KR102145956B1 - 다채널 led 구동 회로 - Google Patents

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    • H05B45/37—Converter circuits

Abstract

다채널 LED 드라이버가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 LED 스트링 및 제1 LED 스트링의 소비전력보다 작은 소비전력이 요구되는 하나 이상의 제2 LED 스트링을 포함하는 다채널 LED 스트링을 구동하기 위한 다채널 LED 드라이버에 있어서, 입력 전압이 인가되면 다채널 LED 스트링을 구동하기 위한 제1 출력전압을 생성하고, 제2 출력전압을 생성하는 정전압 제어부, 제2 출력전압을 분배하여 기준 전압을 생성하는 전압 디바이더 및 제2 LED 스트링 각각에 직렬연결되며, 전압 디바이더로부터 인가되는 기준 전압에 따라 스위칭하면서 제2 LED 스트링에 흐르는 전류를 조절하는 스위칭부를 포함하는 다채널 LED 드라이버가 제공된다.

Description

다채널 LED 구동 회로{MULTI CHANNEL LIGHT EMITTING DIODE DRIVER}
본 발명은 LED 구동 회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구동 특성이 다른 복수의 LED 스트링 각각을 독립적으로 구동하기 위한 다채널 LED 구동 회로에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED ; Light Emitting Diode)에 대한 구동 회로를 설계하는 경우, 설계 목적에 따라 다양한 종류의 구동 회로를 구현할 수 있다. 이 경우, LED 구동 회로는 사용 용도와 LED의 구동 특성, LED 배열의 구성 등에 따라 효율 및 LED의 수명 등에 많은 영향을 미치므로 이에 대한 심도있는 연구가 필요한 실정이다.
최근 LED 관련 기술은 기술경쟁으로 인하여 아주 빠르게 고효율화가 이루어지고 있고, 백색 LED가 개발되면서 일반 조명, 고효율 조명 시장으로 확산되고 있으며, 차량용 조명으로서도 각광받고 있다.
한편, 액정 디스플레이(이하, LCD)는 자체로 빛을 내지 못하기 때문에 LCD 패널 뒷쪽에 백라이트유닛(Back Light Unit)를 결합시켜 LCD에 나타난 화면을 볼 수 있도록 한다. 이러한 백라이트유닛에는 일반적으로 LED 스트링이 채용되고 있고 복수의 LED 스트링 각각을 구동시키기 위해 요구되는 전압은 모두 동일하므로, 백라이트유닛에 대한 구동 회로의 설계는 비교적 용이하다.
반면, 차량용 램프 등을 비롯한 그 외의 분야에서는 LED의 종류 등에 따라 구동에 요구되는 전압 및 전류가 상이할 수 있고, 동일한 LED인 경우에도 직렬 또는 병렬 연결되는 개수에 따라 구동 특성 및 구동 조건이 달라질 수 있다.
이에 따라, 다채널 LED 스트링 각각의 구동 특성을 모두 만족시키면서 독립적으로 제어할 수 있는 구동 회로에 대한 설계에 어려움이 있었다.
상술한 문제를 해결하기 위한 종래기술로서 도 1과 같은 LED 구동 회로가 소개되어 있다.
도 1을 참조하여 종래기술의 LED 구동 회로를 살펴보면, 다채널을 구성하는 LED 스트링(120)들을 독립적으로 제어하기 위해서, LED 스트링(120) 마다 이를 구동시키기 위한 정전압 제어부(100), LDO(Low Drop Out regulator, 110) 및 스위칭부(130)가 연결되어 있다.
