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괴옥 자
5 years ago
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1 한국산학기술학회논문지 Vol. 11, No. 2, pp , 2010 단일칩마이크로컨트롤러를이용한간단한디지털 LCD 백라이트인버터 정강률 1* 1 순천향대학교전자정보공학과 Simple Digial LCD Backligh Inverer using a Single-chip Microconroller Gang-Youl Jeong 1* 1 Deparmen of Elecronic Informaion Engineering, Soonchunhyang Universiy 요약본논문에서는단일칩마이크로컨트롤러를이용하여구현한간단한디지털 LCD 백라이트인버터를보고한다. 제안한인버터는냉음극형광램프 () 의점화전압을감소시키고전류스파이크를제거함으로써점화특성을향상시켜 의수명을연장시킨다. 이것은소프트스타팅기법을적용한디지털디밍제어알고리즘을단일칩마이크로컨트롤러에구현함으로써달성하였다. 인버터의전력구조는풀브리지공진형회로를이용하였다. 간략한해석결과에따른설계예를제시하였고, 이에근거하여구현된프로토타입의실험결과는이론적해석과설명이정확하게일치함을보였다. 전체시스템의효율은약 85% 였으며, 디밍제어동작시에 의점화는전류스파이크가없이이루어졌고점화전압은기존의구조에비해약 30% 정도감소하였다. Absrac This paper presens a simple digial LCD backligh inverer using a single-chip microconroller. The proposed inverer reduces he igniion volage and eliminaes he curren spikes and hence improves he igniion behavior of he cold cahode fluorescen lamp(). Thus i increases he 's life span. This is achieved by implemening a digial dimming conrol algorihm, ha conains he sof-saring algorihm, all on a single-chip microconroller. The inverer uilizes he full-bridge resonan circui opology. The design example along wih a simple analysis for he inverer is shown, and he experimenal resuls of he designed prooype resuls in close agreemen wih he heoreical analysis and explanaion. The overall sysem's power efficiency is approximaely 85%. Compared wih convenional inverers, he igniion volage is reduced by around 30% wihou any lamp curren spike occurring during he dimming conrol operaion. Key Words : LCD,, Backligh Inverer, Digial Dimming Conrol, Sof-saring, Resonan Inverer. 1. 서론 최근고도정보화사회가급격하게도래하면서, 평판디스플레이 (FPD; Fla Panel Display) 가각종전자제품에광범위하게이용되고있다. FPD가광범위하게이용되는중요한이유중의하나는디스플레이장치가가볍고평평하고얇은특징을가지고있기때문이다. 그런데이러한 FPD 중에서현재가장널리이용되고있는것이바로 LCD(Liquid Crysal Display) 이다. LCD는비자발광 (non-emissive) 소자이므로별도의광원부를가지고있어야하는데이광원부를백라이트유니트 (backligh uni, BLU) 라부른다. BLU는 LCD 기술에서액정패널에백색광을공급해주는중요한요소이고, 이것의동작특성은 LCD의화질을결정하는중요한요소가된다. BLU는 LCD를이용하는다양한전자제품에서채택되는데, 그대표적인예에는 LCD TV나모니터또는 PDA(Personal Digial Assisan), GPS(Global Posiioning Sysem) 와같은다양한휴대용장치등이있다. 특별히냉음극형광램 * 교신저자 : 정강률 (gangyoul@sch.ac.kr) 접수일 09 년 08 월 11 일수정일 (1 차 09 년 11 월 24 일, 2 차 10 년 01 월 20 일 ) 게재확정일 10 년 02 월 24 일 461

