KR20100045170A - Inverter system and its operating method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 디스플레이 장치의 인버터 시스템 및 그의 동작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 교류전압을 생성하기 위한 인버터 시스템에서 프리휠링 전류에 의한 보디 다이오드에서 발생하는 전력 소모를 줄여 효율을 향상시킬 수 있도록 제어하는 인버터 시스템 및 그의 동작방법에 관한 것이다.The present invention relates to an inverter system of a display device and a method of operating the same. More particularly, in an inverter system for generating an alternating voltage, a control is performed to reduce power consumption generated by a freewheeling current and improve efficiency. An inverter system and a method of operating the same.
LCD(Liquid Crystal Display)는 디스플레이 장치로 TV, 모니터 등에 많이 사용되고 있다. LCD의 동작원리에 따라, LCD를 통해 영상이 표시되기 위해서는 후면 광(Back Light)이 필요하다. LCD (Liquid Crystal Display) is a display device is widely used in TVs, monitors. According to the operation principle of the LCD, a back light is required to display an image through the LCD.
이러한 후면 광으로는 냉음극관(CCFL; Cold Cathode Florescent lamp)이 사용되고 있다. 냉음극관은 필라멘트의 가열 없이 저온에서 점등되는 형광등으로, 내부에 일정량의 수은, 아르곤, 네온 등의 혼합 가스가 들어있는 유리관과, 유리관 양 단에 배치되는 전극을 포함한다. 두 전극에 가해진 고전압 전계에 의해 전자가 방출되며, 방출된 전자에 의해 수은이 여기 되어 자외선이 발산하며, 발산된 자외선이 유리관 내벽의 형광체와 충돌하면서 가시광선이 발산하게 된다.A cold cathode tube (CCFL) is used as the back light. The cold cathode tube is a fluorescent lamp that is turned on at a low temperature without heating the filament. The cold cathode tube includes a glass tube containing a predetermined amount of a mixed gas such as mercury, argon, and neon, and an electrode disposed at both ends of the glass tube. Electrons are emitted by the high-voltage electric field applied to the two electrodes, mercury is excited by the emitted electrons, and ultraviolet rays are emitted. The emitted ultraviolet rays collide with the phosphor on the inner wall of the glass tube to emit visible light.
냉음극관이 빛을 발산하기 위해서는 수백 V 이상의 교류전압이 요구되므로 인버터 시스템이 요구되며, 이러한 인버터 시스템에는 하프 브리지(Half Bridge), 풀 브리지(Full Bridge), 푸쉬 풀(Push Pull) 방식 등이 있으며 하프 브리지나 푸쉬 풀 방식은 스위치 소자로 2개의 전력 반도체만을 사용하므로 TV 등의 대화면 LCD에 비해 출력 전력이 낮은 LCD 모니터 등에 많이 사용된다.In order to emit light, a cold cathode tube requires an AC voltage of several hundred V or more, and an inverter system is required. Such an inverter system includes a half bridge, a full bridge, and a push pull method. The half-bridge or push-pull method uses only two power semiconductors as switch elements, so it is used for LCD monitors with lower output power than large LCDs such as TVs.
도 1 은 일반적인 하프 브리지 방식으로 구현된 인버터 시스템의 구성이 도시된 도로서, 하나의 램프를 구동하는 경우의 인버터 시스템을 가정한 도이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an inverter system implemented by a general half-bridge method, assuming an inverter system when driving one lamp.
일반적인 하프 브리지 방식의 인버터 시스템은 CCFL 램프를 구동하기 위해 입력 직류 전압을 수백 V 이상의 교류 전압으로 변환하면서 램프 전류를 원하는 값으로 제어하기 위한 방법으로 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 방식을 사용한다. A typical half-bridge inverter system uses a pulse width modulation (PWM) control method to control the lamp current to a desired value while converting an input DC voltage into an alternating voltage of several hundred V to drive a CCFL lamp.
보다 구체적으로 일반적인 인버터 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 평활된 전압 VF와 기준 전압 Vref를 비교하여 에러 전압 Verr을 출력하는 에러 앰프(10), 에러 앰프 출력 Verr를 삼각파와 비교하여 램프 전류를 제어하기 위한 PWMO 신호를 출력하는 PWM 비교기(12), PWM 비교를 위한 삼각파를 발생하는 발진기(30), PWMO를 스위치를 구동하기 위한 신호로 만들어 주는 로직제어기(Logic Controller)(14), 스위치 온/오프 제어 신호에 따라 입력전압 VIN 또는 접지를 출력하는 스위치 블록(16), 스위치 블록(16)의 출력 OUT를 입력으로 받아 램프를 구동하기 위한 양극성의 전압으로 증폭하는 교류 증폭기(18), 및 CCFL 램프 부하(20)를 포함한다.More specifically, as shown in FIG. 1, the inverter system compares the smoothed voltage VF with the reference voltage Vref to output an error voltage Verr and an error amplifier output Verr by comparing a triangular wave with a lamp current.
또한, 로직제어기(14)의 출력 신호 DrvH와 DrvL를 증폭하여 스위치 블록(16) 으로 전달하는 게이트 드라이버(15), 및 램프 전류를 전압으로 변환하고 교류 전압을 직류 전압으로 평활하는 정류기(22)를 포함한다.In addition, the
도 2 는 도 1에 있어서, 전력단 회로가 도시된 회로도로서, 도 2(a)는 스위치 블록 및 교류증폭기의 구성이 도시된 도이며, 도 2(b)는 도 2(a)의 회로도에서 변압기의 1차측으로 등가변환한 등가회로이다. 또한, 도 3 은 도 2에 있어서, 스위치 블록의 동작에 따른 전압 및 전류의 파형이 도시된 도이다. FIG. 2 is a circuit diagram showing a power stage circuit in FIG. 1, FIG. 2 (a) is a diagram showing the configuration of a switch block and an AC amplifier, and FIG. 2 (b) is a circuit diagram of FIG. Equivalent circuit equivalently converted to the primary side of a transformer. 3 is a diagram illustrating waveforms of voltage and current according to the operation of the switch block in FIG. 2.
스위치 블록을 구성하는 두 개의 스위치 소자(M1, M2)는 MOSFET와 같은 반도체로 구비될 수 있으며, 이에 따라 도 2(a)에 도시된 바와 같이 회로적으로 기생 커패시턴스(C1, C2)를 포함하게 된다.The two switch elements M1 and M2 constituting the switch block may be provided with a semiconductor such as a MOSFET, and as a result, the parasitic capacitances C1 and C2 may be included in a circuit as shown in FIG. do.
