KR20090015609A - 엘이디 구동 회로 - Google Patents

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KR20090015609A
KR20090015609A KR1020070080082A KR20070080082A KR20090015609A KR 20090015609 A KR20090015609 A KR 20090015609A KR 1020070080082 A KR1020070080082 A KR 1020070080082A KR 20070080082 A KR20070080082 A KR 20070080082A KR 20090015609 A KR20090015609 A KR 20090015609A
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Abstract

본 발명은 다수의 엘이디 열(string)들을 구동시키는 엘이디 구동 회로에 관한 것으로, 클럭 신호를 출력하는 클럭 발생부와, 다수의 LED 열(string)들에 의해 발광하는 디스플레이부와, 상기 다수의 LED 열들에 대응되게 다수의 스위칭 소자들을 미러 회로로 형성하여 상기 다수의 LED 열들의 전류를 일정하게 하는 정전류 회로부와, DC 전압을 상기 클럭 신호에 따라 상기 디스플레이부의 구동 전압으로 승압하여 상기 디스플레이부에 공급하고, 상기 정전류 회로부로부터 상기 LED열의 전류를 피드백 받아 상기 LED열의 전류량을 제어하는 전원 제어부를 포함한다.
LED, 컨버터, 디스플레이, LCD

Description

엘이디 구동 회로{LED DRIVING CIRCUIT}
도 1은 종래 기술에 따른 엘이디 구동 회로를 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 엘이디 구동 회로를 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 정전류 회로부가 MOSFET로 이루어진 엘이디 구동회로를 나타낸 블록도.
본 발명은 엘이디 구동 회로에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED:Light-Emitting-Diode, 이하 LED라 함)는 친환경적이고, 응답 속도가 수 나노 초로 고속 응답이 가능하여 비디오 신호 스트림에 효과적이다.
또한, LED는 임펄시브(Impulsive) 구동이 가능하고 색 재현성이 100% 이상이고 적색, 녹색, 청색 LED의 광량을 조정하여 휘도, 색 온도 등을 임의로 변경할 수 있다.
이와 같이 LED는 LCD(Liquid Crystal Display) 패널(Panel)의 경박단소화에 적합한 장점들을 가지고 있어 최근에 LCD 패널의 백라이트용 광원으로 많이 응용되 고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 엘이디(LED:Light Emitting Diode) 구동 회로에 관한 것이다.
도 1에서 나타낸 바와 같이, 엘이디(LED:Light Emitting Diode) 구동 회로(100)는 전원부(102), 클럭 발생부(104) 및 DC-DC 컨버터(DC-DC Converter)(106) 및 디스플레이부(108)를 포함한다.
먼저, 전원부(102)는 DC 전압을 공급하고, 클럭 발생부(104)는 클럭 신호(PWM:Pulse Width Modulation)를 출력한다.
한편, DC-DC 컨버터(Converter)(106)는 인에이블(EN)(Enable) 단자로 로우(Low) 신호에서 하이(Hight) 신호를 입력받아 활성모드(Active Mode)로 변환된 상태에서 전원부(102)로부터 DC 전압을 공급받아 클럭 발생부(104)의 클럭 신호에 따라 디스플레이부(108) 구동전압으로 승압(boost)하여 평활 회로부(105)를 통해 디스플레이부(108)에 구동전압을 공급한다.
그리고, DC-DC 컨버터(106)는 전압 분배회로부(107)를 통하여 과전압(OV:Over Voltage) 단자로 구동전압을 입력받아 DC-DC 컨버터(106) 내에 기 설정된 기준전압(Vref)과 비교하여 기준전압보다 높은 경우에 디스플레이부(108)의 전압 공급을 중단(Shut down)할 수 있다.
디스플레이부(108)는 다수의 LEDs가 직렬로 연결되어 평활 회로부(105)를 통하여 DC-DC 컨버터(106)로부터 구동전압을 공급받아 발광한다.
여기서, 엘이디(LED)는 전류(I)에 의해 발광의 휘도가 결정된다.
또한, DC-DC 컨버터(106)는 디스플레이부(108)의 다수의 LEDs로 흐르는 전류(Iled)를 피드백(FB) 단자로 피드백(Feed Back) 받아 디스플레이부(108)에 적합한 전류(I)를 공급한다.
그러나, 상기와 같은 종래기술의 엘이디(LED) 구동 회로에서는 DC-DC 컨버터의 피드백 단자가 하나로 다수의 LED 열(string) 발광시키기 위하여 DC-DC 컨버터를 추가하거나, 다 채널 입력용 드라이버를 이용하여 엘이디 구동 회로를 구현해야 하는 문제점이 있다.
