KR100822231B1

KR100822231B1 - 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스

Info

Publication number: KR100822231B1
Application number: KR1020060040079A
Authority: KR
Inventors: 김재승
Original assignee: 이상복; 이상춘
Priority date: 2006-05-03
Filing date: 2006-05-03
Publication date: 2008-04-17
Also published as: KR20070107497A

Abstract

본 발명은 인가된 상용 교류 전원의 노이즈를 제거하는 필터와, 상기 필터에 연결되어 대기전원을 공급하는 대기 전원부와, 상기 필터 및 상기 대기 전원부에 연결되어 상기 노이즈가 제거된 상용 교류 전원을 정류하여 역률 보상을 통해 일정한 크기를 가지는 고전압 직류를 출력하는 PFC(Power Factor Correction)와, 상기 PFC에 연결되어 상기 PFC로부터 상기 고전압 직류를 입력받아 액정 표시 구동부에서 필요한 적어도 하나 이상의 크기를 가지는 저전압 직류로 변환하여 출력하는 SMPS(Switching Mode Power Supply)와, 상기 PFC에 연결되어 상기 PFC로부터 상기 고전압 직류를 입력받아 액정 표시장치의 램프를 구동하기 위한 구동 전압으로 변환하여 출력하는 램프 구동용 인버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스를 제공한다.

본 발명에 의하면, SMPS와 램프 구동용 인버터가 각각 PFC에 별도로 연결되어 PFC로부터 입력되는 고전압 직류에 의해 각각 동작함에 따라 SMPS의 용량을 효과적으로 줄일 수 있게 된다

LCD, 액정 표시, 인버터, 램프, SMPS, PFC

Description

액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스{POWER SUPPLY DEVICE IN LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스를 설명하기 위한 구성 블록도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스에 구비된 필터 및 대기 전원부의 상세 회로도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스에 구비된 PFC의 상세 회로도.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스에 구비된 SMPS의 상세 회로도.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스에 구비된 램프 구동용 인버터의 상세 회로도.

도 6은 비교예에 따른 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스의 전력 소모량을 설명하기 위한 구성 블록도.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스의 전력 소모량을 설명하기 위한 구성 블록도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 전원 공급 디바이스 11 : 필터

12 : 대기 전원부 13 : PFC

14 : SMPS 15 : 램프 구동용 인버터

20 : 램프부 21 : 밸런스 PCB

22 : 로우 사이드 PCB 30 : 액정 표시 구동부

본 발명은 액정 표시(Liquid Crystal Display: LCD) 장치의 전원 공급 디바이스에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 CRT(Cathode Ray Tube)에 비하여 소형, 경량화 및 저소비 전력등의 장점을 가지고 있어 랩탑형 컴퓨터 및 데스크탑형 컴퓨터뿐만 아니라 대형 정보 표시 장치 등으로 사용되고 있다.

액정 표시 장치의 기술은 대한민국 등록특허 10-0509501(발명의 명칭: 액정 패널 디스플레이 장치), 대한민국 공개특허 10-2004-0043060(발명의 명칭: LCD 모니터의 램프 제어 회로), 대한민국 공개특허 10-2004-0110624(발명의 명칭: 백라이트 구동용 인버터 회로)에 기재되어 있다.

액정 표시 장치는 자기 발광을 하지 않기 때문에 LCD 패널을 투과한 외래광 을 반사시켜 정보를 표시하거나 또는 LCD 패널의 배면에 별도의 광원, 즉 배면 광원(BLU:Back Light Unit)을 필요로 한다. 액정 표시 장치의 배면 광원중에서 가장 많이 사용되는 것이 냉음극형광램프(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)과 외부전극 형광 램프(EEFL:External Electrode Fluorescent Lamp)이다.

액정 표시 장치는 램프를 포함하여 액정 표시 장치에 구비되는 다양한 부품들을 동작시키는데 필요한 동작 전원을 공급하는 전원 공급 디바이스를 구비하고 있다.

액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스에는 램프를 구동하기 위한 전압을 램프에 인가하는 램프 구동용 인버터와, 교류 전원을 인가받아 액정 표시 장치에서 필요로 하는 전압으로 변환하여 안정화시켜 공급하는 스위칭 모드 전원 공급장치(Switching Mode Power Supply: 이하 SMPS라 함)가 포함된다.

이중에서 SMPS는 SMPS내에서 처리하는 전력량에 따라 그 용량이 결정되며 용량이 클수록 제조원가도 높고 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스에서 차지하는 부피도 크다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 SMPS에서 처리하는 전력량을 최소화할 수 있도록 개선된 특성을 가지는 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스를 제공하는 데 있다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 인가된 상용 교류 전원의 노이즈를 제거하는 필터와, 상기 필터에 연결되어 대기전원을 공급하는 대기 전원부와, 상기 필터 및 상기 대기 전원부에 연결되어 상기 노이즈가 제거된 상용 교류 전원을 정류하여 역률 보상을 통해 일정한 크기를 가지는 고전압 직류를 출력하는 PFC(Power Factor Correction)와, 상기 PFC에 연결되어 상기 PFC로부터 상기 고전압 직류를 입력받아 액정 표시 구동부에서 필요한 적어도 하나 이상의 크기를 가지는 저전압 직류로 변환하여 출력하는 SMPS(Switching Mode Power Supply)와, 상기 PFC에 연결되어 상기 PFC로부터 상기 고전압 직류를 입력받아 액정 표시장치의 램프를 구동하기 위한 구동 전압으로 변환하여 출력하는 램프 구동용 인버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스를 제공한다.

상기 필터는 상기 상용 교류 전원의 입력단자에 방전용 안전 저항(R1)과 커패시터(CF1)와 바리스터(RV1)가 각각 병렬로 연결되고, 상기 바리스터(RV1)의 양단에 л 필터로 동작하는 제 1 인덕터(L1)의 일측 단자가 연결되고, 상기 제 1 인덕터(L1)의 타측단자의 양단에 커패시터(CF2)가 병렬로 연결되고, 상기 커패시터(CF2)의 양단에 서로 직렬로 연결되어 Y필터로 동작하는 커패시터(CC1) 및 커패시터(CC2)가 병렬로 연결되고, 상기 Y필터 커패시터(CC1) 및 커패시터(CC2)의 양단에 л 필터로 동작하는 제 2 인덕터(L2)의 입력 단자가 연결되고, 상기 제 2 인덕터(L2)의 타측단자 양단에는 커패시터(CF3)가 병렬로 연결되어 구성될 수 있다.

상기 대기 전원부는, 상기 필터의 출력단에 상기 상용 교류 전원을 전파 정류하여 직류를 출력하는 브리지 다이오드가 연결되고, 상기 브리지 다이오드의 출력단에 상기 전파 정류된 직류를 평활시키는 커패시터가 연결되고, 상기 브리지 다이오드의 출력단과 상기 커패시터의 접점에 상기 브리지 다이오드에 의해 전파 정류되고 상기 커패시터에 의해 평활된 직류를 권선비에 의해 대기 전원을 출력하는 트랜스포머가 연결되고, 상기 트랜스포머에 상기 트랜스포머로부터 출력되는 대기 전원을 피드백하는 피드백 회로가 연결되고, 상기 피드백 회로에 상기 트랜스포머로부터 피드백되는 대기 전원에 따라 PWM(Pulse Width Modulation)값을 조절하여 상기 트랜스포머의 출력되는 대기 전원을 일정하게 유지하는 대기 전원 제어부가 연결되고, 상기 트랜스포머의 출력단에 상기 액정 표시 구동부로부터 입력되는 제어신호에 따라 동작하여 상기 PFC에 상용 교류 전원이 입력되게 하는 릴레이가 연결되어 구성될 수 있다.

