KR101685908B1 - 전원 공급 장치, 이를 이용한 백 라이트 유닛 및 디스플레이 장치 - Google Patents

전원 공급 장치, 이를 이용한 백 라이트 유닛 및 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스위칭 소자의 스위칭 손실을 감소시켜 효율을 향상시킬 수 있도록 한 전원 공급 장치, 이를 이용한 백 라이트 유닛 및 디스플레이 장치에 관한 것이다. 본 발명의 전원 공급 장치는 입력 전원, 입력 전원과 제 1 노드 사이에 접속된 부스터 인덕터, 제 1 노드와 출력 노드 사이에 접속된 제 1 다이오드, 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 접속된 제 1 인덕터, 제 2 노드와 기저 전원 사이에 접속된 스위칭 소자, 제 2 노드와 제 3 노드 사이에 접속된 제 2 다이오드, 제 3 노드와 기저 전원 사이에 접속된 커패시터, 및 제 3 노드와 출력 노드 사이에 접속된 제 2 인덕터를 포함한다.

Description

전원 공급 장치, 이를 이용한 백 라이트 유닛 및 디스플레이 장치{APPARATUS FOR SUPPLYING POWER, BACK LIGHT UNIT AND DISPLAY APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 전원 공급 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 스위칭 소자의 스위칭 손실을 감소시켜 효율을 향상시킬 수 있도록 한 전원 공급 장치, 이를 이용한 백 라이트 유닛 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전원 공급 장치는 교류 전압을 이용하여 정류하여 직류 전압으로 변환하거나, 직류 전압을 필요로 하는 전압으로 승압하거나 강압하여 각종 기기(예를 들어, 디스플레이 장치)에 제공한다.
도 1은 종래의 전원 공급 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 전원 공급 장치는 승압 컨버터(Step up Converter)로써, 부스터 인덕터(Lb), 다이오드(D), 커패시터(C) 및 스위칭 소자(S)를 포함하여 구성된다. 이러한, 승압 컨버터는 스위칭 소자(S)의 스위칭에 따라 부스터 인덕터(Lb)에 저장된 에너지를 다이오드(D)를 통해 출력함으로써 입력 전압(Vin)을 승압한다.
그러나, 종래의 승압 컨버터는, 도 2에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)의 턴-온(Turn on)시, 스위칭 소자(S)가 하드 스위칭(Hard Switching)을 하기 때문에 스위치 전압(VS)과 스위치 전류(IS)가 교차하는 영역에 의한 스위칭 손실(Switching Loss)(SL)이 발생되어 효율이 저하된다는 문제점이 있다. 더욱이 스위칭 손실은 스위칭 소자(S)의 스위칭 주파수에 비례하므로 스위칭 주파수를 증가시킬 경우 스위칭 손실 역시 증가한다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 승압 컨버터는 다이오드(D)의 역회복 특성(Reverse Recovery Characteristic)에 의한 과도 전류와 입력 전류에 의해 스위칭 손실이 발생되어 효율이 저하된다는 문제점이 있다.
결과적으로, 종래의 승압 컨버터는 스위칭 소자(S)의 하드 스위칭에 따른 스위칭 손실(SL)과 다이오드(D)의 역회복 특성에 의한 스위칭 손실로 인하여 효율이 저하된다는 문제점이 있다.
최근, 전원 공급 장치의 고밀도화와 소형화 추세에 맞추기 위해서는 스위칭 주파수를 증가시켜야 하는데, 상기의 스위칭 손실로 인한 효율 저하 문제를 해결하기 위한 방안이 반드시 필요하다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스위칭 소자의 스위칭 손실을 감소시켜 효율을 향상시킬 수 있도록 한 전원 공급 장치, 이를 이용한 백 라이트 유닛 및 디스플레이 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전원 공급 장치는 입력 전원, 입력 전원과 제 1 노드 사이에 접속된 부스터 인덕터, 제 1 노드와 출력 노드 사이에 접속된 제 1 다이오드, 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 접속된 제 1 인덕터, 제 2 노드와 기저 전원 사이에 접속된 스위칭 소자, 제 2 노드와 제 3 노드 사이에 접속된 제 2 다이오드, 제 3 노드와 기저 전원 사이에 접속된 커패시터, 및 제 3 노드와 출력 노드 사이에 접속된 제 2 인덕터를 포함한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전원 공급 장치는 입력 전원, 입력 전원과 제 1 노드 사이에 접속된 부스터 인덕터, 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 접속된 제 1 인덕터, 제 2 노드와 출력 노드 사이에 접속된 제 1 다이오드, 제 1 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속된 스위칭 소자, 제 1 노드와 제 3 노드 사이에 접속된 제 2 다이오드, 제 3 노드와 기저 전원 사이에 접속된 커패시터, 및 제 3 노드와 출력 노드 사이에 접속된 제 2 인덕터를 포함한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전원 공급 장치는 입력 전원으로부터 전류가 공급되는 부스터 인덕터, 스위칭에 따라 부스터 인덕터에 흐르는 전류를 제어하는 스위칭 소자, 및 부스터 인덕터와 출력 노드 사이에 제 1 및 제 2 전류 패스를 형성하며, 스위칭 소자의 턴-온(Turn-On)시 스위칭 소자에 흐르는 전류를 선형적으로 증가시키고, 스위칭 소자의 스위칭에 따라 제 1 및 제 2 전류 패스 중 적어도 하나의 전류 패스를 형성하는 전류 패스 형성부를 포함한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 백 라이트 유닛은 본 발명에 따른 전원 공급 장치를 포함하여 구성된 구동전압 공급부, 본 발명에 따른 전원 공급 장치의 출력 노드에 병렬 접속된 적어도 하나의 발광 다이오드 어레이, 및 소정의 듀티를 가지는 스위칭 제어신호를 생성하여 본 발명에 따른 전원 공급 장치에 구성된 스위칭 소자의 스위칭을 제어하는 듀티 제어부를 포함한다.
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상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 액정의 광 투과율을 조절하여 소정의 영상을 표시하는 액정 디스플레이 패널, 및 액정 디스플레이 패널에 광을 조사하는 본 발명에 따른 백 라이트 유닛을 포함한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 소정의 영상을 표시하는 디스플레이 패널, 및 디스플레이 패널의 구동에 필요한 전원을 생성하는 본 발명에 따른 전원 공급 장치를 포함한다.
