KR100828257B1

KR100828257B1 - 입력 전압의 변화에 무관하게 안정적인 램프 구동 전압을발생하는 램프 구동 회로

Info

Publication number: KR100828257B1
Application number: KR1020070031229A
Authority: KR
Inventors: 임종석
Original assignee: 주식회사 현대오토넷
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2008-05-07

Abstract

본 발명은 입력 전압의 변화에 무관하게 안정적인 램프 구동 전압을 발생하는 램프 구동 회로에 관한 것으로서, 램프 구동 회로는 릴레이 회로, 내부 전압 발생기, 제어 회로, 승압 회로, 강압 회로, 및 충전 회로를 포함한다. 릴레이 회로는 입력 전압의 변화에 따라, 상기 입력 전압을 제1 입력 노드, 또는 제2 입력 노드에 출력한다. 제어 회로는 내부 전압 발생기로부터의 내부 전압과 상기 입력 전압을 동작 전원으로서 사용하고, 출력 노드로부터 수신되는 램프 구동 전압에 응답하여, 제어 신호를 출력한다. 승압 회로는 상기 제어 신호에 응답하여, 상기 제1 입력 노드로부터 수신되는 상기 입력 전압을 승압하고, 그 승압 전압을 제어 노드에 출력한다. 강압 회로는 상기 제어 신호에 응답하여, 상기 제2 입력 노드로부터 수신되는 상기 입력 전압을 상기 제어 노드에 바이패스 한다. 충전 회로는 상기 제어 노드로부터 수신되는 상기 승압 전압 또는 상기 입력 전압을 충전하고, 그 충전된 전압을 상기 램프 구동 전압으로서 상기 출력 노드에 출력한다. 본 발명에 따른 램프 구동 회로는 램프의 안정적인 점등 동작을 보장하고, 승압을 위해 인덕터를 사용하므로, 그 크기 및 무게와, 제조비용이 감소할 수 있다.

승압 회로, 강압 회로, 프리-드라이버, 발진 회로

Description

입력 전압의 변화에 무관하게 안정적인 램프 구동 전압을 발생하는 램프 구동 회로{Lamp driving circuit for generating a stable lamp driving voltage regardless of variations of input voltage}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 램프 구동 회로를 나타내는 도면이다.

도 2는 도 1에 도시된 내부 전압 발생기의 상세한 회로도이다.

도 3은 도 1에 도시된 제어 회로의 상세한 회로도이다.

도 4는 도 3에 도시된 기준 전압 발생기의 상세한 회로도이다.

도 5는 도 1에 도시된 프리-드라이버의 상세한 회로도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

