KR102279464B1 - Led 구동 컨트롤러, led 구동 회로 및 led 발광 장치 - Google Patents

Led 구동 컨트롤러, led 구동 회로 및 led 발광 장치 Download PDF

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Abstract

스위치 제어 신호를 수신하는 제어단, 제1단 및 제2단을 구비하는 파워트랜지스터, 제로 크로싱 신호를 발생하기 위한 제로 크로싱 회로, 참조 전압 및 샘플링 전압을 서로 비교하여 제1 제어 신호를 발생하기 위한 제1 비교 회로, 제로 크로싱 회로 및 비교 회로에 접속되어, 제로 크로싱 신호 및 제1 제어 신호에 따라 스위치 제어 신호를 발생하기 위한 제어 회로, 제어 회로에서 제공한 차단 시간 및 기준 전압에 근거하여 과전압 보호 신호를 발생하기 위한 과전압 보호 회로 및 차폐 신호에 따라 파워트랜지스터 차단 시 차폐되어 과전압 보호 신호가 무효하고, 파워트랜지스터 도통 시 리셋되어 과전압 보호 신호가 유효하도록 하기 위한 차폐 회로를 포함하는 LED 구동 컨트롤러 및 구동 회로를 개시한다. 본 발명은 입력 전압이 비교적 낮으나 LED 부하 전압이 비교적 높을 경우 LED 구동 회로가 과전압 보호 모드에 진입하여 점멸하는 것을 방지하는 동시에, 등이 타버리는 것을 피한다.

Description

LED 구동 컨트롤러, LED 구동 회로 및 LED 발광 장치
본 출원은 2018년 6월 27일에 제출하고, 출원번호가 201810678909.0이며, 명칭이 "LED 구동 컨트롤러, LED 구동 회로 및 LED 발광 장치"인 중국 발명 출원의 우선권을 주장하며, 모든 내용을 본 출원에 원용하여 결합한다.
본 발명은 전자 기술 분야에 관한 것이고, 특히 LED 구동 컨트롤러, LED 구동 회로 및 LED 발광 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 사용 수명이 길고, 체적이 작으며, 전력 소모가 적고, 동작 온도가 낮은 등 많은 장점을 가지기에 LED 조명 및 LED 디스플레이 제품에 광범위하게 응용되고 있다.
LED등의 밝기는 구동 전류에 관계되고, 상응되는 구동 방식은 리니어 구동 방식 및 스위치 구동 방식으로 나뉜다. 양자는 각각 리니어 조절 트랜지스터의 방식 및 스위치 제어 트랜지스터의 방식을 적용하여 구동 전류를 조절한다. 도 1은 기존 기술의 스위치형 LED 구동 회로의 회로도를 보여준다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 LED 구동 회로는 정류 필터링 회로(10), 전력 공급 회로(20), 기존의 LED 구동 컨트롤러(30) 및 출력단 회로(40)를 포함한다. 정류 필터링 회로(10)는 정류기 브릿지(101) 및 제1 전정용량(C1)을 포함하고, 여기서, 상기 정류기 브릿지(101)는 입력된 교류 전압(AC)을 직류 모선 전압(Vin)으로 정류 필터링하고, 제1 전정용량(C1)에 저장한다. 전력 공급 회로(20)는 저항(R) 및 제2 전정용량(C2)을 포함하고, 직류 모선 전압(Vin)은 저항(R)을 거쳐 제2 전정용량(C2)을 충전하여, 기존의 LED 구동 컨트롤러(30)에 안정된 전력 공급 전압(VCC)을 제공하도록 한다. 출력단 회로(40)는 인덕턴스(L), 다이오드(D) 및 제3 전정용량(C3)을 포함하고, 다이오드(D)는 LED 구동 컨트롤러(30)의 DRAIN핀과 직류 모선 전압(Vin) 사이에 연결되며, 인덕턴스(L)는 LED 구동 컨트롤러(30)의 DRAIN핀과 출력단 회로(40)의 출력단(Vout) 사이에 연결되고, 제3 전정용량(C3)은 직류 모선 전압(Vin)과 출력단(Vout) 사이에 연결된다. LED 부하(50)는 복수의 직렬 연결된 LED를 포함하고, 직류 모선 전압(Vin)과 출력단(Vout) 사이에 병렬 연결된다. 출력단 회로(40)는 LED 구동 컨트롤러(30)에서 출력한 직류 전기로 LED 부하(50)를 구동한다.
