KR101026392B1 - Led lighting drive circuit and method for compensating current error between a rows thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 LED 조명 구동회로 및 그의 LED 열간 전류오차 보상 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 LED 전압 및 전류의 특성 차이에 의한 LED 열 간의 전류 오차를 보상할 수 있도록 한 LED 조명 구동회로 및 그의 LED 열간 전류오차 보상 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an LED lighting driving circuit and a method for compensating LED hot current errors thereof, and more particularly, to an LED lighting driving circuit and a LED hot LED that compensate for a current error between LED columns due to a difference in LED voltage and current characteristics. The present invention relates to a current error compensation method.
일반적으로 LED 소자 한개는 용량이 작아 많은 빛을 내기 위해서는 LED를 직병렬로 연결하여 사용하게 된다. 이에, LED를 직병렬 혹은 병렬로 사용시 LED 간의 전압 및 전류의 특성 오차로 인하여 LED 열마다 전류오차가 발생하게 된다. 각 열간의 전류 오차는 LED 열간의 발열 분포를 비균일하게 하여 전체 LED 등기구의 신뢰성을 떨어뜨리게 되며, LED 등기구의 빛의 밝기를 균일하게 하지 못하게 된다.In general, one LED element has a small capacity, and thus LEDs are connected in series and in parallel to emit a lot of light. Thus, when LEDs are used in parallel or in parallel, current errors occur for each LED column due to characteristic errors in voltage and current between the LEDs. The current error between the columns causes non-uniform distribution of heat between the LED rows, thereby reducing the reliability of the entire LED luminaire and preventing the uniformity of light of the LED luminaires.
이에, 종래에는 전류 오차를 보상하기 위해 다음과 같은 기술을 제안하였다.Thus, the following techniques have been proposed in order to compensate for current errors.
도 1 내지 도 3은 종래의 전류 오차를 보상하기 위한 LED 조명 구동회로를 보인 구성도이다.1 to 3 is a configuration diagram showing a LED lighting driving circuit for compensating the conventional current error.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래의 LED 조명 구동회로는 전류 오차를 보상하기 위해서 도 1, 2와 같이 입력을 DC 전압으로 준 후 각 열에 선형 레귤레이터 혹은 스위칭 레귤레이터를 사용하거나, 도 3과 같이 LED 열에 전류 평형 트랜스포머를 직접 연결하는 방식을 사용한다.1 to 3, the conventional LED lighting driving circuit uses a linear regulator or a switching regulator in each column after inputting the DC voltage as shown in FIGS. 1 and 2 to compensate for the current error, or as shown in FIG. 3. The direct current balance transformer is connected directly to the LED row.
그러나, 각 열에 선형 레귤레이터를 사용하는 도 1과 같은 방식은 LED 열간의 전압차이만큼 레귤레이터의 양단에 전압이 걸리게 되어 효율이 매우 나빠지게 되며, 전류 센싱을 위한 저항의 오차를 보정하지 못한다.However, the method as shown in FIG. 1 using the linear regulator in each column takes voltage across both ends of the regulator by the voltage difference between the LED columns, resulting in a very poor efficiency, and does not correct an error in resistance for current sensing.
각 열마다 스위칭 레귤레이터를 사용한 도 2와 같은 경우, 스위칭 레귤레이터를 구성하기 위한 구성이 복잡하고 센싱 저항의 오차에 의한 전류의 오차가 발생하며 이는 특히 LED에 작은 전류가 흐를시에 매우 크게 나타나게 된다.In the case of FIG. 2 using a switching regulator for each column, a configuration for configuring the switching regulator is complicated and an error of current due to an error of a sensing resistor occurs, especially when a small current flows through the LED.
LED 열에 직접 전류 평형 트랜스포머를 사용하고 입력전압을 구형파 AC의 형태로 사용하는 도 3과 같은 경우 LED가 AC전압의 반주기만 도통하게 되며, LED의 경우 일반 다이오드 보다 역방향 저지전압이 낮아 도통되지 않을 시의 역방향 피크전압에 의해 소자가 파손될 위험성이 높은 문제점이 있다.
In the case of using the current balanced transformer directly in the LED column and the input voltage in the form of square wave AC, as shown in FIG. 3, the LED conducts only a half cycle of the AC voltage. There is a high risk that the device is damaged by the reverse peak voltage of.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 열간 전류오차를 보상하여 전체 LED 등기구의 신뢰성 및 질을 향상시킬 수 있도록 한 LED 조명 구동회로 및 그의 LED 열간 전류오차 보상 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above problems, to provide a LED lighting driving circuit and a LED hot current error compensation method for improving the reliability and quality of the overall LED lighting by compensating the hot current error. There is this.
