KR101244715B1 - 디지털 제어 방식을 이용한 ｌｅｄ 구동 장치 - Google Patents

디지털 제어 방식을 이용한 ｌｅｄ 구동 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101244715B1
KR101244715B1 KR1020110122011A KR20110122011A KR101244715B1 KR 101244715 B1 KR101244715 B1 KR 101244715B1 KR 1020110122011 A KR1020110122011 A KR 1020110122011A KR 20110122011 A KR20110122011 A KR 20110122011A KR 101244715 B1 KR101244715 B1 KR 101244715B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
digital
voltage
led
output
clock
Prior art date
Application number
KR1020110122011A
Other languages
English (en)
Inventor
황인철
오택준
Original Assignee
강원대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 강원대학교산학협력단 filed Critical 강원대학교산학협력단
Priority to KR1020110122011A priority Critical patent/KR101244715B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101244715B1 publication Critical patent/KR101244715B1/ko

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 LED 구동 장치에 관한 것으로서, 본 발명은 2 이상의 LED 열을 구동시키기 위한 LED 구동 장치에 있어서, 상기 LED 열에 연결되며, 상기 LED 구동 장치에 전원을 공급하기 위한 부스트 컨버터, 상기 각 LED 열에 직렬로 연결되어, 상기 각 LED 열에 동일한 전류를 흘려주기 위한 선형 레귤레이터, 상기 선형 레귤레이터 중에서 가장 낮은 전압이 걸리는 선형 레귤레이터를 선택하여 출력하는 저전압 선택기, 기준전압과 상기 저전압 선택기의 출력 전압의 차이를 에러 디지털 코드로 변환하기 위한 아날로그 디지털 변환기, 상기 아날로그 디지털 변환기에서 출력된 에러 디지털 코드를 보상하여 디지털 출력 코드로 변경하는 디지털 보상기, 상기 디지털 출력 코드에 따라 클럭의 시비율(duty ratio)을 결정하기 위한 디지털 펄스폭 변조기 및 상기 디지털 펄스폭 변조기에서 출력된 클럭에 게이트 단에 입력되고, 게이트 단에 입력되는 클럭의 듀티(duty)에 따라 상기 MOSFET의 출력 전압을 조절하는 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)를 포함한다.

Description

디지털 제어 방식을 이용한 ＬＥＤ 구동 장치 {Operating apparatus for LED using digital control}
본 발명은 LED 구동 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 효율적 전력 관리를 위한 디지털 제어 방식을 이용한 LED 구동 장치에 관한 것이다.
일상 생활에서 상용 교류 전원을 이용한 형광등 및 백열전구는 일반적으로 가장 많이 사용되고 있다. 특히, 전력 효율이 우수하고 그 조도가 더 많이 확보되는 형광등이 더 많이 사용되고 있다.
조명기구의 경우, 전원이 공급되고 조명 설치가 용이한 장소에 필요한 경우 어떠한 곳에라도 설치가 가능하다. 시간이 지날수록 조명에 대한 수요가 많아지고 그 적용분야가 많아짐에 따라, 전체적인 소비전력에 따른 부하는 나날이 늘어가고 있는 실정에 있으므로 전력소비를 감소시키기 위한 노력이 다각적으로 행해지고 있다.
LED(Light Emitting Diode)는 일정 조건의 전류를 흘려 주면 즉시 발광하는 성질을 지니고 있는 반도체이다. 진공관이 트랜지스터, 고집적회로(LSI)로 진화된 것처럼, 조명등도 2세대 광원인 백열등, 3세대 광원인 형광등에서 4세대 광원으로 일컬어지는 반도체 광원인 LED로 급속히 진화될 것으로 예상되고 있다.
