KR20080099720A

KR20080099720A - 백라이트 구동회로

Info

Publication number: KR20080099720A
Application number: KR1020070045634A
Authority: KR
Inventors: 한재현
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2007-05-10
Filing date: 2007-05-10
Publication date: 2008-11-13

Abstract

본 발명은 백라이트 구동회로에 관한 것으로서, 전원어댑터 또는 배터리의 여부에 따라 센싱저항값을 달리하여 백라이트의 출력전류를 조절함을 특징으로 한다. 본 발명은 제1센싱저항을 가지며 백라이트에 흐르는 전류를 감지하기 위한 제1선택 센싱저항부와, 상기 제1센싱저항과 다른 저항값의 제2센싱저항을 가지며 백라이트에 흐르는 전류를 감지하기 위한 제2선택 센싱저항부와, 구동전압의 종류에 따라 상기 제1선택 센싱저항부와 제2선택 센싱저항부 중의 하나를 선택하는 비교기를 포함한다. 또한, 상기 비교기는, 상기 구동전압이 전원어댑터인 경우에는 상기 제2센싱저항을 선택하는 선택신호를 출력하며, 상기 구동전압이 배터리인 경우에는 상기 제1센싱저항을 선택하는 선택신호를 출력함을 특징으로 한다.

백라이트, LCD, 배터리, 어댑터, 노트북, 센싱저항, 피드백, 출력전류

Description

백라이트 구동회로{Backlight unit diver circuit}

도 1은 종래의 백라이트 구동회로도이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동회로도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

20: 제1선택 센싱저항부 30: 제2선택 센싱저항부

40: 비교기

본 발명은 백라이트 구동회로에 관한 것이다.

LCD패널 등과 같은 액정패널은 자체 발광능력이 없기 때문에 형광램프(FL), LED와 같은 백라이트가 필수적으로 사용되며, 특히, 형광램프의 경우 교류의 고압을 통해 구동되며 램프의 밝기는 출력전류에 의해 제어된다.

따라서 상기 액정패널에서 백라이트를 점등시키고 상기 백라이트의 점등을 안정시키기 위하여 도 1과 같은 백라이트 구동회로를 사용한다. 상기 백라이트 구 동회로는, 펄스형 게이트 신호를 발생시키는 스위칭 제어기(10;PWM IC)와, 게이트 신호에 따라 구동전압을 PWM(Pulse Width Modulation) 스위칭하는 FET 스위칭소자(11)와, 전류리플(ripple)을 줄이기 위한 인덕터(12;L), 출력전압을 일정하게 유지하기 위해 커패시터(14;C), 백라이트로부터의 역방향 전류를 제한하는 다이오드(13;D), 스위칭되는 출력전압에 따라 발광 동작하는 백라이트(15)를 구비한다. 또한, 백라이트(부하)의 출력 전류를 제어하기 위해 센싱저항(16;R_sense)이 사용되며, 이때의 센싱된 출력전류는 스위칭 제어기(10)로 피드백되어 펄스형 게이트 신호의 증감을 제어하는데 사용된다.

일반적으로 상기 센싱저항의 설계식은 하기와 같다.

[식 1]

예컨대, 액정패널이 12인치로 설계될 때 백라이트의 출력전류는 6mA로 설계되어야 하는데, 이때는 상기 [식 1]에 의하여 센싱저항(16;R_sense)은 146Ω 값이 적용되어야 한다. 또한, 액정패널이 15인치로 설계될 때 백라이트의 출력전류는 6.5mA로 설계되어야 하는데, 이때는 상기 [식 1]에 의하여 센싱저항(16;R_sense)은 134Ω 값이 적용되어야 한다.

종래에는 상기 센싱저항(16)으로서 고정저항이 사용되어, 한번 선정되어진 저항값에 따라서 백라이트의 출력전류의 최대값이 결정되어지고 최대값을 다시 조절하기 위해서는 수동으로 저항값을 변경하거나 관리하여야 한다.

이러한 고정저항만을 사용할 시에는 출력전류의 최대값을 자유롭게 조절할 수 없다. 특히, 노트북과 같은 휴대단말기의 경우, 전원어댑터 또는 내장 배터리를 통해 전원을 공급받는데, 이러한 경우 전원어댑터 또는 배터리 구동 구분없이 모든 경우에 동일한 크기의 출력전류를 갖는다면 배터리의 사용시간을 오래 유지할 수 없는 문제가 있다. 따라서 동일하게 충전된 배터리라 하더라도 배터리 사용시간을 더 효과적으로 오래 사용할 수 있는 방안이 절실히 요청된다.