상기 각 구성의 기능을 간략히 설명하면, 정전압 제어부(100)는 입력 전압(VIN)을 LED 스트링(120)의 구동에 적합한 전압으로 변환하여 출력하고, LDO(110)는 소정의 전압을 인가받아 기준 전압(VREF)을 생성하는 역할을 한다. 그리고, 스위칭부(130)는 연산 증폭기, 트랜지스터(Q) 및 감지 저항(Rs)을 포함하는데, 연산 증폭기는 감지 저항 양단의 전압이 반전 단자(-)에 인가되는 상태에서, LDO(110)에 의해 생성된 기준 전압(VREF)이 비반전 단자(+)에 인가됨에 따라 출력 전압을 생성하고, 트랜지스터(Q)는 게이트 단자에 상기 출력 전압이 인가됨에 따라 턴온(turn on) 또는 턴오프(turn off)되면서 LED 스트링(120)을 통과하는 전류량을 조절한다.
그러나, 상기 종래기술의 LED 구동 회로에 있어서, 정전압 제어부에 구비된 LDO는 정전압 제어부 내부의 기타 제어 블록에 전력을 공급하는 용도만으로 사용되었기 때문에, LED 스트링을 구동시키기 위해서는 LED 드라이버 내에 별도의 LDO를 설치해야 한다는 비경제적인 측면이 있었다.
또한, 상기 종래기술의 LED 구동 회로는 제어 대상이 되는 LED 스트링의 채널 수가 증가하는 경우 트랜지스터 및 연산 증폭기의 개수는 물론 정전압 제어부 및 LDO의 개수 역시 증가하게 되어 LED 구동 회로를 소형화하는 데에 어려움이 있었다.
또한, 제한된 영역 내에 장착되어야 하는 소자의 종류 및 개수가 증가함에 따라 발열 내지 다양한 소자 사이의 전기적, 물리적 간섭이 발생하는 문제가 있었고, 이에 따라 LED 구동 회로에 대한 전반적인 신뢰성 확보에 한계가 있었다.
그리고, 상기 종래기술의 LED 구동 회로는 LED 스트링의 채널 수가 증가함에 따라 추가적인 정전압 제어부 및 LDO가 필요하며, 이들을 동작 시키기 위한 소비 전력이 상승하여 비효율적이라는 문제가 있었다.
상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 단일의 정전압 제어부를 이용하여 구동전압 또는 전류가 각각 다른 복수의 LED 스트링을 구동할 수 있는 다채널 LED 구동 회로를 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 제한된 영역 내에 장착되어야 하는 소자의 종류 및 개수를 감소시킴에 따라 발열 내지 다양한 소자 사이의 전기적, 물리적 간섭 현상을 최소화하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 발열 내지 다양한 소자 사이의 전기적, 물리적 간섭 현상을 최소화함으로써 LED 구동 회로에 대한 전반적인 신뢰성을 향상시키고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 LED 스트링의 채널 수가 증가함에 따라 정전압 제어부 및 LDO가 추가적으로 설치되어야 하는 필요성을 제거함으로써 LED의 구동에 의하여 소비되는 전력을 저감하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 LED 스트링 및 상기 제1 LED 스트링의 소비전력보다 작은 소비전력이 요구되는 하나 이상의 제2 LED 스트링을 포함하는 다채널 LED 스트링을 구동하기 위한 다채널 LED 드라이버에 있어서, 입력 전압이 인가되면 상기 다채널 LED 스트링을 구동하기 위한 제1 출력전압을 생성하고, 제2 출력전압을 생성하는 정전압 제어부, 상기 제2 출력전압을 분배하여 기준 전압을 생성하는 전압 디바이더 및 상기 제2 LED 스트링 각각에 직렬연결되며, 상기 전압 디바이더로부터 인가되는 상기 기준 전압에 따라 스위칭하면서 상기 제2 LED 스트링에 흐르는 전류를 조절하는 스위칭부를 포함하는 다채널 LED 드라이버가 제공된다.
