KR20050033403A

KR20050033403A - 비선형 부하 부스팅 회로

Info

Publication number: KR20050033403A
Application number: KR1020030090053A
Authority: KR
Inventors: 리조쉬루; 유안드레
Original assignee: 비욘드 이노베이션 테크놀로지 씨오., 엘티디.
Priority date: 2003-10-03
Filing date: 2003-12-11
Publication date: 2005-04-12
Also published as: JP3970839B2; JP2005117880A; KR100528259B1; TW200514478A; TWI232071B

Abstract

본 발명은 비선형 부하 부스팅 회로에 관한 것으로, 비선형 부하 부스팅 회로는 비선형 부하, 피드백 전압 검출기, PWM 회로, 및 전력 스위치를 포함하고, 피드백 전압 검출기는 비선형 부하를 통해 흐르는 전류로부터의 피드백 전압에 따라 피드백 전압을 얻고, PWM 회로의 적응적 삼각파 발생기는 기준 전압과 피드백 전압을 비교하여 안정 상태로 도달하는 시간을 줄일 수 있는 적응적 크기를 가진 삼각파를 출력한다.

Description

비선형 부하 부스팅 회로{Nonlinear load boosting circuit}

본 발명은 2003년 10월 3일 출원된 대만 출원 번호 92127389호에 대한 우선권 주장 출원이다.

본 발명은 일반적으로 부스팅 회로와 관련된 것으로서, 보다 상세하게는 적응적 삼각파 발생기가 부스팅 회로로부터의 피드백 전압 변동에 따라 서로 다른 크기의 삼각파를 출력하여 펄스 폭 변조(PWM) 회로로부터의 펄스 신호 폭을 바꾸는 부스팅 회로에 관한 것이다.

발광 다이오드(LED)는 백열전구 보다 컴팩트한 크기, 빠른 응답, 저전력 소비를 가진다는 잇점을, 형광등 보다는 긴 수명과 낮은 오염도를 가진다는 잇점을 가지고 있다. 그에 따라, LED는 통상적인 조명 기기를 점차적으로 대체해 가고 있다.

일반적인 LED는 배터리 등의 DC 전압으로 구동될 수 있다. 복수개의 LED들을 한꺼번에 구동하기 위해, 부스팅(boosting) 회로 역시 전압을 올리는데 사용될 수 있다. LED가 발광할 때, 전류-전압(I-V) 특성 곡선은 선형이 아니다. 공급된 전압이 문턱(threshold) 전압 보다 높을 때에만 통전 전류가 LED를 발광하게 만든다.

도 5는 일반적인 LED 부스팅 회로(500)를 보인다. 부스팅 회로(500)는 PWM 회로(510), 전력 스위치(530), LED 모듈(540), 저항(550), 인덕터(560), 정류 다이오드(570) 및 커패시터(576)를 포함한다. 일반적인 LED 부스팅 회로(500)는, 복수개의 LED들(542)을 포함하는 LED 모듈(540)을 구동하기 위해, 전력 공급기에 의해 제공된 낮은 전압을 보다 높은 전압으로 상승시킨다.

일반적인 LED 부스팅 회로(500)에서, 전력 스위치(530)는 PWM 회로(510)로부터의 구동 신호에 따라 온 되거나 오프된다. 전력 스위치(530)가 온 될 때, 전력 공급기-인덕터(560)-전력 스위치(530)의 경로가, 에너지가 인덕터(560)에 전류 형태로 저장되게 될 충전 경로가 된다. 전력 스위치(530)가 오프될 때, 인덕터(560), 정류 다이오드(570), LED 모듈(540), 및 커패시터(576)의 경로가 하나의 루프가 되고, 전압 부스팅을 완결하도록 인덕터(560)에 저장된 전류가 그 경로를 통해 LED 모듈(540)로 흐를 것이다.

