KR101044613B1 - 2색 ｌｅｄ ｐｗｍ 구동 드라이버가 내장되는 집적회로 칩을 포함하는 정전용량 터치센서 - Google Patents

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    • H05B45/325—Pulse-width modulation [PWM]

Abstract

본 발명은 집적회로 칩 내에 복수개의 PWM 신호발생기와 LED 온오프 신호발생기를 포함하여 이루어지는 정전용량 터치센서에 관한 것으로서, 구체적으로, 2색 LED(Dn 그룹 LED와 Dn' 그룹 LED)의 온오프를 PWM 신호발생기(G1-Gn)와 LED 온오프 신호발생기(Dn 그룹 온오프 신호발생기 및 Dn' 그룹 온오프 신호발생기)로 제어하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 집적회로 칩에 2색 LED PWM 구동 드라이버를 하드웨어적으로 집적화하더라도 출력핀의 증가를 최소화한 상태에서 2색 LED를 구동시킬 수 있게 된다. 또한, 외부 통신을 통하여 사용자가 제어할 수 있으므로 프로그램 리소스가 적게 요구된다.
정전용량 터치센서, 2색 LED, PWM, 트랜지스터, 집적회로 칩

Description

2색 ＬＥＤ ＰＷＭ 구동 드라이버가 내장되는 집적회로 칩을 포함하는 정전용량 터치센서 {Capacitive touch sensor having IC chip with a built-in 2-color LED PWM driver}
본 발명은 정전용량 터치센서에 관한 것으로서, 특히 2색 LED PWM 구동 드라이버가 내장되는 집적회로 칩을 포함하는 정전용량 터치센서에 관한 것이다.
정전용량 터치센서가 많이 상용화되고 있는데, 터치여부를 사용자에게 보여주기 위해서 LED(light emitting diode)가 이와 함께 많이 설치된다. 이 때 LED의 밝기(휘도, brightness)는 일반적으로 마이크로 컨트롤러를 통한 PWM(pulse width modulation)에 의해 제어된다.
도 1은 종래의 LED 밝기 조절 회로를 설명하기 위한 회로도이고, 도 2는 도 1의 PWM 신호발생기(G1-Gn)에서 출력되는 PWM 신호의 타이밍도이다. 먼저 도 1에 도시된 바와 같이, 마이크로 컨트롤러(10)에는 복수개의 PWM 신호발생기(G1-Gn)가 설치되며, 각 PWM 신호발생기(G1-Gn)에서 출력되는 PWM 신호는 PWM 신호발생기(G1- Gn)에 일대일 대응하도록 설치되는 출력단(output 1 - output n)에 제공되고, 각각의 출력단(output 1 - output n)에 제공되는 PWM 신호는 출력단(output 1 - output n)에 일대일 대응되도록 설치되는 출력핀(P1-Pn)을 통하여 외부로 출력된다. 각각의 출력핀(P1-Pn)에 대응해서는 LED(D1-Dn)가 설치되며, 출력핀(P1-Pn)에서 출력되는 PWM 신호에 의해 각각의 LED(D1-Dn)가 구동된다.
도 2에 도시된 바와 같이, PWM 신호의 1주기(T1)마다 PWM 로우신호구간(TD1)이 존재하며, LED(D1-Dn)의 밝기는 PWM 로우신호구간(TD1)의 길이에 따라 결정된다.
상술한 종래의 LED 밝기 조절 회로는 원하는 개수의 LED를 제어하기 위해서 LED 개수만큼의 출력핀(P1-Pn)이 할당되어야 된다. 그러나 많은 애플리케이션(application)의 경우 다양한 외부 소자들을 제어하기 위하여 마이크로 컨트롤러(10)에 LED 구동을 위한 출력핀(P1-Pn)을 많이 할당하기가 어려운 경우가 있다. 또한 PWM 구동을 하기 위해서 마이크로 컨트롤러(10)에 구동 프로그램을 저장해야 하기 때문에 내부 리소스가 많이 요구된다는 단점도 있다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 집적회로 칩에 하드웨어적으로 PWM 구동회로를 집적화하여 내장시키고 출력핀의 증가를 최소화한 상태에서 2색 LED를 구동시킬 수 있는 정전용량 터치센서를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 정전용량 터치센서는, 집적회로 칩 내에 복수개의 PWM 신호발생기와 LED 온오프 신호발생기를 포함하여 이루어지는 정전용량 터치센서에 관한 것으로서, 구체적으로,
