KR101368618B1 - 엘이디 구동 장치 - Google Patents

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Abstract

실시 예는 LED 구동 장치에 관한 것으로, 기존에 2개의 전원장치를 사용하던 것을 1개의 전원장치로 구성하여 저 단가를 구현함과 동시에 회로의 구성과 제품의 부피를 줄일 수 있고, 입력 전원이 변화하여도 부하기로 리플(Ripply) 전류가 포함되지 않은 안정된 직류 전류를 공급할 수 있다.
실시 예에 의한 LED 구동 장치는, 입력 전원을 정류하는 입력 전원부, 상기 입력 전원부로부터 출력된 전압에 포함된 리플 전류를 억제하여 안정된 직류 전류를 공급하는 리플 억제 회로(RSC), 상기 리플 억제 회로로부터 안정된 직류 전류를 공급받아 구동되는 부하기 및, 상기 입력 전원부와 상기 부하기 사이의 전압을 충전하는 제 1 콘덴서를 포함하고 있다.

Description

엘이디 구동 장치{Appartus for Driving LED}
실시 예는 저 단가를 구현함과 동시에 회로의 구성과 제품의 부피를 줄일 수 있는 LED 구동 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 교류 상용 전원(AC)으로 전원장치를 이용하여 LED를 동작시킬 경우, 입력되는 교류 전원을 전파 정류하여 사용하게 된다. 이때의 파형은 정현파를 정류하는 것이라서 입력 전원 주파수의 두배의 주파수인 맥류 파형이 된다. 이 맥류 파형은 콘덴서를 사용해서 직류로 만들게 된다. 직류는 콘덴서의 크기에 따라서 전원 주파수의 두배가 되는 주파수 성분의 교류성분이 포함된다. 이 맥류 성분은 전원회로를 거치면서 출력 전류를 검출하여 제어 회로에 부궤환시켜서 출력되어지는 전류를 리플(Ripple)이 포함되어 있지 않은 안정된 직류로 만들어 진다.
입력을 고역률 회로로 구성할 경우 입력을 정류할 때 전해 콘덴서를 사용하게 되면 순간적으로 빠른 충전이 이루어지기 때문에 순간 과전류가 발생하게 되어 고역률 특성을 만족할 수 없게 된다. 이를 해결하기 위해서 입력에 큰 콘덴서를 사용하지 않고 회로 구성을 하게 되는데, 맥류 성분이 그대로 출력으로 나타나게 된다. 이 맥류 성분을 직류로 바꾸기 위하여 출력에 큰 콘덴서를 사용하여야 한다. 그런데, 주파수가 낮은 리플(Ripple) 성분이기 때문에 콘덴서 특성상 아주 큰 콘덴서를 필요로 하게 된다. 하지만, 큰 콘덴서로 사용하는 것은 한계가 있기 때문에 전원회로를 1단 더 사용한다. 이 추가된 전원에서는 출력 전류를 검출하여 부궤환 회로를 통하여 리플 제어하여 안정된 직류를 출력시키게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 LED 구동 장치의 블록 구성도이다.
종래의 LED 구동 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 전원 입력부(10), 정전류 구동 회로부(20), 부하기(30)로 구성되어 있다. 여기서, 상기 정전류 구동 회로부(20)는 기준 전압기(21), 오차 증폭기(22), 제어 회로부(23), 전류 검출부(24)로 구성되어 있다.
상기 전원 입력부(10)는 교류 상용 전원(AC)을 정류하여 상기 부하기(30)의 구동용 전압으로 공급한다. 이때, 상기 교류 상용 전원(AC)에는 리플(Ripply) 성분이 포함되어 있는데, 이 입력된 전원으로 상기 부하기(30)의 LED를 직접 구동시키면 LED에 리플(Ripply) 전류가 흐르게 된다.
상기 기준 전압기(21), 상기 오차 증폭기(22), 상기 제어 회로부(23), 상기 전류 검출부(24)로 구성된 상기 정전류 구동 회로부(20)는 일반적으로 사용하는 정전류 구동방식의 하나이다. 이 정전류 방식은 출력 되어지는 전류가 상기 부하기(30)의 필요에 따른 기준 전압을 상기 기준 전압기(21)에서 설정하여 상기 오차 증폭기(22)로 입력하고, 상기 오차 증폭기(22)에서 상기 기준 전압과 상기 전류 검출부(24)에서 검출된 전류 정보를 비교 증폭하여 상기 제어 회로부(23)를 제어함으로써, 상기 부하기(30)에 정전류가 흐르도록 한다.
그러나, 상기 구성을 갖는 종래의 LED 구동 장치는 상기 전원 입력부(10)를 정전압으로 구동시켜야 하므로 상기 부하기(30)에 따라 상기 제어 회로부(23)에 너무 많은 전압이 걸리게 된다. 따라서 많은 전력 손실이 발생되어 큰 방열판이 필요하게 된다.