본 발명은 배터리의 사용시간을 늘릴 수 있는 백라이트 구동회로를 제안한다.

본 발명은 제1센싱저항을 가지며 백라이트에 흐르는 전류를 감지하기 위한 제1선택 센싱저항부와, 상기 제1센싱저항과 다른 저항값의 제2센싱저항을 가지며 백라이트에 흐르는 전류를 감지하기 위한 제2선택 센싱저항부와, 구동전압의 종류에 따라 상기 제1선택 센싱저항부와 제2선택 센싱저항부 중의 하나를 선택하는 비교기를 포함한다. 또한, 상기 비교기는, 상기 구동전압이 전원어댑터인 경우에는 상기 제2센싱저항을 선택하는 선택신호를 출력하며, 상기 구동전압이 배터리인 경 우에는 상기 제1센싱저항을 선택하는 선택신호를 출력함을 특징으로 한다. 또한, 상기 비교기는, 구동전압을 입력신호로 받아들이는 플러스 입력단과, 전원어댑터의 구동전압과 배터리의 구동전압의 사이에 있는 전압값을 기준전압으로 받아들이는 마이너스 입력단과, 상기 플러스 입력단에 입력되는 신호가 전원어댑터의 구동전압인 경우에는 포지티브 신호를 선택신호로서 출력하고, 상기 플러스 입력단에 입력되는 신호가 배터리의 구동전압인 경우에는 네거티브 신호를 선택신호로서 출력하는 출력단을 포함한다. 상기 플러스 입력단에 들어오는 입력신호와 상기 마이너스 입력단에 들어오는 기준전압은, 저항 분배하여 낮은 값을 갖는 신호로 설계됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1선택 센싱저항부는, 이미터에 백라이트의 종단이 연결되며, 베이스에 상기 비교기의 선택신호가 연결되며, 컬렉터에 상기 제1센싱저항이 연결되는 PNP형 트랜지스터와, 상기 PNP형 트랜지스터의 컬렉터와 그라운드 사이에 위치하며, 상기 제2센싱저항보다 높은 저항값을 갖는 제1센싱저항을 포함한다.

또한, 상기 제2선택 센싱저항부는 상기 제1선택 센싱저항부와 병렬연결되어 있으며, 컬렉터에 백라이트의 종단이 연결되며, 베이스에 상기 비교기의 선택신호가 연결되며, 이미터에 상기 제2센싱저항이 연결되는 NPN형 트랜지스터와, 상기 NPN형 트랜지스터의 이미터와 그라운드 사이에 위치하며, 상기 제1센싱저항보다 낮은 저항값을 갖는 제2센싱저항을 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조 하여 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.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 구동회로도이다.

상기 백라이트 구동회로는, 도 2에 도시된 바와 같이 PWM 디밍 신호(PWM_D)의 온/오프 제어 신호에 따라 PWM 온/오프시키며 백라이트 종단의 고정저항에서 감지되는 출력전류레벨에 따라 펄스폭 증감하는 펄스형 게이트 신호를 발생시키는 스위칭 제어기(10;PWM IC)와, 상기 스위칭 제어기(10)로부터 출력되는 게이트 신호에 따라 구동전압을 스위칭하는 FET 스위칭소자(11)와, 전류 리플(ripple)을 줄이기 위한 인덕터(12), 출력전압을 일정하게 유지하기 위한 커패시터(14), 백라이트로부터의 역방향 전류를 제한하는 다이오드(13), 스위칭되는 출력전압에 따라 발광 동작하는 백라이트(15)를 구비한다.

상기 구조를 가지는 백라이트 구동회로는, 전원(V_O) 측에서 백라이트(15) 측으로 에너지가 공급되는 능동구간에서는 FET 스위칭소자(11)가 개방되어 다이오드(13)를 통해 백라이트(15) 측으로 전압이 공급되고, 반대로, 전원 측에서 백라이트 측으로 에너지가 전달되지 않는 수동구간에서는 FET 스위칭소자(11)가 도통되어 백라이트(15) 측으로 전압이 공급되지 않는다. 따라서 출력전압의 제어방법은 일정한 스위칭 주파수에서 능동구간과 수동구간의 듀티비(duty rate)를 변화시켜주면 된다.