2 한국산학기술학회논문지제 11 권제 2 호, 2010 프 (cold cahode fluorescen lamp, ) 을 BLU의광원으로사용하는 LCD는디스플레이의화질, 크기, 효율등의디스플레이장치의필수적인요구사항을잘만족한다. 제작비용, 효율및휘도균일성등의측면에서볼때, 현재 은면적이다소큰 LCD용광원으로써도최상의선택이라고할수있다.[1,2,12] LCD 백라이트인버터 (inverer) 는 을구동하기위하여전력을공급하는장치이다. LCD 백라이트인버터는전력단의구조에따라크게두개의형태로구분할수있다. 그중하나의형태는 2단전력구조의전류페드푸쉬풀병렬공진인버터 (CF-PPRI; Curren-Fed Push-pull Parallel Resonan Inverer) 이고, 또다른하나의형태는단일단전력구조의풀브리지병렬공진인버터 (FB-PRI; Full-Bridge Parallel Resonan Inverer) 이다. 과같은가스방전램프구동시스템의특성을향상시키고디밍제어 (dimming conrol), 최대효율추적, 보호회로등과같이시스템에필요한기능을확대하기위하여, 많은회로구조와제어기법들이제안되었다.[3][4][13] 근래에들어서는듀티비 (duy raio) 제어, 주파수제어, 전압제어등과같은주요한제어기법들이가스방전램프의디밍제어를위해이용되고있다.[5]-[8] 듀티비제어기법은램프의전류를쉽게제어할수는장점은있으나, 그결과로발생되는램프전류의비대칭성과빈약한램프전류첨예도 (Cres Facor) 로인하여램프의변색현상을유발하는단점이있다.[5] 주파수제어법은가장널리이용되는램프전류제어기법이다.[9] 그러나제어되는디밍영역이스위칭주파수이하로제한되고, 더나아가전주파수영역에서소프트스위칭을쉽게달성할수없는단점을가진다. 전압제어법은좋은디밍특성을보이는기법이기는하나, 제어회로가실용적인저전력응용에대해서는너무복잡한단점을가진다.[4] 최근들어많이이용되는디지털디밍제어기법은저주파수로램프를주기적으로재점화하는방식인데, 디밍영역을기존의디밍제어기법보다더확대할수있는장점을가지는제어기법이다. 그러나램프를주기적으로재점화하므로, 그때마다전류스파이크가발생하고이것에의해램프수명이단축되는단점을가진다. 그러므로디지털디밍제어의장점을살리면서도램프의수명을연장시키기위해서는적절한제어기법을이용하여전류스파이크를감소시켜야한다. 본논문에서는단일단 LCD 백라이트인버터시스템에서전류스파이크를억제하기위하여새로운디지털디밍제어기법을적용한간단한디지털 LCD 백라이트인버터가제안된다. 새로운디지털디밍제어기법은단일칩마이크로컨트롤러를이용하여구현되고, 소프트스타팅 기법을적용하며, 시스템안정도향상을위하여피드백회로를포함한다. 프로토타입을제작하고실험하였는데, 약 85% 정도의효율을나타내었으며, 디밍제어동작시에어떠한램프전류스파이크도없이램프는점화되었고, 램프점화전압은기존의제어기법에비해약 30% 정도감소되었다. 본논문의구성은다음과같다. 서론에이어 2절에서는단일단 LCD 백라이트인버터를설명하고, 3절에서는새로운디지털디밍제어기에대해서, 그리고 4절에서는인버터전력회로의설계를설명한다. 또한 5절에서는디지털 LCD 백라이트인버터의구현과실험결과를설명하고, 마지막으로 6절에서는결론을맺는다. DC Source 2. 단일단 LCD 백라이트인버터 Buck Sage Feedback & Dimming Conrol Royer OSC. Push-pull Resonan Inverer [ 그림 1] 전형적인 2 단 백라이트구동시스템의블록다이어그램 그림 1은전형적인저가형저전력 2단전력구조의 LCD 백라이트구동시스템을보인다. 이시스템은벅 (buck, 강압 ) 단과 CF-PPRI를포함하는데,[2] 이러한구동시스템은전압원인버터에비하여낮은전류고조파를가지며전력반도체스위치구동회로에서의절연이필요없고,[5,10] 플로팅램프구조와 1차측디밍제어를이용하며기생캐패시턴스로부터기인되는누설전류의감소등의장점을가진다.[5,6] 그러나이전력구조는 2단전력구조로인하여기존의전통적인 구동회로에비하여단지 5% 정도의전력효율향상만이가능하다. 그림 2는본논문에서제안된단일단전력구조의 LCD 백라이트구동시스템을보이는데, 이구조가바로 LCD 백라이트모듈의디밍능력을극대화하는데가장좋은방법이라고할수있다. 462

