KR20110008872A

KR20110008872A - Ｌｅｄ 구동 회로

Info

Publication number: KR20110008872A
Application number: KR1020090066416A
Authority: KR
Inventors: 장영수; 최흥균; 김성호
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2011-01-27
Also published as: KR101046124B1

Abstract

본 발명은 LED 구동 회로에 관한 것으로, 게이트 신호에 따라 입력전원을, LED 어레이를 포함하는 LED 모듈에 필요한 구동 전원으로 승압하는 부스트 컨버터; 상기 부스트 컨버터에서 출력되는 구동전압을 검출하는 전압검출부; 상기 LED 모듈에 흐르는 구동전류를 검출하는 전류검출부; 상기 전압검출부에 의한 검출전압값과, 상기 전류검출부에 의한 검출전류값에 이용해서, 상기 검출전류값이 정상일 경우에는 상기 검출전류값에 기초해서 정상 PWM 제어 동작을 위한 게이트 신호를 생성하고, 상기 검출전류값이 정상이 아닐 경우에는 상기 검출전압값에 기초해서 보호 동작을 위한 게이트 신호를 생성하는 PWM 제어부를 포함하는 LED 구동 회로를 제안한다.

LED, 구동, 백라이트, LCD, 디스플레이, PWM

Description

ＬＥＤ 구동 회로{LED DRIVING CIRCUIT}

본 발명은 디스플레이의 백라이트 유니트나 조명장치 등에 적용될 수 있는 LED(Light-Emitting Diode) 구동 회로에 관한 것으로, 특히 범용 PWM(Pulse Width Modulation) IC를 이용하여 LED 구동을 위한 회로를 구현함으로써, 전용 PWM IC를 이용하는 구동 회로를 대체할 수 있는 LED 구동 회로에 관한 것이다.

최근 디스플레이 산업에서는, 기존의 CRT(Cathode Ray Tube) 대신하여, 고해상도와 대화면화 등의 멀티미디어 시대 요구를 반영한 평판 디스플레이(FPD: Flat Panel Display)가 대세이다. 이러한 큰 평판 디스플레이의 경우, LCD(Liquid Crystal Display) TV가 급성장을 보이고 있다.

이때, LCD TV의 백라이트의 광원으로, 기존 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)를 대체할 수 있는 LED(Light Emitting Diode)가 최근 전력소모 및 수명, 친 환경성 등과 같은 다양한 장점으로 인해 점차적으로 관심이 대폭적으로 상승하고 있다.

한편, LED를 이용한 백라이트 유니트에 대해서는, 저가 및 저전력 구동에 관심이 집중되고 있다.

종래의 LED를 LCD TV의 백라이트 광원으로 이용할 경우, 화면 전체에 걸쳐 균등한 휘도를 보장하기 위해 각각의 LED 채널은 정전류 제어가 보장되어야 한다.

이에 따라, 종래의 LED 구동 회로는, 스텝업(Step-Up) 방식인 부스트-컨버터(Boost Converter)와 전용 PWM IC를 이용하여 LED 채널의 전류를 정전류로 제어하고 있다.