본 발명의 다른 목적은 LED의 직병렬 연결에서 열간 전류오차를 줄일 수 있도록 한 LED 조명 구동회로 및 그의 LED 열간 전류오차 보상 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an LED lighting driving circuit and a method for compensating LED hot current errors thereof, which can reduce hot current errors in a series-parallel connection of LEDs.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects which are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 LED 조명 구동회로는, 스위칭 제어신호에 의해 스위칭되어 입력 DC 전원을 AC 전원으로 컨버팅하는 하프브릿지 인버터; 상기 AC 전원을 승압 또는 강압하여 출력하는 제1 변압기; 병렬 구조로 이루어진 적어도 둘 이상의 열에 각각 하나씩 구비되는 구조로 이루어져, 각각의 열에 구비된 LED부에 제1 변압기로부터 입력받은 AC 전원을 전파 정류하는 전파 정류부; 상기 전파 정류부의 DC 전원에 의해 턴온 되도록 병렬구조를 갖으며, 적어도 둘 이상의 열마다 직렬로 연결된 복수개의 LED를 구비한 LED부; 각 열에 공급되는 AC 전원에 의한 AC 전류가 전류 평형 변압기인 제2 변압기의 1차측 혹은 2차측 중 어느 한쪽으로 흐르게 되면, 전류 평형 원리에 의해 다른 쪽의 전류와 크기가 같아지도록 한 후, 전체 공급되는 전류를 전압으로 변환하여 센싱된 전압을 출력하는 제2 변압기; 및 제2 변압기에 의해 센싱된 전압과 기준 전압과의 오차를 비교하고, 그 비교결과에 따른 오차에 대응하는 스위칭 제어신호를 하프 브릿지 인버터로 피드백 하는 피드백부를 포함한다.LED lighting driving circuit according to an aspect of the present invention for achieving the above object, the half-bridge inverter is switched by the switching control signal to convert the input DC power to AC power; A first transformer for boosting or stepping down the AC power; A full-wave rectifying unit having a structure in which at least two columns each having a parallel structure are provided, the full-wave rectifying unit for full-wave rectifying AC power input from the first transformer to the LED units provided in each row; An LED unit having a parallel structure so as to be turned on by the DC power supply of the full-wave rectifying unit, and having a plurality of LEDs connected in series for at least two columns; When AC current by AC power supplied to each column flows to either the primary side or the secondary side of the second transformer, which is a current balancing transformer, the current supply principle makes the same as the other current, and then supplies the whole supply. A second transformer converting the current into a voltage and outputting the sensed voltage; And a feedback unit for comparing an error between the voltage sensed by the second transformer and the reference voltage and feeding back a switching control signal corresponding to the error according to the comparison result to the half bridge inverter.
바람직하게, 상기 피드백부는, 제2 변압기를 통해 센싱된 AC 전압을 DC 전압으로 정류하는 정류회로; 정류된 DC 전압과 기준 전압과의 오차를 계산하고, 그 계산된 오차에 대응하는 오차신호를 일정 증폭하는 오차 증폭부; 및 오차신호를 고려하여 스위칭 제어신호를 하프 브릿지 인버터로 출력하는 하프브릿지 인버터 제어기를 포함한다.Preferably, the feedback unit, the rectifier circuit for rectifying the AC voltage sensed by the second transformer to a DC voltage; An error amplifier configured to calculate an error between the rectified DC voltage and the reference voltage and to amplify an error signal corresponding to the calculated error; And a half bridge inverter controller configured to output a switching control signal to the half bridge inverter in consideration of an error signal.
바람직하게, 상기 피드백부는, 상기 오차 증폭기로부터 오차신호를 수신하여 하프 브릿지 인버터 제어기로 수신된 오차신호를 전송하는 포토 커플러를 더 포함한다.Preferably, the feedback unit further includes a photo coupler for receiving an error signal from the error amplifier and transmitting the received error signal to a half bridge inverter controller.
바람직하게, 상기 제2 변압기는, 1차측과 2차측의 권선이 서로 반대방향으로 같은 턴수가 감겨있다.Preferably, in the second transformer, windings of the primary side and the secondary side are wound with the same number of turns in opposite directions.
바람직하게, 상기 하프 브릿지 인버터의 AC 전압은, 공진필터의 공진커브 및 스위칭 주파수에 의해 조절된다.Preferably, the AC voltage of the half bridge inverter is adjusted by the resonance curve and the switching frequency of the resonance filter.
바람직하게, 상기 제2 변압기는, 1차측과 2차측에 대한 전류의 평균값을 취하여 1차측과 2차측의 전류가 같아지도록 한다.Preferably, the second transformer takes an average value of the currents on the primary side and the secondary side so that the currents on the primary side and the secondary side are equal.
