KR101361279B1

KR101361279B1 - 듀얼모드 휘도조절장치

Info

Publication number: KR101361279B1
Application number: KR1020070046000A
Authority: KR
Inventors: 김택수
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2007-05-11
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2014-02-11
Also published as: KR20080100000A

Abstract

본 발명은 휘도조절장치에 관한 것으로서, 버스트 디밍 방식과 아날로그 디밍 방식을 결합하여 PWM 출력파형의 듀티비 및 전류량을 조절하는 특징을 가진다. 본 발명의 듀얼모드 휘도조절장치는, PWM 파형의 듀티비를 결정하는 듀티비제어전압을 생성하는 버스트 디밍부와, PWM 파형의 전류량을 결정하는 전류량제어전압을 생성하는 아날로그 디밍부와, 상기 듀티비제어전압과 전류량제어전압을 디밍 신호로서 동시에 받아들여, PWM 파형의 듀티비와 출력 전류량을 조절하는 FET 제어신호를 출력하는 PWM IC를 포함한다. 또한, 상기 PWM IC는, 상기 듀티비제어전압이 높을수록 PWM출력파형의 듀티비를 증가시키며, 상기 전류량제어전압이 높을수록 PWM출력파형의 전류량을 증가시키는 FET 제어신호를 출력함을 특징으로 한다.

인버터, FET, 백라이트, 램프, PWM, 듀티, 버스트, 디밍

Description

듀얼모드 휘도조절장치{Dimming controller circuit of duel mode}

도 1은 버스트 디밍 방식으로 구현되는 인버터의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼모드 휘도조절 장치의 블록도이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 버스트 디밍부의 회로도이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 아날로그 디밍부의 회로도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

20: PWM IC 21: 듀티단

22: 기준전압단 30: 버스트 디밍부

40: 아날로그 디밍부 50: 휘도조절 전압단

본 발명은 휘도조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 LCD모니터나 TFT LCD모니터 등과 같은 액정표시장치에는 백라이 트를 점등시킬 수 있도록 승압용 권선 트랜스를 이용한 인버터가 구비된다. 상기 인버터는 액정표시장치의 백라이트를 점등시키기 위하여 입력되는 직류전압을 교류전압으로 변환시키고, 이 변환된 교류전압을 수백 볼트로 승압시켜 상기 백라이트에 필요한 구동전원을 공급하는 장치이다.

도 1에 버스트 디밍 방식으로 구현되는 인버터를 도시하였는데, FET(11;Field Effect Transistor), 상기 FET(11)를 펄스 폭 변조(PWM)방식으로 제어하는 PWM IC(20;Pulse Width Modulation), 상기 FET(11)로부터 출력되는 교류전압을 승압하는 트랜스(12)와, 상기 트랜스(12)로부터 승압된 전압에 의하여 점등되는 램프(13)로 구성되게 된다.

상기와 같이 구성되는 종래의 인버터는 입력되는 전압에 대하여 FET(11)를 통해서 온/오프 하면서 교류전압으로 변환하여 트랜스(12)에 출력하고, 상기 트랜스(12)에서는 입력되는 교류전압을 승압시켜 램프(13)로 출력하여 상기 램프(13)를 구동하게 된다. 상기 램프(13)를 통해 흐르는 전압을 제어하여 삼각파 형태의 신호를 출력하는 PWM IC(20)에 의해, 상기 FET는 상기 PWM IC에서 출력되는 FET 제어신호에 의해 스위칭 제어된다.

상기 PWM IC(20)는 전압(예컨대, 0V ~ 3.3V)을 디밍신호(dimming signal)로서 듀티단으로 입력받은 후, 입력받은 전압(입력전압)에 따라 듀티비(duty rate)를 결정하여 PWM파형(duty:50~100%)을 결정하여 FET 제어신호를 출력한다. 따라서 상기 듀티비에 따라 디밍(dimming) 제어되는 버스트 디밍(burst dimming)을 통해 램프의 밝기를 단계별로 조절하여 화면 밝기(휘도)를 조절할 수 있다.