도 2는 기존 기술의 LED 구동 컨트롤러의 내부 블록도를 보여주고, 도 3은 기존 기술의 LED 구동 컨트롤러(30)의 동작 파형도를 보여준다. 상기 LED 구동 컨트롤러의 VCC핀은 전력 공급 전압(VCC)을 수신하기 위한 전력 공급핀이고, DRAIN핀은 내부의 스위치관(Q)에 연결되며, CS핀은 스위치관(Q)을 흐르는 전류를 수집하기 위한 샘플링핀이고, 샘플링 저항(Rcs)에 접속되며, GND핀은 그라운드핀이고, OVP는 개회로 보호핀이며, 개회로 보호 저항(Rovp)에 접속된다. LED 구동 컨트롤러(30) 내부에 집적된 스위치관(Q) 도통 시, 인덕턴스(L)에 에너지를 축적하여, 인덕턴스 전류(IL)가 계속 상승하여, 샘플링 저항(Rcs)의 전압(Vcs)이 기준 전압(Vref)보다 클 경우, 비교기(U1)는 제1 제어 신호(S1)를 제어 회로에 출력하고, 제어 회로는 제1 제어 신호를 수신한 후, 스위치관(Q)을 차단하도록 제어하고, 인덕턴스 전류는 미리 설정한 역치(Ipk)까지 상승되며, LED 구동 컨트롤러(30)의 도통 시간(Ton)은
Figure 112019132579157-pct00001
Figure 112019132579157-pct00002
이고, 여기서,
Figure 112019132579157-pct00003
Figure 112019132579157-pct00004
이며,
Figure 112019132579157-pct00005
Figure 112019132579157-pct00006
는 LED 부하(50) 양단의 전압, 즉 Vin과 Vout 사이의 전압차이고, LED 구동 컨트롤러(30) 내부에 집적된 스위치관(Q) 차단 시, 인덕턴스(L)가 에너지를 제공하여, 인덕턴스 전류(IL)는 순간 점핑할 수 없기에, 인덕턴스 전류(IL)는 피크 값(Ipk)으로부터 점차 0으로 감소되며, 이때 제로 크로싱 회로를 통해 인덕턴스 전류(IL)가 0인 것이 감지되면, 제로 크로싱 신호(ZCD)를 제어 회로에 전송하여 , 제어 회로를 리셋하여, 스위치관(Q)이 도통되도록 제어하고, LED 구동 컨트롤러(30)의 차단 시간(Toff)은
Figure 112019132579157-pct00007
Figure 112019132579157-pct00008
이다. 다시 말해서, 인덕턴스 전류(IL)가 미리 설정한 역치(Ipk)로 충전될 경우, LED 구동 컨트롤러(30)는 스위치관(Q)을 차단하고, 인덕턴스 전류(IL)가 0으로 방전될 경우, LED 구동 컨트롤러(30)는 스위치관(Q)을 도통하며, 이러한 방식으로 신호를 중복한다. 따라서, LED 구동 컨트롤러(30) 내부의 스위치관(Q)은 도통/차단 상태 사이에서 반복적으로 전환되어, LED 구동 컨트롤러(30)가 임계 도통 모드에서 동작하도록 한다.
보조 코일이 설치되어 있지 않기에, LED등 양단의 전압을 직접 감지할 수 없는 바, 현재 통상적인 방법은 차단 시간(Toff)을 측정하여, 내부의 기준 시간(Tovp)과 비교하여, 차단 시간(Toff)＞(Tovp)일 경우, 정상적으로 동작하고, 차단 시간(Toff)＜(Tovp)일 경우, 제어 회로에 과전압 보호 신호(OVP)를 전송하여, 과전압 보호 모드에 진입하도록 함으로써, LED등이 타버리는 것을 방지한다.
입력한 교류 전압(AC)은 정류기 브릿지(101) 및 제1 전정용량(C1)을 거쳐 정류 필터링 된 후, 직류 모선 전압(Vin)에 비교적 큰 리플이 발생하도록 하고 특히 입력 전압이 비교적 작고 LED의 전압이 비교적 클 경우, Vin의 최소치가 VLED에 접근하는데, 이때, 스위치관(Q)의 도통 시간(Ton)이 아주 클 수 있다. 일반인의 귀에 들릴 수 있는 소리 주파수 범위가 20Hz~20KHz이기에 만약 처리를 거치지 않을 경우, 해당 주파수는 사람의 귀에 들릴 수 있고, 인덕턴스의 길고 높은 소리 현상으로 나타난다. 인덕턴스의 길고 높은 소리 현상을 해결하는 방법은 LED 구동 컨트롤러(30) 내부에 최대 도통 시간 회로를 증가하여, 최대 도통 시간인 Ton_max 시간 경과 후, 인덕턴스 전류(IL)가 여전히 미리 설정한 역치(Ipk)에 도달하지 못하여도, 스위치관(Q)은 차단된다. 인덕턴스 전류(IL)의 피크 값이 비교적 낮기에 차단 시간(Toff)의 시간도 일반 상황에 비해 상응하게 감소되며, Toff＜Tovp인 경우가 발생할 수 있어, 과전압 보호 모드에 진입 후 점멸을 초래한다.
상술한 문제를 감안하여 본 발명은 LED 구동 컨트롤러, LED 구동 회로 및 LED 발광 장치를 제공하여, 전압 입력이 비교적 낮고 LED 부하 전압이 비교적 높을 경우 과전압 보호 모드에 진입하여 점멸하는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 형태에 따르면,
스위치 제어 신호를 수신하는 제어단, 인덕턴스를 거쳐 LED 부하에 접속되는 제1단 및 샘플링 저항를 거쳐 접지되는 제2단을 구비하는 파워트랜지스터,
입력단이 상기 파워트랜지스터의 제1단에 연결되어 제로 크로싱 신호를 발생하기 위한 제로 크로싱 회로,
참조 전압 및 샘플링 전압을 서로 비교하여 제1 제어 신호를 발생하기 위한 제1 비교 회로,
상기 제로 크로싱 회로 및 비교 회로에 접속되어, 상기 제로 크로싱 신호 및 상기 제1 제어 신호에 따라 파워트랜지스터의 도통 및 차단을 제어하는데 사용되는 스위치 제어 신호를 발생하기 위한 제어 회로,
입력단이 과전압 보호 저항을 거쳐 접지되어, 상기 제어 회로에서 제공한 차단 시간 및 기준 전압에 근거하여 과전압 보호 신호를 발생하기 위한 과전압 보호 회로 및
과전압 보호 회로와 제어 회로 사이에 설치되어, 차폐 신호에 따라 파워트랜지스터 차단 시 차폐되어 상기 과전압 보호 신호가 무효 상태에 처하고, 파워트랜지스터 도통 시 리셋되어 상기 과전압 보호 신호가 유효 상태에 처하도록 하기 위한 차폐 회로를 포함하는 LED 구동 컨트롤러를 제공한다.
바람직하게는, 상기 차폐 회로는
제1 제어 신호 및 제2 제어 신호에 따라 차폐 신호를 발생하기 위한 차폐 신호 발생 회로 및
차폐 신호에 따라 파워트랜지스터 차단 시 차폐되어 상기 과전압 보호 신호가 무효 상태에 처하고, 파워트랜지스터 도통 시 리셋되어 상기 과전압 보호 신호가 유효 상태에 처하도록 하기 위한 로직 회로를 포함한다.