100 : 램프 구동 회로 110 : 릴레이 회로

120 : 내부 전압 발생기 130 : 제어 회로

140 : 승압 회로 150 : 강압 회로

160 : 충전 회로 200 : 배터리

300 : 램프

본 발명은 전원 회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 램프 구동 회로에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 다양한 종류의 램프들이 장착되어 있다. 이들 램프들은 차량의 배터리로부터 그 동작 전원을 공급받는다. 통상적으로, 차량 배터리의 출력 전압은 비교적 크기 때문에, 램프들에 접속된 램프 구동 회로가 배터리의 출력 전압을 강하시켜 램프를 구동하기에 적합한 램프 구동 전압을 발생한다. 종래의 램프 구동 회로의 예로서, 전선 설비(wire harness)를 이용하는 방식, 펄스폭 변조 회로(Pulse Width Modulation circuit; PWM)와 변압기를 이용하는 방식, 및 펄스폭 변조 회로만을 이용하는 방식이 있다. 먼저, 전선 설비를 이용하는 방식은 배터리와 램프를 연결하는 전선의 길이 또는 굵기를 조절하여, 전선의 저항에 의해 배터리의 출력 전압을 강하시키는 것이다. 하지만 전선 설비를 이용한 램프 구동 회로는 배터리의 출력 전압이 충분히 높을 때에는 정상적인 램프 구동 전압을 출력할 수 있지만, 배터리의 출력 전압이 낮을 때에는 너무 낮은 램프 구동 전압을 출력하므로, 램프의 밝기가 어두워질 수 있다. 또한, 전선 설비를 이용한 램프 구동 회로는 차량 내에 많은 양의 전선 설비를 수용하기 위한 별도의 공간이 필요하다. 한편, 펄스폭 변조 회로와 변압기를 이용한 램프 구동 회로는 매우 안정적이고 일정한 램프 구동 전압을 발생할 수는 있지만, 고가의 부속품들을 사용해야 하므로 그 제조 비용이 증가하고, 전력 효율이 낮으며, 변압기에 의한 소음이 발생한다. 펄스폭 변조 회로만을 이용한 램프 구동 회로는 일정한 램프 구동 전압을 발생할 수 있지만, 펄스폭 변조 회로를 구성하는 부품 수량에 따른 전압 강하로 인하여 램프의 밝기가 더욱 저하될 수 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 입력 전압의 변화에 따라 램프 구동 전압을 선택적으로 조절하여, 입력 전압의 변화에 무관하게 안정적인 램프 구동 전압을 발생함으로써, 그 제조 비용을 감소시킬 수 있고, 그 전력 효율을 증가시킬 수 있는 램프 구동 회로를 제공하는 데 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 램프 구동 회로는 릴레이 회로, 내부 전압 발생기, 제어 회로, 승압 회로, 강압 회로, 및 충전 회로를 포함한다. 릴레이 회로는 입력 전압의 변화에 따라, 상기 입력 전압을 제1 입력 노드, 또는 제2 입력 노드에 출력한다. 내부 전압 발생기는 상기 입력 전압에 기초하여, 내부 전압을 발생한다. 제어 회로는 상기 내부 전압과 상기 입력 전압을 동작 전원으로서 사용하고, 출력 노드로부터 수신되는 램프 구동 전압에 응답하여, 제어 신호를 출력한다. 승압 회로는 상기 릴레이 회로가 상기 입력 전압을 상기 제1 입력 노드에 출력할 때, 상기 제어 신호에 응답하여, 상기 제1 입력 노드로부터 수신되는 상기 입력 전압을 승압하고, 그 승압 전압을 제어 노드에 출력한다. 강압 회로는 상기 릴레이 회로가 상기 입력 전압을 상기 제2 입력 노드에 출력할 때, 상기 제어 신호에 응답하여, 상기 제2 입력 노드로부터 수신되는 상기 입력 전압을 상기 제어 노드에 바이패스(bypass) 한다. 충전 회로는 상기 제어 노드로부터 수신되는 상기 승압 전압 또는 상기 입력 전압을 충전하고, 그 충전된 전압을 상기 램프 구 동 전압으로서 상기 출력 노드에 출력한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 램프 구동 회로를 나타내는 도면이다. 도 1을 참고하면, 램프 구동 회로(100)는 릴레이 회로(110), 내부 전압 발생기(120), 제어 회로(130), 승압(boost) 회로(140), 강압(buck) 회로(150), 및 충전 회로(160)를 포함한다. 또한, 램프 구동 회로(100)는 스위칭 회로(170)를 더 포함한다. 상기 릴레이 회로(110)는 입력 전압(VB)의 변화에 따라, 입력 전압(VB)을 입력 노드(IN1), 또는 입력 노드(IN2)에 출력한다. 여기에서, 입력 전압(VB)은 자동차, 선박 등을 포함하는 운송 수단에 설치된 배터리의 출력 전압일 수 있다. 좀 더 상세히 설명하면, 릴레이 회로(110)는 릴레이(111)와 릴레이 구동 회로(112)를 포함한다. 릴레이(111)는 접점들(a, b1, b2)과, 코일(CL)을 포함한다. 접점(a)에는 입력 전압(VB)이 입력되고, 접점(b1)에는 입력 노드(IN1)가 연결되고, 접점(b2)에는 입력 노드(IN2)가 연결된다. 접점(a)과 그라운드 단자 사이에 제너 다이오드(ZD1)가 연결될 수 있다. 코일(CL)에 전류가 흐르지 않을 때 릴레이(111)가 오프 되고, 코일(CL)에 전류가 흐를 때 릴레이(111)가 온 된다. 릴레이(111)가 오프 될 때, 접점(a)이 접점(b1)에 연결된 상태로 유지되고, 릴레이(111)가 온 될 때, 접 점(a)이 접점(b2)에 연결된 상태로 유지된다. 릴레이 구동 회로(112)는 저항(R1), 제너 다이오드(ZD2), 트랜지스터(Q1), 및 다이오드(D1)를 포함한다. 저항(R1)은 입력 전압(VB)과 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자 사이에 연결되고, 제너 다이오드(ZD2)는 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자와 그라운드 단자 사이에 연결된다. 이때, 제너 다이오드(ZD2)의 애노드 단자가 그라운드 단자에 연결된다. 트랜지스터(Q1)의 에미터 단자에는 입력 전압(VB)이 인가되고, 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 단자와 코일(CL1) 사이에는 다이오드(D1)가 연결된다. 예를 들어, 내부 전압(VB)이 설정된 전압보다 작을 때, 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에는 내부 전압(VB)이 공급되어, 트랜지스터(Q1)가 턴 오프 된다. 그 결과, 스위칭 회로(170)가 램프 구동 회로(100)를 인에이블시킬 때, 릴레이(111)의 코일(CL)에는 전류가 흐르지 않게 되어, 릴레이(111)가 오프 된다. 한편, 내부 전압(VB)이 설정된 전압보다 클 때, 제너 다이오드(ZD2)에 브레이크다운(breakdown) 현상이 발생하고, 저항(R1), 제너 다이오드(ZD2), 및 그라운드에 의한 전류 패스가 형성된다. 그 결과, 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에 그라운드 전압이 공급되고, 트랜지스터(Q1)가 턴 온 된다. 트랜지스터(Q1)는 턴 온 될 때, 코일(CL)에 전류를 흘려 릴레이(111)를 온 시킨다. 결과적으로, 입력 전압(VB)이 설정된 전압보다 작을 때, 릴레이 회로(110)가 입력 전압(VB)을 입력 노드(IN2)에 출력하고, 입력 전압(VB)이 설정된 전압보다 클 때, 릴레이 회로(110)가 입력 전압(VB)을 입력 노드(IN1)에 출력한다. 도 1에서는 릴레이 구동 회로(112)가 PNP 타입의 바이폴라 트랜지스터(Q1)를 포함하는 것이 일례로서 도시되었지만, 릴레이 구동 회로(112)에 포함되는 트랜지스터(Q1)의 종류는 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

내부 전압 발생기(120)는 입력 전압(VB)에 기초하여, 내부 전압(VCC)을 발생한다. 바람직하게, 내부 전압(VCC)은 입력 전압(VB)보다 더 작다. 예를 들어, 입력 전압(VB)이 12V인 것으로 가정할 때, 내부 전압(VCC)은 5V로 설정될 수 있다. 내부 전압 발생기(120)의 구성 및 구체적인 동작 설명은 도 2를 참고하여 상세히 후술하기로 한다.