상술한 해결 수단에 따라 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 스위칭 소자의 턴-온시 스위칭 소자를 소프트 스위칭시킴으로써 스위치 전압과 스위치 전류가 교차하는 영역에 의한 스위칭 손실을 감소시켜 전원 공급 장치의 효율을 향상시킬 수 있다.
둘째, 전원 공급 장치의 고밀도화와 소형화 추세에 대응할 수 있다.
도 1은 종래의 전원 공급 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 전원 공급 장치에서 발생되는 스위칭 손실을 설명하기 위한 파형도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 스위칭 손실을 설명하기 위한 파형도이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 구동 모드를 단계적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5a 내지 도 5d에 도시된 구동 모드에 따른 전압 및 전류 파형을 나타내는 파형도이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 효율을 측정한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 스위칭 손실을 설명하기 위한 파형도이다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 구동 모드를 단계적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 도 10a 내지 도 10d에 도시된 구동 모드에 따른 전압 및 전류 파형을 나타내는 파형도이다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 효율을 측정한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 입력 전원(Vin), 부스터 인덕터(Lb), 스위칭 소자(S), 및 전류 패스 형성부(110)를 포함하여 구성된다.
입력 전원(Vin)은 소정 레벨의 직류 전원을 생성하여 부스터 인덕터(Lb)에 공급한다.
부스터 인덕터(Lb)는 입력 전원(Vin)과 제 1 노드(N1) 사이에 접속되는 것으로, 입력 전원(Vin)에 접속되는 제 1 단자와 제 1 노드(N1)에 접속되는 제 2 단자를 구비한다. 이러한, 부스터 인덕터(Lb)는 스위칭 소자(S)의 스위칭에 따라 입력 전원(Vin)으로부터 공급되는 전류를 저장하거나, 저장된 전류를 전류 패스 형성부(110)에 공급한다.
스위칭 소자(S)는 제 1 노드(N1)와 기저 전원 사이에 접속되어 스위칭 제어부(미도시)로부터 소정의 듀티(Duty)를 가지는 스위칭 제어신호에 따라 스위칭된다. 이러한, 스위칭 소자(S)는 스위칭 제어신호에 따라 스위칭되어 부스터 인덕터(Lb)에 흐르는 전류를 제어한다. 이때, 스위칭 소자(S)는 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, FET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT), 또는 통합 게이트 정류 사이리스터(Integrated Gate Commutated Thyristor, IGCT)가 될 수 있다.
전류 패스 형성부(110)는 부스터 인덕터(Lb)와 출력 노드(No) 사이에 제 1 및 제 2 전류 패스를 형성하며, 스위칭 소자(S)의 턴-온(Turn-On)시 스위칭 소자(S)에 흐르는 전류를 선형적으로 증가시키고, 스위칭 소자(S)의 스위칭에 따라 제 1 및 제 2 전류 패스 중 적어도 하나의 전류 패스를 형성한다.
이를 위해, 전류 패스 형성부(110)는, 제 1 다이오드(D1), 제 1 인덕터(L1), 제 2 다이오드(D2), 커패시터(C), 및 제 2 인덕터(L2)를 포함하여 구성된다.
제 1 다이오드(D1)는 제 1 노드(N1)와 출력 노드(No) 사이에 접속되는 것으로, 제 1 노드(N1)에 접속된 애노드 단자와 출력 노드(No)에 접속된 캐소드 단자를 구비한다. 이러한 제 1 다이오드(D1)는 제 1 노드(N1)의 전압이 출력 노드(No)보다 높을 경우에 도통되어 부스터 인덕터(Lb)와 출력 노드(No) 사이에 제 1 전류 패스를 형성하고, 제 1 노드(N1)의 전압이 출력 노드(No)보다 낮을 경우에 개방되어 출력 노드(No)로부터 부스터 인덕터(Lb)로 흐르는 역방향 전류를 차단한다.
제 1 인덕터(L1)는 제 1 노드(N1)에 접속되는 제 1 단자와 스위칭 소자(S)에 접속된 제 2 노드(N2)에 접속되는 제 2 단자를 구비한다. 이러한, 제 1 인덕터(L1)는 스위칭 소자(S)가 오프(Off) 상태에서 온(On) 상태로 턴-온될 경우, 부스터 인덕터(Lb)로부터 스위칭 소자(S)로 흐르는 전류를 선형적으로 증가시키는 반면에 제 1 다이오드(D1)로 흐르는 전류를 선형적으로 감소시킨다. 즉, 제 1 인덕터(L1)는 스위칭 소자(S)의 턴-온시 스위칭 소자(S)에 흐르는 전류의 기울기를 조절함으로써, 도 4에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)가 소프트 스위칭(Soft Switching)되도록 한다. 이에 따라, 스위칭 소자(S)의 턴-온시 스위칭 소자(S)가 소프트 스위칭됨으로써 스위치 전압(VS)과 스위치 전류(IS)가 교차하는 영역이 최소화되어 스위칭 손실(Switching Loss)(SL)이 감소됨과 아울러 제 1 다이오드(D1)의 역회복 특성(Reverse Recovery Characterist)에 의해 스위칭 소자(S)에서 발생되는 스위칭 손실이 감소된다.
다시 도 3에서, 제 2 다이오드(D2)는 제 2 노드(N2)와 제 3 노드(N3) 사이에 접속되는 것으로, 제 2 노드(N2)에 접속된 애노드 단자와 제 3 노드(N3)에 접속된 캐소드 단자를 구비한다. 이러한, 제 2 다이오드(D2)는 스위칭 소자(S)의 오프시 제 1 인덕터(L1)로부터 공급되는 전류를 제 3 노드(N3)로 출력한다. 이때, 스위칭 소자(S)의 오프시 제 2 다이오드(D2)로부터 제 3 노드(N3)로 출력되는 전류는 제 3 노드(N3)의 전압에 따라 점점 감소하며, 제 3 노드(N3)의 전압이 스위칭 소자(S)에 걸리는 전압과 같거나 높을 경우 개방된다.
커패시터(C)는 제 3 노드(N3)와 기저 전원 사이에 접속된다. 이러한, 커패시터(C)는 제 2 다이오드(D2)로부터 출력되는 전류에 의해 충전되고, 충전된 전하를 제 3 노드(N3)로 방전한다.
한편, 커패시터(C)는 스위칭 소자(S)의 오프시 제 1 인덕터(L1)와 스위칭 소자(S)의 기생 커패시터가 공진하여 스위칭 소자(S)에 걸리는 전압이 상승하는 것을 억제한다.