본 발명의 다른 면에 따른 LED 조명 구동회로의 LED 열간 전류오차 보상 방법은, 전술한 LED 조명 구동회로의 열간 전류오차 보상 방법에 있어서, 하프 브릿지 인버터는 입력 DC 전원을 초기 설정된 주파수에 따라 AC 전원으로 변환하고, 변환된 AC 전원은 제1 변압기에 의해 변압되어 병렬 구조로 이루어진 적어도 둘 이상의 열에 각각 구비되는 전파 정류부로 입력되어 DC 전원으로 변환되는 단계; 전파 정류부에 대응하여 각 열에 구비되는 LED부는 전파 정류부로부터 전파 정류된 DC 전원을 공급받아 동작하는 단계; 각 열에 공급되는 AC 전원에 의한 AC 전류가 제2 변압기의 1차측 혹은 2차측 중 어느 한쪽으로 흐르면, 제2 변압기는 전류 평형 원리에 의해 다른 쪽의 전류와 크기가 같아지도록 한 후, 전체 공급되는 전류를 전압으로 변환하여 센싱된 AC 전압을 출력하는 단계; 및 피드백부는 센싱된 AC 전압을 DC 전압으로 정류한 후, 기준 전압과의 오차를 비교하고 그 비교결과에 따른 스위칭 제어신호를 하프 브릿지 인버터로 피드백하여 하프 브릿지 인버터가 피드백되는 스위칭 제어신호에 따라 스위칭 동작하여 AC 전원을 출력하는 단계를 포함한다.LED hot current error compensation method of the LED lighting driving circuit according to another aspect of the present invention, in the hot current error compensation method of the LED lighting driving circuit described above, the half-bridge inverter is the AC power supply according to the initial DC frequency And converting the converted AC power into a full-wave rectifying unit which is transformed by the first transformer and provided in at least two columns having a parallel structure, and converted into DC power; LED unit provided in each column corresponding to the full-wave rectifying unit operating by receiving a full-wave rectified DC power from the full-wave rectifying unit; When the AC current by the AC power supplied to each column flows to either the primary side or the secondary side of the second transformer, the second transformer is made to have the same size as the current on the other side by the current balancing principle, Converting a current into a voltage to output a sensed AC voltage; And the feedback unit rectifies the sensed AC voltage into a DC voltage, compares an error with the reference voltage, and feeds back the switching control signal according to the comparison result to the half bridge inverter, and switches according to the switching control signal fed back by the half bridge inverter. Operating to output an AC power source.
바람직하게, 상기 피드백부는 오차가 발생하면, 에러가 발생한 것으로 판단하여 오차발생에 대응하는 스위칭 제어신호를 출력한다.
Preferably, when an error occurs, the feedback unit determines that an error has occurred and outputs a switching control signal corresponding to the error occurrence.
전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 LED 열간의 전류오차를 최소화하여 균일한 전류를 흐르게 함으로써, LED의 발열을 균일하게 분포시키고 빛의 밝기 또한 균일하게 분포되어 LED 조명의 신뢰성 및 질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
The present invention by the above-described problem solving means to minimize the current error between the LED heat to flow a uniform current, evenly distribute the heat of the LED and evenly distributed light brightness to improve the reliability and quality of the LED lighting It can be effective.
도 1 내지 도 3은 종래의 전류 오차를 보상하기 위한 LED 조명 구동회로를 보인 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LED 조명 구동회로의 구성도.
도 5는 도 4에 있어, 하프 브릿지 인버터의 회로를 보인 구성도.
도 6은 도 4에 있어, 전파 정류부 및 LED부를 설명하기 위한 도면.
도 7은 도 4에 있어, 제2 변압기의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 8은 도 7의 회로의 등가회로를 보인 도면.
도 9는 도 4에 있어, 제2 변압기를 설명하기 위한 예시도.
도 10은 도 8의 등가회로 중 한쪽 열에 대한 등가회로를 보인 도면.
도 11은 도 4에 있어, 피드백부를 설명하기 위한 도면.
도 12는 도 4에 있어, 제2 변압기를 종속연결로 확장한 일예를 보인 예시도.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 LED 조명 구동회로의 LED 열간 전류오차 보상 방법을 보인 흐름도.1 to 3 is a block diagram showing a LED lighting driving circuit for compensating the conventional current error.
4 is a configuration diagram of an LED lighting driving circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram showing a circuit of a half bridge inverter in FIG. 4. FIG.
FIG. 6 is a diagram for explaining a full wave rectifying portion and an LED portion in FIG. 4. FIG.
7 is a view for explaining the operation of the second transformer in FIG.
8 shows an equivalent circuit of the circuit of FIG.