국내 등록특허 제1028587호(등록일자: 2011.04.04.)
전술한 문제점을 해결하기 위하여 실시 예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 부하기의 구동 전압에 포함된 리플(Ripply) 성분을 억제 또는 제거하여 안정된 직류 전류를 공급할 수 있는 LED 구동 장치를 제시하는 데 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 실시 예에 의한 LED 구동 장치는, 입력 전원을 정류하는 입력 전원부, 상기 입력 전원부로부터 출력된 전압에 포함된 리플 전류를 억제하여 안정된 직류 전류를 공급하는 리플 억제 회로(RSC), 상기 리플 억제 회로로부터 안정된 직류 전류를 공급받아 구동되는 부하기 및, 상기 입력 전원부와 상기 부하기 사이의 전압을 충전하는 제 1 콘덴서를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 입력 전원부는 정전류원으로 동작되고, 상기 부하기는 직렬 또는 직렬 및 병렬 또는 병렬로 구성된 복수 개의 LED로 구성될 수 있으며, 상기 리플 억제 회로는 부궤환 회로로 구성될 수 있다.
상기 리플 억제 회로(RSC)는, 상기 부하기에 흐르는 전류를 제어하는 제어 회로부와, 상기 제어 회로부를 통해 상기 부하기에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부와, 상기 제어 회로부에서 제어할 수 있는 전압으로 설정된 기준전압을 발생하는 기준 전압기와, 상기 제어 회로부에 걸리는 전압과 상기 기준전압을 비교 증폭하는 제 1 오차 증폭기와, 상기 제 1 오차 증폭기의 출력 전압을 일정하게 유지시키는 유지 회로부 및, 상기 유지 회로부의 출력 전압과 상기 전류 검출부에서 검출된 전압을 비교 증폭하여 상기 제어 회로부의 제어 동작을 제어하도록 출력하는 제 2 오차 증폭기를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제어 회로부는 상기 제 2 오차 증폭기의 출력 전압에 의해 제어되는 NMOS 또는 PMOS 트랜지스터로 구성될 수 있다. 또한, 상기 제어 회로부는 상기 제 2 오차 증폭기의 출력 전압에 의해 제어되는 npn형 또는 pnp형 바이폴라 트랜지스터로 구성될 수 있다.
상기 전류 검출부는 상기 제어 회로부의 출력단과 접지단 사이에 접속된 저항(Rs)으로 구성될 수 있다.
상기 기준 전압기는 상기 부하기의 입력 전압을 분압하여 기준 전압을 출력할 수 있다. 그 예로서, 상기 기준 전압기는 상기 부하기의 입력단과 제 1 노드(Nd1) 사이에 접속된 제 1 저항(R1)과, 상기 제 1 노드(Nd1)와 접지단 사이에 접속된 제너 다이오드(ZD)와, 상기 제 1 노드(Vd1)와 기준 전압을 출력하는 제 2 노드(Nd2) 사이에 접속된 제 2 저항(R2) 및, 상기 제 2 노드(Nd2)와 접지단 사이에 접속된 제 3 저항(R3)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 기준 전압기는 상기 부하기의 출력 전압에 의해 제어되어 전원 전압을 분압하여 기준 전압을 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 기준 전압기는 상기 전원 전압이 인가되는 전원단과 상기 기준 전압을 출력하는 제 11 노드(Nd11) 사이에 접속된 제 11 저항(R11) 및, 상기 제 11 노드(Nd11)와 접지단 사이에 접속되며 상기 부하기의 출력 전압에 의해 제어되는 제 11 제어 소자(Q11)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제 11 제어 소자(Q11)는 NMOS 또는 PMOS 트랜지스터로 구성될 수 있으며, 상기 제 11 제어 소자(Q11)의 게이트 전극에 제 12 저항(R12)이 접속될 수 있다. 또한, 상기 제 11 제어 소자(Q11)는 npn형 또는 pnp형 바이폴라 트랜지스터로 구성될 수 있으며, 상기 제 11 제어 소자(Q11)의 베이스 전극에 제 12 저항(R12)이 접속될 수 있다.
상기 제 1 오차 증폭기는 비교기로 구성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 오차 증폭기는, 상기 전원 전압이 인가되는 전원단과 상기 기준 전압을 출력하는 제 11 노드 사이에 접속된 제 11 저항(R11)과, 상기 제 11 노드(Nd11)와 접지단 사이에 접속되며 상기 부하기의 출력 전압에 의해 제어되는 제 11 제어 소자(Q11) 및, 상기 제 1 오차 증폭기의 출력 전압을 출력하는 제 12 노드(Nd12)와 접지단 사이에 접속되며 상기 제 11 노드(Nd11)의 전압에 의해 제어되는 제 12 제어 소자(Q12)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 제 11 및 제 12 제어 소자(Q11,Q12)는 NMOS 또는 PMOS 트랜지스터로 구성될 수 있으며, 상기 제 11 제어 소자(Q11)의 게이트 전극에 제 12 저항(R12)이 접속될 수 있다.