상기 PFC는 상기 필터의 출력단에 상기 상용 교류 전원을 정류하여 직류를 출력하는 브리지 다이오드가 연결되고, 상기 브리지 다이오드에 상기 브리지 다이오드로부터 출력된 직류를 승압하여 출력하는 코일이 연결되고, 상기 코일에 상기 코일의 전류 흐름을 단속시키기 위한 스위칭 동작을 수행하는 스위치가 연결되고, 상기 스위치에 상기 스위치의 스위칭 동작을 제어하기 위한 온오프 스위칭 제어신호를 출력하는 PFC 제어부가 연결되고, 상기 PFC 제어부에 상기 대기 전원부로부터 인가된 전원을 안정화하여 상기 PFC제어부에 동작 전원을 인가하는 동작 전원 안정화부가 연결되어 구성될 수 있다.

상기 SMPS는, 상기 PFC의 출력단에 상기 PFC로부터 출력된 고전압 직류를 입력받아 권선비에 의해 적어도 하나 이상의 저전압으로 변환하여 출력하는 트랜스포머가 연결되고, 상기 트랜스포머에 상기 트랜스포머의 전류 흐름을 단속시키기 위한 스위칭 동작을 수행하는 스위치가 연결되고, 상기 트랜스포머의 출력단에 상기 트랜스포머로부터 출력되는 저전압을 피드백하는 피드백 회로가 연결되고, 상기 피드백 회로에 상기 피드백 회로를 통해 피드백된 상기 트랜스포머의 출력 전압에 따라 상기 스위치의 스위칭 동작을 제어하기 위한 스위칭 제어신호를 출력하는 스위칭 제어부가 연결되어 구성될 수 있다.

상기 램프 구동용 인버터는, 상기 PFC의 출력단에 상기 PFC로부터 출력된 고전압 직류를 입력받아 상기 램프부를 구동시키기 위한 고압 교류로 변환하여 출력하는 트랜스포머가 연결되고, 상기 트랜스포머의 입력단자에 상기 트랜스포머의 전류 흐름을 교번하여 변경시키기 위해 서로 반대 상태로 동작하는 한 쌍의 스위치가 연결되고, 상기 트랜스포머의 출력단에 상기 트랜스포머로부터 출력되는 출력 전압을 분압하여 피드백하는 피드백 회로가 연결되고, 상기 피드백 회로에 상기 피드백 회로를 통해 피드백된 상기 트랜스포머의 출력 전압과 상기 액정 표시 구동부로부터 입력되는 디밍 제어신호에 따라 밝기 조절 신호를 출력하는 밝기 조절 처리부가 연결되고, 상기 밝기 조절 처리부에 상기 밝기 조절 처리부의 밝기 조절 신호에 따라 상기 스위치의 동작을 제어하기 위한 스위칭 제어신호를 출력하는 스위칭 제어부가 연결되어 구성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하도록 한 다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스를 설명하기 위한 구성 블록도이다.

도 1을 참조하면, 액정 표시 장치는 크게 전원 공급부(10)와, 램프부(20)와, 액정 표시 구동부(30)를 포함하여 구성된다.

전원 공급부(10)는 AC 전원을 공급받아 직류로 변환하여 램프부(20)와 액정 표시 구동부(30)에 구동 전압으로 제공한다.

전원 공급부(10)는 필터(11)와 대기 전원부(12)와 PFC(Power Factor Correction)(13)와 SMPS(14)와 램프 구동용 인버터(15)를 포함하여 구성된다.

필터(11)는 110V 또는 220V의 상용 교류 전원이 인입되면, 필터(11) 내부의 캐패시터(Capacitor) 및 인덕터(Inductor)의 L, C 저역 통과 필터 작용에 의하여 상용 교류 전원에 함께 유입되는 고주파 노이즈를 제거하고 기기의 내부에서 발생하는 노이즈가 외부로 방사되지 않도록 한다.

대기 전원부(12)는 액정 표시 장치의 동작 전원이 오프된 상태에서 사용자의 리모콘트롤러(미도시됨)로부터 수신되는 동작 제어 신호를 수신하기 위해 필요한 최소의 전원을 공급하기 위한 대기 전원을 공급한다.

PFC(13)는 필터(11)에 연결되어 필터(11)에 의해 노이즈가 제거된 상용 교류 전원을 정류하고 안정된 전압을 출력하기 위하여 역률 보상을 수행하여 일정한 크기를 가지는 고전압 직류를 출력한다. PFC(13)는 예를 들어 110V 또는 220V의 교류 전원을 입력받아 정류 처리 및 역률 보상을 통해 400V의 고전압 직류로 변환하여 안정적으로 출력한다.

PFC(13)에서 400V의 고전압 직류를 SMPS(14) 및 램프 구동용 인버터(15)에 안정적으로 제공함에 따라 SMPS(14) 및 램프 구동용 인터버(15)가 불안정한 입력 전원에 의해 내부 소자가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

또한, PFC(13)에서 역률 보상을 통해 고전압 직류를 출력함에 따라 입력 교류 전원이 특정한 전압에 한정되지 않고 다양한 범위의 상용 교류 전원을 이용할 수 있게 된다. 예를 들어 110V 또는 220V의 상용 교류 전원 또는 그 이상 그 이하의 교류 전원이 입력된다고 하더라도 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있음에 따라 사용할 수 있는 상용 교류 전압에 대한 선택의 폭이 넓어진다.

SMPS(14)는 PFC(13)로부터 고전압의 직류가 안정적으로 입력되면 그 고전압의 직류를 액정 표시 구동부(30)에서 필요한 여러 크기의 저전압 직류로 변환하여 출력한다. 예를 들어, SMPS(14)는 PFC(13)로부터 400V의 고전압 직류를 입력받아 12V, 5V 6A, 12V 2.5A의 저전압 직류로 변환하여 액정 표시 구동부(30)에 출력한다.

램프 구동용 인버터(15)는 PFC(13)에 연결되어 PFC(13)로부터 입력되는 고전압 직류를 램프부(20)를 구동하기 위한 고전압 교류로 변환하여 출력한다.

램프 구동용 인버터(15)는 직류를 교류로 변환하기 위해서는 트랜스포머를 구비하게 된다. 이때, 램프 구동용 인버터(15)는 PFC(13)로부터 고전압의 직류를 입력받음에 따라 저전압의 직류가 입력되는 것에 비하여 전류가 작고 전압이 높아서 하프브리지(half bridge)회로를 적용할 수 있다.

램프부(20)는 밸런스 PCB(21)와 로우 사이드(low side) PCB(22)사이에 여러 개의 램프들, 예를 들어 16개의 램프들이 구비된다.

램프부(20)에 구비되는 램프에는 냉음극형광램프(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)나 외부전극 형광 램프(EEFL:External Electrode Fluorescent Lamp)가 있다. 외부전극 형광 램프의 경우에는 밸런스 회로가 생략될 수 있다.

액정 표시 구동부(30)는 액정 표시 장치에 구비되는 각종 부품들, 예를 들면 액정 표시 패널 제어부, 오디오 출력부, 표시 LED, 리모트 컨트롤용 무선 인터페이스 등을 포함한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스에 구비된 필터 및 대기 전원부의 상세 회로도이다.