일반적으로 램프 타입의 LED는 전기 에너지를 광 방사(optical radiation)로 변환하는 반도체 소자로서, 사용 목적 또는 형태에 따라, 칩 발광다이오드를 선택적으로 박막 패턴이 형성된 인쇄 회로 기판 또는 리드 단자의 상부 면에 실장한 후, 칩과 기판 또는 리드 단자를 전기적으로 연결하고, 그 상부에 에폭시 등을 사용하여 몰드 성형부를 형성함으로써 구현된다. 이 때, 발광다이오드에서 발광되는 색에 따라 칩의 구조, 성장 방법 및 재료가 달라진다는 것은 잘 알려져 있다. 이와 같은 램프 타입의 발광 다이오드를 사용하여 전구를 제조할 수 있다.
또한, LED 광원은 기존 광원에 비해 수명이 길고, 고효율이며 소형 및 경량이고 수은을 사용하지 않아 환경친화적인 점 등 많은 장점이 있어 기존 광원을 급속히 대체해 나가고 있다.
LED 구동 회로는 효율적 전력관리가 중요한데, 공정이 점점 발달함에 따라 디지털 블록들의 면적과 전력소비가 크게 감소하기 때문에, 기존의 아날로그 제어방식이 아닌 디지털 제어 방식을 이용하는 경우가 늘어나고 있다. LED 구동 회로는 부궤환 시스템에 의해 제어되는데, 안정성을 위한 주파수 보상을 위하여 수동소자가 사용된다.
수동소자는 면적을 크게 차지할 뿐만 아니라, IC 외부 소자를 사용하기 때문에 비용 및 면적이 증가하는 단점이 있다.
한편, LED 구동 회로에서 효율적으로 전력을 관리하기 위해서는 각 블록들의 전력소모를 최소화해야 한다. 디지털 제어방식을 적용하기 위해서는 아날로그 디지털 변환기가 필수적인데, 기존의 아날로그 디지털 변환기는 분해능을 높이기 위하여 면적이 커지고, 전력소모가 커지는 단점이 있다.
도 1은 종래 지연블록을 이용한 아날로그 디지털 변환기의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 종래 지연블록을 이용한 아날로그 디지털 변환기에서는 입력전압과 기준전압에 비례하여 지연블록의 지연정도가 증가한다.
종래 아날로그 디지털 변환기에서는 클럭 하강시간에 인코더 안에 있는 D 플립플롭으로 값을 입력한 후, 입력 지연 블록과 기준 지연 블록의 차이를 바이너리 코드로 출력한다.
종래 아날로그 디지털 변환기에서는 분해능을 높이기 위해서는 지연블록의 셀들이 증가해야 한다는 문제점이 있다. 예를 들어, 0.2% 분해능을 구현하기 위해서는 500개의 지연블록 셀이 필요하다. 이처럼, 셀이 증가하면 면적이 증가하는 것은 물론이고, 전력소비가 증가하기 때문에, 지연블록 셀을 늘리는 방법은 바람직한 방법이 아니다. 또한, 전압에 비례하여 지연블록의 지연정도가 선형적으로 변하지 않기 때문에 오차도 심한 편이다.
도 2 및 도 3은 종래 최저 전압 선택기의 회로도이다.
도 2의 최저 전압 선택기의 경우, 비교기(COMP)를 통해 LED 1열과 2열의 스위치를 상보적으로 동작시키는 방식으로 동작한다. 이는 간단한 방법이긴 하지만 비교기 설계가 까다롭고, 오차를 줄이기 위해서는 전력 소모가 많이 발생한다는 단점이 있다. 또한 LED 열이 추가될 때마다 면적과 전력 소모가 배로 증가하는 문제점이 있다.
