KR102068140B1 - Led 컨버터 - Google Patents

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유송희
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Abstract

LED 컨버터에 대한 기술로서 특히, 정전압 모드, 정전류 모드 및 정전력 모드를 지원하는 LED 컨버터가 개시된다. 일 실시예에 따른 LED 컨버터는 1차 권선, 2차 권선 및 보조 권선을 포함하는 트랜스부, 1차 권선과 연결되어 전원을 공급하는 전원부, 전원부로부터 1차 권선에 공급되는 전원을 제어하는 스위칭부, 2차 권선과 연결된 LED 모듈부, 보조 권선과 연결되어 LED 모듈부의 전압을 감지하는 센싱부 및 센싱부로부터 신호를 수신하여 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함하며, 제어부는 상기 센싱부로부터 정전압 제어 신호 및 정전류 제어 신호를 수신하여 정전압 모드, 정전류 모드 및 정전력 모드로 동작할 수 있다.

Description

LED 컨버터{LED CONVERTER}
LED 컨버터에 대한 기술로서 특히, 정전압 모드, 정전류 모드 및 정전력 모드를 지원하는 LED 컨버터에 관한 것이다.
최근 에너지 절감효과가 뛰어나고 친환경적인 LED(light-emitting diode) 조명이 각광받고 있다. LED 조명은 백열등이나 형광등에서 사용되는 스위치, 조명 배선 및 소켓에 램프를 LED 램프로 교체하여 구성된다.
현재 양산되고 있는 LED 컨버터는 일반적인 구동방식으로 구분하였을 때 CV(CONSTANT VOLTAGE: 정전압) MODE 또는 CC(CONSTANT CURRENT: 정전류) MODE로 구분된다. LED 컨버터는 CV MODE 또는 CC MODE로 구동됨에 있어 소스(SOURCE)원의 궤환(FEED BACK)부 위치에 따라 SSR(Secondary-Side Regulation:2차측 제어방식)과 PSR(Primary-Side Regulation: 1차측 제어방식)방식으로 구분된다. 구현 방식에 있어서, CV MODE에서는 SSR방식의 회로가 주로 사용되며, CC MODE에서는 SSR방식의 회로를 주로 사용되어 왔다. 그러나, 최근 CC MODE에서도 가격 경쟁력을 고려하여 회로 구성이 비교적 간단한 PSR방식의 회로를 채택해서 사용하는 추세로 변하고 있다. 하지만, CV MODE나 CC MODE는 지극히 해당 동작 MODE에 대해서만 충실히 동작하는 단점이 있다. 다시 말해, CV MODE를 기반으로 동작하는 회로에 CC MODE로 동작하는 회로를 추가하여도 MULTY MODE (CV MODE & CC MODE: 다중모드)로 동작하기 힘들다.
이에 따라, 본 발명은 소스원 궤환부 위치를 1차측에 두고, CV MODE 영역 및 CC MODE 영역을 구분하며, CC MODE 및 CV MODE가 중첩되는 영역에서 히스테리시스(HYSTERESIS) 특성을 이용하여 CP(CONSTANT POWER: 정전력) MODE로 동작하는 LED 컨버터를 제시한다.
히스테리시스 특성을 이용하여 정전압 모드, 정전류 모드 및 정전력 모드를 지원하는 LED 컨버터를 제공하는데 목적이 있다.
일 양상에 따르면, LED 컨버터는 1차 권선, 2차 권선 및 보조 권선을 포함하는 트랜스부, 1차 권선과 연결되어 전원을 공급하는 전원부, 전원부로부터 1차 권선에 공급되는 전원을 제어하는 스위칭부, 2차 권선과 연결된 LED 모듈부, 보조 권선과 연결되어 LED 모듈부의 전압을 감지하는 센싱부 및 센싱부로부터 신호를 수신하여 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함하며, 제어부는 센싱부로부터 정전압 제어 신호 및 정전류 제어 신호를 수신하여 정전압 모드, 정전류 모드 및 정전력 모드로 동작할 수 있다.
센싱부는 보조 권선을 통해 감지된 LED 모듈부의 전압을 기초로 피드백 전압을 생성하며, 피드백 전압을 기초로 정전압 제어 신호 및 정전류 제어 신호를 생성하여 제어부에 전송할 수 있다.
정전압 제어 신호의 전압 범위(voltage range)와 정전류 제어 신호의 전압 범위는 일부 중첩되며, 제어부는 정전압 제어 신호의 전압 범위 중 중첩되는 전압 범위를 제외한 전압 범위에서 정전압 모드로 동작하며, 정전류 제어 신호의 전압 범위 중 중첩되는 전압 범위를 제외한 전압 범위에서 정전류 모드로 동작하며, 두 전압 범위가 중첩되는 전압 범위에서 정전력 모드로 동작할 수 있다.