상기 제 11 및 제 12 제어 소자(Q11,Q12)는 npn형 또는 pnp형 바이폴라 트랜지스터로 구성될 수 있으며, 상기 제 11 제어 소자(Q11)의 베이스 전극에 제 12 저항(R12)이 접속될 수 있다.
상기 유지 회로부는, 상기 제 1 오차 증폭기의 출력 전압을 입력하는 제 3 노드(Nd3)와 상기 유지 회로부의 출력 전압을 출력하는 제 4 노드(Nd4) 사이에 접속된 다이오드(D)와, 상기 제 3 및 제 4 노드(Nd3,Nd4) 사이에 상기 다이오드(D)와 병렬 접속된 제 4 저항(R4) 및, 상기 제 4 노드(Nd4)와 접지단 사이에 접속된 제 2 콘덴서(C2)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 유지 회로부는 상기 유지 회로부의 출력 전압을 출력하는 제 12 노드(Nd12)와 접지단 사이에 접속되며 상기 제 1 오차 증폭기의 출력 전압에 의해 제어되는 제 12 제어 소자(Q12) 및, 상기 제 12 노드(Nd12)와 접지단 사이에 접속된 제 12 콘덴서(Q12)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제 12 제어 소자(Q12)는 NMOS 또는 PMOS 트랜지스터로 구성될 수 있다. 또한, 상기 제 12 제어 소자(Q12)는 npn형 또는 pnp형 바이폴라 트랜지스터로 구성될 수 있다.
상기 제 2 오차 증폭기는 전원전압이 인가되는 단자와 상기 제 2 오차 증폭기의 출력 전압을 출력하는 제 13 노드(Nd13) 사이에 접속된 제 13 저항(R13) 및, 상기 제 13 노드(Nd13)와 상기 유지 회로부의 출력 전압을 출력하는 제 12 노드(Nd12) 사이에 접속되며 상기 전류 검출부에서 검출된 전압에 의해 제어되는 제 13 제어 소자(Q13)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제 13 제어 소자(Q13)는 NMOS 또는 PMOS 트랜지스터로 구성될 수 있다. 또한, 상기 제 13 제어 소자(Q13)는 npn형 또는 pnp형 바이폴라 트랜지스터로 구성될 수 있다.
상기 리플 억제 회로(RSC)는, 상기 부하기의 출력단(Nd5)과 제 6 노드(Nd6) 사이에 접속되며 제 2 연산 증폭기(IC2)의 출력 전압에 의해 제어되는 제 1 제어 소자(Q1)와, 상기 제 6 노드(Nd6)와 접지단 사이에 접속된 저항(Rs)과, 상기 부하기의 입력단과 제 1 노드(Nd1) 사이에 접속된 제 1 저항(R1)과, 상기 제 1 노드(Nd1)와 접지단 사이에 접속된 제너 다이오드(ZD)와, 상기 제 1 노드(Vd1)와 기준 전압을 출력하는 제 2 노드(Nd2) 사이에 접속된 제 2 저항(R2)과, 상기 제 2 노드(Nd2)와 접지단 사이에 접속된 제 3 저항(R3)과, 상기 부하기의 출력단(Nd5)의 전압과 상기 제 2 노드(Nd2)의 전압을 비교 증폭하여 출력하는 제 1 연산 증폭기(IC1)와, 상기 제 1 연산 증폭기(IC1)의 출력 전압을 입력하는 제 3 노드(Nd3)와 제 4 노드(Nd4) 사이에 접속된 다이오드(D)와, 상기 제 3 및 제 4 노드(Nd3,Nd4) 사이에 상기 다이오드(D)와 병렬 접속된 제 4 저항(R4)과, 상기 제 4 노드(Nd4)와 접지단 사이에 접속된 제 2 콘덴서(C2) 및 상기 제 4 노드(Nd4)의 전압과 상기 제 6 노드(Nd6)의 전압을 비교 증폭하여 상기 제 1 제어 소자(Q1)를 제어하는 제 2 연산 증폭기(IC2)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 제어 소자(Q1)는 NMOS 또는 PMOS 트랜지스터로 구성될 수 있다. 또한, 상기 제 1 제어 소자(Q1)는 npn형 또는 pnp형 바이폴라 트랜지스터로 구성될 수 있다.
