KR101153617B1 - 과전류 및 과전압 보호기능을 갖는 발광소자 구동장치 - Google Patents

과전류 및 과전압 보호기능을 갖는 발광소자 구동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 발광소자 구동장치에 관한 것으로, 복수의 발광소자를 포함하는 발광부에 기설정된 구동전압을 증폭하여 제공하는 DC/DC 컨버터; 상기 발광부에 흐르는 전류를 제어하는 정전류 회로부; 상기 DC/DC 컨버터 및 정전류 회로부를 제어하는 컨버터 제어부; 상기 발광부의 애노드단으로 흐르는 전류를 검출하고, 이 검출 전류를 검출전압을 변환하여 제공하는 전류 검출부; 상기 전류 검출부로부터의 검출전압의 크기에 따라 대기전력단에서 접지로 흐르는 피드백 전류를 조절하는 피드백 조절부; 상기 피드백 조절부에 의해 결정되는 피드백 전류를 광결합을 통해 피드백 전압으로 전달하는 광결합부; 및 상기 광결합부에 의해 전달되는 피드백 전압의 크기에 따라 과전류를 판단하여 상기 컨버터 제어부의 동작을 정지시키는 메인 제어부를 포함할 수 있다.

Description

과전류 및 과전압 보호기능을 갖는 발광소자 구동장치{APPARATUS FOR DRIVING EMITTING DEVICE WITH OVER-CURRENT AND OVER-VOLTAGE PROTECTION}
본 발명은 LED 등의 디스플레이에 적용되는 발광소자 구동장치에 관한 것으로, 특히 과전류 및 과전압으로부터 내부 회로 및 부품 등의 손상을 방지할 수 있는 발광소자 구동장치에 관한 것이다.
현재 평판 디스플레이(Display)에는 PDP, LCD, LED 등이 있으며, 이들 디스플레이 각각의 슬림화를 위해서는, 그 내부 회로의 경박 및 단소화가 요청된다.
이러한 LED 디스플레이에서는 정해진 구동전류에 의해서 구동되는 복수의 LED를 포함한다.
그런데, 복수의 LED로 이루어진 LED 체인에서 중간 지점이 바람직하지 않게 접지로 연결되는 경우에는, LED 체인에 포함되는 LED 개수의 감소로 인하여 전류가 상승되는 문제점이 있다.
본 발명의 과제는 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 본 발명은, 과전류 및 과전압으로부터 내부 회로 및 부품 등의 손상을 방지할 수 있는 발광소자 구동장치를 제공한다.
상기한 본 발명의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 기술적인 측면은, 복수의 발광소자를 포함하는 발광부에 기설정된 구동전압을 증폭하여 제공하는 DC/DC 컨버터; 상기 발광부에 흐르는 전류를 제어하는 정전류 회로부; 상기 DC/DC 컨버터 및 정전류 회로부를 제어하는 컨버터 제어부; 상기 발광부의 애노드단으로 흐르는 전류를 검출하고, 이 검출 전류를 검출전압을 변환하여 제공하는 전류 검출부; 상기 전류 검출부로부터의 검출전압의 크기에 따라 대기전력단에서 접지로 흐르는 피드백 전류를 조절하는 피드백 조절부; 상기 피드백 조절부에 의해 결정되는 피드백 전류를 광결합을 통해 피드백 전압으로 전달하는 광결합부; 및 상기 광결합부에 의해 전달되는 피드백 전압의 크기에 따라 과전류를 판단하여 상기 컨버터 제어부의 동작을 정지시키는 메인 제어부를 포함하는 발광소자 구동장치를 제안한다.
상기 전류 검출부는, 상기 DC/DC 컨버터와 상기 발광부의 애노드단 사이의 전원라인에 연결되어, 상기 발광부의 애노드단으로 흐르는 전류에 상응하는 전압을 검출하는 검출저항; 상기 검출저항에 의해 검출된 전압을 출력전류로 변환하는 전류검출IC); 및 상기 전류검출IC의 출력전류를 출력전압으로 변환하는 전류/전압 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 구동장치를 제안한다.
