KR20080081435A - Multi-channel inductor and led backlight multi driver using multi-channel inductor - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 승압형 컨버터(Boost Converter)를 이용한 일반적인 LED 백라이트 구동회로도이다.1 is a diagram illustrating a general LED backlight driving circuit using a boost converter.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 LED 백라이트 멀티 구동회로의 블록도이다.2 is a block diagram of an LED backlight multi driving circuit according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다채널 인덕터의 구조를 도시한 그림이다.3 is a diagram illustrating a structure of a multichannel inductor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4a는 본 발명의 실시 예에 따라 페라이트 보빈을 코어로 하는 다채널 인덕터의 내부 사시도이다.4A is an internal perspective view of a multichannel inductor having a ferrite bobbin as a core according to an embodiment of the present invention.
도 4b는 본 발명의 실시 예에 따라 막대 코어를 사용하는 다채널 인덕터의 내부 사시도이다.4B is an internal perspective view of a multichannel inductor using a bar core in accordance with an embodiment of the present invention.
도 5는 본 본 발명의 실시 예에 따른 감지형 다채널 인덕터의 구조를 도시한 그림이다.5 is a diagram illustrating a structure of a sensing multichannel inductor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 상기 다채널 인덕터를 채용한 LED 백라이트 멀티 구동회로도이다. 6 is a diagram illustrating an LED backlight multi driver circuit employing the multi-channel inductor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 상기 감지형 다채널 인덕터를 채용한 LED 백라이트 멀티 구동회로도이다. FIG. 7 is a diagram illustrating an LED backlight multi driver circuit employing the sensing multichannel inductor according to an exemplary embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
202: 스위칭 제어기 204: 다채널 인덕터202: switching controller 204: multichannel inductor
206: 피드백 저항 208: FET206: feedback resistor 208: FET
214a: LED 제1어레이 216: 제1 정전류 조절부214a: LED first array 216: first constant current adjusting unit
218: 정전류 제어기 300: 주코일218: constant current controller 300: main coil
301: 제1 종속코일 302: 제2 종속코일301: first dependent coil 302: second dependent coil
303: 제N 종속코일 305: 센싱코일303: Nth dependent coil 305: Sensing coil
본 발명은 다수개의 코일을 갖는 다채널 인덕터와 이를 이용한 LED 백라이트 멀티 구동회로에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-channel inductor having a plurality of coils and an LED backlight multi driving circuit using the same.
일반적으로 각종 전자기기용 직류전원으로 많이 이용되고 있는 커패시터 입력형 정류회로는 가격이 싸고 구성이 간단하여 복잡한 제어가 불필요하며, 커패시터의 용량증대에 따라 출력 리플이 저감되는 등의 우수한 특징이 있지만, 입력역률이 낮고 입력전류의 파형이 크게 왜곡되는 등의 많은 문제가 발생하므로 그 특성 개선이 요망되고 있었다. 따라서 정류회로에 초퍼회로를 접속해서 입력전류를 정현 파 형태로 제어해서 파형개선을 하는 것과 함께 입력역률을 고역률화하는 승압형 컨버터가 사용된다. In general, the capacitor input type rectifier circuit, which is widely used as a DC power supply for various electronic devices, has low cost and simple configuration, which does not require complicated control, and has excellent characteristics such as output ripple due to the increase of capacitor capacity. Since many problems such as low power factor and distortion of the input current are greatly distorted, the improvement of the characteristics has been desired. Therefore, a step-up converter that connects a chopper circuit to a rectifier circuit to control the input current in the form of a sine wave to improve waveforms and to increase the input power factor is used.
