KR100347173B1 - 압전 트랜스의 자려식 구동 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압전 트랜스를 이용한 점등장치에 관한 것으로 특히, 1차측 권선이 상기 제 1트랜지스터와 제 2트랜지스터의 연결점과 제 1코일의 사이에 연결 구성되고 2개의 권선부로 구성된 2차측 권선이 상기 제 1트랜지스터와 제 2트랜지스터의 게이트 단자에 연결되되 그 각각의 권선 방향이 상반되도록 권선되어지는 구동트랜스; 상기 브릿지 다이오드에서 정류되어진 직류전원을 입력받아 상기 제 1트랜지스터와 제 2트랜지스터의 게이트 단자에 그 동작전원을 공급하는 기동전압 발생부를 포함하는 자려식 구동 회로를 제공하면, 종래 전압입력 및 방전경로를 형성하기 위한 스위칭 소자의 게이트 구동을 위해 구조가 복잡한 장치를 부가하는 타려식 방식에서 탈피하여 기존의 스위칭 소자의 온오프 동작과 점등장치의 전압인가 및 방전경로에 구동트랜스를 구비시켜 트랜스의 특성을 이용한 타려식 방식을 적용하여 구조를 단순화 할 수 있고 생산성 향상 및 단가의 절감을 기대할 수 있다.

Description

압전 트랜스의 자려식 구동 회로{Driving circuit for piezo transformer}
본 발명은 압전 트랜스를 이용한 점등장치에 관한 것으로 특히, 종래 전압입력 및 방전경로를 형성하기 위한 스위칭 소자의 게이트 구동을 위해 구조가 복잡한 장치를 부가하는 타려식 방식에서 탈피하여 기존의 스위칭 소자의 온오프 동작과 점등장치의 전압인가 및 방전경로에 구동트랜스를 구비시켜 트랜스의 특성을 이용한 타려식 방식을 적용하기 위한 압전 트랜스의 자려식 구동 회로에 관한 것이다.
일반적으로, 기계진동을 이용하여 전압 변환, 전력 전달을 하는 압전체(PZT;Piezo Transformer)로 이루어지는 변압기 즉, 압전 트랜스는 종래의 권선형 트랜스에는 없는 장점을 갖고 있어 차세대 전원용 트랜스의 하나로서 주목받고 있다. 대부분의 압전 트랜스는 세라믹으로 되어 있고 고절연성, 불연성을 첫 번째 특징으로 들 수 있다. 그리고 압전 트랜스는 다양한 구조, 진동 모드가 있어 각각의 특징으로 살린 전원 응용이 기대되고 있다.
이러한 압전 트랜스의 응용분야 중 최근 가장 상용화되어 지고 있는 분야가 냉음극관 등의 점등장치이다. 이는 압전 트랜스의 출력 부하 특성이 램프의 부하특성에 적합하기 때문인 데 그 구조가 매우 복잡하다는 단점을 갖는다.
첨부한 도 1을 참조하여 압전 트랜스를 적용한 종래 기술에서의 냉음극관 점등장치의 문제점을 살펴보기로 한다.
