KR102006778B1 - 지배적 led 채널을 추적하는 우선순위 큐를 갖는 led 드라이버 - Google Patents

지배적 led 채널을 추적하는 우선순위 큐를 갖는 led 드라이버 Download PDF

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Abstract

공통 전압 노드에 연결되는 복수의 발광 다이오드(LED) 채널들을 구동시키기 위한 전자 회로는 지배적 LED 채널을 추적하기 위한 우선순위 큐를 포함한다. 큐 관리기는 상기 LED 채널들과 관련된 동작 조건들에 기초하여 LED 드라이브 동작들 동안에 업데이트되는 상기 우선순위 큐를 유지하도록 제공될 수 있다.

Description

지배적 LED 채널을 추적하는 우선순위 큐를 갖는 LED 드라이버{LED DRIVER HAVING PRIORITY QUEUE TO TRACK DOMINANT LED CHANNEL}
여기에 개시되는 주제는 대체로 전자 회로들에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 발광 다이오드(LED)들 및/또는 다른 부하(load)들을 구동시키기 위한 드라이버 회로들에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED) 드라이버 회로들은 흔히 많은 다이오드들의 직렬로 연결되는 스트링들(strings)을 동시에 구동시키도록 요구된다. 다이오드들의 스트링들(또는 "LED 채널들")은 모든 스트링들에 제공되는 공통 전압 노드를 구비하여 병렬로 동작될 수 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조). DC-DC 컨버터(예를 들면, 부스트 컨버터(boost converter), 벅 컨버터(buck converter) 등)가 동작 동안에 다양한 LED 채널들 상의 조정된 전압 레벨을 유지시키도록 상기 LED 드라이버 회로에 의해 채용될 수 있어, 모든 LED 채널들이 충분한 동작 전력을 가진다. 상기 LED 채널들로부터의 피드백이 상기 DC-DC 컨버터를 제어하는 데 이용될 수 있다. 불필요한 전력 소모를 감소시키기 위하여, 모든 채널들에 대해 충분한 전력을 여전히 제공하면서 상기 전압 노드 상의 조정된 전압 레벨을 최소 또는 최소 부근으로 유지하는 것이 바람직할 수 있다.
일부 LED 드라이버 회로들은 상대적으로 균일한 LED 채널들을 구동시킬 수만 있다. 즉, 상기 드라이버 회로들은 동일한 숫자의 LED들 및 동일한 전류 레벨들을 갖는 채널들을 구동시킬 수만 있다. 또한, 일부 드라이버 회로들은 동일한 디밍 듀티 사이클(dimming duty cycle)을 이용하여 동일한 시간에 모든 구동된 LED들을 조명한다. 이들 동작적인 제한들은 상기 LED 드라이버 회로와 관련되는 상기 DC-DC 컨버터의 설계를 단순하게 한다. 보다 새로운 LED 드라이버 회로들이 보다 복잡한 조명 기능을 가능하게 하도록 제안되고 있다. 예를 들면, 일부 제시된 설계들은 다른 숫자들의 다이오드들이 다른 LED 채널들 내에 사용되게 할 수 있다. 일부 설계들은 또한 다른 디밍 듀티 사이클들이 다른 LED 채널들에 대해 특정되게 할 수 있다. 또한, 일부 제시된 설계들은 다른 채널들 내에 다른 조명 위상 조정을 가능하게 할 수 있다(즉, 다른 채널들 내의 LED들이 다른 시간들에서 턴 온(turn on)될 수 있다).
특허 문헌 1: 미국 등록 특허 공보 제7,999,487호
이해될 수 있는 바와 같이, LED 드라이버 회로들 및/또는 이들을 구동시키는 회로부의 기능적인 복잡성의 어떤 증가는 상기 드라이버들을 위한 DC-DC 컨버터들 및/또는 컨버터 제어 회로부의 설계를 복잡하게 만들 수 있다. 이러한 증가된 복잡성을 지원할 수 있는 LED 드라이버 회로들 및/또는 다른 유사한 회로들 내에 DC-DC 전압 전환을 제공할 수 있는 기술들과 회로들이 요구된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 여기에 기재되는 시스템들, 회로들 및 기술들에 있어서, 공통 전압 노드에 연결되는 복수의 발광 다이오드(LED) 채널들을 구동시키는 데 사용되기 위한 전자 회로가 제공되며, 여기서 상기 복수의 LED 채널들 내의 각 LED 채널은 LED들의 직렬 연결된 스트링(string)을 포함한다. 보다 상세하게는, 상기 전자 회로는, 상기 공통 전압 노드 상에 조정된 전압을 발생시키도록 DC-DC 컨버터(converter)를 제어하는 제어 회로부(control circuitry)를 포함하고, 상기 제어 회로부는 지배적(dominant) LED 채널의 전압 요구 사항에 기초하여 상기 DC-DC 컨버터의 듀티 사이클(duty cycle)을 설정하며; 상기 복수의 LED 채널들 내의 LED 채널들의 우선순위들을 추적하는 우선순위 큐(priority queue)를 저장하는 메모리를 포함하고, 여기서 상기 우선순위 큐 내의 가장 높은 우선순위의 LED 채널이 상기 지배적 LED 채널을 나타내며; 상기 복수의 LED 채널들과 관련된 동작 조건들에 기초하여 상기 우선순위 큐를 계속적으로 업데이트하는 큐 관리기(queue manager)를 포함하고, 여기서 상기 큐 관리기는 상기 LED 채널이 상기 공통 전압 노드 상에 증가된 전압을 요구하는 것으로 판단될 경우에 LED 채널을 상기 우선순위 큐 내의 보다 낮은 우선순위 위치로부터 상기 우선순위 큐 내의 가장 높은 우선순위 위치로 이동시키도록 구성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 큐 관리기는 LED 채널이 사용 불능이었던 것으로 판단되는 경우에 상기 LED 채널을 상기 우선순위 큐 내의 가장 높은 우선순위 위치로부터 상기 우선순위 큐 내의 가장 낮은 우선순위 위치로 이동시키도록 구성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 전자 회로는 상기 복수의 LED 채널들을 위한 디밍(dimming)을 제공하는 LED 디밍 로직(dimming logic)을 더 포함하며, 상기 LED 디밍 로직은 디밍 듀티 사이클 및 상기 복수의 LED 채널들 내의 개개의 LED 채널들의 조정된 전류 레벨을 독립적으로 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 LED 디밍 로직은 상기 복수의 LED 채널들 내의 개개의 LED 채널들의 조명 개시 시간을 독립적으로 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터를 제어하는 제어 회로부는, 상기 DC-DC 컨버터의 듀티 사이클을 제어하는 듀티 사이클 제어 유닛(duty cycle control unit)을 포함하며, 상기 듀티 사이클 제어 유닛은 이의 제어 입력에서 듀티 사이클 제어 신호에 반응하고, 이의 인에이블(enable) 입력에서 인에이블 신호에 반응하며; 적어도 부분적으로 상기 DC-DC 컨버터 출력으로부터의 피드백에 기초하여 상기 듀티 사이클 제어 유닛을 선택적으로 사용 가능 및 사용 불능으로 하여 상기 지배적 LED 채널의 디밍 듀티 사이클의 "오프(off)" 기간 동안에 상기 DC-DC 컨버터의 출력 전압을 좁은 범위 내에 유지시키도록 상기 듀티 사이클 제어 유닛의 인에이블 입력에 연결되는 히스테리틱 제어 유닛(hysteretic control unit)을 포함
일 실시예에 있어서, 상기 듀티 사이클 제어 유닛은 상기 히스테리틱 제어 유닛이 상기 듀티 사이클 제어 유닛을 선택적으로 사용 가능 및 사용 불능으로 할 때에 상기 듀티 사이클 제어 유닛의 제어 입력에서 상기 듀티 사이클 제어 신호가 실질적으로 일정하게 남도록 구성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 전자 회로는 집적 회로로서 구현된다.
일 실시예에 있어서, 상기 집적 회로는 외부의 DC-DC 컨버터에 대한 연결을 위한 콘택(contact)을 가진다.
일 실시예에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터는 부스트 컨버터(boost converter)를 포함한다.