도 2를 참조하면, 필터(11)의 구성요소로서 AC 전원의 입력단자 양단에 방전용 안전 저항(R1)과 커패시터(CF1)와 바리스터(RV1)가 각각 병렬로 연결되어 있고, 바리스터(RV1)의 양단에는 л 필터로 동작하는 제 1 인덕터(L1)의 일측 단자가 연결되고, 제 1 인덕터(L1)의 타측단자의 양단에는 커패시터(CF2)가 병렬로 연결되어 있고, 커패시터(CF2)의 양단에는 서로 직렬로 연결되어 Y필터로 동작하는 커패시터(CC1) 및 커패시터(CC2)가 병렬로 연결되어 있다.

Y필터 커패시터(CC1) 및 커패시터(CC2)의 양단에는 л 필터로 동작하는 제 2 인덕터(L2)의 입력 단자가 연결되고, 제 2 인덕터(L2)의 타측단자 양단에는 커패시터(CF3)가 병렬로 연결되어 있다.

바리스터(RV1)는 AC 전원 입력단자를 통해 입력된 AC 전원으로부터 입력되 는 과전류를 바이패스시켜 후단의 회로를 보호하는 역할을 한다. 아울러, Y 필터로 동작하는 커패시터(CC1) 및 커패시터(CC2)를 사이에 두고 л 필터로 동작하는 제 1 인덕터(L1) 및 제 2 인덕터(L2)를 반복적으로 배치하여 반복적인 저대역 통과 필터링에 의해 AC 입력 전원에 있는 고주파 노이즈 성분을 효과적으로 제거하도록 하였다.

이와 같이 구성된 필터(11)의 후단에는 대기 전원부(12)가 연결된다. 대기 전원부(12)의 구성을 좀더 상세히 살펴보면, 필터(11)를 구성하는 커패시터(CF3)의 양단에 브릿지 다이오드(BD1)의 입력 단자 연결되고, 브리지 다이오드(BD1)의 출력 단자에는 커패시터(CP1)가 병렬로 연결되어 있다. 이때, 브리지 다이오드(BD1)는 대기 전원부(12)만을 위한 소용량 다이오드이다.

필터(11)를 통해 노이즈가 제거된 AC 전원은 브리지 다이오드(BD1)에 의해 전파 맥류 전원으로 정류되고, 커패시터(CP1)에 의해 평활된다.

이때, AC 입력전원이 220V라고 하면 커패시터(CP1)의 양단에 걸리는 전압은 약 300V의 직류가 된다.

브리지 다이오드(BD1) 및 커패시터(CP1)를 통해 정류되고 노이즈가 제거된 300V 직류는 트랜스포머(T17)의 입력 단자에 연결된다. 트랜스포머(T17)의 출력은 약 5V 정도가 된다. 트랜스포머(T17)의 출력이 대기 동작을 위한 대기 전원으로 사용된다.

트랜스포머(T17)의 출력 양단자에는 안정된 전원의 출력을 위해 커패시터(CP2)와 커패시터(C1)이 병렬로 연결되어 있다. 트랜스포머(T17)의 출력단에는 PFC(13)를 동작시키기 위한 릴레이(RL1)와 트랜지스터(Q1)로 이루어진 릴레이 회로가 연결되어 있다. 릴레이 구동 코일(RL1)의 양단에는 과도한 역기전압을 저지하기 위한 다이오드가 연결되어 있다. 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에는 저항(R4)을 통해 액정 표시 구동부(30)로부터 PFC(12)의 동작을 스위칭하기 위한 온오프신호가 입력되는 입력단자가 연결된다.

액정 표시 구동부(30)로부터 입력된 동작 스위칭 신호가 온신호이면 트랜지스터(Q1)는 턴온되고 이에 따라 릴레이 구동 코일(RL1)이 동작되어 PFC(12)에 전원을 공급하기 위한 두 입력 단자(ON1, ON2)가 서로 연결된다.

트랜스포머(T17)의 입력단자에는 트랜스포머(T17)를 통해 출력되는 전원을 제어하는 대기 전원 제어 IC(Viper22A)가 연결된다.

대기 전원 제어 IC((Viper22A)에는 포토 커플러(ISO1)를 포함하여 트랜스포머(T17)의 출력전압을 피드백하는 전압 피드백 회로가 연결된다. 포토 커플러(ISO1)의 입력 양단에는 바이패스용 저항(R8)이 연결되고, 저항(R8)의 일측에는 저항(R6)이 연결되어 트랜스포머(T17)의 출력전압이 인가되고, 저항(R8)의 타측에는 제너 다이오드(U2)와, 커패시터(C2)가 병렬로 연결되어 있다. 저항(R6)의 타측과 커패시터(C2)의 타측에는 저항(R7)이 연결되고, 저항(R7)은 저항(R9)를 통하여 접지되어 있다. 저항(R7) 및 저항(R9)은 트랜스포머(R17)의 출력 전압을 분압하여 출력전압을 피드백하는데 사용된다.

포토 커플러(ISO1)의 출력단자는 대기 전원 제어 IC(Viper22A)의 피드백 단자(FB) 및 VCC 단자에 연결된다.

따라서, 트랜스포머(T17)의 출력전압이 설정된 전압 예를 들어, 5V를 초과하는 경우에는 포토 커플러(ISO1)에 흐르는 전류가 증가하여 발광 다이오드가 더 밝게 빛나고 이에 따라 전원 제어 IC(Viper22A)에 피드백되는 전류가 증가함에 따라 전원 제어 IC(Viper22A)는 PWM(Pulse Width Modulation)값을 감소시킨다. 대기 전원 제어 IC(Viper22A)가 PWM값을 감소시키면 트랜스포머(T17)의 출력단자를 통해 출력되는 출력전압이 감소된다.

한편, 트랜스포머(T17)의 출력전압이 설정된 전압 예를 들어, 5V보다 낮아지는 경우에는 포토 커플러(ISO1)에 흐르는 전류가 감소하여 다이오드가 약하게 빛나고 이에 따라 대기 전원 제어 IC(Viper22A)에 피드백되는 전류가 감소됨에 따라 전원 제어 IC(Viper22A)는 PWM값을 증가시킨다. 전원 제어 IC(Viper22A)가 PWM값을 증가시키면 트랜스포머(T17)의 출력단자를 통해 출력되는 출력전압이 증가된다. 이와 같은 과정을 통하여 트랜스포머(T17)의 출력전압이 일정하게 유지되어 진다.

이때, 포토 커플러(ISO1)와 전원 제어 IC(Viper22A)사이에는 피드백 안정을 위한 커패시터(CF4)와 전원 평활을 위한 커패시터(CP4)가 연결되어 있다.

또한, 대기 전원 제어 IC(Viper55A)에서 필요로 하는 전원은 트랜스포머(T17)에서 유기되어 발생된 전원이 4번 단자를 통해 다이오드(D5)와 저항(R5)을 통하여 VDD 단자에 공급된다.

한편, 트랜스포머(T17)는 저항(R10, R12)과 포토 커플러(ISO2)와 트랜지스터(Q2, Q3)로 이루어지는 스위칭 회로를 통해 PFC(13)에도 동작전원을 공급한다.