전압 부스팅 과정은 전력 스위치(530)의 온 또는 오프를 제어할 PWM 회로(510)로부터의 구동 신호에 의존한다. PWM 회로(510)는 고정 삼각파 발생기(512), 오차 증폭기(514), 비교기(516), 기준 전압 발생기(518), 및 구동 회로(520)를 포함한다. 오차 증폭기(514)의 음(-)의 단자는 저항(550)의 한쪽 끝에 연결되어 저항(550)을 통해 흐르는 전류에 따른 피드백 전압을 얻는다. 오차 증폭기(514)의 양(+)의 단자는 기준 전압 발생기(518)와 연결된다. 오차 증폭기(514)가 피드백 전압을 얻으면, 그 피드백 전압을 기준 전압과 비교해 (도 6에 도시된 것과 같은) 그 오차 출력 신호(604)를 비교기(516)의 양의 단자로 출력한다. 그러면 비교기(516)는 오차 출력 신호(604)와, 고정 삼각파 발생기(512)가 발생한 (도 6에 도시된 바와 같은) 삼각파(602)를 비교한다. 마지막으로, 구동 회로(520)는 펄스 신호를 (도 6에 도시된 바와 같은) 구동 신호로 변환하고 그 구동 신호를 전력 스위치(530)로 출력한다. 일반적인 고정 삼각파 발생기(512)는 고정된 크기의 삼각파만을 생성하기 때문에, LED 모듈(540)을 구동하기 위해 필요한 구동 전압에 도달하기까지 오랜 시간이 걸린다. 또, 구동 전압의 갑작스런 변화에 대응해 전력 스위치(530)의 온/오프를 적응할 수도 없다.

따라서, 일반적인 LED 부스팅 회로는 다음과 같은 단점을 가지게 된다.

1. 일반적인 LED 부스팅 회로는 LED 장치의 비선형적 I-V 특성 곡선 때문에, LED 모듈을 구동하는데 필요한 구동 전압에 도달하기까지 오랜 시간이 걸린다.

2. LED 장치의 비선형적 I-V 특성 곡선으로 인해 적은 량의 전류 변화가 심각한 크기의 전압 변화를 초래할 수 있으므로, LED가 안정 상태(steady state)에 못미쳐 동작할 때 문제가 생긴다.

3. 일반적인 LED 부스팅 회로가 높은 감도를 가질 때, RC 상수를 설정해 보다 빠른 과도기 응답을 얻을 수 있다고 하더라도, 시스템 안정성을 크게 감소시킬 것이다.

4. 일반적인 LED 부스팅 회로가 낮은 감도를 가질 때, RC 상수를 설정해 보다 안정된 과도기 응답이 얻어질 수 있다고 하더라도, 느린 과도기 응답을 야기하여 시스템이 안정 상태로 도달하는데 오랜 시간이 걸리게 된다.

5. 일반적인 LED 부스팅 회로에서 펄스 폭은 피드백 전압 및 기준 전압의 오차에 의해 변조되는데, 피드백 전압의 노이즈가 그 펄스 폭에 직접적인 영향을 초래할 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 빠른 과도기 응답 및 안정한 안정기 응답을 가진 비선형 부하 부스팅 회로를 제공하는 데 있다.

본 발명은 비선형 부하(load) 부스팅 회로를 제공한다. 피드백 전압 검출기는 비선형 부하를 통해 흐르는 전류로부터의 피드백 전압에 따라 피드백 전압을 얻는다. PWM 회로의 적응적 삼각파 발생기는 기준 전압과 피드백 전압을 비교하고, 그리고 나서 안정기에 도달하기까지의 시간을 줄이도록 적응적 진폭을 가진 삼각파를 출력한다.