도 3의 최저 전압 선택기의 경우, 소스 팔로워와 이미터 팔로워의 방식을 통해 최저전압을 선택하는 방식이다. LED 열이 추가될 경우 MOSFET와 BJT만 추가하면 되는 간편함이 있지만, 추가적으로 바이어스 회로(전류원)가 필요하다는 단점이 있다. 또한, LED 열과 선택된 전압의 출력 오차가 큰 편이라는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 디지털 블록들의 면적 및 소비전력을 최소화시켜서 효율을 향상시킬 수 있는 디지털 제어 방식을 이용한 LED 구동 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 2 이상의 LED 열을 구동시키기 위한 LED 구동 장치에 있어서, 상기 LED 열에 연결되며, 상기 LED 구동 장치에 전원을 공급하기 위한 부스트 컨버터, 상기 각 LED 열에 직렬로 연결되어, 상기 각 LED 열에 동일한 전류를 흘려주기 위한 선형 레귤레이터, 상기 선형 레귤레이터 중에서 가장 낮은 전압이 걸리는 선형 레귤레이터를 선택하여 출력하는 저전압 선택기, 기준전압과 상기 저전압 선택기의 출력 전압의 차이를 에러 디지털 코드로 변환하기 위한 아날로그 디지털 변환기, 상기 아날로그 디지털 변환기에서 출력된 에러 디지털 코드를 보상하여 디지털 출력 코드로 변경하는 디지털 보상기, 상기 디지털 출력 코드에 따라 클럭의 시비율(duty ratio)을 결정하기 위한 디지털 펄스폭 변조기 및 상기 디지털 펄스폭 변조기에서 출력된 클럭에 게이트 단에 입력되고, 게이트 단에 입력되는 클럭의 듀티(duty)에 따라 상기 MOSFET의 출력 전압을 조절하는 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 LED 구동 장치는 상기 MOSFET의 게이트 단에 연결되어 상기 디지털 펄스폭 변조기에서 출력된 클럭을 버퍼링하여 상기 게이트 단에 전달하는 버퍼를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 LED 구동 장치는 상기 기준전압을 발생시키기 위한 기준전압 발생기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 LED 구동 장치는 상기 클럭을 발생시키기 위한 클럭 발생기를 더 포함할 수 있다.
상기 MOSFET는 드레인 단에 상기 부스트 컨버터가 연결되고, 소스 단에 접지가 연결될 수 있다.
상기 디지털 보상기는 상기 에러 디지털 코드를 누적하기 위한 누산기를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 저전압 선택기는, 상기 각 LED 열에 연결되어, 높은 전압이 걸리는 LED 열일수록 지연 시간이 길어지도록 버퍼링하기 위한 버퍼단 및 상기 버퍼단 중에서 지연시간이 가장 짧은 버퍼단에 연결된 LED 열을 검출하기 위한 아비터(arbiter)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 저전압 선택기는, 각 LED 열에 걸리는 전압의 차이가 기준값 이하인 경우, 임의의 하나의 LED 열이 선택되도록 하여 오동작을 방지하기 위한 오류 검출기를 더 포함할 수 있다.
상기 아날로그 디지털 변환기는, 상기 저전압 선택기에서 출력된 입력전압 신호를 시간 신호로 변환하기 위한 전압-시간 변환기와, 상기 전압-시간 변환기에서 출력된 시간 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 시간-디지털 변환기를 포함할 수 있다.
상기 전압-시간 변환기는 상기 저전압 선택기에서 나온 입력전압과 상기 기준전압을 비교하기 위한 비교기와, 상기 비교기에서 나온 신호를 통해 기준전압과 입력전압의 크기를 비교하여 부호를 결정하기 위한 부호 검출기를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 시간-디지털 변환기는 상기 기준 전압의 상승 에지와, 상기 입력전압의 상승 에지 사이의 시간차를 디지털 값으로 변환하고, 인코더를 통해 상기 디지털 값을 바이너리 코드로 변환하여 출력할 수 있다.
본 발명에 의하면 외부 소자를 사용하지 않고, 저전압 선택기와 아날로그 디지털 변환기를 사용하여 LED 구동 장치를 구현함으로써, 생산 비용을 절감하고, 장치의 크기를 축소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 저전압 선택기는 기존 저전압 선택기에 비해 전력소모를 크게 줄일 수 있고, LED 열이 증가하여도 지연블록이 차지하는 면적이 크지 않으며, 보자 정확하게 저전압을 선택하여 궤환루프를 형성한다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 아날로그 디지털 변환기는 분해능을 자유롭게 조절할 수 있으며, 면적이나 전력소모가 분해능에 비례하지 않는다는 장점이 있고, 선형성이 우수하다는 장점이 있다.
