KR102062566B1 - Ｌｅｄ 발광 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 발광 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
LED 발광 장치는 적어도 두 개의 LED 채널에 전원 전압을 공급한다. LED 발광 장치는 적어도 두 개의 LED 채널 각각의 채널 전압을 샘플링하여, 샘플링된 전압들 중 최소 전압을 검출하며, 검출된 최소 전압과 소정의 기준 전압의 차이를 증폭하여 오차 증폭 신호를 생성한다. 그리고 LED 발광 장치는 적어도 두 개의 LED 채널 각각의 발광 기간을 제어하는 디밍신호의 듀티 보다 소정의 지연 기간 만큼 확장된 듀티를 가지는 인에이블 신호를 생성한다. 이 때, 오차 생성부는 상기 인에이블 신호에 의해 동작한다.

Description

ＬＥＤ 발광 장치 및 그 구동 방법{LED EMITTING DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 LED 발광 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 특히 LED 채널에 공급되는 전원 전압을 제어하는 LED 발광 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
LED를 사용한 발광 장치(이하, LED 발광 장치)는 LED에 전류를 공급하여 LED를 구동시킨다. 그러면, LED는 전류에 대응하는 휘도의 빛을 방출한다. LED 발광 장치는 직렬로 연결된 복수의 LED로 구성된 LED 채널에 일정한 전류를 흐르게 하여 일정한 휘도의 빛을 방출한다. LED 채널에 전류를 공급하여 발광 시키는 동작을 턴 온이라 하고, LED 채널에 전류 공급이 차단되어 발광이 멈추는 동작을 턴 오프라 한다.
LED 발광 장치는 복수의 LED 채널을 포함할 수 있고, 각 LED 채널에 흐르는 전류를 일정하게 제어한다. 복수의 LED 채널이 병렬로 연결되어 있어, 복수의 LED 채널 각각에 인가되는 전원 전압은 동일하다.
LED 채널이 턴 온 되는 기간이 짧은 경우, 전원 전압을 생성하는 전원 공급 장치의 동작 시간이 짧아지는 문제점이 발생한다. 그러면 전원 전압이 감소하여 LED 채널을 구동시키기 위한 전압 레벨보다 전원 전압이 낮아지는 문제점이 발생한다. 전원 전압이 낮아지면 LED 채널이 동작하지 않거나, LED 채널에 공급되는 전류가 감소하여 LED 채널의 발광량이 감소하는 문제점이 발생한다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 전원 전압을 안정적으로 공급할 수 있는 LED 발광 장치 및 그 구동 방법을 제공하려 한다.
본 발명의 한 특징에 따른 적어도 두 개의 LED 채널을 포함하는 LED 발광 장치는, 상기 적어도 두 개의 LED 채널의 일단에 전원 전압을 공급하는 전원 공급 장치; 상기 적어도 두 개의 LED 채널 각각의 채널 전압을 샘플링하여, 샘플링된 전압들 중 최소 전압을 검출하며, 상기 검출된 최소 전압과 소정의 기준 전압의 차이를 증폭하여 오차 증폭 신호를 생성하는 오차 생성부; 및 상기 적어도 두 개의 LED 채널 각각의 발광 기간을 제어하는 디밍신호의 듀티 보다 소정의 지연 기간 만큼 확장된 듀티를 가지는 인에이블 신호를 생성하는 지연 회로를 포함한다. 상기 오차 생성부는 상기 인에이블 신호에 의해 동작한다.
상기 오차 생성부는, 상기 인에이블신호에 따라 동작하고, 상기 기준 전압과 상기 최소 전압을 입력받아 상기 기준 전압과 상기 최소 전압의 차를 소정의 게인에 따라 증폭하여 상기 오차 증폭 신호를 생성하는 오차 증폭부를 포함한다.
상기 오차 생성부는, 상기 인에이블 신호에 의해 동작하고, 상기 오차 증폭 신호에 따른 피드백 신호를 출력하는 버퍼를 더 포함한다.
상기 전원 공급 장치는, 입력 전압이 입력되는 1차측 권선 및 출력 전압이 생성되는 2차측 권선을 포함하는 트랜스포머; 상기 1차측 권선에 연결되어 상기 1차측 권선에서 상기 2차측 권선으로 전달되는 전력을 제어하는 전력 스위치; 및 상기 인에이블신호에 따라 상기 피드백 신호를 전달받고, 상기 피드백 신호와 상기 전력 스위치에 흐르는 전류를 비교한 결과에 따라 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 스위치 제어 회로를 포함한다.
상기 스위치 제어 회로는, 상기 인에이블신호에 따라 상기 피드백 신호가 입력되는 포토 커플러를 통해 피드백 전압을 생성하는 피드백 신호 전달부; 및 상기 피드백 전압에 대응하는 전압과 상기 전력 스위치에 흐르는 전류에 대응하는 전압을 비교하여 상기 전력 스위치의 턴 오프 시점을 결정하고, 상기 전력 스위치의 스위칭 주파수를 결정하는 클록 신호에 따라 상기 전력 스위치를 턴 온 시키는 PWM 제어부를 포함한다.
상기 PWM 제어부는, 상기 피드백 전압과 소정의 버스트 기준 전압을 비교한 결과를 이용하여 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 정지시킨다.
상기 피드백 신호 전달부는, 상기 피드백 신호가 입력되는 캐소드 전극을 포함하는 상기 포토 커플러의 포토 다이오드; 상기 캐소드 전극 및 접지 사이에 연결되어 있고 상기 인에이블 신호에 따라 스위칭 동작하는 제어 스위치; 상기 포토 커플러의 포토 트랜지스터; 상기 포토 트랜지스터에 병렬 연결되어 있는 커패시터; 및 상기 커패시터 및 상기 포토 트랜지스터에 피드백 전류를 공급하는 전류원을 포함한다.
상기 지연 회로는, 상기 디밍신호의 듀티 시작 시점에 동기되어 시작되고, 상기 디밍신호의 듀티의 종료 시점으로부터 상기 지연 기간만큼 지연된 시점에 종료되는 제1 펄스를 생성하는 SR 플립플롭; 및 상기 제1 펄스를 반전시켜 상기 인에이블신호를 생성하는 인버터를 포함한다.
상기 지연 회로는, 상기 디밍신호가 종료된 시점에 동기되어 제2 펄스를 생성하는 AND 게이트; 및 상기 제2 펄스가 생성된 시점으로부터 상기 지연 기간만큼 지연된 시점에 제3 펄스를 생성하는 지연펄스 발생부를 더 포함한다. 상기 SR 플립플롭은, 상기 디밍신호가 입력되는 제1 NOR 게이트; 및 상기 제3 펄스가 입력되는 제2 NOR게이트를 포함하고, 상기 제1 NOR 게이트에는 상기 제2 NOR 게이트의 출력이 더 입력되고, 상기 제2 NOR 게이트에는 상기 제1 NOR 게이트의 출력이 더 입력되며, 상기 제1 펄스는 상기 제1 NOR 게이트의 출력이고, 상기 제2 NOR 게이트의 출력은 상기 논리 게이트에 더 입력된다.
