KR101549491B1 - AC LED driving circuit with current source of cascode type - Google Patents
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Abstract
본 발명은 캐스코드 구조의 전류원, 다시 말해 캐스코드 구조의 스위칭 회로부를 갖는 교류 LED 구동회로에서 각 스위칭 회로부의 헤드룸 전압(headroom voltage) 값을 일정하게 유지시켜 클램프 소자의 특성, 채널별 전류값, 외부 온도 등에 상관없이 모든 스위칭 회로부들이 항상 동일한 조건 하에서 구동할 수 있도록 하는 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 교류 LED 구동회로는 전원공급부와의 접속점으로부터 최단 거리에 위치한 제1 LED를 시작으로 상기 전원공급부에서 최장 거리에 위치한 제n LED를 포함하는 LED 조명부와, 상기 LED 조명부를 형성하는 하나 또는 둘 이상의 LED의 출력단에 개별 접속되어 해당 LED에 대한 전류공급 채널을 형성하는 복수의 스위칭 회로부와, 상기 스위칭 회로부들 및 상기 LED 조명부의 해당 LED 간 접속라인에 접속되는 전압 헤드룸 제어부를 포함하며, 상기 전압 헤드룸 제어부는 상기 스위칭 회로부들 및 상기 LED 조명부의 해당 LED들 간 접속라인에 개별 설치되어 공통 게이트 또는 공통 베이스 방식으로 바이어스되는 복수의 클램프 소자와, 상기 클램프 소자들과 상기 스위칭 회로부들 간 접속라인에 접속되어 상기 클램프 소자별 노드(node) 값을 입력받아 입력된 노드 값을 기반으로 상기 클램프 소자의 게이트 또는 베이스의 바이어스 값을 조정하는 바이어스 조정부를 포함하여 구성된다.In the present invention, in the AC LED driving circuit having the cascode structure, that is, the switching circuit portion of the cascode structure, the headroom voltage value of each switching circuit portion is kept constant, and the characteristics of the clamping element, The present invention relates to an AC LED driver circuit having a current source of a cascode structure that allows all switching circuits to always operate under the same conditions regardless of external temperature, An LED lighting unit including an n-th LED located at a longest distance from the power supply unit starting from a first LED located at a distance from the power supply unit; A plurality of switching circuit units forming a channel, And a voltage headroom control unit connected to the corresponding LED-to-LED connection line, wherein the voltage headroom control unit is separately installed in a connection line between the corresponding LEDs of the switching circuit units and the LED illumination unit, A plurality of clamp elements connected to the connection lines between the clamp elements and the switching circuit sections and receiving a node value for each of the clamp elements and receiving a bias value of a gate or a base of the clamp element, And a bias adjusting unit for adjusting a value of the bias voltage.
Description
본 발명은 LED 구동회로에 관한 것으로서, 특히 캐스코드 구조의 전류원, 다시 말해 캐스코드 구조의 스위칭 회로부를 갖는 교류 LED 구동회로에서 각 스위칭 회로부의 헤드룸 전압(headroom voltage) 값을 일정하게 유지시켜 클램프 소자의 특성, 채널별 전류값, 외부 온도 등에 상관없이 모든 스위칭 회로부들이 항상 동일한 조건 하에서 구동할 수 있도록 하는 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로에 관한 것이다.The present invention relates to an LED driving circuit, and more particularly, to an AC LED driving circuit having a current source of a cascode structure, that is, a switching circuit portion of a cascode structure, a headroom voltage value of each switching circuit portion is maintained constant, The present invention relates to an AC LED driver circuit having a current source of a cascode structure that allows all switching circuits to always operate under the same condition regardless of the characteristics of the device, the current value per channel, and the external temperature.
교류(AC) 전원 하에서 LED를 구동하는 방식으로 제안된 교류 LED 구동회로는 SMPS(Switched mode power supply) 방식에 비해 제조 과정이 단순하고 불량률이 낮으며 수명이 긴 장점이 있다.The AC LED driving circuit proposed in the method of driving the LED under the AC (AC) power supply has advantages such as simple manufacturing process, low defect rate and long life time compared with the SMPS (Switched mode power supply) method.
이러한 교류 LED 구동회로는 전류원을 순차적으로 제어하는 것이 근본 원리이다.The basic principle of such an AC LED driving circuit is to sequentially control the current sources.
도 1을 참조하면, 도 1은 종래 일반적인 교류 LED 구동회로를 보인 도면으로써, 도시된 바와 같이, 교류 LED 구동회로는 ILED1∼ILEDn으로 표현된 전류원의 성능이 전체 회로의 제어 성능을 좌우한다. 다시 말해, 교류 LED 구동회로의 제어 성능은 전류원들의 성능에 의해 좌우되며, 따라서 이러한 전류원들의 성능 개선이 교류 LED 구동회로의 제어 성능 개선과 직결된다.Referring to FIG. 1, FIG. 1 illustrates a conventional AC LED driving circuit. As shown in FIG. 1, the AC LED driving circuit determines the performance of the current source expressed by the LEDs ILED1 through ILEDn. In other words, the control performance of the AC LED driver circuit depends on the performance of the current sources, and therefore, the improvement of the performance of the current sources is directly related to the improvement of the control performance of the AC LED driver circuit.