또한, 다수의 LEDs열 구현시 DC-DC 컨버터를 추가하거나 다 채널 입력용 드라이버를 사용함으로 엘이디 구동 회로의 가격이 상승하게 된다.
또한, 하나의 피드백 단자를 갖는 DC-DC 컨버터로 다수개의 LEDs 열(String) 구동 회로를 구현하는 경우 엘이디(LED)에서의 전압 강하에서의 변화량 때문에 각각의 엘이디(LED)에서 전류편차가 발생하여 엘이디(LED)들의 신뢰성에 악영향을 미치게 된다.
본 발명은 하나의 피드백 단자를 갖는 DC-DC 컨버터를 이용하여 다수개의 엘이디(LED) 열(String)을 구동할 수 있다.
본 발명은 클럭 신호를 출력하는 클럭 발생부와, 다수의 LED 열(string)들에 의해 발광하는 디스플레이부와, 상기 다수의 LED 열들에 대응되게 다수의 스위칭 소자들을 미러 회로로 형성하여 상기 다수의 LED 열들의 전류를 일정하게 하는 정 전류 회로부와, DC 전압을 상기 클럭 신호에 따라 상기 디스플레이부의 구동 전압으로 승압하여 상기 디스플레이부에 공급하고, 상기 정전류 회로부로부터 상기 LED열의 전류를 피드백 받아 상기 LED열의 전류량을 제어하는 전원 제어부를 포함한다.
본 발명에서 상기 정전류 회로부는 상기 각 LED 열(제1 LEDs열, 제2 LEDs열 ...제K LEDs열(K는 자연수))들에 대응되게 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자 ... 제N(N은 자연수) 스위칭 소자를 포함하고, 상기 제1 스위칭 소자에 대하여 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자 ... 제N 스위칭 소자가 미러 회로로 이루어진다.
본 발명에서 상기 정전류 회로부는 제1 스위칭 소자 내지 제N 스위칭 소자에 대응되게 동일한 저항값을 갖는 다수의 저항들을 포함한다.
본 발명에서 상기 제1 스위칭 소자 내지 제N 스위칭 소자는 트랜지스터(Tr)로 이루어지고, 상기 제1 스위칭 소자의 컬렉터 단자는 상기 제1 LEDs열에 연결되고, 베이스 단자는 상기 제1 스위칭 소자의 컬렉터 단자에 연결되며 아울러, 다른 제2 스위칭 소자 내지 제N 스위칭 소자의 베이스 단자에 공통 연결되며, 에미터 단자는 상기 저항을 통해 기준단자(접지)에 연결되며, 다른 상기 제2 스위칭 소자 내지 제N 스위칭 소자의 컬렉터 단자는 상기 제2 LEDs열 내지 상기 제K LEDs열에 대응되게 각각 연결되고, 베이스 단자는 상기 제1 스위칭 소자의 상기 컬렉터 단자에 공통 연결되며, 상기 에미티 단자는 상기 저항을 통해 기준단자(접지)에 연결된다.
본 발명에서 상기 전원 제어부는 상기 제1 스위칭 소자의 컬렉터 단자를 통 해 상기 제1 LED 열의 전류를 피드백 받는다.
본 발명에서 상기 제1 스위칭 소자 내지 제N 스위칭 소자는 MOSFET로 이루어지고, 상기 제1 스위칭 소자의 베이스 단자는 상기 제1 LEDs열에 연결되고, 게이트 단자는 상기 제1 스위칭 소자의 드레인 단자에 연결되며 아울러, 다른 제2 스위칭 소자 내지 제N 스위칭 소자의 드레인 단자에 공통 연결되며, 소스단자는 상기 저항을 통해 기준단자(접지)에 연결되며, 다른 상기 제2 스위칭 소자 내지 상기 제N 스위칭 소자의 드레인 단자는 상기 제2 LEDs열 내지 상기 제K LEDs열에 대응되게 각각 연결되고, 게이트 단자는 상기 제1 스위칭 소자의 드레인 단자에 공통 연결되며, 소스 단자는 상기 저항을 통해 기준단자(접지)에 연결된다.
본 발명에서 상기 전원 제어부는 상기 제1 스위칭 소자의 소스 단자를 통해 상기 제1 LED 열의 전류를 피드백 받는다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 엘이디 구동 회로에 대해서 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 엘이디 구동 회로에 관한 것이다.
