KR101054878B1 - 정전류원 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부하군에 흐르는 구동전류의 끊김 감지가 가능한 정전류원 회로에 관한 것이다. 본 발명에 따른 정전류원은 회로는 직류 전압 공급원에 병렬로 연결된 다수개의 부하군과 연결된 정전류원 회로에 있어서, 제n 부하군의 일측과 연결되어 부하군의 구동전류를 통과시키는 제n 트랜지스터, 제n 트랜지스터의 에미터 단과 일측이 연결되고, 접지와 타측이 연결된 제n 부하군의 제1저항을 연결하는 제n 부하군의 제1 노드, 제n 부하군의 제1 노드의 전압과 구동기준전압을 입력 받는 제n 구동앰프, 제n 트랜지스터의 베이스 단과 연결된 제n 부하군의 제2 저항, 제n 구동앰프의 출력단과 제n 부하군의 제2 저항을 연결하는 제n 부하군의 제2 노드 및 제n 부하군의 제2 노드의 전압과 비교기준전압을 입력 받는 제n 비교기를 포함하여 제n 정전류원을 구성하되, 구동기준전압이 다수개의 정전류원의 구동앰프에 공통으로 입력되고, 비교기준전압이 다수개의 정전류원의 비교기에 공통으로 입력되어, 다수개의 정전류원이 병렬 연결 되는 것을 특징으로 한다.

Description

정전류원 회로{CONSTANT CURRENT SOURCE CIRCUIT}
본 발명은 부하군에 흐르는 구동전류의 끊김 감지가 가능한 정전류원 회로에 관한 것이다.
액정표시장치용 백라이트의 광원으로는 발광 다이오드(LED), 형광램프, 메탈할라이드 램프 등이 주로 사용된다. 이중 발광 다이오드는 수명이 길며, 별도의 인버터가 필요 없고, 경량 및 박형으로 균일 발광이 가능하고 저소비전력 특성이 우수하여, 중소형 액정표시장치용 백라이트 광원으로 많이 사용되고 있다.
일반적으로 액정표시장치용 백라이트 광원으로 이용되는 발광 다이오드의 구동은 발광 다이오드 적용 방법에 따라 직렬 또는 병렬로 연결하고 전원을 인가하여 사용한다. 이때, 발광 다이오드를 구동하기 위해서 발광 다이오드에 전원을 공급하는 전원 공급 장치는 일정한 전압을 공급해야 한다. 따라서, 고효율로 전원을 발광 다이오드에 공급하기 위해서 발광 다이오드의 연결 수량과 발광 다이오드의 구동 상태의 변동을 감지해야 한다. 즉, 발광 다이오드가 고장 등과 같은 이유로 전류의 공급이 끊겼을 경우, 이를 검출할 수 있어야 한다. 기존의 발광 다이오드군의 단절 감지 방법은 발광 다이오드군의 하단부의 전압을 이용하여 판별하였다.
따라서, 정전류원에 비해 높은 발광 다이오드군의 구동전압을 감지회로에서 처리하여야 하므로, 감지회로는 다이오드의 구동전압을 견딜 수 있는 고 전압 공정을 사용하여 제작된다. 따라서 종래의 기술에 따르면, 설계 비용 증가, 공정 복잡성 등의 문제점이 있다.
본 발명은 부하군인 발광 다이오드단이 고장과 같은 이유로 구동전류가 흐르지 않을 경우 이를 감지할 수 있는 정전류원을 제공하는 것으로서, 일반적인 저 전압 공정을 이용한 정전류원 제작 공정으로 제작이 가능한 발광 다이오드단의 구동전류의 끊김을 감지할 수 있는 감지회로를 포함하는 정전류원을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 부하군 일측에 연결된 바이폴라 트랜지스터의 베이스 단에 연결된 단절 검출 저항, 바이폴라 트랜지스터의 에미터 단에 연결된 에미터 저항, 단절 검출 저항과 에미터 저항 사이에 연결된 구동앰프, 단절 검출 저항과 구동앰프의 출력 단을 연결하는 단절 검출 노드 및 단절 검출 노드와 연결된 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하군 단절 인식이 가능한 정전류 회로가 제공된다.
단절 검출 노드의 전압 값은 단절 검출 저항에 흐르는 전류 값에 따라 변한다.
부하군에 흐르는 전류가 단절되었을 경우, 단절 검출 노드에 흐르는 전류는 단절되기 전 보다 증가하게 되며, 증가한 전류만큼 단절 검출 노드의 전압은 높아진다.