여기에서, 트랜지스터(Q3)의 베이스 단자에는 액정 표시 구동부(30)로부터 입력되는 온오프 신호가 연결된다. 예를 들어, 트랜지스터(Q3)의 베이스 단자에 온신호가 입력되면 트랜지스터(Q3)는 턴온되고, 포토 커플러(ISO2)의 다이오드에 전류가 흘러 빛이 발생하며 이에 따라 포토 커플러의 트랜지스터에 전류가 흘러 트랜지스터(Q2)가 턴온되어 트랜스포머(T17)에서 출력되는 전원이 PFC의 동작전원(PFC_VCC)으로 출력된다. 예를 들어 여기에서는 약 30V의 전원으로 출력된다.

만약, 트랜지스터(Q3)의 베이스 단자에 오프 신호가 입력되면 트랜지스터(Q3)는 턴오프되고, 포토 커플러(ISO2)의 다이오드에 전류가 흐르지 않아 빛이 발생하지 않고 이에 따라 포토 커플러의 트랜지스터에 전류가 흐르지 않아 트랜지스터(Q2)가 턴오프되고 트랜스포머(T17)에서 발생된 전원은 PFC의 동작전원(PFC_VCC)으로 출력되지 않는다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스에 구비된 PFC의 상세 회로도이다.

도 3을 참조하면, PFC(12)는 브리지 정류기(BD2)가 필터의 출력단에 연결되어 있다. 브리지 다이오드(BD2)의 2번 단자(LIVE) 및 3번 단자(NATURAL)에 필터(11)를 거친 상용 교류전원이 입력된다. 예를 들어 220V가 입력된다.

브리지 다이오드(BD2)의 1번 단자(ON_1)는 대기 전원부(11)의 릴레이(RL1)의 온동작에 의해 단자(ON_2)에 연결된다.

필터(11)로부터 입력된 상용 교류전원은 브리지 다이오드(BD2)를 통해 전파 맥류 전원으로 정류된다. 브리지 다이오드(BD2)의 출력 단자에는 코일(T18)이 직렬로 연결되고, 코일(T18)의 타측단자에는 정류용 다이오드(D6)를 거쳐 커패시 터(CF5, CP5)가 병렬로 연결된다.

코일(T18)의 타측과 다이오드(D6)의 사이에는 스위칭 소자인 트랜지스터(Q4, Q5)가 병렬로 연결된다. 여기에서 스위칭 소자가 2개의 트랜지스터(Q4, Q5)로 구현된 것은 용량을 고려한 것으로, 하나의 트랜지스터를 통해 구현될 수 도 있다.

코일(T18)에 교류 전원이 입력된 상태에서 트랜지스터(Q4, Q5)가 주기적으로 온오프되면 그에 따라 코일(T18)이 승압된 전압을 출력한다. 즉, 트랜지스터(Q4, Q5)가 턴온된 상태에서 턴오프된 상태로 전환될 때 코일(T18)의 인턱더 특성에 따라 예를 들어 400V의 전원으로 승압되어 출력된다.

트랜지스터(Q4, Q5)는 PFC 제어 IC(L6562)의 드라이버 단자(GD)에 연결되어 PFC 제어 IC(L6562)로부터 출력되는 스위칭 제어신호에 따라 온오프 동작을 수행하게 된다.

이때, 트랜지스터(Q4, Q5)의 안정된 스위칭 특성을 위해 저항(R15, R18)이 트랜지스터(Q4, Q5)와 PFC 제어 IC(L6562)사이에 연결되어 있고, 차단 스위칭 속도를 높이기 위해 저항(R15, R18)에 병렬로 다이오드(D7, D8)가 연결된다.

저항(R13)과 저항(R19)에 의하여 분압된 전압은 PFC 제어 IC(L6562)의 피드백 단자인 반전단자(INF)에 공급되고, 저항(R16)과 커패시터(C4)는 PFC 제어 IC(L6562)내부에 구비된 오차 증폭기(미도시됨)의 출력단자인 COMP 단자와 반전단자(INV)에 접속되어 PFC 제어 IC(L6562)의 안정도를 향상시켜 발진을 방지한다.

즉, PFC 제어 IC(L6562)는 저항(R13)과 저항(R19)의 점점에서의 전압값을 받아 기설정된 값과 비교하여 피드백된 전압값이 기준치보다 클 경우에는 구동 단 자(GD)를 통해 출력하는 스위칭 제어신호의 PWM 폭을 줄인다. 이에 따라, 트랜지스터(Q4, Q5)의 온오프 주기가 낮아지게 되고 코일(T18)의 출력전압은 감소된다.

반면, PFC 제어 IC(L6562)는 저항(R13)과 저항(R19)의 점점에서의 전압값을 받아 기설정된 값과 비교하여 피드백된 전압값이 기준치보다 작을 경우에는 구동 단자(GD)를 통해 출력하는 스위칭 제어신호의 PWM 폭을 늘린다. 이에 따라, 트랜지스터(Q4, Q5)의 온오프 주기가 높아지게 되고 코일(T18)의 출력전압은 증가한다. 이렇게 함으로써 코일(T18)의 출력전압을 일정하게 유지할 수 있다.

한편, PFC 제어 IC(L6562)에는 저항(R25)과 커패시터(CP7)와 저항(R26)과 커패시터(C9)와 트랜지스터(Q6)와 제너 다이오드(ZD1)와 커패시터(C10)로 구현되어 대기 전원부(12)로부터 공급되는 전원(PFC_VCC)에 의해 동작하여 안정된 전원을 공급하는 정전압 회로가 연결된다.

여기에서 저항(R25)와 커패시터(CP7)는 노이즈를 제거하는 필터의 기능을 수행하며, 저항(R26)과 커패시터(C9)와 트랜지스터(Q6)와 제너 다이오드(ZD1)는 일정한 전압, 예를 들어 15V의 전압을 PFC 제어 IC(L6562)의 VCC 단자에 공급한다. 커패시터(C10)는 안정용 커패시터이다.

아울러, 이와 같이 구성된 정전압 회로에서 출력되는 전원은 램프 구동용 인버터(15)에 전달되어 램프 구동용 인버터(15)의 동작전원으로도 사용된다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스에 구비된 SMPS의 상세 회로도이다.

도 4를 참조하면, SMPS(14)는 PFC(13)의 출력단에 연결되어 PFC(13)로부터 출력된 400V 전압을 입력받아 권선비에 의해 저전압으로 변환하여 출력하는 트랜스포머(T19)가 구비된다.

트랜스포머(T19)의 1번 단자에 PFC(13)의 출력단자가 연결되고, 2번 단자에는 트랜스포머를 구동시키기 위한 스위칭 동작을 수행하는 FET(Q7)가 연결된다. 따라서 FET(Q7)가 턴온되면 트랜스포머(T19)에 400V의 전류가 흐르게 되고 저전압으로의 변환 동작을 수행하게 된다.

트랜스포머(T19)의 10번, 12번, 14번, 16번, 18번 단자는 1번 단자를 통해 입력된 전압을 각각 설정된 권선비에 따라 유기되는 저전압을 출력한다.

예를 들어, 트랜스포머(T19)의 14번과 16번 단자를 통해서 5V가 출력되고, 18번 단자를 통해서는 12V가 출력된다. 여기에서, 18번 단자는 16번 단자의 권선에 조금 더 감겨져 있어 그 만큼 높은 출력을 나타낸다.

트랜스포머(T19)의 10번, 12번, 14번, 16번, 18번 단자에는 각각 다이오드와 저항과 커패시터로 구성된 리플 제거 회로가 연결되어 품질이 좋은 전압을 공급하게 된다.