한편, TFT-LCD 패널 등의 액정패널의 LED 백라이트(back-light)를 점등시키고 백라이트의 점등을 안정시키기 위하여, LED 백라이트 구동회로에서 상기 승압형 컨버터(Boost Converter)가 사용된다. 상기 LED 백라이트 구동회로에서 하드 스위칭(hard switching) 방식의 쵸퍼회로 역할을 하는 승압형 컨버터(Boost Converter)의 일 예를 도 1에 도시하였다. 상기 도 1을 참조하면, LED 백라이트(114) 측으로 전원을 공급할 때는 FET(106)를 개방(오프)시켜 LED 백라이트(114)로 전압을 공급하며, 반대로, LED 백라이트(114) 측으로 전원을 공급하지 않을 때는 FET(106)를 단락(온)시켜 결과적으로 LED 백라이트(114)로 전압이 공급되지 않도록 한다.On the other hand, the boost converter is used in the LED backlight driving circuit to light up the LED backlight of the liquid crystal panel such as the TFT-LCD panel and to stabilize the lighting of the backlight. An example of a boost converter serving as a hard switching chopper circuit in the LED backlight driving circuit is illustrated in FIG. 1. Referring to FIG. 1, when power is supplied to the
즉, 외부로부터 유입되는 DC 전원(100)은 스위칭 제어기(102)에서 FET(106)를 온(ON)하는 동안 인덕터(104)에서 FET(106)로 전류가 흘러 인덕터에 에너지가 충전되도록 한다. 또한, 스위칭 제어기(102)는 피드백 저항(108; feedback resistor)의 전압을 감지하여 설정된 전압에 도달하면 FET(106)를 오프(OFF)시키며 인덕터(104)의 에너지는 다이오드(110)를 통해 커패시터(112)를 충전함과 동시에 LED 백라이트(114)에 전력을 공급해주며, 그 후, 스위칭 제어기(102)는 출력전압을 감지하여 설정 전압보다 낮으면 다시 FET(106)를 온(ON)하는 구동 사이클을 계속 반복한다.That is, the
상기와 같이 LED 백라이트를 구동하기 위한 승압형 컨버터가 사용되는데, LED의 적용 방법에 따라 LED를 직렬 또는 병렬로 연결한 다수의 LED 어레이 조합을 가지는 LED 백라이트에 승압형 컨버터를 통해 전원을 인가하여 점등하게 된다. A boost converter for driving the LED backlight is used as described above, and the LED backlight having a combination of a plurality of LED arrays in which the LEDs are connected in series or in parallel according to the application method of the LED is turned on by applying power through the boost converter. Done.
따라서 종래에는 LED의 연결수량과 입력 전압에 따라 승압하는 승압형 컨버터가 다수개 필요로 하였다. 특히, LED 백라이트를 복수개의 LED 어레이로 구성할 경우, 도 1과 같은 승압형 컨버터가 LED 어레이 수량만큼 각각 필요로 하기 때문에, LED 백라이트 구동회로가 복잡하게 되는 문제가 있다. 따라서 이로 인해 설계할 부품이 많아지게 되어 소형화에 한계가 있으며 제품 개발기간이 많이 소요되고 원가 상승의 요인이 되는 문제가 있다.Therefore, in the related art, a plurality of boost type converters that boost the voltage according to the connection quantity and the input voltage of the LED are required. In particular, when the LED backlight is configured with a plurality of LED arrays, each of the boost type converters as shown in FIG. 1 requires as much as the number of LED arrays, which causes a problem that the LED backlight driving circuit becomes complicated. As a result, the number of parts to be designed increases, so there is a limit to miniaturization, which requires a lot of product development period and causes a cost increase.
본 발명은 다수의 LED 어레이로 이루어진 LED 백라이트를 효과적으로 구동시킬 수 있다. 또한, 이러한 LED 백라이트 내 각각의 LED 어레이에 전력을 공급하는 다채널 인덕터의 구조를 제안한다. The present invention can effectively drive an LED backlight consisting of a plurality of LED arrays. In addition, a structure of a multichannel inductor for supplying power to each LED array in the LED backlight is proposed.
본 발명의 다채널 인덕터는, 전원이 유입되어 일정 주기로 온/오프됨으로써, 에너지 충전/방전되는 주코일과, 상기 주코일의 코어와 동일 코어에 권선이 차례로 적어도 하나 감기어 있어, 상기 주코일로부터 유기된 기전력으로 인해 에너지가 차례로 충전되는 적어도 하나의 종속 코일을 포함한다. 또한, 상기 다채널 인덕터는 상기 주코일의 에너지 변화상태를 감지하는 센싱 코일을 더 포함한다.In the multi-channel inductor of the present invention, the main coil to be energized / discharged by power is turned on / off at a constant cycle, and at least one winding is wound around the core of the main coil and the same core in turn, It includes at least one dependent coil in which energy is charged in turn due to the induced electromotive force. The multi-channel inductor may further include a sensing coil configured to detect an energy change state of the main coil.
또한, 상기 종속코일은 상기 주코일의 감김 방향과 같은 방향으로 권선이 감 기어 있다. 또한, 상기 센싱 코일은 상기 주코일의 감김 방향과 반대 방향으로 권선이 감기어 있으며, 상기 센싱 코일의 턴 수는 상기 주코일의 턴 수에 비례하여 설정됨을 특징으로 한다.In addition, the slave coil is wound around the winding in the same direction as the winding direction of the main coil. The sensing coil may have a winding wound in a direction opposite to the winding direction of the main coil, and the number of turns of the sensing coil is set in proportion to the number of turns of the main coil.