본 발명의 다른 측면들에 따르면, 여기에 기재되는 시스템들, 회로들 및 기술들에 있어서, 공통 전압 노드에 연결되는 복수의 발광 다이오드(LED) 채널들을 구동시키는 데 사용되기 위한 전자 회로가 제공되며, 여기서 상기 복수의 LED 채널들 내의 각 LED 채널은 LED들의 직렬 연결된 스트링을 포함한다. 보다 상세하게는, 상기 전자 회로는, 상기 공통 전압 노드 상에 조정된 전압을 발생시키도록 DC-DC 컨버터를 제어하는 제어 회로부를 포함하고, 상기 제어 회로부는 지배적 LED 채널의 전압 요구 사항들에 기초하여 상기 DC-DC 컨버터의 듀티 사이클을 설정하며; 상기 복수의 LED 채널들 내의 지배적 LED 채널의 확인을 저장하는 메모리를 포함하고; 상기 복수의 LED 채널들에 관련된 동작 조건들에 기초하여 상기 메모리 내에 저장된 상기 지배적 LED 채널의 확인을 계속적으로 업데이트하는 조절기(controller)를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 전자 회로는 상기 복수의 LED 채널들을 위한 디밍을 제공하는 LED 디밍 로직을 더 포함하며, 상기 LED 디밍 로직은 디밍 듀티 사이클 및 상기 복수의 LED 채널들 내의 개개의 LED 채널들의 조정된 전류 레벨을 독립적으로 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 LED 디밍 로직은 상기 복수의 LED 채널들 내의 개개의 LED 채널들의 조명 개시 시간을 독립적으로 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터를 제어하는 제어 회로부는, 상기 DC-DC 컨버터의 듀티 사이클을 제어하는 듀티 사이클 제어 유닛을 포함하며, 상기 듀티 사이클 제어 유닛은 이의 제어 입력에서 듀티 사이클 제어 신호에 반응하고, 이의 인에이블 입력에서 인에이블 신호에 반응하며; 적어도 부분적으로 상기 DC-DC 컨버터 출력으로부터의 피드백에 기초하여 상기 듀티 사이클 제어 유닛을 선택적으로 사용 가능 및 사용 불능으로 하여 상기 지배적 LED 채널의 디밍 듀티 사이클의 "오프" 기간 동안에 상기 DC-DC 컨버터의 출력 전압을 좁은 범위 내에 유지시키도록 상기 듀티 사이클 제어 유닛의 인에이블 입력에 연결되는 히스테리틱 제어 유닛을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 듀티 사이클 제어 유닛은 상기 히스테리틱 제어 유닛이 상기 듀티 사이클 제어 유닛을 선택적으로 사용 가능 및 사용 불능으로 할 때에 상기 듀티 사이클 제어 유닛의 제어 입력에서 상기 듀티 사이클 제어 신호가 실질적으로 일정하게 남도록 구성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 전자 회로는 집적 회로로서 구현된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 여기에 기재되는 시스템들, 회로들 및 기술들에 있어서, 공통 전압 노드에 연결되는 복수의 발광 다이오드(LED) 채널들을 구동시키는 LED 드라이버 회로(driver circuit)를 동작시키기 위한 방법은, 상기 복수의 LED 채널들 내의 지배적 LED 채널을 추적하도록 우선순위 큐(priority queue)를 이용하는 단계를 포함하며, 상기 우선순위 큐 내의 가장 높은 우선순위의 LED 채널이 상기 지배적 LED 채널을 나타내고; 상기 지배적 LED 채널의 전압 요구 사항에 기초하여 DC-DC 컨버터의 듀티 사이클을 설정하는 단계를 포함하며, 상기 DC-DC 컨버터는 상기 공통 전압 노드 상에 전압을 발생시킨다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수의 LED 채널들 내의 지배적 LED 채널을 추적하도록 우선순위 큐를 이용하는 단계는, 디폴트(default) 순서로 나열되는 LED 채널들을 갖는 초기 우선순위 큐를 생성하는 단계; 그리고 충전 동작 조건들 및 발생들에 기초하여 LED 드라이브 동작들 동안에 상기 우선순위 큐를 계속적으로 업데이트하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 LED 드라이브 동작들 동안에 상기 우선순위 큐를 계속적으로 업데이트하는 단계는 LED 채널이 상기 공통 전압 노드 상의 전압의 증가를 요구하는 것으로 판단되는 경우에 상기 LED 채널을 상기 우선순위 큐 내의 보다 낮은 우선순위 위치로부터 상기 우선순위 큐 내의 가장 높은 우선순위 위치로 이동시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 LED 드라이브 동작들 동안에 상기 우선순위 큐를 계속적으로 업데이트하는 단계는 LED 채널이 사용 불능이었던 것 판단되는 경우에 상기 LED 채널을 상기 우선순위 큐 내의 가장 높은 우선순위 위치로부터 상기 우선순위 큐 내의 가장 낮은 우선순위 위치로 이동시키는 단계를 포함한다.
전술한 특징들은 다음의 도면들의 설명을 통해 보다 완전하게 이해될 수 있을 것이다. 첨부 도면들에 있어서,
도 1은 실시예에 따라 발광 다이오드(LED)들 또는 유사한 부하 장치들을 구동 시키는 데 사용되기 위한 예시적인 시스템을 나타내는 개략적인 도면이고,
도 2는 실시예에 따른 예시적인 부스트 제어 회로부를 나타내는 개략적인 도면이며,
도 3은 실시예에 따라 히스테리틱 컨트롤러에 의한 사용을 위해 부스트 출력 피드백을 발생시키기 위한 예시적인 회로부를 나타내는 개략적인 도면이고,
도 4는 실시예에 따른 부스트 듀티 사이클 제어 유닛 내의 예시적인 회로부를 나타내는 개략적인 도면이며,
도 5는 실시예에 따라 LED 드라이버 회로부 내에 발생될 수 있는 예시적인 파형들을 나타내는 타이밍도이고,
도 6은 실시예에 따라 LED 드라이버 회로부를 동작시키기 위한 예시적인 방법들을 나타내는 흐름도이며,
도 7은 실시예에 따라 우선순위 큐를 이용하여 LED 드라이버 내의 지배적 LED 채널을 추적하기 위한 예시적인 방법들을 나타내는 흐름도이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드(LED)들 또는 다른 유사한 부하 장치(load device)들을 구동시키는 데 사용되기 위한 예시적인 시스템(10)을 나타내는 개략적인 도면이다. 도시한 바와 같이, 시스템(10)은 LED 드라이버 회로부(driver circuitry)(12) 및 부스트 컨버터(boost converter)(14)를 포함할 수 있다. 상기 시스템(10)은 복수의 LED들(16)을 구동시킬 수 있다. 도시한 바와 같이, 상기 복수의 LED들(16)은 각기 공통 전압 노드(common voltage node)(20)에 연결되는 개개의 직렬 연결된 스트링(string)들(16a,…, 16n)로 배치될 수 있다. 이들 직렬 연결된 스트링들은 여기서 LED 채널들(16a,…, 16n)로 언급될 것이다. 임의의 숫자의 LED 채널들(16a,…, 16n)이 상기 시스템(10)에 의해 구동될 수 있다. 또한, 일부 구현예들에서, 각 LED 채널들(16a,…, 16n)은 다른 숫자의 LED들을 가지게 될 수 있다. 상기 LED들(16)은 많은 조명 기능들(예를 들면, 액정 디스플레이를 위한 백라이팅, LED 패널 조명, LED 디스플레이 조명 및/또는 다른 것들)의 임의의 것을 제공하도록 의도될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, LED 드라이버 회로부(12)는 집적 회로(IC)로서 구현될 수 있으며, 부스트 컨버터(14)는 상기 IC에 외부에서 연결될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, IC는 IC는 LED 드라이버 회로부(12) 및 부스트 컨버터(14)를 모두 포함하도록 제공될 수 있다. 또 다른 실시예들에 있어서, 시스템(10)은 별도의 회로부를 이용하여 구현될 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 집적 회로부 및 별도의 회로부의 임의의 조합이 다양한 구현예들에서 시스템(10)을 위해 이용될 수 있다. 다음의 논의에 있어서, LED 드라이버 회로부(12)가 IC로서 구현되는 것으로 가정된다.
부스트 컨버터(14)는 직류(DC) 입력 전압 VIN을 LED들(16)을 구동시키는 데 사용하기 위해 출력 전압 노드(20) 상의 조정된 전압으로 전환시키는 DC-DC 전압 컨버터이다. 잘 알려진 바와 같이, 부스트 컨버터는 원하는 출력 전압을 발생시키도록 스위칭 기술들과 에너지 저장 요소들을 활용하는 스위칭 레귤레이터(switching regulator)의 형태이다. 부스트 컨버터(14)를 위한 제어 회로부(control circuitry)는 LED 드라이버 회로부(12) 내에 제공될 수 있다. 도 1에 부스트 컨버터로 예시하지만, 다른 유형들의 DC-DC 컨버터들이 다른 실시예들(예를 들면, 벅 컨버터(buck converter)들, 부스트-벅 컨버터(boost-buck converter)들 등)에 사용될 수 있는 점이 이해되어야 할 것이다.