이러한 방식은 각 채널의 LED 전류를 정밀하게 제어할 수 있는 장점을 가지나, PWM 디밍(Dimming) 동작 등을 구현하기 위해서, 고가의 전용 PWM IC를 사용하여야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로써, 그 목적은 범용 PWM IC를 이용하여 LED 구동을 위한 회로를 구현함으로써, 전용 PWM IC를 이용하는 구동 회로를 대체할 수 있는 LED 구동 회로를 제공하는데 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 기술적인 측면은, 게이트 신호에 따라 입력전원을, LED 어레이를 포함하는 LED 모듈에 필요한 구동 전원으로 승압하는 부스트 컨버터; 상기 부스트 컨버터에서 출력되는 구동전압을 검출하는 전압검출부; 상기 LED 모듈에 흐르는 구동전류를 검출하는 전류검출부; 상기 전압검출부에 의한 검출전압값과, 상기 전류검출부에 의한 검출전류값에 이용해서, 상기 검출전류값이 정상일 경우에는 상기 검출전류값에 기초해서 정상 PWM 제어 동작을 위한 게이트 신호를 생성하고, 상기 검출전류값이 정상이 아닐 경우에는 상기 검출전압값에 기초해서 보호 동작을 위한 게이트 신호를 생성하는 PWM 제어부를 포함하는 LED 구동 회로를 제안한다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에서, 상기 PWM 제어부는, PWM 디밍신호에 따라 데드타임 제어전압을 공급하는 주변회로부; 및 상기 전압검출부에 의한 검출전압값과, 상기 전류검출부에 의한 검출전류값 및 상기 주변회로부로부터의 데드타임 제어전압을 이용하여, 상기 검출전류값이 정상일 경우에는 상기 검출전류값 및 상기 데드타임 제어전압에 기초해서 정상 PWM 제어 동작을 위한 게이트 신호를 생성하고, 상기 검출전류값이 정상이 아닐 경우에는 상기 검출전압값 및 상기 데드타임 제어전압에 기초해서 보호 동작을 위한 게이트 신호를 생성하는 PWM 제어 IC를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 주변회로부는, 상기 PWM 제어 IC로부터의 기준전압단에 직렬로 연결된 적어도 두 저항을 포함하고, 상기 기준전압을 분할하여 상기 저항의 접속노드에서 상기 데드타임 제어전압을 공급하는 전압 분할 저항 회로; 및 상기 전압 분할 저항 회로에서 접지에 연결된 스위칭 소자를 포함하고, 상기 스위칭 소자는 상기 PWM 디밍신호에 따라 스위칭 동작하여, 상기 전압 분할 저항 회로에 의해 공급되는 상기 데드타임 제어전압을 조절하는 스위칭 회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 PWM 제어 IC는, 상기 전류검출부로부터의 검출전류값과 전류기준값와의 오차값에 해당되는 제1 에러신호를 출력하는 전류 에러앰프; 상기 전압검출부로부터의 검출전압값과 전압기준값와의 오차값에 해당되는 제2 에러신호를 출력하는 전압 에러앰프; 상기 전류 에러앰프의 출력단과 상기 전압 에러앰프의 출력단의 접속노드에 걸리는 신호와 제1 기준 톱니파 신호와의 비교하여 제1 PWM 신호를 생성하는 제1 PWM 비교기; 상기 주변회로부로부터의 데드타임 제어전압과 제2 기준 톱니파 신호와의 비교하여 제2 PWM 신호를 생성하는 제2 PWM 비교기; 상기 제1 PWM 신호와 상기 제2 PWM 신호를 논리합 연산하는 논리합연산기; 상기 논리합연산기로부터의 신호를 반전하는 인버터; 및 상기 인버터로부터의 신호의 레벨을 구동에 필요한 레벨을 갖는 신호로 변환하는 레벨변환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면은, 게이트 신호에 따라 입력전원을, LED 어레이를 포함하는 LED 모듈에 필요한 구동 전원으로 승압하는 부스트 컨버터; 상기 부스트 컨버터에서 출력되는 구동전압을 검출하는 전압검출부; 상기 LED 모듈에 흐르는 구동전류를 검출하는 전류검출부; 상기 LED 모듈과 상기 전류검출부 사이에 연결되어, PWM 디밍신호에 따라 제어되어, 상기 LED 모듈에 흐르는 구동전류를 조절하는 디밍부; 및 상기 전압검출부에 의한 검출전압값과, 상기 전류검출부에 의한 검출전류값에 이용해서, 상기 검출전류값이 정상일 경우에는 상기 검출전류값에 기초해서 정상 PWM 제어 동작을 위한 게이트 신호를 생성하고, 상기 검출전류값이 정상이 아닐 경우에는 상기 검출전압값에 기초해서 보호 동작을 위한 게이트 신호를 생성하는 PWM 제어부를 포함하는 LED 구동 회로를 제안한다.

본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면에서, 상기 PWM 제어부는, PWM 디밍신호에 따라 데드타임 제어전압을 공급하는 주변회로부; 및 상기 전압검출부에 의한 검출전압값과, 상기 전류검출부에 의한 검출전류값 및 상기 주변회로부로부터의 데드타임 제어전압을 이용하여, 상기 검출전류값이 정상일 경우에는 상기 검출전류값 및 상기 데드타임 제어전압에 기초해서 정상 PWM 제어 동작을 위한 게이트 신호를 생성하고, 상기 검출전류값이 정상이 아닐 경우에는 상기 검출전압값 및 상기 데드타임 제어전압에 기초해서 보호 동작을 위한 게이트 신호를 생성하는 PWM 제어 IC을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 범용 PWM IC를 이용하여 LED 구동을 위한 회로를 구현함으로써, 전용 PWM IC를 이용하는 구동 회로를 대체할 수 있게 되어, 저생산비용 및 고경쟁력을 확보할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 설명되는 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상에 대한 이해를 돕기 위해서 사용된다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 LED 구동 회로의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 LED 구동 회로는, 게이트 신호(SG)에 따라 입력전원(VIN)을, LED 어레이를 포함하는 LED 모듈(LED-M)에 필요한 구동 전원으로 승압하는 부스트 컨버터(100)와, 상기 부스트 컨버터(100)에서 출력되는 구동전압을 검출하는 전압검출부(200)와, 상기 LED 모듈(LED-M)에 흐르는 구동전류를 검출하는 전류검출부(300)와, 상기 전압검출부(200)에 의한 검출전압값(VVd)과, 상기 전류검출부(300)에 의한 검출전류값(VId)에 이용해서, 상기 검출전류값(VId)이 정상일 경우에는 상기 검출전류값(VId)에 기초해서 정상 PWM 제어 동작을 위한 게이트 신호(SG)를 생성하고, 상기 검출전류값(VId)이 정상이 아닐 경우에는 상기 검출전압값(VVd)에 기초해서 보호 동작을 위한 게이트 신호(SG)를 생성하는 PWM 제어부(500)를 포함할 수 있다.

