KR101189253B1

KR101189253B1 - 고정위상 모드를 갖는 디지털 ｐｗｍ방식에서 디밍 신호를 이용한 ｄｃ－ｄｃ 컨버터용 ｐｗｍ 신호 생성회로 및 이를 이용한 ｌｅｄ 구동회로

Info

Publication number: KR101189253B1
Application number: KR1020100111765A
Authority: KR
Inventors: 유범선; 임창식
Original assignee: 매그나칩 반도체 유한회사
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2012-10-09
Also published as: KR20120050328A; US9173260B2; CN102568391B; TW201244532A; CN102568391A; TWI533743B; US20120112656A1

Abstract

LED 구동회로가 개시된다. 본 LED 구동회로는, LED 어레이의 구동을 위한 제어 신호에 따라 디밍 신호를 생성하는 디밍 신호 생성부, 생성된 디밍 신호를 제1 클럭 신호에 동기화하는 동기화부, 동기화된 디밍 신호가 온 상태일 때 클럭 신호가 하강 에지이면 PWM 신호를 생성하는 PWM 신호 생성부, PWM 신호를 이용하여 LED 어레이에 출력 전압을 제공하는 DC-DC 컨버터, 및, 생성된 디밍 신호를 이용하여 LED 어레이를 구동하는 LED 구동부를 포함한다.

Description

고정위상 모드를 갖는 디지털 ＰＷＭ방식에서 디밍 신호를 이용한 ＤＣ－ＤＣ 컨버터용 ＰＷＭ 신호 생성회로 및 이를 이용한 ＬＥＤ 구동회로{PWM SIGNAL GENERATING CIRCUIT FOR DC-DC CONVERTER USING DIMING SIGNAL AND LED DRIVER CIRCUIT HAVING THE SAME IN FIXED PHASE DIGITAL DIMMING METHOD}

본 발명은 디밍 신호를 이용한 DC-DC 컨버터용 PWM 신호 생성회로 및 이를 이용한 LED 구동회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부 클럭에 동기화되는 디밍 신호를 생성함으로써 출력 전압의 리플을 감소시킬 수 있는 DC-DC 컨버터용 PWM 신호 생성회로 및 이를 이용한 LED 구동회로에 관한 것이다.

액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD)는 다른 표시 장치에 비해 두께가 얇고 무게가 가벼우며, 구동 전압 및 소비 전력이 낮아서 널리 사용되고 있다. 그러나 액정 표시 장치는 자체적으로 발광을 하지 못하는 비발광 소자이므로 액정 표시 패널에 광을 공급하기 위한 별도의 백라이트를 필요로 한다.

액정 표시 장치의 백라이트 광원으로는 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL) 및 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 등이 많이 사용된다. 냉음극 형광램프는 수은을 사용하기 때문에 환경 오염을 유발할 수 있고, 응답속도가 느리며, 색 재현성이 낮을 뿐만 아니라 LCD 패널의 경박단소화에도 적절하지 못한 단점을 가졌다.

반면에, 발광 다이오드는 환경 유해 물질을 사용하지 않아 친환경적이며, 임펄스 구동이 가능한 이점이 있다. 그리고 색 재현성이 우수하며, 적색, 녹색, 청색 발광 다이오드의 광량을 조정하여 휘도, 색 온도 등을 임의로 변경할 수 있을 뿐만 아니라, LCD 패널의 경박단소화에 적합한 장점들을 가지므로, 최근 LCD 패널 등의 백라이트용 광원으로 많이 채용되고 있는 실정이다.

이와 같이, 발광 다이오드를 채용한 LCD 백라이트에서 발광 다이오드를 다수 개 직렬 연결하여 사용하는 경우, 발광 다이오드에 일정한 정전류를 제공할 수 있는 구동회로가 필요하며, 휘도와 색 온도 등을 임의로 조정하거나 온도 보상 등을 위한 디밍(dimming) 회로가 필요하다.