상기 피드백 조절부는, 상기 전류 검출부로부터의 검출전압의 크기에 따라 대기전력단에서 접지로 흐르는 피드백 전류를 조절하는 제1 전자 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 전자 소자는 스위칭 트랜지스터인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제2 기술적인 측면은, 복수의 발광소자를 포함하는 발광부에 기설정된 구동전압을 증폭하여 제공하는 DC/DC 컨버터; 상기 발광부에 흐르는 전류를 제어하는 정전류 회로부; 상기 DC/DC 컨버터 및 정전류 회로부를 제어하는 컨버터 제어부; 상기 발광부의 애노드단으로 흐르는 전류를 검출하고, 이 검출 전류를 검출전압을 변환하여 제공하는 전류 검출부; 적어도 하나의 멀티전압을 검출하는 전압 검출부; 상기 전류 검출부로부터의 검출전압 및 상기 전압 검출부로부터의 검출전압의 크기에 따라 대기전력단에서 접지로 흐르는 피드백 전류를 조절하는 피드백 조절부; 상기 피드백 조절부에 의해 결정되는 피드백 전류를 광결합을 통해 피드백 전압으로 전달하는 광결합부; 및 상기 광결합부에 의해 전달되는 피드백 전압의 크기에 따라 과전류를 판단하여 상기 컨버터 제어부의 동작을 정지시키는 메인 제어부를 포함하는 발광소자 구동장치를 제안한다.
상기 전류 검출부는, 상기 DC/DC 컨버터와 상기 발광부의 애노드단 사이의 전원라인에 연결되어, 상기 발광부의 애노드단으로 흐르는 전류에 상응하는 전압을 검출하는 검출저항; 상기 검출저항에 의해 검출된 전압을 출력전류로 변환하는 전류검출IC; 및 상기 전류검출IC의 출력전류를 출력전압으로 변환하는 전류/전압 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 피드백 조절부는, 상기 전류 검출부로부터의 검출전압의 크기에 따라 대기전력단에서 접지로 흐르는 피드백 전류를 조절하는 제1 전자 소자; 및 상기 제1 전자 소자에 병렬로 연결되고, 상기 전압 검출부로부터의 검출전압의 크기에 따라 대기전력단에서 접지로 흐르는 피드백 전류를 조절하는 제2 전자 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 전자 소자는, 스위칭 트랜지스터인 것을 특징으로 한다.
상기 제2 전자 소자는, 스위칭 트랜지스터인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 발광소자 구동장치에서, 과전압 뿐만 아니라, LED 등의 복수의 발광소자가 직렬로 연결되는 발광소자 체인에서, 중간의 발광소자가 접지되어 발광소자 체인에 흐르는 전류가 미세하게 변하는 과전류로부터 내부 회로 및 부품 등의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 발광소자 구동장치의 블록도.
도 2는 본 발명의 전류 검출부의 상세 회로도.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명은 설명되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예는 본 발명의 기술적 사상에 대한 이해를 돕기 위해서 사용된다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 발광소자 구동장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 발광소자 구동장치는, 복수의 발광소자를 포함하는 발광부(LEDG)에 기설정된 구동전압(Vdrv)을 증폭하여 제공하는 DC/DC 컨버터(10)와, 상기 발광부(LEDG)에 흐르는 전류를 제어하는 정전류 회로부(20)와, 상기 DC/DC 컨버터(10) 및 정전류 회로부(20)를 제어하는 컨버터 제어부(30)와, 상기 발광부(LEDG)의 애노드단으로 흐르는 전류를 검출하고, 이 검출 전류를 검출전압(Vo)을 변환하여 제공하는 전류 검출부(100)와, 상기 전류 검출부(100)로부터의 검출전압(Vo)의 크기에 따라 대기전력(Vstby)단에서 접지로 흐르는 피드백 전류를 조절하는 피드백 조절부(300)와, 상기 피드백 조절부(300)에 의해 결정되는 피드백 전류를 광결합을 통해 피드백 전압으로 전달하는 광결합부(400)와, 상기 광결합부(400)에 의해 전달되는 피드백 전압의 크기에 따라 과전류를 판단하여 상기 컨버터 제어부(30)의 동작을 정지시키는 메인 제어부(500)를 포함할 수 있다.