FIG. 9 is an exemplary diagram for explaining a second transformer in FIG. 4; FIG.
FIG. 10 shows an equivalent circuit for one column of the equivalent circuit of FIG. 8. FIG.
FIG. 11 is a diagram for explaining a feedback section in FIG. 4; FIG.
FIG. 12 is an exemplary view illustrating an example in which a second transformer is extended to cascade in FIG. 4. FIG.
13 is a flowchart illustrating a method for compensating LED hot current error of an LED lighting driving circuit according to an exemplary embodiment of the present invention.
하기의 설명에서 본 발명의 LED 조명 구동회로의 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.In the following description, specific details of the LED lighting driving circuit of the present invention are shown to provide a more general understanding of the present invention, but it is understood that the present invention can be easily carried out without these specific details and also by modification thereof. It will be apparent to those of ordinary skill in the art.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail, focusing on the parts necessary to understand the operation and action according to the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LED 조명 구동회로의 구성도이다. 4 is a configuration diagram of the LED lighting driving circuit according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 LED 조명 구동회로는 하프 브릿지 인버터(10)와, 제1 변압기(20)와, 전파 정류부(30)와, LED부(40)와, 제2 변압기(50)와, 피드백부(60) 등을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 4, the LED lighting driving circuit according to the present invention includes a
우선, 하프 브릿지 인버터(10)는 DC의 소스(source)전원을 입력받아 스위칭 제어 신호에 의해 스위칭 동작하여 AC 전원을 출력한다. 이때 AC 전원의 크기는 공진필터의 공진커브 및 스위칭 주파수에 의해 조절된다.First, the half-
제1 변압기(20)는 하프 브릿지 인버터(10)로부터 AC 전원을 1차측으로 입력받아 일정 비율의 AC 전압으로 승압 또는 강압하여 2차측으로 출력한다.The
전파 정류부(30)는 병렬 구조로 이루어진 적어도 둘 이상의 열에 각각 하나씩 구비되는 구조로 이루어져, 각각의 열에 구비된 LED부(40)에 제1 변압기(20)로부터 입력받은 AC 전원을 전파 정류하여 공급한다. The full-wave rectifying
LED부(40)는 병렬 구조로 이루어진 적어도 둘 이상의 열에 각각 구비되는 전파 정류부(30)로부터 전파 정류된 전원을 인가받을 수 있도록 각 열에 복수의 LED가 직렬연결 되는 구조를 갖는다. 여기서, LED부(40)의 열간의 동작에 대해서는 하기에서 상세히 설명한다.The
제2 변압기(50)는 각 열에 공급되는 AC 전원에 의한 AC 전류가 전류 평형 변압기인 제2 변압기(50)의 1차측 혹은 2차측 중 어느 한쪽으로 흐르게 되면, 전류 평형 원리에 의해 다른 쪽의 전류와 크기가 같아지도록 한 후, 전체 공급되는 전류를 전압으로 변환하여 센싱된 전압을 출력한다. 여기서, 제2 변압기(50)는 1차측과 2차측의 권선이 서로 반대방향으로 같은 턴수가 감겨있다. 이에 대한 제2 변압기(50)의 상세한 설명은 후술하도록 한다.When the
피드백부(60)는 정류 회로(61)와, 오차 증폭기(63)와, 포토 커플러(65) 및 하프 브릿지 인버터 제어기(67)로 구비되어, 제2 변압기(50)에 의해 센싱된 전압과 기준 전압과의 오차를 비교하고, 그 비교결과에 따른 오차에 대응하는 스위칭 제어신호를 하프 브릿지 인버터(10)측으로 피드백 될 수 있도록 한다. 여기서, 정류 회로는(61)는 제2 변압기(50)를 통해 센싱된 AC 전압을 DC 전압으로 정류한다. 오차 증폭기(63)는 정류된 DC 전압과 기준 전압과의 오차를 계산하고, 그 계산된 오차에 대응하는 오차신호를 일정 증폭한 후에 포토 커플러(65)로 전송하면, 포토 커플러(65)는 오차신호가 수신되었음을 하프 브릿지 인버터 제어기(67)로 전송하여 최종적으로 오차신호에 대응하는 스위칭 제어신호를 하프 브릿지 인버터(10)로 피드백한다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.The
도 4를 참조하여 본 발명에 따른 LED 조명 구동회로의 동작 및 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 4 describes the operation and operation of the LED lighting driving circuit according to the present invention.