등가회로가 도시된 도 2(b)의 경우, 변압기의 1차측 커패시터인 Cb는 상대적으로 용량이 매우 크므로 Cb를 VIN/2의 전압원으로 나타냈으며, 2차측에 연결된 부하(Ro)는 변압기 턴비의 함수로 일차 측으로 변환하였다. 1차측 등가 회로에서 등가 인덕턴스 Leq는 트랜스포머 1차측의 누설 인덕턴스와 거의 같으며, 등가 커패시턴스 Ceq는 2차측 공진 커패시턴스 Cr를 턴비의 제곱 n 2으로 곱한 것과 같으며 등가 부하 저항 Req는 2차측 부하 저항 Ro를 n 2으로 나눈 것과 같다.In FIG. 2 (b) where the equivalent circuit is shown, Cb, the primary capacitor of the transformer, has a relatively large capacity, and thus Cb is represented as a voltage source of VIN / 2, and a load Ro connected to the secondary side is a transformer turn ratio. Converted to the primary side as a function of. In the primary equivalent circuit, the equivalent inductance Leq is approximately equal to the leakage inductance of the transformer primary side, the equivalent capacitance Ceq is equal to the secondary side capacitance capacitance Cr multiplied by the squared n 2 of the turn ratio, and the equivalent load resistance Req is the secondary side load resistance Ro Is divided by n 2 .
도 2(b) 및 도 3을 참조하여 스위치 블록 및 교류 증폭기의 동작을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 이때, 스위치 소자(M1, M2)의 보디 다이오드(D1, D2)의 턴온(turn-on) 전압은 VD로 동일한 것으로 가정한다. t=0에서 제 1 스위치 소자(M1)가 온 되면 OUT=VIN, Vp=VIN/2이 된다. 따라서 인덕터(Leq)의 전류(Ip)는 인 덕터(Leq)와 등가 커패시턴스(Ceq)에 의한 공진에 의해 증가하고 등가 커패시턴스(Ceq)의 전압(Vo)도 공진에 의해 증가한다. 이때 제 1 스위치 소자의 기생 커패시턴스(C1)는 0(zero)으로 제 2 스위치 소자의 기생 커패시턴스(C2)는 VIN으로 충전된다. Referring to Figures 2 (b) and 3 will be described in more detail the operation of the switch block and the AC amplifier as follows. At this time, it is assumed that the turn-on voltages of the body diodes D1 and D2 of the switch elements M1 and M2 are the same as VD. When the first switch element M1 is turned on at t = 0, OUT = VIN and Vp = VIN / 2. Therefore, the current Ip of the inductor Leq is increased by resonance due to the inductor Leq and the equivalent capacitance Ceq, and the voltage Vo of the equivalent capacitance Ceq is also increased by the resonance. At this time, the parasitic capacitance C1 of the first switch element is zero and the parasitic capacitance C2 of the second switch element is charged to VIN.
t= t1에서 제 1 스위치 소자(M1)가 오프 되면 인덕터 전류(Ip)에 의해 제 2 스위치 소자의 기생 커패시턴스(C2)는 VIN 전압에서 방전하고 제 1 스위치 소자의 기생 커패시턴스(C1)은 0(zero)에서 충전되기 시작한다. 따라서 OUT과 Vp 전압은 점점 감소한다. OUT 전압이 점점 감소하여 t=t2에서 OUT=-VD 전압이 되면 제 2 스위치 소자의 보디 다이오드(D2)가 온 되고 Vp=-VIN/2-VD가 된다. 따라서 인덕터(Leq)에는 VL=-VIN/2-VD-Vo의 전압이 최대로 걸리게 되고 인덕터 전류(Ip)는 급격하게 감소하기 시작한다. When t = t1, when the first switch element M1 is turned off, the parasitic capacitance C2 of the second switch element is discharged at the VIN voltage by the inductor current Ip, and the parasitic capacitance C1 of the first switch element is 0 ( starts charging at zero). Therefore, the voltages OUT and Vp decrease gradually. When the OUT voltage gradually decreases and becomes the OUT = -VD voltage at t = t2, the body diode D2 of the second switch element is turned on and Vp = -VIN / 2-VD. Therefore, the inductor Leq receives the maximum voltage of VL = -VIN / 2-VD-Vo and the inductor current Ip starts to decrease rapidly.
t=t3에서 인덕터 전류(Ip)는 0(zero)이 되고 따라서 제 2 스위치 소자의 보디 다이오드(D2)는 오프 된다. 그러나, 제 2 스위치 소자의 보디 다이오드(D2)는 오프 되었지만 아직 제 2 스위치 소자(M2)는 온 되지 않아 각 스위치 소자의 기생 커패시턴스(C1, C2) 및 인덕터(Leq)에 의해 공진하게 된다. 등가 커패시턴스(Ceq)는 기생 커패시턴스(C1, C2)에 비해 그 값이 상대적으로 매우 크므로 공진 주파수는 인덕터(Leq)와 등가 커패시턴스(Ceq)에 의한 공진보다 훨씬 높은 주파수이며 또한 등가 부하(Req)가 작으므로 이 공진은 빨리 소멸된다. At t = t3, the inductor current Ip becomes zero and thus the body diode D2 of the second switch element is turned off. However, although the body diode D2 of the second switch element is turned off, the second switch element M2 is not yet turned on, and thus resonates due to parasitic capacitances C1 and C2 and the inductor Leq of each switch element. Equivalent capacitance (Ceq) is relatively large compared to the parasitic capacitance (C1, C2), so the resonant frequency is much higher frequency than the resonance caused by the inductor (Leq) and equivalent capacitance (Ceq) and also equivalent load (Req) Since the resonance is small, the resonance disappears quickly.
t=t4에서 제 2 스위치 소자(M2)가 온 되면 OUT= 0이 되어 제 1 스위치 소자의 기생 커패시턴스(C1)는 VIN으로 충전되고 C2는 0으로 충전된다. OUT=0V 이므로 Vp=-VIN/2이며, 이에 따라 인덕터 전류(Ip)는 인덕터(Leq), 등가 커패시턴스(Ceq)에 의한 공진에 의해 이전과 다른 반대 방향으로 전류가 증가하기 시작한다. 이후의 동작은 제 1 스위치 소자(M1)가 온 된 경우 후의 동작과 같고 결과적으로 도 3에 도시된 파형과 동일하게 된다.When the second switch element M2 is turned on at t = t4, OUT = 0, and the parasitic capacitance C1 of the first switch element is charged to VIN and C2 is charged to zero. Since OUT = 0V, Vp = -VIN / 2, and thus the inductor current Ip starts to increase in the opposite direction to the previous one due to the resonance caused by the inductor Leq and the equivalent capacitance Ceq. The subsequent operation is the same as the operation after the first switch element M1 is turned on, and consequently becomes the same as the waveform shown in FIG.