바람직하게는, 상기 LED 구동 컨트롤러는
상기 제어 회로에서 제공한 도통 시간 및 최대 도통 시간에 근거하여 제2 제어 신호를 발생하기 위한 제2 비교 회로를 더 포함한다.
바람직하게는, 제1 제어 신호가 하이 레벨의 펄스이고, 제2 제어 신호가 로우 레벨을 유지할 경우, 차폐 신호가 하이 레벨을 유지하여, 과전압 보호 신호가 유효 상태에 처하도록 한다.
바람직하게는, 제1 제어 신호가 로우 레벨을 유지하고, 제2 제어 신호가 하이 레벨의 펄스일 경우, 차폐 신호가 로우 레벨을 유지하여, 과전압 보호 신호가 무효 상태에 처하도록 한다.
바람직하게는, 상기 LED 구동 컨트롤러는
상기 최대 도통 시간을 생성하기 위한 최대 시간 도통 회로를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 LED 구동 컨트롤러는
상기 스위치 제어 신호에 따라 제2 제어 신호를 발생하기 위한 리딩 에지 블랭킹 회로를 더 포함한다.
바람직하게는, 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호가 모두 하이 레벨의 펄스일 경우, 차폐 신호가 파워트랜지스터 차단 기간에 하이 레벨로 설정되고, 파워트랜지스터 도통 기간에 로우 레벨로 설정되어, 과전압 보호 신호가 파워트랜지스터 차단 기간에 유효 상태에 처하고, 파워트랜지스터 도통 기간에 무효 상태에 처하도록 한다.
바람직하게는, 제1 제어 신호가 로우 레벨을 유지하고, 제2 제어 신호가 하이 레벨의 펄스일 경우, 차폐 신호가 로우 레벨을 유지하여, 과전압 보호 신호가 무효 상태에 처하도록 한다.
바람직하게는, 상기 차폐 신호 발생 회로가 제1 NOR 게이트, 제2 NOR 게이트 및 NOT 게이트를 포함하고,
제1 NOR 게이트의 제1 입력단이 제2 제어 신호를 수신하고, 제2 입력단이 제2 NOR 게이트의 출력단에 접속되며, 출력단이 제2 NOR 게이트의 제1 입력단에 접속되고,
제2 NOR 게이트의 제1 입력단이 제1 NOR 게이트의 출력단에 접속되고, 제2 입력단이 제1 제어 신호를 수신하며, 출력단이 차폐 신호를 출력한다.
바람직하게는, 상기 로직 회로는 NAND 게이트이다.
바람직하게는, 상기 제1 비교 회로는
전력 공급 전압에 근거하여 참조 전압을 발생하기 위한 참조 전압 발생 유닛 및
참조 전압 및 샘플링 전압에 근거하여 제1 제어 신호를 발생하기 위한 제1 비교 유닛을 포함한다.
바람직하게는, 상기 과전압 보호 회로는
기준 전압에 근거하여 기준 시간을 생성하기 위한 기준 시간 유닛 및
상기 제어 회로에서 제공한 차단 시간 및 기준 시간에 근거하여 과전압 보호 신호를 발생하기 위한 제2 비교 유닛을 포함한다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 상술한 바와 같은 LED 구동 컨트롤러를 포함하는 LED 구동 회로를 제공한다.
본 발명의 제3 형태에 따르면, 상술한 바와 같은 LED 구동 회로 및 LED 부하를 포함하는 LED 발광 장치를 제공한다.
본 발명에서 제공한 LED 구동 컨트롤러, LED 구동 회로 및 LED 발광 장치에 있어서, 과전압 보호 회로 및 제어 회로 사이에 차폐 회로가 설치되어 있고, 상기 차폐 회로는 파워트랜지스터 차단 시 차폐 신호에 따라 과전압 보호 회로가 무효 상태에 처하도록 하여, 입력 전압이 비교적 낮으나 LED 부하 전압이 비교적 높을 경우 LED 구동 회로가 과전압 보호 모드에 진입하여 점멸하는 것을 방지한다. 추가로, 파워트랜지스터 도통 시 차폐 회로를 리셋하여, 과전압 보호 회로가 정상적으로 동작하도록 하여, 등이 타버리는 것을 피한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대한 설명을 통해 본 발명의 상술한 바와 기타 목적, 특징 및 장점을 더욱 명백하게 하기 위해 첨부된 도면에서,
도 1은 기존 기술의 스위치형 LED 구동 회로의 회로도를 보여준다.
도 2는 도 1에 나타낸 LED 구동 컨트롤러의 내부 블록도를 보여준다.
도 3은 도 1에 나타낸 LED 구동 컨트롤러의 동작 파형 개략도를 보여준다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에서 제공한 LED 구동 컨트롤러의 내부 블록도를 보여준다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에서 제공한 LED 구동 컨트롤러의 차폐 회로의 회로도를 보여준다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제2 실시예에서 제공한 LED 구동 컨트롤러 동작 시의 신호 파형도를 각각 보여준다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에서 제공한 LED 구동 컨트롤러의 내부 블록도를 보여준다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에서 제공한 LED 구동 컨트롤러의 차폐 회로의 회로도를 보여준다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제2 실시예에서 제공한 LED 구동 컨트롤러 동작 시의 신호 파형도를 각각 보여준다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예를 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 여러 첨부된 도면에 있어서, 동일한 소자는 동일하거나 유사한 부호로 표시된다. 이해에 편이하도록 하기 위해, 첨부된 도면에서 각 부분은 비율에 따라 표시되지 않을 수 있다.
이하 첨부된 도면 및 실시예에 결부하여, 본 발명의 구체적인 실시형태를 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에서 제공한 LED 구동 컨트롤러의 내부 블록도를 보여준다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 LED 구동 컨트롤러(30)는 파워트랜지스터(Q), 제로 크로싱 회로(31), 제1 비교 회로(32), 제어 회로(33), 과전압 보호 회로(34) 및 차폐 회로(35)를 포함한다.