참고로, 일반적인 전류원의 기본 성능을 좌우하는 요소로는 전류값의 정확도, 양단 임피던스, 동작 시작 후 정상 동작에 들어가는 시간, 온도 및 전압 그리고 외부의 다양한 조건에서도 동일 값을 유지하는 정도 등이 있다. 그리고 이러한 요소들을 만족시키기 위한 다양한 구조들이 존재하며, 이 중 널리 쓰이는 방법의 하나로써 캐스코드 구조가 있다.For reference, factors that determine the basic performance of a common current source include the accuracy of the current value, the impedance at both ends, the time for normal operation after the start of operation, the temperature and voltage, and the degree of maintaining the same value under various external conditions. There are various structures for satisfying these factors. One of widely used methods is a cascode structure.
도 2는 기본적인 캐스코드 구조를 보인 것으로써, 이를 참조하면, 캐스코드 구조는 기본적으로 전류를 설정하는 전류원(10), 공통 게이트(or 공통 베이스) 방식으로 바이어스된 클램프 셀(20), 클램프 셀(20)의 게이트(or 베이스)에 연결된 전원(30)으로 구성된다. 여기서, 클램프 셀(20)을 고전압 트랜지스터(high voltage transistor)로 구성하면, 교류 LED 구동회로에 필요한 항복 전압을 구현할 수 있는바, 이를 이용하여 교류 LED 구동회로를 구성할 수 있다.2 shows a basic cascode structure. Referring to FIG. 2, the cascode structure basically includes a
도 3은 캐스코드 구조를 이용한 교류 LED 구동회로의 일 예를 보인 도면이다.3 is a diagram showing an example of an AC LED driving circuit using a cascode structure.
이를 참조하면, M1∼M4, SA1∼SA4, Rs를 이용하여 각 채널의 전류원이 구성되고, UHV1∼UHV4가 각 채널의 클램프 역할을 하고 있다. 그리고 클램프를 구성한 FET의 gate는 VCC2로부터 전압을 받아 바이어스를 형성한다.Referring to this, a current source for each channel is configured using M1 to M4, SA1 to SA4, and Rs, and UHV1 to UHV4 serve as clamps for the respective channels. The gate of the FET that constitutes the clamp receives the voltage from VCC2 and forms a bias.
그러나 상기와 같은 구성의 교류 LED 구동회로는 아래와 같은 문제들을 발생시킬 수 있다.However, the AC LED driving circuit having the above-described structure may cause the following problems.
즉, VCC2는 고정이므로, N1∼N4에 이르는 node의 전압은 전적으로 UHV1∼UHV4에 흐르는 전류값 I1∼I4와 UHV1∼UHV4 각각의 문턱전압(threshold voltage)에 의하여 결정된다.That is, since VCC2 is fixed, the voltage of the node from N1 to N4 is determined by the threshold voltage of each of current values I1 to I4 and UHV1 to UHV4 flowing in UHV1 to UHV4.
이에 따라 I1∼I4 값의 차이가 클 경우 N1~N4 노드의 전압값 편차가 발생할 수 있고, 외부 온도 변화에 대해서도 N1~N4 노드의 전압값 편차가 발생할 수 있다. 또한 UVH1∼UVH4의 클램프용 고전압 트랜지스터의 공정 편차에 의해서도 N1~N4 노드의 전압값 편차가 발생할 수 있으며, UVH1∼UVH4를 외부 트랜지스터로 구현할 경우 다양한 문턱전압 값과 온도 및 전류 특성에 의해서 N1~N4 노드의 전압값 편차가 발생할 수 있다.Accordingly, when the difference between the values of I1 to I4 is large, a voltage value deviation of the nodes N1 to N4 may occur, and a voltage value deviation of the nodes N1 to N4 may occur with respect to an external temperature change. In addition, voltage fluctuations of nodes N1 to N4 may occur due to process variations of high voltage transistors for clamps UVH1 to UVH4. When UVH1 to UVH4 are implemented by external transistors, N1 to N4 A voltage value deviation of the node may occur.