또한, 상기 리플 억제 회로(RSC)는, 상기 부하기의 출력단(Nd14)과 제 15 노드(Nd15) 사이에 접속되며 제 13 노드(Nd13)의 출력 전압에 의해 제어되는 제 14 제어 소자(Q14)와, 상기 제 15 노드(Nd15)와 접지단 사이에 접속된 제 14 저항(R14)과, 전원 전압이 인가되는 전원단과 기준 전압을 출력하는 제 11 노드(Nd11) 사이에 접속된 제 11 저항(R11)과, 상기 제 11 노드(Nd11)와 접지단 사이에 접속되며 상기 부하기의 출력단(Nd14)의 전압에 의해 제어되는 제 11 제어 소자(Q11)와, 상기 제 11 노드(Nd11)의 전압에 의해 제어되어 제 12 노드(Nd12)의 전압을 접지단으로 바이패스시키는 제 12 제어 소자(Q12)와, 상기 제 12 노드(Nd12)와 접지단 사이에 접속된 제 12 콘덴서(Q12)와, 전원전압이 인가되는 단자(Vcc)와 상기 제 13 노드(Nd13) 사이에 접속된 제 13 저항(R13) 및, 상기 제 13 노드(Nd13)와 상기 제 12 노드(Nd12) 사이에 접속되며 상기 제 15 노드(Nd15)의 전압에 의해 제어되는 제 13 제어 소자(Q13)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제 11 내지 제 14 제어 소자(Q11∼Q14)는 NMOS 또는 PMOS 트랜지스터로 구성될 수 있다. 또한, 상기 제 11 내지 제 14 제어 소자(Q11∼Q14)는 npn형 또는 pnp형 바이폴라 트랜지스터로 구성될 수 있다.
실시 예에 따르면, 리플 억제 회로(RSC)를 사용하여 부하기의 구동 전압에 포함된 리플(Ripply) 성분을 억제 또는 제거하여 안정된 직류 전류를 공급할 수 있다.
또한, 부하기의 구동 전압을 능동적으로 조정하여 역률과 효율을 모두 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 LED 구동 장치의 블록 구성도
도 2는 실시 예에 의한 LED 구동 장치의 블록 구성도
도 3은 도 2에 도시된 리플 억제 회로(RSC: 130)의 제 1 실시 예에 의한 회로도
도 4는 도 2에 도시된 리플 억제 회로(RSC: 130)의 제 2 실시 예에 의한 회로도
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
LED 구동 장치의 실시 예
도 2는 실시 예에 의한 LED 구동 장치의 블록 구성도이다.
실시 예의 LED 구동 장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 전원 입력부(100), 리플 억제 회로(Ripply Suppress Circuit: RSC)(130), 부하기(140)로 구성되어 있다. 이때, 상기 리플 억제 회로(RSC)(130)는 기준 전압기(131), 제 1 오차 증폭기(132), 유지 회로부(133), 제 2 오차 증폭기(134), 제어 회로부(135), 전류 검출부(136)을 포함하고 있다.
상기 전원 입력부(100)는 정전류원인 교류 상용 전원(AC)을 직류전압으로 정류하여 상기 부하기(140)의 구동 전압으로 출력한다.
상기 부하기(140)는 직렬 또는 직렬 및 병렬 또는 병렬로 구성된 복수 개의 LED로 구성될 수 있다. 이때, 상기 부하기(140)의 구동용 전원은 외부로부터의 디밍(Dimming) 신호에 따라 공급 및 차단이 제어되어 LED의 휘도를 조절할 수 있다.
상기 리플 억제 회로(RSC)(130)는 상기 전원 입력부(100)에서 상기 부하기(140)로 공급되는 구동용 전압에 포함된 리플(Ripply) 전류를 억제하여 상기 부하기(140)로 안정된 직류 전류를 공급한다.
상기 제어 회로부(135)는 상기 부하기(140)에 흐르는 전류를 제어하고, 상기 전류 검출부(136)는 상기 제어 회로부(135)를 통해 상기 부하기(140)에 흐르는 전류를 검출한다.
상기 기준 전압기(131)는 상기 제어 회로부(135)에서 제어할 수 있는 전압으로 설정된 기준전압을 발생하여 상기 제 1 오차 증폭기(132)로 출력한다.
상기 제 1 오차 증폭기(132)는 상기 제어 회로부(135)에 걸리는 전압과 상기 기준 전압기(131)에서 출력된 기준전압을 비교 증폭하여 상기 유지 회로부(133)로 출력한다.
상기 유지 회로부(133)는 상기 제 1 오차 증폭기(132)의 출력 전압을 일정하게 유지시키는 기능을 한다. 이때, 상기 유지 회로부(133)는 최소 전압 또는 최대 전압 또는 평균 전압으로 유지시킬 수 있다.
상기 제 2 오차 증폭기(134)는 상기 유지 회로부(133)에서 일정하게 유지시킨 전압과 상기 전류 검출부(136)에서 검출된 전압을 비교 증폭하여 상기 제어 회로부(135)로 출력하여 부궤환 회로를 형성한다.
상기 제어 회로부(135)는 상기 제 2 오차 증폭기(134)의 출력 전압에 따라 제어되어 상기 부하기(140)에 흐르는 전류를 제어하고, 상기 전류 검출부(136)는 상기 제어 회로부(135)를 통해 상기 부하기(140)에 흐르는 전류를 검출한다.