도 1은 종래 지연블록을 이용한 아날로그 디지털 변환기의 회로도이다.
도 2 및 도 3은 종래 최저 전압 선택기의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 아날로그 디지털 변환기의 출력 파형을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 저전압 선택기의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 6의 저전압 선택기의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 아날로그 디지털 변환기의 회로도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 8의 아날로그 디지털 변환기의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치의 블록도이다.
도 4를 참조하면, LED 구동 장치는 부스트 컨버터(110), 선형 레귤레이터(120), 저전압 선택기(130), 아날로그 디지털 변환기(140), 디지털 보상기(150), 디지털 펄스폭 변조기(160), 버퍼(170), 기준전압 발생기(180), 클럭 발생기(190), MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)를 포함하여 이루어진다.
부스트 컨버터(110)는 LED 구동 장치에 전원을 공급하는 역할을 하며, MOSFET에 의해 구동된다. 본 발명에서 부스트 컨버터(110)는 MOSFET의 드레인 단에 연결되고, MOSFET의 게이트에 입력되는 듀티에 따라 출력전압이 변경된다. 이처럼, 본 발명에서는 부스트 컨버터(110)의 출력단에서 궤환루프를 걸어 출력전압이 조정되도록 한다.
도 4에서 부스트 컨버터(110)는 전압원, 코일, 다이오드, 커패시터를 포함하여 이루어지며, 코일과 다이오드 사이의 접점과 MOSFET의 드레인단이 연결되어 있다.
선형 레귤레이터(120)는 두 LED 열에 동일한 전류를 흘려주는 역할을 한다. 본 발명에서 선형 레귤레이터(120)는 각 LED 열에 직렬로 연결되어 있다.
저전압 선택기(130)는 LED 열의 순방향 전류에 따른 순방향 전압 특성이 다르기 때문에, 부스트 컨버터(110)를 승압시키기 위해 LED에 걸리는 순방향 전압이 큰 LED열을 선택하여 출력한다. 즉, 저전압 선택기(130)는 두 개의 선형 레귤레이터(120) 중에서 저전압이 걸리는 LED열을 선택하여 출력한다.
아날로그 디지털 변환기(140)는 기준전압과 저전압 선택기(130)의 출력 전압의 차이를 에러 디지털 코드(e[n])로 변환시키는 역할을 한다. 본 발명의 일 실시예에서 e[n]은 -4<e[n]<4의 범위일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 아날로그 디지털 변환기(140)의 출력 파형을 도시한 그래프이다. 도 5에서, 기준전압은 1 [V]이고, 저전압 선택기(130)의 출력은 x축에 표시되어 있다.
디지털 보상기(150)는 아날로그 디지털 변환기(140)에서 출력된 에러 디지털 코드(e[n])를 보상하여 디지털 출력 코드인 d[n] 의 출력으로 변경한다. 본 발명에서 디지털 보상기(150)는 내부에 누산기가 있어서 에러 디지털 코드를 누적한다. 즉, 디지털 보상기(150)는 저역 통과 필터(low pass filter)의 역할을 한다고 볼 수 있다. 극단적으로 단순한 예를 들면, d[n]이 100일 때, e[n]이 4이면, 디지털 보상기(140)는 d[n]=104를 출력하고, d[n]이 100일 때, e[n]이 -4이면, 디지털 보상기(140)는 d[n]=96을 출력한다.