제 2 인덕터(L2)는 제 3 노드(N3)와 출력 노드(No) 사이에 접속되는 것으로, 제 3 노드(N3)에 접속되는 제 1 단자와 출력 노드(No)에 접속되는 제 2 단자를 구비한다. 즉, 제 2 인덕터(L2)는 제 1 및 제 2 다이오드(D1, D2)의 캐소드 단자 사이에 접속된다. 이러한, 제 2 인덕터(L2)는 커패시터(C)에 충전된 전하에 따라 제 2 다이오드(D2)와 출력 노드(No) 사이의 제 2 전류 패스를 형성하거나, 커패시터(C)와 출력 노드(No) 사이의 제 3 전류 패스를 형성한다.
한편, 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치는 출력 노드(No)와 기저 전원 사이에 접속된 평활 커패시터(Cd)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
평활 커패시터(Cd)는 전류 패스 형성부(110)로부터 출력 노드(No)로 출력되는 전력을 일정하게 한다. 이러한, 평활 커패시터(Cd)는 출력 노드(No)에 접속되는 부하(Load) 회로에 내장될 수도 있다. 여기서, 부하는 발광 다이오드(LED), 각종 정보 기기, 또는 디스플레이 장치 등이 될 수 있다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 구동 모드를 단계적으로 나타내는 도면이고, 도 6은 도 5a 내지 도 5d에 도시된 구동 모드에 따른 전압 및 전류 파형을 나타내는 파형도이다.
도 5a 내지 도 5d를 도 6과 결부하여 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 구동 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제 1 구동 모드(M1)에 있어서, 도 5a 및 도 6에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)가 오프(Off) 상태에서 온(On) 상태로 턴-온될 경우, 부스터 인덕터(Lb)로부터 제 1 다이오드(D1)로 흐르는 전류(ID1)는 선형적으로 감소하고, 스위칭 소자(S)로 흐르는 전류(IS)는 제 1 인덕터(L1)에 의해 입력 전원(Vin)으로부터 입력되는 입력 전류(IIn )가 될 때까지 선형적으로 증가한다. 즉, 스위칭 소자(S)가 오프 상태에서 온되기 시작하면, 입력 전류(IIn)는 제 1 다이오드(D1)의 전류(ID1)와 스위칭 소자(S)의 전류(IS)(또는 제 1 인덕터(L1)의 전류(IL1))의 합에서 제 1 다이오드(D1)의 전류(ID1)는 선형적으로 감소하게 되고, 스위칭 소자(S)의 전류(IS)는 제 1 인덕터(L1)에 의해서 선형적으로 증가하게 된다. 이에 따라, 스위칭 소자(S)의 턴-온시, 스위칭 소자(S)는 제 1 인덕터(L1)에 의해 선형적으로 증가하는 스위치 전류에 따라 소프트 스위칭됨으로써, 도 4에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)의 스위칭시 발생되는 스위칭 손실(SL)이 최소화된다.
다음, 제 2 구동 모드(M2)에 있어서, 도 5b 및 도 6에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)가 온(On)된 상태일 경우, 제 1 및 제 2 노드(N1, N2)의 전압이 기저 전원이 되므로 제 1 및 제 2 다이오드(D1, D2)는 개방되고, 커패시터(C)에 충전된 전하(IC)는 제 2 인덕터(L2)를 통해 출력 노드(No)로 출력된다.
다음, 제 3 구동 모드(M3)에 있어서, 도 5c 및 도 6에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)가 온 상태에서 빠르게 하드 스위칭(Hard Switching)되어 오프 상태가 될 경우, 입력 전원(Vin), 부스터 인덕터(Lb), 제 1 인덕터(L1), 제 2 다이오드(D2), 제 2 인덕터(L2), 및 출력 노드(No)로 이어지는 제 2 전류 패스가 형성되고, 제 2 다이오드(D2)로부터 출력되는 전류의 일부는 커패시터(C)에 충전된다. 즉, 스위칭 소자(S)가 오프되면, 입력 전류(IIn)와 부스터 인덕터(Lb)에 저장된 전류(ILb)는 제 2 다이오드(D2)를 통해서 출력 노드(No)로 흐르게 된다. 이때, 제 2 다이오드(D2)에 흐르는 전류(ID2)는 제 3 노드(N3)와 제 2 인덕터(L2)를 통해 출력 노드(No)로 흐르는 전류(IL2)와 제 3 노드(N3)를 통해 커패시터(C)를 충전시키는 전류(IC)로 나뉘어진다.
또한, 스위칭 소자(S)가 오프 상태이므로, 제 1 노드(N1)의 전압은 출력 노드(No)의 전압까지 상승하게 된다.
다음, 제 4 구동 모드(M4)에 있어서, 도 5d 및 도 6에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)의 오프 상태가 유지될 경우, 커패시터(C)에 충전된 전하는 제 3 노드(N3)와 제 2 인덕터(L2)를 통해 출력 노드(No)로 출력되고, 커패시터(C)의 방전에 의해 제 2 다이오드(D2)에 흐르는 전류가 감소함에 따라 제 1 다이오드(D1)가 도통되어 부스터 인덕터(Lb), 제 1 다이오드(D1), 및 출력 노드(No)로 이어지는 제 1 전류 패스가 형성된다. 즉, 스위칭 소자(S)가 오프 상태를 유지할 경우, 제 2 다이오드(D2)에 흐르는 전류(ID2)에 의해 충전된 커패시터(C)의 전압이 출력 노드(No)의 전압보다 높아지게 되면, 커패시터(C)가 충전된 전하(IC)를 제 3 노드(N3)와 제 2 인덕터(L2)를 통해 출력 노드(No)로 방전하므로 제 3 노드(N3)의 전압이 커패시터(C)로부터 방전되는 전류(IC)에 의해 상승하여 스위칭 소자(S)에 걸리는 스위치 전압(VS)과 같게 된다. 이에 따라, 제 3 노드(N3)의 전압이 상승되어 제 2 다이오드(D2)에 흐르는 전류(ID2)가 점점 감소함에 따라 제 1 인덕터(L1)에 흐르는 전류(IL1) 역시 점점 감소하게 된다. 반면에, 제 1 노드(N1)의 전압은 점점 상승하여 출력 노드(No)의 전압보다 높아지면 제 1 다이오드(D1)가 도통되므로 부스터 인덕터(Lb), 제 1 다이오드(D1), 및 출력 노드(No)로 이어지는 제 1 전류 패스가 형성된다.