또한, 상기 제2 LED 스트링은 복수개가 병렬연결되며, 상기 제2 LED 스트링 각각의 구동 전압은 서로 상이한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 입력 전압은 9V 이상 16V 이하인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 정전압 제어부는, 상기 입력 전압이 인가되면 상기 다채널 LED 스트링을 구동하기 위한 상기 제1 출력전압을 생성하는 SMPS 및 LDO를 포함하여, 상기 SMPS에 의해 생성되는 상기 제1 출력전압을 조절하고, 상기 제1 LED 스트링에 흐르는 전류를 제어하며, 상기 LDO를 통해 상기 제2 출력전압을 생성하는 드라이버 IC를 포함할 수 있다.
또한, 상기 SMPS는, 부스트 컨버터, 벅 컨버터 또는 SEPIC 중 어느 하나일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 하이저항 및 로우저항을 포함하고, 상기 하이저항 및 로우저항의 저항비에 따라 상기 제1 출력 전압을 분배하여 피드백 전압신호를 생성하는 분압기를 더 포함하고, 상기 드라이버 IC는 상기 피드백 전압신호에 따라 상기 SMPS를 제어할 수 있다.
또한, 상기 전압 디바이더는, 상기 제2 LED 스트링의 개수와 동일한 개수가 구비되고, 상기 전압 디바이더 각각은 상기 제2 LED 스트링에 대하여 기 설정된 전류 레벨에 대응하는 기준 전압을 생성할 수 있다.
또한, 상기 스위칭부는, 드레인 단자가 상기 제2 LED 스트링과 직렬연결되는 트랜지스터, 일단이 상기 트랜지스터의 소스 단자에 직렬연결되고, 타단이 접지되는 감지 저항 및 반전 입력단자가 상기 트랜지스터의 상기 소스 단자에 직렬연결되고, 비반전 입력단자가 상기 기준 전압을 인가받으며, 출력 단자는 상기 트랜지스터의 게이트 단자에 연결되는 연산 증폭기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 입력 전압과 상기 정전압 제어부 사이에 설치되어, 상기 상기 입력 전압에 포함된 노이즈 또는 전자파를 제거하는 EMI필터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 다채널 LED 스트링은 차량용 램프일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 단일의 정전압 제어부를 이용하여 복수의 LED 스트링을 구동할 수 있는 다채널 LED 구동 회로를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 제한된 영역 내에 장착되어야 하는 부품의 종류 및 개수를 감소시킴에 따라 발열 내지 다양한 부품 사이의 전기적, 물리적 간섭 현상을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 발열 내지 다양한 부품 사이의 전기적, 물리적 간섭 현상을 최소화함으로써 LED 구동 회로에 대한 전반적인 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, LED 스트링의 채널 수가 증가함에 따라 정전압 제어부 및 LDO가 추가적으로 설치되어야 하는 필요성을 제거할 수 있고, 이에 따라 LED의 구동에 의하여 소비되는 전력을 저감할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 LED 드라이버의 구성을 간략히 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 LED 드라이버의 구성을 간략히 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다채널 LED 드라이버의 내부 구조를 나타낸 회로도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다채널 LED 드라이버의 내부 구조를 나타낸 회로도이다.
본 명세서에서 개시되는 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되거나 이용되지 않아야 할 것이다. 이 분야의 통상의 기술자에게 본 명세서의 실시예를 포함한 설명은 다양한 응용을 갖는다는 것이 당연하다. 따라서, 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상, 임의의 실시예는 본 발명을 보다 잘 설명하기 위한 예시적인 것이며 본 발명의 범위가 실시예들로 한정되는 것을 의도하지 않는다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예에 따른 다채널 LED 드라이버(200)는, 제1 LED 스트링(221) 및 하나 이상의 제2 LED 스트링(225)(즉, 다채널 LED 스트링)을 구동하기 위한 장치이다.
여기서, 제1 LED 스트링(221)이란 다채널 LED 스트링(220) 중에서 구동 소비전력이 가장 높은 LED 스트링을 의미하며, 제2 LED 스트링(225)이란 다채널 LED 스트링(220)에서 제1 LED 스트링(221)을 제외한 모든 LED 스트링을 의미한다. 또한, 제2 LED 스트링(225)은 복수개가 병렬연결될 수 있으며, 이러한 제2 LED 스트링(225) 각각의 구동 전압 또는 전류는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 LED 드라이버(200)의 구성을 간략히 나타낸 블록도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다채널 LED 드라이버(200)의 내부 구조를 나타낸 회로도이다.