구체적으로 발광 다이오드의 디밍 방법으로 아날로그 디밍과 디지털 디밍이 있다. 아날로그 디밍 방법은 발광 다이오드에 공급되는 전류량을 조절하여 발광 다이오드의 밝기를 조절하는 방식이다. 그리고 디지털 디밍 방식 중 하나인 PWM 디밍 방법은 발광 다이오드의 온-오프 시간의 비율을 조절하여 발광 다이오드의 밝기를 조절하는 방식이다. 예를 들어, 온-오프 시간의 비율이 4:1인 PWM 신호가 발광 다이오드에 제공되면, 발광 다이오드의 밝기는 최대 밝기의 약 80%가 될 수 있다.

이러한 디지털 디밍 방법으로 발광 다이오드의 밝기를 조정하는 경우, 발광 다이오드에 전원을 조정하기 위한 DC-DC 컨버터의 클럭 신호와 발광 다이오드의 전류량을 조절하기 위한 디밍 신호가 별도로 제공된다. 통상적으로 DC-DC 컨버터의 클럭 신호 주파수는 상대적으로 길고, 디밍 신호의 ON 주기는 상대적으로 짧으며, DC-DC 컨버터의 클럭 신호와 디밍 신호는 서로 동기 되어 있지 않다.

이와 같이 DC-DC 컨버터의 클럭 신호와 디밍 신호는 서로 동기화되어 있지 않기 때문에, 실제 컨버터의 클럭 신호와 디지털 디밍 신호 사이의 시간 간격(tdr)이 디밍 신호의 주기마다 달라지는 문제점이 있었다. 이에 대해서는 도 6을 참고하여 이하에서 구체적으로 설명한다.

도 6은 종래의 디밍 신호에 근거하여 PWM 신호를 생성하는 동작을 설명하기 위한 파형도이다. 여기서 'B_CLK'는 부스팅 클럭 신호이고, 'FPWM'는 외부 제어 신호에 따라 LED 구동회로 내부에서 생성된 디밍 신호이다. 그리고 'PWM_OUT'은 DC-DC 컨버터의 파워 트렌지스터(Power transistor)의 게이트(gate)에 제공되는 펄스폭변조(PWM) 신호이다.

도 6을 참고하면, 클럭 신호(B_CLK)와 디밍 신호(FPWM)는 동기화가 되어 있지 않기 때문에, 매 디밍 신호(FPWM) 주기마다 지연값(tdri, 디밍 신호의 상승 에지부터 클럭 신호의 하강 에지까지의 시간)이 달라짐을 확인할 수 있다. 이와 같이 펄스폭변조 신호가 주기적으로 출력되지 않는 경우, DC-DC 컨버터의 출력 전압은 리플이 증가하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 내부 클럭에 동기화되는 디밍 신호를 생성함으로써 출력 전압의 리플을 감소시킬 수 있는 DC-DC 컨버터용 PWM 신호 생성회로 및 이를 이용한 LED 구동회로를 제공하는 데 있다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터용 펄스폭변조(PWM) 신호를 생성하는 PWM 신호 생성회로는, 기설정된 주파수를 갖는 제1 클럭 신호를 생성하는 오실레이터, 상기 디밍 신호를 상기 제1 클럭 신호에 동기화하는 동기화부, 및, 상기 동기화된 디밍 신호가 온 상태일 때 상기 제1 클럭 신호가 하강 에지이면 PWM 신호를 생성하는 신호 생성부를 포함한다.