3 단일칩마이크로컨트롤러를이용한간단한디지털 LCD 백라이트인버터 DC Source Full-bridge Resonan Inverer V D S 1 S 3 L R C R 1 : N C B v 2 LFD signal Digial Dimming Conroller Lamp Curren Sensing Circui S 2 S 4 T 1 (a) 풀브리지공진형인버터회로 Feedback Conrol L R [ 그림 2] 제안된단일단전력구조의 LCD 백라이트구동시스템 그림 3 (a) 는단일단전력구조를가진 LCD 백라이트풀브리지공진형인버터회로를보인다. 이인버터회로는쵸크인덕터 L R, 공진캐패시터 C R, 발라스트캐패시터 C B 및 4개의교번전력스위치 S 1~S 4 로구성된다. 또한이회로에서부스트 (boos, 승압 ) 변압기 T 1 은 을구동하는정현파전압을발생시킨다. 그림 3 (b) 는그림 3 (a) 의등가회로를보인다. 여기서 L R, T 1 의자화인덕턴스 L m, C R 과 T 1 의 1차측으로반영된 2차측의임피던스는공진탱크를구성하는데, 1차측으로반영된 2차측의임피던스는발라스트캐패시터 C B, 램프임피던스및기생캐패시턴스를포함한다. 그림 3 (b) 에서는회로모델을간략화하기위하여기생캐패시턴스는무시하고 은 R l 로대치된다. 은점화후에는부성동적임피던스 (negaive dynamic impedance) 특성을가지기때문에램프의전류를안정화하기위하여 C B 가필요하다.[5] 의비선형성을감소시키기위하여 C B 의리액턴스는 의임피던스보다더크도록하여야한다. 그림 3 (b) 로부터 에대한램프전압 v l 의전달함수와전달함수의크기는정현파근사화를통하여다음과같이각각구할수있다. (1) C R N N 2 C B R l Lm N 2 () v l N v 2 L m () L R +L m (b) 등가회로 L C (c) 간략화등가회로 Rp v 2 N [ 그림 3] LCD 백라이트인버터의회로구조 식 (2) 로부터 v l 이입력전압, 동작주파수, 램프특성 (R l), 변압기특성 (L m 과 N) 및공진탱크요소 (L R 과 C R) 와매우밀접한관계가있음을알수있다. 그림 3 (c) 는그림 3 (b) 의간략화회로를나타낸것으로, 여기에서 에대한 2차측전압 v 2 와의전달함수는다음과같이얻어진다. (3) 회로의공진주파수 f r 은다음에의해서얻어진다. 여기서 (4) (2) (5) 463