비교기의 기준 입력 전압 값은 부하군을 흐르는 전류의 단절 여부를 판단하기 위한 기준 전압을 가진다.
단절 검출 노드의 전압값은 아래의 [수식1]을 만족한다.
[수식1]
VNODE = VREF + VBE + R1 × IB
여기서, VNODE는 단절 검출 노드에 걸리는 전압, VREF는 구동앰프 기준 입력 전압, VBE는 바이폴라 트렌지스터의 고유 베이스 에미터 전압, R1은 단절 검출 저항, IB는 단절 검출 저항에 흐르는 전류 값이다.
비교기는 부하군에 흐르는 전류의 단절 여부에 따라서 출력 값이 변한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 부하군인 발광 다이오드단의 구동전류의 끊김을 감지하여, 발광 다이오드를 광원으로 사용하는 조명기기에서 발광 다이오드를 더 효과적으로 구동하는데 이용될 수 있다는 이점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전류원 회로는 일반적인 정전류원 회로에 저항과 비교기를 포함하여 제작되는 것으로,
본 발명의 일 실시예에 의하면, 구동 전류의 끊김을 감지할 수 있는 정전류원 회로 및 감지회로는 종래의 고 전압 공정이 아닌 일반적인 저 전압 공정으로 제작이 가능하다는 이점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 일반적인 저 전압 공정을 이용한 구동 전류의 끊김을 감지할 수 있는 정전류원 회로 및 감지회로의 제작은 종래에 비해 설계 비용을 감소시킬 수 있다는 이점이 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전류원을 나타낸 회로도.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부하군이 개방되었을 경우를 나타낸 예시도.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전류원 회로의 배치도.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전류원 회로의 다른 배치도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
이하, 본 발명에 따른 정전류원 회로의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전류원을 나타낸 회로도이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전류원 회로는 부하군의 개방을 감지하기 위한 저항과 비교기를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전류원 회로는 제1저항(101), 제2저항(102), 제1노드(103), 구동앰프(104), 제2노드(105) 및 비교기(106)를 포함하여 구성된다.
제1저항(101)은 부하군 일측과 연결되어 부하군의 구동 전류를 통과시키는 BJT의 베이스 단과 연결된다.
제2저항(102)은 BJT의 에미터 단과 연결되어 있다. 제2저항(102)의 일측은 BJT의 에미터 단과 연결되고, 다른 일측은 접지되어 있다.
제1노드(103)는 BJT의 에미터 단과 제2저항(102)를 연결해주는 노드이다. 구동앰프(104)는 제1노드(103)와 제1저항(101) 사이에 연결된다. 제1노드(103)는 구동앰프(104)의 입력단과 연결되고, 제1저항(101)은 구동앰프(104)의 출력단과 연결된다. 구동앰프(104)는 기준 전압과 제1노드(103)의 전압을 입력 받아 제1노드(103)가 구동앰프로 들어오는 기준 전압과 동일한 값을 유지하도록 피드백 작용을 한다.
제2노드(105)는 구동앰프(104)와 제1저항(101)을 연결해주는 노드이다. 구동앰프(104)로부터 출력되는 전류와 제1저항(101)에 의해서 제2노드(105)의 전압이 결정된다.
비교기(106)는 제2노드(105)와 연결된다. 제2노드(105)는 비교기(106)의 입력단과 연결된다. 비교기(106)는 제2노드(105)의 전압을 입력 받아 비교기(106)의 기준 전압과 비교하여, 비교 결과를 출력한다. 이때, 비교기의 출력에 따라서 부하군의 개방 여부를 알 수 있다.
부하군에 정상적으로 구동전류가 흐를 경우, 제1노드(103)에서의 전압은 구동앰프(104)의 기준 전압과 같은 전압을 유지하게 된다. 즉, VNODE1 = VREF가 된다. 여기서, VNODE1은 제1노드(103)에서의 전압, VREF는 구동앰프(104)의 기준 전압이다.
부하군에 정상적으로 구동전류가 흐를 경우, 제2노드(105)에서의 전압은 아래 [수식1]과 같이 표현된다.
[수식1]
VNODE2 = VREF + VBE + R1 × IB
여기서, VNODE2는 제2노드(105)에 걸리는 전압, VBE는 BJT의 베이스 이미터 전압, R1는 제1저항(101), IB는 제2노드(105) 및 제1저항(101)에 흐르는 전류이다. VBE는 일반적으로 0.7V 정도를 유지한다.