도 2에서 나타낸 바와 같이, 엘이디(LED:Light Emitting Diode) 구동 회로(200)는 전원부(202), 클럭 발생부(204), 전원 제어부(206), 디스플레이부(208) 및 정전류 회로부(210)를 포함한다.
먼저, 전원부(202)는 예컨대, 2.7V~5.5V의 DC 전압을 공급하고, 클럭 발생부(204)는 클럭 신호(PWM:Pulse Width Modulation)를 출력한다.
전원 제어부(206)는 DC-DC 컨버터(Converter)이고, 인에이블(Enable) 단자로 로우(Low)(예컨대, 0V) 신호에서 하이(Hight)(예컨대, 5V) 신호를 입력받아 활성모드(Active Mode)로 변화된 상태에서 전원부(202)의 DC 전압을 공급받아 클럭 발생부(204)의 클럭신호에 따라 디스플레이부(208) 구동전압으로 승압(boost)하여 평활 회로부(205)를 통하여 디스플레이부(208)에 공급한다.
그리고 전원 제어부(206)는 평활 회로부(205)를 통해 출력되는 구동전압을 전압 분배회로부(207)를 통하여 과전압(OV:Over Voltage) 단자로 입력받아 전원 제어부(206) 내에 기 설정된 기준전압(Vref)과 비교하여 기준전압보다 높은 경우에 디스플레이부(208)에 구동 전압 공급을 중단(Shut down)할 수 있다.
여기서, 전원 제어부(206)는 벅(Buck), 부스트(Boost), 벅-부스트(Buck-Boost) 등의 DC-DC 컨버터 중에서 하나로 이루어질 수 있다.
디스플레이부(208)는 다수의 엘이디(LEDs)들이 직렬로 형성된 다수의 엘이디(LED) 열(string)(제1 LED 열(string), 제2 LED 열(string), 제3 LED 열(string))들이 병렬로 형성되어 전원 제어부(206)의 구동 전압에 의해 발광된다.
여기서, 디스플레이부(208)에는 기능 및 목적에 따라 LED 열을 병렬로 더 형성할 수 있다.
정전류 회로부(210)는 디스플레이부(208) 및 전원 제어부(206)에 연결되어 디스플레이부(208)에 일정한 전류(I)가 흐르게 하고 아울러, 디스플레이부(208)의 전류(I)를 전원 제어부(206)의 피드백 단자(FB)로 인가한다.
여기서, 정전류 회로부(210)는 디스플레이부(208)의 LED 열(제1 LED 열)(제2 LED 열)(제3 LED 열)에 대응되게 제1 스위칭 소자(Q1), 제2 스위칭 소자(Q2) 및 제 3 스위칭 소자(Q3)를 포함한다.
또한, 정전류 회로부(210)는 제1 스위칭 소자(Q1)에 대하여 제2 스위칭 소자(Q2) 및 제3 스위칭 소자(Q3)가 미러(mirror) 회로 구조를 갖는다.
여기서, 제1 스위칭 소자(Q1) 내지 제3 스위칭 소자(Q3)는 트랜지스터(Tr) 또는 MOSFET로 이루어질 수 있다.
정전류 회로부(210)의 스위칭 소자(Q1)(Q2)(Q3)들이 트랜지스터(Tr)로 이루어진 경우, 제1 스위칭 소자(Q1)의 컬렉터 단자(C)는 제3 저항(R3)을 통해 제1 LED열에 연결되고, 베이스 단자(B)는 제1 스위칭 소자(Q1)의 컬렉터 단자(C)에 연결되고, 아울러 제2 스위칭 소자(Q2)의 베이스 단자(B)와 연결되며, 에미터 단자(E)는 전원 제어부(206)의 피드백 단자(FB)에 연결되고, 아울러 제6 저항(R6)을 통하여 기준단자(접지)에 연결된다.
제2 스위칭 소자(Q2)의 컬렉터 단자(C)는 제4 저항(R4)을 통해 제2 LED 열에 연결되고, 베이스 단자(B)는 제1 스위칭 소자(Q1)의 컬렉터 단자(C) 및 베이스 단자(B)에 공통 연결되고, 에미티 단자(E)는 제7 저항(R7)을 통하여 기준단자(접지)에 연결된다.
제3 스위칭 소자(Q3)의 컬렉터 단자(C)는 제5 저항(R5)을 통해 제3 LED 열에 연결되고, 베이스 단자(B)는 제1 스위칭 소자(Q1)의 컬렉터 단자(C), 베이스 단자(B) 및 제2 스위칭 소자(Q2)의 베이스 단자(B)에 공통 연결되며, 에미터 단자(E)는 제8 저항(R8)을 통해 기준단자(접지)에 연결된다.