본 발명은 전류 공급기와 연결된 비선형 부하 부스팅 회로를 제공하는 것으로, 비선형 부하 부스팅 회로는, 입력 단자와 출력 단자를 구비하고, 그 입력 단자와 출력 단자를 통해 흐르는 전류를 제공하는 전류 공급기와 연결된 비선형 부하; 비선형 부하의 출력 단자와 연결된 첫번째 단자와 그라운드 단자와 연결된 두번째 단자를 구비하고, 비선형 부하를 통해 흐르는 전류에 따른 피드백 전압을 얻는 피드백 전압 검출기; 상기 피드백 전압 및 기준 전압에 기초해 상기 비선형 부하의 동작 상태에 따라 조정되는 적응적 크기를 가진 삼각파를 출력하는 적응적 삼각파 발생기, 상기 피드백 전압 검출기와 연결되어 상기 피드백 전압 및 상기 기준 전압에 따른 오차 신호를 출력하는 오차 신호 발생기, 상기 적응적 삼각파 발생기 및 상기 오차 신호 발생기와 연결되어 상기 오차 신호와 상기 삼각파를 비교해 제어 신호를 출력하는 비교기, 상기 비교기와 연결되어 상기 제어 신호를 수신해 구동 신호로 변환하는 구동 회로를 포함하는, 상기 피드백 전압 검출기의 제1단자와 연결된 펄스 폭 변조 회로; 제1단자, 제2단자, 제3단자를 구비하고, 제1단자가 구동 호로와 연결되고, 제2단자는 전류 공급기와 연결되고, 제3단자는 그라운드 단자와 연결되며, 제어 신호에 따라 턴 온/턴 오프가 결정되는 전력 스위치를 포함하고, 상기 파워 스위치가 온일 때, 전류 공급기가 비선형 부하로의 전류 공급을 중단함을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에서, 피드백 전압과 기준 전압의 차가 과도(transient) 전압 보다 클 때, 동작상태는 초기 상태이고, 삼각파의 적응적 크기는 제1크기이다. 피드백 전압과 기준 전압의 차가 과도 전압 보다 작으면, 동작 상태는 과도 상태이고 삼각파의 적응적 크기는 제2크기까지 점차로 증가한다. 피드백 전압이 차츰 증가하여 기준 전압을 추월할 때, 동작 상태는 안정기로 되고, 삼각파의 적응적 크기는 제3크기가 된다.

본 발명의 바람직한 일실시예에서, 제1크기는 제2크기 보다 작고, 제2크기는 제3크기 보다 작다.

본 발명의 바람직한 일실시예에서, 전류 공급기는 전압 공급기와 연결된 저장 기기를 포함하고, 저장 기기는 전력 스위치가 오프될 때 전압 공급기에서 공급되는 전류를 저장하고, 전력 스위치가 온 되면 전류를 방출한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에서, 전류 공급기는 비선형 부하의 첫번째 단자 및 그라운드 단자와 연결된 커패시터를 더 포함하며, 커패시터는 전력 스위치가 오프될 때 저장 전압을 저장하고, 전력 스위치가 온 될 때 비선형 부하를 구동하기 위해 저장 전압을 방출한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에서, 제1단자와 제2단자를 구비한 정류 다이오드를 더 포함하고, 상기 정류 다이오드의 제1단자는 상기 전류 공급기와 연결되고, 상기 전류가 상기 정류 다이오드의 제1단자에서 상기 정류 다이오드의 제2단자를 통해 흐르도록 상기 비선형 부하의 상기 입력 단자와 상기 정류 다이오드가 연결된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 비선형 로드는 한 개 이상의 LED들을 포함하는 LED 모듈을 구비한다.

본 발명은 적응적 삼각파 발생기를 이용하여, 삼각파의 크기(진폭)가 피드백 전압 및 기준 전압 사이의 전압 차에 의해 조정될 수 있게 된다. 따라서, 본 발명은 시스템이 안정 상태로 도달하는데 걸리는 시간을 단축시킬 수 있다.

위에서 종래 기술의 몇 가지 결점과 본 발명의 장점들에 대해 짧게 설명하였다. 본 발명의 다른 특성, 장점 및 실시예들은 이하의 설명과 첨부된 도면 및 부가된 청구항들로부터 이 분야의 당업자들에게 있어 자명하게 될 것이다.

이 실시예에서, 삼각파의 크기가 피드백 전압 및 기준 전압 사이의 전압 차에 따라 조정 가능하도록 적응적 삼각파 발생기가 이용된다. 따라서, 적응적 삼각파 발생기는 시스템이 안정 상태에 도달하는 시간을 크게 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 LED에 대한 비선형 부하 부스팅 회로이다. LED(비선형 부하) 부스팅 회로(100)는 PWM 회로(110), 전력 스위치(130), LED 모듈(140), 피드백 전압 검출기(150), 저장 장치(160), 정류 다이오드(170), 및 커패시터(176)를 포함한다. 전력 스위치(130)는 NMOSFET이거나 PMOSFET일 수 있다. LED 모듈(140)은 한 개 이상의 LED(142)들 일 수 있다. 피드백 전압 검출기(150)는 저항일 수 있다. 저장 장치(160)는 인덕터가 될 수 있다. 정류 다이오드(170)는 숏키(Schottky) 다이오드일 수 있다. PWM 회로(110)는 적응적 삼각파 발생기(112), 오차 신호 발생기(114), 비교기(116), 기준 전압 발생기(118), 및 구동 회로(120)를 포함한다.