상기 발광부(LEDG)는, 발광소자로 복수의 제1 내지 제n LED 소자(LED1~LEDn)를 포함할 수 있다.
상기 DC/DC 컨버터(10)는, 코일(L1), MOSFET 스위치(M1), 다이오드(D1) 및 제1 및 제2 커패시터(C1,C2)를 포함하는 부스트 컨버터(Boost Converter)로 이루어질 수 있다.
상기 정전류 회로부(20)는, 상기 발광부(LEDG)에 흐르는 전류를 일정하게 유지하기 위해, 상기 발광부(LEDG)의 캐소드단과 접지 사이에 형성되어, 상기 컨버터 제어부(30)의 제어에 따라 동작하는 MOS 트랜지스터를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광소자 구동장치는, 적어도 하나의 멀티전압을 검출하는 전압 검출부(200)를 포함할 수 있다.
상기 전압 검출부(200)는, 복수의 서로 다른 제1 및 제2 멀티전압(Vm1,Vm2)을 검출할 수 있으며, 이를 위해서, 상기 제1 멀티전압(Vm1)을 검출하는 제1 검출부(210)와, 상기 제1 검출부(210)와 병렬로 연결되어 상기 제2 멀티전압(Vm1)을 검출하는 제2 검출부(220)와, 상기 제1 검출부(210) 및 제2 검출부(220)의 공통 출력노드(No)에서의 전압을 저항비로 분배하여 검출전압(Vd)을 제공하는 분배회로(R21,R22)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 피드백 조절부(300)는, 상기 전류 검출부(100)로부터의 검출전압(Vo) 및 상기 전압 검출부(200)로부터의 검출전압(Vd)의 크기에 따라 대기전력(Vstby)단에서 접지로 흐르는 피드백 전류를 조절하도록 이루어질 수 있다.
도 2는 본 발명의 전류 검출부의 상세 회로도이다.
도 2를 참조하면, 상기 전류 검출부(100)는, 상기 DC/DC 컨버터(10)와 상기 발광부(LEDG)의 애노드단 사이의 전원라인에 연결되어, 상기 발광부(LEDG)의 애노드단으로 흐르는 전류(Iload)에 상응하는 전압(Vs)을 검출하는 검출저항(Rs)과, 상기 검출저항(Rs)에 의해 검출된 전압(Vs)을 출력전류(Io)로 변환하는 전류검출IC(110)와, 상기 전류검출IC(110)의 출력전류(Io)를 출력전압(Vo)으로 변환하는 전류/전압 변환부(120)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전류검출IC(110)는, 수십 미리 암페어를 검출할 수 있는 IC로써, 예를 들면, 상기 전류검출IC(110)로 제텍스(ZETEZ)사의 'ZXCT10xx'시리즈를 채용할 수 있다.
상기 피드백 조절부(300)는, 상기 전류 검출부(100)로부터의 검출전압(Vo)의 크기에 따라 대기전력(Vstby)단에서 접지로 흐르는 피드백 전류를 조절하는 제1 전자 소자(Q10)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 피드백 조절부(300)는, 상기 제1 전자 소자(Q10)에 병렬로 연결되고, 상기 전압 검출부(200)로부터의 검출전압(Vd)의 크기에 따라 대기전력(Vstby)단에서 접지로 흐르는 피드백 전류를 조절하는 제2 전자 소자(Q20)를 포함할 수 있다.
상기 제1 전자 소자(Q10)는 스위칭 트랜지스터로 구현될 수 있고, 상기 제2 전자 소자(Q20)는 스위칭 트랜지스터로 구현될 수 있다.