제어부는 정전압 모드에서 정전압 제어 신호 및 전압 참조 전압(Vref)을 기초로 스위칭부 제어 신호를 생성하며, 정전류 모드에서 정전류 제어 신호 및 전류 참조 전압(Iref)을 기초로 스위칭부 제어 신호를 생성하며, 정전력 모드에서 정전압 제어 신호, 정전류 제어 신호, 전압 참조 전압(Vref) 및 전류 참조 전압 기초(Iref)로 스위칭부 제어 신호를 생성할 수 있다.
센싱부는 전압 참조 전압(Vref)과 피드백 전압을 비교하여 생성된 출력 전압을 펄스폭 변조하여 정전압 제어 신호를 생성하며, 전류 참조 전압(Iref)과 피드백 전압을 비교하여 생성된 출력 전압을 펄스폭 변조하여 정전류 제어 신호를 생성할 수 있다.
정전압 제어 신호의 듀티비는 피드백 전압이 정전압 모드 최대 전압(CVmax)과 같은 때 100%가 되며, 피드백 전압이 전압 참조 전압(Vref)과 같을 때 0%가 되고, 정전류 제어 신호의 듀티비는 피드백 전압이 정전류 모드 최대 전압(CCmax)과 같은 때 100%가 되며, 피드백 전압이 전류 참조 전압(Iref)과 같을 때 0%가 될 수 있다.
전압 참조 전압(Vref)은 전류 참조 전압(Iref)보다 크며, 정전압 모드 최대 전압(CVmax)은 정전류 모드 최대 전압(CCmax)보다 클 수 있다.
정전압 모드 최대 전압(CVmax)은 입력 전압(Vdd)이며, 정전류 모드 최대 전압(CCmax)은 전류 검출 단자(Current Sensing, CS)를 통해 공급되는 전류에 의해 인가되는 전압일 수 있다.
스위칭부는 전계효과 트랜지스터(field effect transistor, FET)를 포함하며, FET의 게이트(gate)는 제어부와 연결되고, 드레인(drain)은 1차 권선과 연결되고, 소스(source)는 센싱부와 연결될 수 있다.
전류 검출 단자는 FET의 소스와 연결될 수 있다.
히스테리시스 특성을 이용하여 정전압 모드, 정전류 모드 및 정전력 모드를 지원하는 LED 컨버터를 제공함으로써, LED가 안정적으로 동작할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 LED 컨버터의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 LED 컨버터의 회로도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 LED 컨버터의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, LED 컨버터의 실시예들을 도면들을 참고하여 자세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 LED 컨버터의 구성도이다.
도 1을 참조하면, LED 컨버터(100)는 트랜스부(110), 전원부(120), 스위칭부(130), LED 모듈부(140), 센싱부(150) 및 제어부(160)를 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 트랜스부(110)는 1차 권선, 2차 권선 및 보조 권선을 포함할 수 있다. 전원부(120)는 1차 권선과 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 전원부(120)는 정류부를 포함할 수 있다. 전원부(120)는 정류부를 통하여 교류 입력 전원을 직류 전원으로 변환할 수 있다.
일 예에 따르면, 스위칭부(130)는 전원부(120)로부터 1차 권선에 공급되는 전원을 제어할 수 있다. 일 예로, 스위칭부(130)는 전원부(120)와 트랜스부(110) 1차 권선의 입력단 사이에 위치할 수 있다. 다른 예로, 스위칭부(130)는 트랜스부(110) 1차 권선의 출력단에 위치할 수 있다. 일 예로, 스위칭부(130)는 드라이브(Drive)단을 포함할 수 있다. 이때, 제어부(160)로부터 입력되는 제어 신호는 드라이브단을 거쳐 스위칭부(130)로 전달될 수 있다.
일 예에 따르면, LED 모듈부(140)는 트랜스부(110)의 2차 권선과 연결되어 전원을 공급받을 수 있다. 일 예로, LED 모듈부(140)는 하나 이상의 LED 및 평활부를 포함할 수 있다. 평활부는 트랜스부(110)의 2차 권선을 통해 입력되는 소정의 파형을 가지는 전원을 평활시켜 LED에 일정하게 공급할 수 있다.
센싱부(150)는 트랜스부(110)의 보조 권선과 연결되어 LED 모듈부에 인가되는 전압을 감지할 수 있다. 예를 들어, 트랜스부(110)의 2차 권선과 트랜스부(110)의 보조 권선비가 1:1인 경우, 보조 권선의 전압은 2차 권선의 인가 전압과 동일하게 인가될 수 있다.