그런데 상기와 같이 듀티비에 따른 버스트 디밍 방식만으로 화면 밝기를 조절할 시에는, 입력전압별 가변범위가 작아지기 때문에 효과적인 화면 밝기 조절을 할 수 없는 문제가 있다. 또한, 듀티비에 따라 온(on)/오프(off)의 PWM신호가 인가될 때, 램프에 충격이 가해져 소음이 증대되는 문제가 있다.

본 발명은 PWM IC의 디밍 제어 시에 전압별 가변범위를 확대시키고 램프의 소음을 감소시킬 수 있는 휘도조절장치를 제안한다.

본 발명의 듀얼모드 휘도조절장치는, PWM 파형의 듀티비를 결정하는 듀티비제어전압을 생성하는 버스트 디밍부와, PWM 파형의 전류량을 결정하는 전류량제어전압을 생성하는 아날로그 디밍부와, 상기 듀티비제어전압과 전류량제어전압을 디밍 신호로서 동시에 받아들여, PWM 파형의 듀티비와 출력 전류량을 조절하는 FET 제어신호를 출력하는 PWM IC를 포함한다.

또한, 상기 PWM IC는, 상기 듀티비제어전압이 높을수록 PWM출력파형의 듀티비를 증가시키며, 상기 전류량제어전압이 높을수록 PWM출력파형의 전류량을 증가시키는 FET 제어신호를 출력함을 특징으로 한다.

또한, 상기 버스트 디밍부는, 외부의 휘도조절 전압단에서 제공되는 휘도조절 전압을 저항 분배시킨 제1분배전압을 PWM IC의 듀티단에 듀티비제어전압으로서 제공한다. 또한, 상기 PWM IC의 듀티단과 상기 휘도조절 전압단 사이의 노드에 저항을 통해 제1고정전압이 연결되어 있어, 상기 제1분배전압과 상기 제1고정전압을 중첩시킨 전압값을 상기 듀티비제어전압으로 제공한다.

또한, 상기 휘도조절 전압단에서 제공되는 휘도조절 전압의 노이즈를 필터링하는 커패시터가 구비되며, 상기 PWM IC의 듀티단으로 출력하는 듀티비제어전압의 노이즈를 필터링하는 커패시터가 구비된다.

또한, 상기 아날로그 디밍부는, 외부의 휘도조절 전압단에서 제공되는 전압을 저항 분배시킨 제2분배전압을 PWM IC의 기준전압단에 전류량제어전압으로서 제공한다. 또한, 상기 PWM IC의 기준전압단과 상기 휘도조절 전압단 사이의 노드에 저항을 통해 제2고정전압이 연결되어 있어, 상기 제2분배전압과 상기 제2고정전압을 중첩시킨 전압값을 상기 전류량제어전압으로 제공한다.

또한, 상기 휘도조절 전압단에서 제공되는 휘도조절 전압의 노이즈를 필터링하는 커패시터가 구비되며, 상기 PWM IC의 기준전압단으로 출력하는 듀티비제어전압의 노이즈를 필터링하는 커패시터가 구비된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

본 발명의 설명에 앞서 버스트 디밍 및 아날로그 디밍의 개념을 간단히 설명한다. 상기 버스트 디밍 방식이란, 특정 주파수를 갖는 버스트 디밍 주파수를 실어주고, 이러한 버스트 디밍 주파수의 온-듀티(on-duty)를 조절하여 메인 스위치의 온/오프 기간을 결정하기 때문에 스위칭이 간헐적으로 일어나도록 하여 램프의 밝기를 조절하는 방식이다. 이에 비해 아날로그 디밍 방식이란 램프에 흐르는 전류를 조절하여 램프의 밝기를 조절하는 방식이다.