도 1에 예시한 바와 같이, LED 드라이버 회로부(12)는 부스트 컨버터(14)의 동작을 제어하는 데 사용하기 위한 부스트 제어 회로부(boost control circuitry)(22)를 포함할 수 있다. LED 드라이버 회로부(12)는 또한 LED 디밍 로직(dimming logic)(24) 및 많은 전류 싱크들(current sinks)(26a,…, 26n)을 포함할 수 있다. 상기 전류 싱크들(26a,…, 26n)은 LED 구동 동작들 동안에 상기 LED 채널들(16a,…, 16n)을 통해 조정된 양의 전류를 인출하는 데 사용될 수 있는 전류 레귤레이터(current regulator)들이다. 적어도 하나의 실시예에서, 하나의 전류 싱크(26a,…, 26n)가 각 LED 채널(16a,…, 16n)을 위해 제공될 수 있다. LED 디밍 로직(24)은 다양한 채널들(16a,…, 16n) 내의 상기 LED들의 휘도를 조절하도록 동작된다. LED 디밍 로직(24)은, 예를 들면, 상기 전류를 변화시키거나 및/또는 상기 채널의 펄스 폭 변조(PWM) 듀티 사이클(duty cycle)(또는 "디밍" 듀티 사이클)에 의해 상기 LED 채널의 휘도를 제어할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, LED 디밍 로직(24)은 적절한 제어 신호를 대응되는 전류 싱크들(26a,…, 26n)에 제공하여 상기 전류 레벨 및 각각의 상기 LED 채널들(16a,…, 16n)의 디밍 듀티 사이클 모두를 독립적으로 제어할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, LED 디밍 로직(24)은 또한 조명 "온(on)" 시간 또는 상기 LED 채널들(16a,…, 16n)의 상(phase)(즉, 사이클 동안에 채널이 먼저 조명될 때의 시간)을 독립적으로 조정할 수 있다.
적어도 하나의 실시예에서, LED 드라이버 회로부(12)는 사용자에게 프로그램 가능할 수 있다. 즉, LED 드라이버 회로부(12)는 사용자가 시스템(10)의 다양한 동작 특성들을 설정하게 할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 데이터 저장 위치들이, 예를 들면, 상이한 LED 채널들의 디밍 듀티 사이클, 상이한 LED 채널들의 전류 레벨들, 상이한 LED 채널들의 조명 "온" 시간들 및/또는 다른 변수들과 같은 동작 변수들을 설정하기 위해 사용자가 제공한 구성 정보를 저장하도록 LED 드라이버 회로부(12) 내에 제공될 수 있다. 일부 구현예들에 있어서, 사용자는 또한 상기 LED 채널들이 활성인지 및 LED 채널들이 비활성인(즉, 사용 불능인) 지를 명시할 수 있다. 디폴트 값(default value)들이 사용자가 제공한 값들이 존재하지 않는 경우에 다른 변수들을 위해 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 부스트 컨버터(14)는 DC 입력 전압 VIN을 LED 채널들(16a,…, 16n)을 제공하기에 충분한 DC 출력 전압 VOUT로 전환시키도록 동작한다. 예시한 실시예에 있어서, 부스트 컨버터(14)는 인덕터(inductor)(30), 다이오드(32) 그리고 커패시터(34)를 포함한다. 다른 부스트 컨버터 구조들이 선택적으로 사용될 수 있다. 부스트 컨버터들의 동작 원리들은 해당 기술 분야에서 잘 알려져 있다. 적절하게 동작시키기 위하여, 적절한 특성들을 갖는 스위칭 신호가 부스트 컨버터(14)에 제공되어야 한다. LED 드라이버 회로부(12)의 부스트 제어 회로부(boost control circuitry)(22)는 이러한 스위칭 신호를 제공하기 위해 동작한다. 다음에 보다 상세하게 설명하는 바와 같이, 부스트 제어 회로부(22)는 원하는 방식으로 상기 출력 전압 Vout를 조정하도록 제어된 듀티 사이클에서 부스트 컨버터(14)의 스위칭 노드(36)로부터 전류를 인출할 수 있다.
부스트 컨버터(14) 및 부스트 제어 회로부(22)의 목표는 모든 활성 LED 채널들(16a,…, 16n)의 동작을 지지하도록 전압 노드(20) 상에 충분한 전압 레벨을 제공하는 것이다. 그러나, 에너지를 보존하기 위하여, 상기 전압 노드(20) 상의 전압이 동작을 지지하는 데 요구되는 최소의 레벨 보다 높아지지 않는(또는 약간만 높아지는) 것이 바람직할 수 있다. 이를 구현하기 위하여, 부스트 제어 회로부(22)는 적어도 부분적으로 LED 채널들(16a,…, 16n)로부터의 피드백(feedback)에 의존할 수 있다. 통상적으로, 특정한 LED 채널을 위해 요구되는 전압 레벨은 상기 채널에 관련된 상기 전류 싱크(26a,…, 26n)의 요구에 의해 영향을 받게 될 것이다. 즉, 각 전류 싱크(26a,…, 26n)는 대응되는 LED 채널을 위한 동작을 지지하도록 최소 양의 전압(예를 들면, LEDx 조정 전압)을 필요로 할 수 있다.
일반적으로, 각 전류 싱크(26a,…, 26n) 상의 전압 레벨은 상기 전압 노드(20) 상의 전압 및 대응되는 LED 채널(16a,…, 16n) 내의 상기 LED들에 걸친 전압 강하 사이의 차이와 같아질 것이다. 각 LED 채널(16a,…, 16n)이 다른 숫자의 LED들 및 다른 DC 전류를 가질 수 있기 때문에, 다른 LED 채널들이 적절한 동작을 위해 다른 최소의 전압 레벨들을 요구할 수 있다. 적절한 동작을 위해 노드(20) 상의 최대의 전압 레벨을 요구하는 LED 채널은 여기서 "지배적(dominant)" LED 채널로 언급된다. 이해될 수 있는 바와 같이, 일부 구현예들에서, 상기 지배적 LED 채널은 시간에 따라 변화될 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 일부 구현예들에서, 선택적인 밸러스트 레지스터(ballast resistor)들(40a,…, 40n)이 상기 다양한 전류 싱크들(26a,…, 26n) 상의 전압 레벨들 사이에 균형을 제공하도록 상기 LED 채널들(16a,…, 16n)의 하나 또는 그 이상에 사용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 밸러스트 레지스터가 존재하지 않을 때, 전류 싱크에 걸치는 전압은 통상적으로 상기 노드(20) 상의 부스트 출력 전압 및 대응되는 채널 내의 상기 LED들에 걸친 전압 강하 사이의 차이와 같아질 것이다. 밸러스트 레지스터들(40a,…, 40n)은, 예를 들면, 상기 다양한 전류 싱크들(26a,…, 26n) 상에 유사한 전압들을 구현하기 위하여 일부 채널들 내에 추가적인 전압 강하를 발생시키도록 제공될 수 있다. 이러한 방식에 있어서, LED 드라이버 회로부(12) 내의 칩(chip) 상에서 일어날 수 있었던 전력 손실의 일부가 칩으로부터 상기 밸러스트 레지스터들(40a,…, 40n)로 이동될 수 있다.
도 2는 실시예에 따른 예시적인 부스트 제어 회로부(50)를 나타내는 개략적인 도면이다. 상기 부스트 제어 회로부(50)는 도 1의 시스템(10)(즉, 제어 회로부(22)로서) 및/또는 다른 시스템들 내에 사용될 수 있다. 다음의 논의에 있어서, 부스트 제어 회로부(50)는 도 1의 시스템(10)의 맥락에서 기재될 것이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 부스트 제어 회로부(50)는 에러 증폭기(error amplifier)(52), 스위치(54), COMP 커패시터(56), 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(boost duty cycle control unit)(58), 그리고 히스테리틱 컨트롤러(hysteretic controller)(60)를 포함할 수 있다. 다음에 상세하게 설명하는 바와 같이, 부스트 제어 회로부(50)는 현재의 지배적 LED 채널의 요구에 기초하여 도 1의 부스트 컨버터(14)의 듀티 사이클을 설정할 수 있다. 또한, 상기 지배적 LED 채널의 디밍 듀티 사이클의 "오프(off)" 부분 동안, 부스트 제어 회로부(50)는 바람직한 범위 내에 부스트 컨버터(14)의 부스트 출력 전압을 유지하도록 히스테리틱 컨트롤러(60)(여기서 제어 유닛(control unit)(60)으로도 언급된다)를 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 일부 실시예들에서, LED 드라이버 회로(12)는 부분적으로 또는 전체적으로 IC로서 구현될 수 있다. 이러한 실시예들에 있어서, 도 2의 부스트 제어 회로부(50)는 완전히 온-칩(on-chip)으로 구현될 수 있거나, 하나 또는 그 이상의 이의 요소들(예를 들면, COMP 커패시터(56))이 오프-칩(off-chip)으로 구현될 수 있다. 또한, 도 2에 도시한 부스트 제어 회로부(50)의 요소들이 필수적으로 구현된 회로 내에서 서로 가까이 근접하여 위치하지 않게 되는 점이 이해되어야 할 것이다. 즉, 일부 구현예들에서, 상기 요소들은 보다 큰 시스템 내에 펼쳐질 수 있고, 적절한 상호 연결 구조물들을 이용하여 함께 연결될 수 있다.
