필요한 구동 전압을 생성한다. 이를 위해, 전원 공급부(600)는 도 3에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)를 포함하여 구성된다. 이하, 전원 공급 장치(100)에 대한 설명은 도 3 내지 도 8에 대한 상술한 설명으로 대신하기로 한다.The
도 12는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.12 is a diagram schematically illustrating a display device according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 액정 디스플레이 패널(700), 패널 구동부(800), 백 라이트 유닛(900) 및 전원 공급부(1000)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 12, 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(900)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 may be a source start pulse, a source sampling clock, a source output enable, a polarity control signal POL, or the like.
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 be a gate start pulse, a gate shift clock, a gate output enable, or the like.
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(900)은 발광 다이오드(LED)를 이용하여 액정 디스플레이 패널(700)에 광을 조사한다. 이를 위해, 백 라이트 유닛(900)은 도 10에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛(300)을 포함하여 구성되기 때문에 이에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.The backlight unit 900 irradiates light to the liquid
한편, 백 라이트 유닛(900)은 상술한 복수의 발광 다이오드 어레이로부터 방출되는 광의 휘도 특성을 향상시키기 위한 복수의 광학 부재를 더 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, the backlight unit 900 may further include a plurality of optical members for improving luminance characteristics of light emitted from the plurality of light emitting diode arrays described above.
전원 공급부(1000)는 외부로부터 공급되는 입력 전원을 이용하여 액정 디스플레이 패널(700), 패널 구동부(800), 및 백 라이트 유닛(900) 각각의 구동에 필요한 구동 전압을 생성한다. 이를 위해, 전원 공급부(1000)는 도 3에 도시된 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)를 포함하여 구성된다. 이하, 전원 공급 장치(100)에 대한 설명은 도 3 내지 도 8에 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, 600, 1000: 전원 공급 장치 110: 전력 변환부
120: 다이렉트 전력 패스부 300: 백 라이트 유닛
310: 구동 전압 공급부 320: 듀티 제어부
400: 평판 디스플레이 패널 500, 800: 패널 구동부 100, 600, 1000: power supply unit 110: power conversion unit
120: direct power pass section 300: backlight unit
310: driving voltage supply unit 320: duty control unit
400: flat
Claims (18)
상기 제 2 노드와 기저 전원 사이에 접속되어 제 1 스위칭 신호에 따라 스위칭되는 메인 스위치;
상기 제 2 노드와 제 3 노드 사이에 접속된 분리 커패시터;
상기 제 3 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 제 2 인덕터;
상기 제 3 노드와 출력 노드 사이에 접속된 제 1 다이오드;
애노드 전극과 캐소드 전극을 가지며 상기 애노드 전극이 상기 제 2 노드에 접속된 제 2 다이오드;
일단이 상기 제 2 다이오드의 캐소드 단자에 접속된 제 3 인덕터; 및
상기 제 3 인덕터의 타단과 상기 출력 노드 사이에 접속되어 제 2 스위칭 신호에 따라 스위칭되는 보조 스위치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.A first inductor connected between a first node and a second node connected to the input power source;
A main switch connected between the second node and a base power source and switched according to a first switching signal;
A separation capacitor connected between the second node and a third node;
A second inductor connected between the third node and the base power supply;
A first diode connected between the third node and an output node;
A second diode having an anode electrode and a cathode electrode, the anode diode being connected to the second node;
A third inductor, one end of which is connected to the cathode terminal of the second diode; And
And an auxiliary switch connected between the other end of the third inductor and the output node and switched according to a second switching signal.
상기 제 1 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 입력 커패시터; 및
상기 출력 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 출력 커패시터를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method of claim 1,
An input capacitor connected between the first node and the base power supply; And
And an output capacitor connected between said output node and said base power supply.
상기 제 2 스위칭 신호의 폴링(Falling) 시점은 상기 제 1 스위칭 신호의 라이징(Raising) 시점으로부터 제 1 기간만큼 지연되고,
상기 제 2 스위칭 신호의 라이징 시점은 상기 제 1 스위칭 신호의 폴링 시점으로부터 제 2 기간만큼 지연되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method of claim 1,
The falling time point of the second switching signal is delayed by a first period from the rising time point of the first switching signal,
The rising time point of the second switching signal is delayed by a second period from the polling time point of the first switching signal.