또한, 본 발명의 LED 백라이트 멀티 구동회로는, 적어도 하나의 LED 어레이 중에서, 첫 번째 LED 어레이에 공급되는 전력을 스위칭하는 FET와, 상기 FET의 출력전압을 감지하는 피드백 저항과, 상기 피드백 저항에서 감지된 출력전압 값 및 상기 첫 번째 LED 어레이로 인가되는 전압 값에 따라 상기 FET의 스위칭을 수행하는 PWM 신호를 출력하는 스위칭 제어기와, 충전되는 에너지 전력을 상기 스위칭 제어기의 PWM 신호에 따른 일정 듀티비로서 상기 다수의 LED 어레이에 각각 공급하는 다수의 코일로 된 다채널 인덕터와, 상기 LED 어레이로의 출력 전압을 필터링하는 커패시터와, 상기 LED 어레이로의 출력 전류의 역방향 흐름을 차단하는 다이오드와, 각 LED 어레이에 흐르는 출력 전류를 일정하게 유지시키는 정전류 조절부를 포함한다. 상기 스위칭 제어기는, 상기 피드백 저항에서 측정된 전압값이 특정 값에 도달하면 상기 FET를 오프(OFF)시키며, 상기 첫 번째 LED 어레이로 인가되는 전압 값이 상기 특정 값보다 낮으면 상기 FET를 온(ON)시키는 제어를 수행한다. In addition, the LED backlight multi-drive circuit of the present invention, among the at least one LED array, the FET for switching the power supplied to the first LED array, a feedback resistor for sensing the output voltage of the FET, and the sensed in the feedback resistor A switching controller for outputting a PWM signal for switching the FET according to the output voltage value and the voltage value applied to the first LED array, and the charged energy power as a constant duty ratio according to the PWM signal of the switching controller. A multi-channel inductor with a plurality of coils respectively supplying the plurality of LED arrays, a capacitor for filtering the output voltage to the LED array, a diode for blocking the reverse flow of output current to the LED array, and each LED And a constant current controller for maintaining a constant output current flowing through the array. The switching controller turns off the FET when the voltage value measured by the feedback resistor reaches a specific value, and turns on the FET when the voltage value applied to the first LED array is lower than the specific value. ON).
또한, 상기 다채널 인덕터는, 외부의 전원과 상기 FET의 입력단 사이에 위치하여 상기 FET의 스위칭에 따라 일정 듀티비로 충전/방전함으로써, 상기 첫 번째 LED 어레이측으로 펄스 전력을 공급하는 주코일과, 상기 주코일의 코어와 동일 코어에 권선이 차례로 다수개 감긴 형태로서, 상기 주코일로부터 유기된 기전력으로 인해 에너지가 차례로 충전된 후, 충전된 에너지를 나머지 LED 어레이로 각각 공급 하는 다수개의 종속 코일을 포함한다. 상기 다채널 인덕터는, 상기 주코일의 전류 상태를 감지하여 상기 스위칭 제어기로 출력하는 센싱 코일을 더 포함하며, 상기 센싱 코일에서 출력 값이 0[V]로 될 시에는 상기 FET를 온(ON)시키는 제어를 수행한다.The multi-channel inductor may include a main coil positioned between an external power supply and an input terminal of the FET to charge / discharge at a constant duty ratio according to switching of the FET, thereby supplying pulse power to the first LED array; A plurality of windings are wound in turn on the core of the main coil and the same core, and includes a plurality of subordinate coils, each of which supplies energy to the remaining LED arrays after the energy is sequentially charged by the electromotive force induced from the main coil. do. The multi-channel inductor further includes a sensing coil which senses a current state of the main coil and outputs it to the switching controller. When the output value of the sensing coil is 0 [V], the FET is turned on. To perform the control.
상기 정전류 조절부는, 상기 LED 어레이에 흐르는 전류를 온/오프 스위칭 시키는 스위칭 소자와, 상기 LED 어레이에 흐르는 전류를 감지하는 센싱 저항과, 상기 센싱 저항에서 감지된 전류와 소정의 기준 전압을 비교하여 상기 스위칭 소자를 온/오프 시키는 비교기를 포함하며, 상기 스위칭 소자는, 바이폴라 트랜지스터(BJT), 전계효과 트랜지스터(FET) 중 어느 하나로 구현된다.The constant current controller may include: a switching device configured to switch on / off current flowing through the LED array; a sensing resistor sensing a current flowing through the LED array; and a current detected by the sensing resistor and a predetermined reference voltage. A comparator for turning on / off the switching element, wherein the switching element is implemented by any one of a bipolar transistor (BJT) and a field effect transistor (FET).