이 경우, 본 PWM 신호 생성회로는, 외부에서 입력되는 주기 정보 및 온 듀티 정보에 따라 디밍 신호를 생성하는 디밍 신호 생성부를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 PWM 신호 생성회로는, 상기 생성한 PWM 신호에 의하여 생성되는 DC-DC 컨버터의 전압을 피드백 받아 상기 PWM 신호 생성부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 동기화부는, 상기 디밍 신호의 온 구간을 상기 제1 클럭 신호에서의 다음 클럭 시점으로 이동하여 출력하는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 동기화부는, 상기 디밍 신호의 온 구간을 상기 디밍 신호의 상승 에지 이후에 도래하는 제1 클럭 신호의 하강 에지 시점으로 이동하여 출력하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 동기화부는, 상기 디밍 신호의 온 상태의 기간을 제2 클럭 신호를 이용하여 카운팅하는 제1 카운터, 상기 디밍 신호의 온 상태의 기간을 제2 클럭 신호를 이용하여 카운팅하는 제2 카운터, 상기 제1 카운터의 카운터 값을 저장하는 레지스터, 상기 저장된 제1 카운터의 카운터 값과 제2 카운터의 카운터 값을 비교하는 비교기, 상기 디밍 신호와 상기 제1 클럭 신호의 논리곱을 출력하는 제1 AND 게이트, 상기 제1 AND 게이터의 출력과 제2 클럭 신호의 논리곱을 출력하는 제2 AND 게이트, 및, 상기 비교기의 출력 신호를 리셋 신호로 입력받으며, 상기 제2 AND 게이트의 출력 신호를 셋업 신호로 입력받아 동기화 신호를 출력하는 RS 플리플롭을 포함할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 LED 구동회로는, LED 어레이의 구동을 위한 제어 신호에 따라 디밍 신호를 생성하는 디밍 신호 생성부, 상기 생성된 디밍 신호를 제1 클럭 신호에 동기화하는 동기화부, 상기 동기화된 디밍 신호가 온 상태일 때 상기 제1 클럭 신호가 하강 에지이면 PWM 신호를 생성하는 PWM 신호 생성부, 상기 PWM 신호를 이용하여 상기 LED 어레이에 출력 전압을 제공하는 DC-DC 컨버터, 및, 상기 생성된 디밍 신호를 이용하여 상기 LED 어레이를 구동하는 LED 구동부를 포함한다.

이 경우, 상기 PWM 신호 생성부는, 상기 제1 클럭 신호를 생성하는 오실레이터, 및, 상기 동기화된 디밍 신호가 온 상태일 때 상기 제1 클럭 신호가 하강 에지이면 PWM 신호를 생성하는 신호 생성부를 포함한다.

이 경우, 상기 PWM 신호 생성부는, 상기 생성한 PWM 신호에 의하여 생성되는 DC-DC 컨버터의 전압을 피드백 받아 상기 PWM 신호 생성부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 동기화부는, 상기 디밍 신호의 온 상태의 기간을 제2 클럭 신호를 이용하여 카운팅하는 제1 카운터, 상기 디밍 신호의 온 상태의 기간을 제2 클럭 신호를 이용하여 카운팅하는 제2 카운터, 상기 제1 카운터의 카운터 값을 저장하는 레지스터, 상기 저장된 제1 카운터의 카운터 값과 제2 카운터의 카운터 값을 비교하는 비교기, 상기 디밍 신호와 상기 제1 클럭 신호의 논리곱을 출력하는 제1 AND 게이트, 상기 제1 AND 게이터의 출력과 제2 클럭 신호의 논리곱을 출력하는 제2 AND 게이트, 및, 상기 비교기의 출력 신호를 리셋 신호로 입력받으며, 상기 제2 AND 게이트의 출력 신호를 셋업 신호로 입력받아 동기화 신호를 출력하는 RS 플리플롭을 포함한다.

한편, 상기 디밍 신호 생성부, 상기 동기화부, 상기 PWM 신호 생성부 및 상기 LED 구동부는 하나의 칩으로 구현되는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 구동회로의 구성을 나타내는 도면,
도 2는 본 실시예에 따른 LED 구동회로의 회로도,
도 3은 도 2의 동기화부의 구체적인 구성을 도시한 도면,
도 4는 본 실시예에 따른 동기화부의 동작을 설명하기 위한 파형도,
도 5는 도 3의 동기화부의 시뮬레이션 결과를 나타내는 파형도,
도 6은 종래의 디밍 신호에 근거하여 PWM 신호를 생성하는 동작을 설명하기 위한 파형도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 구동회로(또는 발광 다이오드 구동회로, 이하에서는 LED 구동회로라고 함)를 나타내는 도면이다.

도 1을 참고하면, LED 구동회로(1000)는 디밍 신호 생성부(100), 동기화부(200), PWM 신호 생성부(300), DC-DC 컨버터(400), LED 구동부(500) 및 LED 어레이(600)를 포함한다.