일 예에 따르면, 센싱부(150)는 보조 권선을 통해 감지된 LED 모듈부의 전압을 기초로 피드백 전압을 생성할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(150)는 2차 권선의 출력단에 하나 이상의 저항을 연결하여 전압 강하시킬 수 있으며, 이를 통하여 원하는 크기의 피드백 전압을 생성할 수 있다.
피드백 전압은 LED 컨버터의 동작 모드를 결정하는 기준 전압이 될 수 있다. 동작 모드는 정전압 모드, 정전류 모드 및 정전력 모드일 수 있다. 예를 들어, 센싱부(150)는 피드백 전압을 기초로 정전압 제어 신호 및 정전류 제어 신호를 생성하여 제어부에 전송할 수 있다. 이 때, 정전압 제어 신호 및 정전류 제어 신호는 소정의 기준 전압과 피드백 전압을 비교하여 생성될 수 있다.
일 예를 들어, 기준 전압은 2개 이상일 수 있으며, 피드백 전압이 제 1 기준 전압 이상인 경우, 정전압 제어 신호를 생성하고, 제 2 기준 전압 이하는 경우, 정전류 제어 신호를 생성할 수 있다. 이때, 제 2 기준 전압은 제 1 기준 전압보다 클 수 있다. 이에 따라, 제 1 기준 전압 이상이며 제 2 기준 전압 이하인 구간에서는 정전압 제어 신호 및 정전류 제어 신호가 모두 생성될 수 있다.
다른 예를 들어, 기준 전압은 전압 참조 전압(Vref) 및 전류 참조 전압(Iref)일 수 있다. 피드백 전압이 전압 참조 전압 이상인 경우를 정전압 모드로 정의할 수 있으며, 센싱부(150)는 정전압 제어 신호를 발생할 수 있다. 또는, 피드백 전압이 전류 참조 전압 이하인 경우를 정전류 모드로 정의할 수 있으며, 센싱부(150)는 정전류 제어 신호를 발생할 수 있다. 반면, 피드백 전압이 전압 참조 전압 이하이며 전류 참조 전압 이상인 경우를 정전력 모드로 정의할 수 있다. 센싱부(150)는 정전력 모드에서 정전압 제어 신호와 정전류 제어 신호를 모두 발생할 수 있다.
센싱부(150)는 전압 참조 전압(Vref)과 피드백 전압을 비교하여 생성된 출력 전압을 펄스폭 변조하여 정전압 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(150)는 연산 증폭기 및 A/D 컨버터(Analog-to-Digital Converter, ADC)를 포함할 수 있으며, 전압 참조 전압과 피드백 전압을 연산 증폭기의 입력으로 입력하고, 연산 증폭기의 출력을 A/D 컨버터에 입력할 수 있다. A/D 컨버터는 입력 전압의 크기에 따라 펄스폭을 조절하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 입력 전압이 0[V]인 경우 듀티비를 0%, 입력값이 A/D 컨버터가 입력 받을 수 있는 최대 값인 경우 듀티비를 100%로 출력할 수 있다.
다른 예로, A/D 컨버터는 피드백 전압이 정전압 모드 최대 전압(CVmax)과 같은 때 입력되는 전압을 기준으로 듀티비를 100%로 출력하고, 피드백 전압이 전압 참조 전압(Vref)과 같을 때 입력되는 전압을 기준으로 듀티비를 0%로 출력할 수 있다. 이때, 연산 증폭기는 하나 이상이 사용될 수 있으며, 정전압 모드 최대 전압, 피드백 전압 및 전압 참조 전압이 연산 증폭기의 입력이 될 수 있다. 또한, 정전압 모드 최대 전압, 피드백 전압 및 전압 참조 전압 중 적어도 하나는 둘 이상의 연산 증폭기의 입력이 될 수 있다.
센싱부(150)는 전류 참조 전압(Iref)과 피드백 전압을 비교하여 생성된 출력 전압을 펄스폭 변조하여 정전류 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(150)는 연산 증폭기 및 A/D 컨버터(Analog-to-Digital Converter, ADC)를 포함할 수 있으며, 전류 참조 전압과 피드백 전압을 연산 증폭기의 입력으로 입력하고, 연산 증폭기의 출력을 A/D 컨버터에 입력할 수 있다. A/D 컨버터는 입력 전압의 크기에 따라 펄스폭을 조절하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 입력 전압이 0[V]인 경우 듀티비를 0%, 입력값이 A/D 컨버터가 입력 받을 수 있는 최대 값인 경우 듀티비를 100%로 출력할 수 있다.