이하, 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 도면에 의거하여 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 발광소자 구동장치에 대해 설명하면, 먼저, 도 1에 도시된 본 발명의 발광소자 구동장치에서, DC/DC 컨버터(10)는, 기설정된 구동전압(Vdrv)을 증폭하여 발광부(LEDG)의 애노드단에 공급한다.
상기 발광부(LEDG)는 복수의 LED 소자(LED1~LEDn)를 포함하는 경우, 상기 발광부(LEDG)는 상기 DC/DC 컨버터(10)에서 공급되는 전압에 의해서 구동된다.
상기 발광부(LEDG)의 캐소드단과 접지 사이에 연결된 정전류 회로부(20)는, 컨버터 제어부(30)의 제어에 따라 상기 발광부(LEDG)에 흐르는 전류를 일정하게 조절한다.
그리고, 상기 컨버터 제어부(30)는, 본 발명의 메인 제어부(500)의 제어에 따라 상기 DC/DC 컨버터(10) 및 정전류 회로부(20)를 제어한다.
게다가, 상기 DC/DC 컨버터(10)는, 코일(L1), MOSFET 스위치(M1), 다이오드(D1) 및 제1 및 제2 커패시터(C1,C2)를 포함하는 부스트 컨버터(Boost Converter)로 이루어지는 경우, 상기 MOSFET 스위치(M1)가 상기 컨버터 제어부(30)의 스위칭 제어에 따라 상기 구동전압(Vdrv)을 승압한다.
본 발명의 전류 검출부(100)는, 상기 발광부(LEDG)의 애노드단으로 흐르는 전류를 검출하고, 이 검출 전류를 검출전압(Vo)을 변환하여 피드백 조절부(300)에 제공한다.
상기 피드백 조절부(300)는, 상기 전류 검출부(100)로부터의 검출전압(Vo)의 크기에 따라 대기전력(Vstby)단과 접지 사이에 연결된 광결합부(400)의 발광 다이오드(D41)에 흐르는 피드백 전류를 조절한다.
또한, 본 발명의 발광소자 구동장치는, 적어도 하나의 멀티전압을 검출하는 전압 검출부(200)를 포함하는 경우, 상기 피드백 조절부(300)는, 상기 전류 검출부(100)로부터의 검출전압(Vo) 및 상기 전압 검출부(200)로부터의 검출전압(Vd)의 크기에 따라 대기전력(Vstby)단에서 접지로 흐르는 피드백 전류를 조절할 수 있다.
보다 구체적으로는, 상기 전압 검출부(200)는, 서로 다른 제1 및 제2 멀티전압(Vm1,Vm2)을 검출하기 위해 상기 제1 검출부(210), 제2 검출부(220) 및 분배회로(R21,R22)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1 검출부(210)는, 상기 제1 멀티전압(Vm1)을 검출할 수 있고, 상기 제2 검출부(220)는, 상기 제1 검출부(210)와 병렬로 연결되어 상기 제2 멀티전압(Vm1)을 검출할 수 있다. 그리고, 상기 분배회로(R21,R22)는, 상기 제1 검출부(210) 및 제2 검출부(220)의 공통 출력노드(No)에서의 전압을 저항비로 분배하여 검출전압(Vd)을 제공할 수 있다.
이어서, 상기 광결합부(400)는, 상기 발광 다이오드(D41)와 포토 트랜지스터(Q41)와의 광결합을 통해 상기 피드백 조절부(300)에 의해 결정되는 피드백 전류를 본 발명의 메인 제어부(500)에 피드백 전압으로 전달한다.
계속해서, 상기 메인 제어부(500)는, 상기 광결합부(400)에 의해 전달되는 피드백 전압의 크기에 따라 과전류를 판단하여 상기 컨버터 제어부(30)의 동작을 정지시킬 수 있다.