그리고 이러한 문제들은 교류 LED 구동회로 및 이를 포함한 제품들의 성능의 균일성 및 신뢰성 그리고 수명 등에 직접적인 영향을 줄 수 있다.These problems can directly affect the uniformity, reliability, and service life of AC LED driver circuits and products including them.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 캐스코드 구조의 전류원, 다시 말해 캐스코드 구조의 스위칭 회로부를 갖는 교류 LED 구동회로에서 각 스위칭 회로부의 헤드룸 전압(headroom voltage) 값을 일정하게 유지시켜 클램프 소자의 특성, 채널별 전류값, 외부 온도 등에 상관없이 모든 스위칭 회로부들이 항상 동일한 조건 하에서 구동할 수 있도록 하는 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로를 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a current source of a cascode structure, that is, an AC LED driving circuit having a switching circuit portion of a cascode structure, And a current source of a cascode structure that allows all the switching circuits to always operate under the same condition regardless of the characteristics of the clamp device, the current value per channel, and the external temperature.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로는, 전원공급부와의 접속점으로부터 최단 거리에 위치한 제1 LED를 시작으로 상기 전원공급부에서 최장 거리에 위치한 제n LED를 포함하는 LED 조명부와, 상기 LED 조명부를 형성하는 하나 또는 둘 이상의 LED의 출력단에 개별 접속되어 해당 LED에 대한 전류공급 채널을 형성하는 복수의 스위칭 회로부와, 상기 스위칭 회로부들 및 상기 LED 조명부의 해당 LED 간 접속라인에 접속되어 상기 스위칭 회로부들의 헤드룸 전압(headroom voltage) 값을 일정하게 유지시키는 전압 헤드룸(headroom) 제어부를 포함하여 구성된다.In order to achieve the above object, an AC LED driving circuit having a current source of a cascode structure according to the present invention includes a first LED located at a shortest distance from a connection point with a power supply unit, a plurality of switching circuit units individually connected to output terminals of one or two or more LEDs forming the LED lighting unit to form current supply channels for the LEDs; And a voltage headroom controller connected to the corresponding LED interconnection line of the switching circuit units to maintain a constant headroom voltage value of the switching circuit units.
또한 상기 전압 헤드룸 제어부는 상기 스위칭 회로부들 및 상기 LED 조명부의 해당 LED들 간 접속라인에 개별 설치되어 공통 게이트 또는 공통 베이스 방식으로 바이어스되는 복수의 클램프 소자와, 상기 클램프 소자들과 상기 스위칭 회로부들 간 접속라인에 접속되어 상기 클램프 소자별 노드(node) 값을 입력받아 입력된 노드 값을 기반으로 상기 클램프 소자의 게이트 또는 베이스의 바이어스 값을 조정하는 바이어스 조정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The voltage headroom control unit may include a plurality of clamp elements separately mounted on connection lines between the corresponding LEDs of the switching circuit units and the LED illumination unit and biased in a common gate or common base manner, And a bias adjuster connected to an interconnection line for receiving the node value of each clamp device and adjusting a bias value of a gate or a base of the clamp device based on the input node value.
또한 상기 바이어스 조정부는 복수의 상기 클램프 소자별 노드(node)의 전압값을 사전 설정 전압 또는 상기 사전 설정 전압에 대한 오차범위 ±5~10%의 유사 전압값으로 유지시키는 것을 특징으로 한다.The bias adjusting unit may maintain the voltage value of each of the plurality of clamp devices at a preset voltage or a similar voltage value within an error range of ± 5 to 10% with respect to the preset voltage.
또한 상기 바이어스 조정부의 상기 사전 설정 전압은 상기 바이어스 조정부에 대한 입력전압인 것을 특징으로 한다.And the preset voltage of the bias adjusting unit is an input voltage to the bias adjusting unit.
또한 상기 바이어스 조정부는 상기 스위칭 회로부들의 동작 확인 신호가 개별 입력되어 입력되는 상기 동작 확인 신호를 기반으로 상기 스위칭 회로부들의 헤드룸 전압(headroom voltage) 값을 제어하는 것을 특징으로 한다.The bias adjusting unit controls a headroom voltage value of the switching circuit units on the basis of the operation confirmation signal to which the operation confirmation signal of the switching circuit units is separately inputted.
또한 상기 바이어스 조정부는 상기 클램프 소자들과 개별 매칭되어 해당 클램프 소자의 노드(node) 값이 입력되는 동시에 상기 스위칭 회로부들의 스위칭 동작을 위한 전압값의 공통 문턱전압이 개별 입력되는 복수의 제1 OP 앰프와, 상기 제1 OP 앰프들과 개별 매칭되는 상태로 상기 제1 OP 앰프에 대한 상기 클램프 소자의 노드 값 입력라인 상에 병렬 접속되어 해당의 상기 제1 OP 앰프의 출력값에 따라 온/오프 제어되는 복수의 스위치와, 상기 스위치들의 출력단들과 병렬 접속되는 동시에 상기 바이어스 조정부에 대한 사전 설정 전압이 입력되는 제2 OP 앰프를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 바이어스 조정부는 상기 제1 OP 앰프들의 출력값이 개별 입력되어 입력된 상기 제1 OP 앰프의 출력값에 따른 상기 클램프 소자들의 노드(node) 값을 기반으로 상기 스위치들의 온/오프 동작을 제어하는 스위치 제어부를 더 포함하는 것일 수 있다.The bias adjusting unit may include a plurality of first operational amplifiers that individually match the clamping elements to input node values of the clamping elements and a common threshold voltage of a voltage value for switching operations of the switching circuit units, Connected in parallel on the node value input line of the clamping element for the first OP amplifier in a state of being individually matched with the first OP amplifiers and being on / off controlled in accordance with the output value of the corresponding first OP amp And a second OP amplifier connected in parallel with output terminals of the switches and receiving a preset voltage for the bias adjusting unit. Here, the bias adjuster controls on / off operations of the switches based on node values of the clamp elements according to the output value of the first OP amplifier, to which the output values of the first OP amplifiers are separately inputted And may further include a switch control section.