저장 장치(160)의 한 단자는 전압 공급기와 연결된다. 저장 장치(160)의 또 다른 단자는 정류 다이오드(170)의 입력 단자와 연결된다. 전력 스위치(130)는 제1단자(132), 제2단자(134), 및 제3단자(136)를 구비한다. 전력 스위치(130)의 제1단자(132)는 구동 회로(120)에 연결되고, 제2단자(134)는 인덕터(160)에 연결되며, 제3단자(136)는 그라운드 단자에 연결된다. LED 모듈(140)은 입력 단자(144) 및 출력 단자(146)를 구비한다. LED 모듈(140)의 입력 단자(144)는 정류 다이오드(170)의 출력 단자(174)에 연결된다. LED 모듈(140)의 출력 단자(146)는 피드백 전압 검출기(150)의 첫번째 단자(152)에 연결된다. 피드백 전압 검출기(150)의 두번째 단자(154)는 그라운드 단자에 연결된다. 커패시터(176)는 LED 모듈(140)의 입력 단자(144) 및 그라운드 단자와 연결된다. 기준 전압 발생기(118)는 적응적 삼각파 발생기(112) 및 오차 신호 발생기(114)의 양의 단자와 연결된다. 오차 신호 발생기(114)의 음의 단자는 피드백 전압 검출기(150)의 첫번째 단자(152)와 연결된다. 적응적 삼각파 발생기(112)는 피드백 전압 검출기(150)의 첫번째 단자(152) 및 비교기(116)의 음의 단자와 연결된다. 비교기(116)의 양의 단자는 오차 신호 발생기(114)의 출력 단자와 연결된다. 비교기(116)의 출력 단자는 구동 회로(120)에 연결된다.

전압을 상승시키기 위해, PWM 회로(110)로부터의 구동 신호는 전력 스위치(130)의 턴 온/오프를 결정한다. 전력 스위치(130)가 온 될 때, 전력 공급기-저장 장치(160)-전력 스위치(130)의 경로가 충전 경로가 되어 에너지가 저장 장치(160)에 전류 형태로 저장될 것이다. 전력 스위치(130)가 오프일 때, 저장 장치(160), 정류 다이오드(170), LED 모듈(140), 커패시터(176)의 경로가 한 루프가 되고, 전압 부스팅이 이뤄지도록 저장 장치(160)에 저장된 전류는 그 경로를 통해 LED 모듈(140)로 흐를 것이다.

PWM 회로(110)의 피드백 전압 검출기(150)는 LED 모듈(140)을 통해 흐르는 전류에 따른 피드백 전압을 검출한다. 피드백 전압은 오차 신호 발생기(114)의 음의 단자로 보내진다. 기준 전압은 오차 신호 발생기(114)의 양의 단자로 보내진다. 그러면 오차 신호 발생기(114)를 통해 기준 전압과 피드백 전압 사이의 차를 적분하여 오차 신호(적분한 오차 신호)를 얻을 수 있다. 오차 신호 발생기(114)는 더 우수한 안티-노이즈 성능을 가지는 오차 적분기(integrator)일 수 있다.

