KR101048257B1 - LED driving circuit - Google Patents
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Abstract
본 발명의 LED 구동 회로는, 제1 LED 스트링을 구동하기 위한 제1 구동부; 제2 LED 스트링을 구동하기 위한 제2 구동부; 상기 제1 구동부의 동작을 제어하는 제1 제어 신호를 출력하는 제1 구동 제어부; 상기 제1 구동부의 동작을 제어하는 제2 제어 신호를 출력하는 제2 구동 제어부; 상기 제1 제어 신호에 대한 시정수를 결정하는 제1 시정수 회로; 상기 제2 제어 신호에 대한 시정수를 결정하는 제2 시정수 회로; 및 상기 제1 제어 신호의 특성을 상기 제2 시정수 회로에 반영하기 위한 주파수 동기부를 포함한다.LED driving circuit of the present invention, the first driver for driving a first LED string; A second driver for driving a second LED string; A first driving control unit outputting a first control signal for controlling an operation of the first driving unit; A second driving controller outputting a second control signal for controlling the operation of the first driving unit; A first time constant circuit for determining a time constant for the first control signal; A second time constant circuit for determining a time constant for the second control signal; And a frequency synchronizer for reflecting the characteristics of the first control signal to the second time constant circuit.
동기, LED, 구동 회로, 시정수 Sync, LED, Drive Circuit, Time Constant
Description
본 발명은 LED에 조명 장치를 위한 PWM 제어 IC 간의 동기기능을 갖는 LED 구동 회로에 관한 것으로, 특히 LCD 백라이트의 복수의 PWM 제어 IC에 각각 적용되어 복수의 PWM 제어 IC의 각 구동신호들을 동기시키도록 구현함으로써, 복수의 PWM 제어 IC를 동기시킬 수 있고, 비동기에 의해 발생되는 간섭신호 및 잡음 발생을 방지할 수 있는 PWM 제어 IC간 동기기능 갖는 LED 구동 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a LED driving circuit having a synchronization function between the PWM control IC for the LED lighting device, in particular applied to a plurality of PWM control IC of the LCD backlight to synchronize each drive signal of the plurality of PWM control IC. The present invention relates to an LED driving circuit having a synchronization function between PWM control ICs capable of synchronizing a plurality of PWM control ICs and preventing generation of interference signals and noise generated by asynchronous operation.
다수개의 LED(Light Emitting Diode) 스트링들로 이루어진 LED 광원 장치는 조명 응용기기나 LDC 패널의 백라이트 등을 위한 폭넓은 용도로 빠르게 보급되고 있다. LED light source devices consisting of a plurality of strings of light emitting diodes (LEDs) are rapidly spreading for a wide range of applications for lighting applications or backlights of LDC panels.
전체적으로 고 광도를 가지는 LED는 모니터 및 텔레비전(이하에서 집합적으로 모니터라 함)에 기반한 액정 디스플레이(LCD)의 백라이트를 포함한 많은 응용기기에서 사용될 수 있다. 대형 LCD 모니터에서, LED는 일반적으로 직렬로 연결된 LED로 이루어진 하나 이상의 스트링으로 이루어진다.LEDs with high brightness as a whole can be used in many applications, including backlights of liquid crystal displays (LCDs) based on monitors and televisions (collectively referred to as monitors hereinafter). In large LCD monitors, LEDs typically consist of one or more strings of LEDs connected in series.
LCD 모니터에 대한 백라이트를 공급하기 위해, 두 가지 기본 기술 중 하나가 일반적으로 사용된다. 제 1 기술은 백색 LED로 구성된 하나 이상의 스트링을 사용하고, 백색 LED는 일반적으로 형광체(물질)를 가지는 청색 LED를 포함한다. 이 형광체는 LED에 의해 발생된 청색 광을 흡수하며, 백색 광을 방출한다. 제 2 기술에서는, 유색 LED로 구성된 하나 이상의 개별적인 스트링이 인접하게 배치되어, 서로 조합된 광이 백색 광처럼 보이도록 한다.To provide backlight for LCD monitors, one of two basic techniques is commonly used. The first technique uses one or more strings of white LEDs, which typically include blue LEDs with phosphors (materials). This phosphor absorbs the blue light generated by the LED and emits white light. In the second technique, one or more individual strings of colored LEDs are placed adjacent to each other so that the light combined with each other looks like white light.