다른 예로, A/D 컨버터는 피드백 전압이 정전류 모드 최대 전압(CCmax)과 같은 때 입력되는 전압을 기준으로 듀티비를 100%로 출력하고, 피드백 전압이 전류 참조 전압(Iref)과 같을 때 입력되는 전압을 기준으로 듀티비를 0%로 출력할 수 있다. 이때, 연산 증폭기는 하나 이상이 사용될 수 있으며, 정전류 모드 최대 전압, 피드백 전압 및 전류 참조 전압이 연산 증폭기의 입력이 될 수 있다. 또한, 정전류 모드 최대 전압, 피드백 전압 및 전류 참조 전압 중 적어도 하나는 둘 이상의 연산 증폭기의 입력이 될 수 있다.
일 예로, 전압 참조 전압(Vref)은 전류 참조 전압(Iref)보다 크며, 정전압 모드 최대 전압(CVmax)은 정전류 모드 최대 전압(CCmax)보다 클 수 있다. 예를 들어, 정전압 모드 최대 전압(CVmax)은 입력 전압(Vdd)이며, 정전류 모드 최대 전압(CCmax)은 전류 검출 단자(Current Sensing, CS)를 통해 공급되는 전류에 의해 인가되는 전압일 수 있다.
제어부(160)는 및 센싱부(150)로부터 신호를 수신하여 스위칭부를 제어할 수 있다. 제어부(160)는 센싱부(150)로부터 정전압 제어 신호 및 정전류 제어 신호 중 적어도 하나를 수신할 수 있다. 이때, 정전압 제어 신호가 나타내는 전압 범위(voltage range)와 정전류 제어 신호가 나타내는 전압 범위는 일부 중첩될 수 있다. 다시 말해, 제어부(160)는 정전압 제어 신호 및 정전류 제어 신호의 듀티비를 기초로 정전압 제어 신호 및 정전류 제어 신호의 전압 범위를 결정할 수 있다.
제어부(160)는 센싱부(150)로부터 수신한 정전압 제어 신호 및 정전류 제어 신호를 기초로 정전압 모드, 정전류 모드 및 정전력 모드로 동작할 수 있다. 일 예로, 제어부(160)는 정전압 제어 신호의 전압 범위 중 중첩되는 전압 범위를 제외한 전압 범위에서 정전압 모드로 동작할 수 있다. 또는, 제어부(160)는 정전압 제어 신호만 입력되는 경우(또는, 정전류 제어 신호의 듀티비가 100%인 경우) 정전압 모드로 동작할 수 있다. 이 때, 제어부(160)는 정전압 제어 신호를 기초로 스위칭부를 제어하기 위한 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부(160)는 정전압 모드에서 정전압 제어 신호 및 전압 참조 전압(Vref)을 기초로 스위칭부 제어 신호를 생성할 수 있다.
다른 예로, 제어부(160)는 정전류 제어 신호의 전압 범위 중 중첩되는 전압 범위를 제외한 전압 범위에서 정전류 모드로 동작할 수 있다. 또는, 제어부(160)는 정전류 제어 신호만 입력되는 경우(또는, 정전압 제어 신호의 듀티비가 0%인 경우) 정전류 모드로 동작할 수 있다. 이 때, 제어부(160)는 정전류 제어 신호를 기초로 스위칭부를 제어하기 위한 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부(160)는 정전류 모드에서 정전류 제어 신호 및 전류 참조 전압(Iref)을 기초로 스위칭부 제어 신호를 생성할 수 있다.
또 다른 예로, 제어부(160)는 두 전압 범위가 중첩되는 전압 범위에서 정전력 모드로 동작할 수 있다. 또는, 제어부(160)는 정전류 제어 신호와 정전류 제어 신호가 동시에 입력되는 경우(또는, 정전압 제어 신호의 듀티비가 0% 이상이며 정전류 제어 신호의 듀티비가 100% 이하인 경우) 정전력 모드로 동작할 수 있다. 이 때, 제어부(160)는 정전압 제어 신호와 정전류 제어 신호를 기초로 스위칭부를 제어하기 위한 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부(160)는 정전력 모드에서 정전압 제어 신호, 정전류 제어 신호, 전압 참조 전압(Vref) 및 전류 참조 전압(Iref) 기초로 스위칭부 제어 신호를 생성할 수 있다.