상술한 제 1 내지 제 4 구동 모드(M1 내지 M4)는 스위칭 제어신호의 한 주기에 대한 동작을 구분하여 설명한 것으로, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 상술한 제 1 내지 제 4 구동 모드(M1 내지 M4)에 대응되는 동작을 반복적으로 수행함으로써 출력 노드(No)에 일정한 전력을 출력하게 된다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 효율을 측정한 그래프이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)의 효율(○)은 종래(□)에 비해 향상된 92.1 ~ 93.5%를 나타내는 것을 알 수 있다. 이러한, 실험 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)의 턴-온시 전류 패스 형성부(110), 즉 제 1 인덕터(L1)를 통해 스위칭 소자(S)에 흐르는 전류를 선형적으로 증가시켜 스위칭 소자(S)를 소프트 스위칭시킴으로써 스위치 전압(VS)과 스위치 전류(IS)가 교차하는 영역을 최소화한다. 따라서, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 스위칭 소자(S)의 턴-온시 스위칭 소자(S)의 스위칭 손실을 감소시켜 스위칭 손실로 인하 효율 저하를 최소화하므로 종래에 비해 개선된 효율을 제공할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치(200)는 입력 전원(Vin), 부스터 인덕터(Lb), 스위칭 소자(S), 및 전류 패스 형성부(210)를 포함하여 구성된다.
입력 전원(Vin)은 소정 레벨의 직류 전원을 생성하여 부스터 인덕터(Lb)에 공급한다.
부스터 인덕터(Lb)는 입력 전원(Vin)과 제 1 노드(N1) 사이에 접속되는 것으로, 입력 전원(Vin)에 접속되는 제 1 단자와 제 1 노드(N1)에 접속되는 제 2 단자를 구비한다. 이러한, 부스터 인덕터(Lb)는 스위칭 소자(S)의 스위칭에 따라 입력 전원(Vin)으로부터 공급되는 전류를 저장하거나, 저장된 전류를 전류 패스 형성부(210)에 공급한다.
스위칭 소자(S)는 제 1 노드(N1)와 기저 전원 사이에 접속되어 스위칭 제어부(미도시)로부터 소정의 듀티(Duty)를 가지는 스위칭 제어신호에 따라 스위칭된다. 이러한, 스위칭 소자(S)는 스위칭 제어신호에 따라 스위칭되어 부스터 인덕터(Lb)에 흐르는 전류를 제어한다. 이때, 스위칭 소자(S)는 전계효과 트랜지스터(FET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT), 또는 통합 게이트 정류 사이리스터(IGCT)가 될 수 있다.
전류 패스 형성부(210)는 부스터 인덕터(Lb)와 출력 노드(No) 사이에 제 1 및 제 2 전류 패스를 형성하며, 스위칭 소자(S)의 턴-온(Turn-On)시 스위칭 소자(S)에 흐르는 전류를 선형적으로 증가시키고, 스위칭 소자(S)의 스위칭에 따라 제 1 및 제 2 전류 패스 중 적어도 하나의 전류 패스를 형성한다.
이를 위해, 전류 패스 형성부(210)는, 제 1 인덕터(L1), 제 1 다이오드(D1), 제 2 다이오드(D2), 커패시터(C), 및 제 2 인덕터(L2)를 포함하여 구성된다.
제 1 인덕터(L1)는 제 1 노드(N1)에 접속되는 제 1 단자와 제 1 다이오드(D1)에 접속되는 제 2 단자를 구비한다. 이러한, 제 1 인덕터(L1)는 스위칭 소자(S)가 오프(Off) 상태에서 온(On) 상태로 턴-온될 경우, 부스터 인덕터(Lb)로부터 스위칭 소자(S)로 흐르는 전류를 선형적으로 증가시키는 반면에 제 1 다이오드(D1)로 흐르는 전류를 선형적으로 감소시킨다. 즉, 제 1 인덕터(L1)는 스위칭 소자(S)의 턴-온시 스위칭 소자(S)에 흐르는 전류의 기울기를 조절함으로써, 도 9에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)가 소프트 스위칭되도록 한다. 이에 따라, 스위칭 소자(S)의 턴-온시, 스위칭 소자(S)가 소프트 스위칭됨으로써 스위치 전압(VS)과 스위치 전류(IS)가 교차하는 영역이 최소화되어 스위칭 손실(SL)이 감소됨과 아울러 제 1 다이오드(D1)의 역회복 특성에 의해 스위칭 소자(S)에서 발생되는 스위칭 손실이 감소된다.
제 1 다이오드(D1)는 제 1 인덕터(L1)의 제 2 단자에 접속된 제 2 노드(N2)와 출력 노드(No) 사이에 접속되는 것으로, 제 2 노드(N2)에 접속된 애노드 단자와 출력 노드(No)에 접속된 캐소드 단자를 구비한다. 이러한 제 1 다이오드(D1)는 제 2 노드(N2)의 전압이 출력 노드(No)보다 높을 경우에 도통되어 부스터 인덕터(Lb)와 출력 노드(No) 사이에 제 1 전류 패스를 형성하고, 제 2 노드(N2)의 전압이 출력 노드(No)보다 낮을 경우에 개방되어 출력 노드(No)로부터 부스터 인덕터(Lb)로 흐르는 역방향 전류를 차단한다.
제 2 다이오드(D2)는 제 1 노드(N1)와 제 3 노드(N3) 사이에 접속되는 것으로, 제 1 노드(N1)에 접속된 애노드 단자와 제 3 노드(N3)에 접속된 캐소드 단자를 구비한다. 이러한, 제 2 다이오드(D2)는 스위칭 소자(S)의 오프시 부스터 인덕터(Lb)로부터 공급되는 전류를 제 3 노드(N3)로 출력한다. 이때, 스위칭 소자(S)의 오프시 제 2 다이오드(D2)로부터 제 3 노드(N3)로 출력되는 전류는 제 3 노드(N3)의 전압에 따라 점점 감소하며, 제 3 노드(N3)의 전압이 스위칭 소자(S)에 걸리는 전압과 같거나 높을 경우 개방된다.
커패시터(C)는 제 3 노드(N3)와 기저 전원 사이에 접속된다. 이러한, 커패시터(C)는 제 2 다이오드(D2)로부터 출력되는 전류에 의해 충전되고, 충전된 전하를 제 3 노드(N3)로 방전한다.
한편, 커패시터(C)는 스위칭 소자(S)의 오프시 인덕터와 스위칭 소자(S)의 기생 커패시터가 공진하여 스위칭 소자(S)에 걸리는 전압이 상승하는 것을 억제한다.