도 2를 참조하면, 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(58)은 대응되는 부스트 컨버터 내의 스위칭 노드(예를 들면, 도 1의 부스트 컨버터(14) 내의 SW 노드(36))에 연결될 수 있다. 동작 동안에, 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(58)은 상기 부스트 출력에서(즉, 도 1의 전압 노드(20) 상에서) 원하는 DC 전압 레벨을 가져오는 방식으로 제어된 듀티 사이클에서 상기 스위칭 노드로부터 전류를 인출할 수 있다. 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(58)은 상기 부스트 컨버터의 듀티 사이클을 설정하도록 듀티 사이클 제어 신호를 수용하는 입력(62)을 포함할 수 있다. 예시한 실시예에 있어서, 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(58)의 입력(62)에 연결된 커패시터(56)에 걸치는 전압이 상기 듀티 사이클 제어 신호로 기능한다.
스위치(54)는 상기 듀티 사이클 제어 신호f로서의 사용을 위해 상기 커패시터를 적절한 레벨로 충전시키도록 에러 증폭기(52)에 의한 에러 신호를 커패시터(56)에 제어 가능하게 연결하기 위하여 동작한다. 전술한 바와 같이, 일부 구현예들에서, 상기 부스트 컨버터(14)의 듀티 사이클은 상기 지배적 LED 채널(즉, 가장 높은 전압을 요구하는 채널)의 필요에 기초하여 설정될 수 있다. 일 실시예에서, 스위치(54)는 상기 지배적 LED 채널의 듀티 사이클에 기초하여 제어될 수 있다. 예를 들면, 스위치(54)는 상기 지배적 LED 채널의 듀티 사이클의 "온" 부분 동안에 닫힐 수 있고, "오프" 부분 동안에 개방될 수 있다. 커패시터(56) 상의 결과적인 전압이 상기 지배적 LED 채널을 구동시키기에 충분한 부스트 컨버터(14)의 출력에서 전압을 생성하는 듀티 사이클을 발생시킬 것이다. 스위치(54)가 개방된 후, 상기 커패시터(56) 상의 전압은 상기 스위치(54)가 후속하는 사이클에서 다시 닫힐 때까지 상대적으로 일정하게 남게 될 것이다.
커패시터(56)를 충전시키는 데 사용되는 상기 에러 신호는 도 1의 LED 채널들(16a,…, 16n)로부터의 피드백에 기초하여 발생될 수 있다. 다시 도 1을 참조하면, 상기 피드백은, 예를 들면, 전류 싱크들(26a,…, 26n)에 걸치는 전압들(즉, 상기 IC의 LED 핀(pin)들(42a,…, 42n) 상의 전압들)을 포함할 수 있다. 상기 LED 채널들의 다른 부분들로부터의 피드백은 다른 구현예들에서 이용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 적어도 하나의 구현예에서, 에러 증폭기(52)는 그 출력에서 에러 전류를 발생시키는 트랜스-컨덕턴스(trans-conductance) 증폭기를 포함할 수 있다. 상기 에러 전류는 상기 커패시터를 충전시키도록 스위치(54)에 의해 커패시터(56)에 연결될 수 있다. 상기 트랜스-컨덕턴스 증폭기는, 예를 들면, 상기 에러 전류를 발생시키도록 상기 LED 피드백 및 기준 전압(reference voltage) VREF 사이의 차이를 증폭시킬 수 있다. 상기 기준 전압은, 예를 들면, 상기 LED 핀 조정 전압(예를 들면, 일 실시예에서 0.5볼트)을 나타낼 수 있다.
적어도 하나의 실시예에서, 상기 LED 드라이버 회로부의 활성 전류 싱크들에 걸치는 중간 또는 평균 전압 레벨은 상기 LED 피드백을 이용하여 상기 트랜스-컨덕턴스 증폭기 내에서 결정될 수 있다. 이러한 중간 또는 평균 전압 레벨과 VREF 사이의 차이는 이후에 상기 에러 신호를 발생시키는 데 이용될 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 상기 에러 신호를 발생시키기 위한 다른 기술들이 다른 구현예들에서 사용될 수 있다. 예를 들면, 하나의 접근 방식에 있어서, 에러 신호는 상기 LED 채널들의 하나만(예를 들면, 상기 지배적 채널, 가장 많은 LED들을 갖는 채널 등)에 관련된 피드백 신호 및 기준 전압 사이의 차이를 증폭시켜 발생될 수 있다. 다른 기술들도 이용될 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 에러 증폭기가 전류 에러 신호 대신에 전압 에러 신호를 발생시키도록 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 일부 실시예들에서, 도 1의 부스트 컨버터(14)의 듀티 사이클은 상기 지배적 LED 채널의 요구에 기초하여 설정될 수 있다. 상기 부스트 컨버터(14)의 출력 전압은 이후에 상기 지배적 LED 채널이 더 이상 전도하지 않는 때일지라도 상기 지배적 LED 채널에 의해 요구되는 레벨(또는 이러한 전압의 부근)에서 유지될 수 있다. 따라서, 상기 지배적 LED 채널과 관련된 가장 높은 전압이 상기 디밍 듀티 사이클, DC 전류 레벨 또는 다른 채널들의 조명 개시 시간에 관계없이 구동되는 각각의 다른 LED 채널들을 대해 사용될 수 있다. 상기 커패시터(56) 상의 전압 값은 상기 지배적 LED 채널이 스위치(54)가 개방되기 때문에 전도하지 않을 때에 상대적으로 일정하게 남을 수 있다. 그러나, 시스템(10) 내에 다른 효과들(다른 채널들로부터의 부하)이 이러한 시간 동안에 상기 부스트 출력에서 전압이 변화되는 것을 야기할 수 있다. 전술한 바와 같이, 히스테리틱 컨트롤러(60)가 이러한 기간 동안에 특정 범위 내에서 상기 부스트 컨버터의 출력에서 전압을 유지시키는 데 이용될 수 있다. 히스테리틱 컨트롤러(60)는 부스트 컨버터(14)로부터의 피드백에 기초하여 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(58)을 선택적으로 사용 가능 및 사용 불능으로 되게 함에 의해 이를 구현할 수 있다.
도 2에 예시한 바와 같이, 히스테리틱 컨트롤러(60)는 히스테리틱 컨트롤러(60)는 입력 스위치(64), 제1 및 제2 히스테리틱 비교기들(hysteretic comparators)(66, 68), 그리고 래치(latch)(70)를 포함할 수 있다. 래치(70)의 출력 단자는 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(58)의 인에이블(enable) 입력(72)에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 히스테리틱 컨트롤러(60)는 상기 지배적 LED 채널의 디밍 듀티 사이클의 "오프" 부분 동안에 사용 가능하게 될 수 있다. 따라서, 스위치(64)는 앞서 기술한 스위치(54)와 역위상(anti-phase)으로 동작할 수 있다. 사용 가능으로 될 때, 부스트 출력 피드백 신호가 히스테리틱 컨트롤러(60)의 입력 노드(74)에 인가될 수 있다. 상기 부스트 출력 피드백 신호는, 적어도 하나의 실시예에서, 상기 지배적 채널이 전도하였을 때에 전류 부스트 출력 신호와 상기 지배적 채널의 LED들에 걸친 전압 강하 사이의 차이를 나타낼 수 있다.
상기 히스테리틱 비교기들(66, 68)은 각기 노드(74) 상의 상기 부스트 출력 피드백 신호를 대응되는 한계값(threshold value)과 비교한다. 즉, 제1 비교기(66)는 상기 신호를 하부 한계값(VTH-)과 비교할 것이며, 제2 비교기(68)는 상기 신호를 상부 한계값(VTH+)과 비교할 것이다. 상기 부스트 출력 피드백 신호가 VTH- 보다 낮게 전이할 경우, 제1 비교기(66)가 로직 하이 값(logic high value)을 출력할 것이다. 상기 부스트 출력 피드백 신호가 VTH+ 보다 높게 전이할 경우, 제2 비교기(68)가 로직 하이 값을 출력할 것이다. 적어도 하나의 실시예에서, 상부 한계값(VTH+)은 상기 부스트 출력 신호 내의 허용 가능한 리플(ripple)과 동일할 수 있고, 하부 한계값(VTH-)은 상기 LED 조정 전압과 동일할 수 있다. 제1 비교기(66)의 출력은 래치(70)의 "셋(set)" 입력에 연결될 수 있으며, 제2 비교기(68)의 출력은 래치(70)의 "리셋(reset)" 입력에 연결될 수 있다. 잘 알려진 바와 같이, 상기 래치의 셋 입력에서의 로직 하이 값은 상기 래치의 출력 Q로 전송될 것이다. 역으로, 상기 래치의 리셋 입력에서의 로직 하이 값은 상기 래치 출력이 로직 로우(logic low)까지 리셋되는 점을 야기할 것이다.