도 2a는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 적응적 삼각파 발생기에 의한 삼각파의 불연속 크기 조정을 보인 것이다. 도 1 및 2a를 참조하면, 적응적 삼각파 발생기(112)가 피드백 전압 검출기(150)에 의해 검출된 피드백 전압을 수신하고 그 피드백 전압과 기준 전압의 차를 판단하여 적응적 삼각파 발생기(112)에 의해 발생되는 삼각파의 크기를 조정한다. 피드백 전압과 기준 전압 사이의 차가 과도 전압 보다 클 때, LED 부스팅 회로(100)는 초기 상태에 있는 것이다. 그러므로, LED 부스팅 회로(100)는 LED 부스팅 회로(100)의 과도 응답 속도를 높이기 위해 높은 감도를 가진 RC 상수를 필요로 한다. 따라서, 적응적 삼각파 발생기(112)는 비교기(116)의 양 및 음의 단자들에서의 충전 전류 및 방전 전류를 조정해, (도 2a에 도시된 제1크기(202)와 같은) 작은 진폭을 얻도록 한다.

피드백 전압과 기준 전압간의 차가 과도 전압 보다 작으면, LED 부스팅 회로(100)는 과도기에 있는 것이다. 그러므로, LED 부스팅 회로(100)의 RC 상수의 감도가 낮아지게 되어, 과도기에 있는 전압이 기준 전압 보다 너무 많이 커지게 되는 것을 방지한다. 따라서, 적응적 삼각파 발생기(112)는 비교기(116)의 양 및 음의 단자들에서의 충전 전류와 방전 전류를 조정하여 (도 2a에 도시된 제2크기(204)와 같은) 점차적으로 증가하는 크기를 가지도록 한다.

피드백 전압이 기준 전압을 추월할 때까지 점진적으로 증가할 때, LED 부스팅 회로(100)는 안정 상태에 있게 된다. 그러므로, LED 부스팅 회로(100)는 LED 부스팅 회로(100)를 안정화시키도록 낮은 감도를 가진 RC 상수를 필요로 한다. 따라서, 적응적 삼각파 발생기(112)는 (도 2a에 도시된 제3크기(206)와 같은) 보다 큰 크기가 얻어지도록 비교기(116)의 양 및 음의 단자에서의 충전 및 방전 전류를 조정할 것이다.

그러면 적응적 삼각파 발생기(112)에 의해 발생된 삼각파는 비교기(116)의 음의 단자로 보내진다. 오차 신호는 비교기(116)의 양의 단자로 보내진다. 비교기(116)는 오차 신호와 삼각파를 비교하여 제어 신호를 구동 회로(120)로 출력한다. 구동 회로(120)는 제어 신호를 전력 스위치(130)로 보내질 구동 신호로 변환한다.

도 2b는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 적응적 삼각파 발생기에 의한 삼각파의 연속 크기 조정을 보인 것이다. 도 2a에서, 삼각파의 크기는 불연속적으로 조정되지만 도 2b에서는 삼각파가 연속적으로 조정된다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 비선형 부하 부스팅 회로의 적응적 삼각파 발생기이다. 적응적 삼각파 발생기(112)는 제1비교기(302), 제2비교기(304), 낸드(NAND) 게이트(306, 308), 제3비교기(310), 스위치(312, 314), 충전 전류 공급기(316), 방전 전류 공급기(318), 및 커패시터(320)를 포함한다.

충전 모드에서, 충전 전류 공급기(316)가 커패시터(320)를 충전할 수 있도록 스위치(312)가 제3비교기(310)에 의해 턴 오프될 것이다. 그 동안, 삼각파의 크기는 점진적으로 증가한다. 삼각파의 크기(전압)가 제1문턱 전압(VH) 보다 크면, 제1비교기(302)의 출력 전압은 0 로직 레벨로 줄어들 것이다. 그러면 낸드 게이트(306)의 출력 전압은 1 로직 레벨로 된다. 충전 상태 도중에는, 삼각파의 크기(전압)가 제2문턱 전압(VL) 보다 더 크고, 따라서 제2비교기(304)의 출력 전압은 1 로직 레벨을 유지할 것이다. 한편, 낸드 게이트(308)의 두 입력 단자들, 낸드 게이트(306)의 출력 단자, 및 제2비교기(304)의 출력 단자는 0 로직 레벨이 된다. 그러므로, 제3비교기(310)의 양의 단자는 1 로직 레벨에 있게 되고, 제3비교기(310)의 음의 단자는 0 로직 레벨에 있게 된다. 따라서, 스위치(316)가 다시 턴 온 될 것이고 그에 따라 커패시터(320)를 충전시키는 전류 공급기의 충전을 중단시켜 충전 절차를 완료한다.

