KR100448734B1 - Low voltage Current driving circuit - Google Patents

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KR100448734B1 KR10-2003-0091715A KR20030091715A KR100448734B1 KR 100448734 B1 KR100448734 B1 KR 100448734B1 KR 20030091715 A KR20030091715 A KR 20030091715A KR 100448734 B1 KR100448734 B1 KR 100448734B1
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Abstract

본 발명은 디지털 신호로 변환된 오디오 신호를 광파이버를 이용하여 송신하는데 사용되는 광 송신 칩에 관한 것으로, 저전압하에서 광 송신 칩의 외부 발광다이오드 구동시 전압강하에 따른 전류 바이어스 회로의 전류 오차를 해결 할 수 있도록 한 LED 전류구동회로에 관한 것이다. 본 발명의 외부 LED에 구동전류를 인가하기 위한 전류구동회로는 저전압하에서 상기 외부 LED 구동 시 전압강하에 따른 전류 바이어스 회로의 전류 매칭 오차를 줄이는 전류 미러회로(402), 상기 전류 미러회로에 기준전류(Iref)를 공급하는 정전류회로(110)와, 상기 외부 LED에 흐르는 전류를 ON-OFF 하기 위한 스위치용 NMOS 트랜지스터(N4)로 구성된 것을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical transmission chip used to transmit an audio signal converted into a digital signal using an optical fiber, and solves a current error of a current bias circuit caused by a voltage drop when driving an external light emitting diode of the optical transmission chip under low voltage. The present invention relates to an LED current driving circuit. The current driving circuit for applying the driving current to the external LED of the present invention includes a current mirror circuit 402 which reduces a current matching error of the current bias circuit according to the voltage drop when the external LED is driven under a low voltage, and a reference current to the current mirror circuit. And a switching NMOS transistor N4 for turning on and off the current flowing through the external LED.

Description

저 전압 전류 구동회로 {Low voltage Current driving circuit}Low voltage current driving circuit

본 발명은 디지털 신호로 변환된 오디오 신호를 광파이버를 이용하여 송신하는데 사용되는 광 송신 칩에 관한 것으로, 특히 저전압하에서 광 송신 칩의 외부 발광다이오드(LED) 구동 시 전압강하에 따른 전류 바이어스 회로의 전류 오차를 해결 할 수 있도록 한 저 전압 LED 구동회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical transmission chip used to transmit an audio signal converted into a digital signal using an optical fiber, and particularly, a current of a current bias circuit according to a voltage drop when driving an external light emitting diode (LED) of an optical transmission chip under a low voltage. The present invention relates to a low voltage LED driving circuit that can solve an error.

광 송신 칩은 최근 사용이 급증하고 있는 DVDP나 CDP 등의 멀티미디어 기기에서 디지털신호로 변환된 오디오 신호를 광파이버를 통하여 송수신하기 위한 칩이다.The optical transmission chip is a chip for transmitting / receiving an audio signal converted into a digital signal through an optical fiber in a multimedia device such as DVDP or CDP, which is rapidly increasing in use.

이 광 송신 칩은 사용기기마다 전원전압이 다른데 통상적인 전압은 5V 이나 휴대용 기기가 많이 보급되면서 3.3V 이하의 칩도 많이 요구되고 있다. 광 송신 칩은 외부 LED를 구동하여 전기신호를 광신호로 바꾸어주는 역할을 하는데 LED 자체의 전압강하가 통상적으로 1.8V가 되므로 전원전압이 낮아지면 LED에 원하는 전류를 공급하기 어렵게 된다.This optical transmission chip has a different power supply voltage for each device. However, as a general voltage is 5V, portable devices are widely used, and a chip of 3.3V or less is also required. The optical transmission chip drives an external LED to convert an electrical signal into an optical signal. Since the voltage drop of the LED itself is typically 1.8V, it becomes difficult to supply a desired current to the LED when the power supply voltage decreases.

도 1은 종래의 LED 구동회로로서, 스위치 NMOS 트랜지스터(N1)의 드레인 단자와 전원전압 +VDD 사이에 외부 LED가 연결된다. 이중 LED를 제외한 부분(101)이 실제 칩으로 구현된 부분이다. 외부 LED에 공급해줄 전류(Iref)는 정 전류회로(110)에 의해 결정된다. 여기서 정 전류 회로는 통상적으로 많이 사용되는 밴드갭(Bandgap) 정 전류 회로이나, 바이폴라 트랜지스터의 베이스-에미터간의 전압 (Vbe) 또는 CMOS 트랜지스터의 게이트-소오스간 전압 (Vgs)을 기준으로 하는 정 전류 회로도 사용가능하며 일반적인 저항을 직렬로 연결하여 사용할 수도 있다.1 is a conventional LED driving circuit in which an external LED is connected between a drain terminal of a switch NMOS transistor N1 and a power supply voltage + VDD. The portion 101 except for the LED is an actual chip. The current Iref to be supplied to the external LED is determined by the constant current circuit 110. Here, the constant current circuit is a bandgap constant current circuit commonly used, but a constant current based on the base-emitter voltage (Vbe) of a bipolar transistor or the gate-source voltage (Vgs) of a CMOS transistor. Circuits are also available, and common resistors can be used in series.