본 발명의 다른 특징에 따른 적어도 두 개의 LED 채널을 포함하는 LED 발광 장치는, 상기 적어도 두 개의 LED 채널의 일단에 전원 전압을 공급하는 전원 공급 장치; 상기 적어도 두 개의 LED 채널 각각의 채널 전압을 샘플링하여, 샘플링된 전압들 중 최소 전압을 검출하며, 상기 검출된 최소 전압과 소정의 기준 전압의 차이를 증폭하여 오차 증폭 신호를 생성하는 오차 생성부; 및 상기 적어도 두 개의 LED 채널 각각의 발광 기간을 제어하는 디밍신호의 듀티가 소정의 임계 듀티 보다 짧은 경우, 상기 임계 듀티를 가지는 인에이블 신호를 생성하는 지연 회로를 포함하고, 상기 오차 생성부는 상기 인에이블 신호에 의해 동작한다.
상기 오차 생성부는, 상기 인에이블신호에 따라 동작하고, 상기 기준 전압과 상기 최소 전압을 입력받아 상기 기준 전압과 상기 최소 전압의 차를 소정의 게인에 따라 증폭하여 상기 오차 증폭 신호를 생성하는 오차 증폭부를 포함한다.
상기 오차 생성부는, 상기 인에이블 신호에 의해 동작하고, 상기 오차 증폭 신호에 따른 피드백 신호를 출력하는 버퍼를 더 포함한다.
상기 전원 공급 장치는, 입력 전압이 입력되는 1차측 권선 및 출력 전압이 생성되는 2차측 권선을 포함하는 트랜스포머; 상기 1차측 권선에 연결되어 상기 1차측 권선에서 상기 2차측 권선으로 전달되는 전력을 제어하는 전력 스위치; 및 상기 인에이블신호에 따라 상기 피드백 신호를 전달받고, 상기 피드백 신호와 상기 전력 스위치에 흐르는 전류를 비교한 결과에 따라 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 스위치 제어 회로를 포함한다.
상기 지연 회로는, 상기 디밍신호의 듀티 시작 시점에 동기되어 상기 임계 듀티를 가지는 펄스를 생성하는 최소펄스 생성부; 및 상기 디밍신호와 상기 펄스를 논리합 연산하는 논리 연산부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 LED 발광 장치의 구동 방법은 적어도 두 개의 LED 채널을 포함하고, 전원 전압을 공급하기 위해 스위칭 동작하는 전력 스위치를 포함하는 LED 발광 장치에 적용된다.
상기 LED 발광 장치의 구동 방법은, 상기 적어도 두 개의 LED 채널 각각의 채널 전압을 샘플링하여, 샘플링된 전압들 중 최소 전압을 검출하며, 상기 검출된 최소 전압과 소정의 기준 전압의 차이를 증폭하여 오차 증폭 신호를 생성하는 단계; 및 상기 적어도 두 개의 LED 채널 각각의 발광 기간을 제어하는 디밍신호의 듀티 보다 소정의 지연 기간 만큼 확장된 듀티를 가지는 인에이블 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 상기 오차 증폭 신호를 생성하는 단계는 상기 인에이블 신호가 발생하는 기간 동안 발생한다.
상기 인에이블 신호를 생성하는 단계는, 상기 디밍신호의 듀티 시작 시점에 동기되어 시작되고, 상기 디밍신호의 듀티의 종료 시점으로부터 상기 지연 기간만큼 지연된 시점에 종료되는 제1 펄스를 생성하는 단계; 및 상기 제1 펄스를 반전시켜 상기 인에이블신호를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 LED 발광 장치의 구동 방법은, 상기 인에이블 신호에 의해 상기 오차 증폭 신호에 따른 피드백 신호를 출력하는 단계; 및 상기 인에이블신호에 따라 상기 피드백 신호를 전달받고, 상기 피드백 신호와 상기 전력 스위치에 흐르는 전류를 비교한 결과에 따라 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 단계를 더 포함한다.
본 발명이 또 다른 특징에 LED 발광 장치의 구동 방법은, 적어도 두 개의 LED 채널을 포함하고, 전원 전압을 공급하기 위해 스위칭 동작하는 전력 스위치를 포함하는 LED 발광 장치에 적용된다.
상기 LED 발광 장치의 구동 방법은, 상기 적어도 두 개의 LED 채널 각각의 채널 전압을 샘플링하여, 샘플링된 전압들 중 최소 전압을 검출하며, 상기 검출된 최소 전압과 소정의 기준 전압의 차이를 증폭하여 오차 증폭 신호를 생성하는 단계; 및 상기 적어도 두 개의 LED 채널 각각의 발광 기간을 제어하는 디밍신호의 듀티가 소정의 임계 듀티 보다 짧은 경우, 상기 임계 듀티를 가지는 인에이블 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 상기 오차 증폭 신호를 생성하는 단계는 상기 인에이블 신호가 발생하는 기간 동안 발생한다.
상기 인에이블신호를 생성하는 단계는, 상기 디밍신호의 듀티 시작 시점에 동기되어 상기 임계 듀티를 가지는 펄스를 생성하는 단계; 및 상기 디밍신호와 상기 펄스를 논리합 연산하여 상기 인에이블신호를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 LED 밥광 장치의 구동 방법은, 상기 인에이블 신호에 의해 상기 오차 증폭 신호에 따른 피드백 신호를 출력하는 단계; 및 상기 인에이블신호에 따라 상기 피드백 신호를 전달받고, 상기 피드백 신호와 상기 전력 스위치에 흐르는 전류를 비교한 결과에 따라 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 전원 전압을 안정적으로 공급할 수 있는 LED 발광 장치 및 그 구동 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 LED 발광 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 지연 회로의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 지연 회로에서 발생하는 펄스들과, 디밍신호, 및 인에이블신호를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전원 전압, 인에이블신호, 디밍신호, 피드백 신호, 피드백 전압, 및 게이트 전압을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4와 동일한 조건에서 지연 회로가 없는 경우 전원 전압, 디밍 신호, 피드백 신호, 피드백 전압, 및 게이트 신호를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 지연 회로를 나타낸 도면이다.
도 7a는 디밍신호의 듀티가 임계 듀티보다 짧은 경우 지연회로의 동작을 나타낸 도면이다.
도 7b는 디밍신호의 듀티가 임계 듀티보다 긴 경우 지연회로의 동작을 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 실시 예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 LED 발광 장치를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, LED 발광 장치(1)는, 스위치 제어 회로(100), 2 개의 LED 채널(CH1, CH2)을 포함하는 LED 발광부(200), 지연 회로(300), 채널 구동부(400), 및 오차 생성부(500)를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 LED 발광 장치는 2 개의 LED 채널을 포함하는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, LED 발광 장치는 적어도 2 개의 LED 채널을 포함할 수 있다. 복수의 LED 채널 수에 따라 전류 레귤레이터 및 샘플/홀드부의 개수가 결정된다. 따라서 복수의 LED 채널 수가 n 개인 경우, 전류 레귤레이터 및 샘플/홀드부도 n 개이다.