상술한 바와 같이 일반적인 인버터 시스템의 구성 및 PWM 제어방식에서, 인덕터 전류(Ip) 방향이 그대로 유지되는 프리휠링(freewheeling) 기간 동안 스위치 소자의 보디 다이오드(D1, D2)가 자동으로 턴온 된다. 이 전류가 보디 다이오드(D1, D2)로 흐르면서 보디 다이오드 측에서 전력을 소모하기 때문에 인버터 시스템의 효율이 저하되고 스위치 소자의 발열이 증가하는 문제점이 발생하게 된다.As described above, in a general inverter system configuration and PWM control scheme, the body diodes D1 and D2 of the switch element are automatically turned on during a freewheeling period in which the inductor current Ip direction is maintained as it is. Since the current flows to the body diodes D1 and D2 and consumes power at the body diode side, the efficiency of the inverter system is lowered and the heat generation of the switch element is increased.
LCD 모니터 등의 인버터 시스템에서 사용되는 MOSFET 스위치의 온 저항은 일반적으로 수십mΩ 정도이고, 보디 다이오드의 온 전압은 0.5V 정도이다. 인버터의 스위치에 흐르는 전류의 최대치는 LCD 패널 사이즈와 사용되는 CCFL 램프 수에 비례해서 증가하며 보통 수 A 이상의 전류가 흐른다. 이때 MOSFET 스위치 온 저항에 의한 도통 로스(Conduction Loss)와 다이오드가 온 되었을 시 소모되는 전력인 다이오드 로스를 비교하면 다이오드에서 소모되는 전력을 무시할 수 없게 된다. On-resistance of MOSFET switches used in inverter systems, such as LCD monitors, is typically on the order of tens of milliohms, and the on-voltage of the body diode is about 0.5V. The maximum current flowing through the switch of the inverter increases in proportion to the size of the LCD panel and the number of CCFL lamps used, and usually more than a few amps of current flow. At this time, when comparing the conduction loss caused by the MOSFET switch-on resistance with the diode loss, which is the power consumed when the diode is turned on, the power consumed by the diode cannot be ignored.
예를 들어 20mΩ의 온 저항과 0.5V의 보디 다이오드 온 전압을 가지는 스위치의 최대 전류가 7A이고 이 전류에서 다이오드로 프리휠링을 한다고 가정하면, 스위치 온 저항에 의한 최대 순간 전력 소모는 0.98W인데 비해 다이오드는 3.5W로 매우 크다.For example, assuming that the maximum current of a switch with an on resistance of 20 mΩ and a body diode on voltage of 0.5 V is 7 A and freewheeling with the diode at this current, the maximum instantaneous power consumption by the switch on resistance is 0.98 W. The diode is very large, 3.5W.
본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로, 프리휠링 전류가 스위치 소자의 보디 다이오드로 흐르는 기간에 해당 스위치로 흐르도록 제어하여 인버터 시스템의 전력 효율을 향상시키고 스위치 소자의 발열을 줄여 내구성을 향상시킬 수 있는 디스플레이 장치의 인버터 시스템 및 그의 동작방법을 제안한다.The present invention is to improve the above-mentioned problems, by controlling the freewheeling current to flow to the switch during the period of flow to the body diode of the switch element to improve the power efficiency of the inverter system and reduce heat generation of the switch element to improve durability An inverter system and a method of operating the same are provided.
보다 구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 장치의 인버터 시스템은, 각 스위치가 인버팅(inverting) 동작을 수행하면서 각 스위치의 보디 다이오드가 자동으로 온 되어 프리휠링(freewheeling) 전류가 흐르는 기간 동안 일시적으로 상기 각 스위치가 온/오프 동작을 하도록 제어신호를 생성하는 스위치 제어기를 포함하여, 상기 프리휠링 전류가 보디 다이오드 대신에 스위치로 흐르도록 하여 전력 소모를 줄이고 효율을 높이면서 스위치에서의 발열을 줄일 수 있다.More specifically, the inverter system of the display device according to an embodiment of the present invention, a period in which the freewheeling current flows by automatically turning on the body diode of each switch while each switch performs an inverting operation. A switch controller for generating a control signal to temporarily turn on or off the respective switches during operation, thereby allowing the freewheeling current to flow to the switch instead of the body diode, thereby reducing power consumption and increasing efficiency Can be reduced.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 인버터 시스템의 동작방법은, 에러 앰프 출력 전압과 삼각파를 이용하여 다수 스위치에 대한 온/오프 제어신호를 생성하는 제 1 단계, 생성된 온/오프 제어신호에 따라 스위치가 온/오프 동작을 하여 교류전압을 생성하고, 생성된 교류전압을 램프에 인가하여 빛이 발광하도록 하는 제 2 단계로 이루어진 인버터 시스템의 동작방법에 있어서, 상기 제 1 단계는, 상기 각 스위치의 보디 다이오드로 프리휠링 전류가 흐르는 기간에 일시적으로 상기 각 스위치가 온 되도록 하는 제어신호를 생성하는 제 3 단계를 포함하여, 인버터 시스템의 전력 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the operating method of the inverter system according to an embodiment of the present invention, the first step of generating an on / off control signal for a plurality of switches using the error amplifier output voltage and a triangular wave, the generated on / off control signal In accordance with the method of operation of the inverter system comprising a second step of the switch to perform an on / off operation to generate an AC voltage, and applying the generated AC voltage to the lamp to emit light. And a third step of generating a control signal for temporarily turning on each switch in a period during which the freewheeling current flows to the body diode of the switch, thereby improving the power efficiency of the inverter system.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 4 는 본 발명의 동작 개념이 도시된 도이다.4 is a diagram illustrating an operation concept of the present invention.
본 발명에 따른 인버터 시스템은, 일반적인 인버터 제어방식에 있어서 다이오드에서 소모되는 전력 손실을 줄이기 위한 방법으로서, 보디 다이오드가 온 상태인 기간동안 해당 스위치 소자를 온 시켜 인덕터 전류(Ip)가 다이오드가 아닌 스위치로 흐르도록 제어한다. 이에 따라 전력소모를 낮추어 효율을 향상시킬 수 있으며 스위치에서 발생하는 열을 줄여 내구성을 높일 수 있도록 한다.Inverter system according to the present invention is a method for reducing the power loss consumed by a diode in a general inverter control method, by turning on the corresponding switch element during the period in which the body diode is on, the inductor current (Ip) is not a diode switch Control to flow. As a result, efficiency can be improved by lowering power consumption and heat can be reduced to increase durability.