상기 전원 입력부(100)에서 리플(Ripply)이 포함된 전원이 투입되면, 상기 제어 회로부(135)에 걸리는 전압과 상기 기준 전압기(131)에서 출력된 기준 전압을 상기 제 1 오차 증폭기(132)에서 비교 증폭하여 출력한다. 이때, 상기 제 1 오차 증폭기(132)에서 출력된 전압은 상기 유지 회로부(133)를 통해 일정하게 유지된다.
이 후, 상기 제 2 오차 증폭기(134)는 상기 유지 회로부(133)에서 일정하게 유지시킨 전압과 상기 전류 검출부(136)에서 검출된 전압을 비교 증폭하여 출력한다. 이때, 상기 제 2 오차 증폭기(134)의 출력 전압은 상기 제어 회로부(135)로 입력되어 부궤환이 걸리게 된다.
상기 제어 회로부(135)는 상기 제 2 오차 증폭기(134)의 출력 전압에 따라 제어되어 상기 부하기(140)에 흐르는 전류를 제어한다. 이때, 상기 제 2 오차 증폭기(134)의 출력 전압은 상기 제어 회로부(135)가 동작할 수 있는 최소 전압으로 유지된다.
예를 들어, 상기 전원 입력부(100)의 전류가 커지면, 상기 전류 검출부(136)의 전압이 올라가고 상기 제 2 오차 증폭기(134)의 출력이 상기 제어 회로부(135)의 임피던스를 높여서 상기 제어 회로부(135)에 걸리는 전압이 높아지게 된다. 이때, 높아진 전류는 상기 전원 입력부(100)의 콘덴서(C)에 충전됨으로써 안정된 직류전류를 상기 부하기(140)의 LED에 공급할 수 있다.
반대로, 상기 전원 입력부(100)의 전류가 작아지면, 상기 전류 검출부(136)의 전압이 내려가고 상기 제 2 오차 증폭기(134)의 출력이 상기 제어 회로부(135)의 임피던스를 낮춰서 상기 제어 회로부(135)에 걸리는 전압이 낮아지게 된다. 이때, 낮아진 전류는 상기 전원 입력부(100)의 콘덴서(C)에 충전된 전류가 공급됨으로써 안정된 직류전류를 상기 부하기(140)의 LED에 공급할 수 있다.
여기서, 상기 전원 입력부(100)는 정전류원으로 동작되어야 한다.
따라서, 상기 리플 억제 회로(RSC: 130)는 상기 전원 입력부(100)의 입력 전원이 변하여도 상기 부하기(140)로 리플(Ripply) 전류가 포함되지 않은 안정된 직류 전류를 공급할 수 있다. 또한, 상기 부하기(140)의 구동 전압을 능동적으로 조정하여, 역률과 효율을 모두 향상시킬 수 있으며, 상기 부하기(140)를 구동시키는 과정에서 발생되는 전력 낭비를 최소화할 수 있다.
리플 억제 회로(RSC: 130)의 제 1 실시 예
도 3은 리플 억제 회로(RSC: 130)의 제 1 실시 예에 의한 회로도이다.
상기 리플 억제 회로(RSC: 130)의 제 1 실시 예는 도 3에 도시된 바와 같이, 기준 전압기(131), 제 1 오차 증폭기(132), 유지 회로부(133), 제 2 오차 증폭기(134), 제어 회로부(135), 전류 검출부(136)을 포함하고 있다.
먼저, 상기 기준 전압기(131)는 상기 부하기(140)의 입력단과 제 1 노드(Nd1) 사이에 접속된 제 1 저항(R1)과, 상기 제 1 노드(Nd1)와 접지단 사이에 접속된 제너 다이오드(ZD)와, 상기 제 1 노드(Vd1)와 기준 전압을 출력하는 제 2 노드(Nd2) 사이에 접속된 제 2 저항(R2)과, 상기 제 2 노드(Nd2)와 접지단 사이에 접속된 제 3 저항(R3)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 기준 전압기(131)는 상기 부하기(140)의 입력 전압을 상기 제 2 저항(R2) 및 상기 제 3 저항(R3)을 통해 분압하여 상기 제 2 노드(Nd2)로 기준 전압을 출력한다.
상기 제 1 오차 증폭기(132)는 상기 부하기(140)의 출력단(Nd5)의 전압과 상기 제 2 노드(Nd2)의 기준 전압을 비교 증폭하여 출력하는 제 1 연산 증폭기(IC1)로 구성될 수 있다. 상기 제 1 오차 증폭기(132)는 상기 부하기(140)를 통해 흐르는 전압과 상기 기준 전압기(131)에서 발생된 기준 전압을 비교 증폭하여 출력한다. 이때, 상기 제 1 오차 증폭기(132)는 비교기를 사용하여 구성될 수도 있다.