상기 집적회로 칩에는 상기 PWM 신호발생기에 일대일 대응하도록 PWM 출력핀이 설치되고, 상기 PWM 신호발생기 각각은 서로 반대의 위상을 가지는 PWM 1 및 PWM 2 신호를 상기 PWM 출력핀으로 출력하며,
상기 집적회로 칩의 외부에는 상기 각각의 PWM 출력핀에 병렬로 연결됨으로써 상기 PWM 1 신호에 동기되어 온오프되는 Dn 그룹 LED와 상기 PWM 2 신호에 동기되어 온오프되는 Dn' 그룹 LED가 설치되며,
상기 LED 온오프 신호발생기는 상기 Dn 그룹 LED를 온오프 시키기 위한 온오프 신호를 출력하는 Dn 그룹 LED 온오프 신호발생기와, 상기 Dn'그룹 LED를 온오프 시키기 위하여 상기 Dn 그룹 LED 온오프 신호발생기와는 반대의 위상으로 온오프 신호를 출력하는 Dn' 그룹 LED 온오프 신호발생기로 구분되며,
상기 집적회로 칩에는 상기 Dn 그룹 LED 온오프 신호발생기와 Dn' 그룹 LED 온오프 신호발생기에 일대일 대응하도록 온오프 출력핀이 설치되며,
상기 집적회로 칩의 외부에는 상기 Dn 그룹 LED 온오프 신호발생기에 연결되는 상기 온오프 출력핀에 게이트가 연결되도록 상기 Dn 그룹 LED의 개수만큼 설치됨으로써 상기 Dn 그룹 LED의 턴온 스위치 역할을 하는 Qn 그룹 구동 트랜지스터 와, 상기 Dn'그룹 LED 온오프 신호발생기에 연결되는 상기 온오프 출력핀에 게이트가 연결되도록 상기 Dn'그룹 LED의 개수만큼 설치됨으로써 상기 Dn' 그룹 LED의 턴온 스위치 역할을 하는 Qn' 그룹 구동 트랜지스터가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 PWM 신호발생기에서 출력되는 PWM 1 및 PWM 2 신호의 로우 및 하이 구간의 시간을 제어하고, 상기 Dn 그룹 LED 온오프 신호발생기와 상기 Dn' 그룹 LED 온오프 신호발생기에서 출력되는 온오프 신호의 주기를 제어하는 인터페이스 회로가 상기 집적회로 칩 내에 집적화되며, 상기 인터페이스 회로는 사용자가 칩 외부에 제어할 수 있도록 칩 외부와 통신가능하도록 설치된다.
본 발명에 의하면, 집적회로 칩에 2색 LED PWM 구동 드라이버를 하드웨어적으로 집적화하더라도 출력핀의 증가를 최소화한 상태에서 2색 LED를 구동시킬 수 있게 된다. 또한, 외부 통신을 통하여 사용자가 제어할 수 있으므로 프로그램 리소스가 적게 요구된다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다.
도 3은 본 발명에 따른 정전용량 터치센서를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 LED 온오프 신호발생기(T, T')에서 출력되는 온오프 신호 및 각 채널별로 설치되는 PWM 신호발생기(G1-Gn)에서 발생되는 두 개의 PWM 신호 즉, PWM 1 및 PWM 2 신호의 타이밍도이다.
먼저 도 3을 참조하면, 집적회로 칩(100)에는 복수개의 PWM 신호발생기(G1-Gn)가 설치되며, 각 PWM 신호발생기(G1-Gn)에서는 두 개의 PWM 신호 즉, PWM 1 및 PWM 2 신호가 발생된다.
PWM 신호발생기(G1-Gn)에 일대일 대응하도록 출력단(output 1 - output n)이 설치되며, 출력핀(P1-Pn)은 출력단(output 1 - output n)에 일대일 대응하도록 집적회로 칩(100)에 설치된다. 집적회로 칩(100)의 외부에는 2개 그룹의 LED(Dn group, Dn' group)가 각 출력핀(P1-Pn)에 병렬로 연결되도록 설치된다.