제 2 인덕터(L2)는 제 3 노드(N3)와 출력 노드(No) 사이에 접속되는 것으로, 제 3 노드(N3)에 접속되는 제 1 단자와 출력 노드(No)에 접속되는 제 2 단자를 구비한다. 즉, 제 2 인덕터(L2)는 제 1 및 제 2 다이오드(D1, D2)의 캐소드 단자 사이에 접속된다. 이러한, 제 2 인덕터(L2)는 커패시터(C)에 충전된 전하에 따라 제 2 다이오드(D2)와 출력 노드(No) 사이의 제 2 전류 패스를 형성하거나, 커패시터(C)와 출력 노드(No) 사이의 제 3 전류 패스를 형성한다.
한편, 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치는 출력 노드(No)와 기저 전원 사이에 접속된 평활 커패시터(Cd)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
평활 커패시터(Cd)는 전류 패스 형성부(210)로부터 출력 노드(No)로 출력되는 전력을 일정하게 한다. 이러한, 평활 커패시터(Cd)는 출력 노드(No)에 접속되는 부하(Load) 회로에 내장될 수도 있다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 구동 모드를 단계적으로 나타내는 도면이고, 도 11은 도 10a 내지 도 10d에 도시된 구동 모드에 따른 전압 및 전류 파형을 나타내는 파형도이다.
도 10a 내지 도 10d를 도 11과 결부하여 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 구동 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제 1 구동 모드(M1)에 있어서, 도 10a 및 도 11에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)가 오프(Off) 상태에서 온(On) 상태로 턴-온될 경우, 부스터 인덕터(Lb)로부터 제 1 다이오드(D1)로 흐르는 전류(ID1)는 제 1 인덕터(L1)에 의해 선형적으로 감소하고, 스위칭 소자(S)로 흐르는 전류(IS)는 입력 전원(Vin)으로부터 입력되는 입력 전류(IIn)가 될 때까지 선형적으로 증가한다. 즉, 스위칭 소자(S)가 오프 상태에서 온되기 시작하면, 입력 전류(IIn)는 제 1 다이오드(D1)의 전류(ID1)(또는 제 1 인덕터(L1)의 전류(IL1))와 스위칭 소자(S)의 전류(IS)의 합에서 제 1 다이오드(D1)의 전류(ID1)는 제 1 인덕터(L1)에 의해서 선형적으로 감소하는 반면에 스위칭 소자(S)의 전류(IS)는 선형적으로 증가하게 된다. 이에 따라, 스위칭 소자(S)의 턴-온시 스위칭 소자(S)에 흐르는 전류(IS)의 기울기는 제 1 인덕터(L1)에 의해 선형적으로 증가하도록 조절됨으로써, 도 9에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)의 스위칭시 발생되는 스위칭 손실(SL)이 최소화된다.
다음, 제 2 구동 모드(M2)에 있어서, 도 10b 및 도 11에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)가 온(On)된 상태일 경우, 제 1 노드(N1)의 전압이 기저 전원이 되므로 제 1 및 제 2 다이오드(D1, D2)는 개방되고, 커패시터(C)에 충전된 전하는 제 2 인덕터(L2)를 통해 출력 노드(No)로 출력된다
다음, 제 3 구동 모드(M3)에 있어서, 도 10c 및 도 11에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)가 온 상태에서 빠르게 하드 스위칭되어 오프 상태가 될 경우, 입력 전원(Vin), 부스터 인덕터(Lb), 제 2 다이오드(D2), 제 2 인덕터(L2), 및 출력 노드(No)로 이어지는 제 2 전류 패스가 형성되고, 제 2 다이오드(D2)로부터 출력되는 전류의 일부는 커패시터(C)에 충전된다. 즉, 스위칭 소자(S)가 오프되면, 입력 전류(IIn)와 부스터 인덕터(Lb)에 저장된 전류(ILb)는 제 2 다이오드(D2)를 통해서 출력 노드(No)로 흐르게 된다. 이때, 제 2 다이오드(D2)에 흐르는 전류(ID2)는 제 3 노드(N3)와 제 2 인덕터(L2)를 통해 출력 노드(No)로 흐르는 전류(IL2)와 제 3 노드(N3)를 통해 커패시터(C)를 충전시키는 전류(IC)로 나뉘어진다.
또한, 스위칭 소자(S)가 오프 상태이므로, 제 2 노드(N2)의 전압은 출력 노드(No)의 전압까지 상승하게 된다.
다음, 제 4 구동 모드(M4)에 있어서, 도 10d 및 도 11에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)의 오프 상태가 유지될 경우, 커패시터(C)에 충전된 전하는 제 3 노드(N3)와 제 2 인덕터(L2)를 통해 출력 노드(No)로 출력되고, 커패시터(C)의 방전에 의해 제 2 다이오드(D2)에 흐르는 전류가 감소함에 따라 제 1 다이오드(D1)가 도통되어 부스터 인덕터(Lb), 제 1 인덕터(L1), 제 1 다이오드(D1), 및 출력 노드(No)로 이어지는 제 1 전류 패스가 형성된다. 즉, 스위칭 소자(S)가 오프 상태를 유지할 경우, 제 2 다이오드(D2)에 흐르는 전류(ID2)에 의한 커패시터(C)의 충전 전압이 출력 노드(No)보다 높아지게 되면, 커패시터(C)가 충전된 전하를 제 3 노드(N3)와 제 2 인덕터(L2)를 통해 출력 노드(No)로 방전하므로 제 3 노드(N3)의 전압이 커패시터(C)로부터 방전되는 전류(IC)에 의해 상승하게 된다. 이에 따라, 제 3 노드(N3)의 전압이 상승되어 제 2 다이오드(D2)에 흐르는 전류(ID2)가 점점 감소함에 따라 제 1 인덕터(L1)에 흐르는 전류(IL1)가 점점 증가하게 된다. 이에 따라, 제 2 노드(N2)의 전압은 점점 상승하여 출력 노드(No)의 전압보다 높아지면 제 1 다이오드(D1)가 도통되므로 부스터 인덕터(Lb), 제 1 인덕터(L1), 제 1 다이오드(D1), 및 출력 노드(No)로 이어지는 제 1 전류 패스가 형성된다.