방전 모드에서, 방전 전류 공급기(318)가 커패시터(320)로부터 떼어지도록 스위치(314)는 제3비교기(310)에 의해 턴 오프 될 것이다. 그 동안, 삼각파의 크기는 점진적으로 감소된다.

삼각파의 크기(전압)가 제2문턱 전압(VL) 보다 적을 때, 제2비교기(304)의 출력 전압은 0 로직 레벨에 있게 될 것이다. 낸드 게이트(308)의 출력 전압은 1 로직 레벨이 된다. 방전 상태 도중에는, 삼각파의 크기(전압)가 제1문턱 전압(VH) 보다 적고, 따라서 제2비교기(304)의 출력 전압은 1 로직 레벨에서 유지될 것이다. 한편, 낸드 게이트(306)의 두 입력 단자, 낸드 게이트(308)의 출력 단자, 및 제1비교기(302)의 출력 단자는 1 로직 레벨에 있게 되고, 낸드 게이트(306)의 출력 단자는 0 로직 레벨이 된다. 그러므로, 제3비교기(310)의 양의 단자는 0 로직 레벨에 있게 되고, 제3비교기(310)의 음의 단자는 1 로직 레벨에 있게 된다. 따라서, 스위치(314)가 다시 턴 온 되고, 그에 따라 커패시터(320)를 방전하는 전류 공급기의 방전을 중단하여 방전 절차를 종료한다.

피드백 전압과 기준 전압 사이의 차가 여전히 클 때, 충전 전류 공급기(316) 및 방전 전류 공급기(318)에서 제공되는 전류는 상대적으로 작아진다. 피드백 전압과 기준 전압 사이의 차가 너무 크면, 그 전류는 최소가 된다. 제1문턱 전압(VH)은 더 작아진다. 제1문턱 전압(VH)과 제2문턱 전압(VL) 사이의 차는 상대적으로 작다. 한편, 적응적 삼각파 발생기(112)는 고정 주파수와 보다 작은 진폭의 삼각파를 발생할 것이다.

피드백 전압과 기준 전압 사이의 차가 근소해질 때, 충전 전류 공급기(316)와 방전 전류 공급기(318)가 제공하는 전류는 점차적으로 증가할 것이다. 제1문턱 전압(VH)은 점차 증가할 것이다. 한편, 적응적 삼각파 발생기(112)는 고정 주파수 및 점차 증가하는 크기를 가진 삼각파를 생성할 것이다.

피드백 전압이 기준 전압을 추월할 때까지 점차적으로 증가할 때, 충전 전류 공급기(316) 및 방전 전류 공급기(318)가 제공하는 전류는 최대가 될 것이다. 제1문턱 전압(VH)도 최대가 될 것이다. 한편, 적응적 삼각파 발생기(112)는 고정 주파수 및 최대 진폭을 가진 삼각파를 생성할 것이다.

도 4a는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 비선형 부하 부스팅 회로의 오차 신호 발생기이다. 도 4b는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 비선형 부하 부스팅 회로의 또 다른 오차 신호 발생기이다.

도 4a의 실시예에서, 피드백 신호가 전압 형태일 때, 오차 신호 발생기는 도4a에 도시된 바와 같은 차동 증폭기(402), 저항 R, 커패시터 C를 포함한다. 기준 전압이 Vref, 피드백 전압이 Vfb이고, 출력 전압이 Vo라고 할 때, 출력 전압 Vo는 다음과 같은 수학식 1에 의해 구해질 수 있다.

도 4b의 실시예에서, 피드백 신호가 전압 형태일 때, 오차 적분기는 도 4에 도시한 바와 같은 차동 초전도 증폭기(404), 및 커패시터 C를 포함한다. 기준 전압이 Vref이고 피드백 전압이 Vfb이고 출력 전압이 Vo라고 할 때, 출력 전압 Vo는 다음과 같은 수학식 2에 의해 구해질 수 있다.

도 4a 및 4b에서, 오차 적분기는 피드백 전압 및 기준 전압 사이의 차를 시간축을 따라 적분하여 그 평균 결과값을 출력한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에서, 저장 장치(160)는 전압 공급기와 연결된다. 저장 장치(160)는 전력 스위치(130)가 오프될 때 전압을 저장하고, 전력 스위치(130)가 온 될 때 전류를 방전할 것이다.