여기서, 파워트랜지스터(Q)는 제어단, 제1단 및 제2단을 구비하고, 제어단은 스위치 제어 신호(SQ)를 수신하며, 제1단은 인덕턴스(L)를 거쳐 LED 부하에 접속되고, 제2단은 샘플링 저항(Rcs)을 거쳐 접지된다.
본 실시예에 있어서, LED 구동 컨트롤러(30)는 상기 LED 구동 컨트롤러(30)에 전력 공급 전압을 제공하기 위한 전력 공급 단자(Vcc), LED칩에 내부 그라운드를 제공하기 위한 그라운드 단자(GND), 인덕턴스(L)를 거쳐 LED 부하에 접속되는 DRAIN 단자, 샘플링 저항(Rcs)을 거쳐 그라운드 단자(GND)에 접속되고, 인덕턴스(L)의 인덕턴스 전류(IL)를 샘플링하는데 사용되며, 여기서, 샘플링 저항(Rcs)을 흘러 발생하는 전압 하강을 샘플링 전압(Vcs)으로 하는 샘플링 단자(CS), 및 과전압 보호 저항(Rovp)을 거쳐 그라운드 단자(GND)에 접속되는 과전압 보호 단자(OVP)를 포함한다. 파워트랜지스터의 제1단은 DRAIN 단자에 접속되고, 제2단은 샘플링 단자(CS)에 접속된다.
제로 크로싱 회로(31)의 입력단은 상기 파워트랜지스터의 제1단에 연결되어, 제로 크로싱 신호(ZCD)를 발생하는데 사용된다.
본 실시예에 있어서, 제로 크로싱 회로(31)의 입력단은 파워트랜지스터(Q)의 제1단에 연결되고, 다시 말해서 LED 구동 컨트롤러(30)의 DRAIN 단자에 접속되어, 인덕턴스(L)의 인덕턴스 전류(IL)을 감지하여 제로 크로싱 신호를 발생하는데 사용된다. 여기서, 상기 인덕턴스 전류(IL)가 0인 것이 감지될 경우, 제어 회로(33)는 상기 제로 크로싱 신호에 따라 발생한 스위치 제어 신호(SQ)를 도통 신호로 하여, 상기 파워트랜지스터(Q)가 도통되도록 제어한다.
제1 비교 회로(32)는 참조 전압 및 샘플링 전압의 비교하여 제1 제어 신호를 발생하는데 사용된다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 비교 회로(32)는 참조 전압 발생 유닛(321) 및 제1 비교 유닛(322)을 포함하고, 여기서, 상기 참조 전압 발생 유닛(321)은 전력 공급 전압(Vcc)에 근거하여 참조 전압(Vref)을 발생하는데 사용되며, 제1 비교 유닛(322)의 제1 입력단은 참조 전압(Vref)을 수신하고, 제2 입력단은 샘플링 전압(Vcs)을 수신하며, 출력단은 제1 제어 신호(S1)를 출력한다. 샘플링 전압(Vcs)이 참조 전압(Vref)보다 클 경우, 제어 회로(33)는 제1 제어 신호(S1)에 따라 발생하는 스위치 제어 신호(SQ)를 차단 신호로 하여, 상기 파워트랜지스터(Q)를 차단하도록 제어한다.
제어 회로(33)는 상기 제로 크로싱 회로(31) 및 제1 비교 회로(32)에 접속되어, 상기 제로 크로싱 신호(ZCD) 및 상기 제1 제어 신호(S1)에 따라 스위치 제어 신호(SQ)를 발생하는데 사용되며, 여기서, 상기 스위치 제어 신호(SQ)는 파워트랜지스터(Q)의 도통 및 차단을 제어하는데 사용된다.
과전압 보호 회로(34)의 입력단은 과전압 보호 저항(Rovp)을 거쳐 접지되어, 상기 제어 회로(33)에서 제공한 차단 시간(Toff) 및 기준 전압(Vovp)에 근거하여 과전압 보호 신호(OVP)를 발생하는데 사용된다.
본 실시예에 있어서, 상기 과전압 보호 회로(34)는 기준 시간 유닛(341) 및 제2 비교 유닛(342)을 포함하고, 여기서, 기준 시간 유닛(321)은 기준 전압(Vovp)에 근거하여 기준 시간(Tovp)을 생성하는데 사용되며, 제2 비교 유닛(342)은 상기 제어 회로에서 제공하는 차단 시간(Toff) 및 기준 시간(Tovp)에 근거하여 과전압 보호 신호(OVP)를 발생하는데 사용된다. Toff＜Tovp일 경우, 제어 회로(33)는 과전압 보호 신호(OVP)에 따라 파워트랜지스터(Q)를 차단하여, 과전압 보호 모드에 진입하도록 제어한다.
차폐 회로(35)는 과전압 보호 회로(34)와 제어 회로(33) 사이에 설치되어, 파워트랜지스터(Q) 차단 시 차폐 신호(SS)에 따라 상기 과전압 보호 신호(OVP)가 무효 상태에 처하고, 파워트랜지스터(Q) 도통 시 리셋되어 상기 과전압 보호 신호(OVP)가 유효 상태에 처하도록 하는데 사용된다.
LED 구동 컨트롤러는 도 5에 나타낸 바와 같고, 상기 차폐 회로(35)는 차폐 신호 발생 회로(351) 및 로직 회로(352)를 포함하며, 여기서, 상기 차폐 신호 발생 회로(351)는 제1 제어 신호(S1) 및 제2 제어 신호(S2)에 따라 차폐 신호(SS)를 발생하는데 사용되고, 로직 회로(352)는 차폐 신호(SS)에 따라 파워트랜지스터(Q) 차단 시 차폐되어 상기 과전압 보호 신호(OVP)가 무효 상태에 처하고, 파워트랜지스터(Q) 도통 시 리셋되어 상기 과전압 보호 신호(OVP)가 유효 상태에 처하도록 한다.