도 3을 참조하면, LED 컨버터는 LED 전압의 크기에 따라 동작 모드가 달라질 수 있다. 도면에 표시된 Y축의 'LED 전압'은 LED 모듈부(140)에 인가되는 전압 또는 피드백(FB) 전압일 수 있다. 예를 들어, LED 컨버터는 LED 전압이 10[V]에서 20[V]인 구간에서는 CC 모드로 동작하며, 전압이 20[V]에서 30[V]인 구간에서는 CP 모드로 동작하며, 전압이 30[V]에서 40[V]인 구간에서는 CV 모드로 동작할 수 있다.
구체적으로, LED 전압이 10[V]일 때 센싱부(150)의 정전류 제어 신호의 PWM Duty는 0%이고 정전압 제어 신호의 PWM Duty는 0%일 수 있다. 이후, LED 전압이 20[V]가 될 때까지 정전류 제어 신호의 PWM Duty는 증가하여 50%가 된다. 반면, 이 구간에서 정전압 제어 신호의 PWM Duty는 0%로 유지된다. 이 때, 제어부(160)는 CC CONTROL의 PWM Duty에 기초하여 PWM 신호를 생성하며, 이를 DRIVE부에 인가한다.
이어서, LED 전압이 20[V]일 때 센싱부(150)의 정전류 제어 신호의 PWM Duty는 50%이고 정전압 제어 신호의 PWM Duty는 0%일 수 있다. 이후, LED 전압이 30[V]가 될 때까지 정전류 제어 신호의 PWM Duty는 증가하여 100%가 된다. 또한, 이 구간에서 정전압 제어 신호의 PWM Duty는 50%까지 증가하게 된다. 이 때, 제어부(160)는 CC CONTROL의 PWM Duty와 CV CONTROL의 PWM Duty를 결합하여 PWM 신호를 생성하며, 이를 DRIVE부에 인가한다.
나아가, LED 전압이 30[V]일 때 센싱부(150)의 정전류 제어 신호의 PWM Duty는 100%이고 정전압 제어 신호의 PWM Duty는 50%일 수 있다. 이후, LED 전압이 40[V]가 될 때까지 정전압 제어 신호의 PWM Duty는 증가하여 100%가 된다. 반면, 이 구간에서 정전류 제어 신호의 PWM Duty는 100%로 유지된다. 이 때, 제어부(160)는 CV CONTROL의 PWM Duty에 기초하여 PWM 신호를 생성하며, 이를 DRIVE부에 인가한다.
스위칭부(130)는 전계효과 트랜지스터(field effect transistor, FET)를 포함할 수 있다. 이 때, FET의 게이트(gate)는 제어부(160)와 연결되고, 드레인(drain)은 트랜스부(110)의 1차 권선과 연결되고, 소스(source)는 센싱부(150)와 연결될 수 있다. 예를 들어, FET의 소스의 전류는 전류 검출 단자를 통하여 센싱부(150)와 연결될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 LED 컨버터의 회로도이다.
도 2를 참조하면, LED 컨버터는 트랜스부(211, 212, 213), 전원부(220), 스위칭부(230), LED 모듈부(240), 센싱부(250) 및 제어부(260)를 포함할 수 있다. 제어부(260)는 로직컨트롤부 및 보호회로부로 기재될 수 있다.
일 예에 따르면, 트랜스부는 1차 권선(211), 2차 권선(212) 및 보조 권선(213)을 포함할 수 있다. 또는 트랜스부는 3차 권선 이상으로 구성될 수 있다. 트랜스부는 전원부를 통해 공급되는 직류 전원을 주파수를 가지는 스위칭부(230)의 TRIGGER(TURN-ON or TURN-OFF)신호에 따라 1차 권선(211)의 전원을 2차 권선(212)으로 전원을 전달할 수 있다. 트랜스부는 권선별로 기계적 절연 구조를 가짐으로써 2차측 전원이 노출되더라도 감전되는 위험을 제거할 수 있다. 또한 2차 권선(212)의 전원을 1차측 보조 권선(213)의 전원으로 별도의 피드백 부품없이 전달할 수 있다. 이를 통하여 트랜스부는 LED 컨버터가 PSR(primary side regulation)방식으로 동작하도록 할 수 있다.
일 예에 따르면, 전원부(220)는 1차 권선과 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 전원부(220)는 정류부를 포함할 수 있다. 전원부(220)는 정류부를 통하여 교류 입력 전원을 직류 전원으로 변환할 수 있다. 일 예로, 전원부(220)는 노이즈 필터를 포함할 수 있다. 노이즈 필터는 LED 컨버터 구동 시 발생되는 노이즈가 외부로 유출되는 것을 차단하여 주변기기에 영향을 주는 것을 방지할 수 있다. 또한, 노이즈 필터는 외부에서 유입되는 노이즈를 차단하여 컨버터의 소손을 방지할 수 있다.