4 한국산학기술학회논문지제 11 권제 2 호, 2010 이다. 의정상적인기동조건을담보하기위하여, Buck Sage T 1 의최소턴비 N은가장낮은입력전압 V D,min 과기동전압 V sar,min 을이용하여정현파근사화에의해다음과같이결정된다.[11] V D PWM Conroller S x3 D 1 S x1 C x L x 1:1:N C B (6) 여기서 N P 와 N S 는각각 T 1 의 1 차측과 2 차측의턴수이다. 3. 새로운디지털디밍제어기 그림 4 (a) 에보인전통적인아날로그디밍제어회로는가변저항 R 1 을조절함으로써피드백회로를이용하여램프의휘도를제어한다. 다이오드 D r 양단의전압은램프전류에비례한다. 그런데이회로의단점은램프전류비례의비선형성과낮은전력효율이다. 특별히전력효율은낮은레벨의휘도조건하에서더욱낮게된다. 그림 4 (b) 는그림 4 (a) 와비교를하기위하여도시된전통적인디지털디밍제어회로이다. 디지털디밍제어는저주파디밍 (LFD; Low Frequency Dimming) 게이팅신호에의해램프의턴온과턴오프기간을제어함으로써램프의휘도를제어하는제어기법으로, 게이팅신호의듀티비에비례하여램프의평균휘도를제어한다. 그러나이제어기법은그림 5에나타낸바와같이디밍동작동안전류스파이크에의해 이반복적으로충격을받으며턴온됨에따라램프의수명이단축되는단점이있다. 그리고심지어어떤경우에는반복되는이전류스파이크가부스트변압기에성가신소리인잡음을발생시키기도한다. 그러므로점화전압을감소시키고전류스파이크를제거하기위한새로운디지털디밍제어기법이필요한데, 본논문에서는이것을단일칩마이크로컨트롤러를이용하여간단하게구현한다. V D Buck Sage PWM Conroller S x3 D 1 S x1 S x2 C x L x 1:1:N C B V h R C R 1 F F (a) 전통적인아날로그디밍제어회로 D r R 2 S x2 R C R 1 F F V h D p Rp D r LFD Signal (b) LFD 신호를이용한디지털디밍제어회로 [ 그림 4] 전통적인아날로그디밍제어회로와디지털디밍제어회로 LFD Signal v l i l OFF ON OFF ON volage spike curren spike [ 그림 5] 전통적인디지털디밍제어회로에의한램프전압 v l 과램프전류 i l 그림 6은디지털디밍제어에서소프트스타팅이적용된램프제어기법과하드스타팅 (hard saring) 이적용된전통적인램프점화기법을비교하는이론적파형이다. 여기에서 v GS1 과 v GS3 는각각그림 3 (a) 의풀브리지공진형인버터의전력반도체스위치 MOSFET S 1 과 S 3 의게이트- 소스드라이브신호전압이다. 그림 6 (a) 의소프트스타팅에의한램프점화는두게이트신호간의위상차를최소로하여서서히점화하기시작함으로써실효적으로램프의초기점화전압을감소시키고나아가램프의전류스파이크를제거한다. 반면, 그림 6 (b) 의하드스타팅에의한램프점화는점화초기에두게이트신호간의위상차가최대로되기때문에실효적으로최대전압이램프에걸리게되어램프초기점화전압이커서그림 5에서와같은전류스파이크가발생하게된다. 그림 7은소프트스타팅과하드스타팅의개념을요약적으로비교하는비교그래프이다. 소프트스타팅은초기에계산된최소위상차로 을점화하므로보통의램프동작전압 (v normal) 로점 R 2 464