2 개의 LED 채널(CH1, CH2) 각각은 복수의 LED로 구성되어 있다. 2 개의 LED 채널(CH1, CH2) 각각에 포함된 복수의 LED는 직렬 연결되어 있고, 2 개의 LED 채널(CH1, CH2) 각각의 말단에 발생하는 전압이 채널 전압 (VCH1, VCH2)이다. 2 개의 LED 채널(CH1, CH2) 각각에는 전원 전압(VLED)이 인가된다.
LED 채널(CH1)의 양단 전압은 전원 전압(VLED)에서 채널 전압(VCH1)을 뺀 전압이고, LED 채널(CH2)의 양단 전압은 전원 전압(VLED)에서 채널 전압(VCH2)을 뺀 전압이다.
채널 구동부(400)는 2 개의 전류 레귤레이터(420, 430) 채널 제어부(410)를 포함한다.
채널 제어부(410)는 디밍신호(Bdim)에 따라 전류 레귤레이터(420) 및 전류 레귤레이터(430)의 동작을 제어하는 채널제어신호(CCH1) 및 채널제어신호(CCH2)를 생성한다. 본 발명의 실시 예에 따른 디밍신호(Bdim)는 LED 채널(CH1, CH2)에 일정한 전류를 공급하는 턴 온 기간에는 하이 레벨을, LED 채널(CH1, CH2)의 턴 오프 기간에는 로우 레벨을 가진다. 그러나본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
채널 제어부(410)는 디밍신호(Bdim)가 하이 레벨인 기간 동안 하이 레벨의 채널 제어신호(CCH1, CCH2)를 생성하여 전류 레귤레이터(420) 및 전류 레귤레이터(430) 각각에 전달한다. 채널 제어부(410)는 디밍신호(Bdim)가 로우 레벨인 기간 동안 로우 레벨의 채널 제어신호(CCH1, CCH2)를 생성하여 전류 레귤레이터(420) 및 전류 레귤레이터(430) 각각에 전달한다.
전류 레귤레이터(420)는 LED 채널(CH1)의 말단에 연결되어, LED 채널(CH1)에 채널 제어신호(CCH1)에 따라 일정한 구동 전류가 흐르도록 제어한다.
전류 레귤레이터(430)는 LED 채널(CH2)의 말단에 연결되어, LED 채널(CH2)에 채널 제어신호(CCH2)에 따라 일정한 구동 전류가 흐르도록 제어한다.
오차 생성부(500)는 디밍신호(Bdim)에 의해 동작이 제어되고, 2 개의 LED 채널(CH1, CH2) 각각의 채널 전압(VCH1, VCH2)을 샘플링하고, 샘플링된 전압 중 최소 전압을 검출하며, 최소 전압과 기준 전압(Vref)의 차를 증폭하여 오차 신호(VE)를 생성한다.
오차 생성부(500)는 두 개의 샘플/홀드부(510, 520), 최소전압 검출부(530),오차 증폭부(540), 커패시터(C2), 및 버퍼(550)를 포함한다.
샘플/홀드부(510)는 채널 전압(VCH1)을 샘플링하고, 샘플링된 전압(SH1)(이하, 제1 샘플링 전압)을 홀딩한다. 샘플/홀드부(520)는 채널 전압(VCH2)을 샘플링하고, 샘플링된 전압(SH2)(이하, 제2 샘플링전압)을 홀딩한다.
최소 전압 검출부(530)는 샘플/홀드부(510, 520)으로부터 전달되는 제1 및 제2 샘플링 전압(SH1, SH2) 중 더 작은 전압을 검출하여 최소 전압(Vmin)을 생성한다.
오차 증폭부(540)는 지연 회로(300)로부터 전달되는 인에이블신호(EN)에 의해 동작하고, 인에이블신호(EN)에 의해 동작하는 동안 소정의 기준 전압(Vref) 및 최소 전압(Vmin)을 비교하여 오차 증폭 신호(VE)를 생성한다. 오차 증폭부(540)의 출력단에는 커패시터(C2)가 연결되어 있어 오차 증폭 신호(VE)의 주파수 이득을 보상한다. 오차 증폭 신호(VE)는 전원 전압(VLED)을 제어하기 위해 필요한 피드백 정보이다.
오차 증폭부(540)는 최소 전압(Vmin)이 입력되는 반전 단자(-) 및 기준 전압(Vref)이 입력되는 비반전 단자(+)를 포함하고, 기준 전압(Vref)에 최소 전압(Vmin)을 뺀 전압을 소정의 이득으로 증폭하여 오차 증폭 신호(VE)를 생성한다.
버퍼(550)는 인에이블신호(EN)에 의해 동작하고, 인에이블신호(EN)에 의해 동작하는 동안 오차 증폭 신호(VE)에 따른 피드백 신호(VF1)를 피드백 신호 전달부(110)로 출력한다.
지연 회로(300)는 디밍신호(Bdim)의 듀티가 소정의 지연 기간만큼 연장된 듀티를 가지는 인에이블신호(EN)를 생성한다.
디밍신호(Bdim)의 듀티 기간 동안만 전력 스위치(M)가 스위칭 동작하는 방식에서는 디밍신호(Bdim)의 짧은 듀티로 인해 전원 전압(VLED)이감소할 수 있다. LED 채널(CH1, CH2)을 일정한 전류로 구동시키기 위해 필요한 최소 전압을 정상 전압이라 한다. 감소하는 전원 전압(VLED)이 정상 전압보다 작아지면 LED 채널(CH1, CH2)에 채널 전류(ILED1, ILED2)가 흐르지 않는 문제가 발생할 수 있다.
예를 들어 디밍신호(Bdim)의 듀티가 1% 이하와 같이 매우 짧은 경우, 전력 스위치(M)의 스위칭 기간도 디밍신호(Bdim)의 듀티에 따라 짧아진다. 이 때, 디밍신호(Bdim)의 듀티 초기 기간에 피드백 전압(VF2)이 피드백 신호(VF1)에 대응하는 레벨로 상승하는 기간이 발생한다. 이 상승 기간 동안 피드백 전압(VF2)이 작아서 전력 스위치(M)의 스위칭 동작이 발생하지 않을 수 있다.
디밍신호(Bdim)의 듀티가 짧은 경우 디밍신호(Bdim)의 듀티에 비해 피드백 전압(VF2)의 상승 기간의 비율이 적지 않으므로, 전력 스위치(M)의 스위칭 동작이 충분히 일어나지 않고, 전원 전압(VLED)이 감소한다. 지연 기간은 피드백 전압(VF2)의 상승 기간을 보상할 수 있는 기간으로 설정할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 지연 회로(300)는 디밍신호(Bdim)의 듀티를 지연 기간만큼 확장하여 인에이블 신호를 생성함으로써, 디밍신호(Bdim)의 짧은 듀티에 의해 전원 전압(VLED)이 감소하여 LED 채널(CH1, CH2) 각각에 채널 전류(ILED1, ILED2)가 흐르지 않는 문제점을 방지할 수 있다.
그러면, 오차 증폭부(540) 및 버퍼(550)의 동작 기간이 지연 기간만큼 연장되므로, 피드백 신호(VF2)의 상승 기간 중 전력 스위치(M)의 스위칭 동작이 발생하지 않는 기간이 보상된다.