한편, LCD TV와 모니터의 시장이 대형화함에 따라서, LCD 백라이트용 백라이트용 LED 스트링들 또한 대용량으로 발전하고 있어, LED 스트링 구동용 IC를 2개 이상 병렬로 사용해야 할 필요성이 대두 되고 있다. 이 경우, 2개 이상의 IC를 구동시 구동 신호 사이의 위상이 동일하게 맞추어야 한다.On the other hand, as the market for LCD TVs and monitors is enlarged, LED strings for backlighting LCDs have also been developed in large capacities, which necessitates the use of two or more LED string driving ICs in parallel. In this case, when driving two or more ICs, the phases between the driving signals must be equalized.
도 1은 종래 LED 구동 회로의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a conventional LED driving circuit.
도 1을 참조하면, 종래 LED 구동 회로는, 구동신호의 주파수를 결정하기 위한 시정수(τ)를 제공하는 시정수 회로(1)와, 상기 시정수 회로(1)의 시정수에 따라 제1 구동신호(Sd1)를 발생하는 제1 PWM 제어 IC(IC1)와, 상기 시정수 회로(1)의 시정수에 따라 제2 구동신호(Sd2)를 발생하는 제2 PWM 제어 IC(IC2)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a conventional LED driving circuit includes a time
상기 시정수 회로(1)는, 상기 시정수를 결정하는 시정수 커패시터(CT)를 포함하고, 또한 시정수 저항을 포함할 수 있으며, 이때, 상기 시정수 커패시터(CT)와 시정수 저항은 다양한 방식으로 연결될 수 있다.The time
또한, 상기 제1,제2 PWM 제어 IC(IC1,IC2) 각각은 상기 구동신호를 발생하는 LED 구동회로를 포함하며, 이 LED 구동회로에 대해서는 도 2를 참조하여 설명한다.In addition, each of the first and second PWM control ICs IC1 and IC2 includes an LED driving circuit for generating the driving signal, which will be described with reference to FIG. 2.
도 2는 도 1의 PWM 제어 IC의 세부 구성을 도시한 구성도이다.FIG. 2 is a configuration diagram showing the detailed configuration of the PWM control IC of FIG. 1.
도 2를 참조하면, 종래 PWM 제어 IC는, 상기 시정수에 따라 삼각파 및 구형파를 생성하는 기본파 생성부(10)와, 피드백전압(Vfb)과 기설정된 기준전압(Vref)간의 차신호(Sero)와 상기 삼각파신호(Sosc)를 비교하여 PWM 신호(Spwm)를 생성하는 PWM 비교부(20)와, 상기 기본파 생성부(10)의 구형파와 상기 PWM 비교부(200)의 PWM 신호(Spwm)에 따라 구동신호(Sd)를 생성하는 구동신호 생성부(30)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the conventional PWM control IC includes a
도 3은 도 1의 LED 구동 회로의 주요 신호 타이밍 챠트로서, 도 3에서, Vfb는 피드백 전압이고, Vref는 기설정된 기준전압이며, Sd는 구동신호이며, 이는 하이신호(HO)와 로우신호(LO)를 포함한다.3 is a main signal timing chart of the LED driving circuit of FIG. 1, in which Vfb is a feedback voltage, Vref is a predetermined reference voltage, and Sd is a driving signal, which is a high signal HO and a low signal ( LO).