본 발명의 바람직한 일실시예에서, 커패시터(176)는 전력 스위치(130)가 오프될 때 전압을 저장하고, 전력 스위치(130)가 온되면 LED 모듈을 구동하기 위해 저장 전압을 방전한다.

정리하면, 비선형 부하 부스팅 회로는 다음과 같은 장점들을 가진다:

1. 비선형 부하 부스팅 회로는 부스팅 회로의 과도 응답을 개선하기 위해 적응적 삼각파 발생기를 이용한다.

2. 비선형 부하 부스팅 회로는 보다 나은 응답 조건에 따라 RC 상수를 설정할 수 있어, 비선형 부하 부스팅 회로가 안정적 안정 상태기와 빠른 과도 상태 응답 특성 모두를 가질 수 있도록 한다.

3. 비선형 부하 부스팅 회로는 전압 응답이 시스템 목표값을 초과하지 않도록 방지할 수 있다.

4. 비선형 부하 부스팅 회로는 시스템의 안정기에 도달하는 시간을 줄일 수 있다.

5. 비선형 부하 부스팅 회로는 보다 나은 안티-노이즈 성능을 얻기 위해 오차 증폭기 대신 오차 적분기를 사용한다.

6. PWM 회로의 주요 장치들은 단일 IC 안에서 제조될 수 있다.

상술한 것들은 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 전체적인 모든 설명을 제공한다. 이 분야의 당업자에 의해 본 발명의 범주와 개념을 벗어나지 않고 다양한 변형, 대체 구성 및 그에 상응하는 것들이 이뤄질 수 있을 것이다. 따라서, 상술한 설명과 예시는 이하의 청구항들에 의해 규정되는 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다.

본 발명에 따른 비선형 부하 부스팅 회로는 부스팅 회로의 과도 응답을 개선하기 위해 적응적 삼각파 발생기를 이용하여, 보다 나은 응답 조건에 따라 RC 상수를 설정할 수 있어, 비선형 부하 부스팅 회로가 안정적 안정 상태기와 빠른 과도 상태 응답 특성 모두를 가질 수 있고, 전압 응답이 시스템 목표값을 초과하지 않도록 방지하며, 시스템의 안정기에 도달하는 시간을 줄일 수 있고, 보다 나은 안티-노이즈 성능을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 LED에 대한 비선형 부하 부스팅 회로이다.

도 2a는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 적응적 삼각파 발생기에 의한 삼각파의 불연속 크기 조정을 보인 것이다.

도 2b는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 적응적 삼각파 발생기에 의한 삼각파의 연속 크기 조정을 보인 것이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 비선형 부하 부스팅 회로의 적응적 삼각파 발생기이다.

도 4a는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 비선형 부하 부스팅 회로의 오차 신호 발생기이다.

도 4b는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 비선형 부하 부스팅 회로의 또 다른 오차 신호 발생기이다.

도 5는 종래의 LED 부스팅 회로이다.

도 6은 종래의 LED 부스팅 회로내 고정 삼각파 발생기에서 생성된 고정 크기의 삼각파를 도시한 것이다.

Claims

전류 공급기와 연결된 비선형 부하 부스팅(boosting) 회로에 있어서,

입력 단자와 출력 단자를 구비하고, 상기 전류 공급기와 연결되어 입력 단자에서 출력 단자를 통해 흐르는 전류를 공급받는 비선형 부하;

상기 비선형 부하의 출력 단자와 연결된 제1단자와 그라운드 단자와 연결되는 제2단자를 구비하고, 상기 비선형 부하를 통해 흐르는 상기 전류에 따라 피드백 전압을 얻는 피드백 전압 검출기;