보다 상세하게 설명하면, 제 1 스위치가 오프된 후 인덕터 전류가 전류의 방향이 유지되도록 제 2 스위치의 보디 다이오드가 턴온 되는 프리휠링 기간에 맞추어 제 2 스위치를 턴 온 시키고, 유사한 방식으로 제 2 스위치가 오프된 후 제 1 스위치의 보디 다이오드가 온 되는 프리휠링 기간에 맞추어 제 1 스위치를 턴온 시킨다.In more detail, after the first switch is turned off, the second switch is turned on in accordance with the freewheeling period in which the body diode of the second switch is turned on so that the inductor current maintains the direction of the current, and the second switch in a similar manner. After turning off, the first switch is turned on in accordance with the freewheeling period during which the body diode of the first switch is turned on.
도 5 는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 구현된 인버터 시스템의 구성이 도시된 도이다.5 is a diagram illustrating a configuration of an inverter system implemented according to the first embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 동작 개념에 따라 구현된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디스플레이 장치의 인버터 시스템은, 도 5에 도시된 바와 같이, 평활된 전압(VF)를 기준 전압(Vref)와 비교하여 에러 전압(Verr)을 출력하는 에러 앰프(10), 에러 앰프의 출력전압(Verr)를 삼각파(CT)와 비교하여 램프 전류를 PWM 제어하기 위한 신호 PWMO를 출력하는 PWM 비교기(12), PWM 제어를 위한 삼각파를 발생하는 발진기(30), 스위치의 일반적인 PWM 듀티 제어신호에 부가하여 프리휠링 기간에 다이오드 대신 에 해당 스위치를 온 시키는 제어 신호를 발생하는 스위치 제어기(50), 스위치 제어기(50)의 출력 신호에 의해 스위치가 구동될 수 있도록 증폭 시키는 게이트 드라이버(60)를 포함한다. 또한, 게이트 드라이버(60)의 스위치 제어 출력 신호에 따라 출력 신호인 OUT을 입력 전압 VIN 혹은 그라운드에 연결하는 스위치 블록(16), 스위치 블록(16)의 출력 신호인 OUT를 입력으로 받아 CCFL 램프를 구동 할 수 있도록 수백 V 이상의 교류로 증폭하는 교류 증폭기(18), 부하인 CCFL 램프(20), 램프 전류를 전압으로 변환하고 교류 전압을 직류 전압으로 평활하는 정류기(22)로 구성되는 인버터 시스템이다.In the inverter system of the display device according to the first embodiment of the present invention implemented according to the operation concept shown in FIG. 4, as shown in FIG. 5, the smoothed voltage VF is compared with the reference voltage Vref.
본 발명의 일실시예에 따른 스위치 제어기(50)는 보디 다이오드(D1, D2)들이 온 되는 프리휠링 기간에 맞추어 맞추어 해당하는 스위치(M1, M2)를 온 시킬 수 있도록 프리휠링 기간에 해당하는 신호를 출력하는 다이오드 제어기(Diode On-Time Controller)(100) 및 스위치들의 PWM 제어를 하기 위한 개별 신호로 만들어 주는 로직제어기(150)를 포함한다.The
이때, 본 발명의 일실시예에 따른 다이오드 제어기(100)는 스위치 블록(16)을 구성하는 각 스위치 소자(M1, M2)의 보디 다이오드(D1, D2)가 온 되는 기간에 해당하는 출력 신호 PWMAd를 출력할 수 있다. At this time, the
즉, 도 1에 도시된 바와 같은 일반적인 인버터 시스템의 로직제어기(14)가 PWM 비교기(12)의 출력 신호인 PWMO와 발진기(30)의 충방전제어신호를 입력 받아 PWM 제어를 위한 제 1 스위치 제어 신호(DrvH) 및 제 2 스위치 제어 신호(DrvL)를 출력 하는데 반해, 본 발명의 일실시예에 따른 스위치 제어기(50)에 포함되는 로직 제어기(150)는 PWM 비교기(12)로부터 PWM 제어 신호인 PWMO와 발진 제어기(32)의 충방전제어신호(CK), 및 다이오드 제어기(100)로부터 프리휠링 기간에 해당하는 제어 신호(PWMAd)를 입력 받아 PWM 제어를 하면서 동시에 프리휠링 기간에 맞추어 해당 스위치를 온 시키도록 제어하는 제어 신호(DrvH, DrvN)을 출력 하여 게이트 드라이버(60)로 공급한다.That is, the
에러 앰프(10)는 정류기(22)의 출력 전압(VF)와 기준 전압(Vref)의 차를 증폭하는 것으로 PWM 듀티를 증가 혹은 감소 할 수 있도록 출력 신호(Verr)를 출력하고 커패시터(Cc)는 인버터 시스템을 안정화 시킨다. 본 명세서에서, 에러 증폭기(10)는 입력 전압의 차를 출력 전류로 출력하는 트랜스컨덕턴스(Transconductance) 증폭기로 예시되어 있으나 이에 한정되지는 않으며 전압앰프로도 구성될 수 있다. The
발진기(30)는 PWM 제어를 위한 삼각파를 만드는 회로로써 발진제어기(32)와 발진 커패시터(Cosc)로 구성 되어 있다. 발진제어기(32)는 충방전제어신호(CK)를 출력하며 이 신호가 하이 혹은 로우로 됨에 따라 발진 전류원(Iosc)를 발진 커패시터(Cosc)로 충전 혹은 방전하도록 하여 삼각파를 만든다. 게이트 드라이버(60)는 스위치 블록(16)을 구성하는 각 스위치 소자(M1, M2)들의 게이트-소오스(Gate-Source)간 전압을 충분히 큰 전압으로 구동하여 스위치 온 저항이 작아지도록 하면서 이와 동시에 스위치 소자(M1, M2)의 입력 커패시터를 충분히 빠르게 충방전할 수 있도록 큰 전류로 구동하기 위한 것으로 제 1 게이트 드라이버(미도시) 및 제 2 게이트 드라이버(미도시)로 구성되어 있다. 제 1 게이트 드라이버는 로직제어 기(150)의 제 1 구동 제어 신호(DrvH)를 증폭하여 GP 신호를 출력하며 제 2 게이트 드라이버는 로직제어기(150)의 제 2 구동 제어 신호(DrvL)를 증폭하여 GN 신호를 출력한다.
