KR100431058B1

KR100431058B1 - 압전 트랜스포머를 이용한 ｄｃ/ｄｃ 인버터

Info

Publication number: KR100431058B1
Application number: KR10-2001-0084846A
Authority: KR
Inventors: 이종화
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2004-05-10
Anticipated expiration: 2021-12-26
Also published as: KR20030054645A

Abstract

본 발명은 압전체 변압기를 사용한 DC/DC 인버터 회로에 관한 것으로 특히, 노트북 PC에 적용되는 압전 트랜스포머를 이용한 냉음극관(CCFL)용 인버터 설계시 냉음극관의 오픈 로드(Open Load) 상태를 간단히 센싱(Sensing)하여 로드(Load)가 오픈(Open) 되었을 경우 드라이빙 회로를 제어하여 셧다운(Shutdown)이 되도록 하는 압전 트랜스포머를 이용한 DC/DC 인버터 회로에 관한 것이다.

Description

압전 트랜스포머를 이용한 ＤＣ/ＤＣ 인버터{DC/DC inverter using PZT}

일반적으로 압전체(PZT;Piezo Transducer)로 이루어지지는 변압기를 사용하여 입력전압을 유기시켜서 출력전압을 발생시키는 인버터(Inverter)인 전원공급장치는 상기 압전체 구동주파수가 가변됨으로써, 압전체 변압기의 출력전압이 제어되게 된다.

제 1도는 종래 기술에 따른 압전체 변압기를 이용한 DC/DC 인버터 회로도로서, 종래 기술에 따른 압전체 변압기를 이용한 DC/DC 인버터의 대략적인 구성을 살펴보면, 입력되는 전압의 크기를 기 설정된 기준전압과 비교하여 그 비교치를 출력하는 비교부(3)에서 출력되는 신호가 입력되면 그에 따라 펄스 폭을 제어하는 전압조정 발진부(4)와, 상기 전압조정 발진부(4)의 출력에 의하여 스위칭되어 인가되는 입력전압을 변압기로 사용되는 압전체(PZT)에 걸어주는 구동부(1)와, 상기 구동부(1)에서 스위칭된 전압이 상기 압전체(PZT)에 걸림에 따라 그 전압의 변동분에 대응하여 설정된 압전체(PZT)의 조정 게인에 의해 일정 전압으로 변압하여 출력되는 전압에 의해 발광동작하는 냉음극관(CCFL)과, 상기 냉음극관(CCFL)을 경유하여 접지측으로 도통하는 전압을 입력받아 직류전압을 정류하여 상기 비교부(3)에 제공하는 정류부(2), 및 상기 냉음극관(CCFL)을 경유하여 접지측으로 도통하는 전압을 입력받아 냉음극관에 걸리는 전압을 센싱(Sensing)하여 기 설정되어 있는 타이머 혹은 카운터를 사용하여 일정시간의 경과 후 상기 구동부(1)를 셧다운하는 셧다운 제어부(5)로 구성된다.

상술한 바와 같이 구성되는 압전체 변압기를 이용한 DC/DC 인버터의 동작을 간략히 살펴보면, 상기 전압조정 발진부(4)에서부터 출력된 펄스 폭 변조된 신호에 의하여 스위칭 수단으로 구성되는 구동부(1)가 동작하며 그에 따라 압전체(PZT)의 입력측에는 일정 공진 주파수를 갖는 전압이 인가되고 이에 따라 상기 압전체(PZT)로부터 일정 비율로 변압되어진 출력 전압은 냉음극관(CCFL)의 구동전압으로 사용된다.

이때, 상기 냉음극관(CCFL)에 걸리는 전압의 상태는 정류부(2)를 통해 비교부(3)의 반전단(-)으로 연결되어 비반전단(+)에 연결된 기준전압과 비교됨으로써 그 비교치에 따라 상기 전압조정 발진부(4)는 상기 냉음극관(CCFL)에 걸리는 구동전압의 상태를 인식하고 그 인식 정도에 따라 상기 구동부(1)에 인가하는 펄스신호의 폭을 변조시키게 된다.

