KR100869613B1

KR100869613B1 - Ｌｅｄ 구동드라이버에서의 통합 과전압보호회로

Info

Publication number: KR100869613B1
Application number: KR1020070024819A
Authority: KR
Inventors: 한재현
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2008-11-21
Also published as: KR20080083935A

Abstract

본 발명은 복수가 설치된 LED들 중 하나에 과전압이 걸리게 되는 경우에 이를 감지하여 전체모듈을 일시에 정지시킴으로써 사고의 파급을 방지하기 위한 보호회로에 관한 것이다. 본 발명은 PWM 제어신호를 인가받아 일정 듀티비의 PWM 신호를 출력하여 각각의 LED에 구동전압을 제공하는 적어도 하나 이상의 FET, 과전압 검출신호를 인가받을 때 각각의 상기 FET들을 구동 오프시키기 위해 각 PWM제어부에 각각 설치된 차단스위치부, 상기 LED에 각각의 입력된 전압을 검출하여 각 검출된 전압 중 어느 하나의 전압이 미리 설정된 기준전압보다 클 경우에 상기 과전압검출신호를 출력하는 검출스위치부를 포함하여 구성되는 LED 구동드라이버에서의 통합 과전압보호회로를 제공한다. 본 발명에 의하면, 종래의 LED 드라이버가 각각의 RGB LED로 나뉘어져 있던 것을 하나의 드라이버로 통합함으로써 이를 통해 부품수의 절감과 모듈사이즈의 축소 등의 효과가 있다.

과전압보호회로, LED, 구동드라이버, 통합

Description

ＬＥＤ 구동드라이버에서의 통합 과전압보호회로{Integrated over voltage protection circuit in LED driver}

도 1은 종래의 과전압보호회로를 도시한 회로도이다.

도 2는 본 발명의 과전압보호회로를 도시한 회로도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 회로도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

120: LED 130: LPF(Low Pass Filter)

140: 차단스위치부

본 발명은 LED 구동드라이버에서의 통합 과전압보호회로 관한 것이다.

근래에 디스플레이 산업이 활성화되면서 기존에 사용되었던 FL종류의 백라이트 광원 대신에 LED와 같은 고휘도, 고수명, 높은 색 재현성의 특성을 가지는 소자가 많이 사용되고 있다. RGB LED는 100% 이상의 색재현성이 가능해 기존 냉음극형광램프(CCFL)보다 고화질이 가능하다는 장점이 있다. 또 CCFL과 달리 유해물질이 없으며 여기에 응답속도가 빨라 동영상 잔상 문제도 해결할 수 있다.

이와 같이, LED를 사용한 LCD 백라이트 유닛에서는 LED에 흐르는 전류를 일정하게 유지시켜줄 수 있는 구동회로가 필요한데, 이를 위해 일반적으로 PWM방식의 부스트컨버터가 사용되고 있다.

도 1은 종래의 부스트컨버터를 사용한 과전압보호회로를 도시한 회로도이다. 부스트컨버터는, 직류전원(V1)의 (+)단에 인덕터(L1)와 다이오드(D1)가 직렬로 연결되고 다이오드(D1)와 직류전원(V1)의 (-)단 사이에 커패시터(C1)와 LED(12)가 서로 병렬연결된다. 인덕터(L1)와 다이오드(D1)의 접속노드와 직류전원(V1)의 (-)단 사이에 스위치(Q1)가 직렬로 연결된다. PWM제어부은 스위치(Q1)의 on-off의 듀티비를 조정한다. 스위치(Q1)는 도1에 도시된 바와 같이 MOSFET이 사용될 수 있으며 상기 MOSFET의 게이트 전압을 조정하여 스위치로 사용할 수 있다.

스위치(Q1)가 on인 경우에, 직류전원(V1)에서 공급되는 전류는 인덕터(L1) 및 스위치(Q1)를 통해 흐르게 되고 인덕터(L1)에는 에너지가 저장된다. 스위치(Q1)가 off인 경우에는 직류전원(V1)과 인덕터(L1)에 축적된 에너지의 합이 다이오드(D1)를 통과하여 LED(12)에 전달된다. 이때, LED(12)로 전달되는 전압은 평활 커패시터(C1)에 의해 평활되어 전달되며, 그 값은 입력전압(V1)보다 크거나 같게 된다.