제어 회로(130)는 내부 전압(VCC)과 입력 전압(VB)을 동작 전원으로서 사용하고, 출력 노드(OUT)로부터 수신되는 램프 구동 전압(VL)에 응답하여, 제어 신호(VCTL)를 출력한다. 제어 회로(130)의 구성 및 구체적인 동작 설명은 도 3 및 도 4를 참고하여 상세히 후술하기로 한다. 바람직하게, 제어 회로(130)는 제1 로직 상태와 제2 로직 상태로 교대로 변경되는 제어 신호(VCTL)를 출력한다.

승압 회로(140)는 릴레이 회로(110)가 입력 전압(VB)을 입력 노드(IN1)에 출력할 때, 제어 신호(VCTL)에 응답하여, 입력 노드(IN1)로부터 수신되는 입력 전압(VB)을 승압하고, 그 승압 전압(VBST)을 제어 노드(CTN)에 출력한다. 좀 더 상세히게는, 승압 회로(140)가 프리-드라이버(141)와 승압기(booster)(142)를 포함한다. 프리-드라이버(141)는 입력 전압(VB)을 동작 전원으로서 수신하고, 제어 신호(VCTL)에 응답하여, 설정된 주파수를 갖는 펄스 신호 형태의 스위치 제어 신호(S1)를 출력한다. 프리-드라이버(141)의 구성 및 구체적인 동작 설명은 도 5를 참고하여 상세히 후술하기로 한다.

승압기(142)는 인덕터(L), 스위치(Q2), 및 다이오드(D2)를 포함한다. 인덕 터(L)는 입력 노드(IN1)와 내부 노드(N1) 사이에 연결되고, 릴레이 회로(111)가 입력 전압(VB)을 입력 노드(IN1)에 출력하는 동안, 전류를 흘려 입력 전압(VB)을 승압하여 내부 노드(N1)에 출력한다. 스위치(Q2)는 MOS FET로서 구현될 수 있다. 도 1에서는 스위치(Q2)가 N-MOS FET로 구현된 것이 일례로서 도시되어 있다. 스위치(Q2)는 필요에 따라 P-MOS FET로 구현될 수도 있다. 이하, 스위치(Q2)는 MOS FET(Q2)로서 참조된다. MOS FET(Q2)는 스위치 제어 신호(S1)에 응답하여, 주기적으로 온/오프 된다. MOS FET(Q2)는 온 될 때마다, 내부 노드(N1)를 그라운드 단자에 연결하여, 인덕터(L1)로부터 그라운드 단자로의 전류 패스를 형성한다. 다이오드(D2)는 내부 노드(N1)로부터 수신되는 승압 전압(VBST)을 제어 노드(CTN)에 출력한다. 한편, 릴레이 회로(111)가 입력 전압(VB)을 입력 노드(IN2)에 출력할 때, 즉, 입력 노드(IN1)가 플로우팅 될 때, 내부 노드(N1)는 그라운드 전압으로 프리차지 된다. 승압기(142)는 커패시터(C1)를 더 포함할 수 있다. 커패시터(C1)는 평활 커패시터로서, 인덕터(L)에 공급되는 입력 전압(VB)을 안정화시킨다.

강압 회로(150)는 릴레이 회로(110)가 입력 전압(VB)을 입력 노드(IN2)에 출력할 때, 제어 신호(VCTL)에 응답하여, 입력 노드(IN2)로부터 수신되는 입력 전압(VB)을 제어 노드(CTL)에 바이패스(bypass) 한다. 좀 더 상세히게는, 강압 회로(150)가 프리-드라이버(151)와 스위치(Q3)를 포함한다. 프리-드라이버(151)는 입력 전압(VB)을 동작 전원으로서 수신하고, 제어 신호(VCTL)에 응답하여, 설정된 주파수를 갖는 펄스 신호 형태의 스위치 제어 신호(S2)를 출력한다. 이를 좀 더 상세히 설명하면, 프리-드라이버(151)는 저항들(R2∼R4)과 스위치(Q4)를 포함한다. 여 기에서, 스위치(Q3, Q4) 각각은 MOS FET로서 구현될 수 있다. 도 1에서는 스위치(Q3)가 P-MOS FET로 구현되고, 스위치(Q4)가 N-MOS FET로 구현된 것이 일례로서 도시되어 있다. 이하, 스위치(Q3, Q4) 각각은 MOS FET(Q3, Q4)로서 참조된다. MOS FET(Q3)의 드레인 단자는 제어 노드(CTN)에 연결되고, 그 소스 단자는 입력 노드(IN2)에 연결되고, 그 게이트 단자는 내부 노드(N2)에 연결된다. 저항(R2)은 입력 노드(IN2)와 내부 노드(N2) 사이에 연결되고, 저항(R3)은 내부 노드(N2)와 MOS FET(Q4)의 드레인 단자 사이에 연결된다. MOS FET(Q4)의 게이트 단자에는 저항(R4)을 통하여 제어 신호(VCTL)가 입력되고, 그 소스 단자는 그라운드 단자에 연결된다. MOS FET(Q4)는 제어 신호(VCTL)에 응답하여 주기적으로 온/오프 된다. 그 결과, 노드(N2)에는 펄스 신호 형태의 스위치 제어 신호(S2)가 발생된다. MOS FET(Q3)는 스위치 제어 신호(S2)에 응답하여, 주기적으로 온/오프 되고, 온 될 때마다, 입력 노드(IN2)의 입력 전압(VB)을 제어 노드(CTN)에 출력한다. 한편, 릴레이 회로(111)가 입력 전압(VB)을 입력 노드(IN1)에 출력할 때(즉, 입력 노드(IN2)가 플로우팅 될 때), 프리-드라이버(151)에 입력 전압(VB)이 공급되지 않고, MOS FET(Q3)의 소스 단자가 플로우팅 되므로, 승압 회로(140)에 의해 제어 노드(CTN)에 출력되는 승압 전압(VBST)에 MOS FET(Q3)가 아무런 영향을 미치지 않는다.