+VDD가 3.3V이면 외부 LED의 전압강하가 1.8V 정도가 되므로 전류미러회로의 NMOS 트랜지스터(N2)의 드레인에 걸리는 전압은 1.5V 정도가 된다. NMOS 트랜지스터(N1)은 스위칭 동작만 하며 ON 상태에서의 전압강하는 수십mV 이하이므로 무시할 수 있다. 따라서 전류미러회로를 구성하는 NMOS 트랜지스터 N2 및 N3은 모두 포화영역에서 동작하며 전류 매칭 오차는 작게 된다.When + VDD is 3.3V, the voltage drop of the external LED is about 1.8V, so the voltage applied to the drain of the NMOS transistor N2 of the current mirror circuit is about 1.5V. The NMOS transistor N1 performs only a switching operation and can be ignored because the voltage drop in the ON state is several tens of mV or less. Therefore, the NMOS transistors N2 and N3 constituting the current mirror circuit operate in the saturation region and the current matching error is small.

하지만 전원전압(+VDD)이 낮아짐에 따라서 NMOS 트랜지스터(N2)의 드레인 전압 T1은 점점 낮아지며 대략 +VDD가 2.4V 이하가 되면 NMOS 트랜지스터(N2)는 안정적인 포화 동작 영역에서 선형영역으로 들어가게 된다. NMOS 트랜지스터(N2)가 선형영역에 들어가면 항상 포화영역에서 동작하는 다이오드 구조의 NMOS 트랜지스터(N3)와의 전류오차를 생성하게 된다.However, as the power supply voltage (+ VDD) decreases, the drain voltage T1 of the NMOS transistor N2 gradually decreases, and when + VDD becomes less than 2.4V, the NMOS transistor N2 enters the linear region in the stable saturation operating region. When the NMOS transistor N2 enters the linear region, it generates a current error with the NMOS transistor N3 having a diode structure that always operates in the saturation region.

이렇게, 종래의 정 전류회로에서는 LED에 일정한 전류를 공급해 주어야 하지만 전원 전압이 낮아지게 되면 전류미러회로의 NMOS 트랜지스터(N2)가 선형영역으로 들어가므로 LED 공급전류에 오차가 발생한다. 따라서 이러한 종래의 LED 구동회로는 낮은 전원 전압 하에서 안정적인 전류를 LED에 공급시킬 수 없게 된다.As described above, in the conventional constant current circuit, a constant current must be supplied to the LED, but when the power supply voltage is lowered, an error occurs in the LED supply current because the NMOS transistor N2 of the current mirror circuit enters the linear region. Therefore, this conventional LED driving circuit is unable to supply a stable current to the LED under a low power supply voltage.

따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 5V나 3V의 통상적인 전원 전압은 물론 2V 정도의 낮은 전원 전압 하에서도 외부 LED에 원하는 전류를 안정적으로 공급하기 위한 LED 구동회로를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention devised to solve the above problems is to provide an LED driving circuit for stably supplying a desired current to an external LED even under a power supply voltage of about 2V as well as a typical power supply voltage of 5V or 3V. It is.

도 1은 종래의 LED 구동회로1 is a conventional LED driving circuit

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 저 전압 LED 구동회로2 is a low voltage LED driving circuit according to a first embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 저 전압 LED 구동회로3 is a low voltage LED driving circuit according to a second embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 저 전압 LED 구동회로4 is a low voltage LED driving circuit according to a third embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

110 : 정 전류회로201, 301, 401 : 전류구동회로110: constant current circuit 201, 301, 401: current drive circuit

202, 302, 402 : 전류 미러 회로 210, 310, 410 : 연산증폭기202, 302, 402: current mirror circuit 210, 310, 410: operational amplifier

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 도2 제1실시예의 경우, 외부 LED에 구동전류를 인가하기 위한 저전압 LED 구동회로는 연산증폭기(210)와 NMOS 트랜지스터(N5) 및 두개의 저항(R1, R2)으로 구성되어 저전압하에서 상기 외부 LED 구동시 전압강하에 따른 전류 바이어스 회로의 전류 매칭 오차를 줄이는 전류미러회로(202)와, 상기 전류미러회로(202)에 기준전류(Iref)를 공급하는 정전류회로(110)와, 상기 외부 LED에 흐르는 전류를 ON-OFF 하기 위한 스위치용 NMOS 트랜지스터(N4)로 구성됨을 특징으로 한다.In the second embodiment of FIG. 2 of the present invention for achieving the above object, a low voltage LED driving circuit for applying a driving current to an external LED includes an operational amplifier 210, an NMOS transistor N5, and two resistors R1. And a current mirror circuit 202 for reducing the current matching error of the current bias circuit according to the voltage drop when the external LED is driven under a low voltage, and supplying a reference current Iref to the current mirror circuit 202. And a constant current circuit 110 and a switching NMOS transistor N4 for turning on and off the current flowing in the external LED.