본 발명은 화면 밝기 조절을 위해 PWM IC(20)에 인가되는 신호를 버스트 디밍 제어뿐 아니라 아날로그 디밍 제어를 함께 수행하는 듀얼모드의 특징을 가진다. 종래에는 PWM IC의 디밍 제어를 위해 듀티비에 따라 전압을 온-오프 제어하는 버스트 디밍 방식을 취하였지만, 본 발명은 이에 추가하여 전류량을 조절하는 아날로그 디밍 방식을 함께 적용하는 것이다.

이를 위하여 본 발명의 버스트 디밍부(30)는, PWM 파형의 듀티비를 결정하는 듀티비제어전압을 생성하고, 아날로그 디밍부(40)는 PWM 파형의 전류량을 결정하는 전류량제어전압을 생성하며, PWM IC(20)는 상기 듀티비제어전압과 전류량제어전압을 디밍 신호(dimming signal)로서 동시에 받아들여, PWM 파형의 듀티비와 출력 전류량을 조절하는 FET 제어신호를 출력한다. 상기 PWM 파형의 듀티비와 출력 전류량을 조절은, 상기 듀티비제어전압이 높을수록 PWM출력파형의 듀티비를 증가시키며, 상기 전류량제어전압이 높을수록 PWM출력파형의 전류량을 증가시키는 제어를 수행한다.

상기 버스트 디밍부(30)와 아날로그 디밍부(40)는 휘도조절 전압단(50)에서 입력되는 휘도조절전압을 받아들여, 각각 저항분배, 전압중첩하여 각각의 듀티비제어전압 및 전류량제어전압으로 변환하여 PWM IC(20)의 듀티단(21) 및 기준전압단(22)으로 각각 제공한다. 상기 휘도조절 전압단(50)은 모니터 휘도 조절 제어에 따라 휘도조절 전압을 달리하여 출력하는 전압단이다.

버스트 디밍부(30)는 소정의 듀티비(예컨대, 50~100%)에 따라 PWM 파형이 출력될 수 있도록 PWM IC(20)의 듀티단(21)에 듀티비제어전압을 인가한다. 즉, 버스트 디밍부(30)는 듀티비제어전압을 달리하며 PWM IC의 듀티단(21)으로 전압을 인가하는데, PWM IC(20)는 인가되는 듀티비제어전압 별로 듀티비(duty rate)를 갖도록 하는 FET제어신호를 출력한다. 상기 버스트 디밍부(30)의 세부 회로도를 도 3에 도시하였는데, 버스트 디밍부(30)는 휘도조절 전압단(50)에서 들어오는 전압을 저항분배 및 전압 중첩하여 값을 변경하여 이를 PWM IC의 듀티단(21)으로 입력하는 구조를 가진다.

상기 휘도조절 전압단(50)은 모니터 휘도 조절 제어에 따라 입력되는 전압단으로서, 일반적으로 0V ~ 3.3V의 범위를 가진다. 상기 휘도조절 전압단(50)에서 출력되는 휘도조절 전압이 0V ~ 3.3V를 가진다고 가정할 때, 저항분배 및 전압중첩을 거쳐 PWM IC의 듀티단(21)에서 인식하는 듀티비제어전압은 0.8V ~ 2V 범위를 가지도록 한다. PWM IC의 듀티단(21)이 듀티비제어전압으로서 0.8V를 인식할 때는 PWM IC는 듀티비 50%를 가지는 FET제어신호를 출력하며, 인식하는 듀티비제어전압이 높아질수록 듀티비가 높아져서, 2V 인식할 때는 듀티비 100%(full duty rate)를 가지 는 PWM신호를 출력하는 FET제어신호를 출력한다.

상기 각 전압 예를 하기 [표 1]에 기재하였다.