충전 회로(160)는 커패시터들(C2, C3)을 포함한다. 커패시터들(C2, C3)은 제어 노드(CTN)에 병렬로 연결되고, 제어 노드(CTN)로부터 수신되는 승압 전압(VBST) 또는 입력 전압(VB)을 충전하고, 그 충전된 전압을 램프 구동 전압(VL)으로서 출력 노드(OUT)에 출력한다. 출력 노드(OUT)와 그라운드 단자 사이에 램프(300)가 연결 되고, 램프(300)는 램프 구동 전압(VL)에 의해 점등된다. 여기에서, 램프(300)는 자동차, 선박 등을 포함하는 운송 수단 내에 장착되는 각종 램프일 수 있고, 기타 산업용 램프일 수 있다.

스위칭 회로(170)는 램프 구동 회로(100)를 인에이블시키거나, 또는 디세이블시키기 위해, 배터리(200)로부터의 입력 전압(VB)이 전송되는 라인(TL)을 릴레이 회로(110)에 연결하거나, 또는 분리한다. 좀 더 상세하게는, 스위칭 회로(170)가 스위치들(SW1, SW2)을 포함한다. 스위치(SW1)는 릴레이(111)의 코일(CL)과 그라운드 단자 사이에 연결되고, 스위치(SW2)는 릴레이(111)의 접점(a)과 배터리(200) 사이에 연결된다. 스위치들(SW1, SW2)은 스위치 제어 신호(SCTL)에 응답하여 온 또는 오프된다. 스위치들(SW1, SW2)이 온 될 때, 램프 구동 회로(100)가 인에이블되고, 스위치들(SW1, SW2)이 오프 될 때, 램프 구동 회로(100)가 디세이블된다. 여기에서, 스위치 제어 신호(SCTL)는 유저(user)가 램프(300)의 점등 키(미도시)를 입력할 때, 점등 키 입력부(미도시)에 의해 발생될 수 있다. 도 1에서는 스위치들(SW1, SW2)이 스위치 제어 신호(SCTL)에 응답하여 온/오프 되는 것이 일례로서 도시되었지만, 스위치들(SW1, SW2)에는 서로 다른 스위치 제어 신호들이 각각 입력될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 내부 전압 발생 회로를 나타내는 도면이다. 도 2를 참고하면, 내부 전압 발생 회로(120)는 저항(R11), 제너 다이오드(ZD11), 및 커패시터(C11)를 포함한다. 저항(R11)은 입력 전압(VB)과 내부 노드(N11) 사이에 연결되고, 제너 다이오드(ZD11)는 내부 노드(N11)와 그라운드 단자 사이에 연결된다. 커 패시터(C11)는 제너 다이오드(ZD11)에 병렬로 내부 노드(N11)와 그라운드 단자 사이에 연결된다. 입력 전압(VB)은 저항(R11)과, 제너 다이오드(ZD11) 및 커패시터(C11)의 임피던스 비율에 의해 분배되고, 그 분배된 전압이 내부 전압(VCC)으로서 내부 노드(N11)에 출력된다.