도 2에 예시한 실시예에 있어서, 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(58)의 인에이블 입력(72) 상의 로직 하이는 상기 유닛을 사용 가능으로 할 것이며, 인에이블 입력(72) 상의 로직 로우는 상기 유닛을 사용 불능으로 할 것이다. 상기 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(58)이 사용 가능일 때, 이는 입력(62) 상의 상기 듀티 사이클 제어 신호에 의해 설정되는 상기 듀티 사이클에서 부스트 컨버터(14)를 제어하도록 정상 방식으로 동작할 것이다. 사용 불능으로 될 때, 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(58)이 부스트 컨버터(14)를 제어하도록 정지될 것이고, 노드(20) 상의 상기 부스트 출력 전압(적어도 초기에)이 커패시터(34)에 걸쳐 현재 저장되는 전압이 될 것이다. 이러한 전압은 전하가 하나 또는 그 이상의 활성 LED 채널들을 통해 커패시터(34)로부터 흘러나오기 시작하면서 감소되기 시작할 것이다. 상기 부스트 출력에서 전압을 제어하기 위하여, 히스테리틱 컨트롤러(60)는 상기 부스트 출력 전압이 VTH+ 이상으로 전이할 때에 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(58)을 사용 불능으로 할 수 있고, 상기 부스트 출력 전압이 VTH- 이하로 전이할 때에 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(58)을 사용 가능으로 할 수 있다. 이러한 방식에 있어서, 상기 부스트 출력 전압은 상기 두 한계 전압들에 의해 정의되는 상대적으로 좁은 범위 내에 유지될 수 있다. 이러한 부스트 출력 전압은 상기 지배적 LED 채널의 "오프" 기간 동안에 전도하는 임의의 LED 채널들에 전력을 인가하는 데 이용될 수 있다. 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(58)의 입력(62) 상의 상기 부스트 듀티 사이클 제어 신호가 상대적으로 일정하게 남기 때문에, 매번 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(58)이 히스테리틱 제어 기간 동안에 사용 가능으로 되고, 상기 지배적 LED 채널의 듀티 사이클에 기초하여 부스트 컨버터(14)를 제어하는 것이 즉시 시작될 수 있다.
도 3은 실시예들에 따른 도 2의 히스테리틱 컨트롤러(60)의 노드(74) 상의 부스트 출력 피드백 신호를 발생시키는 데 이용될 수 있는 피드백 회로부(feedback circuitry)(80)를 나타내는 개략적인 도면이다. 전술한 바와 같이, 적어도 하나의 실시예에서, 상기 부스트 출력 피드백 신호는 현재의 부스트 출력 전압과 상기 지배적 채널이 전도하였을 때에 상기 지배적 채널의 LED들에 걸치는 전압 강하 사이의 차이와 동일할 수 있다. 도 3의 회로부(80)는 이러한 피드백 신호를 발생시킬 수 있다. 도시한 바와 같이, 회로부(80)는 상기 지배적 LED 채널(76), 상기 지배적 LED 채널과 연관된 상기 전류 싱크(78), 스위치(82), 그리고 샘플 커패시터(84)를 포함할 수 있다. 상기 스위치(82)는 상기 지배적 LED 채널(76)의 디밍 듀티 사이클의 "온" 부분 동안에 닫힐 수 있고, 그렇지 않으면 개방될 수 있다. 그러므로, 상기 지배적 LED 채널(76)의 디밍 듀티 사이클의 "온" 부분 동안, 커패시터(84)는 지배적 채널(76)의 LED들에 걸치는 전압까지 충전될 것이다. 스위치(82)가 후속하여 개방될 때, 노드(74) 상의 전압이 노드(86) 상의 현재의 부스트 출력 전압 및 샘플 커패시터(84)에 걸치는 전압(즉, 지배적인 채널(76)의 LED들에 이전에 걸쳤던 전압 강하) 사이의 차이와 동일해질 것이다. 이는 이후에 히스테리틱 컨트롤러(60) 내의 상부 및 하부 한계들에 비교되는 전압이다. 히스테리틱 컨트롤러(60)에 의한 사용을 위해 부스트 출력 피드백 신호를 발전시키기 위한 다른 기술들이 선택적으로 이용될 수 있는 점이 인지되어야 할 것이다.
도 4는 실시예에 따른 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(90) 내의 예시적인 회로부를 나타내는 개략적인 도면이다. 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(90)은 도 2의 부스트 제어 회로부(50)(즉, 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(58)으로서) 또는 다른 전압 컨버터 시스템들 내에 사용될 수 있다. 예시한 바와 같이, 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(90)은 듀티 사이클 비교기(92), 부스트 스위치(94), 제1 및 제2 인에이블 스위치들(96, 98), 전류 감지 레지스터(100), 전류 감지 증폭기(102), 합산기(summer)(104), 그리고 램프 발생기(ramp generator)(106)를 포함할 수 있다. 부스트 스위치(94)는, 예를 들면, 도 1의 부스트 컨버터(14)를 위한 스위칭을 수행하는 스위치이다. 예시한 바와 같이, 부스트 스위치(94)의 드레인 단자는 상기 부스트 컨버터의 스위칭 노드(SW)(예를 들면, 도 1의 노드(36))에 연결될 수 있다.
듀티 사이클 비교기(92)는 원하는 듀티 사이클을 갖는 부스트 스위치(94)의 입력 신호를 발생시키도록 동작한다. 상기 입력 신호를 발생시키기 위하여, 듀티 사이클 비교기(92)는 듀티 사이클 제어 신호(예를 들면, 도 2의 VCOMP)를 램프 신호(ramp signal)와 비교할 수 있다. 램프 발생기(106)는 상기 램프 신호를 발생시키도록 동작한다. 일부 실시예들에 있어서, 전류 감지 레지스터(100), 전류 감지 증폭기(102) 및 합산기(104)는 부스트 스위치(94)를 통해 인출되는 전류 레벨을 보성하도록 상기 램프 신호를 변경하는 데 이용될 수 있다.
제1 및 제2 인에이블 스위치들(96, 98)은 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(90)이 제어 가능하게 사용 가능 및 사용 불능으로 되도록 동작한다. 예시한 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 인에이블 스위치들(96, 98)은 상호 보완적인 방식으로 제어될 수 있다. 따라서, 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(90)을 사용 가능하게 하기 위하여, 스위치(96)가 닫힐 수 있고, 스위치(98)는 열릴 수 있다. 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(90)을 사용 불능으로 하기 위하여, 스위치(96)가 열릴 수 있고, 스위치(98)는 닫힐 수 있다. 도 4의 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(90)이 실시예에 사용될 수 있는 가능한 하나의 구조를 나타내는 점이 인식되어야 할 것이다. 다른 제어 구조들도 선택적으로 이용될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 인에이블 스위치들(96, 98)은 실시예에 따라 듀티 사이클 제어 유닛이 사용 가능 및 사용 불능으로 되게 하는 데 이용될 수 있는 예시적인 하나의 기술을 나타낸다.
도 5는 예시적인 구현예에 따라 도 1 및 도 2의 회로부 내에 발생될 수 있는 다양한 파형들(110)을 나타내는 타이밍도(timing diagram)이다. 다음의 논의에 있어서, 도 1 및 도 2를 참조할 수 있다. 파형들(112, 114, 116)은 다른 LED 채널들에 대하여 시스템 동작 동안에 도 1의 LED 드라이버 회로부(12)의 LED 핀들(42a,…, 42n) 상에 나타날 수 있는 전압 신호들을 나타낸다. 파형들(112, 114, 116) 내의 펄스들은 상기 대응되는 채널들 내의 LED들이 전도하는 동안의 기간들을 나타낸다. 예시의 목적들을 위하여, 파형(112)와 관련된 LED 채널 1이 상기 지배적 LED 채널인 것으로 가정된다. 파형(118)은 도 2의 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(58)을 위해 발생될 수 있는 듀티 사이클 제어 신호(VCOMP)를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 상기 지배적 LED 채널(즉, LED 채널 1)의 디밍 듀티 사이클의 "온" 부분(122) 동안, 듀티 사이클 제어 신호(118)의 전압은 도 2의 COMP 커패시터(56)의 충전(스위치(54)가 닫힐 때)으로 인해 증가한다. 상기 디밍 듀티 사이클의 "온" 부분이 124에서 종료될 때, 스위치(54)가 개방될 것이며, 듀티 사이클 제어 신호(118)의 전압이 그 후에 다음의 "온" 부분(126)까지 상대적으로 일정하게 남을 것이다.