도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다채널 LED 드라이버(200)의 구체적인 구성을 살펴보면, 정전압 제어부(210)와 전압 디바이더(230) 및 스위칭부(240)를 포함한다.
정전압 제어부(210)는 SMPS(211) 및 드라이버 IC(212)를 포함할 수 있고, 이 경우 드라이버 IC(212)에는 LDO가 포함된다.
SMPS(211)는 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply)의 약자로서로, 배터리 등을 포함하는 소정의 전원으로부터 입력전압(VIN)이 인가되면, 다채널 LED 스트링(220)을 구동하기 위한 제1 출력전압(214)을 생성하는 역할을 한다.
즉, SMPS(211)는 인가되는 입력전압(VIN)을 다채널 LED 스트링(220)의 구동에 적합한 전압, 즉 제1 출력전압(214)으로 변환하여 다채널 LED 스트링(220)의 애노드(anode)로 공급한다. 다채널 LED 스트링(220)은 SMPS(211)로부터 공급된 제1 출력전압(214)에 대응하여 발생되는 전류에 따라 점멸한다. 한편, 일반적인 LED의 구동 전압은 2V 내지 3V이고, LED 드라이버에 인가되는 입력전압(VIN)은 9V 이상 16V 이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, SMPS(211)는 부스트(Boost) 컨버터, 벅(buck) 컨버터, 벅-부스트(buck-boost) 컨버터 또는 SEPIC(Single Ended Primary Inductance Converter) 중 어느 하나일 수 있다.
정전압 제어부(210)는 제1 LED 스트링(221)의 구동 전압을 기준으로 제1 출력전압(214)을 생성하도록 설정될 수 있다.
예를 들어, 12V의 입력전압(VIN)을 인가받아, 제1 LED 스트링(221) 및 3개의 제2 LED 스트링(225)으로 구성된 4채널 LED 스트링을 구동하는 경우를 가정할 수 있다.
제1 LED 스트링(221)의 구동 전압이 16V이고, 3개의 제2 LED 스트링(225)의 구동 전압이 각각 12V, 8V, 4V인 경우라면, 4채널 LED 스트링 모두를 구동시킬 수 있는 최소 전압은 제1 LED 스트링(221)의 구동 전압인 16V이다.
이 경우, 정전압 제어부(210)는 12V의 입력전압(VIN)을 승압하여 기 설정된 전압 레벨에 따라 제1 출력전압(214)을 17V 등으로 생성할 수 있다. 제1 출력전압(214)이 제1 LED 스트링(221)의 구동 전압 보다 높게 설정되는 이유는 오차 및 손실을 고려해야 하기 때문이다.
전압 디바이더(230)는 분배저항(RD, Rd)을 포함한다. LDO에 의해 생성된 제2 출력전압(215)은 분배 저항(RD, Rd)의 저항비에 따라 분배되어 기준 전압을 생성하는 역할을 한다.
또한, 전압 디바이더(230)는 제2 LED 스트링(225)의 채널 수와 동일한 개수가 구비되고, 전압 디바이더(230) 각각은 제2 LED 스트링(225)에 대하여 기 설정된 전류 레벨에 대응하는 기준 전압(VREF)을 생성할 수 있다. 한편, SMPS와 드라이버 IC가 일체형인 경우, 전압 디아비더(230)는 다채널 LED 스트링의 채널 수와 동일한 개수가 구비될 수 있다.
일 예로서, 도 3에는 제2 LED 스트링(225)이 n 채널인 경우의 전압 디바이더(230)가 제시되어 있다.