하나의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 차폐 신호 발생 회로(351)는 두개의 NOR 게이트(NOR1 및 NOR2) 및 NOT 게이트(NOT)를 포함하고 여기서, NOR 게이트(NOR1)의 제1 입력단이 제2 제어 신호(S2)를 수신하며, 제2 입력단이 NOR 게이트(NOR2)의 출력단에 접속되고, 출력단이 NOR 게이트(NOR2)의 제1 입력단에 접속되며, NOR 게이트(NOR2)의 제2 입력단이 제1 제어 신호(S1)를 수신하고, 출력단이 차폐 신호(SS)를 출력한다. 로직 회로(352)는 NAND 게이트(NAND)를 포함하고, 여기서, NAND 게이트(NAND)의 제1 입력단이 차폐 신호(SS)를 수신하며, 제2 입력단이 과전압 보호 신호(OVP)을 수신하고, 출력단이 제어 회로(33)에 접속된다.
하나의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 LED 구동 컨트롤러는 제2 비교 회로(36) 및 최대 시간 도통 회로(37)를 더 포함한다. 여기서, 제2 비교 회로(36)는 상기 제어 회로에서 제공한 도통 시간(Ton) 및 최대 도통 시간(Ton-max)에 근거하여 제2 제어 신호(S2)를 발생하는데 사용된다. 최대 시간 도통 회로(37)는 상기 최대 도통 시간(Ton-max)을 생성하는데 사용된다. Ton＞Ton- max일 경우, 제2 비교 회로(36)는 제2 제어 신호(S2)를 출력한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제1 실시예에서 제공한 LED 구동 컨트롤러 동작 시의 신호 파형도를 각각 보여준다. 도 6a에 나타낸 바와 같이, 제1 제어 신호(S1)가 하이 레벨의 펄스이고, 제2 제어 신호(S2)가 로우 레벨을 유지할 경우, 차폐 신호(SS)는 하이 레벨을 유지하여, 과전압 보호 신호(OVP)가 유효 상태에 처하도록 한다. 이러한 상황에서, LED 부하가 경부하 상태이고, 인덕턴스 전류가 비교적 커서, 샘플링 전압(Vcs)이 참조 전압(Vref)보다 큰 상황이 발생할 수 있기에, 제1 제어 신호(S1)가 하이 레벨의 펄스로 설정하고, 파워트랜지스터의 도통 시간이 줄곧 최대 도통 시간 즉 (Ton＜Ton-max)보다 작기에, 제2 제어 신호(S2)는 로우 레벨을 유지한다. 이때 차폐 신호(SS)는 하이 레벨을 유지하여, 과전압 보호 신호(OVP)가 줄곧 유효 상태에 처하도록 한다.
도 6b에 나타낸 바와 같이, 제1 제어 신호(S1)가 로우 레벨을 유지하고, 제2 제어 신호(S2)가 하이 레벨의 펄스일 경우, 차폐 신호(SS)는 로우 레벨을 유지하여, 과전압 보호 신호(OVP)가 무효 상태에 처하도록 한다. 이러한 상황에서, LED 부하는 고부하 상태이고, 인덕턴스 전류가 비교적 작아, 샘플링 전압(Vcs)이 참조 전압(Vref)보다 큰 상황이 나타날 수 없기에, 제1 제어 신호(S1)는 로우 레벨을 유지할 경우 파워트랜지스터의 도통 시간이 최대 도통 시간보다 큰 상황이 발생하고 따라서 제2 제어 신호(S2)는 하이 레벨의 펄스로 설정된다. 이때 차폐 신호(SS)가 로우 레벨을 유지하여, 과전압 보호 신호(OVP)가 줄곧 무효 상태에 처하도록 한다.
본 발명의 제1 실시예에서 제공한 LED 구동 컨트롤러에 있어서, 과전압 보호 회로 및 제어 회로 사이에 차폐 회로가 설치되어 있고, 상기 차폐 회로는 파워트랜지스터 차단 시 차폐 신호에 따라 과전압 보호 회로가 무효 상태에 처하도록 하여, 입력 전압이 비교적 낮으나 LED 부하 전압이 비교적 높을 경우 LED 구동 회로가 과전압 보호 모드에 진입하여 점멸하는 것을 방지한다. 추가로, 파워트랜지스터 도통 시 차폐 회로를 리셋하여, 과전압 보호 회로가 정상적으로 동작하도록 하여, 등이 타버리는 것을 피한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에서 제공한 LED 구동 컨트롤러의 내부 블록도를 보여준다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 LED 구동 컨트롤러(30)는 파워트랜지스터(Q), 제로 크로싱 회로(31), 제1 비교 회로(32), 제어 회로(33), 과전압 보호 회로(34) 및 차폐 회로(35)를 포함한다.
여기서, 파워트랜지스터(Q)는 제어단, 제1단 및 제2단을 구비하고, 제어단은 스위치 제어 신호(SQ)을 수신하며, 제1단은 인덕턴스(L)를 거쳐 LED 부하에 접속되고, 제2단은 샘플링 저항(Rcs)을 거쳐 접지된다.
본 실시예에 있어서, LED 구동 컨트롤러(30)는 상기 LED 구동 컨트롤러(30)에 전력 공급 전압을 제공하기 위한 전력 공급 단자(Vcc), LED칩에 내부 그라운드를 제공하기 위한 그라운드 단자(GND), 인덕턴스(L)를 거쳐 LED 부하에 접속되는 DRAIN 단자, 샘플링 저항(Rcs)을 거쳐 그라운드 단자(GND)에 접속되어, 인덕턴스(L)의 인덕턴스 전류(IL)를 샘플링하는데 사용되며, 여기서, 플링 저항(Rcs)을 흘러 발생하는 전압 하강를 샘플링 전압(Vcs)으로 하는 샘플링 단자(CS), 및 과전압 보호 저항(Rovp)을 거쳐 그라운드 단자(GND)에 접속되는 과전압 보호 단자(OVP)를 포함한다. 파워트랜지스터의 제1단은 DRAIN 단자에 접속되고, 제2단은 샘플링 단자(CS)에 접속된다.