또한, 상기 피드백 저항은 상기 FET의 출력단에 위치하는 것을 특징으로 하며, 상기 정전류 조절부는 상기 LED 어레이의 종단에 각각 구비되어 있는 것을 특징으로 하며, 상기 스위칭 소자는 상기 LED 어레이의 종단에 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the feedback resistor is characterized in that located at the output terminal of the FET, the constant current control unit is characterized in that each of which is provided at the end of the LED array, the switching element is provided at the end of the LED array It is characterized by.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.Hereinafter, the detailed description of the preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description of the reference numerals to the components of the drawings it should be noted that the same reference numerals as possible even if displayed on different drawings.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 LED 백라이트 멀티 구동회로의 블록도이다.2 is a block diagram of an LED backlight multi driving circuit according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 LED 백라이트 멀티 구동회로는 다수의 LED 어레이(214a,214b,214c,214n; LED 제1어레이, LED 제2어레이, LED 제3어레이, LED 제N어레이)로 이루어진 백라이트 구동 전력을 공급하는 회로로서, 각 LED 어레이(214a,214b,214c,214n)는 다채널 인덕터(204) 내의 각 코일에 할당 연결되어 구동 전력을 공급받는다. The LED backlight multi-drive circuit of the present invention provides a backlight driving power consisting of a plurality of LED array (214a, 214b, 214c, 214n; LED first array, LED second array, LED third array, LED N array). As a circuit, each
상기 LED 백라이트 멀티 구동회로는 첫 번째 LED 어레이(214a)에 공급되는 전력을 스위칭하는 FET(208)와, 상기 FET(208)의 스위칭을 수행하기 위해 PWM 신호를 출력하는 스위칭 제어기(202;PWM 제어기)와, 첫 번째 LED 어레이(214a)로 출력되는 출력전압을 감지하는 피드백 저항(206)과, 턴오프 구간 및 턴온 구간이 반복될 때 에너지 충전이 일어나는 다채널 인덕터(204)와, 각 LED 어레이(214a,214b,214c,214n)에 구비된 정전류 조절부(216a,216b,216c,216n)를 제어하기 위한 정전류 제어기(218)가 구비된다. 또한, 각 LED 어레이(214a,214b,214c,214n)에는 역방향 전류 흐름을 방지하는 다이오드(210a,210b,210c,210n)와, 출력전압을 일정하게 유지하기 위해 필터링하는 커패시터(212a,212b,212c,212n)와, 각 LED 어레이(214a,214b,214c,214n)에 흐르는 출력 전류를 일정하게 유지해주는 정전류 조절부(216a,216b,216c,216n)가 구비된다.The LED backlight multi driving circuit includes a FET 208 for switching the power supplied to the
상기와 같은 구성부를 가진 LED 백라이트 멀티 구동회로는, 외부로부터 유입되는 전원(200)을 스위칭 제어기(202)를 이용하여 FET(208)를 온(ON)하는 동안 다채널 인덕터(204) 내의 주코일에서 FET(208)로 전류가 흘러 다채널 인덕터에 에너지가 충전되도록 한다.The LED backlight multi-driving circuit having the above-described configuration includes a main coil in the