도 1은 종래 압전 트랜스를 적용한 냉음극관 점등장치의 구성 예시도로서, 입력되는 교류전원(AC)을 입력받아 전원에 섞여 있는 노이즈를 제거하는 필터(1)와, 상기 필터(1)를 통해 출력되는 교류전원을 정류하는 브릿지 다이오드(BD)와, 소정의 양전압(VDC)을 공급받아 구동전압(Vcc)을 발생시키는 전원부(2)와, 상기 전원부(2)에서 공급되는 구동전압(Vcc)를 입력받아 동작하며 참조번호 R과 C로 이루어진 RC공진주파수를 기준 주파수로 하여 특정 스위칭 주파수를 발생시키는 PWM IC(3)와, 상기 PWM IC(3)에서 출력되는 제 1스위칭 신호에 의해 온/오프 동작하며 온동작시 상기 브릿지 다이오드(BD)를 통해 정류되어진 전원은 평활콘덴서(참조번호 미부여)를 통해 평활되어진 후 드레인 단자에 걸리는 전원을 소스단자로 출력하는 제 1트랜지스터(Q1)와, 드레인 단자가 상기 제 1트랜지스터(Q1)의 소스 단자에 연결되며 상기 PWM IC(3)에서 출력되는 제 2스위칭 신호에 의해 온/오프 동작하며 상기 제 2트랜지스터(Q2)와 반동하여 동작하되 온동작시 드레인 단자에 걸리는 전압을 소스단자로 출력하는 제 2트랜지스터(Q2)와, 상기 제 1트랜지스터(Q1)와 제 2트랜지스터(Q2)의 연결점과 제 1코일(L1)을 통해 제 1전압 입력단이 연결되며 제 2전압 입력단은 제 1콘덴서(C1)를 통해 상기 제 2트랜지스터(Q2)의 소스단자에 연결되어 있는 압전트랜스(5), 및 상기 압전트랜스(5)의 출력단에 연결되어 상기 압전트랜스의 출력전압이 인가되어서 점등되는 냉음극관(CCFL)(6)으로 구성된다.
이때, 상기 PWM IC(3)에서 출력되는 제 1스위칭 신호에 의해 실제적으로 상기 제 1트랜지스터(Q1)의 게이트 단자에 온/오프신호를 인가하는 제1구동부(4a)와 상기 PWM IC(3)에서 출력되는 제 2스위칭 신호에 의해 실제적으로 상기 제 2트랜지스터(Q2)의 게이트 단자에 온/오프신호를 인가하는 제2구동부(4b)가 더 구비되어 있다.
상기와 같이 구성되는 종래 냉음극관 점등장치의 동작을 살펴보면, 전원 스위치(도시하지 않았음)를 온동작시키면 필터(1)에서는 입력되는 교류전원(AC)에 섞여 있는 노이즈를 제거한 후 브릿지 다이오드(BD)측에 전달한다. 상기 브릿지 다이오드(BD)는 상기 필터(1)를 통해 출력되는 교류전원을 정류하여 직류전원으로 변화시키게 된다.
이때, 전원부(2)에서 공급되는 구동전압(Vcc)을 입력받아 동작하며 참조번호 R과 C로 이루어진 RC공진주파수를 기준 주파수로 하여 특정 스위칭 주파수를 발생시키는 PWM IC(3)에서 출력되는 제 1스위칭 신호에 의해 온/오프 동작하며 온동작시 상기 브릿지 다이오드(BD)를 통해 정류되어진 전원은 평활콘덴서(참조번호 미부여)를 통해 평활되어진 후 드레인 단자에 걸리는 전원을 소스단자로 출력하는 제 1트랜지스터(Q1)와, 드레인 단자가 상기 제 1트랜지스터(Q1)의 소스 단자에 연결되며 상기 PWM IC(3)에서 출력되는 제 2스위칭 신호에 의해 온/오프 동작하며 상기 제 2트랜지스터(Q2)와 반동하여 동작하되 온동작시 드레인 단자에 걸리는 전압을 소스단자로 출력하는 제 2트랜지스터(Q2)의 동작에 의해 압전트랜스(5)의 입력측에 전압이 걸리거나 방전되어진다.
즉, 상기 압전트랜스(5)의 입력측에 펄스형태의 전압이 걸리게되며, 상기 압전트랜스(5)의 특성에 의해 출력단에는 상당히 높은 고전압의 출력전압이 생성된다. 이에 의해 냉음극관(CCFL)(6)이 점등되는 것이다.
그러나, 상술한 종래의 압전 트랜스를 적용한 냉음극관 점등장치에서는 압전트랜스의 전압입력 및 방전경로를 형성하기 위한 스위칭 소자를 온오프시키기 위해 즉, 상기 스위칭 소자의 구동을 위해 구조가 복잡하며, 이러한 장치의 부가로 인해 생산단가의 상승이 발생되었다.