디밍 신호 생성부(100)는 LED 구동을 위한 제어 신호에 따라 디밍 신호를 생성한다. 구체적으로, LED에 대한 디지털 디밍 방법으로 다이렉트 모드(direct mode), 고정 위상 모드(fixed phase mode), 위상 이동 모드(phase shift mode)가 존재한다. 여기서, 다이렉트 모드는 PWM 주파수 및 온 듀티(On duty) 모두를 외부(PAD)에서 제어하는 방식이고, 고정 위상 모드 및 위상 이동 모드는 PWM 주파수는 IC 내부적으로 생성하고, 온 듀티만 PAD에서 입력받아 제어하는 방식이다. 본 발명은 고정 위상 모드로 동작하는 경우로 디밍 신호 생성부(100)는 외부로부터 온 듀티를 제어 신호를 입력받는다. 따라서 디밍 신호 생성부(100)는 외부로부터 입력받은 온 듀티와 자체 내부의 PWM 주파수를 이용하여 LED 디밍을 위한 디밍 신호를 생성할 수 있다.

동기화부(200)는 생성된 디밍 신호를 제1 클럭 신호에 동기화한다. 구체적으로, 동기화부(200)는 디밍 신호 생성부(100)에서 생성된 디밍 신호의 온 구간을 후술할 PWM 신호 생성부(300)에서 이용하는 제1 클럭 신호의 다음 클럭 시점으로 이동하여 출력할 수 있다. 이때 동기화부(200)는 디밍 신호의 온 구간을 디밍 신호의 상승 에지 이후에 도래하는 제1 클럭 신호의 하강 에지 시점으로 이동하여 출력할 수 있다. 동기화부(200)의 구체적인 구성에 대해서는 도 3을 참고하여 후술한다.

PWM 신호 생성부(300)는 동기화된 디밍 신호를 이용하여 PWM 신호를 생성한다. 구체적으로, PWM 신호 생성부(300)는 동기화부(200)의 동기화된 디밍 신호가 온 상태일 때 내부 클럭 신호가 하강 에지인 경우에 상승 에지를 갖는 PWM 신호를 생성할 수 있다. PWM 신호 생성부(300)의 구체적인 구성에 대해서는 도 2를참고하여 후술한다.

DC-DC 컨버터(400)는 PWM 신호를 이용하여 LED 어레이(600)에 출력 전압을 제공한다. 구체적으로, DC-DC 컨버터(400)는 PWM 신호 생성부(300)에서 생성된 PWM 신호에 기초하여 전압을 컨버팅하고, 컨버팅된 DC 전압을 LED 어레이(600)에 제공한다. 이때, DC-DC 컨버터(400)는 LED 어레이(600)가 포화 영역에서 동작하도록 LED 어레이(600)의 순방향 바이어스 전압에 대응하는 전압을 LED 어레이(600)에 제공할 수 있다.

LED 구동부(500)는 디밍 신호를 이용하여 LED 어레이를 구동한다. 구체적으로, LED 구동부(500)는 동기화부(200)에서 동기화된 디밍 신호를 이용하여 LED 어레이(600) 내의 구동 전류를 조정할 수 있다.

이상과 같이 본 실시예에 따른 LED 구동회로(1000)는 디밍 신호를 내부의 클럭 신호에 동기화하여 이용하는바, DC-DC 컨버터(300)에서의 출력 전압 리플을 최소화할 수 있다. 그리고 LED 구동회로(1000)는 안정적으로 LED 어레이(600)에 출력 전압을 제공할 수 있는바, 큰 오버 슈트에 따른 리플의 발생을 방지하여 프리커(phreaker)를 방지할 수 있으며, 노이즈의 발생을 방지할 수 있게 된다.

도 1을 설명함에 있어서, 디밍 신호 생성부(100) 및 동기화부(200)를 별도의구성인 것으로 설명하였으나, 디밍 신호 생성부(100) 및 동기화부(200)는 하나의 구성으로 구현될 수 있다.

도 2는 본 실시예에 따른 LED 구동회로의 회로도이다.