그리고 본 발명의 도3 제2실시예의 경우 외부 LED에 구동전류를 인가하기 위한 저전압 LED 전류구동회로는 연산증폭기(310), 두 개의 NMOS 트랜지스터(N7, N8), 세 개의 저항(R3, R4, R5)으로 구성된 전류미러회로(302)와, 상기 전류미러회로(302)에 기준전류(Iref)를 공급하는 정 전류회로(110), 및 상기 외부 LED에 흐르는 전류를 ON-OFF 하기 위한 스위치용 NMOS 트랜지스터(N6)로 구성됨을 특징으로 한다.In the second embodiment of FIG. 3 of the present invention, a low voltage LED current driving circuit for applying a driving current to an external LED includes an operational amplifier 310, two NMOS transistors N7 and N8, and three resistors R3, R4, A current mirror circuit 302 composed of R5, a constant current circuit 110 for supplying a reference current Iref to the current mirror circuit 302, and a switch for turning the current flowing through the external LED ON-OFF. It is characterized by consisting of an NMOS transistor (N6).

본 발명은 전원전압이 낮아지는 경우에도 LED에 공급되는 전류의 양이 변화되지 않도록 저항 및 연산증폭기(310)를 사용한 전류 미러 회로(302)를 사용하였으며 전류에 의해 발생하는 두 저항(R4, R5)의 전압을 비교하여 LED에 흐르는 전류를 내부 정 전류 발생회로의 기준전류(Iref)와 매칭 시키는데 그 특징이 있다.In the present invention, the current mirror circuit 302 using the resistor and the operational amplifier 310 is used so that the amount of current supplied to the LED does not change even when the power supply voltage decreases. By comparing the voltage of), the current flowing through the LED is matched with the reference current (Iref) of the internal constant current generation circuit.

이하 첨부된 도면에 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 제1실시예인 저전압 LED 전류구동회로를 나타낸 것이다.2 shows a low voltage LED current driving circuit according to a first embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 외부 LED에 구동전류를 인가하기 위한 LED 전류구동회로(201)는 연산증폭기(210)와 NMOS 트랜지스터(N5) 및 두개의 저항(R1, R2)으로 구성되어 저 전압하에서 외부 LED 구동시 전압강하에 따른 전류 바이어스 회로의 전류 매칭 오차를 줄이는 전류미러회로(202)와, 상기 전류미러회로(202)에 기준전류(Iref)를 공급하는 정전류회로(110)와, 상기 외부 LED에 흐르는 전류(I2)를 ON-OFF 하기 위한 스위치용 NMOS 트랜지스터(N4)로 구성되어 있다.Referring to FIG. 2, the LED current driving circuit 201 for applying a driving current to an external LED includes an operational amplifier 210, an NMOS transistor N5, and two resistors R1 and R2. A current mirror circuit 202 for reducing a current matching error of a current bias circuit according to a voltage drop when driving an LED, a constant current circuit 110 for supplying a reference current Iref to the current mirror circuit 202, and the external LED It consists of a switching NMOS transistor N4 for turning ON / OFF the electric current I2 which flows through.

상기 외부 LED는 전류미러회로(202)의 NMOS 트랜지스터(N4)의 드레인 단자와 전원전압 +VDD 사이에 연결되어 있다.The external LED is connected between the drain terminal of the NMOS transistor N4 of the current mirror circuit 202 and the power supply voltage + VDD.

상기 정전류회로(110)의 기준전류는 저항(R2)에 흐르는 전류와 같고 LED 전류는 저항(R1)에 흐르는 전류와 같으므로 이 두 전류에 대한 정확한 매칭이 요구된다. 이를 위해서 연산증폭기(210)의 양의 입력단자는 저항(R2)의 한쪽 단자, T4에 연결하고 음의 입력단자는 저항(R1)의 한쪽 단자인 T3에 연결한다. 이와 같은 구성은 연산 증폭기(210)와 트랜지스터(N5)로 구성된 부궤환 회로의 영향으로 두 단자 T3 및 T4의 전압을 같게 만든다. 따라서 저항(R1)에 흐르는 전류(I2), 즉 LED 전류와 저항 R2에 흐르는 전류(Iref)의 비를 저항비 R1 대 R2로 일정하게 유지된다. 만일 LED의 전압강하가 커짐에 따라서 NMOS 트랜지스터(N5)의 드레인 전압(T2)이 낮아져 NMOS 트랜지스터(N5)가 선형영역에서 동작하는 경우에도 항상 일정한 LED 전류를 얻을 수 있다. 여기서, NMOS 트랜지스터(N5) 대신에 바이폴라 트랜지스터를 사용할 수도 있다.Since the reference current of the constant current circuit 110 is equal to the current flowing through the resistor R2 and the LED current is equal to the current flowing through the resistor R1, accurate matching of the two currents is required. To this end, the positive input terminal of the operational amplifier 210 is connected to one terminal of the resistor (R2), T4 and the negative input terminal is connected to T3, which is one terminal of the resistor (R1). This configuration makes the voltages of the two terminals T3 and T4 the same under the influence of the negative feedback circuit composed of the operational amplifier 210 and the transistor N5. Therefore, the ratio of the current I2 flowing through the resistor R1, that is, the LED current and the current Iref flowing through the resistor R2, is kept constant at the resistance ratio R1 to R2. As the voltage drop of the LED increases, the drain voltage T2 of the NMOS transistor N5 is lowered, so that even when the NMOS transistor N5 operates in the linear region, a constant LED current can be always obtained. Here, a bipolar transistor may be used instead of the NMOS transistor N5.