도 3을 참조하면, 전술한 바와 같이 종래의 PWM 제어 IC는, 상기 피드백전압(Vfb)과 기설정된 기준전압(Vref)에 따라 HO신호와 LO신호를 포함하는 구동신호(Sd)를 생성한다.Referring to FIG. 3, as described above, the conventional PWM control IC generates the driving signal Sd including the HO signal and the LO signal according to the feedback voltage Vfb and the preset reference voltage Vref.
이에 대해 구체적으로 설명하면, 도 2 및 도 3을 참조하면, 종래의 LED 구동 회로에서 구동신호를 발생하는 과정은 상기 기본파 생성부(10)의 구형파와 상기 PWM 비교부(200)의 PWM 신호(Spwm)를 비교하여 첫번째 주기에서는 HO 신호(또는 LO)가 출력되고 두번째 신호 주기에서 LO신호(또는 HO)신호가 출력된다. 즉 HO신호와 LO신호는 서로 우선 순위가 없이 랜덤(Random)하게 나타나는 것을 알 수 있다.2 and 3, a process of generating a driving signal in a conventional LED driving circuit includes a square wave of the
이에 따르면, 종래 LED 구동회로에서의 PWM 제어 IC를 2개 이상 병렬로 구동 하게 되면 동일한 삼각파 신호를 사용하여도 상기 HO와 LO사이에 우선 순위가 없기 때문에 복수의 구동신호간 동기가 맞지 않게 되는 문제점이 있다.Accordingly, when two or more PWM control ICs in a conventional LED driving circuit are driven in parallel, there is no priority between the HO and LO even when using the same triangular wave signal. There is this.
이에 따라, 복수의 PWM 제어 IC에서 복수의 구동 신호가 랜덤하게 출력되므로, IC와 IC 출력 사이에 동기가 이루어지지 않으므로, 다수개의 LED 스트링들 사이에 빛의 간섭과 잡음이 발생하게 되고, 이에 따라 LCD 백라이트에서 깜빡거림과 같은 불량 현상이 발생하게 되는 문제점이 있다.Accordingly, since a plurality of driving signals are randomly output from the plurality of PWM control ICs, synchronization is not performed between the IC and the IC output, and thus interference and noise of light are generated between the plurality of LED strings. There is a problem that a bad phenomenon such as flickering occurs in the LCD backlight.
본 발명은 복수개의 LED 스트링들을 구동시키는데 있어 비동기에 의해 발생되는 간섭신호 및 잡음 발생을 방지할 수 있는 LED 구동 회로를 제공하는자 한다.An object of the present invention is to provide an LED driving circuit capable of preventing the generation of interference signals and noise generated by asynchronous in driving a plurality of LED strings.
본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 회로는, 제1 LED 스트링을 구동하기 위한 제1 구동부; 제2 LED 스트링을 구동하기 위한 제2 구동부; 상기 제1 구동부의 동작을 제어하는 제1 제어 신호를 출력하는 제1 구동 제어부; 상기 제1 구동부의 동작을 제어하는 제2 제어 신호를 출력하는 제2 구동 제어부; 상기 제1 제어 신호에 대한 시정수를 결정하는 제1 시정수 회로; 상기 제2 제어 신호에 대한 시정수를 결정하는 제2 시정수 회로; 및 상기 제1 제어 신호의 특성을 상기 제2 시정수 회로에 반영하기 위한 주파수 동기부를 포함한다.An LED driving circuit according to an embodiment of the present invention, the first driver for driving a first LED string; A second driver for driving a second LED string; A first driving control unit outputting a first control signal for controlling an operation of the first driving unit; A second driving controller outputting a second control signal for controlling the operation of the first driving unit; A first time constant circuit for determining a time constant for the first control signal; A second time constant circuit for determining a time constant for the second control signal; And a frequency synchronizer for reflecting the characteristics of the first control signal to the second time constant circuit.