또한 상기 LED 조명부는 다수의 LED가 개별적인 LED 조명을 형성하는 형태, 둘 이상의 LED가 그룹을 이루어 형성되는 LED 조명이 하나 또는 둘 이상 연결되는 형태, 하나의 LED로 형성되는 LED 조명 및 둘 이상의 LED로 형성되는 LED 조명이 연결되는 형태 중 어느 하나의 형태로 형성되어 각 LED 조명의 최종 LED의 출력단에 상기 스위칭 회로부가 접속되는 것을 특징으로 한다.In addition, the LED illumination unit may include a configuration in which a plurality of LEDs form an individual LED illumination, a configuration in which one or more LED lights formed by grouping two or more LEDs are connected, an LED illumination unit formed by one LED, And the switching circuit unit is connected to an output terminal of the final LED of each LED lighting.
또한 상기 전원공급부는 교류전원 및 상기 교류전원의 정류회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.The power supply unit may include an AC power supply and a rectifier circuit of the AC power supply.
또한 본 발명에 따른 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로는 상기 스위칭 회로부들에 개별 접속되어 해당 스위칭 회로부의 동작 여부를 감지하는 스위칭 확인부를 더 포함하며, 상기 바이어스 조정부는 상기 스위칭 확인부의 감지 신호를 기반으로 상기 스위칭 회로부들의 헤드룸 전압(headroom voltage) 값을 제어하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 스위칭 확인부는 상기 스위칭 회로부의 입력단 또는 출력단에 설치되어 해당 스위칭 회로부의 입력전류 또는 출력전류를 감지하는 전류 감지부의 구성인 것일 수 있다.Further, the AC LED driving circuit having a current source of a cascode structure according to the present invention may further include a switching confirmation unit connected to the switching circuit units to detect whether the corresponding switching circuit unit is operated, and the bias adjustment unit may detect And the headroom voltage value of the switching circuit units is controlled based on the signal. Here, the switching confirmation unit may be a current sensing unit installed at an input terminal or an output terminal of the switching circuit unit to sense an input current or an output current of the switching circuit unit.
본 발명에 따르면, 캐스코드 구조의 전류원, 다시 말해 캐스코드 구조의 스위칭 회로부를 갖는 교류 LED 구동회로에서 각 스위칭 회로부의 헤드룸 전압(headroom voltage) 값이 일정하게 유지되어 클램프 소자의 특성, 채널별 전류값, 외부 온도 등에 상관없이 모든 스위칭 회로부들이 항상 동일한 조건 하에서 구동할 수 있게 된다.According to the present invention, in a current source of a cascode structure, that is, in an AC LED driving circuit having a switching circuit portion of a cascode structure, the headroom voltage value of each switching circuit portion is kept constant so that characteristics of the clamping element, All switching circuits can always be driven under the same conditions regardless of current value, external temperature, and the like.
도 1은 종래 일반적인 교류 LED 구동회로를 보인 도면
도 2는 기본적인 캐스코드 구조를 보인 도면
도 3은 캐스코드 구조를 이용한 교류 LED 구동회로의 일 예를 보인 도면
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로를 개념적으로 보인 도면
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로의 요부를 보인 도면
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로의 요부를 보인 도면
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로의 요부를 보인 도면1 is a view showing a conventional AC LED driving circuit
2 is a diagram showing a basic cascode structure;
3 is a diagram showing an example of an AC LED driving circuit using a cascode structure
4 is a conceptual view of an AC LED driving circuit having a current source of a cascode structure according to an embodiment of the present invention;
5 is a view showing a main part of an AC LED driving circuit having a current source of a cascode structure according to an embodiment of the present invention;