지연 회로(300)의 구체적인 구성은 도 2를 참조하여 후술한다.
본 발명의 실시 예에 따른 LED 발광 장치는 전원 전압(VLED)을 공급하는 전원 공급 장치를 포함한다. 전원 공급 장치는 전력 스위치(M), 트랜스포머(130), 스위치 제어 회로(100), 감지 저항(RS), 정류 다이오드(D1), 및 커패시터(C3)를 포함한다.
트랜스포머(130)는 1차측 권선(CO1) 및 2차측 권선(CO2)을 포함하고, 1차측 권선(CO1)에 입력되는 입력 전압(VIN)은 전력 스위치(M)의 스위칭 동작에 따라 2차측 권선(CO2)에 전달된다. 이 때 입력 전압(VIN)과 2차측 권선(CO2)의 전압 간의 비는 1차측 권선(CO1)과 2차측 권선(CO2)간의 권선 비에 따른다.
전력 스위치(M)는 트랜스포머(130)의 1차측 권선(CO1)에 연결되어 있고, 1차측 권선에서 2차측 권선으로 전달되는 전력을 제어한다. 전력 스위치(M)가 턴 온 되어 있는 기간 동안 1차측 권선(CO1)에 전류가 흘러 1차측 권선(CO1)에 전력이 충전된다. 전력 스위치(M)가 턴 오프 되어 있는 기간 동안 1차측 권선(CO1)에 충전된 전력이 2차측 권선(CO2)으로 전달된다. 2차측 권선(CO2)에 흐르는 전류는 정류 다이오드(D1)를 통해 정류되어 LED 발광부(200)에 공급된다. 커패시터(C3)는 정류 다이오드(D1)를 통해 전달되는 전류에 의해 충전되고, 전원 전압(VLED)의 리플 성분을 감소시킨다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 스위치(M)는 n 채널 타입의 MOSFET(metal-oxcide semiconductor field effective transistor)으로 구현되었으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
감지 저항(RS)은 전력 스위치(M)와 접지 사이에 연결되어 있고,전력 스위치(M)에 흐르는 전류가 감지 저항(RS)에 흐르면서 감지 전압(VS)이 발생한다.
스위치 제어 회로(100)는 인에이블신호(EN)에 따라 피드백 신호(VF1)를 입력 받고, 피드백 신호(VF1)에 따라 전력 스위치(M)의 스위칭 동작을 제어한다. 스위치 제어 회로(100)는 피드백 신호 전달부(110), 및 PWM 제어부(120)를 포함한다.
피드백 신호 전달부(110)는 2차측에 발생한 피드백 신호(VF1)를 2차측과 절연된(isolated) 1차측으로 전달한다. 피드백 신호 전달부(110)는 포토커플러를 형성하는 포토 다이오드(PD) 및 포토 트랜지스터(PT), 저항(R3), 커패시터(C1), 전류원(111), 제어 스위치(112), 및 인버터(113)을 포함한다.
저항(R3)은 전압(VR1)이 공급되는 일단 및 포토 다이오드(PD)의 애노드 전극에 연결되어 있는 타단을 포함한다. 전압(VR1)은 포토 다이오드(PD)의 동작에 필요한 전압이다.
포토 다이오드(PD)의 캐소드 전극에는 피드백 신호(VF1)가 전달되고, 캐소드 전극에는 제어 스위치(112)가 연결되어 있다. 인버터(113)는 인에이블신호(EN)를 반전시켜 반전인에이블신호(IEN)를 생성한다.
피드백 신호 전달부(110)는 인에이블신호(EN)에 따라 동작한다. 즉, 인에이블신호(EN)가 로우 레벨인 경우 반전인에이블신호(IEN)에 의해 제어 스위치(112)가 턴 온 되어 피드백 신호(VF1)는 접지 전압이 된다. 즉, 피드백 신호 전달부(110)는 동작하지 않는다.
반면 인에이블신호(EN)가 하이 레벨인 경우 반전인에이블신호(IEN)에 의해 제어 스위치(112)가 턴 오프 되어, 피드백 신호(VF1)는 포토 다이오드(PD)에 흐르는 전류에 따라 1차측으로 전달된다.
전류원(111)은 전압(VR2)에 의해 피드백 전류(IFB)를 공급하고, 커패시터(C1)와 포트 트랜지스터(PT)는 노드(NF)에 병렬 연결되어 있다. 노드(NF)의 전압은 피드백 신호(VF1)가 1차측으로 전달된 전압으로서 이하, 피드백 전압(VF2)이라 한다.
피드백 신호(VF1)는 최소 전압(Vmin)과 기준 전압(Vref)의 차가 증폭된 신호로서, 두 전압의 차가 증가하면 피드백 신호(VF1)는 증가하고, 두 전압의 차가 감소하면 피드백 신호(VF1)는 감소한다.
피드백 신호(VF1)가 증가할수록 포토 다이오드(PD)의 양단 전압차가 감소하여 포토 다이오드(PD)에 흐르는 전류가 감소한다. 포토 다이오드(PD)에 흐르는 전류가 감소하면 포토 트랜지스터(PT)에 발생하는 전류가 감소한다. 그러면 피드백 전류(IFB) 중 커패시터(C1)에 공급되는 전류가 증가하여 피드백 전압(VF2)는 증가한다. 전원 전압(VLED)이 감소하여 채널 전압(VCH1) 또는 채널 전압(VCH2)이 감소하면, 최소 전압(Vmin) 역시 감소한다. 그러면 기준 전압(Vref)와 최소 전압(Vmin)의 차가 증가하여 피드백 신호(VF1)가 증가한다.
이와 같이, 전원 전압(VLED)이 감소하면 피드백 신호(VF1)가 증가하고, 피드백 전압(VF2)이 증가한다. 스위치 제어 회로(100)는 피드백 전압(VF2)이 증가하면 전력 스위치(M)의 듀티를 증가시킨다.
피드백 신호(VF1)가 감소할수록 포토 다이오드(PD)의 양단 전압차가 증가하여 포토 다이오드(PD)에 흐르는 전류가 증가한다. 포토 다이오드(PD)에 흐르는 전류가 증가하면 포토 트랜지스터(PT)에 발생하는 전류가 증가한다. 그러면 피드백 전류(IFB) 중 커패시터(C1)에 공급되는 전류가 감소하여 피드백 전압(VF2)은 감소한다. 전원 전압(VLED)이 증가하여 채널 전압(VCH1) 또는 채널 전압(VCH2)이 증가하면, 최소 전압(Vmin) 역시 증가한다. 그러면 기준 전압(Vref)과 최소 전압(Vmin)의 차가 감소하여 피드백 신호(VF1)가 감소한다.
이와 같이, 전원 전압(VLED)이 증가하면 피드백 신호(VF1)가 감소하고, 피드백 전압(VF2)이 감소한다. 스위치 제어 회로(100)는 피드백 전압(VF2)이 감소하면 전력 스위치(M)의 듀티를 감소시킨다.