상기와 같은 백라이트의 출력전압 제어방법과 별도로 백라이트의 출력전류를 제어하기 위하여 백라이트(15) 종단에 구비된 센싱저항으로부터 출력전류를 피드백받아 이용한다. 즉, 백라이트(부하)의 출력 전류, 즉, 밝기를 제어하기 위해 센싱저항이 백라이트의 종단에 구비되며, 이때 감지된 출력전류는 스위칭 제어기(10)로 피드백되는데, 스위칭 제어기(10)는 피드백된 출력전류의 레벨에 따라 FET 스위칭소자(11)의 게이트로 공급하는 펄스형 게이트 신호에 대한 펄스폭을 증감 제어한다.

그런데 이러한 센싱저항을 고정저항만으로 사용할 시에는 출력전류의 최대값을 자유롭게 조절할 수 없다. 특히, 노트북과 같은 휴대단말기의 경우, 전원어댑터 또는 내장 배터리를 통해 전원을 공급받는데, 이러한 경우 전원어댑터 또는 배터리 구동 구분없이 모든 경우에 동일한 크기의 출력전류를 갖는다면 배터리의 사용시간을 오래 유지할 수 없는 문제가 있다. 이를 개선하기 위하여 본 발명은 전원어댑터, 배터리 동작 여부에 따라 백라이트(15)의 출력전류를 선택적으로 조절할 수 있는 특징을 가진다. 이를 위하여 백라이트(15)의 출력전류를 조절할 수 있도록 센싱저항을 선택할 수 있는 선택 센싱저항부(20,30)를 백라이트(15)의 종단에 두고 이러한 선택 센싱저항부를 선택할 수 있는 비교기(40)를 가지는 구조를 가진다.

상기 선택 센싱저항부는, 제1센싱저항(R1)을 가지는 제1선택 센싱저항부(20)와, 상기 제1센싱저항(R1)보다 낮은 저항값으로 된 제2센싱저항(R2)을 가지는 제2선택 센싱저항부(30)로서 이루어져 있다. 상기 제1선택 센싱저항부(20)와 제2선택 센싱저항부(30)는 백라이트(15)의 종단에 병렬로 연결되어 있어, 비교기(43)에서 출력되는 선택신호에 따라 센싱저항 값을 가지게 된다.

상기 비교기(43)는 구동전압의 종류에 따라 백라이트의 센싱저항을 선택하는 선택신호를 출력하여, 제1센싱저항(R1) 또는 제2센싱저항(R2)을 선택하게 된다. 즉, 구동전압이 전원어댑터로 인가되는 경우에는 저항값이 작은 제2센싱저항(R2)을 가지는 제2선택 센싱저항부(30)를 선택하는 신호를 출력하며, 구동전압이 배터리로 인가되는 경우에는 상기 제2센싱저항(R2)보다 높은 저항값인 제1센싱저항(R1)을 가지는 제1선택 센싱저항부(20)를 선택하는 신호를 출력한다.

이를 위하여, 상기 비교기(40)는, 플러스 입력단(41)에 구동전압을 입력신호로서 받아들이며, 마이너스 입력단(42)에는 전원어댑터의 구동전압과 배터리의 구동전압 사이에 있는 전압값 중 특정 전압값을 기준전압으로 받아들인다. 예를 들어, 전원어댑터의 구동전압이 19[V]이고 배터리 완전충전 시에 배터리의 구동전압이 14[V]라면 마이너스 입력단에 입력되는 기준전압은 15[V] 정도의 전압을 가지도록 한다.

한편, 상기 플러스 입력단(41)과 마이너스 입력단(42)에 입력되는 전압을 저항으로 분배하여 낮은 신호로 비교하도록 설계해도 된다. 즉, 플러스 입력단은 저항을 통한 분배된 전압을 사용함으로써, 낮은 소신호를 이용할 수 있으며, 마찬가지로 마이너스 입력단 역시 제너 다이오드(zener diode) 등을 이용하여 마이너스 입력단에 입력되는 배터리 전압이 방전되더라도 동일한 전압이 인가될 수 있도록 배터리 방전전압보다 낮은 전압으로 설정될 수 있다.