도 2를 참고하면, LED 구동회로(1000)는 디밍 신호 생성부(100), 동기화부(200), PWM 신호 생성부(300), DC-DC 컨버터(400), LED 구동부(500), 및 LED 어레이(600)를 포함한다. 여기서 디밍 신호 생성부(100), 동기화부(200), PWM 신호 생성부(300), LED 구동부(500)는 하나의 칩으로 구현될 수 있다.

디밍 신호 생성부(100)는 LED 구동을 위한 제어 신호(PWMI)에 따라 디밍 신호(FPWM)를 생성한다.

그리고 동기화부(200)는 생성된 디밍 신호(FPWM)를 제1 클럭 신호(B_CLK)에 동기화한다. 구체적으로, 동기화부(200)는 디밍 신호 생성부(100)에서 생성된 디밍 신호(FPWM)의 온 구간을 후술할 오실레이터(310)의 제1 클럭 신호(B_CLK)의 다음 클럭 시점으로 이동하여 출력할 수 있다. 동기화부(200)의 구체적인 구성 및 동작은 도 3을 참고하여 후술한다.

한편, 동기화부(200)는 디밍 신호 생성부(100)의 기능을 함께 수행할 수 있다. 구체적으로, 동기화부(200)는 외부로부터 LED 구동을 위한 제어 신호(PWMI, 구체적으로 온 듀티), LED 구동 회로(1000) 내부의 RFPWM(PWM 주파수 정보), 오실레이터(310)의 제1 클럭 신호(B_CLK)를 수신하여, 오실레이터(310)의 제1 클럭 신호(B_CLK)의 하강 에지에 동기화된 디밍 신호(FPWM_SYNC)를 생성할 수 있다.

PWM 신호 생성부(300)는 DC-DC 컨버터(400)에 제공되는 PWM 신호(PWM_OUT)를 생성한다. 구체적으로, PWM 신호 생성부(300)는 오실레이터(310), 신호 생성부(320), 피드백부(330) 및 제어부(340)를 포함한다.

오실레이터(310)는 기설정된 주파수를 갖는 제1 클럭 신호(B_CLK)를 생성한다.

신호 생성부(320)는 동기화된 디밍 신호(PMWI_SYNC)가 온 상태일 때, 제1 클럭 신호(B_CLK)가 하강 에지이면 상승 에지를 갖는 PWM 신호를 생성한다. 구체적으로, 신호 생성부(320)는 RS 플리플롭(321), NOT 게이트(322) 및 AND 게이트(323)로 구성될 수 있다.

RS 플리플롭(321)은 오실레이터(310)의 제1 클럭 신호(B_CLK)를 세트 입력으로 입력받으며, 제어부(340)의 출력을 리셋 입력으로 입력받는다. 그리고 RS 플리플롭(321)은 AND 게이트(323)에 출력을 제공한다. 여기서 RS 플리플롭(321)은 세트 신호가 입력되면 '1'을 출력하고, 리셋 신호가 입력되면 '0'을 출력하는 플리플롭이다.

NOT 게이트(322)는 오실레이터(310)의 제1 클럭 신호(B_CLK)를 입력받으며, 입력된 오실레이터(310)의 제1 클럭 신호(B_CLK)를 반전하여 AND 게이트(223)에 출력한다.

AND 게이트(323)는 RS 플리플롭(321)의 출력 신호 및 NOT 게이트(322)의 출력 신호를 입력받으며, RS 플리플롭(321)의 출력 신호 및 NOT 게이트(322)의 출력 신호의 논리곱을 PWM 신호(PWM_OUT)로 출력한다.

피드백부(330)는 LED 어레이(600)에 공급되는 전원을 측정하고, 측정된 전원을 제어부(340)에 제공한다. 도시된 예에서는 LED 어레이(600)와 LED 구동부(500)가 만나는 노드의 전압(V_FB)을 측정하는 예에 대해서 도시하였지만, DC-DC 컨버터의 출력 노드 전압(Vout)을 측정하는 형태로도 구현할 수 있다.