도 3을 참조하면, 제2 출력전압(215)은 분배 저항 RD1 및 Rd1의 저항비에 따라 분압되어 제1 채널 제2 LED 스트링(225)에 대한 기준 전압(VREF1)으로 변환되고, 분배 저항 RDn 및 Rdn의 저항비에 따라 분압되어 제n 채널 제2 LED 스트링(225)에 대한 기준 전압(VREFn)으로 변환된다. 도 3에서는 제1 및 n 채널 제2 LED 스트링(225)만이 도시되어 있으나, 제2 내지 제(n-1) 채널 제2 LED 스트링(225)이 포함되어 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
드라이버 IC(212)는 SMPS(211)에 의해 생성되는 제1 출력전압(214) 및 제1 LED 스트링(221)에 흐르는 전류를 조절하는 역할을 한다. 즉, 드라이버 IC(212)는 펄스폭변조(PWM ; Pulse Width Modulation) 등의 일반적으로 알려진 변조 방식을 적용하여, SMPS(211) 내의 스위칭 소자(예, 트랜지스터)의 턴온(turn on) 또는 턴오프(turn off)를 제어함으로써 제1 출력전압(214)을 조절할 수 있다.
또한, 드라이버 IC(212)는 LDO(Low DropOut regulator)를 포함한다. LDO는 저전압강하 레귤레이터로서 입력전압(VIN)이나 부하의 변동에 대하여 항상 안정한 전압을 출력하는 구성이다. 본 발명의 실시예에 있어서, LDO는 전압 디바이더(230)가 기준 전압(VREF)을 생성할 수 있도록 제2 출력전압(215)을 생성하는 역할을 한다.
스위칭부(240)는 제2 LED 스트링(225)의 채널 수와 동일한 개수의 트랜지스터, 감지 저항(R1~Rn) 및 연산 증폭기(241)를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 이러한 스위칭부(240)는 전압 디바이더(230)로부터 인가되는 기준 전압(VREF1 내지 V REFn)에 따라 스위칭하면서 제2 LED 스트링(225)에 흐르는 전류를 조절하는 역할을 하는 바, 이하 구체적인 구성을 살펴본다.
트랜지스터(Q1~Qn)는 드레인 단자(Drain)가 제2 LED 스트링(225)의 캐소드(cathod)와 직렬연결된다. 또한, 트랜지스터(Q1~Qn)는 연산 증폭기(241)의 출력 단자로부터 게이트 단자(Gate)에 인가되는 전압에 따라 턴온(turn on) 또는 턴오프(turn off) 됨으로써 제2-1 LED 스트링(225) 내지 제2-n LED 스트링(225)을 통과하는 전류량을 조절한다.
감지 저항(R1-Rn)은 일단이 트랜지스터(Q1~Qn) 각각의 소스 단자(Source)에 직렬연결되고, 타단이 접지된다. 감지 저항(R1~Rn) 양단에 인가되는 전압은 연산 증폭기(241)의 반전 입력단자(-)로 피드백 입력된다.
연산 증폭기(241)는 반전 입력단자(-)가 트랜지스터(Q1~Qn)의 소스 단자에 직렬연결되고, 비반전 입력단자(+)가 기준 전압(VREF)을 인가받으며, 출력 단자는 트랜지스터의 게이트 단자에 연결된다. 여기서 출력 단자는, 비반전 입력단자(+)에 인가되는 기준 전압과 감지 저항(R1~Rn) 양단에 인가되는 전압의 차이에 해당하는 보상된 전압을 출력하여 제2 LED 스트링(225)에 대한 정전류 제어를 하게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 LED 드라이버(200)는 EMI 필터(250)(ElectroMagnetic Interference filter, 전자파 장해 필터) 및 분압기(260)를 더 포함할 수 있다.
