KR20100098821A - 발광다이오드 드라이버용 과전류 보호장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광다이오드 드라이버용 과전류 보호장치에 관한 것으로, 직류전원이 공급되며, 제1 스위칭회로부에 의하여 적어도 하나의 발광다이오드로 전원을 공급하는 전원스위칭부, 상기 전원스위칭부의 제1스위칭회로부에 제1 신호를 공급하는 스위칭제어부, 및 보조전압원과 제2 스위칭회로부를 포함하며, 일단이 상기 발광다이오드와 연결되고 타단이 공통노드에 연결된 적어도 하나의 인덕터를 포함하며, 상기 공통노드에 인가된 전류 신호가 제2 스위칭회로부를 구동함으로써 상기 보조전압원의 전압신호를 상기 스위칭제어부에 공급하는 과전류검출부를 포함한다.
발광다이오드, 드라이버, 과전류, 인버터, FET

Description

발광다이오드 드라이버용 과전류 보호장치{Over Current Protection Device in Light Emitting Diode Driver}
본 발명은 발광다이오드 드라이버용 과전류 보호장치에 관한 것이다.
근래에 디스플레이 산업이 활성화되면서 기존에 사용되었던 FL종류의 백라이트 광원 대신에 LED, CCFL 등과 같은 고휘도, 고수명, 높은 색 재현의 특성을 가지는 소자가 많이 사용되고 있다.
이와 같이, 고휘도의 발광소자를 사용한 LCD 백라이트 유닛에서는 각각의 발광다이오드에 흐르는 전류를 일정하게 유지시켜줄 수 있는 구동회로가 필요하며, LCD 백라이트 구동용 인버터는 일정한 출력 전류 공급을 통하여 마스터(Master) 채널 및 슬래이브(Slave) 채널 사이의 램프를 구동시킨다.
그러나, 불규칙한 출력전류가 발생하여 각 출력 채널 측에 인가될 경우 특정 채널에만 과전류가 인가되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 과전류로 인하여 발광다이오드의 구동불량 및 방전 등의 문제가 발생될 수 있다.
종래의 발광다이오드 드라이버용 과전류 보호장치는 저항과 커패시터 등 수동소자로 조합된 보호회로를 이용하여 과전류를 검출하였으나, 오작동 발생이 잦으며 미세한 제어가 어려운 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 적어도 하나의 발광다이오드에 과전류가 검출된 경우 드라이버의 구동을 정지하는 발광다이오드 드라이버용 과전류 보호장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 의한 발광다이오드 드라이버용 과전류보호장치는 직류전원이 공급되며, 제1 스위칭회로부에 의하여 적어도 하나의 발광다이오드로 전원을 공급하는 전원스위칭부, 상기 전원스위칭부의 제1 스위칭회로부에 제1 신호를 공급하는 스위칭제어부, 및 보조전압원과 제2 스위칭회로부를 포함하며, 일단이 상기 발광다이오드와 연결되고 타단이 공통노드에 연결된 적어도 하나의 인덕터를 포함하며, 상기 공통노드에 인가된 전류 신호가 제2 스위칭회로부를 구동함으로써 상기 보조전압원의 전압신호를 상기 스위칭제어부에 공급하는 과전류검출부를 제공한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 발광다이오드 드라이버용 과전류 보호장치는 적어도 하나의 발광다이오드 중 어느 하나의 발광다이오드에 과전류가 검출되면 전체 회로 구동을 정지시킴으로써 회로 안정성을 유지할 수 있고, 다수의 발광다이오드를 하나의 드라이버로 통합 관리할 수 있으므로 부품수를 줄일 수 있고 모듈사 이즈를 축소시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이 해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 본 발명에 따른 발광다이오드 드라이버용 과전류 보호장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 드라이버용 과전류 보호장치를 도시한 도면이다. 도 1에서 도시된 바와 같이, 발광다이오드 드라이버용 과전류 보호장치는 전원스위칭부(100), 과전류검출부(200), 및 스위칭제어부(300)를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 발광다이오드 드라이버용 과전류 보호장치의 상기 전원스위칭부(100)는 적어도 하나의 발광다이오드(400)로 구동전류를 공급한다.
전원스위칭부(100)는 스위칭 소자로 구성되는 것이 일반적이다.