이와 같이, 제1 스위칭 소자(Q1) 내지 제3 스위칭 소자(Q3)의 베이스 단 자(B)가 제1 스위칭 소자(Q1)의 컬렉터 단자(C)에 공통 연결되어 제1 LED 열의 전압에 의해 동일한 채널을 형성할 수 있어 디스플레이부(208)의 각 LED 열에 동일한 전류(I)가 인가될 수 있다.
여기서, 제6 저항(R6), 제7 저항(R7) 및 제8 저항(R8)은 동일한 크기의 저항값으로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 정전류 회로부(210)의 스위칭 소자(Q1)(Q2)(Q3)들이 도 3에서 나타낸 바와 같이, MOSFET로 이루어진 경우, 제1 스위칭 소자(Q1)의 드레인 단자(D)는 제3 저항(R3)을 통해 제1 LED 열에 연결되고, 게이트 단자(G)는 제1 스위칭 소자(Q1)의 드레인 단자(D)에 연결되고, 아울러 제2 스위칭 소자(Q2)의 게이트 단자(G)와 연결되며, 소스 단자(S)는 전원 제어부(206)의 피드백 단자(FB)에 연결되고, 아울러 제6 저항(R6)을 통하여 기준단자(접지)에 연결된다.
제2 스위칭 소자(Q2)의 드레인 단자(D)는 제4 저항(R4)을 통해 제2 LED 열에 연결되고, 게이트 단자(G)는 제1 스위칭 소자(Q1)의 드레인 단자(D) 및 게이트 단자(G)에 연결되고, 소스 단자(S)는 제7 저항(R7)을 통하여 기준단자(접지)에 연결된다.
제3 스위칭 소자(Q3)의 드레인 단자(D)는 제5 저항(R5)을 통해 제3 LED 열에 연결되고, 게이트 단자(G)는 제1 스위칭 소자(Q1)의 드레인 단자(D), 게이트 단자(G) 및 제2 스위칭 소자(Q2)의 게이트 단자(G)에 공통 연결되며, 소스 단자(S)는 제8 저항(R8)을 통해 기준단자(접지)에 연결된다.
여기서, 도 3은 본 발명에 따른 정전류 회로부가 MOSFET로 이루어진 엘이디 구동회로를 나타낸 블록도이다.
도 3에서 엘이디 구동회로(200)의 전원부(202), 클럭 발생부(204), 전원 제어부(206) 및 디스플레이부(208)는 상기한 도 2에서 나타낸 바와 같이 동일한 기능을 수행한다.
제6 저항(R6), 제7 저항(R7) 및 제8 저항(R8)은 동일한 크기의 저항값으로 형성하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 제1 스위칭 소자(Q1) 내지 제3 스위칭 소자(Q3)의 게이트 단자(G)가 제1 스위칭 소자(Q1)의 드레인 단자(D)에 공통 연결되어 제1 LED 열의 전압에 의해 동일한 채널을 형성할 수 있어 디스플레이부(208)의 각 LED 열에 동일한 전류(I)가 인가될 수 있다.
이 후, 전원 제어부(206)는 피드백 단자(FB)를 통해 정전류 회로부(210)의 제1 스위칭 소자(Q1)의 컬렉터 단자(C)를 통해 제1 LED 열의 전류(I)를 피드백 받아 디스플레이부(208)의 전류(I)를 제어한다.
엘이디 구동 회로의 동작을 설명하면, 최초, 전원 제어부(206)는 인에이블 단자(EN)로 하이(Hight) 신호를 인가받아 활성화된 상태에서 클럭 발생부(204)의 클럭 신호(PWM)에 따라 전원부(202)의 DC 전압을 디스플레이부(208)의 구동전압으로 승압하여 출력한다.
그러면 평활 회로부(205)는 구동전압을 평활 정류하여 디스플레이부(208)에 인가하고 아울러, 전원 제어부(206)는 구동전압을 전압 분배회로부(207)를 통하여 과전압(OV:Over Voltage) 단자로 입력받아 전원 제어부(206) 내에 기 설정된 기준 전압(Vref)과 비교하여 기준전압보다 높은 경우에 디스플레이부(208)의 구동 전압 공급을 중단(Shut down)할 수 있다.