상술한 제 1 내지 제 4 구동 모드(M1 내지 M4)는 스위칭 제어신호의 한 주기에 대한 동작을 구분하여 설명한 것으로, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치(200)는 상술한 제 1 내지 제 4 구동 모드(M1 내지 M4)에 대응되는 동작을 반복적으로 수행함으로써 출력 노드(No)에 일정한 전력을 출력하게 된다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 효율을 측정한 그래프이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치(200)의 효율(●)은 종래(■)에 비해 향상된 94 ~ 94.8%를 나타내는 것을 알 수 있다. 이러한, 실험 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치(200)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S)의 턴-온시 전류 패스 형성부(210), 즉 제 1 인덕터(L1)를 통해 스위칭 소자(S)에 흐르는 전류를 선형적으로 증가시켜 스위칭 소자(S)를 소프트 스위칭시킴으로써 스위치 전압(VS)과 스위치 전류(IS)가 교차하는 영역을 최소화한다. 따라서, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치(200)는 스위칭 소자(S)의 턴-온시 스위칭 소자(S)의 스위칭 손실을 감소시켜 스위칭 손실로 인하 효율 저하를 최소화하므로 종래에 비해 개선된 효율을 제공할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛(300)은 구동전압 공급부(310), 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn), 및 듀티 제어부(320)를 포함하여 구성된다.
구동전압 공급부(310)는 외부로부터 공급되는 입력 전원(Vin)을 이용하여 듀티 제어부(320)의 제어에 따라 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)의 구동에 필요한 구동전압을 생성하고, 생성된 구동전압을 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)에 공급한다. 이를 위해, 구동전압 공급부(310)는 도 3에 도시된 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100) 또는 도 8에 도시된 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치(200)를 포함하여 구성된다. 이하, 전원 공급 장치(100, 200)에 대한 설명은 도 3 내지 도 12에 대한 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각은 구동전압 공급부(310), 즉 전원 공급 장치(100, 200)의 출력 노드(No; 도 3 또는 도 8 참조)에 전기적으로 병렬 접속된다. 이러한, 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각은 전원 공급 장치(100, 200)의 출력 노드(No)와 기저 전원 사이에 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드(LED)를 구비한다.
듀티 제어부(320)는 소정의 듀티(Duty)를 가지는 스위칭 제어신호(SCS)를 생성하여 전원 공급 장치(100, 200)의 스위칭 소자(Sl; 도 3 또는 도 8 참조)의 스위칭을 제어한다.
한편, 듀티 제어부(320)는 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)에 흐르는 전류를 검출하여 스위칭 제어신호(SCS)의 듀티를 제어함으로써 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)에 흐르는 전류를 일정하게 제어한다.
이와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛(300)은 구동전압 공급부(310)에 구비된 스위칭 소자(S)의 스위칭을 제어하여 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)에 일정한 구동전압(Vd)을 공급함으로써 복수의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)의 각 발광 다이오드(LED)를 발광시켜 소정의 휘도를 가지는 광을 발생한다.
도 14는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(400), 패널 구동부(500), 및 전원 공급부(600)를 포함하여 구성된다.
디스플레이 패널(400)은 패널 구동부(500)의 구동에 따라 공급되는 입력 데이터(R, G, B)에 대응되는 영상을 표시한다. 이때, 디스플레이 패널(400)은 액정 디스플레이 패널(Liquid Crystal Display Panel), 유기 발광 디스플레이 패널(Organic Light Emitting Display Panel), 전계 방출 디스플레이 패널(Field Emission Display Panel), 또는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel) 등을 포함하는 디지털 디스플레이 장치의 디스플레이 패널이 될 수 있다.
패널 구동부(500)는 외부로부터 입력되는 입력 데이터(RGB)에 대응되는 영상을 디스플레이 패널(400)에 표시한다. 이를 위해, 패널 구동부(500)는 타이밍 제어부(510), 데이터 구동회로부(520), 및 스캔 구동회로부(530)를 포함하여 구성된다.
타이밍 제어부(510)는 외부로부터 입력되는 입력 데이터(RGB)를 디스플레이 패널(200)의 구동에 알맞도록 정렬하여 데이터 구동회로부(520)에 공급한다.
또한, 타이밍 제어부(510)는 수직 동기신호(Vsync); 수평 동기신호(Hsync); 데이터 인에이블 신호(Data Enable); 및 도트클럭(DCLK) 등을 포함하는 타이밍 동기신호(TSS)를 이용하여 데이터 구동회로부(520) 및 스캔 구동회로부(530)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDS)와 스캔 제어신호(SDS)를 생성한다.
데이터 구동회로부(520)는 타이밍 제어부(510)로부터 공급되는 데이터 제어신호(DDS)에 따라 타이밍 제어부(510)로부터 입력되는 데이터 신호(R, G, B)를 래치하고, 래치된 데이터 신호를 아날로그 화소 전압으로 변환하여 데이터 라인들(DL)에 공급한다.
스캔 구동회로부(530)는 타이밍 제어부(510)로부터 공급되는 스캔 제어신호(SDS)에 따라 스캔 펄스를 생성하여 스캔 라인들(SL)에 순차적으로 공급한다.
전원 공급부(600)는 외부로부터 공급되는 입력 전원을 이용하여 디스플레이 패널(400) 및 패널 구동부(500)의 구동에 필요한 구동전압을 생성한다. 이를 위해, 전원 공급부(600)는 도 3에 도시된 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100) 또는 도 8에 도시된 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치(200)를 포함하여 구성된다. 이하, 전원 공급 장치(100, 200)에 대한 설명은 도 3 내지 도 12에 대한 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
도 15는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 액정 디스플레이 패널(700), 패널 구동부(800), 백 라이트 유닛(300) 및 전원 공급부(900)를 포함하여 구성된다.
액정 디스플레이 패널(700)은 복수의 게이트 라인(GL)과 복수의 데이터 라인(DL)에 의해 정의되는 영역마다 형성된 복수의 화소(P)를 포함하여 구성된다.
복수의 화소(P) 각각은 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)에 접속된 박막 트랜지스터(미도시), 및 박막 트랜지스터에 접속된 액정셀을 포함하여 구성된다.
이러한, 액정 디스플레이 패널(700)은 각 화소(P)에 공급되는 화소 전압에 따라 액정셀에 전계를 형성하여 백 라이트 유닛(300)으로부터 조사되는 광의 투과율을 조절함으로써 소정의 영상을 표시하게 된다.
패널 구동부(800)는 외부로부터 입력되는 입력 데이터(RGB)에 대응되는 영상을 액정 디스플레이 패널(700)에 표시한다. 이를 위해, 패널 구동부(800)는 타이밍 제어부(810), 데이터 구동회로부(820), 및 게이트 구동회로부(830)를 포함하여 구성된다.