디지털 펄스폭 변조기(160)는 d[n]에 따른 클럭의 시비율, 즉 듀티(duty)를 생성하는 역할을 한다. 예를 들어, d[n]의 범위가 0<d[n]<512일 때, d[n]이 256이면, 디지털 펄스폭 변조기(160)는 50%의 듀티를 생성하고, d[n]이 128이면, 디지털 펄스폭 변조기(160)는 25%의 듀티를 생성하게 된다.
버퍼(170)는 MOSFET의 게이트 단에 연결되어, 디지털 펄스폭 변조기에서 출력된 클럭신호를 버퍼링하여 MOSFET의 게이트 단에 전달하는 역할을 한다. 왜냐하면, MOSFET의 게이트단에 커패시터 성분이 크기 때문에 이를 구동하기 위하여 버퍼(170)가 필요하기 때문이다.
부스트 컨버터(110)는 LED 열에 전원을 공급하는 역할을 하며, MOSFET에 의해 구동된다.
MOSFET는 게이트단에 버퍼(170)가 연결되고, 드레인단에 부스트 컨버터(110)가 연결되고, 소스단에 접지가 연결되어 있다.
기준전압 발생기(180)는 기준전압을 발생시킨다.
클럭 발생기(190)는 클럭을 발생시키는 역할을 한다. 예를 들어, 클럭 발생기(190)는 16[MHz]의클럭을 발생시킬 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 LED 구동 회로에서 구체적인 동작과정을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 부스트 컨버터(110)는 MOSFET의 게이트 신호의 듀티에 따라 출력전압이 변경되므로, 출력쪽에서 궤환루프를 걸어 자동적으로 제어되도록 구현해야 한다.
부스트 컨버터(110)는 LED 열과 선형 레귤레이터(120)가 정상적으로 동작하도록 출력전압이 상승해야 하는데, 저전압 선택기(130)는 두 LED 열 중에서 순방향 전압이 큰 LED 열의 전압을 선택하여 기준전압과 비교하며, 그에 따른 오차를 오차 디지털 코드(e[n])로 출력한다.
디지털 보상기(150)에서는 오차 디지털 코드(e[n])를 보상하여 d[n]코드로 변환한다.
그리고, 디지털 펄스폭 변조기(160)는 d[n] 코드에 따른 클럭 듀티를 생성한다.
결국, 본 발명에서 LED 구동 장치는 궤환루프를 통해, 순방향 전압이 높은 쪽의 LED열에 걸리는 선형 레귤레이터(120)의 전압이 기준전압과 맞춰지게 되고, 부스트 컨버터(110)에서는 각 LED 열에 전류가 흐를 정도의 출력 전압을 제공하게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 저전압 선택기(130)의 회로도이다.
도 6을 참조하면, 저전압 선택기(130)는 버퍼단(210), 아비터(arbiter)(220), 오류 검출기(230)를 포함하여 이루어진다.
버퍼단(210)은 각 LED 열에 연결되어, 높은 전압이 걸리는 LED 열일수록 지연 시간이 길어지도록 버퍼링하는 역할을 한다.
제1 LED 열과, 제2 LED 열의 전압에 따라 버퍼단(210)에서 지연되는 정도가 달라진다. 기준 클럭이 버퍼단(210)의 입력으로 들어가면, 전압이 높은 LED 열일수록 지연시간이 길어진다. 즉, 낮은 전압이 걸리는 버퍼단(210)에서 지연시간이 짧은데, 아비터(220)는 지연시간이 작은 LED 열을 검출하는 역할을 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 6의 저전압 선택기의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 7은 Q1과 Q2 중에서 Q1이 낮은 전압인 경우를 예시하는 타이밍도이다. 이러한 Q1 신호가 D 플립플롭의 클럭(CLK) 단에 입력되면, 플립플롭 출력(Q)는 하이(High)가 되고, 이 플립플롭 출력(Q) 신호가 멀티플렉서에 전달되어, 낮은 전압의 LED 열의 스위치를 온(On)시킨다. 반대로 다른쪽 LED 열의 플립플롭은 Q1 신호가 리셋시키며, 리셋 출력이 멀티플레서에 전달되어, 해당 LED 열의 스위치를 오프(Off)시킨다.