하프 브릿지 인버터(10)는 DC의 소스(source)전원을 입력받아 스위칭 제어 신호에 의해 스위칭 동작에 의해 AC 전원으로 변환된다. 이때 AC 전원의 크기는 공진필터의 공진커브 및 스위칭 주파수에 의해 조절된다.The
변환된 AC 전원은 병렬 구조로 이루어진 적어도 둘 이상의 열에 각각 하나씩 구비된 전파 정류부(30)로 AC 전원을 공급한다. 그러면 각각의 열에 구비된 전파 정류부(30)는 AC 전원을 전파 정류한 후 LED부(40)에 공급한다. 각 열에 공급되는 AC 전원에 의한 AC 전류는 전류 평형 변압기인 제2 변압기(50)의 1차측 혹은 2차측 중 어느 한쪽으로 흐르게 되지만, 전류 평형 원리에 의해 다른 쪽의 전류와 크기가 같아지게 된다.The converted AC power supplies AC power to the full-
이후, 제2 변압기(50)는 최종단에서 전체 공급되는 전류를 전압으로 변환하여 센싱된 전압을 오차 증폭기(63)로 출력한다. 여기서 오차 증폭기(63)로 센싱된 전압을 입력하기 이전에 제2 변압기(50)와 오차 증폭기(63) 사이에 정류 회로(61)를 구비한다. 그래서, 정류 회로(61)는 제2 변압기(50)의 센싱된 전압을 DC 전압으로 만들어 평균값을 센싱하여 오차 증폭기(62)로 출력한다.Thereafter, the
이후, 오차 증폭기(63)는 제2 변압기(50)로부터 수신한 센싱된 전압과 기준 전압의 오차값을 비교하고, 그 비교결과 발생된 오차에 대응하는 오차신호를 포토 커플러(65)를 통해 하프 브릿지 인버터 제어기(67)로 전송한다. Thereafter, the
이에 따라, 하프 브릿지 인버터 제어기(67)는 수신되는 오차신호를 통해 발생된 오차를 고려하여 하프 브릿지 인버터(10)의 스위칭 주파수가 변경될 수 있도록 그에 대응하는 스위칭 제어 신호를 하프 브릿지 인버터(10)로 전송한다.Accordingly, the half
결국, 하프 브릿지 인버터(10)는 스위칭 주파수 신호에 대응하는 전류를 제1 변압기(20)측으로 공급할 수 있도록 한다. 여기서, 제1 변압기(20)측으로 공급되는 전류는 변경된 스위칭 주파수 신호와 공진 필터에 의해 크기가 조절되어 목적하는 전류가 공급될 수 있도록 한다.As a result, the
도 5는 도 4에 있어, 하프 브릿지 인버터의 회로를 보인 구성도이다.FIG. 5 is a configuration diagram illustrating a circuit of a half bridge inverter in FIG. 4.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 하프 브릿지 인버터(10)는 LLC 공진형 하프 브릿지 인버터로서, 참조 부호 'A'와 같은 공진 필터를 가지며, 스위치 SW1과 SW2는 서로 교번하여 스위칭하게 되며, 이러한 동작으로 인해 제1 변압기(20)의 2차측의 최종 출력단 Vout에 AC 전원이 출력될 수 있게 된다. 이때, 도 5에서 보듯이 스위치 SW1, SW2에 입력되는 신호는 스위칭 제어신호가 됨을 전술한 기술내용을 통해서 알 수 있다.Referring to FIG. 5, the half-
도 6은 도 4에 있어, 전파 정류부 및 LED부를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a diagram for explaining a full wave rectifying unit and an LED unit in FIG. 4.
도 6을 참조하면, 전파 정류부(30) 및 LED부(40)를 도시한 것으로, 보통 스위칭 주파수가 높으므로 전파 정류부(30)의 다이오드 D1_1, D1_2, D1_3 및 D1_4는 FastRecovery 혹은 Shottkey 다이오드를 사용한다.Referring to FIG. 6, the full
또한 스위칭 주파수가 높아 커패시터 C1은 작은 값을 사용할 수 있다.The high switching frequency also allows capacitor C1 to use small values.