더욱이 트랜스포머(T19)의 10번과 12번 단자에는 리플 제거 회로에도 정전압 회로(KA378R12)를 연결하여 오디오 회로의 구성을 위한 저잡음 전압을 제공하도록 하고 있다.

트랜스포머(T19)의 1번 단자와 FET(Q7)의 사이에 연결된 커패시터(CC5)와 다이오드(D12)는 스내버 회로로서 트랜스포머(T19)의 누설 자속에 의해 과전압이 유기되면 전원입력단으로 방출시켜 과전압으로부터 FET(Q7)를 보호하는 기능을 수행 한다.

FET(Q7)의 게이트 단자에는 FET(Q7)의 온오프를 제어하기 위한 스위칭 제어 IC(NCP1207)의 구동 단자(DRV)가 연결된다. 구동 단자(DRV)와 FET(Q7)의 사이에는 구동전압을 인가하기 위한 저항(R32)과, FET(Q7)의 오프 스위칭 속도를 향상시키기 위한 다이오드(D15)가 저항(R32)와 병렬로 연결된다.

트랜스포머(T19)의 8번 단자에는 스위칭 제어 IC(NCP1207)의 VCC 단자가 저항(R31)과 다이오드(D13)를 통해 연결되어 트랜스포머(T19)의 1번 단자 및 5번 단자사이에 전류가 흐르면 8번 단자에 유기된 전류가 스위칭 제어 IC(NCP1207)의 VCC 단자에 동작 전원으로 공급되어 진다.

스위칭 제어 IC(NCP1207)의 VCC 단자와 다이오드(D13)사이에는 트랜스포머(T19)로부터 유기될 수 있는 과전압으로부터 보호하기 위한 제너 다이오드(ZD2)와 평활용 커패시터(CP3)가 연결된다.

한편, 스위칭 제어 IC(NCP1207)의 HV 단자에는 PFC의 출력 전압이 다이오드(D11)와 저항(R269)을 통해 인가된다. 스위칭 제어 IC(NCP1207)는 다이오드(D11)와 저항(R269)을 통해 인가된 전류에 의해 초기 동작한 후 트랜스포머(T19)의 8번 단자를 통해 동작 전원을 공급받는다.

한편 FET(Q7)의 소오스 단자와 그라운드 사이에 전류 검출용 저항(R38)이 연결되고, FET(Q7)의 소오스 단자와 저항(R38)의 접점은 안전용 저항(R36)를 통하여 스위칭 제어 IC(NCP1207)의 전류 검출 단자(CS)에 연결된다.

스위칭 제어 IC(NCP1207)는 FET(Q7)이 턴온된 경우 FET(Q7)에 흐르는 전류를 모니터링하여 FET(Q7)의 온오프를 제어한다.

또한, 트랜스포머(T19)의 8번 단자는 저항(R30)과 저항(R33)과 커패시터(C13)를 통해 스위칭 제어 IC(NCP1207)의 자속 검출 단자(Dmg)에 연결되어 있다. 따라서, 스위칭 제어 IC(NCP1207)는 트랜스포머(T19)의 자속 변화에 따라 FET(Q7)의 온오프 동작을 제어하게 된다.

또한, 스위칭 제어 IC(NCP1207)는 트랜스포머(T19)의 출력 전압을 모니터링하여 트랜스포머(T19)의 출력에 따라 FET(Q7)의 온오프 동작을 제어하여 트랜스포머(T19)의 출력전압을 일정하게 하기 위한 미세한 조정을 할 수 있다.

이를 위해 트랜스포머(T19)의 16번 단자에 연결된 다이오드(D14)의 출력 전압은 분압 저항(R42, R44)에 의해 분압되어 션트 레귤레이터(TL431)에 인가된다. 여기에서, 저항(R41)과 커패시터(C17)는 안정용 시정수를 결정한다.

따라서, 트랜스포머(T19)의 16번 단자에 연결된 다이오드(D14)의 출력단자를 통해 인가되는 전압에 의해 포토 커플러(ISO3)의 다이오드에 빛이 발생하고 그 빛에 의해 스위칭 제어 IC(NCP1207)의 피드백 단자(FB)에 연결되는 단자(ISO1)와 단자(ISO2)가 전기적으로 연결되어 진다.

트랜스포머(T19)의 출력 전압(NF)에 따라 포토 커플러(ISO3)에 흐르는 전류가 조절됨에 따라 포토 커플러(ISO3)에 흐르는 전류에 따라 스위칭 제어 IC(NCP1207)는 FET(Q7)의 온오프 동작을 제어하여 트랜스포머(T19)의 출력전압을 일정하게 조절할 수 있다. 여기에서 커패시터(C12)는 노이즈를 제거하는 기능을 수행한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스에 구비된 램프 구동용 인버터의 상세 회로도이다.

도 5를 참조하면, 램프 구동용 인버터(15)는 PFC(13)의 출력단에 연결되어 PFC(13)로부터 출력된 400V 직류를 입력받아 1100V 또는 1500V의 고압 교류로 변환하여 출력하는 트랜스포머(T20)가 구비된다.

즉, 트랜스포머(T20)의 1번 단자는 PFC(13)의 출력을 분압하는 커패시터(CF8)와 커패시터(CF9)의 접점에 연결되고, 2번 단자는 트랜스포머(T20)를 구동시키기 위한 스위칭 동작을 수행하기 위해 직렬 연결된 FET(Q8)와 FET(Q9)의 접점에 연결된다.

직렬 연결된 FET(Q8)와 FET(Q9)는 PFC(13)의 출력단자와 그라운드 사이에 커패시터(CF8)와 커패시터(CF9)에 대하여 병렬로 연결되어 있다. 여기에서, 커패시터(CP17)는 입력 전원의 노이즈를 제거하는 커패시터이다.

FET(Q8)와 FET(Q9)는 서로 반대의 상태로 동작한다. 예를 들어, FET(Q8)가 턴온되면 FET(Q9)는 턴오프 상태가 되고, FET(Q8)가 턴오프상태이면 FET(Q9)가 턴온상태로 되게 동작한다.

따라서 FET(Q8)가 턴온되고 FET(Q9)가 턴오프된 상태가 되면 PFC(13)로부터 입력된 400V 직류는 FET(Q8)를 거쳐 트랜스포머(T20)의 2번 단자에서 1번 단자쪽으로 전류가 흐르게 된다.

한편, FET(Q8)가 턴오프되고 FET(Q9)가 턴온된 상태가 되면 PFC(13)로부터 입력된 400V 직류는 트랜스포머(T20)에는 1번 단자에서 2번 단자를 거쳐 FET(Q9)를 거치는 경로로 전류가 흐르게 된다.

이와 같은 FET(Q8)와 FET(Q9)의 서로 다른 턴온/턴오프 동작이 반복되면 트랜스포머(T20)의 3번 단자와 4번 단자 사이에는 1100V 또는 1500V의 고압 교류가 발생되고, 이 고압 교류가 램프 연결 단자(J16)를 통해 램프부(20)에 인가된다.

FET(Q8)의 게이트 단자에는 FET(Q8)의 온오프를 제어하기 위한 스위칭 제어 IC(IR2153)의 구동 단자(HO)가 저항(R46)을 개재하여 연결된다.

FET(Q9)의 게이트 단자에는 FET(Q9)의 온오프를 제어하기 위한 스위칭 제어 IC(IR2153)의 구동 단자(LO)가 저항(R48)을 개재하여 연결된다.

스위칭 제어 IC(IR2153)의 VCC 단자에는 도 3의 +15V_PFC가 연결되어 동작전원으로 사용할 15V 직류를 인가받는다.