오류 검출기(230)는 두 LED 열의 전압차이가 기준값 이하로 근소할 때, 두 LED 열 중 하나의 LED 열만 자동적으로 온 시키는 역할을 한다. 본 발명에서 두 LED 열의 전압차이가 기준값 이하로 근소할 때는 오류가 발생할 수 있으므로, 오류 검출기(230)를 통해 두 LED 열 중 한쪽을 강제로 선택하도록 하는 것이다.
도 7에 제안된 저전압 선택기(130)는 기존의 저전압 선택기에 비해 전력소모를 대폭으로 감소시킬 수 있고, LED 열이 늘어나더라도 지연블록이 차지하는 공간이 크기 않다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 아날로그 디지털 변환기(140)의 회로도이다. 도 8에서 입력전압은 저전압 선택기(130)의 출력신호이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 아날로그 디지털 변환기(140)는 크게 전압-시간 변환기(800)와, 시간-디지털 변환기(900)로 이루어진다.
전압-시간 변환기(800)는 전압 신호를 시간 신호로 변환하는 역할을 한다.
그리고, 시간-디지털 변환기(900)는 전압-시간 변환기(800)에서 출력된 시간 신호를 디지털 신호로 변환하는 역할을 한다.
전압-시간 변환기(800)는 비교기(810)와 부호 검출기(820)를 포함한다.
도 8에서, 리셋 신호는 기준 클럭에 의해 동작되고, A노드에 리셋 신호가 로우(Low)일 때, 전류원에 의해 커패시터에 전압이 충전된다. 그리고, 리셋 신호가 하이(High)일 때, 커패시터에 충전된 전압이 방전된다.
리셋 신호가 로우일 때, A 노드의 전압이 비교기(810)의 +단자로 들어간다.
부호 검출기(820)는 비교기(810)에서 나온 신호를 통해 기준전압과 입력전압의 크기를 비교한다. 그리고, 부호 검출기(820)는 입력전압이 기준전압보다 높으면 실선방향으로 신호가 연결되도록 하고, 입력전압이 기준전압보다 낮으면 점선방향으로 신호가 연결되도록 제어한다.
그리고, 시간-디지털 변환기(900)는 기준전압의 상승에지와 입력전압의 상승에지 사이의 시간차를 디지털 값으로 변환한다. 이렇게 변환된 디지털 값이 인코더(910)를 거쳐 바이너리 코드(E[0], E[1], E[2])로 출력된다.
도 8의 회로에서 커패시터가 충전되면, 이에 따라 A노드의 전압이 상승한다. A노드의 전압이 상승하다가 기준전압이나 입력전압과의 차이가 기준치 이하로 비슷해지면, 비교기(810)에서 "1"의 디지털 신호를 출력한다. 그리고, 부호 검출기(820)에서 비교기(810)의 출력 속도에 따라 부호를 결정한다. 그리고, 시간 디지털 변환기(900)에서 비교기(810)의 두 출력의 시간차이를 디지털 코드로 변환한다.
이처럼, 도 8의 아날로그 디지털 변환기(140)는 전류원의 전류가 작다면, A노드에 충전되는 속도가 느려지기 때문에 비교기(810)의 양 출력 간의 시간 차이는 더욱 커지게 된다. 이는 전류를 적게 소모할수록 분해능이 향상된다는 것을 의미한다. 또한, 전류가 일정하다면 A노드의 기울기는 선형이기 때문에 아날로그 디지털 변환기(140)의 선형성이 우수하다고 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 8의 아날로그 디지털 변환기의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 9는 저전압 선택기(130)의 출력인 입력전압이 기준전압보다 높은 경우의 타이밍도이다.