상기 구성에 따른 본 발명의 LED 구동 회로를 실시하면, 저렴한 비용으로 다수개의 LED 스트링들을 구동하는 동기를 맞출 수 있는 이점이 있다. By implementing the LED driving circuit of the present invention according to the above configuration, there is an advantage that can be synchronized to drive a plurality of LED strings at a low cost.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한 다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings referred to in the present invention, components having substantially the same configuration and function will use the same reference numerals.
도 4에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 회로는, 제1 LED 스트링(미도시)을 구동하기 위한 제1 구동부(210); 제2 LED 스트링(미도시)을 구동하기 위한 제2 구동부(220); 상기 제1 구동부(C(210)의 동작을 제어하는 제1 제어 신호(PWM1)를 출력하는 제1 구동 제어부로서 제1 제어 IC(110); 상기 제2 구동부(220)의 동작을 제어하는 제2 제어 신호(PWM2)를 출력하는 제2 구동 제어부로서 제2 제어 IC(120); 상기 제1 제어 신호(PWM1)에 대한 시정수를 결정하는 제1 시정수 회로로서 제1 시정수 커패시터(130); 상기 제2 제어 신호(PWM2)에 대한 시정수를 결정하는 제2 시정수 회로로서, 제2 시정수 커패시터(140) 및 시정수 저항(148); 및 상기 제1 제어 신호(PWM1)의 특성을 상기 제2 시정수 회로에 반영하기 위한 주파수 동기부(160)를 포함할 수 있다.LED driving circuit according to an embodiment of the present invention shown in Figure 4, the first driving unit for driving a first LED string (not shown) (210); A
상기 주파수 동기부(160)는, 일단이 상기 제1 제어 신호(PWM1)의 출력단에 연결된 커플링 커패시터(168); 애노드가 상기 커플링 커패시터(168)의 타단에 연결되고, 캐소드가 상기 제2 시정수 커패시터(140)와 시정수 저항(148)의 연결 노드(N1)에 연결되는 제1 다이오드(162); 및 캐소드가 상기 커플링 커패시터(168)의 타단에 연결되고, 애노드가 접지에 연결된 제2 다이오드(164)로 이루어질 수 있다.The
상기 제1 시정수 커패시터(130)는, 일단이 상기 제1 제어 IC(110)에 연결되 고 타단이 접지에 연결될 수 있다.The first time
상기 제2 시정수 커패시터(140)는, 일단이 상기 제2 제어 IC(120)에 연결되고, 상기 시정수 저항(148)은, 일단이 상기 제2 시정수 커패시터(140)의 타단에 연결되고, 타단이 접지에 연결될 수 있다.One end of the second time
상기 제1 구동부(210) 및/또는 제2 구동부(220)는 스위치 소자(예 : Field Effect Transistor)를 포함하며, 상기 제1 제어 신호(PWM1)는 상기 제1 구동부(210)의 스위치 소자를 온/오프시키는 신호이며, 상기 제2 제어 신호(PWM2)는 상기 제2 구동부(220)의 스위치 소자를 온/오프시키는 신호이다.The
상기 제1 제어 신호(PWM1)는, 상기 커플링 커패시터를 통과하면서, N0노드에서 도시한 바와 같이 톱니 모양 유사한 파형으로 변환되고, 상기 변환된 파형 중 상기 제1 다이오드(162)에 대한 정방향 성분만이 상기 제1 다이오드(162)를 통과하여, 상기 제2 시정수 커패시터(140)와 시정수 저항(148)의 연결 노드(N1)로 인가된다. 그 결과, 상기 제2 제어 IC(120)의 시정수는, 상기 제2 시정수 커패시터(140)와 시정수 저항(148)의 연결 노드(N1)로 인가된 신호의 주파수를 따르게 된다. 상기 제2 다이오드(164)는 상기 제1 다이오드(162)를 통과하지 못하는 성분을 접지로 흘려보내기 위한 것이다.The first control signal PWM1 is converted into a sawtooth-like waveform as shown at node N0 while passing through the coupling capacitor, and only a forward component of the converted waveform to the