도 2의 회로는 기준전류(Iref)를 LED로 정확하게 미러링(Mirroring) 하지만 스위치 NMOS 트랜지스터(N4)가 OFF 상태에 있으면 R1에 흐르는 전류가 끊기어 연산증폭기(210)의 음 입력 단자(T3)의 전압이 양 입력 단자(T4)의 전압보다 낮아지게 되므로 연산증폭기(210)의 출력 전압(V1)이 거의 +VDD가 된다. 이 상태에서 스위칭 트랜지스터(N4)가 켜지게 되면 NMOS 트랜지스터(N5)와 저항(R1)을 통하여 흐르는 전류에 피킹(peaking) 현상이 발생하며 LED 전류의 오차나 칩 내부의 노이즈로 작용하게 된다.The circuit of FIG. 2 accurately mirrors the reference current Iref to the LED, but when the switch NMOS transistor N4 is in the OFF state, the current flowing in R1 is cut off, so that the negative input terminal T3 of the operational amplifier 210 is disconnected. Since the voltage becomes lower than the voltage of both input terminals T4, the output voltage V1 of the operational amplifier 210 becomes almost + VDD. In this state, when the switching transistor N4 is turned on, a peaking phenomenon occurs in the current flowing through the NMOS transistor N5 and the resistor R1 and may act as an error in the LED current or noise inside the chip.

이러한 피킹 노이즈 현상을 제거하기 위해 도3에서와 같이 회로를 구현하였다.In order to eliminate such picking noise, a circuit is implemented as shown in FIG. 3.

도3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 저전압 LED 전류구동회로이다.3 is a low voltage LED current driving circuit according to a second embodiment of the present invention.

도3을 참조하면, 외부 LED에 구동전류를 인가하기 위한 전류구동회로(301)는 연산증폭기(310), 두 개의 NMOS 트랜지스터(N7, N8), 세 개의 저항(R3, R4, R5)으로 구성되어 저전압하에서 상기 외부 LED 구동시 전압강하에 따른 전류 바이어스 회로의 전류 매칭 오차를 줄이는 전류미러회로(302)와, 상기 전류미러회로(302)에 기준전류(Iref)를 공급하는 정전류회로(110)와, 상기 외부 LED에 흐르는 전류를 ON-OFF 하기 위한 스위치용 NMOS 트랜지스터(N6)로 구성되어 있다.Referring to FIG. 3, a current driving circuit 301 for applying a driving current to an external LED includes an operational amplifier 310, two NMOS transistors N7 and N8, and three resistors R3, R4, and R5. And a current mirror circuit 302 for reducing a current matching error of a current bias circuit according to a voltage drop when driving the external LED under low voltage, and a constant current circuit 110 for supplying a reference current Iref to the current mirror circuit 302. And a switching NMOS transistor N6 for turning on and off the current flowing through the external LED.

상기 외부 LED는 전류미러회로(302)의 스위치용 NMOS 트랜지스터(N6)의 드레인 단자와 전원전압 +VDD 사이에 연결되어 있다.The external LED is connected between the drain terminal of the switching NMOS transistor N6 of the current mirror circuit 302 and the power supply voltage + VDD.

상기 전류미러회로(302)에서 연산증폭기(310)와 드레인이 전원전압 +VDD2와 연결된 전류조절용 NMOS 트랜지스터(N8)로 구성된 부궤환회로를 LED 전류(I4)가 흐르는 경로와 분리하여 전류조절용 NMOS 트랜지스터(N8)에 항상 일정전류(I3)를 흐르게 함으로써 이 트랜지스터의 게이트 전압(V2)을 원하는 전압으로 항상 유지시킴으로써 스위칭 NMOS 트랜지스터(N6)의 ON-OFF 동작에 의해 출력전류(I4)에 전류피킹현상이 발생되지 않도록 하였다.In the current mirror circuit 302, the negative feedback circuit composed of the operational amplifier 310 and the current regulating NMOS transistor N8 connected to the power supply voltage + VDD2 is separated from the path through which the LED current I4 flows, thereby controlling the current-regulating NMOS transistor. A constant current I3 always flows to N8 to always maintain the gate voltage V2 of the transistor at a desired voltage, thereby causing current peaking to the output current I4 by the ON-OFF operation of the switching NMOS transistor N6. This was prevented from occurring.