[표 1]

휘도조절전압	듀티비제어전압	듀티비(duty rate)
0 [V]	0.8 [V]	50%(half)
... ... ...	... ... ...	... ... ...
3.3 [V]	2 [V]	100%(full)

상기와 같이 휘도조절 전압단(50)의 각 전압별로 PWM IC의 듀티단(21)으로 입력되는 듀티비제어전압을 달리하기 위하여, 버스트 디밍부(30)는 휘도조절전압을 저항분배시킨 값(제1분배전압)으로 하여 듀티단(21)에 제공한다.

상기 저항분배는 다양한 방식으로 이루어질 수 있는데, 도 3에 도시한 바와 같이 R1+R2+R3의 직렬저항과 R5+R6의 직렬저항에 의해 분배된 전압값을 분배전압(제1분배전압)으로서 PWM IC의 듀티단(21)으로 입력한다.

또한, 상기 PWM IC의 듀티단(21)으로 입력되는 듀티비제어전압은 저항(R4)을 통해 고정전압(31;제1고정전압)에 의해, 상기 분배전압(제1분배전압)과 제1고정전압(31)을 중첩시킨 값으로 설계하여 PWM IC의 듀티단(21)에 제공할 수 있다.

또한, 상기 휘도조절전압과 듀티비제어전압은 노이즈를 제거하기 위하여 각각 커패시터(C1,C2)를 구비한다.

한편, 아날로그 디밍부(40)는 듀티비 제어가 아닌 PWM파형의 전류량을 조절하여 화면 밝기 조절이 이루어지도록 한다. 즉, 아날로그 디밍부(40)는 전류량제어 전압을 달리하며 PWM IC의 기준전압단(22;VREF)으로 인가하는데, PWM IC(20)는 상기 기준전압단(22)에 인가되는 전류량제어전압 별로 전류량을 달리하는 FET제어신호를 출력한다. 상기 아날로그 디밍부(40)의 세부 회로도를 도 4에 도시하였는데, 상기 아날로그 디밍부(40)는 휘도조절 전압단(50)에서 들어오는 휘도조절전압을 저항분배 및 전압중첩하여 값을 변경하여 PWM IC의 기준전압단(22)으로 제공하는 구조를 가진다.

상기 휘도조절 전압단(50)은 버스트 디밍부(30)에 제공되는 전압단과 같은 단자로서, 일반적으로 0V ~ 3.3V의 범위를 가진다. 상기 휘도조절 전압단(50)에서 출력되는 전압이 0V ~ 3.3V를 가진다고 가정할 때, 저항분배 및 전압중첩을 거쳐 PWM IC의 기준전압단(22)에서 인식하는 전류량제어전압이 0.9V ~ 1.25V 범위를 가지도록 한다. PWM IC의 기준전압단(22)이 전류량제어전압으로서 0.9V를 인식할 때는 PWM 파형의 전류 출력을 최소로 하며, 인식하는 전류량제어전압이 높아질수록 전류량을 크게 하여, 전류량제어전압이 1.25V일 때는 최대의 전류량을 유지하도록 한다.

상기 각 전압 예를 하기 [표 2]에 기재하였다.

[표 2]

휘도조절전압	전류량제어전압	전류량
0 [V]	0.9 [V]	1.0 [mA]
... ... ...	... ... ...	... ... ...
3.3 [V]	1.25 [V]	4.5 [mA]

상기와 같이 휘도조절 전압단(50)의 각 전압별로 PWM IC의 기준전압단(22)으 로 입력되는 전류량제어전압을 달리하기 위하여, 아날로그 디밍부(40)는 휘도조절전압을 저항분배시킨 값(제2분배전압)으로 하여 전류량제어전압으로서 기준전압단(22)에 제공한다.

상기 저항분배는 다양한 방식으로 이루어질 수 있는데, 도 4에 도시한 바와 같이 R11+R12+R13의 직렬저항과 R15+R16의 직렬저항에 의해 분배된 전압값을 분배전압(제2분배전압)으로서 PWM IC의 기준전압단(22)으로 출력한다.