도 3은 도 1에 도시된 제어 회로의 상세한 회로도이다. 도 3을 참고하면, 제어 회로(130)는 반전 증폭 회로(131), 기준 전압 발생기(132), 및 비교 회로(133)를 포함한다. 반전 증폭 회로(131)는 램프 구동 전압(VL)을 반전 및 증폭하여, 반전 증폭 전압(VIOP)을 출력한다. 좀 더 상세하게는, 반전 증폭 회로(131)는 저항들(R21∼R25)과 OP 앰프(operational amplifier)(OP1)를 포함한다. 저항(R21)은 내부 전압(VCC)과 OP 앰프(OP1)의 비반전 단자(+) 사이에 연결되고, 저항(R22)은 OP 앰프(OP1)의 비반전 단자(+)와 그라운드 단자 사이에 연결된다. 저항(R23)은 램프 구동 전압(VL)과 OP 앰프(OP1)의 반전 단자(-) 사이에 연결되고, 저항(R24)은 OP 앰프(OP1)의 반전 단자(-)와 그라운드 단자 사이에 연결된다. 또, 저항(R25)은 OP 앰프(OP1)의 출력 단자와 반전 단자(-) 사이에 연결되어, OP 앰프(OP1)의 네가티브 피드백(negative feedback)을 형성한다. 저항들(R21, R22)의 저항비에 의해 내부 전압(VCC)이 분배되고, 저항들(R23, R24)의 저항비에 의해 램프 구동 전압(VL)이 분배된다. OP 앰프(OP1)는 저항들(R21, R22)에 의해 분배된 전압과, 저항들(R23, R24)에 의해 분배된 전압 간의 전압 차를 반전 증폭하고, 반전 증폭 전압(VIOP)을 출력한다. 기준 전압 발생기(132)는 내부 전압(VCC)에 기초하여 기준 전압(VREF)을 발생한다. 바람직하게, 기준 전압 발생기(132)는 주기적으로 변화하는 톱니 파형의 기준 전압(VREF)을 발생한다. 비교 회로(133)는 반전 증폭 전압(VIOP)과 기준 전압(VREF)을 비교하고, 그 비교 결과에 따라 제어 신호(VCTL)를 출력한다. 여기에서, 기준 전압(VREF)이 톱니 파형을 가지므로, 비교 회로(133)는 제1 로직 상태(로직 "1" 또는 로직 "0")와 제2 로직 상태(로직 "0" 또는 로직 "1")로 교대로 변경되는 제어 신호(VCTL)를 출력한다. 이를 좀 더 상세히 설명하면, 비교 회로(133)는 저항들(R26∼R28)과 비교기(comparator)(COM1)를 포함한다. 저항(R26)은 기준 전압 발생기(132)의 출력 단자와 비교기(COM1)의 반전 단자(-) 사이에 연결되고, 저항(R27)은 OP 앰프(OP1)의 출력 단자와 비교기(COM1)의 비반전 단자(+) 사이에 연결된다. 저항(R28)은 입력 전압(VB)과 비교기(COM1)의 출력 단자 사이에 연결된다. 비교기(COM1)는 저항(R26)을 통하여 수신되는 기준 전압(VREF)과 반전 증폭 전압(VIOP)을 서로 비교하고, 그 비교 결과에 따라 제어 신호(VCTL)를 출력한다. 예를 들어, 반전 증폭 전압(VIOP)이 기준 전압(VREF)보다 더 클 때, 비교기(COM1)는 로직 "1"의 제어 신호(VCTL)를 출력한다. 또, 반전 증폭 전압(VIOP)이 기준 전압(VREF)보다 더 작을 때, 비교기(COM1)는 로직 "0"의 제어 신호(VCTL)를 출력한다.

도 4는 도 3에 도시된 기준 전압 발생기의 상세한 회로도이다. 도 4를 참고하면, 기준 전압 발생기(132)는 정전압 발생 회로(181), 발진 회로(182), 커패시터(C31), 및 커패시터 방전 회로(183)를 포함한다. 정전압 발생 회로(181)는 내부 전압(VCC)에 기초하여, 정전압(VC)을 발생한다. 이를 좀 더 상세히 설명하면, 정전압 발생 회로(181)는 저항들(R31, R32), 커패시터(C32), 제너 다이오드(ZD21), 및 트랜지스터(Q11)를 포함한다. 저항(R31)은 내부 전압(VCC)과 트랜지스터(Q11)의 에미터 단자 사이에 연결된다. 제너 다이오드(ZD21)와 커패시터(C32)는 내부 전압(VCC)과 트랜지스터(Q11)의 베이스 단자 사이에 병렬로 연결된다. 저항(R32)은 트랜지스터(Q11)의 베이스 단자와 그라운드 단자 사이에 연결된다. 트랜지스터(Q11)의 콜렉터 단자는 기준 전압 출력 노드(RN)에 연결된다. 트랜지스터(Q11)는 저항(R32)을 통하여 베어스 단자에 인가되는 그라운드 전압에 응답하여 턴 온된다. 그 결과, 트랜지스터(Q11)의 콜렉터 단자에 정전압(VC)이 출력된다.

발진 회로(182)는 내부 전압(VCC)에 응답하여 동작하고, 설정된 주파수의 발진 신호(OSC)를 출력한다. 좀 더 상세하게는, 발진 회로(182)가 저항들(R33∼R37), 커패시터(C33), 및 비교기(COM2)를 포함한다. 저항(R33)은 비교기(COM2)의 비반전 단자(+)와 내부 전압(VCC) 사이에 연결되고, 저항(R34)은 비교기(COM2)의 비반전 단자(+)와 그라운드 단자 사이에 연결된다. 저항(R35)은 비교기(COM2)의 비반전 단자(+)와 그 출력 단자 사이에 연결된다. 저항(R36)은 내부 전압(VCC)과 비교기(COM2)의 출력 단자 사이에 연결되고, 저항(R37)은 비교기(COM2)의 출력 단자와 그 반전 단자(-) 사이에 연결된다. 커패시터(C33)는 비교기(COM2)의 반전 단자(-)와 그라운드 단자 사이에 연결된다.