이와 같이 부스트컨버터를 이용한 LED 구동회로에서, LED(12)가 개방되는 경우, LED로 전류가 흐르지 않게 되므로 LED의 양단 전압은 인덕터 역기전력 관계로 정상 동작시의 인덕터 전압보다 수 배에 해당하는 전압에 입력전압이 더하여 인가 되기 때문에 과전압에 따른 소자의 파손이 발생하게 된다. 그러므로 이렇게 과전압이 인가되는 경우에 R1저항과 R2저항 사이의 전압이 비교기(10)의 (+)단자로 입력되어 (-)단자의 기준전압(V2)과 비교하여 기준전압(V2)보다 높은 전압이 인가되는 경우에 차단스위치(Q2)가 on되어 PWM단의 신호유입을 차단한다.

그러나 상기와 같이 회로를 구성하기 위해서는 RGB LED군에 따라 각각의 피드백 신호를 얻어야 하며 비교기와 그 주변회로가 각 LED군마다 형성되어야 한다. 이로인해 재료비가 상승되며 부품이 많아지기 때문에 모듈의 크기 또한 커지게 되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은, 각 LED군에서 어느 한곳에서 과전압이 흐르게 되는 경우에 이상전압의 유입을 차단한다.

본 발명은, PWM 제어신호를 인가받아 일정 듀티비의 PWM 신호를 출력하여 각각의 LED에 구동전압을 제공하는 적어도 하나 이상의 FET, 과전압 검출신호를 인가받을 때 각각의 상기 FET들을 구동 오프시키기 위해 각 PWM제어부에 각각 설치된 차단스위치부, 상기 LED에 각각의 입력된 전압을 검출하여 각 검출된 전압 중 어느 하나의 전압이 미리 설정된 기준전압보다 클 경우에 상기 과전압검출신호를 출력하는 검출스위치부를 포함하여 구성되는 LED 구동드라이버에서의 통합 과전압보호회 로를 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 과전압보호회로를 도시한 회로도이다. 일반적으로 LCD백라이트에 적용되는 LED(120a,120b,120c)는 백색광을 생성하기 위해 적색, 녹색, 청색의 빛을 생성하는 복수개의 LED(120a,120b,120c)를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 적색, 녹색, 청색 LED(120a,120b,120c)는 적어도 하나 이상의 LED(120a,120b,120c)로 이루어질 수 있으며, 각각의 LED(120a,120b,120c)에는 부스트컨버터를 이용하여 전원을 제공한다.

각 LED(120a,120b,120c)의 에노드단에서 검출된 전압은 LED(120a,120b,120c) 에노드단의 하단에 설치된 각각의 LPF(Low Pass Filter,130a,130b,130c)를 통하여 노이즈가 제거되고, 노이즈가 제거된 각각의 전압은 LPF(130a,130b,130c) 하단에 설치된 다이오드(D14,D15,D16)를 거치면서 전압이 정류되어 저항(R14)의 입력 노드에서 합쳐진다.

검출스위치부(140)는 상기와 같이 각 LED 부스트컨버터에서 검출된 전압과 사전에 설정된 기준전압(V14)과 비교하여, 검출 전압이 기설정된 기준전압(V14)보 다 큰 경우 스위칭역할을 하는 트랜지스터(Q17)에 의하여 기준전압(V14)를 이미터단자에 출력한다. 이렇게 출력된 기준전압(V14)는 차단스위치부(Q14,Q15,Q16)의 게이트단에 인가됨으로써 PWM제어부에서 나온 전류가 드레인단에서 소스단으로 흐르게 된다. 이로인해 스위치(Q11,Q12,Q13) 게이트단의 전위가 낮아지게 되어 더 이상 정상전압의 출력이 차단됨으로써 과전압으로 인한 회로 파손 등의 문제를 방지할 수 있게 된다.