게다가, 상기 피드백 조절부(300)는, 상기 전류 검출부(100)로부터의 검출전압(Vo) 및 상기 전압 검출부(200)로부터의 검출전압(Vd)의 크기에 따라 대기전력(Vstby)단에서 접지로 흐르는 피드백 전류를 조절할 수 있다.
도 2를 참조하여 상기 전류 검출부(100)에 대해 설명한다.
도 2를 참조하면, 상기 전류 검출부(100)의 검출저항(Rs)은, 상기 DC/DC 컨버터(10)와 상기 발광부(LEDG)의 애노드단 사이의 전원라인에 연결되어, 상기 발광부(LEDG)의 애노드단으로 흐르는 전류(Iload)에 상응하는 전압(Vs)을 검출하여 전류검출IC(110)에 제공한다.
상기 전류검출IC(110)는, 상기 검출저항(Rs)에 의해 검출된 전압(Vs)을 출력전류(Io)로 변환하여 전류/전압 변환부(120)에 출력한다.
그리고, 상기 전류/전압 변환부(120)는, 상기 전류검출IC(110)의 출력전류(Io)를 출력전압(Vo)으로 변환하여 상기 피드백 조절부(300)에 제공한다.
예를 들면, 상기 전류검출IC(110)는, 수십 미리 암페어를 검출할 수 있는 IC로써, 예를 들면, 상기 전류검출IC(110)로 제텍스(ZETEZ)사의 'ZXCT10xx'시리즈를 채용할 수 있다.
상기 전류 검출부(100)의 검출저항(Rs)의 저항값이 33.5mΩ으로 설정되고, 상기 발광부(LEDG)의 애노드단으로 흐르는 전류(Iload)가 5[A]일 경우, 상기 검출저항(Rs)에 의해 검출되는 전압(Vs)은 대략 0.165(V)(=5(Iload) x 0.033(Rs))가 된다.
이때, 상기 전류검출IC(110)의 내부 전달 컨덕턴스(GT)가 0.01 이라고 하면, 상기 전류검출IC(110)에서 출력되는 출력전압(Io)은 대략 1.65mA(=0.01(GT) x 0.165(Vs))가 된다.
이후, 상기 전류/전압 변환부(120)의 저항(R11)을 3.03kΩ인 경우, 상기 전류/전압 변환부(120)는 출력전압(Vo)을 대략 5V(3.03kΩ x 1.65mA)로 출력할 수 있다.
또한, 상기 피드백 조절부(300)의 제1 전자 소자(Q10)는, 상기 전류 검출부(100)로부터의 검출전압(Vo)의 크기에 따라 대기전력(Vstby)단에서 접지로 흐르는 피드백 전류를 조절할 수 있다.
또는, 상기 피드백 조절부(300)의 제2 전자 소자(Q20)는, 상기 전압 검출부(200)로부터의 검출전압(Vd)의 크기에 따라 대기전력(Vstby)단에서 접지로 흐르는 피드백 전류를 조절할 수 있다.
특히 상기 제1 및 제2 전자 소자(Q10,Q20)가 스위칭 트랜지스터로 구현되는 경우, 상기 과전류 및 과전압시 상기 제1 및 제2 전자 소자(Q10,Q20)가 턴온되도록 구현될 수 있으며, 이 경우, 상기 메인 제어부(500)는 상기 광결합부(400)를 통해 전압이 입력되는 경우, 과전압 또는 과전류 발생으로 판단하고, 상기 컨버터 제어부(30)를 통해 발광소자 구동장치의 동작을 정지시킬 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명에서, 과전류 및 과전압으로부터 내부 회로 및 부품 등의 손상을 방지할 수 있다.