상기 제 1 기간은 상기 메인 스위치 소자와 상기 보조 스위치 소자가 동시에 온(On) 상태인 기간이며,
상기 제 2 기간은 상기 제 1 다이오드의 도통 기간인 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method of claim 3, wherein
The first period is a period in which the main switch element and the auxiliary switch element are on simultaneously.
And said second period is a conduction period of said first diode.
제 1 스위칭 신호에 따른 메인 스위치 소자의 스위칭에 따라 상기 입력 전원으로부터 공급되는 에너지를 저장하고, 저장된 에너지를 출력 노드에 선택적으로 출력하는 전력 변환부; 및
제 2 스위칭 신호에 따른 보조 스위치 소자의 스위칭에 따라 상기 입력 전원과 상기 출력 노드 사이의 전력 패스를 선택적으로 형성하는 다이렉트 전력 패스부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.Input power;
A power converter configured to store energy supplied from the input power according to switching of the main switch element according to a first switching signal, and selectively output the stored energy to an output node; And
And a direct power path section for selectively forming a power path between the input power source and the output node according to the switching of the auxiliary switch element according to the second switching signal.
상기 전력 변환부는,
상기 입력 전원에 접속된 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 접속된 제 1 인덕터;
상기 제 2 노드와 기저 전원 사이에 접속되며, 상기 제 1 스위칭 신호에 따라 스위칭되어 상기 입력 전원으로부터 공급되는 에너지를 상기 제 1 인덕터에 저장시키고, 상기 제 1 인덕터에 저장된 에너지를 출력 노드로 출력시키는 상기 메인 스위치 소자;
상기 제 2 노드와 제 3 노드 사이에 접속되어 상기 메인 스위치 소자의 오프(OFF)시 상기 제 1 인덕터로부터 상기 출력 노드로 출력되는 에너지를 저장하고, 상기 메인 스위치 소자의 온(ON)시 저장된 에너지를 방전하는 분리 커패시터;
상기 메인 스위치 소자의 온(ON)시 상기 분리 커패시터에 의해 방전되는 에너지를 저장하고, 상기 메인 스위치 소자의 오프(OFF)시 저장된 에너지를 상기 출력 노드로 출력하는 제 2 인덕터; 및
상기 메인 스위치 소자의 오프(OFF)시 상기 제 1 및 제 2 인덕터에 의해 출력되는 에너지를 상기 출력 노드로 전달하는 제 1 다이오드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method of claim 5, wherein
The power converter,
A first inductor connected between a first node and a second node connected to the input power source;
A connection between the second node and a base power source and switched according to the first switching signal to store energy supplied from the input power source in the first inductor and output energy stored in the first inductor to an output node. The main switch element;
Connected between the second node and a third node to store energy output from the first inductor to the output node when the main switch element is OFF, and stored energy when the main switch element is ON A separation capacitor to discharge;
A second inductor storing energy discharged by the separation capacitor when the main switch element is turned on and outputting the stored energy to the output node when the main switch element is turned off; And
And a first diode transferring energy output by the first and second inductors to the output node when the main switch element is turned off.
상기 다이렉트 전력 패스부는,
애노드 전극과 캐소드 전극을 가지며 상기 애노드 전극이 상기 제 2 노드에 접속된 제 2 다이오드; 및
상기 제 2 다이오드의 캐소드 전극과 상기 보조 스위치 소자 사이에 접속된 제 3 인덕터를 포함하며,
상기 보조 스위치 소자는 상기 제 3 인덕터와 상기 출력 노드 사이에 접속되며, 상기 제 2 스위칭 신호에 따라 스위칭되어 상기 제 3 인덕터와 상기 출력 노드 사이의 전류 패스를 형성하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method according to claim 6,
The direct power pass unit,
A second diode having an anode electrode and a cathode electrode, the anode diode being connected to the second node; And
A third inductor connected between the cathode electrode of the second diode and the auxiliary switch element,
And the auxiliary switch element is connected between the third inductor and the output node and is switched in accordance with the second switching signal to form a current path between the third inductor and the output node.