제어부(340)는 신호 생성부(320)를 제어한다. 구체적으로, 제어부(340)는 오실레이터(310)에서 생성된 제1 클럭 신호(B_CLK), 동기화부(200)의 동기화된 디밍 신호(FPWM_SYNC) 및 피드백부(330)의 피드백 신호를 수신하며, 동기화된 디밍 신호(FPWM_SYNC)가 온 상태일 때, 제1 클럭 신호(B_CLK)가 하강 에지이면 상승 에지를 갖는 PWM 신호를 생성하도록 신호 생성부(320)를 제어할 수 있다. 그리고 제어부(340)는 LED 어레이(600)에 공급되는 전원이 기설정된 전압 이상인 경우에는 PWM 신호가 생성되지 않도록 신호 생성부(320)를 제어할 수 있다.

DC-DC 컨버터(400)는 인덕터, 부스터 게이트 및 다이오드로 구성되는 부스터 스위처로 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 DC-DC 컨버터(400)는 통상적인 부스터 스위처(boost switcher)와 동일한 동작을 수행하는바 구체적인 설명은 생략한다.

LED 구동부(500)는 정전류 제어기이다. 도 2에 도시된 LED 구동부(500)는 제어기는 LED 구동회로에 일반적으로 사용되는 정전류 제어기라는 점에서 구체적인 설명은 생략한다.

이하에서는 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 동기화부(200)의 구성을 설명한다.

도 3을 참고하면, 동기화부(200)는 제1 카운터(210), 제2 카운터(220), 레지스터(230), 비교기(240), 제1 AND 게이트(251), 제2 AND 게이트(252) 및 RS 플리플롭(260)을 포함한다.

제1 카운터(210)는 디밍 신호(FPWM)의 온 상태의 기간을 제2 클럭 신호(F_CLK)를 이용하여 카운팅한다. 구체적으로, 제1 카운터(210)는 제1 클록 신호(B_CLK)보다 고주파수인 제2 클록 신호(F_CLK)를 이용하여 디밍 신호 생성부(100)에서 생성된 디밍 신호(FPWM)의 온 주기를 카운팅한다.

제2 카운터(220)는 디밍 신호(FPWM)의 온 상태의 기간을 제2 클럭 신호(F_CLK)를 이용하여 카운팅한다. 구체적으로, 제2 카운터(220)는 제1 클록 신호보다 고주파수인 제2 클록 신호(F_CLK)를 이용하여 디밍 신호 생성부(100)에서 생성된 디밍 신호(FPWM)의 온 주기를 카운팅한다.

레지스터(230)는 제1 카운터(210)의 카운터 값을 저장한다.

비교기(240)는 레지스터(230)에 저장된 제1 카운터(210)의 카운터 값과 제2 카운터(220)의 카운터 값을 비교한다.

제1 AND 게이트(251)는 디밍 신호(FPWM)와 오실레이터(310)의 제1 클럭 신호(B_CLK)를 입력받으며, 입력받은 디밍 신호(FPWM)와 오실레이터(310)의 제1 클럭 신호(B_CLK)의 논리곱을 출력한다.

제2 AND 게이트(252)는 제1 AND 게이트(251)의 출력 신호와 제2 클럭 신호(F_CLK)를 입력받으며, 입력받은 제1 AND 게이트(251)의 출력 신호 과 제2 클럭 신호(F_CLK)의 논리곱을 출력한다.

RS 플리플롭(260)은 비교기(240)의 출력 신호(f_shot)를 리셋 신호로 입력받으며, 제2 AND 게이트(252)의 출력 신호(r_shot)를 셋업 신호로 입력받아 동기화 신호(FPWM_SYNC)를 출력한다.

이하에서는 도 4를 참조하여 동기화부(200)의 구체적인 동작을 설명한다.

도 4는 본 실시예에 따른 동기화부(200)의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.