한편, 트랜스포머(T20)의 3번 단자와 4번 단자 사이에는 커패시터(C17)와 커패시터(C18)가 직렬로 연결되어 분압회로를 구성하고 있다. 여기에서 커패시터(C17, C18)은 정전 용량이 클수록 저항 성분이 작고, 정전 용량이 작을수록 저항 성분은 크게 된다. 따라서, 커패시터(C17, C18)의 정전 용량을 조절하여 커패시터(C17)와 커패시터(C18)의 접점에 전압 피드백 단자(V_NF1)를 인출한다.

또한, 램프 연결 단자(J16)의 2번 단자와 커패시터(C18) 사이에 저항(R45)을 연결하고, 저항(R45)와 램프 연결 단자(J16)의 2번 단자의 접점에 램프 연결 단자(J16)를 통해 램프부(20)에 인가되는 전류를 검출하기 위한 다이오드(D19)와 커패시터(C21)를 연결한다.

한편, 커패시터(C17)와 커패시터(C18)의 접점에서 인출된 전압 피드백 단자 에는 다이오드(D20, D21, D22)와 저항(R50, R51)과 커패시터(C22)로 이루어지는 전압 피드백 회로가 연결된다.

저항(R49)과 저항(R50)의 접점과 스위칭 제어 IC(IR2153)의 사이에는 피드백 회로를 통해 피드백된 트랜스포머(T20)의 출력 전압과 액정 표시 구동부(30)로부터 입력되는 디밍 제어신호에 따라 스위칭 제어 IC(IR2153)에 밝기 조절 신호를 출력하는 밝기 조절 처리 회로가 연결된다.

밝기 조절 처리회로를 구성하기 위해 저항(R49)과 저항(R50)이 서로 연결되는 접점에 저항(R53)을 통하여 액정 표시 구동부(30)로부터 아날로그 디밍 신호를 입력받는 디밍 단자(A-DIMM)가 연결되어 있다.

아날로그 디밍 신호는 램프부(20)의 밝기를 조절하기 위해 액정 표시 구동부(30)로부터 출력되는 제어신호이다.

디밍 단자(A-DIMM)를 통해서는 0 - 3.3V의 제어신호가 입력된다. 따라서, 저항(R49)과 저항(R50)과 저항(R53)이 서로 연결되는 접점에는 전류 피드백 신호와 전압 피드백 신호와 디밍 신호의 합이 인가된다. 이때, 전류 피드백 신호와 전압 피드백 신호는 음의 값(minus)이고, 디밍 신호는 양의 값(positive)으로 서로 반대의 극성을 갖도록 구성되어 적절한 부궤환(Negative Feed Back)이 형성된다.

저항(R49)과 저항(R50)과 저항(R53)이 서로 연결되는 접점에는 노이즈 방지 및 분압을 위해 커패시터(C23)와 저항(R58)이 병렬로 연결되어 있다.

또한, 저항(R49)과 저항(R50)과 저항(R53)이 서로 연결되는 접점에는 오피엠프(U9A)와 저항(R56)과 커패시터(C24)로 이루어지는 비반전 증폭 회로가 연결되어 있다. 오피엠프(U9A)에 의해 입력 전압이 0 - 5V의 전압으로 증폭된다.

오피엠프(U9A)의 출력단은 저항(R54)를 개재하여 입력 전압에 따라 0 또는 5V의 출력 전압을 발생시켜 비교 회로로 동작하는 오피엠프(U8A)가 연결되어 있다.

오피엠프(U8A)의 마이너스 단자에는 저항(R54)를 개재하여 오피엠프(U9A)의 출력단이 연결된다. 오피엠프(U8A)의 플러스 단자에는 오피엠프(U9B)와 저항(R59, R60, R62, R63)과 커패시터(C25)로 이루어지는 삼각파 발생회로가 연결된다. 삼각파 발생회로는 0 - 5V의 출력 전압을 갖는다.

오피엠프(U8A)의 출력 단자에는 오피엠프(U8A)의 출력에 따라 온오프되는 FET(Q11)의 게이트 단자가 저항(R55)를 통하여 연결되어 있다. FET(Q11)의 드레인 단자에는 FET(Q11)의 온동작에 의해 턴온되는 포토 커플러(ISO4)가 연결되어 있다. 포토 커플러(ISO4)의 출력단에는 포토 커플러(ISO4)의 턴온 동작에 의해 턴온되는 FET(Q10)의 게이트 단자가 연결되어 있다. FET(Q10)의 소스 단자는 그라운드 되어 있고, 드레인 단자는 스위칭 제어 IC(IR2153)의 클럭 단자(CT) 및 리셋 단자(RT)에 연결되어 있다. FET(Q10)의 드레인 단자와 클럭 단자(CT)의 접점에는 커패시터(C20)이 연결되어 있고, FET(Q10)의 드레인 단자와 리셋 단자(RT)의 접점에는 저항(R47)이 연결되어 있다. 커패시터(C20)과 저항(R47)은 타이머 회로 이며 설정되는 값에 따라 발진 주파수가 달라진다.

따라서, 오피엠프(U8A)는 마이너스 단자를 통해 입력되는 오피엠프(U9A)의 출력 전압보다 플러스 단자를 통해 입력되는 삼각파의 전압이 큰 구간에서 하이 전압(5V)을 출력하고, 오피엠프(U9A)의 출력 전압보다 플러스 단자를 통해 입력되는 삼각파의 전압이 낮은 구간에서 로우 전압(0V)를 출력한다.

오피엠프(U8A)의 출력 전압이 하이 전압(5V)이 되면 FET(Q11)는 턴온되고, FET(Q11)는 턴온됨에 따라 포토 커플러(ISO4)가 턴온되어 전류가 흐르게 되어 FET(Q10)가 턴온된다.

따라서, 스위칭 제어 IC(IR2153)의 클럭 단자(CT) 및 리셋 단자(RT)는 단락이 되어 스위칭 제어 IC(IR2153)는 셧오프(shut off)된다. 이에 따라 트랜스포머(T20)를 통해 램프부(20)에 인가되는 전압이 차단되어 램프부(20)는 턴오프 상태가 된다.

한편, 오피엠프(U8A)의 출력 전압이 로우 전압(0V)이 되면 FET(Q11)가 턴오프 되고, FET(Q11)가 턴오프됨에 따라 포토 커플러(ISO4)가 턴오프되어 전류가 흐르지 않게 되어 FET(Q10)가 턴오프된다.

따라서, 스위칭 제어 IC(IR2153)의 클럭 단자(CT) 및 리셋 단자(RT)는 설정된 발진 주파수에 따라 동작하여 FET(Q8) 및 FET(Q9)에 스위칭 제어신호를 출력하여 트랜스포머(T20)가 정상적으로 동작하게 되고, 트랜스포머(T20)를 통해 램프부(20)를 구동시키기 위한 전압이 인가됨에 따라 램프부(20)는 턴온된다.

따라서, 램프부(20)가 턴온되는 시간이 많을수록 램프부(20)는 그 밝기가 더 밝아지고, 램프부(20)가 턴오프되는 시간이 많을수록 램프부(20)는 그 밝기가 덜 밝아져서 휘도 조절이 이루어진다.