상기 피드백 전압 및 기준 전압에 기초해 상기 비선형 부하의 동작 상태에 따라 조정되는 적응적 크기를 가진 삼각파를 출력하는 적응적 삼각파 발생기, 상기 피드백 전압 검출기와 연결되어 상기 피드백 전압 및 상기 기준 전압에 따른 오차 신호를 출력하는 오차 신호 발생기, 상기 적응적 삼각파 발생기 및 상기 오차 신호 발생기와 연결되어 상기 오차 신호와 상기 삼각파를 비교해 제어 신호를 출력하는 비교기, 상기 비교기와 연결되어 상기 제어 신호를 수신해 구동 신호로 변환하는 구동 회로를 포함하는, 상기 피드백 전압 검출기의 제1단자와 연결된 펄스 폭 변조 회로;

상기 구동 회로와 연결된 제1단자, 상기 전류 공급기와 연결된 제2단자, 및 상기 그라운드 단자와 연결된 제3단자를 구비하고, 상기 제어 신호에 의해 턴 온/오프되는 전력 스위치를 포함하고,

상기 전력 스위치가 오프될 때 상기 전류 공급기는 상기 비선형 부하로 전류를 공급하고, 상기 전력 스위치가 온 되면 상기 전류 공급기가 상기 비선형 부하로의 전류 공급을 중단함을 특징으로 하는 비선형 부하 부스팅 회로.
제1항에 있어서, 상기 동작 상태는 초기 상태, 과도기 상태, 및 안정 상태를 포함함을 특징으로 하는 비선형 부하 부스팅 회로.
제2항에 있어서, 상기 피드백 전압과 상기 기준 전압 사이의 차가 과도 전압 보다 클 때, 상기 동작 상태는 상기 초기 상태이고, 상기 삼각파의 적응적 크기는 제1크기가 됨을 특징으로 하는 비선형 부하 부스팅 회로.
제2항에 있어서, 상기 피드백 전압과 상기 기준 전압 사이의 차가 상기 과도 전압 보다 작을 때, 상기 동작 상태는 상기 과도기 상태이고, 상기 삼각파의 적응적 크기는 제2크기까지 점차적으로 증가함을 특징으로 하는 비선형 부하 부스팅 회로.
제2항에 있어서, 상기 피드백 전압이 상기 기준 전압을 추월할 때까지 점진적으로 증가할 때, 상기 동작 상태는 상기 안정 상태이고, 상기 삼각파의 적응적 크기는 제3크기가 됨을 특징으로 하는 비선형 부하 부스팅 회로.
제1항에 있어서, 상기 펄스 폭 변조 회로는, 상기 적응적 삼각파 발생기와 상기 오차 신호 발생기에 연결되어 상기 기준 전압을 발생하는 기준 전압 발생기를 더 포함함을 특징으로 하는 비선형 부하 부스팅 회로.
제1항에 있어서, 상기 전류 공급기는, 전압 공급기와 연결되어 상기 전력 스위치가 오프될 때 전압 공급기에 의해 공급되는 전류를 저장하고 상기 전력 스위치가 온 될 때 그 전류를 방출하는 저장 장치를 포함함을 특징으로 하는 비선형 부하 부스팅 회로.
제1항에 있어서, 상기 전류 공급기는 상기 비선형 부하의 제1단자 및 상기 그라운드 단자와 연결되어, 상기 전력 스위치가 오프될 때 저장 전압을 저장하고, 상기 전력 스위치가 온 될 때 상기 비선형 부하를 구동하기 위해 상기 저장 전압을 방출하는 커패시터를 포함함을 특징으로 하는 비선형 부하 부스팅 회로.
제1항에 있어서,

제1단자가 상기 전류 공급기와 연결되고, 제2단자는 상기 비선형 부하의 상기 입력 단자에 연결되어, 상기 전류 공급기로부터의 전류가 상기 제1단자에서 상기 제2단자를 통해 흐르는 정류 다이오드를 더 포함함을 특징으로 하는 비선형 부하 부스팅 회로.
제9항에 있어서, 상기 정류 다이오드는 숏키(Schottky) 다이오드임을 특징으로 하는 비선형 부하 부스팅 회로.
제1항에 있어서, 상기 비선형 부하는 발광 다이오드임을 특징으로 하는 비선형 부하 부스팅 회로.
제1항에 있어서, 상기 전력 스위치는 NMOSFET 또는 PMOSFET 임을 특징으로 하는 비선형 부하 부스팅 회로.