도 4를 참고하면, 제1 클럭 신호(B_CLK), 디밍 신호(FPWM), 제2 클럭 신호(F_CLK), 제1 카운터(210)의 출력 신호(counter1), 레지스터(230)의 출력 신호(conter1_reg), 제2 카운터(220)의 출력 신호(counter2), 제2 AND 게이트(252)의 출력(r_shot), 비교기(240)의 출력 신호(f_shot), RS 플리플롭(260)의 출력(FPWM_SYNC), PWM 신호(PWM_OUT)이 도시되어 있다.

먼저, LED 어레이(600)의 구동을 위한 제어 신호가 입력되면, 디밍 신호 생성부(100)는 디밍 신호(FPWM)를 생성하고, 제1 카운터(210)는 디밍 신호(FPWM)의 상승 에지부터 제1 클럭 신호(B_CLK)의 상승 에지까지의 기간을 제2 클럭 신호(F_CLK)를 이용하여 카운팅한다. 이때의 카운팅 값은 레지스터(230)로 전달된다.

그리고 비교기(240)는 디밍 신호(FPWM)의 하강 에지서부터 레지스터(230)에 저장된 카운팅 값만큼 지연된 시점에 출력 신호(f_shot)를 출력한다.

RS 플리플롭(260)은 제2 AND 게이트(252)의 출력 신호(r_shot)를 셋업 신호를 입력받고, 비교기(240)의 출력 신호(f_shot)를 리셋 신호로 입력받는다는 점에서, RS 플리플롭(260)은 제1 클럭 신호(B_CLK)의 상승 에지에서 상승하고, 디밍 신호의 온 튜티 기간 후에 하강하는 제 클럭 신호(B_CLK)에 동기화된 디밍 신호(FPWM_SYNC)를 생성할 수 있다.

이와 같이 제1 클럭 신호(B_CLK)와 디밍 신호(FPWM)가 동기화되는바 일정한 주기의 PWM 신호(PWM_OUT)가 DC-DC 컨버터(400)로 제공된다. 일정한 주기의 PWM 신호가 DC-DC 컨버터(400)에 제공되는바, DC-DC 컨버터(400)의 출력 전압은 리플이 최소화될 수 있다.

도 5는 도 3의 동기화부(200)의 시뮬레이션 결과를 나타내는 파형도이다.

도 5를 참고하면, 디밍 신호(PWMI)가 제1 클럭 신호(CLK_SHOT)에 동기화됨을 확인할 수 있다. 이와 같이 디밍 신호(PWMI)가 제1 클럭 신호(CLK_SHOT)에 동기화되는바, 신호 생성부(320)에서 생성되는 PWM 신호의 상승 에지는 시간 간격은 동일하게 된다. 이와 같이 동일한 주기로 PWM 신호가 상승하는바, DC-DC 컨버터(400)에서의 출력 전압의 리플은 감소할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 개재의 범위 내에 있게 된다.

1000: LED 구동회로 100: 디밍 신호 생성부
200: 동기화부 300: PWM 신호 생성부
400: DC-DC 컨버터 500: LED 구동부
600: LED 어레이