스위치 블록(16)은 출력 신호 OUT를 입력 전압 VIN과 그라운드에 번갈아 연결하도록 하는데, 상측에 위치한 제 1 스위치 소자(M1) 및 하측에 위치한 제 2 스위치 소자(M2)로 구성되어 있다. 스위치 소자는 각각 보디 다이오드(D1, D2)를 포함한다. The
본 명세서에서, 제 1 스위치 소자(M1)는 P-type MOSFET가 적용된 것을 예로 하여 설명하나 이에 한정되지 않으며, N-type MOSFET를 사용할수도 있다. In the present specification, the first switch device M1 is described with an example in which a P-type MOSFET is applied, but is not limited thereto. An N-type MOSFET may be used.
제 1 스위치 소자(M1)는 게이트 드라이버(60)의 제 1 게이트 구동 신호(GP)에 따라 온/오프 동작하며 온 되면 OUT를 입력 전압인 VIN에 연결한다. 제 2 스위치 소자(M2)는 제 2 게이트 구동 신호(GN)에 따라 온/오프 동작하고 온 되면 OUT를 그라운드에 연결한다. 따라서 OUT은 VIN 혹은 그라운드(0V)의 전압을 가지는 구형파(Square Wave) 교류 전압이 된다. The first switch element M1 may be turned on / off according to the first gate driving signal GP of the
교류 증폭기(18)는 입력신호를 CCFL 램프(20)를 구동할 수 있도록 수백 볼트 이상의 교류 신호로 증폭하며, 보다 구체적으로는, 스위치 블록(16)의 구형파 교류 전압으로 출력된 출력신호인 OUT를 LC공진을 통해 양(+) 전압과 음(-) 전압을 갖는 정현파 출력 VAC로 변환 출력한다. 이를 위해 교류 증폭기는 직류 블로킹(DC Blocking) 커패시터(Cb), 1:n의 턴비(Turn Ratio)로 증폭하는 트랜스포머(Transformer)(T1) 및 공진 커패시터(Cr)를 포함하여 구성될 수 있다. The
직류 블로킹 커패시터(Cb)는 직류 블로킹을 위해 큰 값의 커패시터가 보통 사용된다. 따라서 대칭 PWM 제어 방식을 사용하는 경우 직류 블로킹 커패시터(Cb)에는 VIN/2의 직류 전압이 충전된다. 이에 따라 트랜스포머(T1)의 입력 전압 Vx는 +VIN/2와 -VIN/2의 전압을 가지는 교류 전압이 된다. In the DC blocking capacitor Cb, a large value capacitor is usually used for DC blocking. Therefore, when the symmetric PWM control method is used, the DC blocking capacitor Cb is charged with a DC voltage of VIN / 2. Accordingly, the input voltage Vx of the transformer T1 becomes an AC voltage having voltages of + VIN / 2 and -VIN / 2.
정류기(22)는 램프 전류를 센스(sense)하고 정류한 후 PWM 제어가 가능하도록 평활(Filtering)하는 동작을 수행하며, 구체적으로는 센스 저항(Rs), 반파 정류 다이오드(D3), 평활 저항(Rf) 및 커패시터(Cf)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때 정류기(22)는 CCFL 램프(20)가 하나 구비된 경우 도시된 예로서 설계자에 따라 여러 가지 방법으로 회로 구성을 달리 할 수 있으며, 또한 다수의 램프가 연결되는 경우에는 설계자에 따라 여러 방법으로 회로의 구성이 달라질 수 있다.The
도 6 은 도 5에 있어서, 스위치 제어기의 구성이 도시된 예시도이며, 도 7 은 도 6에 따라 구성된 회로의 동작 파형이 도시된 도이다.FIG. 6 is an exemplary diagram showing a configuration of a switch controller in FIG. 5, and FIG. 7 is a diagram showing an operation waveform of a circuit constructed according to FIG. 6.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 인버터 시스템에 있어서, 스위치 제어기(50)의 다이오드 제어기(100)는 적어도 하나 이상의 라이징-에지-지연-회로(Rising Edge Delay Circuit)(102, 108) 및 논리 회로(104, 106, 110)로 구성될 수 있다. PWMO 신호를 프리휠링 기간에 해당하는 만큼 지연 시키는 제 1 라이징-에지-지연-회로(102)로부터 출력된 PWMO_Ax 신호와 PWMO가 인버터(104)를 통과하면서 출력된 PWMOB 신호, 및 발진 제어기의 충방전 제어신호(CK)를 NOR 게이트(106)의 입력으로 하면, 프리휠링 기간에 해당하는 PWMOA 신호를 얻을 수 있다. 프리휠링 기간에 다이오드 대신 해당하는 스위치 소자를 온 시키는 경 우에도 스위치 소자가 동시에 온 되는 현상은 없어야 하므로 PWMOA를 일정 시간, 즉 데드 타임(Td) 만큼 상승 에지로부터 지연 시키는 제 2 라이징-에지-지연-회로(108)와 인버터(110)를 거치면 프리휠링 기간 동안 다이오드 대신에 해당하는 스위치들을 온 시키고자 하는 기간에 해당하는 출력 신호 PWMOAd를 얻을 수 있다. As shown in FIG. 6, in the inverter system according to the first embodiment of the present invention, the
도 6에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 로직제어기(150)는 고효율의 인버터 시스템을 구현하기 위해, PWM 비교기(12)로부터 PWM 듀티 제어를 위한 PWM 듀티 제어 신호 PWMO, 프리휠링 기간에 다이오드 대신에 해당하는 스위치를 온 시키기 위해 다이오드 제어기(100)로부터 프리휠링 기간에 상당하는 제어 신호 PWMOAd, 및 게이트 드라이버를 분리하여 구동할 수 있는 신호를 만들기 위한 충방전 제어신호(CK)를 입력으로 받는다. 즉, 충방전 제어신호(CK)가 TFF(T-type flip-flop)(152)를 거치면 주파수가 충방전 제어신호(CK)에 비해 1/2이고 발진 파형(CT)의 발진최대전압 VH에서 천이(Transition)하는 서로 상보(Complementary)인 구형파 신호 VFD와 BVFD를 얻을 수 있으며 이 신호들이 논리 게이트를 거치면서 대칭 PWM 제어를 위한 스위치 제어 신호들을 출력할 수 있다. 또한, PWM 듀티 제어신호인 PWMO와 구형파 신호 BVFD를 NOR 게이트(154)의 입력단으로 하면 제 1 스위치 소자(M1)의 PWM 듀티 제어 기간에 해당하는 DrvP 신호를 얻을 수 있으며, 다이오드 제어기(100)의 출력신호인 PWMAd와 구형파 신호 VFD를 NOR 게이트(156)의 입력단으로 하면 제 1 스위치 소자(M1)의 보디 다이오드(D1)의 프리휠링 기간에 해당하는 DrvPA 신호를 얻을 수 있다. 또한, NOR 게이트(162)에서 DrvP 신호와 DrvPA 신호를 입력단으로 하면 제 1 스위치 소자(M1)의 PWM 듀티 제어 기간과 보디 다이오드(D1) 의 프리휠링 기간에 제 1 스위치 소자(M1)를 온 시킬 수 있는 제어신호인 DrvH를 얻을 수 있다. The