상기 제 3 인덕터는 상기 메인 스위치 소자에 흐르는 전류를 선형적으로 제어하여 상기 메인 스위치 소자를 소프트 스위칭(soft Switching)시키는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method of claim 7, wherein
And the third inductor linearly controls a current flowing through the main switch element to soft switch the main switch element.
상기 제 3 인덕터는 상기 제 1 다이오드의 턴-오프(Turn-OFF)시 상기 보조 스위치 소자의 흐르는 전류를 선형적으로 제어하여 상기 제 1 다이오드에 흐르는 전류를 선형적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method of claim 7, wherein
Wherein the third inductor linearly controls a current flowing through the auxiliary switch element during turn-off of the first diode to linearly control a current flowing through the first diode. Feeding device.
상기 제 2 스위칭 신호의 폴링(Falling) 시점은 상기 제 1 스위칭 신호의 라이징(Raising) 시점으로부터 제 1 기간만큼 지연되고,
상기 제 2 스위칭 신호의 라이징 시점은 상기 제 1 스위칭 신호의 폴링 시점으로부터 제 2 기간만큼 지연되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method of claim 7, wherein
The falling time point of the second switching signal is delayed by a first period from the rising time point of the first switching signal,
The rising time point of the second switching signal is delayed by a second period from the polling time point of the first switching signal.
상기 제 1 기간은 상기 메인 스위치 소자와 상기 보조 스위치 소자가 동시에 온(On) 상태인 기간이며,
상기 제 2 기간은 상기 제 1 다이오드의 도통 기간인 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method of claim 10,
The first period is a period in which the main switch element and the auxiliary switch element are on simultaneously.
And said second period is a conduction period of said first diode.
상기 제 1 다이오드는 상기 메인 스위치 소자와 상기 보조 스위치 소자가 동시에 오프(OFF) 상태일 경우에만 도통되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method of claim 7, wherein
And the first diode is conductive only when the main switch element and the auxiliary switch element are in an OFF state at the same time.
상기 메인 스위치 소자의 온 듀티(ON Duty) 시간은 상기 제 1 다이오드의 도통 기간보다 길거나 짧은 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method according to claim 6,
ON duty time of the main switch element is longer or shorter than the conduction period of the first diode.
상기 전원 공급 장치는,
상기 메인 스위치 소자의 온 듀티(ON Duty) 시간이 상기 제 1 다이오드의 도통 기간보다 길 경우 상기 입력 전압보다 높은 출력 전압을 상기 출력 노드로 출력하고,
상기 메인 스위치 소자의 온 듀티(ON Duty) 시간이 상기 제 1 다이오드의 도통 기간보다 짧을 경우 상기 입력 전압보다 낮은 출력 전압을 상기 출력 노드로 출력하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method of claim 13,
The power supply device,
When the ON Duty time of the main switch element is longer than the conduction period of the first diode, an output voltage higher than the input voltage is output to the output node,
And an output voltage lower than the input voltage to the output node when an ON duty time of the main switch element is shorter than a conduction period of the first diode.
상기 전력 변환부는,
상기 제 1 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 입력 커패시터; 및
상기 출력 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 출력 커패시터를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The method according to claim 6,
The power converter,
An input capacitor connected between the first node and the base power supply; And
And an output capacitor connected between said output node and said base power supply.
상기 전원 공급 장치의 출력 노드에 병렬 접속된 적어도 하나의 발광 다이오드 어레이; 및
상기 제 1 및 제 2 스위칭 신호를 생성하여 상기 전원 공급 장치를 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 15;
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 the first and second switching signals to control 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 16 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 16 for irradiating light to the display panel.
상기 디스플레이 패널의 구동에 필요한 전원을 생성하는 제 1 항 내지 제 15 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 15 for generating power required for driving the display panel.
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- 2010-11-05 KR KR1020100109630A patent/KR101751816B1/en active IP Right Grant
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