각 PWM 신호발생기(G1-Gn)에서 출력되는 PWM 1 및 PWM 2 신호는 PWM 신호발생기(G1-Gn)에 대응하는 출력단(output 1 - output n)에 제공되고, 이는 출력핀(P1-Pn)을 거쳐 PWM 1신호는 Dn 그룹 LED에 입력되고, PWM 2신호는 Dn' 그룹 LED에 입력된다.
2-color LED(Dn group, Dn' group)을 구동하기 위해서 Dn 그룹 LED 온오프 신호발생기(T)와 Dn'그룹 LED 온오프 신호발생기(T')가 설치된다. Dn 그룹 LED 온오프 신호발생기(T)와 Dn'그룹 LED 온오프 신호발생기(T')에 일대일 대응해서 2개의 온오프 출력핀(S, S')이 설치된다.
도 4에 도시된 바와 같이, Dn 그룹 LED 온오프 신호발생기에서 출력되는 온오프 신호와 Dn'그룹 LED 온오프 신호발생기에서 출력되는 온오프 신호는 서로 반대의 위상을 갖는다. 따라서 Dn 그룹 LED를 온오프시키기 위한 Qn 그룹 구동 트랜지스터(Q1-Qn)와, Dn'그룹 LED를 온오프시키기 위한 Qn'그룹 구동 트랜지스터(Q1'- Qn')가 동작되는 시간은 서로 반대이다. 또한 각 PWM 신호발생기(G1-Gn)에서 출력되는 PWM 1 및 PWM 2 신호도 서로 반대의 위상을 갖는다. 이러한 위상 제어는 칩(100) 내에 집적화되는 인터페이스 회로(101)를 통하여 이루어지고, 사용자가 칩(101)의 외부에서 인터페이스 회로(101)를 제어할 수 있도록 인터페이스 회로(101)는 외부와 통신가능하도록 설치된다.
Qn 그룹 구동 트랜지스터(Q1-Qn)와 Dn'그룹 LED를 온오프시키기 위한 Qn'그룹 구동 트랜지스터(Q1'- Qn')를 '1'일 때 온(on) 되는 스위치로 사용한다면, 도 4에서는 Qn 그룹 구동 트랜지스터가 턴온(turn on) 되는 시간은 TQ1이 되고, Qn' 그룹 구동 트랜지스터가 턴온(turn on) 되는 시간은 TQ2가 된다.
Dn 그룹 LED는 TQ1 동안 출력핀(P1-Pn)에서 출력되는 PWM 1신호에 동기되어 온/오프를 반복하게 되고, Dn'그룹 LED는 TQ2 동안 출력핀(P1-Pn)에서 출력되는 PWM 2신호에 동기되어 온/오프를 반복하게 된다. 따라서 Dn 그룹 LED는 TD1동안 온(on)이 되고, Dn' 그룹 LED는 TD2동안 온(on)이 되어, 결국에는 TD1과 TD2를 조절함으로써 Dn 그룹 LED와 Dn' 그룹 LED의 색상 조절이 가능하게 된다. 이러한 TD1과 TD2의 조절 도 인터페이스 회로(101)를 통하여 사용자가 외부에서 제어할 수 있다.
Dn 그룹 LED와 Dn' 그룹 LED의 턴온(turn on)되는 시간 비율에 따라 각 채널별 2-color LED의 색상이 달라지게 된다. Dn 그룹 LED를 노란색, Dn' 그룹 LED를 녹색으로 사용하면 TD1과 TD2이 같을 경우 즉, PWM 1과 PWM 2의 주기가 같을 경우 주황색이 표현된다. TD1의 길이가 '0' 이고 TD2 의 길이가 'full'인 경우에는 노란색이, 그 반대의 경우에는 녹색 불이 들어오게 된다.
도 1은 종래의 LED 밝기 조절 회로를 설명하기 위한 회로도;
도 2는 도 1의 PWM 신호발생기(G1-Gn)에서 출력되는 PWM 신호의 타이밍도;
도 3은 본 발명에 따른 정전용량 터치센서를 설명하기 위한 도면;
도 4는 LED 온오프 신호발생기(Dn group on/off signal generator, Dn' group on/off signal generator)에서 출력되는 온오프 신호 및 각 채널별로 설치되는 PWM 신호발생기(G1-Gn)에서 발생되는 두 개의 PWM 신호 즉, PWM 1 및 PWM 2 신호의 타이밍도이다.
<도면의 주요부분에 대한 참조번호의 설명>
10: 마이크로 컨트롤러
100: 집적회로 칩
101: 인터페이스 회로
D1-Dn, D1'-Dn': LED
G1-Gn: PWM 신호발생기
output 1 - output n: 출력단
P1-Pn: 출력핀
Q1-Qn, Q1'- Qn': 구동 트랜지스터
S, S': 온오프 출력핀
T, T': LED 온오프 신호발생기