도 5에 도시한 바와 같이, "온" 기간(122) 동안에 듀티 사이클 제어 신호(118)를 증가시키는 것은 부스트 출력 전압(120)의 대응하는 증가를 야기할 것이다. 상기 지배적 LED 채널의 디밍 듀티 사이클의 "온" 부분이 124에서 종료될 때, 히스테리틱 컨트롤러(60)는 사용 가능으로 될 수 있다. 도시한 바와 같이, 히스테리틱 컨트롤러(60)는 상기 지배적 LED 채널의 디밍 듀티 사이클의 "오프" 부분(128) 동안에 VTH- 및 VTH+ 사이의 좁은 범위 내에 상기 부스트 출력 전압(120)을 유지시킬 수 있다. 상기 지배적 채널의 후속하는 "온" 부분(126) 동안, 상기 히스테리틱 컨트롤러(60)는 사용 불능으로 될 것이며, 부스트 듀티 사이클 제어 유닛(58)은 정상 방식으로 동작할 것이다. 도 5에서 명백한 바와 같이, 상기 히스테리틱 컨트롤러의 동작은 상기 부스트 출력 신호 내에 일부 리플을 가져온다. 그러나, 이러한 리플은 상기 부스트 출력이 매시간 재조절되었던 경우에 기간(128) 동안에 변화되는 LED 채널 부하 요구 사항들이 될 수 있는 것 보다 훨씬 작다.
상술한 바와 같이, 일부 구현예들에서, 상기 지배적 LED 채널은 시간에 따라 변화될 수 있다. 예를 들면, 일부 구현예들에서, 사용자가 시스템 동작 동안에 하나 또는 그 이상의 LED 채널들을 사용 불능으로 하는 것이 허용될 수 있다. 상기 사용 불능인 채널들의 하나가 상기 지배적 채널인 경우, 새로운 지배 채널이 확인될 필요가 있다. 일부 구현예들에 있어서, 시스템 배치 후에 하나 또는 그 이상의 LED들을 채널에 추가하는 것이 가능할 수 있다. 이는 또한 상기 지배적 LED 채널에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 시스템 동작 동안, 비지배적 LED 채널들의 하나 또는 그 이상이 충분한 전력을 받아들이지 못하는 점이 발견될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 동력이 부족한 채널이 상기 지배적 채널로 될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 일부 구현예들에서, 우선순위 큐(priority queue)(38)가 우선순위를 위하여 다양한 LED 채널들을 추적하도록 유지될 수 있다. 상기 큐(38) 내의 가장 높은 우선순위 채널(44)이 상기 지배적 LED 채널을 나타낼 수 있다. 디지털 메모리가 우선순위 큐(38)를 저장하도록 LED 드라이버 회로부(12) 내에 제공될 수 있다. 우선순위 큐(38)가 시스템 동작 동안에 계속적으로 업데이트될 수 있으므로, 상기 지배적 LED 채널이 항상 알려진다. 우선순위 큐(38)는 상기 업데이트된 지배적 LED 채널 정보를 LED 디밍 로직(24) 및/또는 부스트 제어 회로부(22)에 제공할 수 있다. LED 디밍 로직(24)은 부스트 컨버터(14)를 제어하는 데 사용하기 위해 부스트 제어 회로부(22)에 적절한 디밍 듀티 사이클 정보를 제공하도록 이러한 정보를 요구할 수 있다.
일부 구현예들에서, 큐 관리기(queue manager)(46)가 우선순위 큐(38)를 유지하고 업데이트하기 위하여 제공될 수 있다. 큐 관리기(46)는, 예를 들면, 특정 사건들의 발생 및/또는 LED 채널 우선순위의 변화를 요구할 수 있는 조건들을 확인할 수 있는 디지털 또는 아날로그 조절기(controller)를 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 예를 들면, 큐 관리기(46)는 LED 채널들(16a,…, 16n)로부터의 피드백을 수용할 수 있다. 이러한 피드백은, 예를 들면, 상기 LED 드라이버 회로부(12)의 LED 핀들(42a,…, 42n) 상의 전압 레벨들 또는 일부 다른 피드백을 포함할 수 있다. 큐 관리기(46)가 상기 피드백에 기초하여 상기 LED 채널들의 하나가 보다 큰 전압을 요구하는 것(예를 들면, 상기 채널을 위한 핀 전압이 특정한 조정 전압 보다 낮은 것)을 검출할 경우, 이는 상기 채널을 우선순위 큐(38)의 상단으로 이동시킬 수 있다. 상기 LED 채널이 이동될 때, 모든 다른 채널들이 우선순위에서 아래로 내려갈 수 있다. 큐 관리기(46)는 또한 LED 채널들이 사용자에 의해 사용 불능으로 되었던 것을 기술하는 정보에 대한 액세스(access)를 가질 수 있다. 상기 큐(38) 내에서 가장 높은 우선순위의 LED 채널이 사용 불능일 경우, 큐 관리기(46)는 상기 채널을 상기 큐(38) 내의 가장 낮은 우선순위 위치로 이동시킬 수 있다. 모든 다른 LED 채널들이 이후에 우선순위가 위로 이동될 수 있다. 가능한 하나의 접근 방식에 있어서, 상기 LED 채널들은 초기에 우선순위 큐(38) 내에 디폴트 순서로 나열될 수 있다. 큐 관리기(46)의 동작이 이후에 채널들의 순서를 재배열하고 유지시킬 수 있으므로 가장 높은 우선순위 위치의 채널이 상기 지배적 LED 채널이 된다.
적어도 하나의 실시예에서, 큐 대신에, 하나 또는 그 이상의 저장 위치들이 현재의 지배적 LED 채널의 확인을 기록하고 추적하도록 LED 드라이버 회로부(12) 내에 제공될 수 있다. 조절기가 사건들과 조건들에 기초하여 상기 저장 위치(들) 내에 저장된 상기 지배적 채널의 확인을 계속적으로 업데이트하도록 제공될 수 있다.
도 6은 실시예에 따라 복수의 LED 채널들을 구동시키는 LED 드라이버 회로부를 동작시키기 위한 예시적인 방법(130)을 나타내는 흐름도이다. 상기 복수의 LED 채널들 내의 지배적 LED 채널이 추적된다(블록 132). 전술한 바와 같이, 상기 지배적 LED 채널은 시간의 특정한 시점에서 가장 높은 전압을 요구하는 채널이다. 우선순위 큐가 상기 지배적 LED 채널을 추적하는 데 이용될 수 있다. 상기 복수의 LED 채널들을 위한 구동 전압을 발생시키는 DC-DC 컨버터의 듀티 사이클은 현재의 지배적 LED 채널의 디밍 듀티 사이클의 "온" 기간 동안에 설정될 수 있다(블록 134). 하나의 접근 방식에 있어서, 상기 듀티 사이클은 상기 지배적 LED 채널의 "온" 기간 동안에 에러 신호를 이용하여 커패시터를 충전시킴에 의해 설정될 수 있다. 상기 에러 신호는 LED 피드백 정보 및 기준 신호 사이의 차이를 결정함에 의해 발생될 수 있다. 히스테리틱 제어가 이후에 상기 지배적 LED 채널의 "오프" 기간 동안에 상대적으로 좁은 범위 내에 DC-DC 컨버터 출력 전압을 유지시키는 데 이용될 수 있다(블록 136). 상술한 과정은 상기 업데이트된 지배적 LED 채널 정보를 이용하여 LED 드라이브 동작 동안에 계속적으로 반복될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 블록 136의 히스테리틱 제어는 상기 컨버터 출력으로부터의 피드백에 기초하여 DC-DC 컨버터 듀티 사이클 제어 유닛을 사용 가능 및 사용 불능으로 하는 단계를 수반할 수 있다. 하나의 접근 방식에 있어서, 상기 컨버터 출력으로부터의 피드백은 상부 및 하부 한계값들과 비교될 수 있다. 상기 DC-DC 컨버터 듀티 사이클 제어 유닛은 이후에 상기 컨버터 출력으로부터의 피드백이 상기 상부 한계값 이상으로 전이될 경우에 사용 불능으로 될 수 있다. 상기 듀티 사이클 제어 유닛이 사용 불능으로 되었던 후, 상기 DC-DC 컨버터의 출력 전압이 떨어지기 시작할 수 있다. 상기 DC-DC 컨버터 듀티 사이클 제어 유닛은 상기 컨버터 출력으로부터의 피드백이 상기 하부 한계값 이하로 전이될 경우에 사용 가능으로 될 수 있다. 일 구현예에 있어서, 상기 컨버터 출력으로부터의 피드백은 현재의 컨버터 출력 전압 및 상기 채널의 가장 최근의 "온" 기간 동안에 상기 지배적 LED 채널의 LED들에 걸쳐 존재하는 전압 강하 사이의 차이를 포함할 수 있다. 이러한 구현예에 있어서, 비록 다른 실시예들에서 다른 한계값들이 이용될 수 있지만, 상기 하부 한계는, 예를 들면, LED 조정 전압을 포함할 수 있고, 상기 상부 한계는 상기 DC-DC 출력 전압 내의 원하는 최대 리플을 나타낼 수 있다.