일 예에 따르면, 스위칭부(230)는 전원부(220)로부터 1차 권선에 공급되는 전원을 제어할 수 있다. 일 예로, 스위칭부(230) 전원부(220)와 트랜스부 1차 권선(211)의 입력단 사이에 위치할 수 있다. 다른 예로, 스위칭부(230)는 트랜스부 1차 권선(211)의 출력단에 위치할 수 있다.
일 예로, 스위칭부(230)는 스위칭 소자와 DRIVE단을 포함할 수 있다. 스위칭부(230)는 제어부(260)에서 발생된 제어 신호(TRIGGER 신호)를 DRIVE단을 통해 강화 및 필터링하여 스위칭 소자에 전달하여 트랜스부를 ON/OFF할 수 있다. 여기서 스위칭 소자는 전계효과 트랜지스터(field effect transistor, FET)일 수 있다. 또한, 스위칭부(230)는 트랜스부를 ON/OFF할 때 발생되는 전력을 CS단에 CC MODE의 소스원으로 전달할 수 있다.
DRIVE단은 Power Switch(FET1)의 Gate단과 연결되며, 내부적으로 Vdd단에 높은 전압이 인가 되었을 때 Power Switch(FET1)의 Gate Protection을 위해 Clamp전압(EX:12V)을 형성하도록 구성될 수 있다. Vdd 전압이 UVLO(ON)이하로 떨어지는 경우, Drive단은 Low상태로 진입하여 Power Switch(FET1)의 동작을 Off상태로 만들 수 있다.
일 예에 따르면, LED 모듈부(240)는 트랜스부의 2차 권선(212)과 연결되어 전원을 공급받을 수 있다. 일 예로, LED 모듈부(240)는 하나 이상의 LED 및 평활부를 포함할 수 있다. 평활부는 트랜스부의 2차 권선(212)을 통해 입력되는 소정의 파형을 가지는 전원을 평활시켜 LED에 일정하게 공급할 수 있다.
센싱부(250)는 트랜스부의 보조 권선(213)과 연결되어 LED 모듈부에 인가되는 전압을 감지할 수 있다. 예를 들어, 트랜스부의 2차 권선(212)과 트랜스부의 보조 권선비(213)가 1:1인 경우, 보조 권선(213)의 전압은 2차 권선(212)의 인가 전압과 동일하게 인가될 수 있다.
일 예에 따르면, 센싱부(250)는 보조 권선(213)을 통해 감지된 LED 모듈부(240)의 전압을 기초로 피드백 전압을 생성할 수 있다. 일 예로, 센싱부(250)는 2차 권선의 출력단에 하나 이상의 저항을 연결하여 전압 강하시킬 수 있으며, 이를 통하여 원하는 크기의 피드백 전압을 생성할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(250)는 보조 권선(213)으로부터 입력되는 전압을 저항 R1과 R2를 이용하여 강하시킬 수 있으며, R1에 의해 강하된 전압을 피드백 전압(FB)으로 이용할 수 있다. 피드백 전압은 LED 컨버터의 동작 모드를 결정하는 기준 전압이 될 수 있다. 동작 모드는 정전압 모드, 정전류 모드 및 정전력 모드일 수 있다. 예를 들어, 센싱부(250)는 피드백 전압을 기초로 정전압 제어 신호(CV control) 및 정전류 제어 신호(CC control)를 생성하여 제어부(260)에 전송할 수 있다. 이 때, 정전압 제어 신호 및 정전류 제어 신호는 소정의 기준 전압과 피드백 전압을 비교하여 생성될 수 있다.
일 예를 들어, 센싱부(250)는 정전압 제어 신호 생성부 및 정전류 제어 신호 생성부를 포함할 수 있다. 일 예로, 정전압 제어 신호 생성부 및 정전류 제어 신호 생성부는 각각 두개의 연산 증폭기 및 A/D 컨버터로 구성될 수 있다.