Claims

디밍 신호를 이용하여 DC-DC 컨버터용 펄스폭변조(PWM) 신호를 생성하는 PWM 신호 생성회로에 있어서,
기설정된 주파수를 갖는 제1 클럭 신호를 생성하는 오실레이터;
상기 디밍 신호를 상기 제1 클럭 신호에 동기화하는 동기화부; 및
상기 동기화된 디밍 신호가 온 상태일 때 상기 제1 클럭 신호가 하강 에지이면 PWM 신호를 생성하는 신호 생성부;를 포함하고,
상기 동기화부는,
상기 디밍 신호의 온 구간을 상기 제1 클럭 신호에서의 다음 클럭 시점으로 이동하여 출력하는 것을 특징으로 하는 PWM 신호 생성회로.
제1항에 있어서,
외부에서 입력되는 주기 정보 및 온 듀티 정보에 따라 디밍 신호를 생성하는 디밍 신호 생성부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PWM 신호 생성회로.
제1항에 있어서,
상기 생성한 PWM 신호에 의하여 생성되는 DC-DC 컨버터의 전압을 피드백 받아 상기 PWM 신호 생성부의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PWM 신호 생성회로.
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제1항에 있어서,
상기 동기화부는,
상기 디밍 신호의 온 구간을 상기 디밍 신호의 상승 에지 이후에 도래하는 제1 클럭 신호의 하강 에지 시점으로 이동하여 출력하는 것을 특징으로 하는 PWM 신호 생성회로.
제1항에 있어서,
상기 동기화부는,
상기 디밍 신호의 온 상태의 기간을 제2 클럭 신호를 이용하여 카운팅하는 제1 카운터;
상기 디밍 신호의 온 상태의 기간을 제2 클럭 신호를 이용하여 카운팅하는 제2 카운터;
상기 제1 카운터의 카운터 값을 저장하는 레지스터;
상기 저장된 제1 카운터의 카운터 값과 제2 카운터의 카운터 값을 비교하는 비교기;
상기 디밍 신호와 상기 제1 클럭 신호의 논리곱을 출력하는 제1 AND 게이트;
상기 제1 AND 게이터의 출력과 제2 클럭 신호의 논리곱을 출력하는 제2 AND 게이트; 및
상기 비교기의 출력 신호를 리셋 신호로 입력받으며, 상기 제2 AND 게이트의 출력 신호를 셋업 신호로 입력받아 동기화 신호를 출력하는 RS 플리플롭;을 포함하는 것을 특징으로 하는 PWM 신호 생성회로.
LED 구동회로에 있어서,
LED 어레이의 구동을 위한 제어 신호에 따라 디밍 신호를 생성하는 디밍 신호 생성부;
상기 생성된 디밍 신호를 제1 클럭 신호에 동기화하는 동기화부;
상기 동기화된 디밍 신호가 온 상태일 때 상기 제1 클럭 신호가 하강 에지이면 PWM 신호를 생성하는 PWM 신호 생성부;
상기 PWM 신호를 이용하여 상기 LED 어레이에 출력 전압을 제공하는 DC-DC 컨버터; 및
상기 생성된 디밍 신호를 이용하여 상기 LED 어레이를 구동하는 LED 구동부;를 포함하고,
상기 동기화부는,
상기 디밍 신호의 온 구간을 상기 제1 클럭 신호에서의 다음 클럭 시점으로 이동하여 출력하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
제7항에 있어서,
상기 PWM 신호 생성부는,
상기 제1 클럭 신호를 생성하는 오실레이터; 및
상기 동기화된 디밍 신호가 온 상태일 때 상기 제1 클럭 신호가 하강 에지이면 PWM 신호를 생성하는 신호 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
제8항에 있어서,
상기 PWM 신호 생성부는,
상기 생성한 PWM 신호에 의하여 생성되는 DC-DC 컨버터의 전압을 피드백 받아 상기 PWM 신호 생성부의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
삭제
제7항에 있어서,
상기 동기화부는,
상기 디밍 신호의 온 구간을 상기 디밍 신호의 상승 에지 이후에 도래하는 제1 클럭 신호의 하강 에지 시점으로 이동하여 출력하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
제7항에 있어서,
상기 동기화부는,
상기 디밍 신호의 온 상태의 기간을 제2 클럭 신호를 이용하여 카운팅하는 제1 카운터;
상기 디밍 신호의 온 상태의 기간을 제2 클럭 신호를 이용하여 카운팅하는 제2 카운터;
상기 제1 카운터의 카운터 값을 저장하는 레지스터;
상기 저장된 제1 카운터의 카운터 값과 제2 카운터의 카운터 값을 비교하는 비교기;
상기 디밍 신호와 상기 제1 클럭 신호의 논리곱을 출력하는 제1 AND 게이트;
상기 제1 AND 게이터의 출력과 제2 클럭 신호의 논리곱을 출력하는 제2 AND 게이트; 및
상기 비교기의 출력 신호를 리셋 신호로 입력받으며, 상기 제2 AND 게이트의 출력 신호를 셋업 신호로 입력받아 동기화 신호를 출력하는 RS 플리플롭;을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
제7항에 있어서,
상기 디밍 신호 생성부, 상기 동기화부, 상기 PWM 신호 생성부 및 상기 LED 구동부는 하나의 칩으로 구현되는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.