5 단일칩마이크로컨트롤러를이용한간단한디지털 LCD 백라이트인버터 화되어전류스파이크가없이보통의동작점에서동작하기시작한후안정되어보통상태에서도계속적으로동작한다. 그러나하드스타팅의경우에는제어기의본질적인기능으로인해처음부터최대위상차의스파이크전압 (v spike) 으로램프를점화할수밖에없고, 따라서전류스파이크와함께램프가점화된후안정되어보통의동작점으로와서램프를구동시킨다. 그림 8에나타낸바와같이, 제안된소프트스타팅을가진디지털디밍제어기는소프트스타팅기간판단기 (SPD; Sof-saring Period Decider), 소프트스타팅위상차오픈루프제어기 (SPOC; Sof-saring Phase-differnce Open-loop Conroller), 전류제어기 (CC; Curren conroller), 전력반도체스위치 MOSFET 게이트드라이버로구성된다. 이제어기에서 SPD는램프제어기가소프트스타팅을하기위하여저주파디밍제어의턴온기간의초기에해당하는지를마이크로컨트롤러의타이머에의해판단하는소프트웨어알고리즘이다. 이로써 SPOC와 CC의두제어기중한제어기를선택하여동작하도록한다. 디밍제어의온듀티초기에는오픈루프제어를실시하고, 온듀티초기를지나보통동작을할때에는일반적인전류제어를실시한다. v GS1 θ 1 θ 1 v l v spike v normal θ1 sof sar hard sar igniion wih spikes normal operaion poin phase difference (θ ) [ 그림 7] 소프트스타팅과하드스타팅의개념비교 SPOC는미리설정되는소프트스타팅기간동안, 그림 6 (a) 와같이, 피드백전류와상관없이 MOSFET 게이팅위상차를최소천이량에서단위시간당 ( 타이머인터럽트시간당 ) 일정량씩서서히확대함으로써램프에대해급격한전압인가를방지한다. 이렇게하여램프전류가어느정도빌드업 (build-up) 된후전류제어기가동작하도록함으로써램프턴온의초기에점화전압을감소시키며이에따라램프초기전류스파이크도제거한다. 각각의경우에따라 SPOC와 CC가선택되고난뒤, 각제어기에서계산된결과값은 PWM 발생기에주어져서 MOSFET 드라이브를위한 PWM 신호를발생시킨다. 이것은다시 MOSFET 게이트드라이버에주어지고드라이버를통과한 PWM MOSFET 게이트신호는 MOSFET을드라이브하게된다. v GS3 LFD 신호 소프트스타팅기간판단기 소프트스타팅 보통동작 소프트스타팅위상차오픈루프제어기 전류제어기 PWM 발생기 MOSFET 게이트드라이버 MOSFET 타이머 (a) 소프트스타팅에의한램프점화 [ 그림 8] 소프트스타팅이적용된제안된디지털디밍제어알고리즘 v GS1 4. 인버터전력회로의설계 v GS3 은본질적으로비선형부하이며길이, 직경, 구조등에의해특징지어지는가스방전램프이다. 을위한가장좋은램프전류의형태는 EMI (Elecromagneic Inerference) 를감소시키고효율이향상되는첨예도 1.414를잘유지할수있는정현파이다.[5] (b) 하드스타팅에의한램프점화 [ 그림 6] 각램프점화방식의이론적파형 465

한국산학기술학회논문지제 11 권제 2 호, 2010 V D AP4525 AP4525 S 1 S 3 L R 1 : N C R v 2 T 1 S 2 S 4 C B i l v l 전력반도체스위치 MOSFET은 N-채널과 P-채널의 MOSFET이한패키지안에있어서레그당 1개씩의 MOSFET 패키지를사용할수있기때문에 MOSFET 패키지

S 1 S 2 S 3 S 4 Digial Dimming MOSFET Gae Driver Conrol Algorihm [ 그림 8] Proecion Amega128 [ 그림 9] 제안된디지털 LCD 백라이트인버터의제어블록다이어그램 그림 9는제안한디지털 LCD 백라이트인버터의제어블록다이어그램을보인다.