6 is a view showing a main part of an AC LED driving circuit having a current source of a cascode structure according to another embodiment of the present invention
7 is a view showing a main part of an AC LED driving circuit having a current source of a cascode structure according to still another embodiment of the present invention
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로를 상세하게 설명한다.Hereinafter, an ac LED driver circuit having a current source of a cascode structure according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로를 개념적으로 보인 도면이다.4 is a conceptual view of an AC LED driving circuit having a current source of a cascode structure according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시에에 따른 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로(100: 이하 “교류 LED 구동회로”라 약칭함)는 전원공급부(110), LED 조명부(120), 복수의 스위칭 회로부(130), 전압 헤드룸(headroom) 제어부(140)를 포함하여 구성된다.1, an AC LED driving circuit 100 (hereinafter abbreviated as "AC LED driving circuit") having a current source of a cascode structure according to an embodiment of the present invention includes a
전원공급부(110)는 교류 LED 구동회로에 전원을 공급하는 것으로서, 본 실시예에서는 전원공급부(110)가 교류전원 및 상기 교류전원의 정류회로를 포함하는 형태인 것을 예로 하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The
LED 조명부(120)는 전원공급부(110)와의 접속점으로부터 최단 거리에 위치한 제1 LED(120-1)를 시작으로 전원공급부(110)에서 최장 거리에 위치한 제3 LED(120-3)를 포함하여 구성된다. 그리고 LED 조명부(120)는 다수의 LED가 개별적인 LED 조명을 형성하는 형태, 둘 이상의 LED가 그룹을 이루어 형성되는 LED 조명이 하나 또는 둘 이상 연결되는 형태, 하나의 LED로 형성되는 LED 조명 및 둘 이상의 LED로 형성되는 LED 조명이 연결되는 형태 중 어느 하나의 형태로 형성되어 각 LED 조명의 최종 LED의 출력단에 스위칭 회로부(130)가 접속되는 것일 수 있다.The
본 실시예에서는 다수의 LED가 개별적인 LED 조명을 형성하며, 이에 따라 각 LED의 출력단마다 스위칭 회로부(130)가 접속되는 형태를 예로 하였다.In this embodiment, a plurality of LEDs form individual LED lights, and the
스위칭 회로부(130)는 LED 조명부(120)를 형성하는 하나 또는 둘 이상의 LED의 출력단에 개별 접속되어 해당 LED에 대한 전류공급 채널을 형성한다. 본 실시예에서는 스위칭 회로부(130)에 대한 상세 도시 및 설명은 생략하였으며, 이러한 스위칭 회로부(130)의 일 예로써, 전계효과 트랜지스터(MOS FET) 및 OP 앰프 비교기를 포함하는 형태가 사용될 수 있으며, 여기서 전계효과 트랜지스터는 LED 조명부(120)의 LED 출력단에 드레인이 접속되고, 접지저항에 소스가 접속되며, OP 앰프 비교기에 게이트가 접속되는 형태일 수 있다. The
전압 헤드룸 제어부(140)는 스위칭 회로부(130)들 및 LED 조명부(120)의 해당 LED 간 접속라인에 접속되어 스위칭 회로부(130)들의 헤드룸 전압(headroom voltage) 값을 일정하게 유지시키는 기능을 한다.The voltage
그리고 이러한 헤드룸 제어부(140)는 복수의 클램프 소자(141) 및 바이어스 조정부(142)를 포함하여 구성될 수 있다.The
복수의 클램프 소자(141)는 스위칭 회로부(130)들 및 LED 조명부(120)의 해당 LED들 간 접속라인에 개별 설치되어 공통 게이트 또는 공통 베이스 방식으로 바이어스된다.The plurality of
바이어스 조정부(142)는 클램프 소자(141)들과 스위칭 회로부(130)들 간 접속라인에 접속되어 클램프 소자(141)별 노드(node) 값을 입력받아 입력된 노드 값을 기반으로 클램프 소자(141)의 게이트 또는 베이스의 바이어스 값을 조정한다. 여기서, 바이어스 조정부(142)는 복수의 클램프 소자(141)별 노드(node)의 전압값을 사전 설정 전압 또는 상기 사전 설정 전압에 대한 오차범위 ±5~10%의 유사 전압값으로 유지시키는 것일 수 있다. 또한 바이어스 조정부(142)의 상기 사전 설정 전압은 바이어스 조정부(142)에 대한 입력전압인 것일 수 있다.The
그리고 이러한 바이어스 조정부(142)의 일례를 도 5를 참조하여 설명한다.An example of such a
도시된 바와 같이, 바이어스 조정부(142)는 복수의 제1 OP 앰프(142a), 복수의 스위치(142b), 제2 OP 앰프(142c)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한 바이어스 조정부(142)는 스위치 제어부(142d)를 더 포함하여 구성될 수 있다.As shown in the figure, the
복수의 제1 OP 앰프(142a)는 클램프 소자(141)들과 개별 매칭되어 해당 클램프 소자(141)의 노드(node) 값이 입력되는 동시에 스위칭 회로부(130)들의 스위칭 동작을 위한 전압값의 공통 문턱전압이 개별 입력된다.The plurality of
복수의 스위치(142b)는 제1 OP 앰프(142a)들과 개별 매칭되는 상태로 제1 OP 앰프(142a)에 대한 클램프 소자(141) 노드 값의 입력라인 상에 병렬 접속되어 해당의 제1 OP 앰프(142a)의 출력값에 따라 온/오프 제어된다.The plurality of
제2 OP 앰프(142c)는 스위치(142b)들의 출력단들과 병렬 접속되는 동시에 바이어스 조정부(142)에 대한 사전 설정 전압이 입력된다.The