상기와 같이 비교기(40)는 구동전압을 플러스 입력단(41)으로 받아들이고, 기준전압을 마이너스 입력단(42)으로 받아들이는 구조를 가짐으로서, 상기 플러스 입력단(41)에 입력되는 신호가 전원어댑터의 구동전압인 경우에는 플러스 입력단(41)의 신호가 마이너스 입력단(42)의 신호보다 크기 때문에, 비교기(40)의 출력단(43)은 포지티브(positive) 신호를 선택신호로 출력한다. 반면에, 상기 플러스 입력단(41)에 입력되는 신호가 배터리의 구동전압인 경우에는 플러스 입력단(41)의 신호가 마이너스 입력단(42)의 신호보다 작기 때문에, 비교기(40)의 출력단(43)은 네거티브(negative) 신호를 출력한다.

한편, 상기 제1선택 센싱저항부(20)와 제2선택 센싱저항부(30)는 백라이트 종단에 병렬로 연결되어 있다. 상기 제1선택 센싱저항부(20)는 PNP형 트랜지스터(Q1)와 제1센싱저항(R1)이 직렬 연결되어 있는 구조를 가지는데, 상기 PNP형 트랜지스터(Q1)는, 이미터(E)에 백라이트의 종단이 연결되며, 베이스(B)에 상기 비교기의 선택신호가 연결되며, 컬렉터(C)에 상기 제1센싱저항(R1)이 연결되는 구조를 가진다. 상기 제1센싱저항(R1)은, 상기 PNP형 트랜지스터(Q1)의 컬렉터(C)와 그라운드(GND) 사이에 위치하며, 상기 제2센싱저항(R2)보다 높은 저항값을 갖는다. 따라서 상기 PNP형 트랜지스터(Q1)의 베이스(B)에 비교기(40)의 선택신호로서 네거티브 신호가 인가될 때, 상기 PNP형 트랜지스터(Q1)는 도통되어 제1센싱저항(R1)이 구동된다.

상기 제2선택 센싱저항부(30)는 상기 제1선택 센싱저항부(20)와 병렬연결되어 있으며, NPN형 트랜지스터(Q2)와 제2센싱저항(R2)이 직렬 연결되어 있는 구조를 가지는데, 상기 NPN형 트랜지스터(Q2)는, 컬렉터(C)에 백라이트의 종단이 연결되 며, 베이스(B)에 상기 비교기의 선택신호가 연결되며, 이미터(E)에 상기 제2센싱저항(R2)이 연결되는 구조를 가진다. 또한, 상기 제2센싱저항(R2)은 상기 NPN형 트랜지스터(Q2)의 이미터(E)와 그라운드(GND) 사이에 위치하여 상기 제1센싱저항(R1)보다 낮은 저항값을 갖는다. 따라서 상기 PNP형 트랜지스터(Q2)의 베이스(B)에 비교기(40)의 선택신호로서 포지티브 신호가 인가될 때, 상기 PNP형 트랜지스터(Q2)는 도통되어 제2센싱저항(R2)이 구동된다.

상기와 같은 구조를 가지는 본 발명의 동작 예를 설명하기로 한다.

만약, 6mA의 출력전류를 설계해야 한다면, 상기 [식 1]에 의하여 센싱저항은 146[Ω]이 되어야 한다. 일반적으로 배터리의 구동전압보다 전원어댑터의 구동전압이 수 볼트[V] 높기 때문에 비교기(40)의 마이너스 입력단(42)에 들어가는 기준전압은 설정하기 쉽다. 예를 들어, 전원어댑터의 구동전압이 19[V]이고 배터리 완전 충전 시에 14[V]라면 기준전압은 15[V] 정도로 설정하면 된다.

상기와 같은 조건에서, 회로는 전원어댑터가 구동전압으로 제공될 때는, 플러스 입력단(41)의 입력신호가 마이너스 입력단(42)의 기준전압보다 높기 때문에 비교기(40)의 출력은 포지티브(positive)가 되고 제1선택 센싱저항부(20) 내의 PNP형 트랜지스터(Q1)는 오프(off)되고, 제2선택 센싱저항부(30) 내의 NPN형 트랜지스터(Q2)는 온(on)이 된다. 따라서 이때의 센싱저항은 제2센싱저항(R2)만이 해당된다(만약, 제2센싱저항이 135[Ω]이라면 최대 출력전류는 6.5mA가 됨).