스위칭 제어기(202)는, 상기 피드백 저항에서 측정된 전압값이 특정 값에 도달하면 상기 FET를 오프시키며, 상기 첫 번째 LED 어레이(214a)로 인가되는 전압 값이 상기 특정 값보다 낮으면 상기 FET를 온시키는 제어를 수행한다. 즉, 피드백 저항(feedback resistor)의 전압을 감지하여 설정된 전압에 도달하면 FET(208)를 오프(OFF)시키며 다채널 인덕터의 에너지는 다이오드(210a,210b,210c,210n)를 통해 커패시터(212a,212b,212c,212n)를 충전함과 동시에 LED 어레이(214a,214b,214c,214n)된 LED 백라이트에 전력을 공급해주며, 그 후, 스위칭 제어기(202)는 첫 번째 LED 어레이(214a)로 인가되는 전압을 감지하여 설정 전압보다 낮으면 다시 FET(208)를 온(ON)하는 구동 사이클을 계속 반복한다.The
상기 다채널 인덕터(204)는 각 LED 어레이에 전력을 공급하기 위하여 동일 방향으로 감긴 여러 개의 코일을 가지는 다채널 인덕터로 구현한다. 이러한 다채널 인덕터의 구조에 대해서 도 3과 함께 상세히 후술한다. 그런데 주코일을 스위칭하는 FET의 물리적 특성 때문에 주코일과 종속코일로 된 상기 다채널 인덕터를 사용할 때는, FET의 입출력 기생 커패시터와 인덕터가 공진하면서 열이 발생한다. 따라서 상기 다채널 인덕터(204)를 사용할 시에는 발열 대책이 필수적이며 더 높은 내열 부품을 사용해야 하므로 설계 시에 많은 주의가 필요하므로 개발기간이 길어질 수 있다. The
상기와 같은 점을 보완하기 위하여 본 발명은 다른 실 시 예로서, 상기 다채널 인덕터에 센싱 코일을 추가시킨 다채널 인덕터(이하, '감지형 다채널 인덕터'라 함)로서 구현할 수 있다. 상기 감지형 다채널 인덕터를 사용할 시에는, 상기 다채 널 인덕터를 사용할 때보다 발생 열을 줄일 수 있다. 이러한 감지형 다채널 인덕터의 구조에 대해서는 도 5와 함께 상세히 후술한다. In order to compensate for the above, the present invention may be implemented as a multi-channel inductor (hereinafter, referred to as a “sense multi-channel inductor”) in which a sensing coil is added to the multi-channel inductor. When the sensing multi-channel inductor is used, heat generated may be reduced than when the multi-channel inductor is used. The structure of the sensing multichannel inductor will be described later in detail with reference to FIG. 5.
상기 다채널 인덕터의 구조를 도 3에 도시하였는데, 상기 다채널 인덕터는 외부의 전원이 유입되어 일정 주기로 온/오프됨으로써 에너지 충전/방전이 이루어지는 주코일(300)과, 상기 주코일의 코어와 동일 코어에 권선이 차례로 다수개 감기어 있어 상기 주코일(300)로부터 유기된 기전력으로 인해 에너지가 차례로 충전되는 다수개의 종속 코일(301,302,303)을 가진다. 즉, 주코일(300)에 전류가 흘러 기전력이 형성되면, 이러한 기전력은 제1 종속코일(301)에 영향을 미쳐 제1 종속코일(301)에 전류를 흐르게 하고, 이로 인해 다시 제2 종속코일(302)에 전류를 흐르게 하고, 이러한 방식으로 최종적으로 마지막 코일인 제N 종속코일(303)에 전류를 흐르게 한다. 따라서 주코일(300)에 발생되는 기전력이 제1 종속코일(301), 제 2종속코일(302)을 거쳐 마지막 제N 종속코일(303)까지 전달되는 것이다.The structure of the multi-channel inductor is shown in FIG. 3, wherein the multi-channel inductor is the same as the