스위칭소자는 FET 및 BJT(Bipolar Junction Transistor) 등 동일 기능을 수행하는 스위칭 소자를 포함하는 것으로 정의될 수 있다.
전원스위칭부(100)는 제1 스위칭회로부에 의하여 적어도 하나의 발광다이오드(400)로 전원을 공급한다. 먼저, 교류 전압은 브릿지 다이오드를 통해 직류 전압으로 변환되어 전원스위칭부(100)로 전달된다.
과전류검출부(200)는 상기 적어도 하나의 발광다이오드(400) 중 어느 하나의 발광다이오드로 흐르는 과전류를 검출할 수 있다.
구체적으로, 과전류검출부(200)의 적어도 하나의 인덕터(L11, L12, L13, L14) 중 어느 하나의 인덕터를 통하여 과전류가 흐르면 인덕터(L11, L12, L13, L14)의 공통노드에 순간 전압이 발생된다.
인덕터(L11, L12, L13, L14)의 공통노드에 발생된 순간 전압은 전단의 스위칭소자(Q11) 및 후단의 스위칭소자(Q12)를 구동시키는 입력 신호(예를 들어, 게이트-소스 전압(VGS))로 작용한다.
순간전압은 전단의 스위칭소자(Q11)의 입력 신호로 작용하여 상기 전단의 스위칭소자(Q11)가 구동되며, 상기 전단의 스위칭소자(Q11)의 출력 신호와 보조전압원(V11)이 공급되어 후단의 스위칭소자(Q12)가 순차적으로 구동된다. 또한, 후단 스위칭소자(Q12)의 출력 신호(예를 들어, 드레인-소스 양단에 인가된 전압(VDS))는 스위칭제어부(300)로 전달되어 전원스위칭부(100)를 제어한다.
즉, 적어도 하나의 발광다이오드(400) 중 어느 하나의 발광다이오드(400)에 문제가 생겨 과전류가 흐르게 되면, 전체 발광다이오드(400)의 구동이 정지되어 전체회로가 보호될 수 있다.
과전류검출부(200)의 상기 적어도 하나의 인덕터(L11, L12, L13, L14)의 일단은 적어도 하나의 발광다이오드(400)와 연결되고, 타단은 공통노드(도 1에서 D11의 캐소드와 D12의 애너드를 연결하는 노드를 나타냄)와 연결된다.
또한, 과전류검출부(200)의 상기 적어도 하나의 인덕터(L11, L12, L13, L14)의 일단은 적어도 하나의 발광다이오드(400)가 균등한 개수로 이루어진 발광다이오드 그룹에 공통으로 연결될 수 있다.
과전류검출부(200)에서 인덕터(L11, L12, L13, L14)의 일단은 발광다이오드(400)의 저전압단(B)과 연결되며, 저전압단(B)은 직접 공통접지로 연결되거나 저항(R16, R17, R18, R19)을 통하여 공통접지로 연결될 수 있다.
스위칭제어부(300)는 전원스위칭부(100)의 제1 스위칭회로부(Q13)에 입력 신호를 공급하며, 기준전압을 갖는 비교기를 포함할 수 있다. 비교기는 op 앰프 또는 비교회로 등으로 구성될 수 있다.
스위칭제어부(300)는 과전류검출부(200)로부터 공급된 전압신호(V+)가 기준전압(Vref1)을 초과하는 경우 전원스위칭부(100)에 전원 차단 신호를 공급하여 전원 공급을 차단한다.
도 2은 본 발명의 다른 실시예에 따른 CCFL 램프 드라이버용 과전류 보호장치를 도시한 도면이다. 도 2에서 도시된 바와 같이, CCFL 램프 드라이버용 과전류 보호장치는 전원스위칭부(500), 과전류검출부(600), 및 스위칭제어부(700)를 포함한다.
상기 전원스위칭부(500), 과전류검출부(600), 및 스위칭제어부(700)의 기능은 도 1에서 상술한 바와 동일하다.
다만, 도 2는 CCFL 램프 드라이버용 과전류 보호장치를 도시한 것이고, 도 1은 발광다이오드 드라이버용 과전류 보호장치를 도시한 것으로, 발광소자의 특성 차이가 있을 뿐이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 상기 전원스위칭부(500)는 4-스위치 인버터를 사용할 수 있으며, 스위칭제어부(700)의 제어신호에 따라 각각의 CCFL 램프로 구동 전류를 공급한다.