EMI 필터(250)는 입력전압(VIN)과 정전압 제어부(210) 사이에 설치되어, 입력전압(VIN)에 포함된 노이즈 또는 전자파를 제거하는 역할을 한다. 본 발명의 실시예들은 제1 LED 스트링(221) 및 하나 이상의 제2 LED 스트링(225)을 포함하는 다채널 LED 스트링(220)을 구동하기 위한 것으로서, 특히 채널 수가 증가할수록 LED 스트링 각각의 구동 전압 역시 다양해지므로 입력전압(VIN)의 안정화가 매우 중요하다. 즉, EMI 필터(250)는 입력전압(VIN)을 안정화하여 정전압 제어부(210)에 공급한다.
또한,
분압기(260)는 하이저항(RH) 및 로우저항(RL)을 포함한다. 즉, 분압기(260)는 하이저항(RH) 및 로우저항(RL)의 저항비에 따라 제1 출력전압(214)을 분배하여 피드백 전압신호를 생성한다. 이러한 피드백 전압신호는 드라이버 IC(212)에 의해 감지되고, 드라이버 IC(212)는 SMPS(211)에 포함된 스위칭 소자(예, 트랜지스터)의 턴온(turn on) 또는 턴오프(turn off)를 제어함으로써 제1 출력전압(214)을 조절할 수 있다.
예를 들어, 제1 출력전압(214)이 10V로 설정된 경우를 가정할 수 있다. 이 경우 분압기(260)에 의해 생성된 피드백 전압신호가 7V라면, 드라이버 IC(212)는 피드백 전압신호가 10V에 도달할 때까지 SMPS(211)에 포함된 스위칭 소자가 턴오프(turn off) 되도록 제어할 수 있다. 또한, 분압기(260)에 의해 생성된 피드백 전압신호가 12V라면, 드라이버 IC(212)는 피드백 전압신호가 10V에 도달할 때까지 SMPS(211)에 포함된 스위칭 소자가 턴온(turn on) 되도록 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다채널 LED 드라이버의 내부 구조를 나타낸 회로도이다.
도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다채널 LED 드라이버(200)의 구체적인 구성을 살펴보면, 정전압 제어부(210)와 전압 디바이더(230) 및 스위칭부(240)를 포함한다.
정전압 제어부(210)는 SMPS와 드라이버 IC는 일체형, 즉 LDO가 내장된 드라이버 IC가 SMPS에 포함될 수 있다.
SMPS(211)는 다채널 LED 스트링(220)을 구동하기 위한 제1 출력전압(214)을 생성하는 역할을 한다.
즉, SMPS(211)는 인가되는 입력전압(VIN)을 다채널 LED 스트링(220)의 구동에 적합한 전압, 즉 제1 출력전압(214)으로 변환하여 다채널 LED 스트링(220)의 애노드(anode)로 공급한다. 다채널 LED 스트링(220)은 SMPS(211)로부터 공급된 제1 출력전압(214)에 대응하여 발생되는 전류에 따라 점멸한다.
전압 디바이더(230)는 분배저항(RD, Rd)을 포함한다. LDO에 의해 생성된 제2 출력전압(215)은 분배 저항(RD, Rd)의 저항비에 따라 분배되어 기준 전압을 생성하는 역할을 한다.
또한, 전압 디바이더(230)는 다채널 LED 스트링의 채널 수와 동일한 개수가 구비되고, 전압 디바이더(230) 각각은 다채널 LED 스트링에 대하여 기 설정된 전류 레벨에 대응하는 기준 전압(VREF)을 생성할 수 있다.일 예로서, 도 4에는 다채널 LED 스트링이 n 채널인 경우의 전압 디바이더(230)가 제시되어 있다.