유사한 방법으로 PWM 듀티 제어신호인 PWMO와 구형파 신호 VFD를 NOR 게이트(160)의 입력단으로 하면, 제 2 스위치 소자의 PWM 듀티 제어 기간에 해당하는 DrvN를 얻고, 다이오드 제어기(100)의 출력신호인 PWMAd와 구형파 신호 BVFD를 NOR 게이트(158)의 입력단으로 하면 제 2 스위치 소자(M2)의 보디 다이오드(D2)의 프리휠링 기간에 해당하는 DrvNA 신호를 얻을 수 있다. 따라서 DrvN 신호와 DrvNA 신호가 OR 게이트(164)를 거치면 제 2 스위치 소자(M2)의 PWM 듀티 제어 기간과 보디 다이오드의 프리휠링 기간에 제 2 스위치 소자(M2)를 온 시키는 제어 신호 DrvL을 얻을 수 있다.In a similar manner, if the PWM duty control signal PWMO and the square wave signal VFD are input terminals of the NOR
발진기(30)는 발진제어기(32)의 충방전제어신호(CK)에 따라 충방전 전류원 (Iosc)로 발진 커패시터(Cosc)를 충전 혹은 방전하여 발진 파형(CT)를 만드는 회로이다. 보다 상세하게 설명하면, 발진제어기(32)는 발진 파형(CT)가 발진최소전압 VL 보다 작아지는 순간 충방전제어신호(CK)가 로우(low)로 되어 발진 커패시터(Cosc)를 전류원(Iosc)으로 충전한다. 또한, 계속 충전되어 발진 파형(CT)이 발진최대전압 VH 보다 커지는 순간 충방전제어신호(CK)는 하이(high)로 되어 발진 커패시턴스(Cosc)가 방전된다. 따라서 CK 파형의 주파수는 CT 파형의 주파수와 같다.The
도 8 은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 구현된 스위치 제어기의 구성이 도시된 예시도이다.8 is an exemplary view showing the configuration of a switch controller implemented according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 제 2 실시예에 따라 구현된 스위치 제어기는 도 8에 도시된 바와 같이, 다이오드 제어기(200)에 외부 신호에 의해 다이오드 온 기간을 바꿀 수 있는 지연시간제어기(202)를 더 포함하고, 로직제어기(250)에는 어느 특정 PWM 듀티에서만 프리휠링 기간에 다이오드 대신에 스위치가 온 되도록 제한하는 듀티제한기(Duty Limiter)(270)를 더 포함한다. 다이오드 온 기간은 트랜스포머(T1)의 리키지 인덕턴스 등 전력단 회로의 설계에 따라 달라진다. 따라서 다이오드 온 기간을 고정하는 것 보다 외부 신호에 의해 가변할 수 있도록 하는 것이 시스템 설계에 유리하다. 지연시간제어기(202)는 바람직하게 이러한 특성을 달성할 수 있도록 프리휠링 기간을 가변 하기 위한 것으로 FWT 핀 상태에 따라 제 1 라이징-에지-지연-회로(204)의 지연 시간이 변하도록 한 것이다. As shown in FIG. 8, the switch controller implemented according to the second embodiment of the present invention further includes a
PWM 제어에서 PWM 듀티가 점점 증가하면 인덕터 전류(Ip)는 공진의 최대점을 지나 감소하게 되고 따라서 프리휠링이 시작하는 시점에서의 전류 크기가 작아져 다이오드 온 기간도 줄어들게 된다. 따라서 듀티가 어느 이상으로 크게 되면 다이오드 프리휠링 기간에 다이오드 대신에 스위치를 온 시켜 효율을 좋게 하는 효과가 줄어들 수 있다. 그러나 본 발명의 제 1 실시예에 따라 구현된 스위치 제어기(50)의 경우 PWM 듀티에 상관없이 고정된 시간으로 프리휠링 기간에 스위치를 온 시키므로 듀티가 점점 커지면 프리휠링 기간보다 길게 스위치를 온 시키게 되고 그에 따라 전류 파형의 왜곡이 생긴다.In PWM control, as the PWM duty increases, the inductor current (Ip) decreases beyond the maximum point of resonance, thus reducing the diode on-period as the current magnitude decreases at the beginning of freewheeling. Therefore, if the duty is increased to a certain degree, the effect of improving efficiency by turning on the switch instead of the diode during the diode freewheeling period can be reduced. However, since the
본 발명의 제 2 실시예에 따른 스위치 제어기는 이를 방지하기 위한 보완으로서, 어떤 PWM 듀티 이상이 되면 다이오드 제어기(200)의 출력을 무시하도록 구성되는 것이 바람직하다. The switch controller according to the second embodiment of the present invention is configured to ignore the output of the
또한, PWM 듀티가 점점 줄어들면 CCFL 램프(20)에 공급되는 전력이 감소하게 되는데 이에 따라 스위치 전류도 감소하여 스위치가 온 상태를 유지하는 기간도 점차 감소하게 된다. 따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따라 구현된 스위치 제어기(50)와 같이 고정된 시간 동안 다이오드 대신에 스위치를 온 시키면 PWM 듀티가 점점 감소하는 경우 PWMO와 PWMAd 중 어느 신호가 PWM 듀티 제어 신호이고 어느 신호가 다이오드 온 시간 제어 신호인지 알 수 없다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로서, PWM 듀티가 어느 이하로 내려가면 다이오드 제어기(200)의 출력을 무시하도록 스위치 제어기를 구성할 수 있다.In addition, as the PWM duty decreases gradually, the power supplied to the
상술한 기능을 수행하기 위한 것으로 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스위치 제어기(50')는 PWM 듀티의 어느 영역에서만 다이오드 제어기(200)의 출력 PWMAd가 동작하도록 하기 위한 듀티 제한기(270)을 로직제어기(250)에 더 포함시킬 수 있다. 듀티 제한기(270)은 적어도 하나 이상의 비교기(272, 274) 및 NAND 게이트(276)을 포함하여 구성될 수 있다. PWM 듀티는 에러 앰프(10)의 출력 전압(Verr)에 의해 결정되므로 PWM 듀티의 최대와 최소를 제한하기 위해서는 에러 앰프의 출력 전압(Verr) 및 듀티 제한 전압 Vmax와 Vmin을 비교하도록 할 수 있다. 이때 Vmax는 최대 PWM 듀티를 설정하는 기준 전압이고 Vmin은 최소 PWM 듀티를 설정하는 기준 전압이다. In order to perform the above-described function, the
듀티 제한기(270)에서는 에러 앰프의 출력전압(Verr)이 Vmin보다 크고 Vmax 보다 작을 경우에만 출력 FWD가 로우로 되어 다이오드 제어기(200)의 출력 PWMAd가 동작한다. 또한, 에러 앰프의 출력전압(Verr)이 Vmin 보다 작거나 Vmax 보다 큰 경 우에는 FWD가 하이로 되어 DrvPA와 DrvNA는 PWMAd와 상관없이 항상 로우가 된다. 따라서 다이오드 제어기(200)의 출력 PWMAd은 무시되고 스위치 제어기(50')는 PWM 듀티 제어만 하게 된다. In the
한편, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따라 구현된 다이오드 제어기는 다이오드 온 시간이 PWM 듀티와 상관 없이 일정하도록 제어한다. Meanwhile, the diode controller implemented according to the first and second embodiments of the present invention controls the diode on time to be constant regardless of the PWM duty.