AC 전원이 입력되므로, 양의 전압일때에는 D1_1, D1_4를 통해 전류가 흐르고, 음의 전압인 경우에는 D1_3, D1_2를 통해 전류가 흐르게 되고 이를 커패시터 C1을 통해 평활하여 LED부(40)에는 DC 전류가 흐르게 된다.Since AC power is input, a current flows through D1_1 and D1_4 when the voltage is positive, and a current flows through D1_3 and D1_2 when the voltage is negative, which is smoothed through the capacitor C1 to provide a DC current to the
다음으로, 전류 평형 변압기의 제2 변압기(50)에 대해서 살펴보도록 한다.Next, the
도 7은 도 4에 있어, 제2 변압기의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 7에서는 본 발명의 이해를 돕기 위해 LED부(40)로 2개의 열만을 도시한다.7 is a view for explaining the operation of the second transformer in FIG. In FIG. 7, only two columns are shown as the
도 7을 참조하면, 전파 정류부(30)와 LED부(40)를 등가저항으로 나타내면, 도 8과 같으며, LED부(40)의 열간에 전류의 오차는 결국 등가저항의 값이 서로 다르기 때문이며, 열간 오차란 도 7의 i1과 i2가 다른 상황을 의미한다.Referring to FIG. 7, when the full-
즉, 제2 변압기(50)가 없을 경우, LED 특성 오차로 인하여 Req1과 Req2가 다르므로, i1과 i2가 차이가 나게 된다.That is, when there is no
제2 변압기(50)의 동작은 의미적으로 도 9와 같이 설명할 수 있다.Operation of the
도 9에 도시된 바와 같이, 제2 변압기(50)는 서로 반대방향으로 권선이 권취되어 있으므로, 제2 변압기(50)의 1차 및 2차측에 흐르는 전류에 의해 생성된 자속의 방향이 반대가 된다.As shown in FIG. 9, since the windings of the
먼저, 1차와 2차에 흐르는 전류의 양이 같을 경우, 자속의 크기가 서로 같아 자속이 상쇄되고 결국 제2 변압기(50)는 없는 것과 같이 동작하게 된다.First, when the amount of current flowing in the primary and secondary is the same, the magnetic flux is equal to each other and the magnetic flux is canceled and eventually the
만일, 1차의 전류가 2차측의 전류보다 큰 경우, 전류양이 큰 1차측의 자속이 2차측으로 전달되어 1차측의 전류가 줄고, 2차측의 전류가 늘어 1차 및 2차의 전류가 평형을 이루게 된다.If the primary current is larger than the secondary side current, the magnetic flux on the primary side, which has a large amount of current, is transferred to the secondary side, so that the current on the primary side decreases, and the current on the secondary side increases, so that the primary and secondary currents increase. Equilibrium is achieved.
실제 수학식으로서 정확하게 어떻게 평형을 이루는지 나타내기 위하여 한쪽 열에 다시 등가를 해보면 도 10과 같다.As shown in FIG. 10, the equivalent equation is again shown in one column in order to show how to equilibrate as an actual equation.
도 8의 L1과 L2는 1차측과 2차측의 인덕턴스를 나타내며, 이를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.L1 and L2 of FIG. 8 represent inductances of the primary side and the secondary side, which are expressed as follows.
상기 수학식 1에서 M은 제2 변압기의 상호 인덕턴스, i1은 제2 변압기 1차측에 흐르는 전류, i2는 제2 변압기 2차측에 흐르는 전류를 의미한다.
In
이때, 누설인덕턴스가 '0' 이라고 가정할 경우, 상호 인덕턴스 M은 L1과 같다. L1과 L2의 권선수가 같으면 L1=L2=M 이 되며, 따라서 아래의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
At this time, if it is assumed that the leakage inductance is '0', mutual inductance M is equal to L1. If the number of turns of L1 and L2 is the same, L1 = L2 = M, and thus can be expressed as Equation 2 below.
2차측에 대하여 수학식을 구한 후, 두 수학식을 i1과 i2의 비로서 나타내면 아래의 수학식 3과 같다.After obtaining the equations on the secondary side, two equations are expressed as the following equation (3).
즉, Req1과 Req2가 같다면, 전류의 비는 1이 되며, Req1과 Req2가 차이 보다 jwL이 매우 클 경우, 두 전류의 비는 Req1과 Req2의 차이에 상관없이 1에 근접하게 된다. That is, if Req1 and Req2 are the same, the ratio of the current becomes 1, and if Req1 and Req2 are much larger than jwL, the ratio of the two currents approaches 1 regardless of the difference between Req1 and Req2.
도 11은 도 4에 있어, 피드백부를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 11 is a diagram for explaining a feedback unit in FIG. 4.
