KR200240827Y1

KR200240827Y1 - 엘씨디 백라이트용 인버터

Info

Publication number: KR200240827Y1
Application number: KR2020010010590U
Authority: KR
Inventors: 김근배
Original assignee: 김근배
Priority date: 2001-04-16
Filing date: 2001-04-16
Publication date: 2001-10-11
Anticipated expiration: 2011-04-16

Abstract

본 고안은 엘씨디(LCD) 백라이트(backlight)용 인버터(inverter)의 고전압 발생회로의 과전압 발생방지회로에 관한 것으로 인버터의 출력단에 연결되는 냉음극 형광램프가 파손되거나 연결장치인 콘넥터가 개방될 경우 고전압 발생용 변성기가 무부하 상태로 되어 변성기의 1차측 전압이 상승하게 되며 이로 인해 변성기의 2차측의 고전압 출력이 과도하게 상승하여 절연파괴 등과 같은 부품의 파손이나 열화가 발생 할 수 있으며, 형광램프가 정상적으로 접속되어 동작하는 경우에도 직류 전원공급장치등의 이상으로 변성기의 1차측에 과도한 입력이 가해져 고전압이 상승하는 경우 형광램프에 과도한 고전압이 가해져 과열 및 파손되는것을 방지 할 수 있도록 하기위해 변성기의 1차측에 일정전압 이상의 과전압이 가해진 경우 이를 검출하여 변성기의 1차측 인가전압을 낮추도록 구성하는 것을 목적으로 한다.

이를 위하여 변성기의 1차측에 제너다이오드 등으로 구성된 과전압 검출회로를 연결하고 이 회로에 의해 과전압이 검출된 경우 변성기의 1차측 인가전압을 낮추도록 입력측의 스위칭 트랜지스터가 오프(off) 되도록 구성한다. 이에 의해 변성기에 가해지는 1차측 전압이 정해진 전압 이상 올라가지 않도록 함으로써 과도한 고전압의 발생에의한 절연파괴나, 형광램프에 과전압이 가해지는 것을 막을 수 있어 안전도의 향상과 엘씨디 백라이트의 형광램프를 적절한 상태로 구동 하는 것이 가능하다.

Description

엘씨디 백라이트용 인버터{Inverter for LCD backlight}

본 고안은 엘씨디 백라이트용 냉음극 형광램프를 구동하는 인버터에 관한 것으로 형광램프가 파손된 경우나 연결콘넥터가 빠져 무부하로 된 경우 혹은 타 원인에 의해 변성기의 일차측 전압이 상승한 경우 과도한 고전압의 발생을 억제하는 인버터의 과전압 발생방지회로에 관한 것이다.

컴퓨터용 모니터로 사용되는 엘씨디는 비발광 방식의 디스플레이소자로서 형광램프 등으로 구성된 백라이트를 필요로 한다. 백라이트로서는 엘이디(LED)소자를 사용하거나 EL등과 같은 전계발광소자를 사용할 수도 있지만 대부분의 경우 비교적 발광효율이 좋고 값이 싼 냉음극 형광램프를 사용하고 있다. 형광램프를 사용하는백라이트는 대부분이 도광판 방식으로 구성되며 아크릴계의 수지로 구성된 도광판의 일단 또는 양단에 형광램프를 배치하고 형광램프는 인버터의 고전압 출력단에 연결되어 구동 된다.

형광램프를 구동하는 인버터는 낮은 직류전압을 고주파의 교류전압으로 바꾸고 이를 변성기를 사용하여 형광램프를 구동할 수 있는 고주파의 고전압으로 변환하는 장치이며 여기에 부가적으로 형광램프의 온,오프(on, off)를 제어하거나 밝기를 제어하는 조광제어회로 등을 포함 하고 있다.

직류를 교류로 변환하는 방식으로서는 일반적으로 공진회로가 사용되며 이 공진회로는 외부의 제어 신호에 의해 공진 주파수 및 위상이 제어되어 일정한 공진조건이 유지되는 타려식 공진회로와, 외부에서 공진주파수나 위상을 제어하는 신호나 회로를 갖지 않는 자려식 공진회로로 구분 된다.

인버터는 형광램프를 구동하기 위해 실효전압치로 수백 볼트 이상의 교류 고전압을 만들어 주는 부품으로서 고전압을 만들기 위해 승압용의 권선형 변성기를 사용하며 1차측에 십수볼트의 전압을 가해 2차측에서 램프 구동에 필요한 수백볼트 이상의 고전압을 얻을 수 있도록 수십이상 100정도의 권선비를 가진 변성기를 사용한다.