PWM 제어부(120)는 피드백 전압(VF2)를 입력 받고, 피드백 전압(VF2)이 발생하지 않는 기간 동안 전력 스위치(M)의 스위칭 동작을 정지시키고, 전력 스위치(M)의 스위칭 주기를 결정하는 클록 신호(CLK)에 따라 전력 스위치(M)를 턴 온 시키며, 피드백 전압(VD)과 감지 전압(VS)을 비교한 결과에 따라 전력 스위치(M)를 턴 오프 시킨다.
PWM 제어부(120)는 PWM 비교기(121), 버스트 비교기(122), SR 래치(123), 게이트 논리 연산부(124), 및 분배 저항(R1, R2)을 포함한다.
피드백 전압(VF2)은 분배 저항(R1) 및 분배 저항(R2) 간의 저항 비에 따라 분배되어 분배 피드백 전압(VD)이 생성된다. 피드백 전압(VF2)을 PWM 비교기(121)의 동작 전압 범위에 적절하도록 변환하기 위해서 분배 저항(R1) 및 분배 저항(R2) 간의 저항 비를 설정한다.
PWM 비교기(121)는 피드백 전압(VF2)에 대응하는 분배 피드백 전압(VD)과 감지 전압(VS)을 비교하여 전력 스위치(M)의 턴 오프 시점을 결정하는 비교신호(CS)를 출력한다. PWM 비교기(121)는 분배 피드백 전압(VD)이 입력되는 반전 단자(-) 및 감지 전압(VS)가 입력되는 비반전 단자(+)를 포함하고, 비교 신호(CS)는 SR 래치(123)의 리셋 단(R)에 입력된다.
PWM 비교기(121)는 비반전 단자(+)의 입력이 반전 단자(-)의 입력 이상이면 하이 레벨의 비교신호(CS)를 출력하고, 그렇지 않으면 로우 레벨의 비교신호(CS)를 출력한다. 전력 스위치(M)가 턴 오프 되어 있는 기간 동안 감지 전압(VS)은 발생하지 않으므로, PWM 비교기(121)는 로우 레벨의 비교신호(CS)를 출력한다. 전력 스위치(M)가 턴 온 되어 있는 기간 동안 드레인 전류(IDS)가 증가함에 따라 감지 전압(VS)이 분배 피드백 전압(VD)에 도달하면, PWM 비교기(121)는 하이 레벨의 비교신호(CS)를 출력한다.
버스트 비교기(122)는 피드백 전압(VF2)과 소정의 버스트 기준 전압(Vbr)을 비교한 결과에 따라 전력 스위치(M)의 동작을 정지시킨다. 버스트 비교기(122)는 피드백 전압(VF2)이 입력되는 비반전단자(+) 및 버스트 기준 전압(Vbr)이 입력되는 반전 단자(-)를 포함한다. 버스트 비교기(122)는 비반전 단자(+)의 입력이 반전 단자(-)의 입력 이상이면 하이 레벨의 신호를 출력하고, 그렇지 않으면 로우 레벨의 신호를 출력한다.
따라서 버스트 비교기(122)는 피드백 전압(VF2)이 버스트 기준 전압(Vbr) 이상이면 하이 레벨의 게이트 제어 신호(VC1)을 생성하고, 피드백 전압(VF2)이 버스트 기준 전압(Vbr) 보다 작으면 로우 레벨의 게이트 제어 신호(VC1)를 생성한다.
SR 래치(123)는 클록 신호(CLK) 및 비교신호(CS)를 입력받고, 클록 신호(CLK)의 한 주기마다 전력 스위치(M)를 턴 온 시키고, 비교신호(CS)가 상승하면 전력 스위치(M)를 턴 오프시키는 게이트 제어 신호(VC2)를 생성한다.
SR 래치(123)는 클록 신호(CLK)가 입력되는 셋단(S), PWM 비교기(121)의 출력 신호가 입력되는 리셋단(R), 및 클록 신호(CLK) 및 비교신호(CS)의 논리 연산에 따라 생성되는 게이트 제어 신호(VC2)가 출력되는 출력단(Q)를 포함한다.
SR 래치(123)는 셋단(S)에 입력되는 신호의 상승 에지에 따라 하이 레벨의 신호를 생성하고, 리셋 단(R)에 입력되는 신호의 상승 에지에 따라 로우 레벨의 신호를 생성한다. 따라서 본 발명의 실시 예에 따른 SR 래치(123)는 클록 신호(CLK)의 상승 에지에 동기되어 전력 스위치(M)를 턴 온 시키기 위한 하이 레벨의 게이트 제어 신호(VC2)를 생성하고, 비교신호(CS)의 상승 에지에 동기되어 전력 스위치(M)를 턴 오프 시키기 위한 로우 레벨의 게이트 제어 신호(VC2)를 생성한다.
게이트 논리 연산부(124)는 두 개의 게이트 제어 신호(VC1, VC2)에 따라 게이트 신호(VG)를 생성한다. 본 발명의 실시 예에 따른 게이트 논리 연산부(214)는 논리 곱 연산을 수행하는 AND 게이트이다.
로우 레벨의 게이트 제어 신호(VC1)가 게이트 논리 연산부(124)에 입력되는 기간 동안 게이트 신호(VG)는 로우 레벨이고, 전력 스위치(M)는 턴 오프 상태로 유지된다.
하이 레벨의 게이트 제어 신호(VC1)가 게이트 논리 연산부(124)에 입력되는 기간 동안 게이트 제어 신호(VC2)에 따라 게이트 신호(VG)가 생상된다. 즉, 게이트 논리 연산부(124)는 하이 레벨의 게이트 제어 신호(VC2)에 따라 하이 레벨의 게이트 신호(VG)를 생성하고, 로우 레벨의 게이트 제어 신호(VC2)에 따라 로우 레벨의 게이트 신호(VG)를 생성한다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 지연 회로(300)의 구성 및 동작을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 지연 회로의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이 지연 회로(300)는 제1 NOR 게이트(310), 제2 NOR 게이트(320), AND 게이트(330), 인버터(340), 및 지연펄스 발생부(350)를 포함한다. 제1 NOR 게이트(310) 및 제2 NOR 게이트(320) 각각의 입력 및 출력단은 교차로 연결되어 있고, SR 플립플롭(flip-flop)(380)을 형성한다.
제1 NOR 게이트(310)의 입력단은 SR 플립플롭(380)의 셋단, 제2 NOR 게이트(320)의 입력단은 SR 플립플롭)(380)의 리셋단, 제1 NOR 게이트(310)의 출력단은 SR 플립플롭)(380)의 반전 출력단, 제2 NOR 게이트(320)의 출력단은 SR 플립플롭)(380)의 출력단이다. 본 발명의 실시 예에서는 SR 플립플롭이 NOR 게이트로 구현된 것으로 도시하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. SR 플립플롭의 입력 신호 및 출력 신호 각각의 레벨이 설계에 따라 변경되는 경우 다른 논리 게이트로 구현될 수 있다.
제1 NOR 게이트(310)는 디밍신호(Bdim)와 제2 NOR 게이트(320)의 출력의 논리합을 반전하여 펄스(BP)를 생성한다. 제2 NOR 게이트(320)는 지연펄스 발생부(350)의 출력과 제1 NOR 게이트(310)의 출력의 논리 합을 반전하여 펄스(AP)를 생성한다.