도 11을 참조하면, 피드백부(60)는 정류 회로(61)와, 오차 증폭기(63)와, 포토 커플러(65) 및 하프 브릿지 인버터 제어기(67)로 구성된다.Referring to FIG. 11, the
LED부(40)에 AC 전류가 흐르면, Rsense에 의해 전압의 값으로 센싱이 된다. When AC current flows through the
이후, 정류 회로(61)에 의해 DC 전압으로 변환되어 평균값을 센싱하게 된다. 이는 오차 증폭기(63)로 입력이 되어, 기준전압과 비교하여 발생된 오차에 대응하는 오차신호를 포토 커플러(65)를 통해 하프 브릿지 인버터 제어기(67)로 입력된다.Thereafter, the
그러면, 하프 브릿지 인버터 제어기(67)는 입력되는 오차신호에 의해 오차에 대응하는 스위칭 제어신호를 하프 브릿지 인버터(10)로 출력된다.Then, the half
즉, 하프 브릿지 인버터 제어기(67)는 센싱된 전압이 기준전압과 같아 질때까지 하프 브릿지 인버터(10)의 스위칭 주파수를 변경하도록 제어한다.That is, the half
한편, LED부(40)의 열이 증가할 경우, 제2 변압기(50)는 도 12와 같이 종속 연결로 확장시킬 수 있다.On the other hand, when the heat of the
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 LED 조명 구동회로의 LED 열간 전류오차 보상 방법을 보인 흐름도이다. 도 13에 따른 LED 조명 구동회로의 LED 열간 전류오차 보상 방법은 앞서 기술한 LED 조명 구동회로의 구성을 갖고 있어야 한다.13 is a flowchart illustrating a method for compensating LED hot current error in an LED lighting driving circuit according to an exemplary embodiment of the present invention. LED hot current error compensation method of the LED lighting driving circuit according to Figure 13 should have the configuration of the LED lighting driving circuit described above.
도 13을 참조하면, 우선, 하프 브릿지 인버터(10)에 DC 전원을 공급하고(S1301), 초기 설정된 주파수로 인버터를 스위칭한다(S1303).Referring to FIG. 13, first, DC power is supplied to the half bridge inverter 10 (S1301), and the inverter is switched to an initially set frequency (S1303).
이후, 하프 브릿지 인버터(10)는 DC 전원을 AC 전원으로 변환하고(S1305), 초기 설정된 주파수에 따라 공진필터에 의해 결정되는 이득에 따른 AC 전원을 제1 변압기(20)의 1차측으로 출력한다(S1307). Thereafter, the
그러면 제1 변압기(20)는 특정 비율로 1차측에 입력되는 AC 전압을 승압 및 강압하여 2차측으로 출력하고(S1309), 출력된 제1 변압기(20)의 2차측 전압은 병렬 구조로 이루어진 적어도 둘 이상의 열에 각각 구비되는 전파 정류부(30)로 입력되어 DC 전원으로 변환된다(S1311).Then, the
이에, 전파 정류부(30)에 대응하여 각 열에 구비되는 LED부(40)는 전파 정류부(30)로부터 전파 정류된 DC 전원을 공급받아 턴온된다(S1313).Accordingly, the
이때, 각 열에 공급되는 AC 전원에 의한 AC 전류가 제2 변압기(50)의 1차측 혹은 2차측 중 어느 한쪽으로 흐르게 되면, 제2 변압기(50)는 전류 평형 원리에 의해 다른 쪽의 전류와 크기가 같아지도록 한 후, 전체 공급되는 전류를 전압으로 변환하여 센싱된 AC 전압을 출력한다(S1315). 즉, 제2 변압기(50)는 제2 변압기(50)의 1차측과 2차측에 대한 전류의 평균값을 취하여 1차측과 2차측의 전류가 같아지도록 한다.At this time, when the AC current by the AC power supplied to each heat flows to either the primary side or the secondary side of the
이후, 피드백부(60)는 센싱된 AC 전압을 DC 전압으로 정류한 후(S1317), 정류된 DC 전압과 기준 전압과의 오차를 비교하고 그 비교결과에 따른 스위칭 제어신호를 하프 브릿지 인버터(10)로 피드백한다(S1319). 즉, 피드백부(60)는 오차가 발생하면, 에러가 발생한 것으로 판단하여 오차발생에 대응하는 스위칭 제어신호를 하프 브릿지 인버터(10)측으로 출력한다.Thereafter, the
결국, 하프 브릿지 인버터(10)는 피드백되는 스위칭 제어신호에 따라 스위칭 동작하여 AC 전원을 출력한다(S1321).As a result, the
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.
Claims (6)
상기 AC 전원을 승압 또는 강압하여 출력하는 제1 변압기;
병렬 구조로 이루어진 적어도 둘 이상의 열에 각각 하나씩 구비되는 구조로 이루어져, 각각의 열에 구비된 LED부에 제1 변압기로부터 입력받은 AC 전원을 전파 정류하는 전파 정류부;
상기 전파 정류부의 DC 전원에 의해 턴온 되도록 병렬구조를 갖으며, 적어도 둘 이상의 열마다 직렬로 연결된 복수개의 LED를 구비한 LED부;
각 열에 공급되는 AC 전원에 의한 전류가 1차측 혹은 2차측 중 어느 한쪽으로 흐르면, 전류 평형 원리에 의해 1차측과 2차측의 전류가 같아지도록 한 후, 전체 공급되는 전류를 전압으로 변환하여 센싱된 전압을 출력하는 제2 변압기; 및
제2 변압기에 의해 센싱된 전압과 기준 전압과의 오차를 비교하고, 그 비교결과에 따른 오차에 대응하는 스위칭 제어신호를 하프 브릿지 인버터로 피드백 하는 피드백부를 포함하되,
상기 하프 브릿지 인버터의 AC 전압은, 공진필터의 공진커브 및 스위칭 주파수에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 LED 조명 구동회로.