제로 크로싱 회로(31)의 입력단은 상기 파워트랜지스터의 제1단에 연결되어, 제로 크로싱 신호(ZCD)를 발생하는데 사용된다.
본 실시예에 있어서, 제로 크로싱 회로(31)의 입력단은 파워트랜지스터(Q)의 제1단에 연결되고, 다시 말해서 LED 구동 컨트롤러(30)의 DRAIN 단자에 접속되어, 인덕턴스(L)의 인덕턴스 전류(IL)를 감지하여, 제로 크로싱 신호를 발생하는데 사용된다. 여기서, 상기 인덕턴스 전류(IL)가 0인 것이 감지될 경우, 제어 회로(33)는 상기 제로 크로싱 신호에 따라 발생하는 스위치 제어 신호(SQ)를 도통 신호로 하여, 상기 파워트랜지스터(Q)가 도통되도록 제어한다.
제1 비교 회로(32)는 참조 전압 및 샘플링 전압을 서로 비교하여 제1 제어 신호를 발생하는데 사용된다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 비교 회로(32)는 참조 전압 발생 유닛(321) 및 제1 비교 유닛(322)을 포함하고, 여기서, 상기 참조 전압 발생 유닛(321)은 전력 공급 전압(Vcc)에 근거하여 참조 전압(Vref)을 발생하는데 사용되며, 제1 비교 유닛(322)의 제1 입력단은 참조 전압(Vref)을 수신하고, 제2 입력단은 샘플링 전압(Vcs)을 수신하며, 출력단은 제1 제어 신호(S1)를 출력한다. 샘플링 전압(Vcs)이 참조 전압(Vref)보다 클 경우, 제어 회로(33)는 제1 제어 신호(S1)에 따라 발생하는 스위치 제어 신호(SQ)를 차단 신호로 하여, 상기 파워트랜지스터(Q)를 차단하도록 제어한다.
제어 회로(33)는 상기 제로 크로싱 회로(31) 및 제1 비교 회로(32)에 접속되어, 상기 제로 크로싱 신호(ZCD) 및 상기 제1 제어 신호(S1)에 따라 스위치 제어 신호(SQ)를 발생하는데 사용되고, 여기서, 상기 스위치 제어 신호(SQ)는 파워트랜지스터(Q)의 도통 및 차단을 제어하는데 사용된다.
과전압 보호 회로(34)의 입력단은 과전압 보호 저항(Rovp)을 거쳐 접지되어, 상기 제어 회로(33)에서 제공한 차단 시간(Toff) 및 기준 전압(Vovp)에 근거하여 과전압 보호 신호(OVP)를 발생하는데 사용된다.
본 실시예에 있어서, 상기 과전압 보호 회로(34)는 기준 시간 유닛(341) 및 제2 비교 유닛(342)을 포함하고, 여기서, 기준 시간 유닛(321)은 기준 전압(Vovp)에 근거하여 기준 시간(Tovp)을 생성하고, 제2 비교 유닛(342)은 상기 제어 회로에서 제공한 차단 시간(Toff) 및 기준 시간(Tovp)에 근거하여 과전압 보호 신호(OVP)를 발생하는데 사용된다. Toff＜Tovp일 경우, 제어 회로(33)는 과전압 보호 신호(OVP)에 따라 파워트랜지스터(Q)가 차단되도록 제어하여, 과전압 보호 모드에 진입한다.
차폐 회로(35)는 과전압 보호 회로(34) 및 제어 회로(33) 사이에 설치되어, 파워트랜지스터(Q) 차단 시 차폐 신호(SS)에 따라 상기 과전압 보호 신호(OVP)가 무효 상태에 처하고, 파워트랜지스터(Q) 도통 시 리셋되어 상기 과전압 보호 신호(OVP)가 유효 상태에 처하도록 하는데 사용된다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 차폐 회로(35)는 차폐 신호 발생 회로(351) 및 로직 회로(352)를 포함하고, 여기서, 상기 차폐 신호 발생 회로(351)는 제1 제어 신호(S1) 및 제2 제어 신호(S2)에 따라 차폐 신호(SS)를 발생하는데 사용되고, 로직 회로(352)는 차폐 신호(SS)에 따라 파워트랜지스터(Q) 차단 시, 차폐하여 상기 과전압 보호 신호(OVP)가 무효 상태에 처하고, 파워트랜지스터(Q) 도통 시 리셋되어 상기 과전압 보호 신호(OVP)가 유효 상태에 처하도록 하는데 사용된다.
하나의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 차폐 신호 발생 회로(351)는 두 개의 NOR 게이트(NOR1 및 NOR2) 및 NOT 게이트(NOT)를 포함하고, 여기서, NOR 게이트(NOR1)의 제1 입력단은 제2 제어 신호(S2)를 수신하며, 제2 입력단은 NOR 게이트(NOR2)의 출력단에 접속되고, 출력단은 NOR 게이트(NOR2)의 제1 입력단에 접속되며, NOR 게이트(NOR2)의 제2 입력단은 제1 제어 신호(S1)를 수신하고, 출력단은 차폐 신호(SS)를 출력한다. 로직 회로(352)는 NAND 게이트(NAND)를 포함하고, 여기서, NAND 게이트(NAND)의 제1 입력단은 차폐 신호(SS)를 수신하고, 제2 입력단은 과전압 보호 신호(OVP)를 수신하며, 출력단은 제어 회로(33)에 접속된다.
하나의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 LED 구동 컨트롤러는 상기 스위치 제어 신호(SQ)에 따라 제2 제어 신호(S2)를 발생하기 위한 리딩 에지 블랭킹 회로(38)를 더 포함한다. 파워트랜지스터(Q) 도통 시, 리딩 에지 블랭킹 회로(38)는 하나의 하이 레벨의 펄스를 발생할 수 있다.