Claims (2)

  1. 집적회로 칩 내에 복수개의 PWM 신호발생기와 LED 온오프 신호발생기를 포함하여 이루어지는 정전용량 터치센서에 있어서,
    상기 집적회로 칩에는 상기 PWM 신호발생기에 일대일 대응하도록 PWM 출력핀이 설치되고, 상기 PWM 신호발생기 각각은 서로 반대의 위상을 가지는 PWM 1 및 PWM 2 신호를 상기 PWM 출력핀으로 출력하며,
    상기 집적회로 칩의 외부에는 상기 각각의 PWM 출력핀에 병렬로 연결됨으로써 상기 PWM 1 신호에 동기되어 온오프되는 Dn 그룹 LED와 상기 PWM 2 신호에 동기되어 온오프되는 Dn' 그룹 LED가 설치되며,
    상기 LED 온오프 신호발생기는 상기 Dn 그룹 LED를 온오프 시키기 위한 온오프 신호를 출력하는 Dn 그룹 LED 온오프 신호발생기와, 상기 Dn'그룹 LED를 온오프 시키기 위하여 상기 Dn 그룹 LED 온오프 신호발생기와는 반대의 위상으로 온오프 신호를 출력하는 Dn' 그룹 LED 온오프 신호발생기로 구분되며,
    상기 집적회로 칩에는 상기 Dn 그룹 LED 온오프 신호발생기와 Dn' 그룹 LED 온오프 신호발생기에 일대일 대응하도록 온오프 출력핀이 설치되며,
    상기 집적회로 칩의 외부에는 상기 Dn 그룹 LED 온오프 신호발생기에 연결되는 상기 온오프 출력핀에 게이트가 연결되도록 상기 Dn 그룹 LED의 개수만큼 설치됨으로써 상기 Dn 그룹 LED의 턴온 스위치 역할을 하는 Qn 그룹 구동 트랜지스터와, 상기 Dn'그룹 LED 온오프 신호발생기에 연결되는 상기 온오프 출력핀에 게이트 가 연결되도록 상기 Dn'그룹 LED의 개수만큼 설치됨으로써 상기 Dn' 그룹 LED의 턴온 스위치 역할을 하는 Qn' 그룹 구동 트랜지스터가 설치되는 것을 특징으로 하는 정전용량 터치센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 PWM 신호발생기에서 출력되는 PWM 1 및 PWM 2 신호의 로우 및 하이 구간의 시간을 제어하고, 상기 Dn 그룹 LED 온오프 신호발생기와 상기 Dn' 그룹 LED 온오프 신호발생기에서 출력되는 온오프 신호의 주기를 제어하는 인터페이스 회로가 상기 집적회로 칩 내에 집적화되며, 상기 인터페이스 회로는 사용자가 칩 외부에 제어할 수 있도록 칩 외부와 통신가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 정전용량 터치센서.
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