상기 제1 구동부(210) 및/또는 제2 구동부(220)는, LED 스트링으로 구동 전원을 공급하기 위한 회로로서, 예컨대, 전하 펌프 회로나 SMPS(switched-mode power supply) 회로를 구비할 수 있다. 이 경우, 도시한 상기 제1 구동부(210) 및/또는 제2 구동부(220)의 스위치 소자는, 상기 전하 펌프 또는 SMPS(switched-mode power supply) 회로를 구성하는 스위치 소자일 수 있다.The
상기 제1 제어 IC(110) 및/또는 제2 제어 IC(120)는, 도 2의 세부 구조를 가진 것으로 구현될 수 있다. 즉, 상기 제1 시정수 회로에서 결정된 시정수에 따라 삼각파 및 구형파를 생성하는 기본파 생성부; 상기 제1 구동부의 출력 신호에 대한 피드백 전압과, 기설정된 기준 전압간의 차이와, 상기 삼각파를 비교하여 PWM 신호를 생성하는 PWM 비교부; 및 상기 구형파와 상기 PWM 신호에 따라 상기 제1 제어 신호를 생성하는 구동신호 생성부를 구비할 수 있다.The
도 5는, 상기 제1 구동부(210) 및/또는 제2 구동부(220)에 구비될 수 있는 전하 펌프를 도시한다.FIG. 5 illustrates a charge pump that may be provided in the
도시한 전하 펌프는, 입력 전원의 전류를 축적하는 인덕터(10); 상기 인덕터(10)가 전류를 축적하고, 축적된 전류를 방출하도록 스위칭하는 스위칭부(20); 상기 인덕터(10)에서 방출된 전류의 전하를 축적하는 제1 축적 커패시터(30); 상기 제1 축적 커패시터(30)로부터 전달받은 전하를 축적하여, 출력 전원으로서 출력하는 제2 축적 커패시터(40); 상기 인덕터(10)에서 상기 제1 축적 커패시터(30)로 일방향 전류 경로를 형성하는 제1 다이오드(52); 상기 제1 축적 커패시터(30)에서 상기 제2 축적 커패시터(40)로 일방향 전류 경로를 형성하는 제2 다이오드(54) 및 제3 다이오드(56); 및 상기 제2 다이오드(54) 및 제3 다이오드(56)의 연결 노드와, 상기 인덕터(10) 사이에 연결된 평활 커패시터(60)를 포함한다.The illustrated charge pump includes an
상기 인덕터(10)는 입력단(I)에 전압이 인가된 시점부터 소정의 지연 시간(즉, 과도기) 동안 전류를 지수함수적으로 증가시키고 나서, 정전류 상태를 유지시키는 특성이 있다. 또한, 정전류 상태의 상기 인덕터(10)에 부하를 연결시키면, 상기 인덕터(10)는 정전류 형태로 저장된 전기 에너지를 상기 부하로 전달한다.The
이를 위해, 상기 소정의 지연 시간 동안 상기 스위칭부(20)가 턴온시키고, 상기 인덕터(10)가 정전류 상태가 되면 상기 스위칭부(20)를 턴오프시키고, 상기 인덕터(10)에 저장된 정전류가 어느 정도 소진되면, 다시 상기 스위칭부(20)를 턴온시킨다.To this end, when the
상기 인덕터(10)가 정전류 상태일 때 스위칭부(20)를 턴오프하면, 정전류를 유지하려는 인덕터(10)의 특성상, 소정 시간 동안 정전류를 상기 제1 축적 커패시터(30)로 흘러보내게 되고, 그 결과 상기 축적 커패시터(30)에는 전하가 축적된다.If the
상기 평활 커패시터(60)는 상기 스위칭부(20)의 스위칭 과정에서 발생하는 교류 성분을 바이패스시키는 기능, 및/또는 상기 소정의 지연 시간(즉, 과도기) 동안 상기 제1 축적 커패시터(30)에서 제2 축적 커패시터(40)로의 전류 흐름을 억제하는 기능을 수행한다.The
전하가 축적된 상기 제1 축적 커패시터의 전압이 2개의 다이오드(54, 56)의 문턱전압을 넘을 정도로 높아지면, 상기 제1 축적 커패시터(30)에서 제2 축적 커패시터(40)로 전류가 흐르게 되며, 상기 전류에 의해 제2 축적 커패시터(40)에 전하가 축적된다.When the voltage of the first accumulation capacitor, in which charge is accumulated, becomes high enough to exceed the threshold voltages of the two
상기 제2 축적 커패시터(40)에 축적된 전하는, 전원 출력단(O)에서 방출되는 전류의 형태로, 상기 전원 출력단(O)에 연결된 부하에 전달된다.The charge accumulated in the
도 6은, 상기 제1 구동부(210) 및/또는 제2 구동부(220)에 구비될 수 있는 SMPS(switched-mode power supply)를 구비한 전원 공급 회로를 도시한다.FIG. 6 illustrates a power supply circuit having a switched-mode power supply (SMPS) that may be provided in the