부하군의 구동전류와 IB는 아래의 [수식2]와 같이 표현된다.
[수식2]
IB = ILED/β
여기서, ILED는 부하군의 구동전류이며, β는 BJT의 고유 특성값으로 일반적으로 100~200 정도의 값을 갖는다. 본 발명의 일 실시예에서는 β를 100의 값을 갖는다 가정한다.
예를 들어, 구동앰프(104)의 기준 전압인 VREF=0.3V, 비교기(106)의 기준 전압인 Vopen=2.5V, 제1저항(101)인 R1=1KΩ 및 부하군의 구동전류인 ILED=100mA, β=100으로 가정할 수 있다.
이때, 제2노드(105)에 걸리는 전압은, [수식1] 및 [수식2]에 의해
VNODE2 = 0.3V + 0.7V + 1KΩ × 100mA/100 = 2V
가 된다.
위와 같은 제2노드(105)의 전압은 비교기(106)로 입력된다. 비교기(106)는 제2노드(105)인 VNODE2 = 2V와 비교기(106)의 기준 전압인 Vopen=2.5V를 입력 받아 비교결과를 출력한다. 이때, 제2노드(105)의 전압이 비교기(106)의 기준 전압에 비해 낮으므로, 비교기(106)의 출력은 High가 된다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도1에서 부하군이 개방되었을 경우, 도1의 회로가 변형되는 것을 나타낸 예시도이다.
부하군이 개방 되었을 경우, 부하군의 구동전류가 흐르지 않으므로, 도1의 바이폴라 트랜지스터는 다이오드와 같은 동작을 한다. 즉, 정전류원 회로는 도2와 같이 표현된다.
부하군의 구동전류가 흐르지 않을 경우에도 구동앰프(104)의 피드백(Feedback) 구성은 유지된다.
구동앰프(104)의 입력인 제1노드(103)의 전압은 구동앰프의 기준 전압인 0.3V를 유지해야 하므로, 제2저항(102)로 흐르는 전류를 증가된다. 또한, 제2저항(102)로 흐르는 전류는 BJT의 베이스 전류(IB)로만 이루어 지므로, BJT의 베이스 전류(IB), 즉 제1저항(101)에 흐르는 전류가 증가하게 된다. 그러나 제1저항(101)에 흐르는 전류는 구동앰프(104)에서 만들어지는 전류 이므로, 구동 전류 없이 제1노드를 0.3V로 만들 만큼 전류를 생성하지 못한다. 따라서 베이스 전류는 최대값까지 증가하게 되지만 실질적으로 제1노드(103)의 전압값은 0.3V가 될 수 없다.
예를 들어, 위의 도1에 주어진 회로에서 부하군이 개방되기 전의 베이스 전류는 1mA였을 경우, 부하군이 단절이 되었을 때에는 베이스 전류(IB)가 최대값까지 증가한다. 이때 구동앰프(104)가 최대 2mA까지 생성할 수 있다 가정하면, 베이스 전류(IB)의 최대값은 2mA가 된다.
이때, 제2노드의 전압은 [수식1] [수식2]에 의해서 아래와 같이 계산된다.
VNODE2 = 0.3V + 0.7V + 2V = 3V
따라서, 부하군의 구동전류가 정상적으로 흐를 경우와 비교하였을 때, 제2노드(105)의 전압이 변하였다는 것을 알 수 있다. 이와 같은 제2노드(105)의 전압이 비교기(103)의 입력이 된다. 이때, 비교기(103)의 기준 전압인 2.5V보다 높은 전압인 3V가 입력되므로 비교기(103)의 출력은 Low가 된다.
부하군의 구동전류가 정상적으로 흐를 경우, 비교기(106)의 출력은 High가 되고, 부하군의 구동전류가 흐르지 않을 경우, 비교기(106)의 출력은 Low가 된다. 즉, 비교기(106)의 출력에 따라 부하군의 구동전류의 상태를 알 수 가 있다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전류원 회로의 배치도이다.
도3을 참조하면, 복수개의 부하군이 병렬로 연결되어 있다. 각 부하군마다 본 발명에 일 실시예에 따른 정전류원 회로가 연결된다. 즉, 복수개의 구동앰프(320)들 및 비교기(330)들이 병렬로 연결된다. 구동앰프(320)들의 기준 전압이 공통으로 연결되어 입력된다. 비교기(330)들 또한 기준 전압이 공통으로 연결되어 입력된다.