구체적으로 설명하면, 상기 전원스위칭부(500)의 제1 스위칭회로부는 4개의 스위칭소자의 입력부가 스위칭제어부(700)에 연결되며, 상기 스위칭제어부(700)의 제어신호에 따라 제1, 제4 스위칭소자(예를 들어, Q23, Q26 FET 소자)가 동작하거나, 제2, 제3 스위칭소자(예를 들어, Q24, Q25 FET 소자)가 동작할 수 있다.
전원스위칭부(500)는 CCFL 램프(800) 측으로 승압된 전압을 전달하기 위한 트랜스를 포함할 수 있다. 따라서, 고전압을 필요로 하는 CCFL과 같은 램프를 이용할 경우에는 1차 측에서 전달되는 교류전압을 승압시켜 CCFL 램프에서 요구되는 고전압을 얻을 수 있다.
또한, CCFL 램프(800)의 양단에 연결되는 인덕터(L21, L22)는 적어도 한 쌍을 포함하며, 각 쌍은 상기 트랜스의 2차 측 양단에 각각 연결될 수 있다.
예를 들어, CCFL 램프 각각에 대하여 마스터 채널과 슬래이브 채널 양단에 다른 인덕터 쌍을 구비할 수 있다.
또한, 과전류검출부(600)는 보조전압원(V21) 및 스위칭 소자를 포함하며, 일단이 상기 CCFL 램프 측에 연결되고 타단이 공통노드(도 2에서는 D21의 캐소드와 D22의 애너드를 연결하는 노드를 나타냄)에 연결된 복수의 인덕터(L21, L22)를 포함한다.
공통노드에 인가된 전류 신호가 상기 과전류검출부(600)의 적어도 하나의 스위칭 소자(Q21, Q22)를 구동시킴으로써 상기 보조전압원(V21)의 전압신호를 상기 스위칭제어부(700)에 공급한다.
따라서, 과전류검출부(600)에서 이상전류가 검출되면, 전원스위칭부(500)가 CCFL 램프(800)의 구동이 정지되도록 스위칭되어 전원공급을 차단함으로써 전체회로를 보호할 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 드라이버용 과전류 보호장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 CCFL 램프 드라이버용 과전류 보호장치를 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명>
100, 500: 전원스위칭부 200, 600: 과전류검출부
300, 700: 스위칭제어부 400: 발광다이오드
800: CCFL 램프 A: 고전압단 B: 저전압단

Claims (6)

  1. 직류전원이 공급되며, 제1 스위칭회로부에 의하여 적어도 하나의 발광다이오드로 전원을 공급하는 전원스위칭부;
    상기 전원스위칭부의 제1 스위칭회로부에 제1 신호를 공급하는 스위칭제어부; 및
    보조전압원 및 제2 스위칭회로부를 포함하며, 일단이 상기 발광다이오드와 연결되고 타단이 공통노드에 연결된 적어도 하나의 인덕터를 포함하며, 상기 공통노드에 인가된 전류 신호가 제2 스위칭회로부를 구동함으로써 상기 보조전압원의 전압신호를 상기 스위칭제어부에 공급하는 과전류검출부;를 포함하는 발광다이오드 드라이버용 과전류보호장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 과전류검출부의 상기 적어도 하나의 인덕터의 일단은 발광다이오드의 저전압단에 연결된 발광다이오드 드라이버용 과전류보호장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 과전류검출부의 상기 적어도 하나의 인덕터의 일단은 적어도 하나의 발광다이오드가 균등한 개수로 이루어진 발광다이오드 그룹에 공통으로 연결된 발광다이오드 드라이버용 과전류보호장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 각 발광다이오드 그룹의 저전압단은 저항을 통하여 공통접지되는 발광다이오드 드라이버용 과전류보호장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭제어부는 기준전압을 갖는 비교기를 포함하고, 상기 과전류검출부로부터 공급되는 전압신호가 기준전압을 초과하는 경우 상기 전원스위칭부에 전원 차단 신호를 공급하는 발광다이오드 드라이버용 과전류보호장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 과전류검출부의 제2 스위칭회로부는 적어도 하나의 스위칭소자를 포함하며, 전단의 스위칭소자의 출력 신호가 후단 스위칭소자의 입력 신호로 공급되는 발광다이오드 드라이버용 과전류보호장치.
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