도 9에서 보는 바와 같이, 점선으로 표시된 부분을 보면, 시간-디지털 변환기(900)는 기준 전압의 상승에지와 입력전압의 상승에지 사이의 시간차를 디지털 값으로 변환하게된다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
110 부스트 컨버터 120 선형 레귤레이터
130 저전압 선택기 140 아날로그 디지털 변환기
150 디지털 보상기 160 디지털 펄스폭 변조기
170 버퍼 180 기준전압 발생기
190 클럭 발생기 210 버퍼단
220 아비터 230 오류 검출기
800 전압-시간 변환기 900 시간-디지털 변환기
810 비교기 820 부호 검출기
910 인코더

Claims (11)

  1. 2 이상의 LED 열을 구동시키기 위한 LED 구동 장치에 있어서,
    상기 LED 열에 연결되며, 상기 LED 구동 장치에 전원을 공급하기 위한 부스트 컨버터;
    상기 각 LED 열에 직렬로 연결되어, 상기 각 LED 열에 동일한 전류를 흘려주기 위한 선형 레귤레이터;
    상기 선형 레귤레이터 중에서 가장 낮은 전압이 걸리는 선형 레귤레이터를 선택하여 출력하는 저전압 선택기;
    기준전압과 상기 저전압 선택기의 출력 전압의 차이를 에러 디지털 코드로 변환하기 위한 아날로그 디지털 변환기;
    상기 아날로그 디지털 변환기에서 출력된 에러 디지털 코드를 보상하여 디지털 출력 코드로 변경하는 디지털 보상기;
    상기 디지털 출력 코드에 따라 클럭의 시비율(duty ratio)을 결정하기 위한 디지털 펄스폭 변조기; 및
    상기 디지털 펄스폭 변조기에서 출력된 클럭에 게이트 단에 입력되고, 게이트 단에 입력되는 클럭의 듀티(duty)에 따라 출력 전압을 조절하는 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)를 포함하되,
    상기 저전압 선택기는,
    상기 각 LED 열에 연결되어, 높은 전압이 걸리는 LED 열일수록 지연 시간이 길어지도록 버퍼링하기 위한 버퍼단; 및
    상기 버퍼단 중에서 지연시간이 가장 짧은 버퍼단에 연결된 LED 열을 검출하기 위한 아비터(arbiter)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 MOSFET의 게이트 단에 연결되어 상기 디지털 펄스폭 변조기에서 출력된 클럭을 버퍼링하여 상기 게이트 단에 전달하는 버퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서
    상기 기준전압을 발생시키기 위한 기준전압 발생기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 클럭을 발생시키기 위한 클럭 발생기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 MOSFET는 드레인 단에 상기 부스트 컨버터가 연결되고, 소스 단에 접지가 연결되어 있는 것임을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 보상기는 상기 에러 디지털 코드를 누적하기 위한 누산기를 포함하는 것임을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 저전압 선택기는,
    각 LED 열에 걸리는 전압의 차이가 기준값 이하인 경우, 임의의 하나의 LED 열이 선택되도록 하여 오동작을 방지하기 위한 오류 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 아날로그 디지털 변환기는,
    상기 저전압 선택기에서 출력된 입력전압 신호를 시간 신호로 변환하기 위한 전압-시간 변환기와,
    상기 전압-시간 변환기에서 출력된 시간 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 시간-디지털 변환기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전압-시간 변환기는,
    상기 저전압 선택기에서 나온 입력전압과 상기 기준전압을 비교하기 위한 비교기와,
    상기 비교기에서 나온 신호를 통해 기준전압과 입력전압의 크기를 비교하여 부호를 결정하기 위한 부호 검출기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 시간-디지털 변환기는 상기 기준 전압의 상승 에지와, 상기 입력전압의 상승 에지 사이의 시간차를 디지털 값으로 변환하고, 인코더를 통해 상기 디지털 값을 바이너리 코드로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
KR1020110122011A 2011-11-22 2011-11-22 디지털 제어 방식을 이용한 ｌｅｄ 구동 장치 KR101244715B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110122011A KR101244715B1 (ko) 2011-11-22 2011-11-22 디지털 제어 방식을 이용한 ｌｅｄ 구동 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110122011A KR101244715B1 (ko) 2011-11-22 2011-11-22 디지털 제어 방식을 이용한 ｌｅｄ 구동 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101244715B1 true KR101244715B1 (ko) 2013-03-18