6 한국산학기술학회논문지제 11 권제 2 호, 2010 V D AP4525 AP4525 S 1 S 3 L R 1 : N C R v 2 T 1 S 2 S 4 C B i l v l 전력반도체스위치 MOSFET은 N-채널과 P-채널의 MOSFET이한패키지안에있어서레그당 1개씩의 MOSFET 패키지를사용할수있기때문에 MOSFET 패키지 2개로간편하게모든풀브리지인버터스위치부를구성할수있는 Advanced Power Elecronics사의 AP4525 를사용하였다. S 1 S 2 S 3 S 4 Digial Dimming MOSFET Gae Driver Conrol Algorihm [ 그림 8] Proecion Amega128 [ 그림 9] 제안된디지털 LCD 백라이트인버터의제어블록다이어그램 그림 9는제안한디지털 LCD 백라이트인버터의제어블록다이어그램을보인다. 또한다음은제안된제어기법에근거하여디지털디밍제어가적용되는저전력의 LCD 모니터용프로토타입단일단 LCD 백라이트인버터를설계한예이다. 15인치급 LCD 모니터의램프전압 1000V rms, 램프전류 10mA의 3개를가진 30W급백라이트인버터를설계한다. 각램프의기동전압은램프동작주파수 50~ 90kHz에서 1500V rms 이다. 권선비 N, 자화인덕턴스 L m, 공진인덕터 L R, 공진캐패시터 C R, 발라스트캐패시터 C B 를다음과같이선정한다. 턴비 N(=N S/N P) 은식 (6) 을이용하여다음과같이계산된다. (7) 식 (7) 로부터실제턴비 N은 150으로선정하고, 램프초기동작시램프의상태및동작주파수 f=58khz를고려하여 L m=15μh, C B=0.1μF, R l=v l/i l=100kω, 으로선정한다. 그리고보통동작모드에서의전압전달비의크기는식 (6) 의 v sar,rms 를 v l 로대체하여다음과같이얻는다. 5. 디지털 LCD 백라이트인버터의구현과실험결과 이상에서설명된내용과그림 8을토대로프로토타입디지털 LCD 백라이트인버터를그림 9와같이구현하였다. 전력회로의각파라미터는 4절에서선정된파라미터를사용하였고, 3절에서에서설명된디지털디밍제어기의알고리즘은제안된인버터의주제어기인 Amel사의 8 비트단일칩마이크로컨트롤러 Amega128을이용하여구현되었다. 제안된디지털디밍제어기의저주파디밍제어기의디밍주파수는 LCD 모니터또는 TV 등에서일반적으로이용되고있는 150Hz로설정하였다. 그리고디지털디밍제어기에외부에서저주파디밍제어기의주파수와소프트스타팅기간을백라이트의특성에따라디지털디밍제어기에쉽게적용할수있도록하기위하여마이크로컨트롤러의 AD변환기입력단자에가변저항을접속하여외부에서전압명령치 (volage command) 로쉽게입력할수있도록하였다. 이렇게함으로써구현된시스템의유연성을향상시켜서적용백라이트의특성을임의적으로향상시킬수있게하였다. (8) 식 (4) 에의해동작주파수를다음의식 (9) 와같이계산할수있으며, 이를이용하여공진요소 L R 과 C R 은식 (8) 과함께계산하여쉽게설계치를설정할수있다. (9) 그리하여표준사양치에가깝도록 L R 과 C R 의파라미터값을 L R=15μH, C R=1μF로설정한다. (a) 10% 디밍 (b) 50% 디밍 466

단일칩마이크로컨트롤러를이용한간단한디지털 LCD 백라이트인버터 (c) 90% 디밍 [ 그림 10] 프로토타입인버터의정상상태동작파형 그림 10은프로토타입인버터의디지털디밍제어기의동작상태를보여준다.

제어기의제어기법이효과적으로동작하여램프점화를소프트스타팅하게하므로, 램프의초기점화전압을감소시키며이에따라전류스파이크도제거되었음을볼수있다. 기존에일반적으로이용되는 15인치급 LCD 모니터의 BLU들의점화전압은평균적으로약 1.

이보호기능은 백라이트인버터의필수적기능으로인버터를보호하고사람의안전을담보하는기능이다. 그림 13은프로토타입인버터의실제모습과그동작모습을보인다.

이것은현재시판되고있는일반적인 15 인치급 LCD 모니터의 BLU 성능과거의유사한것이다.

램프전류및변압기 2차측전압의미세파형이다. 램프전압과램프전류가정현파적으로출력되고변압기 2차측전압은구형파형태가정확하게출력되므로인버터의전력회로부분이잘설계되었음을알수있다.