한편, FET(Q11)의 게이트 단자에는 액정 표시 구동부(30)로부터 입력되는 PWM 디밍신호에 따라 온오프 동작을 수행하는 FET(Q12)의 드레인 단자가 연결되어 있다. FET(Q12)의 게이트 단자에는 액정 표시 구동부(30)로부터 PWM 디밍신호를 출력하는 디밍 단자(PWM-DIMM)가 연결되어 있다. 따라서, 액정 표시 구동부(30)로부터 입력되는 PWM 디밍신호에 따라 PWM 디밍 신호가 하이 전압 상태이면 FET(Q12)는 턴온상태가 된다.

FET(Q12)가 턴온상태가 되면 FET(Q11)는 턴온되고, FET(Q11)가 턴온됨에 따라 포토 커플러(ISO4)가 턴온되어 전류가 흐르게 되어 FET(Q10)가 턴온된다. 따라서, 스위칭 제어 IC(IR2153)의 클럭 단자(CT) 및 리셋 단자(RT)는 단락이 되어 스위칭 제어 IC(IR2153)는 셧오프(shut off)된다. 이에 따라 트랜스포머(T20)를 통해 램프부(20)에 인가되는 전압이 차단됨에 따라 램프부(20)는 턴오프 상태가 된다.

한편, 액정 표시 구동부(30)로부터 입력되는 PWM 디밍 신호가 로우 전압 상태이면 FET(Q12)가 턴오프된다.

FET(Q12)가 턴오프 됨에 따라 FET(Q11)가 턴오프되고, FET(Q11)가 턴오프됨에 따라 포토 커플러(ISO4)가 턴오프되어 전류가 흐르지 않게 되어 FET(Q10)가 턴오프된다.

따라서, 액정 표시 구동부(30)로부터 출력되는 PWM 디밍 신호에 따라 램프부(20)의 밝기를 효과적으로 조절할 수 있다.

또한, 포토 커플러(ISO4)에는 액정 표시 구동부(30)로부터 입력되는 백라이트 온오프 신호에 따라 온오프 동작을 수행하는 FET(Q14)와 FET(Q14)의 온오프 동작에 따라 온오프 동작을 수행하는 FET(Q13)가 연결되어 있다.

즉, 액정 표시 구동부(30)로부터 백라이트 온오프 신호로 하이 신호가 입력되면 FET(Q14)가 턴온되고, FET(Q14)가 턴온되어 저항(R66)을 통해 흐르는 전류가 저항(R67)로 흐르지 못함에 따라 FET(Q13)이 턴오프된다. FET(Q13)가 턴오프됨에 따라 포토 커플러(ISO4)가 턴오프되어 전류가 흐르지 않게 되어 FET(Q10)가 턴오프된다.

따라서, 스위칭 제어 IC(IR2153)의 클럭 단자(CT) 및 리셋 단자(RT)는 설정된 발진 주파수에 따라 동작하여 FET(Q8) 및 FET(Q9)에 스위칭 제어신호를 출력하여 트랜스포머(T20)가 정상적으로 동작하게 되고, 트랜스포머(T20)를 통해 램프부(20)를 구동시키기 위한 전압이 인가됨에 따라 램프부(20)를 턴온된다.

한편, 액정 표시 구동부(30)로부터 백라이트 온오프 신호로 로우 신호가 입력되면 FET(Q14)가 턴오프 되고, FET(Q14)가 턴오프되어 저항(R66)을 통해 흐르는 전류가 저항(R67)로 흐름에 따라 FET(Q13)이 턴온된다.

이에 따라, FET(Q13)에 연결된 포토 커플러(ISO4)가 턴온되어 전류가 흐르게 되어 FET(Q10)가 턴온된다. 따라서, 스위칭 제어 IC(IR2153)의 클럭 단자(CT) 및 리셋 단자(RT)는 단락이 되어 스위칭 제어 IC(IR2153)는 셧오프(shut off)된다. 이에 따라 트랜스포머(T20)를 통해 램프부(20)에 인가되는 전압이 차단됨에 따라 램프부(20)를 턴오프 상태가 된다.

도면에서 저항(R65, R69)과 제너 다이오드(ZD3)로 이루어진 회로는 SMPS(14)에서 생성되는 12V 전원이 인가되는 단자에 연결되어 SMPS(14)가 정상적으로 동작하고 있음을 액정 표시 구동부(30)에 알리기 위한 전원 검출신호(Power Detact)를 출력하는 회로로서, 램프 구동용 인버터(15)와 액정 표시 구동부(30)의 연결단자(J17)를 도면에 도시하면서 편의상 함께 도시하였다.

도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 전원 공급 디바이스와 비교예에 따른 전원 공급 디바이스의 전력 소모량을 비교하도록 한다.

도 6은 비교예에 따른 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스의 전력 소모량을 설명하기 위한 구성 블록도이다.

비교예에서는 액정 표시 구동부(2)와 램프 구동용 인버터(3)가 SMPS(1)에 연결되어 있는 구성이다. 여기에서는 16개의 램프를 구동하며, CCFL 램프(4) 1개당 필요전력은 6W이고, 액정 표시 구동부(2)의 필요전력은 70W이고, 램프 구동용 인버터(3)와 SMPS(1)는 각각 75%의 효율을 갖는다.

도 6을 참조하여 이러한 조건에서 전체적으로 소모되는 전력을 계산하면, 램프 구동용 인버터(3)의 출력 전력은 6W × 16개 = 96W이고, SMPS(1)의 램프 구동용 인버터 관련 출력은 96W/ 효율 0.75 = 128W이 되고, 액정 표시 구동부(2)의 필요전력이 70W임에 따라 SMPS(1)의 총출력 전력은 198W가 필요하며, 결과적으로 SMPS(1)의 필요 입력 전력은 198W/ 효율 0.75 = 264W가 된다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스의 전력 소모량을 설명하기 위한 구성 블록도이다. 비교예와 동일한 조건으로 16개의 램프를 구동하며, CCFL 램프(20) 1개당 필요전력은 6W이고, 액정 표시 구동부(30)의 필요전력은 70W이고, 램프 구동용 인버터(15)와 SMPS(14)는 각각 75%의 효율을 갖는다.

도 7을 참조하여 이러한 조건에서 전체적으로 소모되는 전력을 계산하면, 램프 구동용 인버터(15)의 출력 전력은 6W × 16개 = 96W이고, 램프 구동용 인버터(15)의 필요 입력 전력은 96W/ 효율 0.75 = 128W이 된다.

한편, 액정 표시 구동부(30)의 필요전력이 70W임에 따라 SMPS(14)의 출력 전력은 70W가 필요하며, SMPS(14)의 필요 입력 전력은 70W/ 효율 0.75 = 93W가 된다. 따라서, SMPS(14) 및 램프 구동용 인버터(15)에 입력되어야할 전체 필요 전력은 221W가 된다.

이와 같이 본 발명에 의한 액정 표시 장치에서 소모되는 전체 소모 전력 221W는 액정 표시 구동부(2)와 램프 구동용 인버터(3)가 SMPS(1)에 연결되어 있는 비교예에 의한 전체 소모 전력인 264W에 비하여 약 16%가 절감된 수치이다.

본 발명의 실시예는 하나의 실시예에 지나지 않으며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 구성요소의 많은 변형 및 변경이 가능함을 물론이며, 본 발명이 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 의하면, PFC를 통해 상용 교류 전원을 정류하여 고전압 직류를 출력하고, PFC에 의해 생성된 고전압 직류를 SMPS와 램프 구동용 인버터에서 각각 이 용하여 SMPS는 액정 표시 구동부에 필요한 저전압 직류를 제공하고, 램프 구동용 인버터는 램프를 구동하기 위한 고전압 교류를 램프에 제공할 수 있다.