또한, 상기 PWM IC의 기준전압단(22)으로 출력되는 전류량제어전압은 저항(R14)을 거치는 고정전압(41;제2고정전압)에 의해, 상기 제2분배전압과 제2고정전압을 중첩시킨 값으로 설계하여 PWM IC의 기준전압단(22)에 제공할 수 있다.

또한, 상기 휘도조절전압과 전류량제어전압은 노이즈를 제거하기 위하여 각각 커패시터(C11,C12)를 구비한다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 특허 범위는 상기 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위뿐 아니라 균등 범위에도 미침은 자명할 것이다.

상기에서 기술한 바와 같이 본 발명은, 버스트 디밍 방식과 아날로그 디밍 방식을 혼합하여 PWM IC를 제어함으로써, 전압별 가변 범위를 확대할 수 있으며, 아울러 종래의 버스트 디밍 방식만으로 구현될 때보다 소음을 감소시킬 수 있는 효 과가 있다.

Claims

PWM 파형의 듀티비를 결정하는 듀티비제어전압을 생성하는 버스트 디밍부와,

PWM 파형의 전류량을 결정하는 전류량제어전압을 생성하는 아날로그 디밍부와,

상기 듀티비제어전압과 전류량제어전압을 디밍 신호로서 동시에 받아들여, PWM 파형의 듀티비와 출력 전류량을 조절하는 FET 제어신호를 출력하는 PWM IC

를 포함하는 듀얼모드 휘도조절장치.
제1항에 있어서, 상기 PWM IC는, 상기 듀티비제어전압이 높을수록 PWM출력파형의 듀티비를 증가시키며, 상기 전류량제어전압이 높을수록 PWM출력파형의 전류량을 증가시키는 FET 제어신호를 출력하는 듀얼모드 휘도조절장치.
제1항에 있어서, 상기 버스트 디밍부는, 외부의 휘도조절 전압단에서 제공되는 휘도조절 전압을 저항 분배시킨 제1분배전압을 PWM IC의 듀티단에 듀티비제어전압으로서 제공하는 듀얼모드 휘도조절장치.
제3항에 있어서, 상기 PWM IC의 듀티단과 상기 휘도조절 전압단 사이의 노드에 저항을 통해 제1고정전압이 연결되어 있어, 상기 제1분배전압과 상기 제1고정전압을 중첩시킨 전압값을 상기 듀티비제어전압으로 제공하는 듀얼모드 휘도조절장치.
제3항에 있어서, 상기 휘도조절 전압단에서 제공되는 휘도조절 전압의 노이즈를 필터링하는 커패시터가 구비된 듀얼모드 휘도조절장치.
제3항에 있어서, 상기 PWM IC의 듀티단으로 출력하는 듀티비제어전압의 노이즈를 필터링하는 커패시터가 구비된 듀얼모드 휘도조절장치.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 아날로그 디밍부는, 외부의 휘도조절 전압단에서 제공되는 전압을 저항 분배시킨 제2분배전압을 PWM IC의 기준전압단에 전류량제어전압으로서 제공하는 듀얼모드 휘도조절장치.
제7항에 있어서, 상기 PWM IC의 기준전압단과 상기 휘도조절 전압단 사이의 노드에 저항을 통해 제2고정전압이 연결되어 있어, 상기 제2분배전압과 상기 제2고정전압을 중첩시킨 전압값을 상기 전류량제어전압으로 제공하는 듀얼모드 휘도조절 장치.
제7항에 있어서, 상기 휘도조절 전압단에서 제공되는 휘도조절 전압의 노이즈를 필터링하는 커패시터가 구비된 듀얼모드 휘도조절장치.
제7항에 있어서, 상기 PWM IC의 기준전압단으로 출력하는 전류량제어전압의 노이즈를 필터링하는 커패시터가 구비된 듀얼모드 휘도조절장치.