상기 유지 회로부(133)는 상기 제 1 오차 증폭기(132)의 출력 전압을 입력하는 제 3 노드(Nd3)와 제 4 노드(Nd4) 사이에 접속된 다이오드(D)와, 상기 제 3 및 제 4 노드(Nd3,Nd4) 사이에 상기 다이오드(D)와 병렬 접속된 제 4 저항(R4)과, 상기 제 4 노드(Nd4)와 접지단 사이에 접속된 제 2 콘덴서(C2)로 구성될 수 있다. 상기 유지 회로부(133)는 상기 제 1 오차 증폭기(132)에서 비교 증폭된 전압을 상기 제 2 콘덴서(C2)에 의해 일정하게 유지시킨다.
상기 제 2 오차 증폭기(134)는 상기 유지 회로부(133)를 통해 일정하게 유지된 상기 제 4 노드(Nd4)의 전압과 상기 전류 검출부(136)에서 검출된 제 6 노드(Nd6)의 전압을 비교 증폭하여 출력하는 제 2 연산 증폭기(IC2)로 구성될 수 있다. 상기 제 2 오차 증폭기(134)는 상기 유지 회로부(133)를 통해 일정하게 유지된 전압과 상기 전류 검출부(136)에서 검출된 전압을 비교 증폭하여 상기 제어 회로부(135)의 제어 신호로 출력한다.
상기 제어 회로부(135)는 상기 부하기(140)의 출력단(Nd5)과 상기 전류 검출부(136)의 입력단인 제 6 노드(Nd6) 사이에 접속되며 상기 제 2 오차 증폭기(134)의 출력 전압에 의해 제어되는 제 1 제어 소자(Q1)로 구성될 수 있다. 이때, 상기 제 1 제어 소자(Q1)는 NMOS 또는 PMOS 트랜지스터로 구성될 수 있고, 또는 npn형 또는 pnp형 바이폴라 트랜지스터로 구성될 수도 있다. 상기 제어 회로부(135)는 상기 제 2 오차 증폭기(134)의 출력 전압에 따라 상기 부하기(140)를 통해 흐르는 전류를 상기 전류 검출부(136)를 통해 접지단으로 제어한다.
상기 전류 검출부(136)는 상기 제어 회로부(135)의 출력단인 상기 제 6 노드(Nd6)와 접지단 사이에 접속된 저항(Rs)으로 구성될 수 있다. 상기 전류 검출부(136)는 상기 제어 회로부(135)의 제어 동작에 의해 상기 부하기(140)에 흐르는 전류를 검출한다.
리플 억제 회로(RSC: 130)의 제 2 실시 예
도 4는 리플 억제 회로(RSC: 130)의 제 2 실시 예에 의한 회로도이다.
상기 리플 억제 회로(RSC: 130)의 제 2 실시 예는 도 4에 도시된 바와 같이, 기준 전압기(131), 제 1 오차 증폭기(132), 유지 회로부(133), 제 2 오차 증폭기(134), 제어 회로부(135), 전류 검출부(136)을 포함하고 있다.
먼저, 상기 기준 전압기(131)는 전원 전압이 인가되는 전원단(Vcc)과 기준 전압을 출력하는 제 11 노드(Nd11) 사이에 접속된 제 11 저항(R11)과, 상기 제 11 노드(Nd11)와 접지단 사이에 접속되며 상기 부하기(140)의 출력단인 제 14 노드(Nd14)의 전압에 의해 제어되는 제 11 제어 소자(Q11)로 구성될 수 있다. 상기 기준 전압기(131)는 상기 부하기(140)의 출력 전압에 따라 제어하여 상기 전원 전압(Vcc)을 상기 제 11 저항(R11)과 상기 제 11 제어 소자(Q11)를 통해 분압하여 상기 제 11 노드(Nd11)로 기준 전압을 출력한다.
상기 제 1 오차 증폭기(132)는 상기 기준 전압기(131)의 제 11 저항(R11) 및 제 11 제어 소자(Q11)와, 상기 제 1 오차 증폭기(132)의 출력 전압을 출력하는 제 12 노드(Nd12)와 접지단 사이에 접속되며 상기 제 11 노드(Nd11)의 전압에 의해 제어되는 제 12 제어 소자(Q12)로 구성될 수 있다. 상기 제 1 오차 증폭기(132)는 상기 부하기(140)를 통해 흐르는 전압과 상기 기준 전압기(131)에서 발생된 기준 전압을 비교 증폭하여 출력한다.
여기서, 상기 제 11 및 제 12 제어 소자(Q11,Q12)는 npn형 또는 pnp형 바이폴라 트랜지스터로 구성될 수 있고, 상기 제 11 제어 소자(Q11)의 베이스 전극에 제 12 저항(R12)이 접속될 수 있다. 또는, 상기 제 11 및 제 12 제어 소자(Q11,Q12)는 NMOS 또는 PMOS 트랜지스터로 구성될 수도 있으며, 상기 제 11 제어 소자(Q11)의 게이트 전극에 제 12 저항(R12)이 접속될 수 있다.