또한, 셧다운 제어부(5)에서는 상기 냉음극관(CCFL)을 경유하여 접지측으로 도통하는 전압을 입력받아 냉음극관에 걸리는 전압을 지속적으로 센싱(Sensing)하면서 상기 냉음극관(CCFL)에서 오픈 로드(Open Load)가 발생되는가를 판단하여 즉, 냉음극관을 경우하는 전류가 기 설정되어 있는 타이머 혹은 카운터를 사용하여 일정시간의 경과하는 가운데에서도 검출되지 않으면 셧다운이라 판단하여 상기 구동부(1)를 셧다운시키게 된다.

이때, 통상적으로 타이머 혹은 카운터를 사용하여 설정되어 있는 셧다운 여부 판단 기준시간이 시스템의 안정성을 염려하여 매우 짧게 설정되어 있다.

상술한 바와 같이 동작하는 압전 트랜스포머를 이용한 DC/DC 인버터 회로에서는 아날로그 디밍 모드에서는 별 문제가 발생되지 않고 있으나, PWM 디밍 모드에 따른 동작을 수행하는 경우, PWM 디밍시 드라이빙 회로를 PWM 주파수에 맞게 계속 ON/OFF를 하게 되는 경우 PWM 디밍 오프(OFF) 구간인지 아니면 오픈 로드(Open Load)인지 분간이 되지 않으므로 인해 오동작하는 경우가 종종 발생되었다.

더욱이, 셧다운 제어부(5)를 구현하는 카운터나 타이머의 경우 매우 정교한 장치를 사용하여야 하기 때문에 생산 단가의 상승을 불러오는 원인이 된다는 점 역시 상당한 문제점으로 제시되었다.

상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 압전체 변압기를 사용한 DC/DC 인버터 회로에 관한 것으로 특히, 노트북 PC에 적용되는 압전 트랜스포머를 이용한 냉음극관(CCFL)용 인버터 설계시 냉음극관의 오픈 로드(Open Load) 상태를 간단히 센싱(Sensing)하여 로드(Load)가 오픈(Open) 되었을 경우 드라이빙 회로를 제어하여 셧다운(Shutdown)이 되도록 하는 압전 트랜스포머를 이용한 DC/DC 인버터 회로를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 DC/DC 인버터 회로 예시도.

도 2는 본 발명에 따른 압전체 변압기를 사용한 DC/DC 인버터에서의 인버터 주파수 제어회로.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 압전 트랜스포머를 이용한 DC/DC 인버터 회로의 특징은, 입력되는 전압의 크기를 기 설정된 기준전압과 비교하여 그 비교치를 출력하는 비교부와; 상기 비교기에서 출력되는 신호가 입력되면 그에 따라 펄스 폭을 제어하는 전압조정 발진부와; 상기 전압조정 발진부의 출력에 의하여 스위칭되어 인가되는 입력 직류성분의 전압을 교류성분으로 변환하는 구동부와; 상기 구동부에서 변환되어 출력되는 전압의 변동분을 인가받아 그 전압의 변동분에 대응하여 설정된 조정 게인에 의해 일정 전압으로 변압하여 다수의 출력단을 통해 출력하는 압전 트랜스포머와; 상기 압전 트랜스포머의 출력단자에 연결되어 상기 압전 트랜스포머의 출력전압에 따라 발광동작하는 냉음극관과; 상기 냉음극관을 경유하여 접지측으로 도통하는 전압을 입력받아 직류전압을 정류하여 상기 비교부에 제공하며 정류된 전압신호의 크기에 반비례하는 신호를 A출력단으로 출력하는 정류부; 및 상기 냉음극관을 경유하여 접지측으로 도통하는 전압이 검출되지 않는 경우정류부의 A출력단에서 출력되는 전압신호를 입력받아 제2 및 제 3저항을 통해 분압하고 이를 베이스 단자에 인가받아 한계전압 이상이 인가되는 경우 턴온동작하는 트랜지스터과 상기 트랜지스터의 턴온동작시 충전되어 있는 전하는 방전시키는 콘덴서로 구성되는 데 있다.