10: DC/DC 컨버터 20 : 정전류 회로부
30 : 컨버터 제어부 100 ; 전류 검출부
Rs ; 검출저항 110 : 전류검출IC
120 ; 전류/전압 변환부 300 ; 피드백 조절부
400 : 광결합부 500 : 메인 제어부

Claims (9)

  1. 복수의 발광소자를 포함하는 발광부에 기설정된 구동전압을 증폭하여 제공하는 DC/DC 컨버터;
    상기 발광부에 흐르는 전류를 제어하는 정전류 회로부;
    상기 DC/DC 컨버터 및 정전류 회로부를 제어하는 컨버터 제어부;
    상기 발광부의 애노드단으로 흐르는 전류를 검출하고, 이 검출 전류를 검출전압을 변환하여 제공하는 전류 검출부;
    상기 전류 검출부로부터의 검출전압의 크기에 따라 대기전력단에서 접지로 흐르는 피드백 전류를 조절하는 피드백 조절부;
    상기 피드백 조절부에 의해 결정되는 피드백 전류를 광결합을 통해 피드백 전압으로 전달하는 광결합부; 및
    상기 광결합부에 의해 전달되는 피드백 전압의 크기에 따라 과전류를 판단하여 상기 컨버터 제어부의 동작을 정지시키는 메인 제어부를 포함하고,
    상기 전류 검출부는,
    상기 DC/DC 컨버터와 상기 발광부의 애노드단 사이의 전원라인에 연결되어, 상기 발광부의 애노드단으로 흐르는 전류에 상응하는 전압을 검출하는 검출저항;
    상기 검출저항에 의해 검출된 전압을 출력전류로 변환하는 전류검출IC); 및
    상기 전류검출IC의 출력전류를 출력전압으로 변환하는 전류/전압 변환부를 포함하며,
    상기 피드백 조절부는,
    상기 전류 검출부로부터의 검출전압의 크기에 따라 대기전력단에서 접지로 흐르는 피드백 전류를 조절하는 제1 전자 소자
    를 포함하는 발광소자 구동장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 전자 소자는
    스위칭 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 발광소자 구동장치.
  5. 복수의 발광소자를 포함하는 발광부에 기설정된 구동전압을 증폭하여 제공하는 DC/DC 컨버터;
    상기 발광부에 흐르는 전류를 제어하는 정전류 회로부;
    상기 DC/DC 컨버터 및 정전류 회로부를 제어하는 컨버터 제어부;
    상기 발광부의 애노드단으로 흐르는 전류를 검출하고, 이 검출 전류를 검출전압을 변환하여 제공하는 전류 검출부;
    적어도 하나의 멀티전압을 검출하는 전압 검출부;
    상기 전류 검출부로부터의 검출전압 및 상기 전압 검출부로부터의 검출전압의 크기에 따라 대기전력단에서 접지로 흐르는 피드백 전류를 조절하는 피드백 조절부;
    상기 피드백 조절부에 의해 결정되는 피드백 전류를 광결합을 통해 피드백 전압으로 전달하는 광결합부; 및
    상기 광결합부에 의해 전달되는 피드백 전압의 크기에 따라 과전류를 판단하여 상기 컨버터 제어부의 동작을 정지시키는 메인 제어부를 포함하고,
    상기 전류 검출부는,
    상기 DC/DC 컨버터와 상기 발광부의 애노드단 사이의 전원라인에 연결되어, 상기 발광부의 애노드단으로 흐르는 전류에 상응하는 전압을 검출하는 검출저항;
    상기 검출저항에 의해 검출된 전압을 출력전류로 변환하는 전류검출IC; 및
    상기 전류검출IC의 출력전류를 출력전압으로 변환하는 전류/전압 변환부를 포함하며,
    상기 피드백 조절부는,
    상기 전류 검출부로부터의 검출전압의 크기에 따라 대기전력단에서 접지로 흐르는 피드백 전류를 조절하는 제1 전자 소자; 및
    상기 제1 전자 소자에 병렬로 연결되고, 상기 전압 검출부로부터의 검출전압의 크기에 따라 대기전력단에서 접지로 흐르는 피드백 전류를 조절하는 제2 전자 소자
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 구동장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서, 상기 제1 전자 소자는
    스위칭 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 발광소자 구동장치.
  9. 제5항에 있어서, 상기 제2 전자 소자는
    스위칭 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 발광소자 구동장치.
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