상기 유지 회로부(133)는 상기 제 1 오차 증폭기(132)의 제 12 제어 소자(Q12)와, 상기 유지 회로부(133)의 출력단인 제 12 노드(Nd12)와 접지단 사이에 접속된 제 12 콘덴서(Q12)로 구성될 수 있다. 상기 유지 회로부(133)는 상기 제 1 오차 증폭기(132)에서 비교 증폭된 전압을 상기 제 12 콘덴서(C12)에 의해 일정하게 유지시킨다.
상기 제 2 오차 증폭기(134)는 전원전압이 인가되는 단자(Vcc)와 상기 제 2 오차 증폭기(134)의 출력 전압을 출력하는 제 13 노드(Nd13) 사이에 접속된 제 13 저항(R13)과, 상기 제 13 노드(Nd13)와 상기 유지 회로부의 출력 전압을 출력하는 제 12 노드(Nd12) 사이에 접속되며 상기 전류 검출부에서 검출된 전압에 의해 제어되는 제 13 제어 소자(Q13)로 구성될 수 있다. 상기 제 2 오차 증폭기(134)는 상기 유지 회로부(133)를 통해 일정하게 유지된 전압과 상기 전류 검출부(136)에서 검출된 전압을 비교 증폭하여 상기 제어 회로부(135)의 제어 신호로 출력한다.
상기 제어 회로부(135)는 상기 부하기(140)의 출력단인 제 14 노드(Nd14)와 상기 전류 검출부(136)의 입력단인 제 15 노드(Nd15) 사이에 접속되며 상기 제 2 오차 증폭기(134)의 출력단인 상기 제 13 노드(Nd13)의 전압에 의해 제어되는 제 14 제어 소자(Q14)로 구성될 수 있다. 이때, 상기 제 14 제어 소자(Q14)는 NMOS 또는 PMOS 트랜지스터로 구성될 수 있고, 또는 npn형 또는 pnp형 바이폴라 트랜지스터로 구성될 수도 있다. 상기 제어 회로부(135)는 상기 제 2 오차 증폭기(134)의 출력 전압에 따라 상기 부하기(140)를 통해 흐르는 전류를 상기 전류 검출부(136)를 통해 접지단으로 제어한다.
상기 전류 검출부(136)는 상기 제어 회로부(135)의 출력단인 상기 제 15 노드(Nd15)와 접지단 사이에 접속된 제 14 저항(R14)으로 구성될 수 있다. 상기 전류 검출부(136)는 상기 제어 회로부(135)의 제어 동작에 의해 상기 부하기(140)에 흐르는 전류를 검출한다.
이와 같이 구성된 실시 예에 따른 LED 구동 장치는 기존에 2개의 전원장치를 사용하던 것을 1개의 전원장치로 구성하여 저 단가를 구현함과 동시에 회로의 구성과 제품의 부피를 줄였고, 입력 전원이 변화하여도 부하기로 리플(Ripply) 전류가 포함되지 않은 안정된 직류 전류를 공급함으로써, 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수가 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
실시 예에 의한 LED 구동 장치는 조명 장치, 백라이트 유니트(Back Light Unit: BLU) 등에 적용할 수 있다.
100 : 전원 입력부 110 : 정류부
120 : SMPS(Switching Mode Power Supply)
121 : 제어부 122 : 트랜스포머(Transformer)
123 : 고주파 정류부 124 : 평활부
130 : 리플 억제 회로(Ripply Suppress Circuit: RSC)
131 : 기준 전압기 132 : 제 1 오차 증폭기
133 : 유지 회로부 134 : 제 2 오차 증폭기
135 : 제어 회로부 136 : 전류 검출부
140 : 부하기

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 입력 전원을 정류하는 입력 전원부;
    상기 입력 전원부로부터 출력된 전압에 포함된 리플 전류를 억제하여 안정된 직류 전류를 공급하는 리플 억제 회로(RSC);
    상기 리플 억제 회로로부터 안정된 직류 전류를 공급받아 구동되는 부하기; 및
    상기 입력 전원부와 상기 부하기 사이의 전압을 충전하는 제 1 콘덴서;
    를 포함하며,
    상기 리플 억제 회로(RSC)는,
    상기 부하기에 흐르는 전류를 제어하는 제어 회로부;
    상기 제어 회로부를 통해 상기 부하기에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부;
    상기 제어 회로부에서 제어할 수 있는 전압으로 설정된 기준전압을 발생하는 기준 전압기;
    상기 제어 회로부에 걸리는 전압과 상기 기준전압을 비교 증폭하는 제 1 오차 증폭기;
    상기 제 1 오차 증폭기의 출력 전압을 일정하게 유지시키는 유지 회로부; 및
    상기 유지 회로부의 출력 전압과 상기 전류 검출부에서 검출된 전압을 비교 증폭하여 상기 제어 회로부의 제어 동작을 제어하도록 출력하는 제 2 오차 증폭기;
    를 포함하는 LED 구동 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 회로부는, 상기 제 2 오차 증폭기의 출력 전압에 의해 제어되는 NMOS 또는 PMOS 트랜지스터로 구성되거나 또는 npn형 또는 pnp형 바이폴라 트랜지스터로 구성되고,
    상기 전류 검출부는, 상기 제어 회로부의 출력단과 접지단 사이에 접속된 저항(Rs)으로 구성되며,
    상기 제 1 및 제 2 오차 증폭기는 비교기로 각각 구성된 LED 구동 장치.