일반적인 백라이트용 냉음극 형광램프의 임피던스는 약 100킬로옴 정도이며 이에 흐르는 전류는 수 밀리암페어 정도로서 형광램프가 고전압 발생용 변성기의 2차측에 연결되어 정상적인 동작을 할 경우 변성기의 1차측으로 환산한 형광램프의 등가 임피던스는 수십옴 정도의 낮은 임피던스로 되어 변성기의 1차측 임피던스와병렬로 작용하며 상기의 병렬의 합성임피던스값은 변성기의 1차측에 연결된 쵸크코일 등의 임피던스와 직렬로 작용하여 2차측의 형광램프 구동전압은 수백볼트로 제한되게 된다.

그러나 형광램프가 파손되거나, 형광램프를 변성기의 2차측에 연결하는 콘넥터가 빠지거나 혹은 연결선이 끊어진 경우 변성기는 무부하 상태가 되고 이때의 변성기의 1차측 등가 임피던스는 높아지게 되어 변성기의 1차측 권선에 가해지는 전압이 높아져 변성기의 2차측에는 권선비에 비례하는 과도한 고전압이 발생하게 된다. 이때 발생하는 고전압은 실효치로서 천볼트 정도에 이르며 첨두치전압으로는 수천볼트에 달하게 되어 변성기의 1,2차측 권선간 또는 2차측 권선과 코아간의 절연을 파괴하게 되어 변성기 혹의 이에 접속된 부품에 치명적인 결함을 주게될 뿐만아니라 절연파괴에의한 스파크불꽃이 일어나 안전을 위협하는 원인이 되기도 한다.

도 1은 자려식 콜렉터 공진형 발진회로의 블록도를 나타낸다. 도 1의 공진회로(1)과 고전압 발생회로(2)의 기본적인 회로 구성을 도 2에 나타내었으며 동작원리를 도 2를 참고로 하여 자세하게 설명하면 다음과 같다.

각 부위의 전압 파형은 도 2의 파형A 에서 파형D로 표시한 것과 같다.

도 2의 트랜지스터 TR4가 온(on)된 경우 TR3이 온(on)하게 되어 직류전원 공급장치(5)로 부터 TR3을 거쳐 쵸크코일(L1)의 일측으로 직류 전압이 공급된다. 이 전압은 쵸크코일(L1)을 거쳐 변성기(T1)의 1차측 권선의 중앙탭인 단자②에 가해지며 1차 권선을 통해 단자①과 ③에 연결된 트랜지스터 TR1과 TR2의 콜렉터에 가해지게 되고 동시에 저항 R1을 거쳐 TR1과 TR2의 베이스에 바이어스 전류를 흘리게된다. 이 때 TR1과 TR2 중의 한쪽의 트랜지스터의 바이어스가 깊게 걸려 만약 TR1이 온(on) 상태로 되었다고 가정하면 TR1의 콜렉터 전류가 변성기(T1)의 1차측 권선의 단자②에서 단자①로 흐르게 되고 이 전류에 의해 변성기(T1)의 단자④와 단자⑤ 사이의 바이어스 권선에 전압이 유기되며 유기되는 전압은 정궤환으로서 트랜지스터 TR1을 급속히 포화시키도록 동작하고 이 때 반대측 트랜지스터 TR2는 오프(off) 상태가 되도록 동작한다. 이 상태는 인버터 발진 주기의 1/2 동안 계속 되며 다음 1/2 주기 동안은 TR1이 오프, TR2가 온 상태로 되어 변성기(T1)의 1차측 권선인 단자①과 단자③ 사이에는 정현파 파형이 인가되고 이에 의해 변성기(T1)의 2차측 권선인 단자⑥과 단자⑦ 사이에는 정현파의 고전압이 유기되어 고압 콘덴서 (Cc1)을 거쳐 형광램프(FL1)에 인가되게 된다.

쵸크코일(L1)은 TR1과 TR2의 온 오프 동작시 급격한 전류의 흐름을 억제하여 정현파를 만들어주기 위해 사용되며 변성기의 1차측의 임피던스와 직렬로 작용하여 변성기에 가해지는 전압을 제한하게 된다.

도 3은 도 2의 공진회로와 고전압 발생회로의 간단한 등가 회로로서 변성기(T1)의 2차측에 연결된 형광램프가 정상적으로 접속되어 동작하는 경우를 나타낸다. 도3의 (Z1)은 쵸크코일의 임피던스를 나타내며 (Z2)는 변성기만의 임피던스를 변성기의 1차측으로 환산한 등가임피던스를 나타내고, (Z3)는 변성기의 부하인 형광램프의 임피던스를 변성기의 1차측으로 환산한 등가 임피던스로서 (Z2)와 병렬로 가해지게되어 직류전원공급장치(5) 에서 가해지는 전압이 (Z2)와 (Z3)이 병렬로 합성된 임피던스값과, (Z1)으로 분압된 전압이 변성기의 1차측 즉, ①번과 ③번 단자에 가해지게 된다.