반대로 배터리가 구동전압으로 제공될 때는, 플러스 입력단(41)의 입력신호 가 마이너스 입력단(42)의 기준전압보다 낮기 때문에 비교기(40)의 출력은 네거티브(negative)가 되고, 제1선택 센싱저항부(20) 내의 PNP형 트랜지스터(Q1)는 온(on)되고, 제2선택 센싱저항부(30) 내의 NPN형 트랜지스터(Q2)는 오프(off) 된다. 따라서 이때의 센싱저항은 제1센싱저항(R1)만이 해당된다(만약, 제1센싱저항이 160[Ω]이라면 최대 출력전류는 5.5mA가 됨). 따라서 배터리 모드를 사용할 시에 최대출력전류를 제한하여 소비전력을 낮출 수 있다.

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.

상기에서 기술한 바와 같이 본 발명은, 형광램프를 백라이트 광원으로 사용하는 노트북 시스템에서의 램프전류제어를 통해 배터리 사용량을 증가시킬 수 있는 방법으로서, 어댑터를 사용할 때는 백라이트의 출력전류의 최대값을 더욱 높여 화면의 밝기를 더욱 밝게 해주고 배터리 사용 시에 백라이트의 출력전류의 최대값을 낮춰서 동일한 디밍(dimming)에서도 5% 이상 소비전력을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims

제1센싱저항을 가지며, 백라이트에 흐르는 전류를 감지하기 위한 제1선택 센싱저항부와,

상기 제1센싱저항과 다른 저항값의 제2센싱저항을 가지며, 백라이트에 흐르는 전류를 감지하기 위한 제2선택 센싱저항부와,

구동전압의 종류에 따라 상기 제1선택 센싱저항부와 제2선택 센싱저항부 중의 하나를 선택하는 비교기

를 포함하는 백라이트 구동회로.
제1항에 있어서, 상기 비교기는, 상기 구동전압이 전원어댑터인 경우에는 상기 제2센싱저항을 선택하는 선택신호를 출력하며, 상기 구동전압이 배터리인 경우에는 상기 제1센싱저항을 선택하는 선택신호를 출력하는 백라이트 구동회로.
제2항에 있어서, 상기 비교기는,

구동전압을 입력신호로 받아들이는 플러스 입력단과,

전원어댑터의 구동전압과 배터리의 구동전압의 사이에 있는 전압값을 기준전압으로 받아들이는 마이너스 입력단과,

상기 플러스 입력단에 입력되는 신호가 전원어댑터의 구동전압인 경우에는 포지티브 신호를 선택신호로서 출력하고, 상기 플러스 입력단에 입력되는 신호가 배터리의 구동전압인 경우에는 네거티브 신호를 선택신호로서 출력하는 출력단

을 포함하는 백라이트 구동회로.
제3항에 있어서, 상기 플러스 입력단에 들어오는 입력신호와 상기 마이너스 입력단에 들어오는 기준전압은, 저항 분배하여 낮은 값을 갖는 신호로 설계되는 백라이트 구동회로.
제3항에 있어서, 상기 제1선택 센싱저항부는,

이미터에 백라이트의 종단이 연결되며, 베이스에 상기 비교기의 선택신호가 연결되며, 컬렉터에 상기 제1센싱저항이 연결되는 PNP형 트랜지스터와,

상기 PNP형 트랜지스터의 컬렉터와 그라운드 사이에 위치하며, 상기 제2센싱저항보다 높은 저항값을 갖는 제1센싱저항

를 포함하는 백라이트 구동회로.
제5항에 있어서, 상기 제2선택 센싱저항부는 상기 제1선택 센싱저항부와 병렬연결되어 있으며,

컬렉터에 백라이트의 종단이 연결되며, 베이스에 상기 비교기의 선택신호가 연결되며, 이미터에 상기 제2센싱저항이 연결되는 NPN형 트랜지스터와,

상기 NPN형 트랜지스터의 이미터와 그라운드 사이에 위치하며, 상기 제1센싱저항보다 낮은 저항값을 갖는 제2센싱저항

을 포함하는 백라이트 구동회로.