하나의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 리딩 에지 블랭킹 회로(38)는 상기 제로 크로싱 신호(ZCD)에 따라 제2 제어 신호(S2)를 발생하는데 추가로 사용될 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제2 실시예에서 제공한 LED 구동 컨트롤러 동작 시의 신호 파형도를 각각 보여준다.
도 9a에 나타낸 바와 같이, 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호가 모두 하이 레벨의 펄스일 경우, 차폐 신호는 파워트랜지스터 차단 기간에 하이 레벨로 설정되고, 파워트랜지스터 도통 기간에 로우 레벨로 설정되어, 과전압 보호 신호가 파워트랜지스터 차단 기간에 유효 상태에 처하고, 파워트랜지스터 도통 기간에 무효 상태에 처하도록 한다. 이러한 상황에서, LED 부하는 경부하 상태이고, 인덕턴스 전류가 비교적 크며, 샘플링 전압(Vcs)이 참조 전압(Vref)보다 큰 상황이 발생할 수 있기에, 제1 제어 신호(S1)는 하이 레벨의 펄스로 설정되어, 파워트랜지스터(Q)를 차단하도록 하며, 제2 제어 신호(S2)는 파워트랜지스터(Q)가 도통되는 순간 발생하는 하이 레벨의 펄스이고, 제1 제어 신호(S1)의 하이 레벨의 펄스는 파워트랜지스터(Q)의 차단 순간에 나타나며, 제2 제어 신호(S2)의 하이 레벨의 펄스는 파워트랜지스터(Q)의 도통 순간에 나타난다. 이때 차폐 신호(SS)는 파워트랜지스터(Q) 차단 기간에 하이 레벨로 설정되고, 파워트랜지스터(Q) 도통 기간에 로우 레벨로 설정되어, 과전압 보호 신호(OVP)가 파워트랜지스터(Q) 차단 기간에 유효 상태에 처하고, 파워트랜지스터(Q) 도통 기간에 무효 상태에 처하도록 한다.
도 9b에 나타낸 바와 같이, 제1 제어 신호(S1)가 로우 레벨의 펄스이고, 제2 제어 신호(S2)가 하이 레벨의 펄스를 유지할 경우, 차폐 신호(SS)는 로우 레벨을 유지하여, 과전압 보호 신호(OVP)가 무효 상태에 처하도록 한다. 이러한 상황에서, LED 부하는 고부하 상태이고, 인덕턴스 전류가 비교적 작으며, 샘플링 전압(Vcs)이 참조 전압(Vref)보다 큰 상황이 발생하지 않기에, 제1 제어 신호(S1)는 로우 레벨을 유지하고, 제2 제어 신호(S2)는 파워트랜지스터(Q)가 도통되는 순간에 발생하는 하이 레벨의 펄스이다. 이때 차폐 신호(SS)는 로우 레벨을 유지하여, 과전압 보호 신호(OVP)가 줄곧 무효 상태에 처하도록 한다.
본 발명의 제2 실시예는 과전압 보호 회로 및 제어 회로 사이에 차폐 회로가 설치되어 있고, 상기 차폐 회로는 파워트랜지스터 차단 시 차폐 신호에 따라 과전압 보호 회로가 무효 상태에 처하도록 하여, 입력 전압이 비교적 낮으나 LED 부하 전압이 비교적 높을 경우 LED 구동 회로가 과전압 보호 모드에 진입하여 점멸하는 것을 방지하는 LED 구동 컨트롤러를 제공한다. 추가로, 파워트랜지스터 도통 시 차폐 회로를 리셋하여, 과전압 보호 회로가 정상적으로 동작하도록 하여, 등이 타버리는 것을 피한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 LED 구동 컨트롤러을 포함하는 LED 구동 회로를 제공한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 LED 구동 회로를 포함하는 LED 발광 장치를 더 제공한다.
본 발명의 실시예에 대한 상술한 내용에 따라, 이러한 실시에는 모든 사소한 부분까지 상세하게 설명하지 않았고 본 발명은 상술한 구체적인 실시예에 한정되지 않는다. 상술한 내용에 따라 여러 가지 수정 및 변경을 실행할 수 있는 것은 말할 나위도 없다. 본 명세서에서 이러한 실시예를 선택하여 구체적으로 설명한 것은 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 본 발명의 원리 및 실제 응용을 더욱 명백하게 해석하여 본 기술분야의 통상의 기술자가 본 발명을 더욱 잘 적용하고 본 발명의 기초 상에 수정 사용하도록 하기 위한 것이다. 본 발명은 오직 첨부된 특허 청구 범위, 그 전부 범위 및 동등물의 제한을 받는다.