실제의 프리휠링 기간보다 다이오드 제어기에 의해 프리휠링 기간 동안 다이오드 대신에 해당 스위치를 온 시키는 기간이 짧더라도 PWM 제어 동작에는 문제가 발생하지 않지만 효율 측면에서는 실제 필요한 프리휠링 기간만큼 해당 스위치를 온 시키는 것에 비해 효율적인 측면에서 조금 나쁘게 된다. Although the duration of turning on the switch instead of the diode during the freewheeling period by the diode controller is shorter than the actual freewheeling period, there is no problem in the PWM control operation, but in terms of efficiency, It's a bit worse in terms of efficiency.
반대로 실제 필요한 프리휠링 기간 보다 길게 다이오드 제어기가 프리휠링 기간에 다이오드 대신에 해당 스위치를 온 시키게 되면 전류 파형의 왜곡이 생기고 이 왜곡은 해당 스위치를 온 시키는 기간이 길수록 커진다. PWM 듀티 제어에서 다이오드 프리휠링 기간은 PWM 듀티가 증가할수록 짧아진다. 따라서 PWM 듀티가 증가함에 따라 다이오드 제어기에서 발생하는 다이오드 온 시간이 짧아지도록 하면 PWM 듀티가 작게 동작하는 경우에는 효율을 좀더 좋게 할 수 있고 PWM 듀티가 크게 동작하는 경우에는 전류 파형을 좋게 할 수 있을 것이다.On the contrary, if the diode controller turns on the switch instead of the diode in the freewheeling period longer than the actual freewheeling period, the distortion of the current waveform is generated, and the distortion increases as the period for turning on the switch is longer. In PWM duty control, the diode freewheeling period becomes shorter as the PWM duty increases. Therefore, as the PWM duty increases, shortening the diode-on time generated by the diode controller will improve the efficiency when the PWM duty is small and improve the current waveform when the PWM duty is high. .
도 9 는 본 발명의 제 3 실시예에 따라 구현된 스위치 제어기의 내부 구성이 도시된 예시도이다.9 is an exemplary diagram showing an internal configuration of a switch controller implemented according to the third embodiment of the present invention.
본 발명의 제 3 실시예에 따라 구현된 스위치 제어기는 상술한 목적을 달성하기 위한 것으로서, 다이오드 제어기(300)의 출력 PWMAd가 PWM 듀티에 따라 변하 도록 구현되었다. 보다 상세하게 설명하자면, 도 9에 도시된 바와 같이, 가변 펄스폭 생성기(302)에서 PWM 듀티에 따라 펄스폭이 변하는 신호 PWMO_Ax1를 출력하면, 출력된 신호는 로직 회로를 거친 후 가변 다이오드 온 시간에 해당하는 PWMAd로 출력된다. The switch controller implemented according to the third embodiment of the present invention is to achieve the above object, and is implemented so that the output PWMAd of the
PWM 듀티가 낮아지는 경우에는 다이오드 제어기(300)의 출력을 무시하고 단순한 PWM 듀티 제어로 동작하게 하기 위해 본 발명의 제 2 실시예에 따라 구현된 로직제어기의 구성에서 듀티 제한기 대신 최소듀티제한기(370)를 포함한다. 따라서, 에러 앰프의 출력 전압(Verr)이 Vmin 보다 작아지면 FWDm이 하이로 되어 DrvPA와 DrvNA는 PWMAd와 상관없이 항상 로우가 되며, 다이오드 제어기(300)의 출력 PWMAd은 무시되고 스위치 제어기(50″)는 PWM 듀티 제어만 하게 된다.When the PWM duty is lowered, the minimum duty limiter instead of the duty limiter in the configuration of the logic controller implemented according to the second embodiment of the present invention in order to ignore the output of the
본 발명의 제 3 실시예에 따라 구현된 스위치 제어기에 있어서, 가변 펄스 폭 발생기의 구성을 살펴보면 다음과 같다.In the switch controller implemented according to the third embodiment of the present invention, the configuration of the variable pulse width generator is as follows.
도 10 은 본 발명에 따른 인버터 시스템에 있어서, 다이오드 프리휠링 기간이 도시된 도로서, 도 10(a)는 프리휠링 기간을 PWM 듀티에 따라 일차 함수로 모델링 한 도이며, 도 10(b)는 PWM 듀티와 다이오드 프리휠링 기간 TFW의 관계가 도시된 도이다.FIG. 10 is a diagram illustrating a diode freewheeling period in an inverter system according to the present invention. FIG. 10 (a) illustrates a model of the freewheeling period as a linear function according to PWM duty. The relationship between the PWM duty and the diode freewheeling period T FW is shown.
도 10(a)를 참조하면, TFW는 다음의 수학식과 같이 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 10 (a), T FW may be represented by the following equation.