상기 다채널 인덕터 내의 주코일(300)과 종속코일(301,302,303)은 하나의 코어에 동일 방향으로 여러 개의 코일이 서로 절연되어 동일 방향을 감긴 특징을 가진다. 이때 용량에 따라 감는 턴수와 코일의 단면적은 달리할 수 있으며 감는 코일의 수량은 유도 에너지량에 여러 개로 늘릴 수 있다. 이를 이용하는 회로는 여러 코일 중에서 주코일(300)을 일정 주기로 온(ON), 오프(OFF)를 반복하여 전류를 단속함으로써 에너지를 충전과 방전시키면 기전력이 발생하여 제2,제3, 제N 종속코일(301,302,303)에 에너지가 전달된다. 도 3에 도시된 극성 표시는 동일 방향으로 각 코일 권선이 감기어 있음을 의미한다. 상기 다채널 인덕터의 실제 외관 사시도를 도 4에 도시하였는데, 도 4a는 페라이트 보빈(310)에 주코일(300)과 종속코일(301,302,303)로 된 다수의 코일이 서로 절연되어 동일 방향으로 감기어 있는 모습을 도시한 사시도이고, 도 4b는 막대형 코어(312)에 주코일(300)과 종속코일(301,302,303)로 된 다수의 코일이 서로 절연되어 동일 방향으로 감기어 있는 모습을 도시한 사시도이다.The
한편, 상기 감지형 다채널 인덕터의 구조를 도 5에 도시하였는데, 상기 감지형 다채널 인덕터는 CRM(Critical Conduction Mode)에서 사용하는 인덕터를 응용한 구조로서, 센싱 코일(304; sensing coil)은 주코일(300)의 에너지 변화 상태를 감지하여 외부로 알려주는 기능을 수행한다. 상기 감지형 다채널 인덕터는 도 4a, 도 4b의 다채널 인덕터의 구조에서 주코일과 종속코일의 감기는 방향과 반대방향으로 감기는 센싱 코일이 추가되는 구조를 가진다. 즉, 상기 감지형 다채널 인덕터는 도 4a의 다채널 인덕터와 같이 페라이트 보빈에 주코일과 종속코일로 된 다수의 코일이 서로 절연되어 동일 방향으로 감기어 있는 상태에서 추가적으로 반대방향으로 감기어 있는 센싱코일이 추가되어 있는 구조를 가진다. 마찬가지로 감지형 다채널 인덕터가 도 4b와 같이 막대형 코일로 구현될 시에는 도 4b의 다채널 인덕터 구조에 반대방향으로 감기는 센싱코일이 추가되어 있는 구조를 가진다. Meanwhile, the structure of the sensing multichannel inductor is illustrated in FIG. 5, wherein the sensing multichannel inductor is a structure in which an inductor used in a critical conduction mode (CRM) is applied, and a
상기 센싱 코일(304)은 회로에서 스위칭하는 코일의 턴 비율에 따라 설정하며 감는 방향을 반대로 한다. 또한, 상기 센싱 코일(304)은 주코일(300)의 감기는 턴수에 비례하여 턴 비율이 결정된다. 즉, 센싱 코일(304)의 턴 비율은 스위칭하는 주코일(300)의 턴 수를 Np라 하고 센싱 코일(304)의 턴수를 Ns라고 하면, 수식은 Ns/Np로 나타나며 이러한 비율에 따라 센싱 코일(304)의 턴 비율을 요구되는 특정값으로 설정한다. 상기 센싱 다채널 인덕터가 채용되어 사용될 시에는 PFC(Power Factor Correction)형태의 PWM 제어기가 사용된다. The
정전류 조절부(216a,216b,216c,216n)는 각 LED 어레이(214a,214b,214c,214n)에 흐르는 출력 전류를 일정하게 유지하도록 하는 기능을 수행하는데, 이는 LED의 휘도를 균일하게 유지하도록 하기 위하여 LED 어레이의 종단에 정전류 조절부를 구비하는 것이다. 즉, 다채널 인덕터 내의 각 코일은 에너지량의 차이가 있을 수 있으며, 또한, 각 LED는 특성 편차를 가지를 수 있기 때문에, 이를 보완하기 위하여 각 LED 어레이(214a,214b,214c,214n)의 종단에 커런트 싱크(current sink), 커런트 미러(current mirror)와 같은 회로를 구성하여 LED의 휘도를 균일하게 유지하는 것이다. The constant
한편, 상기 외부로부터 유입되는 전원(200)은 교류(AC) 또는 직류(DC) 형태로서 입력될 수 있는데, 교류 형태로 입력될 시에는 트랜스포머의 2차측 전압을 브릿지 다이오드와 커패시터를 이용해 정류하면 된다.On the other hand, the
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 상기 다채널 인덕터를 채용한 LED 백라이트 멀티 구동회로도이다. 6 is a diagram illustrating an LED backlight multi driver circuit employing the multi-channel inductor according to an exemplary embodiment of the present invention.