Claims (15)

  1. LED 구동 컨트롤러에 있어서,
    스위치 제어 신호를 수신하는 제어단, 인덕턴스를 거쳐 LED 부하에 접속되는 제1단 및 샘플링 저항를 거쳐 접지되는 제2단을 구비하는 파워트랜지스터,
    입력단이 상기 파워트랜지스터의 제1단에 연결되어 제로 크로싱 신호를 발생하기 위한 제로 크로싱 회로,
    참조 전압 및 샘플링 전압을 서로 비교하여 제1 제어 신호를 발생하기 위한 제1 비교 회로,
    상기 제로 크로싱 회로 및 상기 제1 비교 회로에 접속되어, 상기 제로 크로싱 신호 및 상기 제1 제어 신호에 따라 상기 파워트랜지스터의 도통 및 차단을 제어하기 위한 스위치 제어 신호를 발생하기 위한 제어 회로,
    입력단이 과전압 보호 저항을 거쳐 접지되어, 상기 제어 회로에서 제공한 차단 시간 및 기준 전압에 근거하여 과전압 보호 신호를 발생하기 위한 과전압 보호 회로,
    최대 도통 시간을 생성하기 위한 최대 시간 도통 회로,
    상기 제어 회로에서 제공한 도통 시간 및 상기 최대 시간 도통 회로에 의하여 제공된 상기 최대 도통 시간을 입력 받고, 상기 도통 시간이 상기 최대 도통 시간보다 큰 경우, 제2 제어 신호를 발생하기 위한 제2 비교 회로; 및
    상기 과전압 보호 회로와 상기 제어 회로 사이에 설치된 차폐 회로
    를 포함하고,
    상기 차폐 회로는,
    상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호에 따라 차폐 신호를 발생하기 위한 차폐 신호 발생 회로, 및
    상기 차폐 신호에 따라 상기 파워트랜지스터의 차단 시 차폐되어 상기 과전압 보호 신호가 무효 상태에 처하고, 상기 파워트랜지스터의 도통 시 리셋되어 상기 과전압 보호 신호가 유효 상태에 처하도록 하기 위한 로직 회로
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 컨트롤러.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 제어 신호가 하이 레벨의 펄스이고, 상기 제2 제어 신호가 로우 레벨을 유지할 경우, 상기 차폐 신호가 하이 레벨을 유지하여, 상기 과전압 보호 신호가 유효 상태에 처하도록 하는 것
    을 특징으로 하는 LED 구동 컨트롤러.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 제어 신호가 로우 레벨을 유지하고, 상기 제2 제어 신호가 하이 레벨의 펄스일 경우, 상기 차폐 신호가 로우 레벨을 유지하여, 상기 과전압 보호 신호가 무효 상태에 처하도록 하는 것
    을 특징으로 하는 LED 구동 컨트롤러.
  6. 삭제
  7. LED 구동 컨트롤러에 있어서,
    스위치 제어 신호를 수신하는 제어단, 인덕턴스를 거쳐 LED 부하에 접속되는 제1단 및 샘플링 저항을 거쳐 접지되는 제2단을 구비하는 파워트랜지스터,
    입력단이 상기 파워트랜지스터의 제1단에 연결되어 제로 크로싱 신호를 발생하기 위한 제로 크로싱 회로,
    참조 전압 및 샘플링 전압을 서로 비교하여 제1 제어 신호를 발생하기 위한 제1 비교 회로,
    상기 제로 크로싱 회로 및 상기 제1 비교 회로에 접속되어, 상기 제로 크로싱 신호 및 상기 제1 제어 신호에 따라 상기 파워트랜지스터의 도통 및 차단을 제어하기 위한 스위치 제어 신호를 발생하기 위한 제어 회로,
    입력단이 과전압 보호 저항을 거쳐 접지되어, 상기 제어 회로에서 제공한 차단 시간 및 기준 전압에 근거하여 과전압 보호 신호를 발생하기 위한 과전압 보호 회로,
    상기 스위치 제어 신호에 따라 제2 제어 신호를 발생하기 위한 리딩 에지 블랭킹 회로, 및
    상기 과전압 보호 회로와 상기 제어 회로 사이에 설치된 차폐 회로
    를 포함하고,
    상기 차폐 회로는,
    상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호에 따라 차폐 신호를 발생하기 위한 차폐 신호 발생 회로, 및
    상기 차폐 신호에 따라 상기 파워트랜지스터의 차단 시 차폐되어 상기 과전압 보호 신호가 무효 상태에 처하고, 상기 파워트랜지스터의 도통 시 리셋되어 상기 과전압 보호 신호가 유효 상태에 처하도록 하기 위한 로직 회로
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 컨트롤러.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호가 모두 하이 레벨의 펄스일 경우, 상기 차폐 신호가 상기 파워트랜지스터의 차단 기간에 하이 레벨로 설정되고, 상기 파워트랜지스터의 도통 기간에 로우 레벨로 설정되어, 상기 과전압 보호 신호가 상기 파워트랜지스터의 차단 기간에 유효 상태에 처하고, 상기 파워트랜지스터의 도통 기간에 무효 상태에 처하도록 하는 것
    을 특징으로 하는 LED 구동 컨트롤러.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 제어 신호가 로우 레벨을 유지하고, 상기 제2 제어 신호가 하이 레벨의 펄스일 경우, 상기 차폐 신호가 로우 레벨을 유지하여, 상기 과전압 보호 신호가 무효 상태에 처하도록 하는 것
    을 특징으로 하는 LED 구동 컨트롤러.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 차폐 신호 발생 회로가 제1 NOR 게이트, 제2 NOR 게이트 및 NOT 게이트를 포함하고,
    제1 NOR 게이트의 제1 입력단이 제2 제어 신호를 수신하고, 제2 입력단이 제2 NOR 게이트의 출력단에 접속되며, 출력단이 제2 NOR 게이트의 제1 입력단에 접속되고,
    제2 NOR 게이트의 제1 입력단이 제1 NOR 게이트의 출력단에 접속되고, 제2 입력단이 제1 제어 신호를 수신하며, 출력단이 차폐 신호를 출력하는 것
    을 특징으로 하는 LED 구동 컨트롤러.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 로직 회로가 NAND 게이트인 것
    을 특징으로 하는 LED 구동 컨트롤러.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 비교 회로는,
    전력 공급 전압에 근거하여 참조 전압을 발생하기 위한 참조 전압 발생 유닛, 및
    상기 참조 전압 및 상기 샘플링 전압에 근거하여 상기 제1 제어 신호를 발생하기 위한 제1 비교 유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 컨트롤러.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 과전압 보호 회로는,
    상기 기준 전압에 근거하여 기준 시간을 생성하기 위한 기준 시간 유닛, 및
    상기 제어 회로에서 제공한 상기 차단 시간 및 상기 기준 시간에 근거하여 상기 과전압 보호 신호를 발생하기 위한 제2 비교 유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 컨트롤러.
  14. 정류 필터링 회로, 출력단 회로 및 제1항, 제4항, 제5항 및 제7항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 LED 구동 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 회로.
  15. 제14항에 기재된 LED 구동 회로 및 LED 부하를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 발광 장치.
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