이와 같이 SMPS와 램프 구동용 인버터가 각각 PFC에 별도로 연결되어 PFC로부터 입력되는 고전압 직류에 의해 각각 동작함에 따라 SMPS의 용량을 효과적으로 줄일 수 있게 된다.

또한, 램프 구동용 인버터에서 램프의 구동을 위한 고전압 교류를 발생시키기 위해서 구비되는 트랜스포머의 경우에도 PFC로부터 램프 구동용 인버터에 입력되는 전원의 크기가 고전압 직류임에 따라 저전압 직류가 입력되는 경우에 비하여 트랜스포머의 권선비를 줄이면서도 출력 전압을 그대로 출력할 수 있음에 따라 트랜스포머의 크기를 줄임과 아울러 제조비용도 현저하게 줄일 수 있다.

따라서, 액정 표시 장치에 구비되는 SMPS의 크기가 줄어들고, 램프 구동용 인버터에 구비되는 트랜스포머의 크기가 줄어듦에 따라 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스는 그 크기가 전체적으로 줄어들게 되고, 제조 비용도 현저하게 감소한다.

또한, PFC를 통해 상용 교류 전원을 역률 보상을 통해 일정한 크기의 고전압 직류로 SMPS와 램프 구동용 인버터에 제공할 수 있음에 따라 램프 구동용 인버터가 불안전한 입력 전원에 의해 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

Claims

인가된 상용 교류 전원의 노이즈를 제거하는 필터와,

상기 필터에 연결되어 대기전원을 공급하는 대기 전원부와,

상기 필터 및 상기 대기 전원부에 연결되어 상기 노이즈가 제거된 상용 교류 전원을 정류하여 역률 보상을 통해 일정한 크기를 가지는 고전압 직류를 출력하는 PFC(Power Factor Correction)와,

상기 PFC에 연결되어 상기 PFC로부터 상기 고전압 직류를 입력받아 액정 표시 구동부에서 필요한 적어도 하나 이상의 크기를 가지는 저전압 직류로 변환하여 출력하는 SMPS(Switching Mode Power Supply)와,

상기 PFC에 연결되어 상기 PFC로부터 상기 고전압 직류를 입력받아 액정 표시장치의 램프를 구동하기 위한 구동 전압으로 변환하여 출력하는 램프 구동용 인버터를 포함하되,

상기 램프 구동용 인버터는,

상기 PFC의 출력단에 상기 PFC로부터 출력된 고전압 직류를 입력받아 상기 램프부를 구동시키기 위한 고압 교류로 변환하여 출력하는 트랜스포머가 연결되고,

상기 트랜스포머의 입력단자에 상기 트랜스포머의 전류 흐름을 교번하여 변경시키기 위해 서로 반대 상태로 동작하는 한 쌍의 스위치가 연결되고,

상기 트랜스포머의 출력단에 상기 트랜스포머로부터 출력되는 출력 전압을 분압하여 피드백하는 피드백 회로가 연결되고,

상기 피드백 회로에 상기 피드백 회로를 통해 피드백된 상기 트랜스포머의 출력 전압과 상기 액정 표시 구동부로부터 입력되는 디밍 제어신호에 따라 밝기 조절 신호를 출력하는 밝기 조절 처리부가 연결되고,

상기 밝기 조절 처리부에 상기 밝기 조절 처리부의 밝기 조절 신호에 따라 상기 스위치의 동작을 제어하기 위한 스위칭 제어신호를 출력하는 스위칭 제어부가 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스.
청구항1에 있어서, 상기 필터는

상기 상용 교류 전원의 입력단자에 방전용 안전 저항(R1)과 커패시터(CF1)와 바리스터(RV1)가 각각 병렬로 연결되고,

상기 바리스터(RV1)의 양단에 л 필터로 동작하는 제 1 인덕터(L1)의 일측 단자가 연결되고,

상기 제 1 인덕터(L1)의 타측단자의 양단에 커패시터(CF2)가 병렬로 연결되고,

상기 커패시터(CF2)의 양단에 서로 직렬로 연결되어 Y필터로 동작하는 커패시터(CC1) 및 커패시터(CC2)가 병렬로 연결되고,

상기 Y필터 커패시터(CC1) 및 커패시터(CC2)의 양단에 л 필터로 동작하는 제 2 인덕터(L2)의 입력 단자가 연결되고,

상기 제 2 인덕터(L2)의 타측단자 양단에는 커패시터(CF3)가 병렬로 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스.
청구항 1에 있어서, 상기 대기 전원부는,

상기 필터의 출력단에 상기 상용 교류 전원을 전파 정류하여 직류를 출력하는 브리지 다이오드가 연결되고,

상기 브리지 다이오드의 출력단에 상기 전파 정류된 직류를 평활시키는 커패시터가 연결되고,

상기 브리지 다이오드의 출력단과 상기 커패시터의 접점에 상기 브리지 다이오드에 의해 전파 정류되고 상기 커패시터에 의해 평활된 직류를 권선비에 의해 대기 전원을 출력하는 트랜스포머가 연결되고,

상기 트랜스포머에 상기 트랜스포머로부터 출력되는 대기 전원을 피드백하는 피드백 회로가 연결되고,

상기 피드백 회로에 상기 트랜스포머로부터 피드백되는 대기 전원에 따라 PWM(Pulse Width Modulation)값을 조절하여 상기 트랜스포머의 출력되는 대기 전원을 일정하게 유지하는 대기 전원 제어부가 연결되고,

상기 트랜스포머의 출력단에 상기 액정 표시 구동부로부터 입력되는 제어신호에 따라 동작하여 상기 PFC에 상용 교류 전원이 입력되게 하는 릴레이가 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스.
청구항1에 있어서, 상기 PFC는,

상기 필터의 출력단에 상기 상용 교류 전원을 정류하여 직류를 출력하는 브리지 다이오드가 연결되고,

상기 브리지 다이오드에 상기 브리지 다이오드로부터 출력된 직류를 승압하여 출력하는 코일이 연결되고,

상기 코일에 상기 코일의 전류 흐름을 단속시키기 위한 스위칭 동작을 수행하는 스위치가 연결되고,

상기 스위치에 상기 스위치의 스위칭 동작을 제어하기 위한 온오프 스위칭 제어신호를 출력하는 PFC 제어부가 연결되고,

상기 PFC 제어부에 상기 대기 전원부로부터 인가된 전원을 안정화하여 상기 PFC제어부에 동작 전원을 인가하는 동작 전원 안정화부가 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스.
청구항 1에 있어서, 상기 SMPS는,

상기 PFC의 출력단에 상기 PFC로부터 출력된 고전압 직류를 입력받아 권선비에 의해 적어도 하나 이상의 저전압으로 변환하여 출력하는 트랜스포머가 연결되고,

상기 트랜스포머에 상기 트랜스포머의 전류 흐름을 단속시키기 위한 스위칭 동작을 수행하는 스위치가 연결되고,

상기 트랜스포머의 출력단에 상기 트랜스포머로부터 출력되는 저전압을 피드백하는 피드백 회로가 연결되고,

상기 피드백 회로에 상기 피드백 회로를 통해 피드백된 상기 트랜스포머의 출력 전압에 따라 상기 스위치의 스위칭 동작을 제어하기 위한 스위칭 제어신호를 출력하는 스위칭 제어부가 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 전원 공급 디바이스.
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