도 7은 실시예에 따라 우선순위를 이용하여 LED 드라이버에 의해 구동되는 지배적 LED 채널을 추적하기 위한 예시적인 방법(140)을 나타내는 흐름도이다. 상기 방법(140)은, 예를 들면, 채널 당 다른 숫자의 LED들을 갖는 다중 LED 채널들을 구동시킬 수 있는 LED 드라이버 회로들 내에 구현될 수 있다. 초기 우선순위 큐가 상기 LED 채널들을 디폴트 우선순위 순서로 열거하도록 먼저 생성될 수 있다(블록 142). 상기 디폴트 우선순위 순서는 다른 채널들의 물리적인 위치에 기초하는(예를 들면, LED 채널 숫자에 의해 LED 채널들을 나열하는) 순서가 될 수 있다. 상기 디폴트 우선순위 순서를 정의하기 위한 다른 기술들이 선택적으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 하나의 접근 방식에 있어서, 상기 초기 우선순위 순서는 적어도 부분적으로 채널 당 LED들의 숫자들 또는 일부 다른 기준에 기초하여 상기 LED 채널들을 나열할 수 있다. 우선순위 큐 내에서 가장 높은 우선순위를 갖는 LED 채널이 상기 지배적 LED 채널로 간주된다.
상기 초기 우선순위 큐가 구성되었던 후, 상기 LED 채널들이 상기 우선순위 큐에서의 업데이트를 요구하는 사건들이나 조건들의 발생을 확인하도록 모니터될 수 있다(블록 144). 일부 채널 조건들은 새로운 지배적 LED 채널이 선택되는 것을 요구할 수 있다. 예를 들면, LED 채널에 관련된 전류 싱크 상의 전압이 상기 채널의 디밍 듀티 사이클의 "온" 부분 동안에 특정된 조정 전압 아래에 있는 것으로 판단될 경우, 그러면 상기 LED 채널이 상기 새로운 지배적 LED 채널로 될 수 있다. 하나 이상의 LED 스트링들이 상기 디밍 듀티 사이클의 "온" 부분 동안에 상기 조정 전압 아래에 있을 경우, 그러면 최후의 LED 스트링이 상기 지배적 LED 채널로 간주될 수 있다. 이와 같은 채널 조건이 특정한 LED 채널에 대해 검출될 경우(블록 146-Y), 대응되는 채널이 상기 우선순위 큐의 상단으로 이동될 수 있다(블록 148). 모니터링 동안에 현재의 지배적 채널이 사용 불능으로 되는 것으로 판단될 경우(블록 150-Y), 그러면 상기 채널은 상기 우선순위 큐의 바닥으로 이동될 수 있다(블록 152). 이러한 과정이 LED 채널 우선순위들의 업데이트된 표지 및 상기 지배적 LED 채널의 업데이트된 표지를 유지하도록 드라이버 동작 동안에 계속되는 방식으로 반복될 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 업데이트된 지배적 채널 정보는 상기 LED 드라이버 내의 다른 회로부에 의해(예를 들면, DC-DC 컨버터 제어 회로부 등에 의해) 이용될 수 있다.
이상의 설명에 있어서, DC-DC 컨버터에 대한 제어를 제공하기 위한 기술들 및 회로들이 LED 드라이버 회로부의 맥락에서 논의되었다. 그러나, 이들 기술들과 회로들이 또한 다른 응용들에 사용될 수 있는 점이 인식되어야 할 것이다. 예를 들면, 일부 구현예들에서, 전술한 기술들 및 회로들은 LED들이기보다는 부하 장치들인 드라이버 회로들에 사용될 수 있다. 상술한 기술들 및 회로들은 또한 조정된 전압 레벨의 발생을 요구하는 다른 유형의 시스템들 내에 적용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상을 포함하는 다른 실시예들도 이용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명에 포함되는 실시예들은 개시된 실시예들에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위의 사상과 범주에 의해 한정될 수 있다. 모든 공개 문헌들과 여기에 언급되는 참조 문헌들은 개시 사항들이 여기에 참조로 포함된다.

Claims (20)

  1. 공통 전압 노드에 연결되는 복수의 발광 다이오드(LED) 채널들을 구동시키는 데 사용되기 위한 전자 회로에 있어서, 상기 복수의 LED 채널들 내의 각 LED 채널은 LED들의 직렬 연결된 스트링(string)을 포함하며, 상기 전자 회로는,
    상기 공통 전압 노드 상에 조정된 전압을 발생시키도록 DC-DC 컨버터(converter)를 제어하는 제어 회로부(control circuitry)를 포함하고, 상기 제어 회로부는 지배적(dominant) LED 채널의 전압 요구 사항에 기초하여 상기 DC-DC 컨버터의 듀티 사이클(duty cycle)을 설정하며;
    상기 LED 채널들을 리스트하고, 상기 복수의 LED 채널들 내의 LED 채널들의 우선순위들을 추적하는 우선순위 큐(priority queue)를 저장하는 메모리를 포함하며, 상기 우선순위 큐 내의 가장 높은 우선순위의 LED 채널이 상기 지배적 LED 채널을 나타내며;
    상기 복수의 LED 채널들과 관련된 동작 조건들에 기초하여 상기 우선순위 큐를 계속적으로 업데이트하는 큐 관리기(queue manager)를 포함하고, 상기 큐 관리기는 상기 큐 관리기가 상기 LED 채널이 상기 공통 전압 노드 상에 증가된 전압을 요구하는 것으로 판단할 경우에 LED 채널을 상기 우선순위 큐 내의 보다 낮은 우선순위로부터 상기 우선순위 큐 내의 가장 높은 우선순위로 이동시키도록 구성되며,
    상기 큐 관리기는 상기 큐 관리기가 상기 LED 채널이 사용 불능이었던 것으로 판단할 경우에 상기 LED 채널을 상기 우선순위 큐 내의 가장 높은 우선순위로부터 상기 우선순위 큐 내의 가장 낮은 우선순위로 이동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 회로.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 LED 채널들을 위한 디밍(dimming)을 제공하는 LED 디밍 로직(dimming logic)을 더 포함하며, 상기 LED 디밍 로직은 디밍 듀티 사이클 및 상기 복수의 LED 채널들 내의 개개의 LED 채널들의 조정된 전류 레벨을 독립적으로 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 전자 회로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 LED 디밍 로직은 상기 복수의 LED 채널들 내의 개개의 LED 채널들의 조명 개시 시간을 독립적으로 제어할 수 있고,
    상기 큐 관리기는 LED 채널들이 상기 공통 전압 노드 상의 전압의 증가를 요구하는 지를 결정하도록 대응되는 디밍 듀티 사이클의 "온(on)" 부분 동안에 상기 복수의 LED 채널들 내의 각 사용 가능하게 되는 LED 채널을 점검하도록 구성되며, 상기 큐 관리기는 상기 사용 가능하게 되는 LED 채널들이 중첩되지 않는 디밍 듀티 사이클 "온" 기간들을 가질 경우에 다른 시간에서 상기 복수의 LED 채널들 내의 각 사용 가능하게 되는 LED 채널을 점검하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 회로.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 DC-DC 컨버터를 제어하는 제어 회로부는,
    상기 DC-DC 컨버터의 듀티 사이클을 제어하는 듀티 사이클 제어 유닛(duty cycle control unit)을 포함하며, 상기 듀티 사이클 제어 유닛은 그 제어 입력에서 듀티 사이클 제어 신호에 반응하고, 그 인에이블(enable) 입력에서 인에이블 신호에 반응하며;
    적어도 부분적으로 상기 DC-DC 컨버터 출력으로부터의 피드백에 기초하여 상기 듀티 사이클 제어 유닛을 선택적으로 사용 가능 및 사용 불능으로 하여 상기 지배적 LED 채널의 디밍 듀티 사이클의 "오프(off)" 기간 동안에 상기 DC-DC 컨버터의 출력 전압을 특정 범위 내에 유지시키도록 상기 듀티 사이클 제어 유닛의 인에이블 입력에 연결되는 히스테리틱 제어 유닛(hysteretic control unit)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 회로.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 듀티 사이클 제어 유닛은 상기 히스테리틱 제어 유닛이 상기 듀티 사이클 제어 유닛을 선택적으로 사용 가능 및 사용 불능으로 할 때에 상기 듀티 사이클 제어 유닛의 제어 입력에서 상기 듀티 사이클 제어 신호가 실질적으로 일정하게 남게 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 회로.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 회로는 집적 회로로서 구현되는 것을 특징으로 하는 전자 회로.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 집적 회로는 외부 DC-DC 컨버터에 대한 연결을 위한 콘택 및 상기 복수의 LED 채널들 내의 각 LED 채널을 위한 전류 싱크(current sink)를 가지는 것을 특징으로 하는 전자 회로.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 DC-DC 컨버터는 부스트 컨버터(boost converter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 회로.