커패시터(C31)는 기준 전압 출력 노드(RN)과 그라운드 단자 사이에 연결되어, 정전압(VC)을 충전한다. 커패시터 방전 회로(183)는 커패시터(C31)에 병렬로 기준 전압 출력 노드(RN)에 연결되고, 발진 신호(OSC)에 응답하여, 주기적으로 커패시터(C31)의 방전 경로를 형성한다. 이를 좀 더 상세히 설명하면, 커패시터 방전 회로(183)는 커패시터(C34), 저항들(R38∼R40), 및 트랜지스터(Q12)를 포함한다. 커패시터(C34)와 저항(R38)은 비교기(COM2)의 출력 단자와 트랜지스터(Q12)의 베이스 단자 사이에 직렬로 연결된다. 저항(R39)는 트랜지스터(Q12)의 베이스 단자와 그라운드 단자 사이에 연결되고, 저항(R30)은 트랜지스터(Q12)의 콜렉터 단자와 기준 전압 출력 노드(RN) 사이에 연결된다. 트랜지스터(Q12)의 에미터 단자는 그라운드 단자에 연결된다. 비교기(COM2)로부터 출력된 사인(sine) 파 형태의 발진 신호(OSC)는 커패시터(C34) 및 저항들(R38, R39)에 의해 펄스 신호 형태로 변경되어, 트랜지스터(Q12)의 베이스 단자에 입력된다. 그 결과, 트랜지스터(Q12)가 주기적으로 턴 온/오프 되어, 커패시터(C31)의 방전 경로를 형성한다. 결과적으로, 커패시터(C31)가 주기적으로 충전 및 방전 동작을 반복 실행함에 따라, 기준 전압 출력 노드(RN)에 톱니 파형의 기준 전압(VREF)이 발생된다.

도 5는 도 1에 도시된 프리-드라이버의 상세한 회로도이다. 도 5를 참고하면, 프리-드라이버(141)는 저항들(R41∼R44), MOS FET(Q21), 및 트랜지스터들(Q22, Q23)을 포함한다. 저항(R41)은 제어 회로(130)의 비교기(COM1)의 출력 단자와, MOS FET(Q21)의 게이트 단자 사이에 연결되고, 저항(R42)은 입력 전압(VB)과 트랜지스터(Q22)의 베이스 단자 사이에 연결된다. 저항(R43)은 트랜지스터들(Q22, Q23)의 베이스 단자들 사이에 연결되고, 저항(R44)은 승압기(142)의 MOS FET(Q2)의 게이트 단자와, 내부 노드(N21) 사이에 연결된다. 트랜지스터들(Q22, Q23)의 콜렉터 단자들은 각각 내부 노드(N21)에 연결된다. 또, 트랜지스터(Q22)의 에미터 단자에는 입력 전압(VB)이 입력되고, 트랜지스터(Q23)의 에미터 단자는 그라운드 단자에 연결 된다. MOS FET(Q21)의 드레인 단자는 트랜지스터(Q23)의 베이스 단자에 연결되고, 그 소스 단자는 그라운드 단자에 연결된다. MOS FET(Q21)는 저항(R41)을 통하여 그 게이트 단자에 입력되는 제어 신호(VCTL)에 응답하여 턴 온/오프 동작을 반복한다. MOS FET(Q21)가 턴 온 될 때, 트랜지스터(Q22)가 턴 온되고, 트랜지스터(Q23)는 턴 오프된다. 그 결과, 트랜지스터(Q22)에 의해 입력 전압(VB)이 내부 노드(N21)에 공급되고, 내부 노드(N21)에 연결된 저항(R44)을 통하여 로직 "1"의 스위치 제어 신호(S1)가 출력된다. 또, MOS FET(Q21)가 턴 오프 될 때, 트랜지스터(Q22)가 턴 오프되고, 트랜지스터(Q23)는 턴 온된다. 그 결과, 트랜지스터(Q23)에 의해 그라운드 전압이 내부 노드(N21)에 공급되므로, 내부 노드(N21)에 연결된 저항(R44)을 통하여 로직 "0"의 스위치 제어 신호(S1)가 출력된다. 상술한 것과 같이, MOS FET(Q21)가 반복적으로 턴 온/오프 됨에 따라, 내부 노드(N21)에 로직 "1"과 로직 "0"으로 교대로 변화되는(즉, 설정된 주파수를 갖는 펄스 신호 형태의) 스위치 제어 신호(S1)가 발생된다.

다음으로, 램프 구동 회로(100)에 의한 램프(300)의 점등 동작 과정을 상세히 설명한다. 설명의 편의상, 램프 구동 회로(100) 및 램프(300)가 차량에 설치된 경우를 일례로서 설명하기로 한다. 이 경우, 입력 전압(VB)은 차량용 배터리의 출력 전압이다. 먼저, 사용자가 램프 점등 키를 입력하면, 점등 키 입력부가 스위치 제어 신호(SCTL)를 출력한다. 스위치 제어 신호(SCTL)에 응답하여, 스위칭 회로(170)의 스위치들(SW1, SW2)이 온 되어, 릴레이 회로(110)의 릴레이(111)에 배터리(200)로부터의 전압(VB)을 출력한다.

전압(VB)이 설정된 전압보다 클 경우, 릴레이 구동 회로(112)가 릴레이(111)를 온 시킨다. 그 결과, 릴레이(111)가 전압(VB)을 입력 노드(IN2)에 출력하고, 입력 노드(IN1)가 플로우팅 된다. 한편, 제어 회로(130)는 내부 전압 발생기(120)로부터 수신되는 내부 전압(VCC)과 전압(VB)을 동작 전원으로서 사용하고, 램프 구동 전압(VL)에 응답하여, 로직 "1" 및 "0"으로 교대로 변경되는 제어 신호(VCTL)를 출력한다. 제어 신호(VCTL)에 각각 응답하여, 승압 회로(140)의 프리-드라이버(141)가 펄스 신호 형태의 스위치 제어 신호(S1)를 출력하고, 강압 회로(150)의 프리-드라이버(151)가 펄스 신호 형태의 스위치 제어 신호(S2)를 출력한다. 스위치 제어 신호(S1)에 응답하여, 승압기(141)의 MOS FET(Q2)가 반복적으로 턴 온/오프된다. 이때, 입력 노드(IN1)가 플로우팅 된 상태이므로, MOS FET(Q2)의 동작은 제어 노드(CTN)의 전압에 아무런 영향을 미치지 않는다. 한편, 스위치 제어 신호(S2)에 응답하여, MOS FET(Q3)가 반복적으로 턴 온/오프되어, 입력 노드(IN2)로부터 수신되는 전압(VB)을 제어 노드(CTN)에 출력한다. 그 결과, MOS FET(Q3)가 턴 온될 때마다, 충전 회로(160)의 커패시터들(C2, C3)에 전압(VB)이 충전된다. 또한, MOS FET(Q3)가 턴 오프될 때마다, 커패시터들(C2, C3)에 전압(VB)이 공급되지 않기 때문에, 커패시터들(C2, C3)에 충전된 전압(VB)이 강압된다. 이처럼 전압(VB)이 승압되지 않고 그대로 커패시터들(C2, C3)에 충전되므로, 램프 구동 전압(VL)이 필요 이상으로 증가하는 것이 방지될 수 있다.