타이밍 제어부(810)는 외부로부터 입력되는 입력 데이터(RGB)를 액정 디스플레이 패널(700)의 구동에 알맞도록 정렬하여 데이터 구동회로부(820)에 공급한다.
또한, 타이밍 제어부(810)는 입력되는 타이밍 동기신호(TSS)를 이용하여 데이터 구동회로부(820) 및 게이트 구동회로부(830)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS)와 게이트 제어신호(GCS)를 생성한다.
타이밍 동기신호(TSS)는 수직 동기신호(Vsync); 수평 동기신호(Hsync); 데이터 인에이블 신호(Data Enable); 및 도트클럭(DCLK) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
데이터 제어신호(DCS)는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse); 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock); 소스 출력 인에이블(Source Output Enable); 및 극성 제어신호(POL) 등이 될 수 있다.
게이트 제어신호(GCS)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse); 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock); 및 게이트 출력 인에이블(Gate Output Enable) 등이 될 수 있다.
데이터 구동회로부(820)는 타이밍 제어부(810)로부터 공급되는 데이터 제어신호(DCS)에 따라 타이밍 제어부(810)로부터 입력되는 데이터 신호(R, G, B)를 래치하고, 아날로그 정극성/부극성 감마전압을 이용하여 래치된 데이터 신호를 정극성/부극성 아날로그 화소 전압으로 변환한 후, 극성 제어신호에 대응되는 극성을 가지는 화소 전압을 생성하여 데이터 라인들(DL)에 공급한다.
게이트 구동회로부(830)는 타이밍 제어부(810)로부터 공급되는 게이트 제어신호(GCS)에 따라 게이트 펄스를 생성하여 게이트 라인들(GL)에 순차적으로 공급한다.
백 라이트 유닛(300)은 발광 다이오드(LED)를 이용하여 액정 디스플레이 패널(700)에 광을 조사한다. 이를 위해, 백 라이트 유닛(300)은 도 13에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛을 포함하여 구성되기 때문에 이에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
한편, 백 라이트 유닛(300)은 상술한 복수의 발광 다이오드 어레이로부터 방출되는 광의 휘도 특성을 향상시키기 위한 복수의 광학 부재를 더 포함하여 구성될 수 있다.
전원 공급부(900)는 외부로부터 공급되는 입력 전원을 이용하여 액정 디스플레이 패널(700) 및 패널 구동부(800)의 구동에 필요한 구동전압을 생성한다. 이를 위해, 전원 공급부(900)는 도 3에 도시된 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급 장치(100) 또는 도 8에 도시된 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급 장치(200)를 포함하여 구성된다. 이하, 전원 공급 장치(100, 200)에 대한 설명은 도 3 내지 도 12에 대한 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100, 200: 전원 공급 장치 110, 210: 전류 패스 형성부
300: 백 라이트 유닛 310: 구동전압 공급부
320: 듀티 제어부 400: 디스플레이 패널
500, 800: 패널 구동부 700: 액정 디스플레이 패널

Claims (16)

  1. 입력 전원;
    상기 입력 전원과 제 1 노드 사이에 접속된 부스터 인덕터;
    상기 제 1 노드와 출력 노드 사이에 접속된 제 1 다이오드;
    상기 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 접속된 제 1 인덕터;
    상기 제 2 노드와 기저 전원 사이에 접속된 스위칭 소자;
    상기 제 2 노드와 제 3 노드 사이에 접속된 제 2 다이오드;
    상기 제 3 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속되며, 상기 제 2 다이오드로부터 출력되는 전류에 의해 충전되고, 충전된 전하를 상기 제 3 노드로 방전하는 커패시터; 및
    상기 제 3 노드와 상기 출력 노드 사이에 접속되며, 상기 제 1 다이오드의 캐소드 단자와 상기 제 2 다이오드의 캐소드 단자 사이에 접속되는 제 2 인덕터를 포함하는 전원 공급 장치.
  2. 입력 전원;
    상기 입력 전원과 제 1 노드 사이에 접속된 부스터 인덕터;
    상기 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 접속된 제 1 인덕터;
    상기 제 2 노드와 출력 노드 사이에 접속된 제 1 다이오드;
    상기 제 1 노드와 기저 전원 사이에 접속된 스위칭 소자;
    상기 제 1 노드와 제 3 노드 사이에 접속된 제 2 다이오드;
    상기 제 3 노드와 상기 기저 전원 사이에 접속되며, 상기 제 2 다이오드로부터 출력되는 전류에 의해 충전되고, 충전된 전하를 상기 제 3 노드로 방전하는 커패시터; 및
    상기 제 3 노드와 상기 출력 노드 사이에 접속되며, 상기 제 1 다이오드의 캐소드 단자와 상기 제 2 다이오드의 캐소드 단자 사이에 접속되는 제 2 인덕터를 포함하는 전원 공급 장치.