디밍신호(Bdim)의 상승 에지에 동기되어 펄스(BP)가 시작되고, 펄스(DP)의 상승 에지에 동기되어 펄스(BP)가 종료된다. 본 발명의 실시 예에 따른 펄스(BP)는 로우 레벨의 펄스이다. 인에이블신호(EN)는 펄스(BP)의 반전이므로, 인에이블신호(EN)는 디밍신호(Bdim)의 상승 에지에 동기되어 발생하고, 펄스(DP)의 상승 에지에 동기되어 종료된다.
AND 게이트(330)는 반전된 디밍신호(Bdim)와 제2 NOR 게이트 출력을 논리 곱하여 펄스(CP)를 생성한다.
지연펄스 발생부(350)는 펄스(CP)가 발생한 시점으로부터 소정의 지연 기간 후 지연 펄스(DP)를 생성한다.
도 3을 참조하여 지연 회로(300)의 동작을 설명한다.
도 3은 지연 회로에서 발생하는 펄스들과, 디밍신호, 및 인에이블신호를 나타낸 도면이다.
디밍신호(Bdim)의 상승 시점 T1에 펄스(BP)가 시작된다. 그러면 인버터(340)는 펄스(BP)를 반전시켜 시점 T1에 인에이블신호(EN)를 생성한다. 제2 NOR 게이트(320)의 입력이 모두 로우 레벨이므로, 펄스(AP)가 시점 T1에 발생한다.
디밍신호(Bdim)의 하강 시점 T2에 AND 게이트(330)의 입력이 모두 하이 레벨이 되므로, AND 게이트(330)는 펄스(CP)를 생성한다.
지연펄스 생성부(350)는 시점 T2로부터 지연 기간(TD)가 경과한 시점 T3에 지연 펄스(DP)를 생성한다. 지연 펄스(DP)가 제2 NOR 게이트(320)에 입력되므로, 시점 T3에 지연 펄스(DP)에 의해 펄스(AP)가 종료된다. 펄스(AP)가 종료되는 시점T3에 펄스(BP)가 종료되어 하이 레벨이 된다. 그러면 펄스(BP)가 인버터(340)에 의해 반전되므로, 인에이블신호(EN)는 로우 레벨이 되어 종료된다.
이와 같이, 디밍신호(Bdim)가 하이 레벨이 되는 시점부터 인버터(340)의 입력이 로우 레벨이 되어 인에이블신호(EN)가 발생하고, 제2 논리 게이트(320)에 입력되는 펄스(DP)가 하이 레벨이 되는 시점 즉, 디밍신호(Bdim)의 하강 시점으로부터 지연 기간 만큼 늦은 시점부터 인버터(340)의 입력이 하이 레벨이 되어 인에이블신호(EN)가 종료된다.
즉, 디밍신호(Bdim)의 듀티에 지연 기간이 더해진 듀티를 가지는 인에이블신호(EN)가 생성된다.
이하 도 4를 참조하여 오차 생성부 및 스위치 제어 회로의 동작을 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전원 전압, 인에이블신호, 디밍신호, 피드백 신호, 피드백 전압, 및 게이트 전압을 나타낸 도면이다.
시점 T11에 디밍신호(Bdim)가 하이 레벨로 상승하고, 인에이블신호(EN)가 발생한다. 본 발명의 실시 예에서 인에이블신호(EN)는 하이 레벨이므로, 시점 T11에 인에이블신호(EN)가 하이 레벨로 상승하고, 인에이블신호(EN)에 의해 오차 증폭부(540) 및 버퍼(550)가 동작한다.
시점 T11에 피드백 신호(VF1)가 발생하고, 피드백 전압(VF2)은 상승하기 시작한다. 시점 T12 이전에는 피드백 전압(VF2)이 버스트 기준 전압(Vbr)보다 작은 전압이므로 게이트 신호(VG)는 발생하지 않는다. 시점 T12 이후 부터 클록신호(CLK)의 상승 에지에 동기되어 게이트 신호(VG)가 상승하고, 감지 전압(VS)이 분배 피드백 전압(VD)에 도달하는 시점에 게이트 신호(VG)가 하강한다.
시점 T13에 디밍신호(Bdim)가로우 레벨로 하강하지만, 시점 T13부터 지연 기간(DT)만큼 지연 회로(300)는 인에이블신호(EN)를 유지하므로, 오차증폭부(540) 및 버퍼(550)의 동작은 유지된다. 지연 기간(TD)만큼 인에이블신호(EN)가 확장되므로 게이트 신호(VG)는 지연 기간(TD) 동안 발생한다. 따라서 전력 스위치(VG)의 스위칭 기간이 확장되어 전원 전압(VLED)이 감소하다가 다시 증가하여 일정한 전압으로 유지될 수 있다.
시점 T14에 지연 기간(TD)이 종료하면, 인에이블신호(EN)는 종료되고, 오차 증폭부(540) 및 버퍼(550)는 동작하지 않는다. 따라서 피드백 신호(VF1)는 로우 레벨로 하강하고, 피드백 전압(VF2)는 감소하기 시작한다. 시점 T14 이후 피드백 전압(VF2)는 버스트 기준 전압(Vbr)보다 작은 전압이 되므로 게이트 신호(VG)는 로우 레벨로 유지된다.
도 4에 도시된 디밍신호(Bdim)의 다른 2 주기 동안 이와 같은 동작이 반복된다. 도 4에 도시된 바와 같이 피드백 전압(VF2)이 버스트 기준 전압(Vbr)보다 작은 기간 동안 전력 스위치(M)가 스위칭 동작하지 않아 전원 전압(VLED)이 감소하는 기간이 발생하지만, 지연 기간(TD)동안 전력 스위치(M)의 스위칭 동작에 의해 전원 전압(VLED)이 상승하고 일정하게 유지된다.
도 5는 도 4와 동일한 조건에서 지연 회로가 없는 경우 전원 전압, 디밍 신호, 피드백 신호, 피드백 전압, 및 게이트 신호를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 디밍신호가 짧은 경우, 피드백 전압의 상승 기간 동안 게이트 신호가 한 번 발생한 후, 피드백 신호가 발생하지 않아 더 이상 게이트 신호가 발생하지 않는다.
그러면 도 5에 도시된 바와 같이 디밍신호 3 주기 동안 전원 전압이 계속 감소하여, 전원 전압이 낮아져 LED 채널에 전류가 흐르지 않는다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 지연 회로는 도 2에 도시된 회로와 다른 방식으로 구현될 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따른 지연 회로는 디밍신호(Bdim)가 소정의 임계 듀티보다 작은 경우 임계 듀티 동안 인에이블신호를 생성할 수 있는 회로로 구현될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 지연 회로를 나타낸 도면이다.
지연 회로(300`)는 디밍신호(Bdim)의 듀티가 임계 듀티보다 작은 경우 임계 듀티를 가지는 인에이블신호(EN`)를 생성한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 지연 회로(300`)는 최소펄스생성부(360) 및 제3 논리 게이트(370)를 포함한다.
최소펄스생성부(360)는 디밍신호(Bdim)의듀티 시작 시점에 동기되어 임계 듀티(DTH)를 가지는 펄스(EP)를 생성한다.