본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

우선, 본 발명에 적용되는 기술적 사상을 간략히 살펴보면 종래의 셧다운 제어부의 동작이 냉음극선관에 흐르는 전류 혹은 전압을 감지하여 냉음극선관의 오픈 여부를 감지하고 일정한 시간 이내에 전류 혹은 전압이 감지되지 않으면 이는 냉음극선관의 오픈상태라고 판단하여 구동부를 정지시키는 것이므로 이와 같은 기능을 콘덴서의 충전전하의 시간 및 스위칭 소자의 조합으로도 가능하지 않을까하는 데 착안한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 압전체 변압기를 사용한 DC/DC 인버터에서의 인버터 주파수 제어회로의 구성 예시도로서, 본 발명에 따른 압전체 변압기를 이용한 DC/DC 인버터의 대략적인 구성을 살펴보면, 입력되는 전압의 크기를 기 설정된 기준전압과 비교하여 그 비교치를 출력하는 비교부(3)에서 출력되는 신호가 입력되면 그에 따라 펄스 폭을 제어하는 전압조정 발진부(4)와, 상기 전압조정 발진부(4)의 출력에 의하여 스위칭되어 인가되는 입력전압을 변압기로 사용되는 압전체(PZT)에 걸어주는 구동부(1)와, 상기 구동부(1)에서 스위칭된 전압이 상기 압전체(PZT)에 걸림에 따라 그 전압의 변동분에 대응하여 설정된 압전체(PZT)의 조정 게인에 의해 일정 전압으로 변압하여 출력되는 전압에 의해 발광 동작하는 냉음극관(CCFL)과, 상기 냉음극관(CCFL)을 경유하여 접지측으로 도통하는 전압을 입력받아 직류전압을 정류하여 상기 비교부(3)에 제공하며 정류된 전압신호의 크기에 반비례하는 신호를 A출력단으로 출력하는 정류부(2a), 및 상기 냉음극관(CCFL)을 경유하여 접지측으로 도통하는 전압이 검출되지 않는 경우 정류부(2a)의 A출력단에서 출력되는 전압신호를 입력받아 제2 및 제 3저항(R2, R3)를 통해 분압하고 이를 베이스 단자에 인가받아 한계전압 이상이 인가되는 경우 턴온동작하는 트랜지스터(Q1)과 상기 트랜지스터(Q1)의 턴온동작시 충전되어 있는 전하는 방전시키는 콘덴서(C1)로 구성되어 진다.

상술한 바와 같이 구성되는 압전체 변압기를 이용한 DC/DC 인버터의 동작을 간략히 살펴보면, 상기 전압조정 발진부(4)에서부터 출력된 펄스 폭 변조된 신호에 의하여 스위칭 수단으로 구성되는 구동부(1)가 동작하며 그에 따라 압전체(PZT)의 입력측에는 일정 공진 주파수를 갖는 전압이 인가되고 이에 따라 상기 압전체(PZT)로부터 일정 비율로 변압되어진 출력 전압은 출력단을 통해 출력하여 연결되어 있는 냉음극관(CCFL)의 구동전압으로 제공한다.

이후, 정류부(2a)에서는 상기 냉음극관(CCFL)을 경유하여 유입되는 전압을 정류하여 출력하게 되는데, 이때 정류되어 출력되는 전압의 크기는 비교기(3)의 반전단(-)에 입력된다.

또한, 상기 정류부(2a)는 제 1저항(R1)에 걸리는 전압의 크기에 반비례하는 전압신호를 참조번호 A로 지칭되는 출력단을 통해 출력하게 되는데, 예를 들어 상기 제 1저항(R1)에 걸리는 전압의 크기가 하이 상태이면 로우상태의 신호를 참조번호 A로 지칭되는 출력단을 통해 출력하고, 상기 제 1저항(R1)에 걸리는 전압의 크기가 로우상태이면 하이 상태의 신호를 참조번호 A로 지칭되는 출력단을 통해 출력하게 된다.

따라서, 상기 정류부(2a)의 출력단(A)의 출력신호는 제 2저항(R2)과 제 3저항(R3)에 의해 분압되어지고 이렇게 분압되어진 전압은 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에 인가되어 진다.