또한, 스위칭 소자의 구동을 위한 소자인 PWM IC가 노후되거나 에러동작하는 경우 전체 점등장치의 동작이 오동작하는 문제점을 내포하고 있다.
상술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 종래 전압입력 및 방전경로를 형성하기 위한 스위칭 소자의 게이트 구동을 위해 구조가 복잡한장치를 부가하는 타려식 방식에서 탈피하여 기존의 스위칭 소자의 온오프 동작과 점등장치의 전압인가 및 방전경로에 구동트랜스를 구비시켜 트랜스의 특성을 이용한 타려식 방식을 적용하기 위한 압전 트랜스의 자려식 구동 회로를 제공하는 데 있다.
도 1은 종래 압전 트랜스를 이용한 점등장치의 구성 예시도,
도 2는 본 발명에 따른 압전 트랜스를 이용한 점등장치의 구성 예시도,
도 3은 본 발명에 적용되는 구동 트랜스의 예시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 노이즈 필터 BD : 브릿지 다이오드
Q1, Q2 : 트랜지스터 C1, C2 : 콘덴서
5 : 압전 트랜스 6 : 냉음극관(CCFL)
TLa∼TLc : 구동트랜스
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 입력되는 교류전원을 입력받아 전원에 섞여 있는 노이즈를 제거하는 필터를 통해 출력되는 교류전원을 정류하는 브릿지 다이오드에서 정류되어진 직류전원을 드레인 단자에 입력받고 게이트 단자에 걸리는 전압의 상태에 따라 온/오프 동작하되 온동작시 드레인 단자에 걸리는 전원을 소스단자로 출력하는 제 1트랜지스터와, 드레인 단자가 상기 제 1트랜지스터의 소스 단자에 연결되며 게이트 단자에 걸리는 전압의 상태에 따라 온/오프 동작하되 온동작시 드레인 단자에 걸리는 전압을 소스단자로 출력하는 제 2트랜지스터와, 상기 제 1트랜지스터와 제 2트랜지스터의 연결점과 제 1코일을 통해 제 1전압 입력단이 연결되며 제 2전압 입력단은 제 1콘덴서를 통해 상기 제 2트랜지스터의 소스단자에 연결되어 있는 압전 트랜스와, 상기 압전트랜스의 출력단에 연결되어 상기 압전트랜스의 출력전압이 인가되어서 점등되는 냉음극관을 구비하는 압전 트랜스를 이용한 점등장치에 있어서: 1차측 권선이 상기 제 1트랜지스터와 제 2트랜지스터의 연결점과 제 1코일의 사이에 연결 구성되고 2개의 권선부로 구성된 2차측 권선이 상기 제 1트랜지스터와 제 2트랜지스터의 게이트 단자에 연결되되 그 각각의 권선 방향이 상반되도록 권선되어지는 구동트랜스; 상기 브릿지 다이오드에서정류되어진 직류전원을 입력받아 상기 제 1트랜지스터와 제 2트랜지스터의 게이트 단자에 그 동작전원을 공급하는 기동전압 발생부를 포함하는 데 있다.