제3 논리 연산부(370)는 디밍신호(Bdim)와 펄스(EP)를 논리 합 연산하여 인에이블신호(EN`)를 생성한다.
도 7A 및 도 7B를 참조하여 지연 회로(300`)의 동작을 설명한다.
도 7A는 디밍신호의 듀티가 임계 듀티보다 짧은 경우 지연회로의 동작을 나타낸 도면이다.
도 7B는 디밍신호의 듀티가 임계 듀티보다 긴 경우 지연회로의 동작을 나타낸 도면이다.
도 7A에 도시된 바와 같이, 시점 T21에 디밍신호(Bdim)가 상승하면 최소펄스생성부(360)는 디밍신호(Bdim)의 상승 에지에 동기되어 임계 듀티(DTH) 기간 동안 하이 레벨을 가지는 펄스(EP)를 생성한다.
제3 논리 게이트(370)는 디밍신호(Bdim)와 펄스(EP)를 논리 합 연산하여 인에이블신호(EN`)를 생성한다. 펄스(EP)가 디밍신호(Bdim)보다 긴 듀티를 가지고 있으므로 인에이블신호(EN`)는 펄스(EP)에 따라 생성된다.
도 7B에 도시된 바와 같이, 시점 T31에 디밍신호(Bdim)가 상승하면 최소펄스생성부(360)는 디밍신호(Bdim)의 상승 에지에 동기되어 임계 듀티(DTH) 기간 동안 하이 레벨을 가지는 펄스(EP)를 생성한다.
제3 논리 게이트(370)는 디밍신호(Bdim)와 펄스(EP)를 논리 합 연산하여 인에이블신호(EN`)를 생성한다. 디밍신호(Bdim)가 펄스(EP)보다 긴 듀티를 가지고 있으므로 인에이블신호(EN`)는 디밍신호(Bdim)에따라 생성된다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 지연 회로(300`)는 디밍신호(Bdim)의듀티가 임계 듀티보다 작은 경우, 임계 듀티를 가지는 인에이블신호(EN`)를 생성함으로서, 오차 증폭부(540)의 동작 기간은 임계 듀티로 확장된다. 그러면 피드백 신호(VF1)가 적어도 임계 듀티 동안 발생하여 전력 스위치(M)의 스위칭 동작 기간이 연장된다.
디밍신호(Bdim)의 임계 듀티 이상인 경우, 피드백 전압(VF2)의 상승 기간은 전체 듀티 기간에 비해 짧은 구간으로서 전원 전압(VLED)이 감소되는 문제가 발생하지 않는다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
LED 발광 장치(1), 스위치 제어 회로(100), LED 채널(CH1, CH2)
LED 발광부(200), 지연 회로(300, 300`), 채널 구동부(400)
오차 생성부(500), 전류 레귤레이터(420, 430), 채널 제어부(410)
샘플/홀드부(510, 520), 최소전압 검출부(530), 오차 증폭부(540)
커패시터(C1, C2, C3), 버퍼(550), 전력 스위치(M), 트랜스포머(130)
스위치 제어 회로(100), 감지 저항(RS), 정류 다이오드(D1)
피드백 신호 전달부(110), PWM 제어부(120), 포토 다이오드(PD)
포토 트랜지스터(PT), 저항(R1, R2, R3), 전류원(111), 제어 스위치(112)
인버터(113, 340), PWM 비교기(121), 버스트 비교기(122), SR 래치(123)
게이트 논리 연산부(124), 버스트기준 전압(Vbr), 제1 NOR 게이트(310)
제2 NOR 게이트(320), AND 게이트(330), 지연펄스 발생부(350)
최소펄스생성부(360), 제3 논리 게이트(370)

Claims (20)

  1. 적어도 두 개의 LED 채널을 포함하는 LED 발광 장치에 있어서,
    전력 스위치를 포함하고, 상기 적어도 두 개의 LED 채널의 일단에 전원 전압을 공급하는 전원 공급 장치;
    상기 적어도 두 개의 LED 채널 각각의 채널 전압을 샘플링하여, 샘플링된 전압들 중 최소 전압을 검출하며, 상기 검출된 최소 전압과 소정의 기준 전압의 차이를 증폭하여 오차 증폭 신호를 생성하는 오차 생성부; 및
    상기 적어도 두 개의 LED 채널 각각의 발광 기간을 제어하는 디밍신호의 듀티를 소정의 지연 기간만큼 확장시켜 인에이블 신호를 생성하는 지연 회로를 포함하고,
    상기 오차 생성부는 상기 인에이블 신호에 의해 동작하고, 상기 전력 스위치는 상기 지연 기간 동안 더 스위칭 동작하는 LED 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오차 생성부는,
    상기 인에이블신호에 따라 동작하고, 상기 기준 전압과 상기 최소 전압을 입력받아 상기 기준 전압과 상기 최소 전압의 차를 소정의 게인에 따라 증폭하여 상기 오차 증폭 신호를 생성하는 오차 증폭부를 포함하는 LED 발광 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 오차 생성부는,
    상기 인에이블 신호에 의해 동작하고, 상기 오차 증폭 신호에 따른 피드백 신호를 출력하는 버퍼를 더 포함하는 LED 발광 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전원 공급 장치는,
    입력 전압이 입력되는 1차측 권선 및 출력 전압이 생성되는 2차측 권선을 포함하는 트랜스포머; 및
    상기 인에이블신호에 따라 상기 피드백 신호를 전달받고, 상기 피드백 신호와 상기 전력 스위치에 흐르는 전류를 비교한 결과에 따라 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 스위치 제어 회로를 더 포함하고,
    상기 전력 스위치는 상기 1차측 권선에 연결되어, 상기 1차측 권선에서 상기 2차측 권선으로 전달되는 전력을 제어하는 LED 발광 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스위치 제어 회로는,
    상기 인에이블신호에 따라 상기 피드백 신호가 입력되는 포토 커플러를 통해 피드백 전압을 생성하는 피드백 신호 전달부; 및
    상기 피드백 전압에 대응하는 전압과 상기 전력 스위치에 흐르는 전류에 대응하는 전압을 비교하여 상기 전력 스위치의 턴 오프 시점을 결정하고, 상기 전력 스위치의 스위칭 주파수를 결정하는 클록 신호에 따라 상기 전력 스위치를 턴 온 시키는 PWM 제어부를 포함하는 LED 발광 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 PWM 제어부는,
    상기 피드백 전압과 소정의 버스트 기준 전압을 비교한 결과를 이용하여 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 정지시키는 LED 발광 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 피드백 신호 전달부는,
    상기 피드백 신호가 입력되는 캐소드 전극을 포함하는 상기 포토 커플러의 포토 다이오드;
    상기 캐소드 전극 및 접지 사이에 연결되어 있고 상기 인에이블 신호에 따라 스위칭 동작하는 제어 스위치;
    상기 포토 커플러의 포토 트랜지스터;
    상기 포토 트랜지스터에 병렬 연결되어 있는 커패시터; 및
    상기 커패시터 및 상기 포토 트랜지스터에 피드백 전류를 공급하는 전류원을 포함하는 LED 발광 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 지연 회로는,
    상기 디밍신호의 듀티 시작 시점에 동기되어 시작되고, 상기 디밍신호의 듀티의 종료 시점으로부터 상기 지연 기간만큼 지연된 시점에 종료되는 제1 펄스를 생성하는 SR 플립플롭; 및
    상기 제1 펄스를 반전시켜 상기 인에이블신호를 생성하는 인버터를 포함하는 LED 발광 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지연 회로는,
    상기 디밍신호가 종료된 시점에 동기되어 제2 펄스를 생성하는 AND 게이트; 및
    상기 제2 펄스가 생성된 시점으로부터 상기 지연 기간만큼 지연된 시점에 제3 펄스를 생성하는 지연펄스 발생부를 더 포함하고,
    상기 SR 플립플롭은,
    상기 디밍신호가 입력되는 제1 NOR 게이트; 및
    상기 제3 펄스가 입력되는 제2 NOR게이트를 포함하고,
    상기 제1 NOR 게이트에는 상기 제2 NOR 게이트의 출력이 더 입력되고, 상기 제2 NOR 게이트에는 상기 제1 NOR 게이트의 출력이 더 입력되며, 상기 제1 펄스는 상기 제1 NOR 게이트의 출력이고, 상기 제2 NOR 게이트의 출력은 상기 AND 게이트에 더 입력되는 LED 발광 장치.