다이오드 제어기(300)가 발생하는 다이오드 프리휠링 기간이 PWM 듀티에 따라 감소하도록 하기 위해서는 수학식1과 같이 동작하도록 하면 된다. PWM 제어에서 에러 앰프 출력 전압(Verr)은 현재 동작하고 있는 PWM 듀티를 나타내고 있다. 따라서 에러 앰프 출력전압(Verr)보다 높은 전압 VFW을 삼각파 CT와 비교하면 다이오드 프리휠링 기간을 얻을 수 있고 VFW 전압이 PWM 듀티가 증가함에 따라 감소하도록 하면 다이오드 제어기(300)는 PWM 듀티가 증가할 때 수학식1을 만족하면서 다이오드 프리휠링 기간이 감소하는 신호를 만들 수 있다.In order to reduce the diode freewheeling period generated by the
또한, 에러 앰프 출력 전압(Verr) 보다 높은 전압 VFW로 삼각파 CT와 비교할 때 PWM 듀티와 다이오드 프리휠링 기간 TFW의 관계가 도시된 도 10(b)를 참조하면, 다음의 수학식 2가 도출될 수 있다.Also, referring to FIG. 10 (b) in which the relationship between the PWM duty and the diode freewheeling period T FW is shown in comparison with the triangular CT with a voltage V FW higher than the error amplifier output voltage Verr, the following
상술한 바와 같이 도출된 수학식 2에 수학식 1을 대입하면 다음과 같은 수학식을 얻을 수 있다.Substituting
수학식 3에서 K1과 VFW,OFFSET은 도출할 수 있는 값이며, Verr은 에러 앰프 출력 전압이므로 수학식 3을 만족하는 회로를 설계하여 가변 펄스 폭 생성기로 적용할 수 있다.In Equation 3, K 1 , V FW, OFFSET are derivable values, and Verr is an error amplifier output voltage, so a circuit satisfying Equation 3 can be designed and applied to the variable pulse width generator.
도 11 은 도 10 에 있어서, 가변 펄스 폭 생성기를 구현하는 예가 도시된 회로도이다.FIG. 11 is a circuit diagram illustrating an example of implementing a variable pulse width generator in FIG. 10.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 스위치 제어기에 있어서, 가변 펄스 폭 생성기는 가변전압발생기(410)와 비교기(420)를 포함할 수 있다. 가변전압발생기(410)는 수학식 3을 만족하도록 회로로 구현되어 PWM 듀티가 증가함에 따라 가변 전압 VFW가 점점 감소하도록 한다. 이때 VFW는 에러 앰프 출력전압(Verr) 보다 항상 큰 값이므로 VFW를 비교기(420)에서 삼각파 CT와 비교하면 PWM 듀티가 증가함에 따라 펄스폭이 점점 감소하는 PWMO_Ax1 신호를 얻을 수 있다. In the switch controller according to the third embodiment of the present invention, the variable pulse width generator may include a
보다 상세하게 설명하자면, 가변전압발생기(410)는 에러 앰프 출력전압(Verr)에 비례하는 출력 전류 I1을 출력하는 전압-전류 변환기(412)와 그 출력을 입력으로 받아 소오싱 전류로 출력하는 전류미러(416), 옵셋 전압 Voff에 비례하는 출력 전류 I2을 출력하는 전압-전류 변환기(414)와 그 출력을 입력으로 받아 소오싱 전류로 출력하는 전류미러(418)를 포함한다. 또한, 전류미러(416, 418)의 출력 전류를 합하여 전압으로 변환하는 저항 R3로 구성되어 있다. 이때 전류미러(416, 418)의 이득이 1인 경우 가변전압발생기(410)의 출력 VFW는 다음의 식으로 나타날 수 있다.In more detail, the
수학식 3 및 수학식 4를 비교하면, K1=R3/R1이고 VFW,OFFSET=(R3/R2)*Voff 임을 알 수 있다. 따라서 VFW를 삼각파 CT와 비교하면 PWM 듀티가 증가함에 따라 펄스폭이 감소하는 신호 PWMO_Ax1을 얻을 수 있다. Comparing
이상과 같이 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 인버터 시스템 및 그의 동작방법을 예시된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 스위치 소자의 보디 다이오드로 전류가 흐르는 기간에 해당 스위치를 온 시켜 인버터 시스템의 전력 효율을 향상시 키고 스위치 소자의 내구성을 증진시킬 수 있도록 하는 본 발명의 기술사상은 보호되는 범위 이내에서 당업자에 의해 용이하게 응용될 수 있음은 자명하다.As described above, the inverter system of the display device and the operation method thereof according to the present invention have been described with reference to the illustrated drawings. However, by turning on the corresponding switch in a period in which current flows through the body diode of the switch element, the power efficiency of the inverter system is improved. It is apparent that the technical idea of the present invention, which enables to enhance the durability of the switch element, can be easily applied by those skilled in the art within the scope of protection.
도 1 은 일반적인 하프 브리지 방식으로 구현된 인버터 시스템의 구성이 도시된 도,1 is a view showing the configuration of an inverter system implemented in a general half-bridge method,
도 2 는 도 1에 있어서, 전력단 회로가 도시된 회로도,FIG. 2 is a circuit diagram showing a power stage circuit in FIG. 1;
도 3 은 도 2에 있어서, 스위치 동작에 따른 전압 및 전류의 파형이 도시된 도,FIG. 3 is a diagram illustrating waveforms of voltage and current according to a switch operation in FIG. 2;
도 4 는 본 발명의 동작 개념이 도시된 도,4 is a diagram illustrating an operation concept of the present invention;
도 5 는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 구현된 인버터 시스템의 구성이 도시된 도,5 is a diagram showing the configuration of an inverter system implemented according to the first embodiment of the present invention;
도 6 은 도 5에 있어서, 스위치 제어기의 구성이 도시된 예시도,6 is an exemplary view showing the configuration of a switch controller in FIG. 5;
도 7 은 도 6에 따라 구성된 회로의 동작 파형이 도시된 도,7 shows an operating waveform of a circuit constructed in accordance with FIG. 6;
도 8 은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 구현된 스위치 제어기의 구성이 도시된 예시도,8 is an exemplary view showing the configuration of a switch controller implemented according to a second embodiment of the present invention;
도 9 는 본 발명의 제 3 실시예에 따라 구현된 스위치 제어기의 내부 구성이 도시된 예시도,9 is an exemplary diagram showing an internal configuration of a switch controller implemented according to the third embodiment of the present invention;
도 10 은 본 발명에 따른 인버터 시스템에 있어서, 다이오드 프리휠링 기간이 도시된 도, 및10 is a diagram illustrating a diode freewheeling period in an inverter system according to the present invention; and
도 11 은 도 10 에 있어서, 가변 펄스 폭 생성기를 구현하는 예가 도시된 회로도이다.FIG. 11 is a circuit diagram illustrating an example of implementing a variable pulse width generator in FIG. 10.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
16: 스위치 블록 18: 교류 증폭기16: switch block 18: AC amplifier
20: CCFL 램프 14, 150, 250, 350: 로직제어기20:
50, 50', 50”: 스위치 제어기 50, 50 ', 50 ”: switch controller
100, 200, 300: 다이오드 제어기 202: 지연시간 제어기100, 200, 300: diode controller 202: delay time controller
270: 듀티 제한기 302: 가변 펄스 폭 생성기270: duty limiter 302: variable pulse width generator
370: 최소듀티 제한기370: minimum duty limiter
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