이하, 첨부도면에 의하여 본 발명에 따른 압전 트랜스의 자려식 구동 회로의 바람직한 일 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
첨부한 도 2는 본 발명에 따른 압전 트랜스를 이용한 점등장치의 구성 예시도로서, 입력되는 교류전원(AC)을 입력받아 전원에 섞여 있는 노이즈를 제거하는 필터(1)와, 상기 필터(1)를 통해 출력되는 교류전원을 정류하는 브릿지 다이오드(BD)와, 상기 브릿지 다이오드(BD)에서 정류되어진 직류전원을 도시하지 않은 평활콘덴서를 통해 평활되어진 후 드레인 단자에 입력받고 게이트 단자에 걸리는 전압의 상태에 따라 온/오프 동작하되 온동작시 드레인 단자에 걸리는 전원을 소스단자로 출력하는 제 1트랜지스터(Q1)와, 드레인 단자가 상기 제 1트랜지스터(Q1)의 소스 단자에 연결되며 게이트 단자에 걸리는 전압의 상태에 따라 온/오프 동작하되 온동작시 드레인 단자에 걸리는 전압을 소스단자로 출력하는 제 2트랜지스터(Q2)와, 상기 제 1트랜지스터(Q1)와 제 2트랜지스터(Q2)의 연결점과 제 1코일(L1)을 통해 제 1전압 입력단이 연결되며 제 2전압 입력단은 제 1콘덴서(C1)를 통해 상기 제 2트랜지스터(Q2)의 소스단자에 연결되어 있는 압전 트랜스(5)와, 상기 압전트랜스(5)의 출력단에 연결되어 상기 압전트랜스의 출력전압이 인가되어서 점등되는 냉음극관(CCFL)(6)과, 1차측 권선이 상기 제 1트랜지스터(Q1)와 제 2트랜지스터(Q2)의 연결점과 제 1코일(L1)의 사이에 연결 구성되고 2개의 권선부로 구성된 2차측 권선이 상기 제 1트랜지스터(Q1)와 제 2트랜지스터(Q2)의 게이트 단자에 연결되되 그 각각의 권선 방향이 상반되도록 구선되어지는 구동트랜스(TLa∼TLc), 및 상기 브릿지 다이오드(BD)에서 정류되어진 직류전원을 입력받아 상기 제 1트랜지스터(Q1)와 제 2트랜지스터(Q2)의 게이트 단자에 그 동작전원을 공급하는 기동전압 발생부(참조번호 미부여)로 구성되어 진다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 압전 트랜스의 자려식 구동 회로에서 구동트랜스(TLa∼TLc)의 형상은 첨부한 도 3에 도시되어 있는 바와 같으며, 점선으로 묶여있는 기동전압 발생부의 구성은 상기 브릿지 다이오드(BD)에서 정류되어진 직류전원을 입력받는 저항(R1)과, 상기 저항(R1)을 통해 출력되는 직류전원을 평활하는 콘덴서(C2)와, 상기 콘덴서(C2)에 의해 평활되어진 전압을 애노드 단자에 입력받는 제 1다이오드(D1)와, 상기 콘덴서(C2)에 의해 평활되어진 전압을 일단으로 입력받는 다이악(Diac)으로 구성된다.
실제적으로 상기 기동전압 발생부는 상기 구동트랜스의 2차측 권선인 참조번호 TLb에 병렬연결되어 있는 제 1제너다이오드(ZD1)와 제 2다이오드(D2)부분을 포함하고, 더욱이 상기 구동트랜스의 2차측 권선인 참조번호 TLc에 병렬연결되어 있는 제 2제너다이오드(ZD2)와 제 3다이오드(D3)부분을 포함한다.
이하에서, 그 동작을 상세히 살펴보기로 한다.
전원 스위치(도시하지 않았음)를 온동작시키면 노이즈 필터(1)에서는 입력되는 교류전원(AC)에 섞여 있는 노이즈를 제거한 후 브릿지 다이오드(BD)측에 전달한다. 상기 브릿지 다이오드(BD)는 상기 노이즈 필터(1)를 통해 출력되는 교류전원을 정류하여 직류전원으로 변화시키게 된다.
이때, 기동전압 발생부의 콘덴서(C2)에는 저항(R1)을 통해 입력되는 상기 브릿지 다이오드(BD)측의 출력전압을 평활하고, 상기 콘덴서(C2)를 통해 평활되어진 직류 전압은 제 1다이오드(D1)를 통해 제 1제너다이오드(ZD1)의 애노드 단자에 인가되어 진다.
상기 제 1제너다이오드(ZD1)에 인가되어진 전압은 구동트랜스의 2차측 권선인 참조번호 TLb를 통해 제 1트랜지스터(Q1)의 게이트 단자에 양전압이 걸리게되어 온동작하며 그에 따라 압전트랜스(5)의 입력측에 전압이 걸리게된다.