정전압 제어 신호 생성부는 CV 생성부 및 CV 비교부로 표시된 연산 증폭기를 포함할 수 있다. 일 예로, CV 생성부는 전압 참조 전압(Vref)으로 설정된 전압을 기준 전압으로 하고, 전압 참조 전압(Vref)과 정전압 모드 최대 전압(CVmax)을 비교하여 CV MODE 동작구간을 형성할 수 있다, CV 생성부에서 출력되는 신호는 A/D 컨버터에 입력된다. 이때, 정전압 모드 최대 전압(CVmax)은 전압 참조 전압(Vref)보다 높아야 한다. 또한, 정전압 모드 최대 전압(CVmax)은 입력 전압(Vdd)일 수 있다. (CVmax > Vref), (VDD = CVmax)
일 예로, CV 비교부는 전압 참조 전압(Vref)으로 설정된 전압을 기준 전압으로 하고, 전압 참조 전압(Vref)과 피드백 전압(FB)을 비교하여 CVref 전압을 설정하며, CVref 신호를 A/D 컨버터에 입력한다. 이때 전압 참조 전압(Vref)은 전류 참조 전압(Iref) 보다 높아야 한다. (Vref > Iref), (CCmax = CVref), (CVmax > CCmax)
A/D 컨버터는 CV비교부의 출력 아날로그 신호와 CV생성부의 아날로그 신호를 인가받아 CV MODE의 소스를 형성하여 CV 제어 신호로 변경한다. 예를 들어, CVmax = CVduty 100%, CVmin = CVduty 0%로 변경할 수 있다.
정전류 제어 신호 생성부는 CC 생성부 및 CC 비교부로 표시된 연산 증폭기를 포함할 수 있다. 일 예로, CC 생성부는 전류 참조 전압(Iref)으로 설정된 전압을 기준 전압으로 하고 정전류 모드 최대 전압(CCmax) 과 비교하여 CC MODE 동작 구간을 형성할 수 있다. CC 생성부에서 출력되는 신호는 A/D 컨버터에 입력되어진다. 이때, 정전류 모드 최대 전압(CCmax)은 전류 참조 전압(Iref) 보다 높아야 한다. (CCmax > Iref), (Is = CCmin)
일 예로, CC 비교부는 전류 참조 전압(Iref)으로 설정된 전압을 기준 전압으로 하고 FB 전압과 비교하여 A/D 컨버터에 입력한다. 이때 전류 참조 전압(Iref) 은 전압 참조 전압(Vref) 보다 낮아야 한다. (Iref < Vref), (CVmin = CCref), (CCmin < CVmin)
A/D 컨버터는 CC비교부의 출력 아날로그 신호와 CC생성부의 아날로그 신호를 인가받아 CC MODE의 소스를 형성하여 CC 제어 신호로 변경한다. 예를 들어, CCmax = CCduty 100%, CCmin = CCduty 0%로 변경할 수 있다.
제어부(260)는 및 센싱부로부터 신호를 수신하여 스위칭부를 제어할 수 있다. 제어부(260)는 센싱부(250)로부터 정전압 제어 신호 및 정전류 제어 신호 중 적어도 하나를 수신할 수 있다. 이때, 정전압 제어 신호가 나타내는 전압 범위(voltage range)와 정전류 제어 신호가 나타내는 전압 범위는 일부 중첩될 수 있다. 다시 말해, 제어부(260)는 정전압 제어 신호 및 정전류 제어 신호의 듀티비를 기초로 정전압 제어 신호 및 정전류 제어 신호의 전압 범위를 결정할 수 있다.
제어부(260)는 정전압 제어 신호 생성부에서 출력되는 CV CONTROL 신호 와 정전류 제어 신호 생성부에서 출력되는 CC CONTROL 신호를 입력 받아 전압 참조 전압(Vref)과 전류 참조 전압(Iref)의 레벨을 비교하여 CV MODE 와 CC MODE로 동작하고, 부가적으로 CV MODE 및 CC MODE의 중첩되는 영역(MULTY MODE)을 형성하며 히스테리시스(HYSTERESIS) 특성을 이용하여 CP(CONSTANT POWER: 정전력) MODE로 동작할 수 있다. 또한, 제어부(260)는 비정상적 상태에서 오동작 또는 회로 및 부품의 소손을 방지하기 위하여 부가적인 INNER OTP(Inner Over-Temp Protection: 내부 과온도 보호회로), OVP(Over-Voltage Protection: 과전압 보호회로), UVLO(Under Voltage Lock Out: 저전압 보호회로), OPP(Over-Power Protection: 과전력 보호회로), OUT OVP(Output Over-Voltage Protection: 출력단 과전압 보호회로)의 신호를 입력 받아 DRIVE단에 입력되는 Trigger신호를 차단할 수 있다.
스위칭부(230)는 전계효과 트랜지스터(field effect transistor, FET)를 포함할 수 있다. 이 때, FET의 게이트(gate)는 제어부(260)와 연결되고, 드레인(drain)은 트랜스부의 1차 권선(211)과 연결되고, 소스(source)는 센싱부(250)와 연결될 수 있다. 예를 들어, FET의 소스의 전류는 전류 검출 단자를 통하여 센싱부(250)와 연결될 수 있다.