도 3의 회로에서 전류 매칭은 정전류회로(110)에 연결된 저항(R5)에 흐르는 기준전류(Iref)와 전류조절용 NMOS 트랜지스터(N8)의 소스단자(T6)에 연결된 저항(R4)에 흐르는 전류(I3)에 의해 이루어진다. 연산증폭기(310)와 NMOS 트랜지스터(N8)로 구성된 부궤환 회로의 동작으로 두 저항 R4 및 R5의 양단전압(T6, T7)이 같게 되며 따라서 저항(R4)에는 기준전류(Iref)의 R5/R4의 비만큼 전류가 흐른다. 여기서 전류조절용 NMOS 트랜지스터(N8)의 게이트 단자와 LED에 흐르는 전류를 조절하는 NMOS 트랜지스터(N7)의 게이트 단자가 연산 증폭기(310)의 출력 단자(V2)와 연결되어 있으므로 두 NMOS 트랜지스터 N7과 N8의 크기 비가 각각 소스단자에 연결된 두 저항 R4와 R3의 비와 같으면 저항(R3)에 흐르는 전류(I4), 즉 LED 전류와 저항(R4)에 흐르는 전류(I3) 사이에는 전원전압의 변화에 관계없이 전류 매칭이 항상 이루어진다. 결과적으로 최종적으로 매칭 시켜야 하는 LED 전류 (I4)와 기준전류 Iref 사이의 비는 R3, R4 및 R5의 저항비로 이루어지므로 정밀한 전류 매칭을 얻을 수 있게 된다.In the circuit of FIG. 3, current matching corresponds to a reference current Iref flowing through the resistor R5 connected to the constant current circuit 110 and a current flowing through the resistor R4 connected to the source terminal T6 of the NMOS transistor N8 for current control ( I3). The operation of the negative feedback circuit composed of the operational amplifier 310 and the NMOS transistor N8 causes the voltages T6 and T7 of the two resistors R4 and R5 to be the same, so that the resistor R4 includes R5 / R4 of the reference current Iref. The current flows by the ratio of. Here, the gate terminal of the NMOS transistor N8 for current control and the gate terminal of the NMOS transistor N7 for controlling the current flowing through the LED are connected to the output terminal V2 of the operational amplifier 310, so that the two NMOS transistors N7 and N8 If the magnitude ratio is equal to the ratio of the two resistors R4 and R3 respectively connected to the source terminal, the current I4 flowing through the resistor R3, that is, between the LED current and the current I3 flowing through the resistor R4, regardless of the change in the power supply voltage Current matching always takes place. As a result, the ratio between the LED current (I4) and the reference current (Iref) to be finally matched consists of the resistance ratios of R3, R4, and R5, so that accurate current matching can be obtained.

도4는 본 발명의 제3실시 예에 따른 저전압 LED 전류구동회로이다.4 is a low voltage LED current driving circuit according to a third embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 외부 LED에 구동전류를 인가하기 위한 전류구동회로(401)는 연산증폭기(410), 두 개의 NMOS 트랜지스터(N10, N11), 세 개의 저항(R6, R7, R8), 외부 LED의 전압강하와 유사한 전압강하를 얻을 수 있는 전압강하 소자(D1)로 구성되어 저전압하에서 상기 외부 LED 구동시 전압강하에 따른 전류 바이어스 회로의 전류 매칭 오차를 줄이는 전류미러회로(402)와, 상기 전류미러회로(402)에 기준전류(Iref)를 공급하는 정전류회로(110)와, 상기 외부 LED에 흐르는 전류를 ON-OFF 하기 위한 스위치용 NMOS 트랜지스터(N9)로 구성되어 있다.Referring to FIG. 4, a current driving circuit 401 for applying a driving current to an external LED includes an operational amplifier 410, two NMOS transistors N10 and N11, three resistors R6, R7, and R8, and an external device. A current mirror circuit 402 configured of a voltage drop element D1 capable of obtaining a voltage drop similar to the voltage drop of the LED and reducing a current matching error of the current bias circuit according to the voltage drop when the external LED is driven under a low voltage; And a constant current circuit 110 for supplying a reference current Iref to the current mirror circuit 402, and a switching NMOS transistor N9 for turning on and off the current flowing in the external LED.

상기 외부 LED는 전류미러회로(402)의 스위치용 NMOS 트랜지스터(N9)의 드레인 단자와 전원전압 +VDD 사이에 연결되어 있다.The external LED is connected between the drain terminal of the switching NMOS transistor N9 of the current mirror circuit 402 and the power supply voltage + VDD.