즉, 각 RGB LED 중 어느 한 곳에서 단락이 발생하는 경우, 검출스위치(140)는 기준전압(V14)를 출력하여 스위치(Q11,Q12,Q13) 게이트단의 전위를 낮추어 정상전압의 출력을 차단하여 전체모듈을 일시에 정지시킴으로써 사고의 파급을 방지한다.

검출스위치부(140)는 시정수 선정을 위한 저항(R4,R5)과 스위칭역할을 하는 트랜지스터(Q17)로 이루어져 있고, 트랜지스터(Q17)는 부스트컨버터에서 검출된 전압이 입력되는 베이스단자, 상기 기준전압이 입력되는 컬렉터단자, 상기 부스트컨버터에서 검출된 전압이 상기 기준 전압보다 클 경우에 과전압검출 신호를 출력하는 이미터단자로 구성되어 있다.

차단스위치부(Q14,Q15,Q16)는 MOSFET이 사용될 수 있으며 상기 MOSFET의 게이트 전압을 조정하여 스위치로 사용할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 회로도이다. 본 발명의 한 실시예인 도 2의 차단스위치부(Q14,Q15,Q16)를 하나의 차단스위치(Q18)를 이용하여 구성한 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 종래의 LED 드라이버가 각각의 RGB LED로 나뉘어져 있던 것을 하나의 드라이버로 통합함으로써 이를 통해 부품수의 절감과 모듈사이즈의 축소 등의 효과가 있다.

Claims

PWM 제어신호를 인가받아 일정 듀티비의 PWM 신호를 출력하여 각각의 LED에 구동전압을 제공하는 적어도 하나 이상의 FET;

과전압 검출신호를 인가받을 때, 상기 PWM 제어신호를 접지로 흘려보내 상기 FET들을 구동 오프시키는 각 PWM 제어부와 FET의 게이트단 사이에 각각 설치된 차단스위치부;

상기 LED에 각각의 입력된 전압을 검출하여 각 검출된 전압 중 어느 하나의 전압이 미리 설정된 기준전압보다 클 경우에 상기 과전압검출신호를 출력하는 검출스위치부;

를 포함하는 LED 구동드라이버에서의 통합 과전압보호회로.
PWM 제어신호를 인가받아 일정 듀티비의 PWM 신호를 출력하여 각각의 LED에 구동전압을 제공하는 적어도 하나 이상의 FET;

과전압 검출신호를 인가받을 때, 상기 PWM 제어신호를 접지로 흘려보내 상기 FET들을 구동 오프시키는 각각의 PWM 제어신호가 모여 입력되도록 설치된 차단스위치;

상기 LED에 각각의 입력된 전압을 검출하여 각 검출된 전압 중 어느 하나의 전압이 미리 설정된 기준전압보다 클 경우에 상기 과전압검출신호를 출력하는 검출스위치부;

를 포함하는 LED 구동드라이버에서의 통합 과전압보호회로.
제1항 또는 2항에 있어서, 각 LED의 애노드단에 각각 설치되고, 상기 LED단에서 검출된 전압의 노이즈를 제거하고 상기 검출스위치부로 전압을 인가하기 위한 LPF(Low Pass Filter)를 포함하는 LED 구동드라이버에서의 통합 과전압보호회로.
제1항 또는 2항에 있어서, 상기 검출스위치부는

부스트컨버터에서 검출된 전압이 입력되는 베이스단자,

상기 기준전압이 입력되는 컬렉터단자,

상기 부스트컨버터에서 검출된 전압이 상기 기준 전압보다 클 경우에 과전압검출 신호를 출력하는 이미터단자로 구성된 트랜지스터

를 포함하는 LED 구동드라이버에서의 통합 과전압보호회로.
제4항에 있어서, 상기 검출스위치부는

전압을 검출하기 위한 분배저항을 더 포함하는 LED 구동드라이버에서의 통합 과전압보호회로.