만약, 병렬로 연결된 복수개의 부하단이 모두 구동전류가 정상적으로 흐른다면, 모든 비교기(330)의 출력은 High가 될 것이다. 만약, 병렬로 연결된 복수개의 부하단 중에서 구동전류가 흐르지 않는 부하단이 있다면, 그 부하단에 해당되는 비교기(330)의 출력만 Low가 될 것이다. 이와 같이, 비교기(330)들의 출력에 따라 구동전류가 흐르지 않는 부하군을 알 수 있다. 이때, 병렬로 연결된 복수개의 구동앰프(320) 및 비교기(330)들은 하나의 칩(310)으로 구성될 수 있다.
따라서, 도3에 도시된 바와 같이, 직류 직류 전압 공급원에 병렬로 연결된 다수개의 부하군 중 제1 부하군에 연결된 제1 정전류원은 제1 트랜지스터, 제1 부하군의 제1 노드, 제1 구동앰프(320), 제1 부하군의 제1저항, 제1 부하군의 제1 노드 및 제1 비교기(330)를 포함한다. 도3에서 편의상 병렬로 연결된 부하군 중 직류전원공급원과 연결된 부하군을 순차적으로 제1, 2 … n 부하군으로 설명한다. 도3의 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 제1 부하군을 중심으로 설명하도록 한다.
제1 트랜지스터는 제1 부하군의 일측과 연결되어 부하군의 구동전류를 통과시킨다.
제1 부하군의 제1 노드는 제1 트랜지스터의 에미터 단과 일측이 연결되고 접지와 타측이 연결된 제1 부하군의 제1 저항을 연결한다.
제1 구동앰프(320)는 제1 부하군의 제1 노드의 전압과 제1 구동앰프(320)의 기준전압인 구동기준전압을 입력 받는다.
제1 부하군의 제1 저항은 제1 트랜지스터의 베이스 단과 연결된다.
제1 부하군의 제2 노드는 제1 구동앰프(320)의 출력단과 제1 부하군의 제2저항을 연결한다.
제1 비교기(330)는 제1부하군의 제2 노드의 전압과 제1 비교기(330)의 기준전압인 비교기준전압을 입력 받는다.
이와 같이 구성된 다수개의 정전류원은 구동기준전압이 다수개의 정전류원의 구동앰프에 공통으로 입력되고, 비교기준전압이 다수개의 정전류원의 비교기에 공통으로 입력됨으로써, 다수개의 정전류원이 병렬 연결 된다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전류원 회로의 다른 배치도이다.
도4를 참조하면, 복수개의 부하군이 병렬로 연결되어 있을 때, 각 부하군마다 구동앰프(420), 다이오드(430)가 각각 포함되어 연결된다. 즉, 복수개의 구동앰프(420) 및 다이오드(430)가 병렬로 연결된다. 구동앰프(420)들의 기준 전압이 공통으로 연결되어 각각의 구동앰프(420)들에 입력된다. 복수개의 다이오드(430)는 각각의 구동앰프(420)들의 출력을 입력 받아 비교기(440)로 출력한다. 복수개의 다이오드(430)의 각 출력 값은 공통으로 연결되어 비교기(440)에 입력된다. 이때, 본 실시예에서는 하나의 비교기(440)만을 사용한다. 구동앰프(420)의 출력이 공통으로 연결됨으로써 발생하는 문제를 방지하기 위해서, 각각의 회로를 분리하기 위한 용도로 각 구동앰프(420)의 출력에 다이오드(430) 및 풀 다운 저항을 연결하는 것이다.
만약, 병렬로 연결된 복수개의 부하단이 모두 구동전류가 정상적으로 흐른다면, 비교기(440)의 출력은 High가 될 것이다. 만약, 병렬로 연결된 복수개의 부하단 중에서 구동전류가 흐르지 않는 부하단이 있다면, 비교기(440)의 Low가 될 것이다. 이와 같이, 비교기(440)의 출력에 따라 구동전류가 흐르지 않는 부하군이 존재한다는 것을 알 수 있다. 이때, 병렬로 연결된 복수개의 구동앰프(420) 및 다이오드(430) 그리고 하나의 비교기(440)는 하나의 칩(410)으로 구성될 수 있다.