스위칭 제어기(202)에서 FET(208)를 ON하는 동안 다채널 인덕터(204) 내의 주코일(300)에서 FET(208)로 전류가 흘러 다채널 인덕터(204) 내의 주코일(300)에 에너지가 충전되며 스위칭 제어기(202)는 피드백 저항(206)에서 측정되는 전압을 감지하여 감지된 전압이 설정된 전압에 도달하면 FET(208)를 오프(OFF)시킨다. 이때 주코일(300)은 전류 극성이 바뀌게 되고 주코일(300)의 에너지는 다이오드를 통해 커패시터(212a)를 충전하고 LED 제1어레이(214a)에 전력을 공급해주며 LED 제1어레이(214a)에 인가되는 전압을 감지하여 설정 전압보다 낮으면 다시 FET(208)를 온(ON)하는 사이클을 계속 반복한다.While the switching
본 발명의 다채널 인덕터를 채용한 LED 백라이트 멀티 구동회로는 다채널 인덕터 내의 주코일(300) 하나만을 FET(208)로 ON, OFF함으로써 충전과 방출하는 과정에서 유도되는 자속을 이용하여 나머지 코일인 제1 종속코일(301), 제2 종속코일(302), 제3 종속코일(303)에 에너지를 유도하는 방식이다.The LED backlight multi-drive circuit employing the multi-channel inductor of the present invention uses only the
즉, 주코일(300)이 에너지를 충전하는 동안 나머지 인덕터인 제1 종속코일(301), 제2 종속코일(302), 제N 종속코일(303)도 동시에 에너지가 충전되며 반대로 방출하는 동안은 동시에 방출하게 됨으로써, 종래에 따로 따로 구성하였던 컨버터를 동기화하여 구동한다. 따라서 다채널 인덕터 내의 주코일(300)은 LED 제1어레이(214a)에, 제1 종속코일(301)은 LED 제2어레이(214b)에, 제2 종속코일(302)은 LED 제3어레이(214c)에, 마지막 종속코일인 제N 종속코일(303)은 LED 제N어레이(214n)에 각각 충전된 에너지를 전력으로서 공급한다.That is, while the
다채널 인덕터 내의 각 코일의 에너지량의 차이, LED의 특성편차를 고려하여 이를 보완하기 위하여 각 LED 어레이(214a,214b,214c,214n)의 종단에 각각 정전류 조절부(216a,216b,216c,216n)를 두어 LED의 휘도를 균일하게 유지한다. 상기 정전 류 조절부(216a,216b,216c,216n)는 상기 LED 어레이의 종단에 구비되어 있어 상기 LED 어레이에 흐르는 전류를 온/오프 스위칭시키는 스위칭 소자(230a,230b,230c,230n)와, 상기 LED 어레이에 흐르는 전류를 감지하는 센싱 저항(234a,234b,234c,234n)과, 상기 센싱 저항에서 감지된 전류와 정전류 제어기(218)에서 출력되는 소정의 기준 전압을 비교하여 상기 스위칭 소자를 온/오프시키는 비교기(232a,232b,232c,232n)를 구비한다. Constant
상기와 같은 구성부를 가지는 정전류 조절부(230a,230b,230c,230n)는, 정전류 제어기(218)에서 설정한 레벨을 비교기에 기준 전압으로 입력함으로써 센싱 저항을 통해 감지한 출력 전류량과 비교하여 스위치를 ON, OFF하거나 전압을 부하로써 동작시켜 LED 동작을 균일하게 유지시켜 준다. 상기 스위칭 소자(230a,230b,230c,230n)는 바이폴라 트랜지스터(BJT), 전계효과 트랜지스터(FET)를 모두 사용할 수 있다. 상기 정전류 제어기(218)는 본체 모듈의 시스템과 연동하여 각 LED의 동작을 개별적으로 다양하게 제어할 수 있다.The constant
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 상기 감지형 다채널 인덕터를 채용한 LED 백라이트 멀티 구동회로도이다. FIG. 7 is a diagram illustrating an LED backlight multi driver circuit employing the sensing multichannel inductor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6의 다채널 인덕터를 채용한 LED 백라이트 멀티 구동회로와 비교할 때, 상기 도 7은 주코일(300)의 전류량 변화를 감지하기 위한 센싱 코일(305)을 두어서, 상기 센싱 코일(305)에서 감지된 주코일(300)의 전류량 변화를 스위칭 제어기(202)에서 입력받아 FET(208)의 스위칭에 이용한다.Compared with the LED backlight multi driving circuit employing the multi-channel inductor of FIG. 6, FIG. 7 includes a sensing coil 305 for sensing a change in the amount of current of the
상술하면, 스위칭 제어기(202)에서 FET(208)를 온(ON)하는 동안 감지형 다채널 인덕터(204) 내의 주코일(300)에서 FET(208)로 전류가 흘러 주코일(300)에 에너지가 충전되고, 스위칭 제어기(202)는 피드백 저항(206)의 전압을 감지하여 설정된 전압에 도달하면 FET(208)를 오프(OFF)시키게 된다. 이때 주코일(300)은 전류 극성이 바뀌게 되고 주코일(300)의 에너지는 다이오드(210a)를 통해 커패시터(212a)를 충전하고 LED 제1어레이(214a)에 전력을 공급해준다. 주코일(300)에 전류가 흐를 시에 센싱 코일(304)을 통해 유도된 전류는 스위칭 제어기(202)로 유입되며 0[V](zero voltage)에 도달하면 다시 FET(208)를 온(ON)하는 사이클을 계속 반복한다. 또한 LED 제1어레이(214a)로 인가되는 전압을 감지하여 설정 전압보다 높으면 FET를 OFF하여 설정 전압을 유지하게 한다. In detail, while the switching