Family

ID=48182069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110122011A KR101244715B1 (ko) 2011-11-22 2011-11-22 디지털 제어 방식을 이용한 ｌｅｄ 구동 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101244715B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100235816B1 (ko) * 1991-02-08 1999-12-15 루엘랑 브리지뜨 시간/전압 변환방법 및 장치
JP2007020763A (ja) * 2005-07-14 2007-02-01 Pentax Corp 光量調整装置、及び、電子内視鏡システム
JP2010520669A (ja) * 2007-02-28 2010-06-10 イグザー コーポレイション 高周波デジタル制御ｓｍｐｓ向けの広域入力ウィンドウ非線形アナログ−デジタルコンバータ
KR101049972B1 (ko) * 2011-01-07 2011-07-15 강원대학교산학협력단 Ｌｅｄ 배면광 구동회로

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100235816B1 (ko) * 1991-02-08 1999-12-15 루엘랑 브리지뜨 시간/전압 변환방법 및 장치
JP2007020763A (ja) * 2005-07-14 2007-02-01 Pentax Corp 光量調整装置、及び、電子内視鏡システム
JP2010520669A (ja) * 2007-02-28 2010-06-10 イグザー コーポレイション 高周波デジタル制御ｓｍｐｓ向けの広域入力ウィンドウ非線形アナログ−デジタルコンバータ
KR101049972B1 (ko) * 2011-01-07 2011-07-15 강원대학교산학협력단 Ｌｅｄ 배면광 구동회로

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI666970B (zh) 用於發光二極體驅動器之類比及數位調光控制
Doshi et al. Digital architecture for driving large LED arrays with dynamic bus voltage regulation and phase shifted PWM
KR101792259B1 (ko) 위상 시프트 컨트롤러, 위상 시프트의 방법, 및 그것들을 이용한 발광장치, 전자기기
US7948468B2 (en) Systems and methods for driving multiple solid-state light sources
US7919934B2 (en) Apparatus and method for driving and adjusting light
TWI477190B (zh) 發光二極體驅動裝置
US7675240B2 (en) Light emitting diode circuit having even current
US8319443B2 (en) Two-terminal current controller and related LED lighting device
US20110115391A1 (en) Led lamp and led lamp module
CN101389168A (zh) 高压大功率led恒流驱动装置
EP2187706A2 (en) Light-emitting device
GB2508296A (en) LED drive circuit
TWI445442B (zh) 發光模組中配置具有處理交錯訊號之取樣保持及積分電路之脈波寬度調變裝置
TWI492660B (zh) 發光二極體負載驅動裝置
CN104159351A (zh) 反馈控制电路及发光二极管驱动电路
US20120161662A1 (en) Digital pwm generator and apparatus for driving light emitting device
US20190380179A1 (en) Lighting system and driving circuit thereof
TWI496501B (zh) 片段線性驅動的光源裝置
KR101244715B1 (ko) 디지털 제어 방식을 이용한 ｌｅｄ 구동 장치
KR101224958B1 (ko) 전류 비교기를 이용한 발광 다이오드 구동 방법 및 이를 기반으로 운용되는 발광 다이오드 구동 회로
CN111642041B (zh) 线性led驱动电路、系统及其驱动方法
TW201037213A (en) Light-emitting device
KR20130026785A (ko) Ｄｓｐ를 이용한 ｌｅｄ 구동 장치
Tong et al. A dual mode dimming white LED driver based on Buck DC-DC converter
US9949326B2 (en) Predictive LED forward voltage for a PWM current loop

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151224

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161226

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180130

Year of fee payment: 6