도 4를 참조하면, 제2 출력전압(215)은 분배 저항 RD1 및 Rd1의 저항비에 따라 분압되어 제1 LED 스트링(221)에 대한 기준 전압(VREF1)으로 변환되고, 분배 저항 RDn 및 Rdn의 저항비에 따라 분압되어 제2-n LED 스트링(225)에 대한 기준 전압(VREFn)으로 변환된다. 도 4에서는 제1 LED 스트링(221) 및 제2-n LED 스트링(225)만이 도시되어 있으나, 제2 내지 제(n-1) 채널 제2 LED 스트링(225)이 포함되어 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
스위칭부(240)는 다채널 LED 스트링의 채널 수와 동일한 개수의 트랜지스터, 감지 저항(R1~Rn) 및 연산 증폭기(241)를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 이러한 스위칭부(240)는 전압 디바이더(230)로부터 인가되는 기준 전압(VREF1 내지 V REFn)에 따라 스위칭하면서 다채널 LED 스트링 각각에 흐르는 전류를 조절하는 역할을 하는 바, 이하 구체적인 구성을 살펴본다.
트랜지스터(Q1~Qn)는 드레인 단자(Drain)가 다채널 LED 스트링의 캐소드(cathod)와 직렬연결된다. 또한, 트랜지스터(Q1~Qn)는 연산 증폭기(241)의 출력 단자로부터 게이트 단자(Gate)에 인가되는 전압에 따라 턴온(turn on) 또는 턴오프(turn off) 됨으로써 제1 LED 스트링(221) 및 제2 LED 스트링(225)을 모두 포함하는 다채널(즉, n채널) LED 스트링을 통과하는 전류량을 조절한다.
감지 저항(R1-Rn)은 일단이 트랜지스터(Q1~Qn) 각각의 소스 단자(Source)에 직렬연결되고, 타단이 접지된다. 감지 저항(R1~Rn) 양단에 인가되는 전압은 연산 증폭기(241)의 반전 입력단자(-)로 피드백 입력된다.
연산 증폭기(241)는 반전 입력단자(-)가 트랜지스터(Q1~Qn)의 소스 단자에 직렬연결되고, 비반전 입력단자(+)가 기준 전압(VREF)을 인가받으며, 출력 단자는 트랜지스터의 게이트 단자에 연결된다. 여기서 출력 단자는, 비반전 입력단자(+)에 인가되는 기준 전압과 감지 저항(R1~Rn) 양단에 인가되는 전압의 차이에 해당하는 보상된 전압을 출력하여 다채널 LED 스트링에 대한 정전류 제어를 하게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다채널 LED 드라이버(200)에 있어서, 다채널 LED 스트링(220)은 차량용 램프인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
차량에는 리어 콤비네이션 램프(Rear Combination Lamp ; RCL), 데이라이트 러닝 램프(Daylight Running Lamp ; DRL) 등 LED를 이용한 다양한 램프들이 장착된다.
리어 콤비네이션 램프(Rear Combination Lamp ; RCL)만 살펴보더라도, 제동등(break lamp), 후진등(back lamp) 등의 다양한 LED 모듈이 적용된다. 그리고, 자동차안전기준에 관한 규칙에는 제동등(break lamp)에 대하여 40칸델라 이상 420칸델라 이하, 후진등(back lamp)에 대하여 2칸델라 이상 25칸델라 이하의 광도일 것이 요구되고 있는 바, 이들을 구성하는 LED 스트링 각각이 필요로 하는 전압 및 전류에 대한 독립적인 제어가 필수적으로 요구된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 의하면 다채널 LED 스트링(220)을 독립적으로 제어할 수 있으므로, 특히 차량용 램프에 채용되는 LED 모듈의 구동에 적합하다.