A half bridge inverter switched by a switching control signal to convert an input DC power source into an AC power source;
A first transformer for boosting or stepping down the AC power;
A full-wave rectifying unit having a structure in which at least two columns each having a parallel structure are provided, the full-wave rectifying unit for full-wave rectifying AC power input from the first transformer to the LED units provided in each row;
An LED unit having a parallel structure so as to be turned on by the DC power supply of the full-wave rectifying unit, and having a plurality of LEDs connected in series for at least two columns;
When the current by the AC power supplied to each column flows to either the primary side or the secondary side, the current on the primary side and the secondary side are made equal by the current balancing principle, and then the entire supplied current is converted into voltage and sensed. A second transformer for outputting a voltage; And
A feedback unit for comparing an error between the voltage sensed by the second transformer and the reference voltage and feeding back a switching control signal corresponding to the error according to the comparison result to the half bridge inverter,
AC voltage of the half-bridge inverter is controlled by the resonance curve and the switching frequency of the resonant filter LED lighting drive circuit.
1차측과 2차측의 권선이 서로 반대방향으로 같은 턴수가 감겨있는 것을 특징으로 하는 LED 조명 구동회로.
The method of claim 1, wherein the second transformer,
An LED lighting driving circuit, wherein the windings of the primary side and the secondary side are wound with the same number of turns in opposite directions.
1차측과 2차측에 대한 전류의 평균값을 취하여 1차측과 2차측의 전류가 같아지도록 하는 것을 특징으로 하는 LED 조명 구동회로.
The method of claim 1, wherein the second transformer,
An LED lighting driving circuit comprising the average of the currents on the primary side and the secondary side so that the currents on the primary side and the secondary side are equal.
하프 브릿지 인버터는 입력 DC 전원을 초기 설정된 주파수에 따라 AC 전원으로 변환하고, 변환된 AC 전원은 제1 변압기에 의해 변압되어 병렬 구조로 이루어진 적어도 둘 이상의 열에 각각 구비되는 전파 정류부로 입력되어 DC 전원으로 변환되는 단계;
전파 정류부에 대응하여 각 열에 구비되는 LED부는 전파 정류부로부터 전파 정류된 DC 전원을 공급받아 동작하는 단계;
각 열에 공급되는 AC 전원에 의한 AC 전류가 제2 변압기의 1차측 혹은 2차측 중 어느 한쪽으로 흐르면, 제2 변압기는 전류 평형 원리에 의해 다른 쪽의 전류와 크기가 같아지도록 한 후, 전체 공급되는 전류를 전압으로 변환하여 센싱된 AC 전압을 출력하는 단계; 및
피드백부는 센싱된 AC 전압을 DC 전압으로 정류한 후, 기준 전압과의 오차를 비교하고 그 비교결과에 따른 스위칭 제어신호를 하프 브릿지 인버터로 피드백하여 하프 브릿지 인버터가 피드백되는 스위칭 제어신호에 따라 스위칭 동작하여 AC 전원을 출력하는 단계를 포함하되,
상기 하프 브릿지 인버터에 의해 변환된 AC 전압은, 공진필터의 공진커브 및 스위칭 주파수에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 LED 조명 구동회로의 LED 열간 전류오차 보상 방법.
In the method of compensating for the hot current error of the LED lighting driving circuit according to any one of claims 1, 2 or 4,
The half-bridge inverter converts the input DC power into AC power according to the initially set frequency, and the converted AC power is transformed by the first transformer and input to a full-wave rectifier provided in at least two columns of parallel structure, respectively. Transforming;
LED unit provided in each column corresponding to the full-wave rectifying unit operating by receiving a full-wave rectified DC power from the full-wave rectifying unit;
When the AC current by the AC power supplied to each column flows to either the primary side or the secondary side of the second transformer, the second transformer is made to have the same size as the current on the other side by the current balancing principle, Converting a current into a voltage to output a sensed AC voltage; And
The feedback unit rectifies the sensed AC voltage into a DC voltage, compares an error with a reference voltage, and feeds back a switching control signal according to the comparison result to the half bridge inverter, thereby switching according to the switching control signal fed back by the half bridge inverter. Outputting AC power,
AC voltage converted by the half-bridge inverter, the LED hot current error compensation method of the LED lighting drive circuit, characterized in that it is adjusted by the resonant curve and the switching frequency of the resonance filter.
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