스위치 제어부(142d)는 제1 OP 앰프(142a)들의 출력값이 개별 입력되어 입력된 제1 OP 앰프(142a)의 출력값에 따른 클램프 소자(141)들의 노드(node) 값을 기반으로 스위치(142b)들의 온/오프 동작을 제어한다. 예를 들어 스위치 제어부(142d)는 VN1>VCHth,VN2<VCHth,VN3<VCHth인 경우는 SW1만 연결되게 제어하고, VN1>VCHth,VN2>VCHth,VN3<VCHth인 경우는 SW2만 연결되게 제어하며, VN1>VCHth,VN2>VCHth,VN3>VCHth인 경우는 SW3만 연결되게 제어한다. 따라서 스위치 제어부(142d)의 이러한 적절한 논리 조합을 통해 헤드룸 전압(headroom voltage) 제어에 필요한 스위치(142b)의 동작 조건을 설정할 수 있다.The
다시 도 4로 돌아가서, 도시된 교류 LED 구동회로(100)를 통해서 Vref1값을 스위칭 회로부(130)들의 동작에 필요한 N1~N3 노드 전압의 최소값 혹은 최소값보다 약간 높은 값으로 설정하게 되면, 클램프 소자(141)의 특성 및 채널별 전류값 그리고 외부 온도 등에 상관없이 N1~N3 노드의 전압값은 동작중에 Vref1값 혹은 그 근처 값으로 수렴하게 되어, 스위칭 회로부(130)들을 항상 동일한 조건으로 구동할 수 있게 된다.4, when the Vref1 value is set to a value slightly higher than the minimum or minimum value of the N1 to N3 node voltages required for the operation of the
다음은 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 교류 LED 구동회로의 다른 실시예들에 대해 설명한다.Next, another embodiment of the AC LED driver circuit according to the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG.
먼저 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 교류 LED 구동회로에 대해 설명하며, 설명에 앞서 본 실시예는 도 4 및 도 5에 따른 교류 LED 구동회로(100)와 비교하여 바이어스 조정부(242)에서 차이가 있는바, 이러한 바이어스 조정부(242)를 중심으로 설명하며, 도 4 및 도 5에 따른 교류 LED 구동회로(100)와 동일한 부분에 대해서는 상세 설명을 생략하는 동시에 동일 부호를 사용함을 밝혀 둔다.First, an AC LED driver circuit according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6. As compared with the AC
도시된 바와 같이, 교류 LED 구동회로(200)는 바이어스 조정부(242)에 스위칭 회로부(130)들의 동작 확인 신호가 개별 입력되며, 바이어스 조정부(242)가 이렇게 입력되는 상기 동작 확인 신호를 기반으로 스위칭 회로부(130)들의 헤드룸 전압(headroom voltage) 값을 제어하는 형태이다.As shown in the figure, the AC
즉, 교류 LED 구동 회로(200)는 각 스위칭 회로부(130)들이 서로 배타적인(exclusive) 동작 시점을 가지기 때문에, 헤드룸 제어를 위한 적절한 시간이 필요할 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 스위칭 회로부(130: Current source 1)가 동작하는 경우에는 오직 노드(node) N1의 전압을 이용해서 헤드룸 전압 제어를 해야 하고, 두 번째 스위칭 회로부(130: Current source 2)가 동작하는 경우에는 오직 노드(node) N2의 전압을 이용해서, 그리고 세 번째 스위칭 회로부(130: Current source 3)가 동작하는 경우에는 오직 노드(node) N3의 전압을 이용해서 헤드룸 전압 제어를 해야하는 경우가 발생할 수 있다. That is, the AC
이때, 스위칭 회로부(130)를 구성하는 각각의 회로 내의 어떤 특정 부분의 전압 값의 변화를 감지하여 해당 스위칭 회로부(130)의 동작 여부을 확인 할 수 있는바, 각 스위칭 회로부(130)별 특정 부분의 전압 값 S1~S3을 이용하여 바이어스 조정부(242)가 노드 N1~N3의 전압 값 중에 선택을 하여 헤드룸 전압 제어를 할 수 있다.At this time, the operation of the
다음은 도 7을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류 LED 구동회로에 대해 설명하며, 설명에 앞서 본 실시예는 도 4 및 도 5에 따른 교류 LED 구동회로(100)와 비교하여 스위칭 확인부(350)를 더 포함하는 동시에 이러한 스위칭 확인부(350)에 따른 바이어스 조정부(342)의 구성 및 작용 상에 차이가 있는바, 스위칭 확인부(350) 및 바이어스 조정부(342)를 중심으로 설명하며, 도 4 및 도 5에 따른 교류 LED 구동회로(100)와 동일한 부분에 대해서는 상세 설명을 생략하는 동시에 동일 부호를 사용함을 밝혀 둔다.Next, an alternating-current LED driving circuit according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7. As compared with the alternating-current
도시된 바와 같이, 스위칭 확인부(350)는 스위칭 회로부(130)들에 개별 접속되어 해당 스위칭 회로부(130)의 동작 여부를 감지한다. 여기서, 스위칭 확인부(350)는 스위칭 회로부(130)의 입력단 또는 출력단에 설치되어 해당 스위칭 회로부(130)의 입력전류 또는 출력전류를 감지하는 전류 감지부의 구성인 것일 수 있다. 이하의 설명에서 스위칭 확인부(350)는 전류 감지부를 예로 설명한다.As shown in the figure, the switching
그리고 바이어스 조정부(342)는 전류 감지부(350)의 감지 신호를 기반으로 스위칭 회로부(130)들의 헤드룸 전압(headroom voltage) 값을 제어한다.The
상기 구성에 의해서, 도 6에 따른 교류 LED 구동회로(200)와 마찬가지로, 스위칭 회로부(130)의 동작 여부를 판단하는 방법으로 스위칭 회로부(130)에 직렬 연결된 전류 감지부(350)를 통하여 스위칭 회로부(130)에 흐르는 전류의 발생 여부를 나타내는 신호 S21~S23이 바이어스 조정부(342)에 입력되고, 바이어스 조정부(342)는 입력되는 전류 감지부(350)의 신호에 따라 노드(node) N1~N3의 전압값 중에 적절한 값을 선택하여 헤드룸 전압 제어를 한다.6, a method of determining whether the