위에서 설명된 본 발명의 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
200 : 다채널 LED 드라이버 210 : 정전압 제어부
211 : SMPS 212 : 드라이버 IC
213 : LDO 214 : 제1 출력전압
215 : 제2 출력전압 220 : 다채널 LED 스트링
221 : 제1 LED 스트링 225 : 제2 LED 스트링
230 : 전압 디바이더 240 : 스위칭부
241 : 연산 증폭기 250 : EMI 필터
260 : 분압기
VREF1~VREFn : 기준 전압
Q1~Qn : 트랜지스터
RD1, RDn, Rd1, Rdn : 분배 저항
R1~Rn : 감지 저항
RH : 하이저항
RL : 로우저항

Claims (10)

  1. 제1 LED 스트링 및 상기 제1 LED 스트링의 소비전력보다 작은 소비전력이 요구되는 하나 이상의 제2 LED 스트링을 포함하는 다채널 LED 스트링을 구동하기 위한 다채널 LED 드라이버에 있어서,
    입력 전압이 인가되면 상기 다채널 LED 스트링을 구동하기 위한 제1 출력전압을 생성하고, 상기 제1 출력전압과는 별도로 제2 출력전압을 생성하는 정전압 제어부;
    상기 제2 출력전압을 분배하여 기준 전압을 생성하는 전압 디바이더; 및
    상기 제2 LED 스트링 각각에 직렬연결되며, 상기 전압 디바이더로부터 인가되는 상기 기준 전압에 따라 스위칭하면서 상기 제2 LED 스트링에 흐르는 전류를 조절하는 스위칭부;
    를 포함하고,
    상기 정전압 제어부는,
    상기 입력 전압이 인가되면 상기 다채널 LED 스트링을 구동하기 위한 상기 제1 출력전압을 생성하는 SMPS와,
    상기 SMPS에 의해 생성된 상기 제1 출력전압을 조절하고, 상기 제1 LED 스트링에 흐르는 전류를 제어하며, 상기 제2 출력전압을 생성하는 드라이버 IC를 포함하며,
    상기 드라이버 IC는 LDO를 더 포함하여, 상기 LDO를 통해 상기 제2 출력전압을 생성하고, 상기 제1 LED 스트링의 출력단은 상기 드라이버 IC에 연결된 것을 특징으로 하는, 다채널 LED 드라이버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 LED 스트링은 복수개가 병렬연결되며, 상기 제2 LED 스트링 각각의 구동 전압은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 다채널 LED 드라이버
  3. 제1항에 있어서,
    상기 입력 전압은 9V 이상 16V 이하인 것을 특징으로 하는 다채널 LED 드라이버
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 SMPS는,
    부스트 컨버터, 벅 컨버터 또는 SEPIC 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다채널 LED 드라이버
  6. 제1항에 있어서,
    하이저항 및 로우저항을 포함하고, 상기 하이저항 및 로우저항의 저항비에 따라 상기 제1 출력 전압을 분배하여 피드백 전압신호를 생성하는 분압기;
    를 더 포함하고,
    상기 드라이버 IC는 상기 피드백 전압신호에 따라 상기 SMPS를 제어하는 것을 특징으로 하는 다채널 LED 드라이버
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전압 디바이더는,
    상기 제2 LED 스트링의 개수와 동일한 개수가 구비되고, 상기 전압 디바이더 각각은 상기 제2 LED 스트링에 대하여 기 설정된 전류 레벨에 대응하는 기준 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 다채널 LED 드라이버
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    드레인 단자가 상기 제2 LED 스트링과 직렬연결되는 트랜지스터;
    일단이 상기 트랜지스터의 소스 단자에 직렬연결되고, 타단이 접지되는 감지 저항; 및
    반전 입력단자가 상기 트랜지스터의 상기 소스 단자에 직렬연결되고, 비반전 입력단자가 상기 기준 전압을 인가받으며, 출력 단자는 상기 트랜지스터의 게이트 단자에 연결되는 연산 증폭기;
    를 포함하는 다채널 LED 드라이버
  9. 제1항에 있어서,
    상기 입력 전압과 상기 정전압 제어부 사이에 설치되어, 상기 상기 입력 전압에 포함된 노이즈 또는 전자파를 제거하는 EMI필터;
    를 더 포함하는 다채널 LED 드라이버
  10. 제1항에 있어서,
    상기 다채널 LED 스트링은 차량용 램프인 것을 특징으로 하는 다채널 LED 드라이버
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