  10. 공통 전압 노드에 연결되는 복수의 발광 다이오드(LED) 채널들을 구동시키는 데 사용되기 위한 전자 회로에 있어서, 상기 복수의 LED 채널들 내의 각 LED 채널은 LED들의 직렬 연결된 스트링을 포함하며, 상기 전자 회로는,
    상기 공통 전압 노드 상에 조정된 전압을 발생시키도록 DC-DC 컨버터를 제어하는 제어 회로부를 포함하고, 상기 제어 회로부는 지배적 LED 채널의 전압 요구 사항들에 기초하여 상기 DC-DC 컨버터의 듀티 사이클을 설정하며, 상기 제어 회로부는,
    상기 DC-DC 컨버터의 듀티 사이클을 제어하는 듀티 사이클 제어 유닛을 구비하고, 상기 듀티 사이클 제어 유닛은 그 제어 입력에서 듀티 사이클 제어 신호에 반응하고, 그 인에이블 입력에서 인에이블 신호에 반응하며;
    적어도 부분적으로 상기 DC-DC 컨버터 출력으로부터의 피드백에 기초하여 상기 듀티 사이클 제어 유닛을 선택적으로 사용 가능 및 사용 불능으로 하여 상기 지배적 LED 채널의 디밍 듀티 사이클의 "오프" 기간 동안에 상기 DC-DC 컨버터의 출력 전압을 특정 범위 내에 유지시키도록 상기 듀티 사이클 제어 유닛의 인에이블 입력에 연결되는 히스테리틱 제어 유닛을 구비하고,
    상기 복수의 LED 채널들 내의 지배적 LED 채널의 확인을 저장하는 메모리를 포함하며;
    상기 복수의 LED 채널들에 관련된 동작 조건들에 기초하여 상기 메모리 내에 저장된 상기 지배적 LED 채널의 확인을 계속적으로 업데이트하는 조절기를 포함하고, 상기 조절기는 상기 조절기에 의한 다른 LED 채널이 상기 공통 전압 노드 상의 전압의 증가를 요구하는 것의 결정에 반응하여 상기 메모리 내에 저장된 상기 지배적 LED 채널의 확인을 또 다른 LED 채널로 변화시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 회로.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 LED 채널들을 위한 디밍을 제공하는 LED 디밍 로직을 더 포함하며, 상기 LED 디밍 로직은 디밍 듀티 사이클 및 상기 복수의 LED 채널들 내의 개개의 LED 채널들의 조정된 전류 레벨을 독립적으로 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 전자 회로.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 LED 디밍 로직은 상기 복수의 LED 채널들 내의 개개의 LED 채널들의 조명 개시 시간을 독립적으로 제어할 수 있고,
    상기 조절기는 상기 LED 채널들이 상기 공통 전압 노드 상의 전압의 증가를 요구하는 지를 결정하도록 대응되는 디밍 듀티 사이클의 "온" 부분 동안에 상기 복수의 LED 채널들 내의 각 사용 가능하게 되는 LED 채널을 점검하도록 구성되며, 상기 조절기는 상기 사용 가능하게 되는 LED 채널들이 중첩되지 않는 디밍 듀티 사이클 "온" 기간들을 가질 경우에 다른 시간에서 상기 복수의 LED 채널들 내의 각 사용 가능하게 되는 LED 채널을 점검하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 회로.
  13. 삭제
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 듀티 사이클 제어 유닛은 상기 히스테리틱 제어 유닛이 상기 듀티 사이클 제어 유닛을 선택적으로 사용 가능 및 사용 불능으로 할 때에 상기 듀티 사이클 제어 유닛의 제어 입력에서 상기 듀티 사이클 제어 신호가 실질적으로 일정하게 남게 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 회로.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 전자 회로는 집적 회로로서 구현되는 것을 특징으로 하는 전자 회로.
  16. 공통 전압 노드에 연결되는 복수의 발광 다이오드(LED) 채널들을 구동시키는 LED 드라이버 회로(driver circuit)를 동작시키기 위한 방법에 있어서, 상기 복수의 LED 채널들 내의 각 LED 채널은 LED들의 직렬 연결된 스트링을 포함하고, 상기 방법은,
    LED 채널들을 리스트하고, 상기 복수의 LED 채널들 내의 지배적 LED 채널을 추적하도록 우선순위 큐(priority queue)를 이용하는 단계를 포함하며, 상기 우선순위 큐 내의 가장 높은 우선순위의 LED 채널이 상기 지배적 LED 채널을 나타내고, 상기 우선순위 큐를 이용하는 단계는 상기 복수의 LED 채널들과 관련된 동작 조건들에 기초하여 상기 우선순위 큐를 계속적으로 업데이트하는 단계를 포함하며, 상기 계속적으로 업데이트하는 단계는 상기 LED 채널이 상기 공통 전압 노드 상의 전압의 증가를 요구하는 지를 결정하도록 상기 복수의 LED 채널들 내의 각 LED 채널을 반복적으로 점검하는 단계 및 큐 관리기가 상기 LED 채널이 상기 공통 전압 노드 상에 증가된 전압을 요구하는 것으로 판단할 경우에 LED 채널을 상기 우선순위 큐 내의 보다 낮은 우선순위로부터 상기 우선순위 큐 내의 가장 높은 우선순위로 이동시키는 단계를 포함하고;
    상기 지배적 LED 채널의 전압 요구 사항에 기초하여 DC-DC 컨버터의 듀티 사이클을 설정하는 단계를 포함하며, 상기 DC-DC 컨버터는 상기 공통 전압 노드 상에 전압을 발생시키고,
    상기 복수의 LED 채널들 내의 지배적 LED 채널을 추적하도록 우선순위 큐를 이용하는 단계는,
    디폴트(default) 순서로 나열되는 LED 채널들을 갖는 초기 우선순위 큐를 생성하는 단계; 및
    충전 동작 조건들 및 발생들에 기초하여 LED 드라이브 동작들 동안에 상기 우선순위 큐를 계속적으로 업데이트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공통 전압 노드에 연결되는 복수의 발광 다이오드(LED) 채널들을 구동시키는 LED 드라이버 회로를 동작시키기 위한 방법.
  17. 삭제
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 LED 채널을 상기 우선순위 큐 내의 보다 낮은 우선순위로부터 상기 우선순위 큐 내의 가장 높은 우선순위로 이동시키는 단계는 상기 이동의 일부로서 하나의 우선순위 레벨 아래의 상기 보다 낮은 우선순위보다 높은 우선순위를 가지는 상기 우선순위 큐 내의 모든 LED 채널들을 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공통 전압 노드에 연결되는 복수의 발광 다이오드(LED) 채널들을 구동시키는 LED 드라이버 회로를 동작시키기 위한 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 우선순위 큐를 계속적으로 업데이트하는 단계는,
    상기 큐 관리기가 LED 채널이 사용 불능이었던 것으로 판단할 경우에 상기 LED 채널을 상기 우선순위 큐 내의 가장 높은 우선순위로부터 상기 우선순위 큐 내의 가장 낮은 우선순위로 이동시키는 단계를 포함하며, 상기 LED 채널을 상기 우선순위 큐 내의 가장 높은 우선순위로부터 상기 우선순위 큐 내의 가장 낮은 우선순위로 이동시키는 단계는 상기 우선순위 큐 내의 모든 다른 LED 채널들을 하나의 우선순위 레벨 위로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공통 전압 노드에 연결되는 복수의 발광 다이오드(LED) 채널들을 구동시키는 LED 드라이버 회로를 동작시키기 위한 방법.
  20. 제 3 항에 있어서,
    상기 큐 관리기 및 상기 우선순위 큐는 현재의 가장 높은 우선순위 LED 채널의 확인을 상기 LED 디밍 로직에 제공하도록 상기 LED 디밍 로직에 연결되며,
    상기 LED 디밍 로직은 상기 큐 관리기 및 상기 우선순위 큐에 의해 제공되는 상기 확인에 반응하여 상기 현재의 가장 높은 우선순위 LED 채널의 디밍 듀티 사이클을 나타내는 신호를 상기 DC-DC 컨버터를 제어하는 상기 제어 회로부에 제공하도록 상기 제어 회로부에 연결되는 것을 특징으로 하는 전자 회로.
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