다음으로, 전압(VB)이 설정된 전압보다 작을 경우, 릴레이 구동 회로(112)가 릴레이(111)를 오프 시킨다. 그 결과, 릴레이(111)가 전압(VB)을 입력 노드(IN1)에 출력하고, 입력 노드(IN2)가 플로우팅 된다. 한편, 제어 회로(130)는 상술한 것과 동일하게 동작하여, 로직 "1" 및 "0"으로 교대로 변경되는 제어 신호(VCTL)를 출력한다. 제어 신호(VCTL)에 응답하여, 승압 회로(140)의 프리-드라이버(141)가 펄스 신호 형태의 스위치 제어 신호(S1)를 출력한다. 이때, 강압 회로(140)의 프리-드라이버(151)에는 동작 전원인 전압(VB)이 공급되지 않으므로, 제어 신호(VCTL)에 상관없이 프리-드라이버(151)가 동작하지 않는다. 승압기(141)의 MOS FET(Q2)는 스위치 제어 신호(S1)에 응답하여 반복적으로 턴 온/오프된다. MOS FET(Q2)가 턴 온될 때마다, 승압기(142)의 인덕터(L), MOS FET(Q2), 및 그라운드로 이루어지는 전류 패스가 형성되고, 그 결과, 인덕터(L)를 흐르는 전류에 의해 전압(VB)이 승압된다. 또, MOS FET(Q2)가 턴 오프될 때마다, 인덕터(L)에 의해 승압된 승압 전압(VBST)이 다이오드(D2)를 통하여 제어 노드(CTN)에 출력된다. 그 결과, MOS FET(Q2)가 턴 오프 될 때마다, 충전 회로(160)의 커패시터들(C2, C3)에 승압 전압(VBST)이 충전된다. 상술한 것과 같이, 비교적 낮은 전압(VB)이 승압기(142)에 의해 승압되어, 커패시터들(C2, C3)에 충전되므로, 램프 구동 전압(VL)이 필요 이상으로 감소하는 것이 방지되어, 램프(300)의 밝기가 어두워지는 현상이 감소할 수 있다. 상술한 것과 같이, 배터리(200)의 전압(VB)이 증가할 때, 강압 회로(150)가 전압(VB)을 그대로 제어 노드(CTN)에 출력하고, 전압(VB)이 감소할 때, 승압 회로(140)가 전압(VB)을 승압하여 승압 전압(VBST)을 제어 노드(CTN)에 출력하므로, 램프 구동 회로(100)가 안정적인 램프 구동 전압(VL)을 램프(300)에 공급할 수 있다.

상기한 실시 예들은 본 발명을 설명하기 위한 것으로서 본 발명이 이들 실시 예에 국한되는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

상술한 것과 같이, 본 발명에 따른 램프 구동 회로는 입력 전압의 변화에 따라 램프 구동 전압을 선택적으로 조절하여 출력하여, 안정적인 램프 구동 전압을 발생함으로써, 램프의 안정적인 점등 동작을 보장하여 램프의 수명을 연장할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 램프 구동 회로는 승압을 위해 변압기를 대신 인덕터를 사용하므로, 그 크기 및 무게와, 제조비용이 감소할 수 있고, 램프 구동 회로의 장착성 및 효율이 향상될 수 있고, 그 소비 전력이 감소할 수 있다.

Claims

입력 전압의 변화에 따라, 상기 입력 전압을 제1 입력 노드, 또는 제2 입력 노드에 출력하는 릴레이 회로;

상기 입력 전압에 기초하여, 내부 전압을 발생하는 내부 전압 발생기;

상기 내부 전압과 상기 입력 전압을 동작 전원으로서 사용하고, 출력 노드로부터 수신되는 램프 구동 전압에 응답하여, 제어 신호를 출력하는 제어 회로;

상기 릴레이 회로가 상기 입력 전압을 상기 제1 입력 노드에 출력할 때, 상기 제어 신호에 응답하여, 상기 제1 입력 노드로부터 수신되는 상기 입력 전압을 승압하고, 그 승압 전압을 제어 노드에 출력하는 승압(boost) 회로;

상기 릴레이 회로가 상기 입력 전압을 상기 제2 입력 노드에 출력할 때, 상기 제어 신호에 응답하여, 상기 제2 입력 노드로부터 수신되는 상기 입력 전압을 상기 제어 노드에 바이패스(bypass) 하는 강압(buck) 회로; 및