  4. 입력 전원을 정류하는 입력 전원부;
    상기 입력 전원부로부터 출력된 전압에 포함된 리플 전류를 억제하여 안정된 직류 전류를 공급하는 리플 억제 회로(RSC);
    상기 리플 억제 회로로부터 안정된 직류 전류를 공급받아 구동되는 부하기; 및
    상기 입력 전원부와 상기 부하기 사이의 전압을 충전하는 제 1 콘덴서;
    를 포함하며,
    상기 리플 억제 회로(RSC)는,
    상기 부하기의 출력단(Nd5)과 제 6 노드(Nd6) 사이에 접속되며 제 2 연산 증폭기(IC2)의 출력 전압에 의해 제어되는 제 1 제어 소자(Q1);
    상기 제 6 노드(Nd6)와 접지단 사이에 접속된 저항(Rs);
    상기 부하기의 입력단과 제 1 노드(Nd1) 사이에 접속된 제 1 저항(R1);
    상기 제 1 노드(Nd1)와 접지단 사이에 접속된 제너 다이오드(ZD);
    상기 제 1 노드(Vd1)와 기준 전압을 출력하는 제 2 노드(Nd2) 사이에 접속된 제 2 저항(R2);
    상기 제 2 노드(Nd2)와 접지단 사이에 접속된 제 3 저항(R3);
    상기 부하기의 출력단(Nd5)의 전압과 상기 제 2 노드(Nd2)의 전압을 비교 증폭하여 출력하는 제 1 연산 증폭기(IC1);
    상기 제 1 연산 증폭기(IC1)의 출력 전압을 입력하는 제 3 노드(Nd3)와 제 4 노드(Nd4) 사이에 접속된 다이오드(D);
    상기 제 3 및 제 4 노드(Nd3,Nd4) 사이에 상기 다이오드(D)와 병렬 접속된 제 4 저항(R4);
    상기 제 4 노드(Nd4)와 접지단 사이에 접속된 제 2 콘덴서(C2); 및
    상기 제 4 노드(Nd4)의 전압과 상기 제 6 노드(Nd6)의 전압을 비교 증폭하여 상기 제 1 제어 소자(Q1)를 제어하는 제 2 연산 증폭기(IC2);
    를 포함하는 LED 구동 장치.
  5. 입력 전원을 정류하는 입력 전원부;
    상기 입력 전원부로부터 출력된 전압에 포함된 리플 전류를 억제하여 안정된 직류 전류를 공급하는 리플 억제 회로(RSC);
    상기 리플 억제 회로로부터 안정된 직류 전류를 공급받아 구동되는 부하기; 및
    상기 입력 전원부와 상기 부하기 사이의 전압을 충전하는 제 1 콘덴서;
    를 포함하며,
    상기 리플 억제 회로(RSC)는,
    상기 부하기의 출력단(Nd14)과 제 15 노드(Nd15) 사이에 접속되며 제 13 노드(Nd13)의 출력 전압에 의해 제어되는 제 14 제어 소자(Q14);
    상기 제 15 노드(Nd15)와 접지단 사이에 접속된 제 14 저항(R14);
    전원 전압이 인가되는 전원단과 기준 전압을 출력하는 제 11 노드(Nd11) 사이에 접속된 제 11 저항(R11);
    상기 제 11 노드(Nd11)와 접지단 사이에 접속되며 상기 부하기의 출력단(Nd14)의 전압에 의해 제어되는 제 11 제어 소자(Q11);
    상기 제 11 노드(Nd11)의 전압에 의해 제어되어 제 12 노드(Nd12)의 전압을 접지단으로 바이패스시키는 제 12 제어 소자(Q12);
    상기 제 12 노드(Nd12)와 접지단 사이에 접속된 제 12 콘덴서(Q12);
    전원전압이 인가되는 단자(Vcc)와 상기 제 13 노드(Nd13) 사이에 접속된 제 13 저항(R13); 및
    상기 제 13 노드(Nd13)와 상기 제 12 노드(Nd12) 사이에 접속되며 상기 제 15 노드(Nd15)의 전압에 의해 제어되는 제 13 제어 소자(Q13);
    를 포함하는 LED 구동 장치.
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