디스플레이부(208)은 구동전압에 의해 발광되고, 엘이디(LED)열(제1 LED열)(제2 LED열)(제3 LED열)의 엘이디(LEDs)는 전류(I)에 의해 발광의 휘도가 결정된다.
정전류 회로부(210)은 디스플레이부(208)의 LED열(제1 LED열)(제2 LED열)(제3 LED열)에 동일한 전류(I)가 인가되도록 하고, 아울러, 전류(I)를 전원 제어부(206)의 피드백 단자(FB)로 인가한다.
그러면 전원 제어부(206)는 전류(I)에 따라 디스플레이부(208)의 전류(I)를 제어한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 디스플레이부에 정전류 회로부를 형성하여 디스플레이부의 각 LED 열에 대하여 동일한 전류가 흐를 수 있게 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 디스플레이부에 정전류 회로부를 형성하여 한 채널의 피드백 단자를 사용할 수 있어 LED 구동 회로부의 단가를 줄일 수 있고, 그에 따른 공간을 활용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 디스플레이부의 각 LED 열(string)에 동일한 전류를 인가할 수 있다

Claims (7)

  1. 클럭 신호를 출력하는 클럭 발생부와,
    다수의 LED 열(string)들에 의해 발광하는 디스플레이부와,
    상기 다수의 LED 열들에 대응되게 다수의 스위칭 소자들을 미러 회로로 형성하여 상기 다수의 LED 열들의 전류를 일정하게 하는 정전류 회로부와,
    DC 전압을 상기 클럭 신호에 따라 상기 디스플레이부의 구동 전압으로 승압하여 상기 디스플레이부에 공급하고, 상기 정전류 회로부로부터 상기 LED열의 전류를 피드백 받아 상기 LED열의 전류량을 제어하는 전원 제어부를 포함하는 엘이디 구동회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정전류 회로부는 상기 각 LED 열(제1 LEDs열, 제2 LEDs열 ...제K LEDs열(K는 자연수))들에 대응되게 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자 ... 제N(N은 자연수) 스위칭 소자를 포함하고, 상기 제1 스위칭 소자에 대하여 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자 ... 제N 스위칭 소자가 미러 회로로 이루어진 엘이디 구동회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 정전류 회로부는 제1 스위칭 소자 내지 제N 스위칭 소자에 대응되게 동 일한 저항값을 갖는 다수의 저항들을 포함하는 엘이디 구동회로.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자 내지 제N 스위칭 소자는 트랜지스터(Tr)로 이루어지고,
    상기 제1 스위칭 소자의 컬렉터 단자는 상기 제1 LEDs열에 연결되고, 베이스 단자는 상기 제1 스위칭 소자의 컬렉터 단자에 연결되며 아울러, 다른 제2 스위칭 소자 내지 제N 스위칭 소자의 베이스 단자에 공통 연결되며, 에미터 단자는 상기 저항을 통해 기준단자(접지)에 연결되며, 다른 상기 제2 스위칭 소자 내지 제N 스위칭 소자의 컬렉터 단자는 상기 제2 LEDs열 내지 상기 제K LEDs열에 대응되게 각각 연결되고, 베이스 단자는 상기 제1 스위칭 소자의 상기 컬렉터 단자에 공통 연결되며, 상기 에미티 단자는 상기 저항을 통해 기준단자(접지)에 연결되는 엘이디 구동회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전원 제어부는 상기 제1 스위칭 소자의 컬렉터 단자를 통해 상기 제1 LED 열의 전류를 피드백 받는 엘이디 구동회로.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자 내지 제N 스위칭 소자는 MOSFET로 이루어지고,
    상기 제1 스위칭 소자의 베이스 단자는 상기 제1 LEDs열에 연결되고, 게이트 단자는 상기 제1 스위칭 소자의 드레인 단자에 연결되며 아울러, 다른 제2 스위칭 소자 내지 제N 스위칭 소자의 드레인 단자에 공통 연결되며, 소스단자는 상기 저항을 통해 기준단자(접지)에 연결되며, 다른 상기 제2 스위칭 소자 내지 상기 제N 스위칭 소자의 드레인 단자는 상기 제2 LEDs열 내지 상기 제K LEDs열에 대응되게 각각 연결되고, 게이트 단자는 상기 제1 스위칭 소자의 드레인 단자에 공통 연결되며, 소스 단자는 상기 저항을 통해 기준단자(접지)에 연결되는 엘이디 구동회로.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전원 제어부는 상기 제1 스위칭 소자의 소스 단자를 통해 상기 제1 LED 열의 전류를 피드백 받는 엘이디 구동회로.
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