상기 전압강하 소자(D1)는 외부 LED의 전압강하와 유사한 전압강하를 만들기 위한 소자로 일반적인 저항이나 다이오드 또는 트랜지스터를 사용하여 구현할 수 있다.The voltage drop device D1 is a device for making a voltage drop similar to the voltage drop of an external LED and may be implemented using a general resistor, a diode, or a transistor.

상기 전류미러회로(402)에서 연산증폭기(410)와 전류 조절용 NMOS 트랜지스터(N11)로 구성된 부궤환회로를 LED 전류(I6)가 흐르는 경로와 분리하였고 외부 LED에 의해 전압 강하되어 형성된 NMOS 트랜지스터 N10의 드레인 전압(T8)과 외부 LED의 전압강하와 유사한 전압강하를 갖는 전압강하소자 D1과 연결된 전류 조절용 NMOS 트랜지스터(N11)의 드레인 단자의 전압이 거의 같게 되므로 전류 조절용 NMOS 트랜지스터(N11)에는 전원 전압에 관계없이 항상 일정한 전류(I5)를 흐르게 함으로써 이 트랜지스터의 게이트 전압(V3)을 원하는 전압으로 항상 유지시킴으로써 스위칭 NMOS 트랜지스터(N9)의 ON-OFF 동작에 따른 전류 피킹이 전류미러회로(402)에 발생하지 않도록 하였다.In the current mirror circuit 402, the negative feedback circuit composed of the operational amplifier 410 and the current control NMOS transistor N11 is separated from the path through which the LED current I6 flows and the voltage is dropped by an external LED to form the NMOS transistor N10. Since the voltage of the drain terminal of the current regulating NMOS transistor N11 connected to the voltage drop element D1 having a voltage drop similar to that of the external LED is similar to that of the external LED, the voltage of the drain terminal T11 is approximately equal to the power supply voltage. Irrespective of the constant current I5, the current voltage of the switching NMOS transistor N9 is generated in the current mirror circuit 402 by always keeping the gate voltage V3 of the transistor at a desired voltage. Not to.

도 4의 회로에서 전류 매칭은 정전류회로(110)에 연결된 저항(R8)에 흐르는 기준전류(Iref)와 전류조절용 NMOS 트랜지스터(N11)의 소스단자(T9)에 연결된 저항(R7)에 흐르는 전류(I5)에 의해 이루어진다. 연산증폭기(410)와 NMOS 트랜지스터(N11)로 구성된 부궤환 회로의 동작으로 두 저항 R7 및 R8의 양단전압(T9, T10)이 같게 되며 따라서 저항 R7에는 기준전류(Iref)의 R8/R7의 비만큼 전류가 흐른다. 여기서 전류조절용 NMOS 트랜지스터(N11)의 게이트 단자와 LED에 흐르는 전류를 조절하는 NMOS 트랜지스터(N10)의 게이트 단자가 연산 증폭기(410)의 출력 단자(V3)와 연결되어 있고 외부 LED와 전압강하가 유사한 전압강하소자 D1과 전류조절용 트랜지스터(N11)가 연결된 드레인 전압이 외부 LED에 의해 강하된 NMOS 트랜지스터 N10의 드레인 전압(T8)과 유사하게 되고 두 NMOS 트랜지스터 N10과 N11의 크기 비가 각각 소스단자에 연결된 두 저항 R7와 R6의 비와 같으면 저항(R6)에 흐르는 전류(I6), 즉 LED 전류와 저항(R7)에 흐르는 전류(I5) 사이에는 전원전압의 변화에 관계없이 전류 매칭이 항상 이루어진다. 결과적으로 최종적으로 매칭 시켜야 하는 LED 전류(I6)와 기준전류(Iref) 사이의 비는 R6, R7 및 R8의 저항비로 이루어지므로 원하는 전류 매칭을 얻을 수 있게 된다.In the circuit of FIG. 4, current matching corresponds to a reference current Iref flowing through the resistor R8 connected to the constant current circuit 110 and a current flowing through the resistor R7 connected to the source terminal T9 of the NMOS transistor N11 for current control ( By I5). The operation of the negative feedback circuit composed of the operational amplifier 410 and the NMOS transistor N11 causes the voltages T9 and T10 of the two resistors R7 and R8 to be the same, so that the resistor R7 has a ratio of R8 / R7 of the reference current Iref. As long as the current flows. Here, the gate terminal of the NMOS transistor N11 for current control and the gate terminal of the NMOS transistor N10 for controlling the current flowing through the LED are connected to the output terminal V3 of the operational amplifier 410 and have a similar voltage drop to the external LED. The drain voltage connected to the voltage drop element D1 and the current regulation transistor N11 becomes similar to the drain voltage T8 of the NMOS transistor N10 dropped by an external LED, and the size ratios of the two NMOS transistors N10 and N11 are respectively connected to the source terminal. When the ratio of the resistors R7 and R6 is the same, current matching is always performed between the current I6 flowing through the resistor R6, that is, between the LED current and the current I5 flowing through the resistor R7, regardless of the change in the power supply voltage. As a result, the ratio between the LED current (I6) and the reference current (Iref) to be finally matched is made up of the resistance ratio of R6, R7 and R8 to obtain the desired current matching.