상기 제어 노드로부터 수신되는 상기 승압 전압 또는 상기 입력 전압을 충전하고, 그 충전된 전압을 상기 램프 구동 전압으로서 상기 출력 노드에 출력하는 충전 회로를 포함하는 램프 구동 회로.
제1항에 있어서,

상기 램프 구동 회로를 인에이블시키거나, 또는 디세이블시키기 위해, 상기 입력 전압이 전송되는 라인을 상기 릴레이 회로에 연결하거나 또는 분리하는 스위 칭 회로를 더 포함하는 램프 구동 회로.
제1항에 있어서, 상기 릴레이 회로는,

온 될 때 상기 입력 전압을 상기 제2 입력 노드에 출력하고, 오프 될 때 상기 입력 전압을 상기 제1 입력 노드에 출력하는 릴레이; 및

상기 입력 전압이 설정된 전압보다 클 때 상기 릴레이를 온 시키고, 상기 입력 전압이 상기 설정된 전압보다 작을 때 상기 릴레이를 오프 시키는 릴레이 구동 회로를 포함하는 램프 구동 회로.
제1항에 있어서,

상기 입력 전압은 배터리의 출력 전압을 포함하는 램프 구동 회로.
제1항에 있어서, 상기 제어 회로는,

상기 램프 구동 전압을 반전 및 증폭하여, 반전 증폭 전압을 출력하는 반전 증폭 회로;

상기 내부 전압에 기초하여 기준 전압을 발생하는 기준 전압 발생기; 및

상기 반전 증폭 전압과 상기 기준 전압을 비교하고, 그 비교 결과에 따라 상기 제어 신호를 출력하는 비교 회로를 포함하는 램프 구동 회로.
제5항에 있어서,

상기 기준 전압 발생기는,

상기 내부 전압에 응답하여 동작하고, 설정된 주파수의 발진 신호를 출력하는 발진 회로;

상기 내부 전압에 기초하여, 정전압을 발생하는 정전압 발생 회로;

상기 정전압을 충전하는 커패시터; 및

상기 커패시터에 병렬로 기준 전압 출력 노드에 연결되고, 상기 발진 신호에 응답하여, 주기적으로 상기 커패시터의 방전 경로를 형성하는 커패시터 방전 회로를 포함하고,

상기 커패시터가 주기적으로 충전 및 방전 동작을 실행함에 따라, 상기 기준 전압 출력 노드에 톱니 파형의 상기 기준 전압이 출력되는 램프 구동 회로.
제5항에 있어서,

상기 내부 전압은 상기 입력 전압보다 더 작은 램프 구동 회로.
제5항에 있어서,

상기 기준 전압 발생기는 톱니 파형의 상기 기준 전압을 발생하고,

상기 비교 회로는 상기 톱니 파형의 상기 기준 전압을 상기 반전 증폭 전압과 비교하고, 그 비교 결과에 따라 제1 로직 상태와 제2 로직 상태로 교대로 변경되는 상기 제어 신호를 출력하는 램프 구동 회로.
제8항에 있어서, 상기 승압 회로는,

상기 입력 전압을 동작 전원으로서 수신하고, 상기 제어 신호에 응답하여, 설정된 주파수를 갖는 펄스 신호 형태의 스위치 제어 신호를 출력하는 프리-드라이버; 및

상기 스위치 제어 신호에 응답하여 상기 입력 전압을 승압하고, 상기 승압 전압을 상기 제어 노드에 출력하는 승압기(booster)를 포함하는 램프 구동 회로.
제9항에 있어서, 상기 승압기는,

상기 입력 노드와 내부 노드 사이에 연결되고, 상기 릴레이 회로가 상기 입력 전압을 상기 제1 입력 노드에 출력하는 동안, 전류를 흘려 상기 입력 전압을 승압하여 상기 내부 노드에 출력하는 인덕터;

상기 스위치 제어 신호에 응답하여, 주기적으로 온／오프 되고, 온 될 때마다 상기 내부 노드를 그라운드 단자에 연결하여 상기 인덕터로부터 상기 그라운드 단자로의 전류 패스를 형성하는 스위치; 및

상기 내부 노드로부터 수신되는 상기 승압 전압을 상기 제어 노드에 출력하는 다이오드를 포함하는 램프 구동 회로.
제10항에 있어서,

상기 스위치는 상기 내부 노드와 상기 그라운드 단자 사이에 연결되고, 상기 스위치 제어 신호에 응답하여 턴 온 또는 오프 되는 ＭＯＳＦＥＴ를 포함하는 램 프 구동 회로.
제8항에 있어서, 상기 강압 회로는,

상기 입력 전압을 동작 전원으로서 수신하고, 상기 제어 신호에 응답하여, 설정된 주파수를 갖는 펄스 신호 형태의 스위치 제어 신호를 출력하는 프리-드라이버; 및

상기 제2 입력 노드와 상기 제어 노드 사이에 연결되고, 상기 스위치 제어 신호에 응답하여 주기적으로 온／오프 되고, 온 될 때마다 상기 입력 전압을 상기 제어 노드에 출력하는 스위치를 포함하는 램프 구동 회로.
제12항에 있어서,

상기 스위치는 상기 제어 노드와 상기 입력 노드 사이에 연결되고, 상기 스위치 제어 신호에 응답하여 턴 온 또는 오프 되는 ＭＯＳＦＥＴ를 포함하는 램프 구동 회로.