  10. 적어도 두 개의 LED 채널을 포함하는 LED 발광 장치에 있어서,
    전력 스위치를 포함하고, 상기 적어도 두 개의 LED 채널의 일단에 전원 전압을 공급하는 전원 공급 장치;
    상기 적어도 두 개의 LED 채널 각각의 채널 전압을 샘플링하여, 샘플링된 전압들 중 최소 전압을 검출하며, 상기 검출된 최소 전압과 소정의 기준 전압의 차이를 증폭하여 오차 증폭 신호를 생성하는 오차 생성부; 및
    상기 적어도 두 개의 LED 채널 각각의 발광 기간을 제어하는 디밍신호의 듀티가 소정의 임계 듀티 보다 짧은 경우, 상기 임계 듀티를 가지는 인에이블 신호를 생성하는 지연 회로를 포함하고,
    상기 오차 생성부는 상기 인에이블 신호에 의해 동작하고, 상기 전력 스위치의 스위칭 동작이 발생하는 기간이 상기 임계 듀티에 대응하는 기간까지 연장되는 LED 발광 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 오차 생성부는,
    상기 인에이블신호에 따라 동작하고, 상기 기준 전압과 상기 최소 전압을 입력받아 상기 기준 전압과 상기 최소 전압의 차를 소정의 게인에 따라 증폭하여 상기 오차 증폭 신호를 생성하는 오차 증폭부를 포함하는 LED 발광 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 오차 생성부는,
    상기 인에이블 신호에 의해 동작하고, 상기 오차 증폭 신호에 따른 피드백 신호를 출력하는 버퍼를 더 포함하는 LED 발광 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전원 공급 장치는,
    입력 전압이 입력되는 1차측 권선 및 출력 전압이 생성되는 2차측 권선을 포함하는 트랜스포머; 및
    상기 인에이블신호에 따라 상기 피드백 신호를 전달받고, 상기 피드백 신호와 상기 전력 스위치에 흐르는 전류를 비교한 결과에 따라 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 스위치 제어 회로를 더 포함하고,
    상기 전력 스위치는 상기 1차측 권선에 연결되어 상기 1차측 권선에서 상기 2차측 권선으로 전달되는 전력을 제어하는 LED 발광 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 지연 회로는,
    상기 디밍신호의 듀티 시작 시점에 동기되어 상기 임계 듀티를 가지는 펄스를 생성하는 최소펄스 생성부; 및
    상기 디밍신호와 상기 펄스를 논리합 연산하는 논리 연산부를 포함하는 LED발광 장치.
  15. 적어도 두 개의 LED 채널을 포함하는 LED 발광 장치에 전원 전압을 공급하기 위해 스위칭 동작하는 전력 스위치를 포함하는 LED 발광 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 LED 채널 각각의 채널 전압을 샘플링하여, 샘플링된 전압들 중 최소 전압을 검출하며, 상기 검출된 최소 전압과 소정의 기준 전압의 차이를 증폭하여 오차 증폭 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 적어도 두 개의 LED 채널 각각의 발광 기간을 제어하는 디밍신호의 듀티를 소정의 지연 기간만큼 확장시켜 인에이블 신호를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 오차 증폭 신호를 생성하는 단계는 상기 인에이블 신호가 발생하는 기간 동안 발생하고, 상기 전력 스위치는 상기 지연 기간 동안 더 스위칭 동작하는 LED 발광 장치의 구동 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 인에이블 신호를 생성하는 단계는,
    상기 디밍신호의 듀티 시작 시점에 동기되어 시작되고, 상기 디밍신호의 듀티의 종료 시점으로부터 상기 지연 기간만큼 지연된 시점에 종료되는 제1 펄스를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 펄스를 반전시켜 상기 인에이블신호를 생성하는 단계를 포함하는 LED 발광 장치의 구동 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 인에이블 신호에 의해 상기 오차 증폭 신호에 따른 피드백 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 인에이블신호에 따라 상기 피드백 신호를 전달받고, 상기 피드백 신호와 상기 전력 스위치에 흐르는 전류를 비교한 결과에 따라 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 단계를 더 포함하는 LED 발광 장치의 구동 방법.
  18. 적어도 두 개의 LED 채널을 포함하는 LED 발광 장치에 전원 전압을 공급하기 위해 스위칭 동작하는 전력 스위치를 포함하는 LED 발광 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 LED 채널 각각의 채널 전압을 샘플링하여, 샘플링된 전압들 중 최소 전압을 검출하며, 상기 검출된 최소 전압과 소정의 기준 전압의 차이를 증폭하여 오차 증폭 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 적어도 두 개의 LED 채널 각각의 발광 기간을 제어하는 디밍신호의 듀티가 소정의 임계 듀티 보다 짧은 경우, 상기 임계 듀티를 가지는 인에이블 신호를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 오차 증폭 신호를 생성하는 단계는 상기 인에이블 신호가 발생하는 기간 동안 발생하고, 상기 전력 스위치의 스위칭 동작이 발생하는 기간이 상기 임계 듀티에 대응하는 기간까지 연장되는 LED 발광 장치의 구동 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 인에이블신호를 생성하는 단계는,
    상기 디밍신호의 듀티 시작 시점에 동기되어 상기 임계 듀티를 가지는 펄스를 생성하는 단계; 및
    상기 디밍신호와 상기 펄스를 논리합 연산하여 상기 인에이블신호를 생성하는 단계를 포함하는 LED 발광 장치의 구동 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 인에이블 신호에 의해 상기 오차 증폭 신호에 따른 피드백 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 인에이블신호에 따라 상기 피드백 신호를 전달받고, 상기 피드백 신호와 상기 전력 스위치에 흐르는 전류를 비교한 결과에 따라 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 단계를 더 포함하는 LED 발광 장치의 구동 방법.
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