본 발명은 도면에 제시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이것으로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the actual technical protection scope of the present invention will be defined by the technical details of the appended claims.

상기에서 논술한 바와 같이, 본 발명에 따른 저전압 LED 전류구동회로는 5V의 통상적인 전원전압에서부터 2V 근처의 저전압 하에서도 LED 구동용으로 적합하며 전원전압 변화에 영향을 받지 않는 안정된 기준전류를 제공하는 효과가 있다.As discussed above, the low voltage LED current driving circuit according to the present invention is suitable for driving LEDs even under low voltages near 2V from a typical power supply voltage of 5V and provides a stable reference current which is not affected by power supply voltage changes. It works.

Claims (9)

외부 LED에 구동전류를 인가하기 위한 전류구동회로에 있어서 연산증폭기(210)와 NMOS 트랜지스터(N5) 및 두개의 저항(R1, R2)으로 구비되어 저전압하에서 상기 외부 LED 구동시 전압강하에 따른 전류 바이어스 회로의 전류 매칭 오차를 줄이는 전류미러회로(202)와 상기 전류미러회로(202)에 기준전류(Iref)를 공급하는 정전류회로(110)와, 상기 외부 LED에 흐르는 전류를 ON-OFF 하기 위한 스위치용 NMOS 트랜지스터(N4)로 구성된 것을 특징으로 하는 저전압 LED 전류구동회로In the current driving circuit for applying the driving current to the external LED is provided with the operational amplifier 210, the NMOS transistor (N5) and two resistors (R1, R2) current bias according to the voltage drop when driving the external LED under low voltage A current mirror circuit 202 for reducing a current matching error of the circuit, a constant current circuit 110 for supplying a reference current Iref to the current mirror circuit 202, and a switch for turning on and off the current flowing in the external LED. Low voltage LED current drive circuit comprising of NMOS transistor (N4) for 제1항에 있어서The method of claim 1 상기 전류미러회로는(202)은 상기 정전류회로(110)의 기준전류 출력단에 연결된 저항(R2)의 한쪽단자(T4)와 상기 외부 LED에 흐르는 전류를 조절하는 NMOS 트랜지스터(N5)의 소스에 연결된 저항(R1)의 한쪽단자(T3)를 각각 연산증폭기(210)의 양 및 음의 입력단자에 연결하고, 상기 연산증폭기(210)의 출력단자(V1)를 전류 조절 NMOS 트랜지스터(N5)의 게이트 단자에 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 저전압 LED 전류구동회로The current mirror circuit 202 is connected to one terminal T4 of the resistor R2 connected to the reference current output terminal of the constant current circuit 110 and the source of the NMOS transistor N5 for controlling the current flowing through the external LED. One terminal T3 of the resistor R1 is connected to the positive and negative input terminals of the operational amplifier 210, respectively, and the output terminal V1 of the operational amplifier 210 is connected to the gate of the current control NMOS transistor N5. Low voltage LED current drive circuit, characterized in that connected to the terminal 제2항에 있어서The method of claim 2 상기 NMOS 트랜지스터(N5) 대신에 바이폴라 트랜지스터로 사용하는 것을 특징으로 하는 저전압 LED 전류구동회로.A low voltage LED current driving circuit, characterized in that used as a bipolar transistor instead of the NMOS transistor (N5). 외부 LED에 구동전류를 인가하기 위한 LED 전류구동회로에 있어서In the LED current driving circuit for applying the driving current to the external LED 연산증폭기(310), 두 개의 NMOS 트랜지스터(N7, N8), 세 개의 저항R3, R4, R5로 구성된 전류미러회로(302)와, 상기 전류미러회로(302)에 기준전류(Iref)를 공급하는 정전류회로(110), 및 상기 외부 LED에 흐르는 전류를 ON-OFF 하기 위한 스위치용 NMOS 트랜지스터(N6)로 구성된 것을 특징으로 하는 저전압 LED 전류구동회로.A current mirror circuit 302 consisting of an operational amplifier 310, two NMOS transistors N7 and N8, three resistors R3, R4, and R5, and a reference current Iref supplied to the current mirror circuit 302. A low voltage LED current drive circuit comprising a constant current circuit (110) and a switching NMOS transistor (N6) for turning on and off the current flowing in the external LED. 