상기 트랜지스터(Q1)는 베이스 단자에 인가되는 전압이 한계전압 즉, 0.7V이상인 경우는 턴온 동작하게되며 그에 따라 콜렉터 단자와 에미터 단자에 연결되어 있는 콘덴서(C1)에 충전되어 있는 전하가 방전할 수 있는 경로를 제공하게 된다.

이때, 상기 콘덴서(C1)에는 상기 구동부(1)의 인에이블 단자에 걸리는 전압이 인가되고 있기 때문에 항시 차지되고 있는 상황인 데, 상기 트랜지스터(Q1)가 턴온되어지면 충전되어 있던 전하는 상기 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 단자를 통해 에미터 단자에 연결되어 있는 접지측으로 충전되어 있던 전하를 방전하게 된다.

즉, 냉음극관을 경유하는 전압이 로우전압인 경우 상기 정류부(2a)의 출력단(A)의 출력신호는 하이신호가 되며 그로 인해 상기 콘덴서(C1)에 충진되어 있던 전하가 방전되는 것이다.

이때, 상기 전압조정 발진부(4)에서 PWM 디밍모드로 동작하는 것이라면 상기 콘덴서(C1)에 충진되어 있던 전하가 완전 방전되기 이전의 임의의 시점에 상기 정류부(2a)의 출력단(A)의 출력신호는 로우신호가 되며 그로 인해 트랜지스터(Q1)는 턴오프동작하고 그에 따라 상기 콘덴서(C1)는 방전경로가 차단되어지는 것이다.

만약, 상기 트랜지스터(Q1)의 턴온동작이 지속적으로 유지되는 경우 상기 콘덴서(C1)에 충진되어 있던 전하가 완전 방전되며 그로 인해 상기 구동부(1)의 인에이블 단자는 로우전압으로 떨어지고 따라서 상기 상기 구동부(1)는 동작을 중지하게 된다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 압전 트랜스포머를 이용한 DC/DC 인버터 회로를 제공하면, 종래 셧다운 제어부를 사용함에 따라 발생되었던 문제점을 해소할 수 있으며, 생산단가의 절감을 가져올 수 있다는 효과가 있다.

Claims

입력되는 전압의 크기를 기 설정된 기준전압과 비교하여 그 비교치를 출력하는 비교부와 상기 비교기에서 출력되는 신호가 입력되면 그에 따라 펄스 폭을 제어하는 전압조정 발진부와 상기 전압조정 발진부의 출력에 의하여 스위칭되어 인가되는 입력 직류성분의 전압을 교류성분으로 변환하는 구동부와 상기 구동부에서 변환되어 출력되는 전압의 변동분을 인가받아 그 전압의 변동분에 대응하여 설정된 조정 게인에 의해 일정 전압으로 변압하여 다수의 출력단을 통해 출력하는 압전 트랜스포머와 상기압전 트랜스포머의 출력단자에 연결되어 상기 압전 트랜스포머의 출력 전압에 따라 발광동작하는 냉음극관과 상기 냉음극관을 경유하여 접지측으로 도통하는 전압을 입력받아 직류전압을 정류하여 상기 비교부에 제공하는 정류부를 포함하는 압전 트랜스포머를 이용한 DC/DC 인버터에 있어서,

상기 정류부는 정류된 전압신호의 크기에 반비례하는 신호를 A 출력단으로 출력하고, 상기 냉음극관을 경유하여 접지측으로 도통하는 전압이 검출되지 않는 경우 정류부의 A출력단에서 출력되는 전압신호를 입력받아 제2 및 제3 저항을 통해 분압하고 이를 베이스 단자에 인가받아 한계전압 이상이 인가되는 경우 턴온동작하는 트랜지스터와 상기 트랜지스터의 턴온동작시 충전되어 있는 전하는 방전시키는 콘덴서를 구비하여 PWM 디밍 오프 구간과 냉음극관의 오픈 로드를 구분하여 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 압전 트랜스포머를 이용한 DC/DC 인버터.