이때 형광램프가 파손되거나 형광램프의 연결콘넥터가 빠지게 되면 형광램프를 변성기의 1차측으로 환산한 임피던스 (Z3)이 무한대가 되고 변성기의 1차측에 가해지는 전압은 (Z1)과 (Z2)만의 직렬 회로에 의해 분압된 전압이 (Z2)의 양측 즉, 변성기의 1차측에 가해지게 되어 변성기의 입력전압이 높아지게되며 이는 다시 변성기의 권수비에 비례한 고전압이 되어 변성기의 2차측에 출력 되므로서 과도한 고전압으로 되어 변성기의 절연을 파괴하거나 주위의 부품에 치명적인 결함을 주게 된다.

본 고안의 목적은 형광램프를 사용하는 엘씨디 백라이트 구동용 인버터에 있어서 램프의 파손 또는 램프를 연결하는 콘넥터가 빠져 인버터가 무부하로 된 경우나 타 원인에 의해 변성기의 1차측 입력이 과도하게 높아진 경우 변성기의 2차측 고전압이 과도하게 상승하여 변성기의 절연을 파괴하거나 과도한 고전압에 의해 주위 부품의 열화나 파손이 생기지 않도록 변성기의 1차측에 가해지는 전압을 제한하여 과도한 고전압의 발생을 억제 하므로서 회로 동작의 안정성을 높이기위한 백라이트용 인버터를 제시하는 것이다

도 1은 일반적인 백라이트용 인버터의 블록도

도 2는 콜렉터 공진형 발진방식 인버터의 기본 회로도

도 3은 변성기 입력측의 간단한 등가회로

도 4는 본 고안의 실시 예를 나타내는 과전압 검출회로를 갖는 인버터의 기본 회로도

상기의 목적을 달성하기 위해 본 고안의 바람직한 실시 예를 도면을 참고로 하여 자세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 고안의 실시 예를 나타내는 회로도로서 도 2의 회로에 과전압 검출용의 제너다이오드(ZD1)을 변성기(T1)의 1차측 권선의 입력단자 ②와 비교기 (IC1)의 마이너스(-) 입력단에 연결하고 비교기(IC1)의 플러스(+) 입력단에는 기준전압(Vref)을 인가하여 변성기의 1차측 인가 전압이 제너다이오드(ZD1)의 제너전압과 기준전압(Vref)의 합보다 큰 경우 비교기(IC1)의 출력이 영(zero)이 되어 TR3의 베이스전압이 영(zero)이 되므로서 스위칭트랜지스터 TR2가 오프(off)되게 되고 이에 따라 쵸크코일(L1)에 가해지는 직류전원을 차단하게된다. 이와같이 트랜스의 입력단에 가해지는 전압이 정해진 값 즉, 제너다이오드(ZD1)의 제너전압과 기준전압(Vref)의 합을 초과하는 경우는 전류를 차단하고 이하인 경우에만 전류를 흘릴 수 있도록 제한 할 수 있어 과도한 고전압의 발생을 방지하여 안정된 동작을 할 수 있는 인버터를 구현하는 것이 가능하다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안은 형광램프를 구동하기 위해 콜렉터 공진형 발진회로와 변성기로 구성된 엘씨디 백라이트 구동용 인버터에서, 변성기의 일차측의 입력단에 제너다이오드(ZD1)와 비교기(IC1)로 구성되는 과전압검출 및 제어회로를 접속하므로서 형광램프의 파손 또는 형광램프 연결콘넥터의 빠짐 등에 의해 변성기 2차측이 무부하로 됨으로써 변성기의 1차측 입력전압이 과도 하게 상승하거나, 전원공급 장치로 부터의 입력전압이 상승하여 과도한 입력이 가해진 경우도 변성기의 1차측 입력전압을 정해진 전압 이하로 제한 할 수 있어 변성기의 2차측에서의 과도한 고전압의 발생을 억제 할 수 있어 인버터의 안정도를 높이는 것이 가능하다.

Claims

형광램프를 구동하는 콜렉터 공진형 엘씨디 백라이트용 인버터에 있어서 변성기의 1차측에 가해지는 전압이 정해진 전압 이상으로 상승하는 경우 상기 변성기의 출력 전압이 과도하게 상승하는 것을 막기위해 고전압 발생용 변성기의 1차측 입력단의 전압을 검출하여 비교기 등에 의해 정해진 전압 보다 높은 전압이 가해지지 않도록 구성하는 회로에 있어서, 과전압 검출용으로서 제너다이오드를 사용하여 구성하는 것을 특징으로 하는 인버터 회로