LCDs are used in very wide ranges from portable devices to large screen displays like a LCD-TV. Since LCD is not a emissive display, it needs the backlight unit. The most widely used light-emitting lamp is the CCFL, which need high voltage, about $1~2kV_{ac}$, for starting up. In conventional power system, high-voltage transformers, which has high turn ratio, are used to get the high start-up voltage from $24V_{dc}$. However, these transformers have some disadvantages like unequal leakage inductance, large volume, high cost, error rate and etc. Since higher voltage and more turn ratio are required for larger size, inverter with high-voltage transformer is not suitable for large screen LCD-TV. Furthermore, inverter with high-Q is hard to control and sensitive to noise. Due to high voltage lead wire, stray capacitance problem is occurred. Leakage current by stray capacitance lowers efficiency of circuit and makes current feedback not accurate.
Proposed inverter is a transformer-less inverter with low-Q. By driven in both sides, effect of stray capacitance can be reduced. Since input voltage of resonant tank is twice as high as that of full-bridge resonant inverter, to drive lamp with low-Q is possible. Only frequency control is possible with symmetric driving method, but both duty control and frequency control are possible with asymmetric driving method, which is applicable to dimming, trim, current control and etc. From experiments with single lamp, the analysis and design are verified. Multi-lamps can be driven by current balancing method using coupled inductor. Proposed inverter is suitable for CCFL driving inverter of large size LCD-TV with these features.
LCD는 작은 휴대용 기기에서부터 LCD-TV와 같은 대형 디스플레이까지 넓은 범위에 사용되고 있다. LCD는 비발광소자이기 때문에, BLU(백라이트 유닛)가 필요하다. 가장 널리 사용되는 백라이트용 램프는 냉음극 형광 램프(CCFL)이다. CCFL을 발광시키기 위해서는 $1~2kV_{ac}$ 의 고전압이 필요하다. 기존의 전력시스템에서는 $24V_{dc}$ 의 낮은 전압에서 높은 전압을 얻기 위해서, 높은 턴-비를 가지는 고전압 트랜스포머가 사용된다. 그러나 이런 고전압 트랜스포머는 누설 인덕턴스의 불균등성, 큰 부피, 높은 가격, 높은 불량률 등의 단점을 가진다. LCD-TV의 사이즈가 커짐에 따라서 높은 턴-비와 높은 전압이 필요하기 때문에, 고전압 트랜스포머를 사용하는 인버터는 대형화에 적합하지 않다. 높은 Q-인수를 가지는 인버터는 제어하기 어렵고, 노이즈에 민감하다. 게다가 고전압 전선 때문에, 기생 캐피시턴스 문제가 발생한다. 기생 캐패시턴스에 의해서 생기는 누설 전류는 회로의 효율을 저하하고, 전류 피드백을 부정확하게 한다.
제안한 인버터는 트랜스포머가 없고 낮은 Q-인수로 동작한다. 양측 구동을 통하여, 기생 캐패시턴스에 의한 문제점이 줄어들었다. 공진 회로의 입력 전압이 풀-브릿지 공진 인버터 방식의 2배가 되므로, 낮은 Q-인수를 통해서 램프의 구동이 가능하게 된다. 제안한 인버터를 구동하는 두 가지 방식 중 대칭 구동 방식은 주파수 제어만이 가능하지만, 비대칭 구동 방식으로 구동할 경우, 주파수 제어와 시비율 제어가 가능하다. 비대칭 구동 방식을 사용하여, 디밍(dimming), 트림(trim), 전류 제어가 용이하다. 단일 램프 구동을 통하여 회로의 분석과 설계를 검증하였다. 커플드 인덕터를 사용한 전류 밸런싱 방법을 통해서 여러 개의 램프를 구동할 수 있음을 확인하였다. 이와 같은 특징을 가지는 냉음극 형광 램프 구동용 인버터는 대형 LCD-TV를 구동함에 있어서 적합하다.