이때, 상기 압전트랜스(5)의 입력측에 걸리는 전압은 상기 구동트랜스의 1차측 권선(TLa)을 경유하게 되면서 유기전압이 2차측 권선의 참조번호 TLc에 인가되고 그에 따라 제 2트랜지스터(Q2)가 온동작함과 동시에 상기 제 1트랜지스터(Q1)은 오프동작하게 된다.
따라서, 일정주기로 구동트랜스의 1차측 권선에 흐르는 전류의 방향에 따라 2차측 권선의 참조번호 TLb와 TLc가 교번적으로 동작함으로써 상기 압전트랜스(5)의 입력측에 펄스형태의 전압이 걸리게되며, 상기 압전트랜스(5)의 특성에 의해 출력단에는 상당히 높은 고전압의 출력전압이 생성된다. 이에 의해 냉음극관(CCFL)(6)이 점등되는 것이다.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 동작하는 본 발명에 따른 압전 트랜스의 자려식 구동 회로를 제공하면, 종래 전압입력 및 방전경로를 형성하기 위한 스위칭 소자의 게이트 구동을 위해 구조가 복잡한 장치를 부가하는 타려식 방식에서 탈피하여 기존의 스위칭 소자의 온오프 동작과 점등장치의 전압인가 및 방전경로에 구동트랜스를 구비시켜 트랜스의 특성을 이용한 타려식 방식을 적용하여 구조를 단순화 할 수 있고 생산성 향상 및 단가의 절감을 기대할 수 있다.

Claims (2)

  1. 입력되는 교류전원을 입력받아 전원에 섞여 있는 노이즈를 제거하는 필터를 통해 출력되는 교류전원을 정류하는 브릿지 다이오드에서 정류되어진 직류전원을 드레인 단자에 입력받고 게이트 단자에 걸리는 전압의 상태에 따라 온/오프 동작하되 온동작시 드레인 단자에 걸리는 전원을 소스단자로 출력하는 제 1트랜지스터와, 드레인 단자가 상기 제 1트랜지스터의 소스 단자에 연결되며 게이트 단자에 걸리는 전압의 상태에 따라 온/오프 동작하되 온동작시 드레인 단자에 걸리는 전압을 소스단자로 출력하는 제 2트랜지스터와, 상기 제 1트랜지스터와 제 2트랜지스터의 연결점과 제 1코일을 통해 제 1전압 입력단이 연결되며 제 2전압 입력단은 제 1콘덴서를 통해 상기 제 2트랜지스터의 소스단자에 연결되어 있는 압전 트랜스와, 상기 압전트랜스의 출력단에 연결되어 상기 압전트랜스의 출력전압이 인가되어서 점등되는 냉음극관을 구비하는 압전 트랜스를 이용한 점등장치에 있어서:
    1차측 권선이 상기 제 1트랜지스터와 제 2트랜지스터의 연결점과 제 1코일의 사이에 연결 구성되고 2개의 권선부로 구성된 2차측 권선이 상기 제 1트랜지스터와 제 2트랜지스터의 게이트 단자에 연결되되 그 각각의 권선 방향이 상반되도록 권선되어지는 구동트랜스;
    상기 브릿지 다이오드에서 정류되어진 직류전원을 입력받아 상기 제 1트랜지스터와 제 2트랜지스터의 게이트 단자에 그 동작전원을 공급하는 기동전압 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 트랜스의 자려식 구동 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기동전압 발생부는 상기 브릿지 다이오드(BD)에서 정류되어진 직류전원을 입력받는 저항과;
    상기 저항을 통해 출력되는 직류전원을 평활하는 제 2콘덴서와;
    상기 제 2콘덴서에 의해 평활되어진 전압을 애노드 단자에 입력받고 캐소드 단자는 상기 제 1트랜지스터의 소스단자에 연결되는 제 1다이오드와;
    상기 제 2콘덴서에 의해 평활되어진 전압을 일단으로 입력받고 상기 제 2트랜지스터의 게이트 단자에 타단이 연결되는 다이악을 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 트랜스의 자려식 구동 회로.
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