7 단일칩마이크로컨트롤러를이용한간단한디지털 LCD 백라이트인버터 (c) 90% 디밍 [ 그림 10] 프로토타입인버터의정상상태동작파형 그림 10은프로토타입인버터의디지털디밍제어기의동작상태를보여준다. 그림 10 (a)-(c) 는각각램프의디밍턴온비 ( 온듀티 ) 가각각 10%, 50%, 90% 일때의램프전압과램프전류를보이는것이다. 각디밍레벨에있어서각동작파형은전술한이론적인내용과정확하게일치함을볼수있다. 제어기의제어기법이효과적으로동작하여램프점화를소프트스타팅하게하므로, 램프의초기점화전압을감소시키며이에따라전류스파이크도제거되었음을볼수있다. 기존에일반적으로이용되는 15인치급 LCD 모니터의 BLU들의점화전압은평균적으로약 1.8kV로측정되었는데반해, 프로토타입인버터의점화전압은약 1.2kV로기존구조에비해약 30% 정도감소되었다. 신호를제안된인버터가감지하게되면, 약 1초뒤에제어기의동작을중지하도록하였다. 이보호기능은 백라이트인버터의필수적기능으로인버터를보호하고사람의안전을담보하는기능이다. 그림 13은프로토타입인버터의실제모습과그동작모습을보인다. 이것으로부터제안된인버터는작게효과적으로구현될수있으며각 의동작상태는한쪽 로의전류쏠림현상이없이램프가균일하게켜지고있음을알수있다. 실제 LCD 모니터를채용하여실험해본결과, 휘도는약 250cd/m 2 이었으며명암비는약 300:1 정도였다. 이것은현재시판되고있는일반적인 15 인치급 LCD 모니터의 BLU 성능과거의유사한것이다. (a) 프로토타입인버터의회로기판과 의동작 [ 그림 11] 프로토타입인버터의정상상태 100% 디밍제어동작시의램프전압, 램프전류및변압기 2 차측전압의미세파형 그림 11은프로토타입인버터의정상상태 100% 디밍제어동작시의램프전압, 램프전류및변압기 2차측전압의미세파형이다. 램프전압과램프전류가정현파적으로출력되고변압기 2차측전압은구형파형태가정확하게출력되므로인버터의전력회로부분이잘설계되었음을알수있다. [ 그림 12] 램프개방시의보호알고리즘동작파형그림 12는 램프개방시의보호알고리즘 (Open Lamp Proecion, OLP) 의동작을보이는파형이다. OLP (b) 프로토타입인버터에의해동작하는 BLU 의모습 [ 그림 13] 프로토타입 LCD 백라이트인버터의실제모습과그동작모습 표 1은구현된프로토타입인버터의인버터제어회로와아날로그개별 (discree) 부품과전용드라이브 IC로제작된인버터회로간의관련된제어주요부품만의단가비교표이다. 각인버터의전력회로는양측에있어서동일하게이용되기때문에단가가같으므로비교의의미가없어서제시하지않았다. 제안된인버터회로의경우에는단일칩마이크로컨트롤러를이용하기때문에적용드라이브 IC의경우에비해제작단가가 40% 정도더저렴함을알수있다. 이것은제안된인버터가산업에서가 467