제4항에 있어서The method of claim 4 상기 전류미러회로(302)는 상기 정전류회로(110)의 기준전류 출력단에 연결된 저항(R5)의 한쪽단자(T7)와 +VDD2와 드레인 단자가 연결된 NMOS 트랜지스터(N8)의 소스에 연결된 저항(R4)의 한쪽단자(T6)를 각각 연산증폭기(310)의 양 및 음의 입력단자에 연결하고, 상기 연산증폭기(301)의 출력단자(V2)를 전류조절 NMOS 트랜지스터(N8)의 게이트 단자에 연결되며, 상기 외부 LED에 흐르는 전류(I4)를 조절하는 NMOS 트랜지스터(N7)와 상기 NMOS 트랜지스터(N7)의 소스에는 저항(R3)을 연결하고, 게이트 단자에는 +VDD2전원에 의한 경로의 전류(I3)를 조절하는 트랜지스터(N8)의 게이트 단자와 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 저전압 LED 전류구동회로.The current mirror circuit 302 is a resistor R4 connected to the source of the NMOS transistor N8 connected to one terminal T7 of the resistor R5 connected to the reference current output terminal of the constant current circuit 110 and + VDD2 and the drain terminal. Connect one terminal T6 of) to the positive and negative input terminals of the operational amplifier 310, respectively, and the output terminal V2 of the operational amplifier 301 to the gate terminal of the current control NMOS transistor N8. A resistor R3 is connected to a source of the NMOS transistor N7 and the NMOS transistor N7 for controlling a current I4 flowing through the external LED, and a current I3 of a path by a + VDD2 power source to a gate terminal. Low voltage LED current driving circuit, characterized in that connected to the gate terminal of the transistor (N8) for controlling. 제5항에 있어서The method of claim 5 상기 NMOS 트랜지스터 N8 대신에 바이폴라 트랜지스터를 사용하는 것을 특징으로 하는 저전압 LED 전류구동회로.And a bipolar transistor instead of the NMOS transistor N8. 외부 LED에 구동전류를 인가하기 위한 LED 전류구동회로에 있어서 연산증폭기(410), 두 개의 NMOS 트랜지스터(N7,N8), 세 개의 저항 R6, R7, R8 및 전류 조절용 NMSO 트랜지스터 N11, 외부 LED의 전압강하와 유사한 전압강하를 갖도록 하는 전압강하 소자(D1)로 구성된 전류 미 러회로(402)와 상기 전류미러회로(402)에 기준전류(Iref)를 공급하는 정 전류 회로(110) 및 상기 외부 LED에 흐르는 전류를 ON-OFF 하기 위한 스 위치용 NMOS 트랜지스터(N9)로 구성된 것을 특징을 하는 저전압 LED 전 류 구동 회로.In the LED current driving circuit for applying the drive current to the external LED, the operational amplifier 410, two NMOS transistors (N7, N8), three resistors R6, R7, R8 and the current control NMSO transistor N11, the voltage of the external LED The current mirror circuit 402 composed of a voltage drop element D1 having a voltage drop similar to the drop, and the constant current circuit 110 for supplying a reference current Iref to the current mirror circuit 402 and the external LED. A low voltage LED current drive circuit comprising a switching NMOS transistor (N9) for turning on and off a current flowing in the current. 제 7항에 있어서The method of claim 7, 상기 전류미러회로(402)는 상기 정전류회로(110)의 기준 전류 출력 단에 연결된 저항(R8)의 한쪽 단자(T10)와 전압강하소자(D1)에 흐르는 전류(I5)를 조절하는 NMOS 트랜지스터(N11)의 소스에 연결된 저항(R7)의 한쪽 단자(T9)를 각각 연산증폭기(410)의 양 및 음의 입력단자에 연결하 고, 상기 연산 증폭기(410)의 출력 단자(V3)를 전류조절 트랜지스터 (N11)의 게이트 단자에 연결되며, 상기 외부 LED에 흐르는 전류(I6)를 조절하는 NMOS 트랜지스터(N10)와 상기 NMOS 트랜지스터(N10)의 소스에 는 저항(R6)을 연결하고, 게이트에는 전압강하소자(D1)에 흐르는 전류 를 조절하는 트랜지스터(N11)의 게이트와 연결되어 구성된 것을 특징을 하는 저전압 LED 전류 구동회로.The current mirror circuit 402 is an NMOS transistor for controlling the current I5 flowing through one terminal T10 of the resistor R8 connected to the reference current output terminal of the constant current circuit 110 and the voltage drop element D1 ( One terminal T9 of the resistor R7 connected to the source of N11) is connected to the positive and negative input terminals of the operational amplifier 410, respectively, and the output terminal V3 of the operational amplifier 410 is regulated by current. It is connected to the gate terminal of the transistor (N11), the NMOS transistor (N10) for controlling the current (I6) flowing through the external LED and a resistor (R6) is connected to the source of the NMOS transistor (N10), the voltage to the gate A low voltage LED current driving circuit, characterized in that connected to the gate of the transistor (N11) for regulating the current flowing in the falling element (D1). 제8항에 있어서The method of claim 8 상기 전압강하소자(D1)를 저항, 다이오드 또는 트랜지스터로 사용 하는 것을 특징으로 하는 저전압 LED 전류구동회로.Low voltage LED current driving circuit, characterized in that using the voltage drop element (D1) as a resistor, a diode or a transistor.
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