도시한 SMPS 회로는, 직류를 교류로 변환하기 위한 스위칭 소자들로서 4개의 FET(S1 ~ S4); 및 상기 스위칭 소자를 구동하는 구동 신호가 상기 스위칭 소자에 전달되는 것을 단속하는 단속 스위치 소자(SW1); 및 트랜스포머(T)를 포함한다. 여기서, 상기 단속 스위치 소자(SW1)는 제1 제어 신호(PWM1) 또는 제2 제어 신호(PWM2)에 의해 온/오프되도록 구현될 수 있다.The illustrated SMPS circuit includes four FETs S1 to S4 as switching elements for converting direct current into alternating current; And an intermittent switch element (SW1) which intercepts transmission of a driving signal for driving the switching element to the switching element. And transformer (T). The intermittent switch element SW1 may be implemented to be turned on / off by the first control signal PWM1 or the second control signal PWM2.
본 발명의 기술사상은 상기 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above embodiment, it should be noted that the above embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
예컨대, 설명의 편의를 위해 상기에서는 2개의 LED 스트링들을 구동하는 LED 구동 회로로 구체화하여 설명하였지만, 3개 이상의 LED 스트링들을 구동하는 LED 구동 회로에도 본 발명의 사상을 용이하게 적용할 수 있으며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속함은 물론이다. For example, for convenience of description, the above-described embodiment is described as an LED driving circuit for driving two LED strings, but the idea of the present invention can be easily applied to an LED driving circuit for driving three or more LED strings. In addition, of course, it belongs to the scope of the present invention.
도 1은 종래 기술에 따른 LED 구동 회로를 도시한 구성도.1 is a block diagram showing a LED driving circuit according to the prior art.
도 2는 도 1의 PWM 제어 IC의 세부 구성을 도시한 구성도.2 is a configuration diagram showing the detailed configuration of the PWM control IC of FIG.
도 3은 도 1의 LED 구동 회로의 주요 신호 타이밍 챠트.3 is a main signal timing chart of the LED driving circuit of FIG. 1;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 회로를 도시한 회로도.4 is a circuit diagram showing an LED driving circuit according to an embodiment of the present invention.
도 5는 도 4의 상기 제1 구동부 및/또는 제2 구동부에 포함될 수 있는 전하 펌프를 도시한 회로도.FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a charge pump that may be included in the first driver and / or the second driver of FIG. 4.
도 6은 도 4의 상기 제1 구동부 및/또는 제2 구동부에 포함될 수 있는 SMPS 회로를 구비한 전원 공급 회로를 도시한 회로도.FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a power supply circuit having an SMPS circuit that may be included in the first driver and / or the second driver of FIG. 4.
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