따라서, 도4에 도시된 바와 같이, 직류 직류 전압 공급원에 병렬로 연결된 다수개의 부하군 중 제1 부하군에 연결된 제1 정전류원은 제1 트랜지스터, 제1 부하군의 제1 노드, 제1 구동앰프(420), 제1 부하군의 제1 저항, 제1 부하군의 제2 노드, 제1 부하군의 제1 다이오드(430) 및 비교기(440)를 포함한다. 도4에서 편의상 병렬로 연결된 부하군 중 직류전원공급원과 연결된 부하군을 순차적으로 제1, 2 … n 부하군으로 설명한다. 도4의 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 제1 부하군을 중심으로 설명하도록 한다.
제1 트랜지스터는 제1 부하군의 일측과 연결되어 부하군의 구동전류를 통과시킨다.
제1 부하군의 제1 노드는 제1 트랜지스터의 에미터 단과 일측이 연결되고 접지와 타측이 연결된 제1 부하군의 제1 저항을 연결한다.
제1 구동앰프(420)는 제1 부하군의 제1 노드의 전압과 제1 구동앰프(420)의 기준전압인 구동기준전압을 입력 받는다. 즉, 위 내용과 도4에 도시된 내용을 보면, 제1 부하군의 제1 노드는 제1 저항의 일측과 제1 구동앰프의 입력단이 연결되며, 제1 트랜지스터의 에미터 단이 연결되는 접속점임을 알 수 있다.
제1 부하군의 제2 저항은 제1 트랜지스터의 베이스 단과 연결된다.
제1 부하군의 제2 노드는 제1 구동앰프(420)의 출력단과 제1 부하군의 제2 저항을 연결한다.
제1 다이오드(430)는 제1 부하군의 제2 노드의 전압을 입력 받는다.
비교기(440)는 제1 다이오드(430)의 출력 전압과 비교기(440)의 기준전압인 비교기준전압을 입력 받는다.
이와 같이 구성된 다수개의 정전류원은 구동기준전압이 다수개의 정전류원의 구동앰프에 공통으로 입력됨으로써, 다수개의 정전류원이 병렬 연결된다. 또한, 다수개의 다이오드의 출력단이 병렬 연결되고, 병렬 연결된 다수개의 다이오드 출력이 비교기(440)에 입력된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전류원 회로 및 감지 회로는 일반적인 정전류원 회로에 저항과 비교기를 포함하여 제작되는 것으로, 종래의 고 전압 공정이 아닌 일반적인 저 전압 공정으로 구동 전류의 끊김을 감지할 수 있는 정전류원 회로를 제작할 수 있다는 이점이 있다.
또한 이를 통해 종래에 비해 설계 비용을 감소할 수 있다는 이점이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
101 : 제1저항
102 : 제2저항
103 : 제1노드
104 320 420 : 구동앰프
105 : 제2노드
106 330 440 : 비교기

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 직류 전압 공급원에 병렬로 연결된 다수개의 부하군과 연결된 정전류원 회로에 있어서,
    제n 부하군의 일측과 연결되어 상기 부하군의 구동전류를 통과시키는 제n 트랜지스터;
    상기 제n 트랜지스터의 에미터 단과 일측이 연결되고, 접지와 타측이 연결된 제n 부하군의 제1 저항;
    상기 제n 부하군의 제1 저항의 일측과 제n 구동앰프의 입력단을 연결하는 제n 부하군의 제1 노드;
    상기 제n 부하군의 제1 노드의 전압과 구동기준전압을 입력 받는 상기 제n 구동앰프;
    상기 제n 트랜지스터의 베이스 단과 연결된 제n 부하군의 제2 저항;
    상기 제n 구동앰프의 출력단과 상기 제n 부하군의 제2 저항을 연결하는 제n 부하군의 제2 노드;
    상기 제n 부하군의 제2 노드의 전압을 입력 받는 제n 다이오드; 및
    상기 제n 다이오드의 출력 전압과 비교기준전압을 입력 받는 비교기를 포함하되,
    상기 구동기준전압이 다수개의 구동앰프에 공통으로 입력되어, 상기 다수개의 구동앰프가 병렬 연결되고,
    상기 다수개의 다이오드의 출력단이 병렬 연결되며, 병렬 연결된 상기 다수개의 다이오드의 출력 전압이 상기 비교기에 입력 되는 것을 특징으로 하는 정전류원 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다수개의 부하군 중에서,
    비정상적인 구동전류가 흐르는 부하군과 연결된 정전원이 있는 경우,
    상기 비교기의 출력이 Low되는 것을 특징으로 하는 정전류원 회로.
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