본 발명의 감지형 다채널 인덕터를 채용한 LED 백라이트 멀티 구동회로는 감지형 다채널 인덕터 내의 주코일(300) 하나만을 FET(208)로 온(ON), 오프(OFF)함으로써 충전과 방출하는 과정에서 유도되는 자속을 이용하여 나머지 코일인 제1 종속코일(301), 제2 종속코일(302), 제N 종속코일(303)에 에너지를 유도한다.The LED backlight multi-drive circuit employing the sensing multichannel inductor of the present invention charges and discharges only one
주코일(300)이 에너지를 충전하는 동안 나머지 인덕터인 제1 종속코일(301), 제2 종속코일(302), 제N 종속코일(303)도 동시에 충전되며 반대로 방출하는 동안은 동시에 방출하게 됨으로써, 종래의 따로 따로 구성하였던 컨버터를 동기화하여 구동한다. 따라서 감지형 다채널 인덕터 내의 주코일(300)은 LED 제1어레이(214a)에, 제1 종속코일(301)은 LED 제2어레이(214b)에, 제2 종속코일(302)은 LED 제3어레이(214c)에, 마지막 종속코일(303)은 LED 제N어레이(214n)에 각각 충전된 에너지를 전력으로서 공급하게 된다.While the
또한, 각 인덕터의 에너지량의 차이가 있거나 LED의 특성 편차를 고려하여 이를 보완하기 위해 각 LED 어레이의 종단에 정전류 조절부(216a,216b,216c,216n)를 두어 LED의 휘도를 균일하게 유지한다. 상기 정전류 조절부(216a,216b,216c,216n)는 정전류 제어기(218)에서 설정한 레벨을 비교기(232a,232b,232c,232n)에 기준 전압으로 입력함으로써 센싱 저항(234a,234b,234c,234n)을 통해 감지한 출력 전류량과 비교하여 스위치 소자(230a,230b,230c,230n)를 ON, OFF하거나 전압을 부하로써 동작시켜 LED 동작을 균일하게 유지시켜 준다. 상기 스위치 소자(230a,230b,230c,230n)는 바이폴라 트랜지스터(BJT), 전계효과 트랜지스터(FET)를 모두 사용할 수 있다. 상기 정전류 제어기(218)는 본체 모듈의 시스템과 연동하여 각 LED의 동작을 개별적으로 다양하게 구현할 수 있다.In addition, in order to compensate for the difference in the amount of energy of each inductor or considering the characteristic variation of the LED, constant
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 특허 범위는 상기 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위뿐 아니라 균등 범위에도 미침은 자명할 것이다.In the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not to be determined by the embodiments described above, but will be apparent in the claims as well as equivalent scope.
상기에서 기술한 바와 같이 본 발명은, 다수의 LED 어레이로 이루어진 LED 백라이트를 하나로 된 다채널 인덕터로 구동할 수 있기 때문에 회로의 단순화 및 소형화를 이룰 수 있는 효과가 있다. 또한, 제품 개발 기간 단축 및 제조원가 절감 효과를 가질 수 있다. As described above, the present invention can drive a LED backlight composed of a plurality of LED arrays as a single multi-channel inductor, so that the circuit can be simplified and miniaturized. In addition, the product development period can be shortened and manufacturing costs can be reduced.
또한, 단일 색상을 갖는 LED 즉, 화이트(white), 레드(red), 그린(green), 블루(blue), 옐로우(yellow) 등을 복수로 어레이로 구성할 수 있으며 각 LED의 특성편차와 열화에 따른 수명 차이를 보정할 수 있어 휘도를 균일하게 유지할 수 있다. 또한, 레드, 그린, 블루의 혼합으로 색상을 구현하는 장치의 경우도 마찬가지로 레드, 그린, 블루에 인가되는 전압과 전류를 달리 제어할 수 있으므로 각 LED의 특성편차와 열화에 따른 수명 차이를 보정할 수 있어 휘도를 균일하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 색상을 구현할 수 있다.In addition, LEDs with a single color, ie, white, red, green, blue, yellow, etc., can be configured in a plurality of arrays, and the characteristic deviation and deterioration of each LED Can be used to correct the difference in lifespan. In addition, in the case of a device that implements color by mixing red, green, and blue, the voltage and current applied to the red, green, and blue can be controlled differently. Not only can the brightness be kept uniform, but also various colors can be realized.
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