본 발명의 일 양상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있다. 상기의 프로그램을 구현하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함할 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 디스크 등을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 작성되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.
100: LED 컨버터
110: 트랜스부
120: 전원부
130: 스위칭부
140: LED 모듈부
150: 센싱부
160: 제어부

Claims (10)

1차 권선, 2차 권선 및 보조 권선을 포함하는 트랜스부;
상기 1차 권선과 연결되어 전원을 공급하는 전원부;
상기 전원부로부터 상기 1차 권선에 공급되는 전원을 제어하는 스위칭부;
상기 2차 권선과 연결된 LED 모듈부;
상기 보조 권선과 연결되어 LED 모듈부의 전압을 감지하는 센싱부; 및
상기 센싱부로부터 신호를 수신하여 상기 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는 상기 센싱부로부터 정전압 제어 신호 및 정전류 제어 신호를 수신하여 정전압 모드, 정전류 모드 및 정전력 모드로 동작하고,
상기 정전압 제어 신호의 전압 범위(voltage range)와 상기 정전류 제어 신호의 전압 범위는 일부 중첩되며,
상기 제어부는 상기 정전압 제어 신호의 전압 범위 중 중첩되는 전압 범위를 제외한 전압 범위에서 정전압 모드로 동작하며, 상기 정전류 제어 신호의 전압 범위 중 중첩되는 전압 범위를 제외한 전압 범위에서 정전류 모드로 동작하며, 두 전압 범위가 중첩되는 전압 범위에서 정전력 모드로 동작하는, LED 컨버터.
제 1 항에 있어서,
상기 센싱부는
상기 보조 권선을 통해 감지된 LED 모듈부의 전압을 기초로 피드백 전압을 생성하며, 상기 피드백 전압을 기초로 정전압 제어 신호 및 정전류 제어 신호를 생성하여 상기 제어부에 전송하는, LED 컨버터.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는
정전압 모드에서 상기 정전압 제어 신호 및 전압 참조 전압(Vref)을 기초로 스위칭부 제어 신호를 생성하며,
정전류 모드에서 상기 정전류 제어 신호 및 전류 참조 전압(Iref)을 기초로 스위칭부 제어 신호를 생성하며,
정전력 모드에서 상기 정전압 제어 신호, 상기 정전류 제어 신호, 전압 참조 전압(Vref) 및 전류 참조 전압 기초(Iref)로 스위칭부 제어 신호를 생성하는, LED 컨버터.
제 2 항에 있어서,
상기 센싱부는
전압 참조 전압(Vref)과 상기 피드백 전압을 비교하여 생성된 출력 전압을 펄스폭 변조하여 상기 정전압 제어 신호를 생성하며,
전류 참조 전압(Iref)과 상기 피드백 전압을 비교하여 생성된 출력 전압을 펄스폭 변조하여 상기 정전류 제어 신호를 생성하는, LED 컨버터.
제 5 항에 있어서,
상기 정전압 제어 신호의 듀티비는 상기 피드백 전압이 정전압 모드 최대 전압(CVmax)과 같은 때 100%가 되며, 상기 피드백 전압이 상기 전압 참조 전압(Vref)과 같을 때 0%가 되고,
상기 정전류 제어 신호의 듀티비는 상기 피드백 전압이 정전류 모드 최대 전압(CCmax)과 같은 때 100%가 되며, 상기 피드백 전압이 상기 전류 참조 전압(Iref)과 같을 때 0%가 되는, LED 컨버터.
제 6 항에 있어서,
상기 전압 참조 전압(Vref)은 상기 전류 참조 전압(Iref)보다 크며, 정전압 모드 최대 전압(CVmax)은 정전류 모드 최대 전압(CCmax)보다 큰, LED 컨버터.
제 6 항에 있어서,
상기 정전압 모드 최대 전압(CVmax)은 입력 전압(Vdd)이며, 상기 정전류 모드 최대 전압(CCmax)은 전류 검출 단자(Current Sensing, CS)를 통해 공급되는 전류에 의해 인가되는 전압인, LED 컨버터.
제 8 항에 있어서,
상기 스위칭부는 전계효과 트랜지스터(field effect transistor, FET)를 포함하며,
상기 FET의 게이트(gate)는 상기 제어부와 연결되고, 드레인(drain)은 상기 1차 권선과 연결되고, 소스(source)는 상기 센싱부와 연결되는, LED 컨버터.
제 9 항에 있어서,
상기 전류 검출 단자는 상기 FET의 소스와 연결된, LED 컨버터.
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