8 한국산학기술학회논문지제 11 권제 2 호, 2010 격경쟁력이있음을보여주는것으로, 제안된인버터가실제산업현장에서도제작단가측면에서매우우수한제품이될수있음을보이는것이다. [ 표 1] 인버터제어주요부품의제작단가비교 ( 단위 : 원, 업체 : ICBank) 경우 전용 구현된 회로 드라이브 IC 제어기 주제어기 9,500 6,000 증폭회로 1,000 부가회로 (R, L, C) 1, 합계 11,500 6, 결론 본논문에서는단일칩마이크로컨트롤러를이용한간단한디지털 LCD 백라이트인버터가제안되어구현되었다. 제안된인버터는 의점화전압을감소시키고전류스파이크를제거하여 의점화특성을향상시키므로써 의수명을연장할수있다. 이것은디지털디밍제어에적용된소프트스타팅기법에의한것이며, 본논문에서는인버터에 Amel사의 Amega128 8비트단일칩마이크로컨트롤러의사용과풀브리지공진형인버터전력구조를적용하여구현하였다. 간략한해석결과에따라설계예가제시되었고, 이에따라제작된프로토타입의실험결과는이론적설명과해석이정확함을보였다. 전체시스템의효율은약 85% 였으며, 디밍제어동작시에 의점화는전류스파이크가없이이루어졌고점화전압은기존의구조에비해약 30% 정도감소하였다. 참고문헌 [1] Y. L. Lin and A. F. Wiulski, "Analysis and design of curren-fed push-pull resonan inverers-cold cahode fluorescen lamp drivers", in Proc. IEEE IAS Annu. Meeing, pp , [2] M. Jordan and J. A. O'Connor, "Resonan fluorescen lamp converer provides efficien and compac soluion", in Proc. APEC, pp , [3] G. H. Kweon, Y. C. Lim, and S. H. Yang, "An analysis of he backligh inverer by opology", in Proc. IEEE ISIE, pp , [4] S. Y. Ron Hui, L. M. Lee, H. S. Chung, and Y. K. Ho, "An elecronic ballas wih wide dimming range, high PF, and low EMI", IEEE Trans. Power Elecron., vol. 16, no. 4, pp , July [5] M. S. Lin e al., "A cold-cahode fluorescen lamp driver circui wih synchronous primary-side dimming conrol", IEEE Trans. Ind. Elecron., vol. 45, no. 2, pp , Apr [6] G. C. Hsieh, C. H. Lin, C. H. Lin, and H. I. Hsieh, Primary-side charge-pump dimming conroller for he cold-cahode fluorescen lamp ballas", in Proc. IEEE TENCON Conf., vol. 2, pp , [7] J. A. Donahue and M. M. jovanovic, "The LEE inverer as a cold cahode fluorescen lamp driver", in Proc. IEEE APEC Conf., pp , [8] S. W. Lee, D. Y. Ko, D. Y. Huh, and Y. I. Yoo, "Simplified conrol echnique for LCD backligh inverer sysems using he mixed dimming mehod", in Proc. APEC Conf., pp , [9] F. Raiser, "Problem wih lamp curren using a PWM signal", in Proc. IEEE IAS Conf., vol. 1, pp , [10] M. Masuo, T. Suesugu, S. Mori, and I. Sasase, "Class DE curren-source parallel resonan inverer", IEEE Trans. Ind. Elecron., vol. 46, no. 2, pp , Apr [11] G. C. Hsieh and C. H. Lin, "Modeling and esimaion of he fluorescen lamp and is pre-heaing conrol", J. Ligh Vis. Environ., vol. 23, no. 1, pp. 1-9, Jun [12] 황락훈, 압전변압기특성을이용한 35W급 (T5급) 형광등용안정기구동에관한연구, 한국산학기술학회논문지, vol 9, no. 3, pp , [13] 백진열, 이인태, 오성권, 장성환, 퍼지추론방법에의한형광등의디밍제어에관한연구, 한국산학기술학회논문지, vol. 9, no. 4, pp , 정강률 (Gang-Youl Jeong) [ 정회원 ] 1997년 2월 : 영남대학교전기공학과 ( 공학사 ) 1999년 2월 : POSTECH 전자전기공학과 ( 공학석사 ) 2002년 8월 : POSTECH 전자전기공학과 ( 공학박사, 박사후연구원 ) 2003년 3월 ~ 현재 : 순천향대학교전자정보공학과부교수 < 관심분야 > 고급전원장치, 신재생에너지전원장치, 전동기제어 468

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제목을 입력하십시오 포워드, 플라이백컨버터 Prof. ByoungKuk ee, Ph.D. Energy echaronics ab. chool of Informaion and Communicaion Eng. ungkyunkwan Universiy Tel: 823299458 Fax: 823299462 hp://seml.skku.ac.kr E: bkleeskku@skku.edu Forward