  3. 입력 전원으로부터 전류가 공급되는 부스터 인덕터;
    스위칭에 따라 상기 부스터 인덕터에 흐르는 전류를 제어하는 스위칭 소자; 및
    상기 부스터 인덕터와 출력 노드 사이에 제 1 및 제 2 전류 패스를 형성하며, 상기 스위칭 소자의 턴-온(Turn-On)시 상기 스위칭 소자에 흐르는 전류를 선형적으로 증가시키고, 상기 스위칭 소자의 스위칭에 따라 상기 제 1 및 제 2 전류 패스 중 적어도 하나의 전류 패스를 형성하는 전류 패스 형성부를 포함하며,
    상기 전류 패스 형성부는,
    제 2 다이오드로부터 출력되는 전류에 의해 충전되고, 충전된 전하를 제 3 노드로 방전하는 커패시터; 및
    제 1 다이오드의 캐소드 단자와 상기 제 2 다이오드의 캐소드 단자 사이에 접속되는 제 2 인덕터를 포함하는 전원 공급 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전류 패스 형성부는,
    상기 부스터 인덕터와 상기 출력 노드 사이의 상기 제 1 전류 패스를 형성하는 제 1 다이오드;
    상기 부스터 인덕터로부터 상기 스위칭 소자에 공급되는 전류를 선형적으로 증가시키는 제 1 인덕터;
    상기 제 1 인덕터로부터 공급되는 전류를 출력하는 제 2 다이오드;
    상기 제 2 다이오드로부터 출력되는 전류에 의해 충전되는 커패시터; 및
    상기 커패시터의 전압에 따라 상기 제 2 다이오드와 상기 출력 노드 사이의 상기 제 2 전류 패스를 형성하거나 상기 커패시터와 상기 출력 노드 사이의 제 3 전류 패스를 형성하는 제 2 인덕터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자가 오프(Off) 상태에서 온(On) 상태로 턴-온되는 제 1 구동 모드에 있어서,
    상기 부스터 인덕터로부터 상기 제 1 다이오드로 흐르는 전류는 선형적으로 감소하고, 상기 부스터 인덕터로부터 상기 제 1 인덕터를 통해 상기 스위칭 소자로 흐르는 전류는 상기 제 1 인덕터에 의해 상기 입력 전원으로부터 입력되는 입력 전류가 될 때까지 선형적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자가 온된 상태를 유지하는 제 2 구동 모드에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 다이오드는 개방되고, 상기 커패시터에 충전된 전하는 상기 제 2 인덕터를 통해 상기 출력 노드로 출력되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자가 온 상태에서 오프(Off)되어 오프 상태를 유지하는 제 3 구동 모드에 있어서,
    상기 입력 전원, 상기 부스터 인덕터, 상기 제 1 인덕터, 상기 제 2 다이오드, 상기 제 2 인덕터, 및 상기 출력 노드로 이어지는 상기 제 2 전류 패스가 형성되고, 상기 제 2 다이오드로부터 출력되는 전류의 일부는 상기 커패시터에 충전되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자가 오프 상태를 유지하는 상기 제 3 구동 모드 이후의 제 4 구동 모드에 있어서,
    상기 커패시터에 충전된 전하는 상기 제 2 인덕터를 통해 상기 출력 노드로 출력되고, 상기 커패시터의 방전에 의해 상기 제 2 다이오드에 흐르는 전류가 감소함에 따라 상기 제 1 다이오드가 도통되어 상기 부스터 인덕터와 상기 제 1 다이오드 및 상기 출력 노드로 이어지는 상기 제 1 전류 패스가 형성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 전류 패스 형성부는,
    상기 부스터 인덕터로부터 상기 스위칭 소자에 공급되는 전류를 선형적으로 증가시키는 제 1 인덕터;
    상기 제 1 인덕터와 상기 출력 노드 사이의 상기 제 1 전류 패스를 형성하는 제 1 다이오드;
    상기 부스터 인덕터로부터 출력되는 전류를 출력하는 제 2 다이오드;
    상기 제 2 다이오드로부터 출력되는 전류에 의해 충전되는 커패시터; 및
    상기 커패시터의 전압에 따라 상기 제 2 다이오드와 상기 출력 노드 사이의 상기 제 2 전류 패스를 형성하거나 상기 커패시터와 상기 출력 노드 사이의 제 3 전류 패스를 형성하는 제 2 인덕터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자가 오프(Off) 상태에서 온(On) 상태로 턴-온되는 제 1 구동 모드에 있어서,
    상기 부스터 인덕터로부터 상기 제 1 인덕터를 통해 상기 제 1 다이오드로 흐르는 전류는 상기 제 1 인덕터에 의해 선형적으로 감소하고, 상기 부스터 인덕터로부터 상기 스위칭 소자로 흐르는 전류는 상기 입력 전원으로부터 입력되는 입력 전류가 될 때까지 선형적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자가 온된 상태를 유지하는 제 2 구동 모드에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 다이오드는 개방되고, 상기 커패시터에 충전된 전하는 상기 제 2 인덕터를 통해 상기 출력 노드로 출력되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자가 온 상태에서 오프(Off)되어 오프 상태를 유지하는 제 3 구동 모드에 있어서,
    상기 입력 전원, 상기 부스터 인덕터, 상기 제 2 다이오드, 상기 제 2 인덕터, 및 상기 출력 노드로 이어지는 상기 제 2 전류 패스가 형성되고, 상기 제 2 다이오드로부터 출력되는 전류의 일부는 상기 커패시터에 충전되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자가 오프 상태를 유지하는 상기 제 3 구동 모드 이후의 제 4 구동 모드에 있어서,
    상기 커패시터에 충전된 전하는 상기 제 2 인덕터를 통해 상기 출력 노드로 출력되고, 상기 커패시터의 방전에 의해 상기 제 2 다이오드에 흐르는 전류가 감소함에 따라 상기 제 1 다이오드가 도통되어 상기 부스터 인덕터와 상기 제 1 인덕터와 상기 제 1 다이오드 및 상기 출력 노드로 이어지는 상기 제 1 전류 패스가 형성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 전원 공급 장치를 포함하여 구성된 구동전압 공급부;
    상기 전원 공급 장치의 출력 노드에 병렬 접속된 적어도 하나의 발광 다이오드 어레이; 및
    소정의 듀티를 가지는 스위칭 제어신호를 생성하여 상기 전원 공급 장치에 구성된 스위칭 소자의 스위칭을 제어하는 듀티 제어부를 포함하여 구성되며,
    상기 발광 다이오드 어레이는 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  15. 액정의 광 투과율을 조절하여 소정의 영상을 표시하는 액정 디스플레이 패널; 및
    상기 액정 디스플레이 패널에 광을 조사하는 제 14 항에 기재된 백 라이트 유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  16. 소정의 영상을 표시하는 디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널의 구동에 필요한 전원을 생성하는 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 전원 공급 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9515600B2 (en) * 2015-05-04 2016-12-06 Solarworld Americas Inc. Solar module installation system and method
KR20210034878A (ko) 2019-09-23 2021-03-31 엘지디스플레이 주식회사 전원 공급부 및 이를 포함하는 표시장치
WO2024082830A1 (zh) * 2022-10-18 2024-04-25 荣耀终端有限公司 一种背光降功耗硬件电路及装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030008855A (ko) * 2001-07-20 2003-01-29 엘지전자 주식회사 능동 역률 개선을 위한 전원 공급 장치
KR100665250B1 (ko) * 2005-07-13 2007-01-04 주식회사 아이디코리아 플라즈마 디스플레이 패널을 위한 구동회로 및 전원장치
KR100726844B1 (ko) * 2005-10-31 2007-06-11 엘지전자 주식회사 플라즈마 디스플레이 장치
KR20100091462A (ko) * 2009-02-10 2010-08-19 엘지이노텍 주식회사 백라이트용 전원 공급 장치 및 그의 구동방법

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