상술한 도 4 내지 도 7의 실시예들을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로는, 캐스코드 구조의 스위칭 회로부를 갖는 교류 LED 구동회로에서 각 스위칭 회로부의 헤드룸 전압(headroom voltage) 값을 일정하게 유지시켜 클램프 소자의 특성, 채널별 전류값, 외부 온도 등에 상관없이 모든 스위칭 회로부들을 항상 동일한 조건 하에서 구동시킨다.4 to 7, the AC LED driving circuit having the current source of the cascode structure according to the present invention is characterized in that in the AC LED driving circuit having the switching circuit portion of the cascode structure, By keeping the headroom voltage value of the circuit part constant, all the switching circuit parts are always driven under the same condition regardless of the characteristics of the clamp element, the current value per channel, and the external temperature.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiment, but may be applied to other types of LED driving circuits having a current source of a cascode structure according to the present invention. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims.
100,200,300 : 교류 LED 구동회로 110 : 전원공급부
120 : LED 조명부 130 : 스위칭 회로부
140 : 전압 헤드룸 제어부 141 : 클램프 소자
142,242,342 : 바이어스 조정부 142a : 제1 OP 앰프
142b : 스위치 142c : 제2 OP 앰프
142d : 스위치 제어부 350 : 스위칭 확인부100, 200, 300: AC LED driving circuit 110: Power supply unit
120: LED lighting unit 130: switching circuit
140: Voltage headroom control section 141: Clamp element
142, 242, 342:
142b:
142d: Switch control section 350: Switching confirmation section
Claims (11)
상기 LED 조명부를 형성하는 하나 또는 둘 이상의 LED의 출력단에 개별 접속되어 해당 LED에 대한 전류공급 채널을 형성하는 복수의 스위칭 회로부;
상기 스위칭 회로부들 및 상기 LED 조명부의 해당 LED 간 접속라인에 접속되어 상기 스위칭 회로부들의 헤드룸 전압(headroom voltage) 값을 일정하게 유지시키며, 상기 스위칭 회로부들 및 상기 LED 조명부의 해당 LED들 간 접속라인에 개별 설치되어 공통 게이트 또는 공통 베이스 방식으로 바이어스되는 복수의 클램프 소자와, 상기 클램프 소자들과 상기 스위칭 회로부들 간 접속라인에 접속되어 상기 클램프 소자별 노드(node) 값을 입력받아 입력된 노드 값을 기반으로 상기 클램프 소자의 게이트 또는 베이스의 바이어스 값을 조정하는 바이어스 조정부를 포함하는 전압 헤드룸(headroom) 제어부를 포함하는 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로.An LED lighting unit including an n-th LED unit positioned at a longest distance from the power supply unit, starting from a first LED unit located at a shortest distance from a connection point with the power supply unit;
A plurality of switching circuit units individually connected to output terminals of one or two or more LEDs forming the LED illumination unit to form current supply channels for the LEDs;
And a plurality of LEDs connected to corresponding switching LEDs of the switching circuit units and the LED lighting unit to maintain a headroom voltage value of the switching circuit units constant, And a plurality of clamp elements connected to the connection lines between the clamp elements and the switching circuit sections to receive a node value for each of the clamp elements, And a bias adjusting unit for adjusting a bias value of a gate or a base of the clamping element based on the voltage of the current source.
상기 바이어스 조정부는 복수의 상기 클램프 소자별 노드(node)의 전압값을 사전 설정 전압 또는 상기 사전 설정 전압에 대한 오차범위 ±5~10%의 유사 전압값으로 유지시키는 것을 특징으로 하는 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로.The method according to claim 1,
Wherein the bias adjusting unit maintains a voltage value of each of the plurality of clamp elements at a preset voltage or a similar voltage value within an error range of ± 5 to 10% with respect to the preset voltage. An AC LED drive circuit having a current source.
상기 바이어스 조정부의 상기 사전 설정 전압은 상기 바이어스 조정부에 대한 입력전압인 것을 특징으로 하는 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로.The method of claim 3,
And the preset voltage of the bias adjusting unit is an input voltage to the bias adjusting unit.
상기 바이어스 조정부는 상기 스위칭 회로부들의 동작 확인 신호가 개별 입력되어 입력되는 상기 동작 확인 신호를 기반으로 상기 스위칭 회로부들의 헤드룸 전압(headroom voltage) 값을 제어하는 것을 특징으로 하는 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로.The method according to claim 1,
Wherein the bias adjustment unit controls a headroom voltage value of the switching circuit units based on the operation confirmation signal to which the operation confirmation signal of the switching circuit units is separately input and inputted, AC LED drive circuit.
상기 스위칭 회로부들에 개별 접속되어 해당 스위칭 회로부의 동작 여부를 감지하는 스위칭 확인부를 더 포함하며,
상기 바이어스 조정부는 상기 스위칭 확인부의 감지 신호를 기반으로 상기 스위칭 회로부들의 헤드룸 전압(headroom voltage) 값을 제어하는 것을 특징으로 하는 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로.The method according to claim 1,
Further comprising a switching confirmation unit connected to the switching circuit units to detect whether the switching circuit unit is operated,
Wherein the bias adjustment unit controls a headroom voltage value of the switching circuit units based on a sensing signal of the switching confirmation unit.
상기 스위칭 확인부는 상기 스위칭 회로부의 입력단 또는 출력단에 설치되어 해당 스위칭 회로부의 입력전류 또는 출력전류를 감지하는 전류 감지부의 구성인 것을 특징으로 하는 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로.The method according to claim 6,
Wherein the switching confirmation unit is a current sensing unit installed at an input or output terminal of the switching circuit unit to sense an input current or an output current of the switching circuit unit.
상기 클램프 소자들과 개별 매칭되어 해당 클램프 소자의 노드(node) 값이 입력되는 동시에 상기 스위칭 회로부들의 스위칭 동작을 위한 전압값의 공통 문턱전압이 개별 입력되는 복수의 제1 OP 앰프;
상기 제1 OP 앰프들과 개별 매칭되는 상태로 상기 제1 OP 앰프에 대한 상기 클램프 소자의 노드 값 입력라인 상에 병렬 접속되어 해당의 상기 제1 OP 앰프의 출력값에 따라 온/오프 제어되는 복수의 스위치;
상기 스위치들의 출력단들과 병렬 접속되는 동시에 상기 바이어스 조정부에 대한 사전 설정 전압이 입력되는 제2 OP 앰프를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로.The apparatus of claim 1, wherein the bias adjuster
A plurality of first OP amplifiers individually matched with the clamp elements to input node values of the clamp elements and simultaneously input common threshold voltages of voltage values for switching operations of the switching circuit sections;
A plurality of first and second operational amplifiers connected in parallel on a node value input line of the clamping element to the first operational amplifier in a state of being individually matched with the first operational amplifiers and being controlled on and off according to an output value of the first operational amplifier; switch;
And a second OP amplifier connected in parallel with output terminals of the switches and receiving a preset voltage for the bias adjusting unit.
상기 바이어스 조정부는 상기 제1 OP 앰프들의 출력값이 개별 입력되어 입력된 상기 제1 OP 앰프의 출력값에 따른 상기 클램프 소자들의 노드(node) 값을 기반으로 상기 스위치들의 온/오프 동작을 제어하는 스위치 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로.9. The method of claim 8,
The bias adjuster includes a switch controller for controlling on / off operations of the switches based on a node value of the clamp elements according to an output value of the first OP amplifier input to the first OP amplifiers, Further comprising a current source connected to the power supply line.
상기 LED 조명부는 다수의 LED가 개별적인 LED 조명을 형성하는 형태, 둘 이상의 LED가 그룹을 이루어 형성되는 LED 조명이 하나 또는 둘 이상 연결되는 형태, 하나의 LED로 형성되는 LED 조명 및 둘 이상의 LED로 형성되는 LED 조명이 연결되는 형태 중 어느 하나의 형태로 형성되어 각 LED 조명의 최종 LED의 출력단에 상기 스위칭 회로부가 접속되는 것을 특징으로 하는 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로.The method according to claim 1,
The LED illumination unit may be configured in such a manner that a plurality of LEDs form an individual LED illumination, a configuration in which one or more LED lights formed by grouping two or more LEDs are connected, an LED illumination formed by one LED, And the switching circuit unit is connected to an output terminal of a final LED of each LED lighting. The AC LED driving circuit according to claim 1, wherein the switching circuit unit is connected to the output terminal of the LED.
상기 전원공급부는 교류전원 및 상기 교류전원의 정류회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐스코드 구조의 전류원을 갖는 교류 LED 구동회로.The method according to claim 1,
Wherein the power supply unit includes an AC power supply and a rectification circuit of the AC power supply.
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