이때, 본 발명의 LED 구동 회로는, 상기 LED 모듈(LED-M)과 상기 전류검출 부(300) 사이에 연결되어, PWM 디밍신호(SPWMD)에 따라 제어되어, 상기 LED 모듈(LED-M)에 흐르는 구동전류를 조절하는 디밍부(400)를 더 포함할 수 있다.

상기 부스트 컨버터(100)는 인덕터(L11), 다이오드(D11), 커패시터(C11) 및 스위칭 소자(Q11)로 이루어질 수 있다. 상기 전압검출부(200)는 상기 부스트 컨버터(100)의 출력단과 접지 사이에, 직렬로 연결된 저항(R21,R22)으로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 전류검출부(300)는 상기 디밍부(400)와 접지 사이에 연결된 저항(R31)을 포함한다.

상기 PWM 제어부(500)는, PWM 디밍신호(SPWMD)에 따라 데드타임 제어전압(VDTC)을 공급하는 주변회로부(510)와, 상기 전압검출부(200)에 의한 검출전압값(VVd)과, 상기 전류검출부(300)에 의한 검출전류값(VId) 및 상기 주변회로부(510)로부터의 데드타임 제어전압(VDTC)을 이용하여, 상기 검출전류값(VId)이 정상일 경우에는 상기 검출전류값(VId) 및 상기 데드타임 제어전압(VDTC)에 기초해서 정상 PWM 제어 동작을 위한 게이트 신호(SG)를 생성하고, 상기 검출전류값(VId)이 정상이 아닐 경우에는 상기 검출전압값(VVd) 및 상기 데드타임 제어전압(VDTC)에 기초해서 보호 동작을 위한 게이트 신호(SG)를 생성하는 PWM 제어 IC(520)을 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 LED 구동 회로의 주요 신호의 타이밍도로, 도 2에서, ILED는 상기 LED 모듈(LED-M)에 흐르는 구동 전류이고, SG는 상기 PWM 제어부(500)에서 생성되어, 전압 상승을 제어하기 위해 상기 부스트 컨버터(100)에 공급되는 게이트 신호이다.

도 3은 본 발명의 PWM 제어 IC(520)의 회로도이다.

도 3을 참조하면, 상기 주변회로부(510)는, 상기 PWM 제어 IC(520)로부터의 기준전압(Vref)단에 직렬로 연결된 적어도 두 저항(R51,R52)을 포함하고, 상기 기준전압(Vref)을 분할하여 상기 저항(R51,R52)의 접속노드(N1)에서 상기 데드타임 제어전압(VDTC)을 공급하는 전압 분할 저항 회로(511)와, 상기 전압 분할 저항 회로(511)에서 접지에 연결된 스위칭 소자(Q51)를 포함하고, 상기 스위칭 소자(Q51)는 상기 PWM 디밍신호(SPWMD)에 따라 스위칭 동작하여, 상기 전압 분할 저항 회로(511)에 의해 공급되는 상기 데드타임 제어전압(VDTC)을 조절하는 스위칭 회로부(512)를 포함할 수 있다.

상기 PWM 제어 IC(520)는, 상기 전류검출부(300)로부터의 검출전류값(VId)과 전류기준값(VIref)과의 오차값에 해당되는 제1 에러신호를 출력하는 전류 에러앰프(521)와, 상기 전압검출부(200)로부터의 검출전압값(VVd)과 전압기준값(VVref)과의 오차값에 해당되는 제2 에러신호를 출력하는 전압 에러앰프(522)와, 상기 전류 에러앰프(521)의 출력단과 상기 전압 에러앰프(522)의 출력단의 접속노드(N2)에 걸리는 신호와 제1 기준 톱니파 신호(S1ref)와의 비교하여 제1 PWM 신호(S23)를 생성하는 제1 PWM 비교기(523)와, 상기 주변회로부(510)로부터의 데드타임 제어전 압(VDTC)과 제2 기준 톱니파 신호(S2ref)와의 비교하여 제2 PWM 신호(S24)를 생성하는 제2 PWM 비교기(524)와, 상기 제1 PWM 신호(S23)와 상기 제2 PWM 신호(S24)를 논리합 연산하는 논리합연산기(525)와, 상기 논리합연산기(525)로부터의 신호(S25)를 반전하는 인버터(526)와, 상기 인버터(526)로부터의 신호(S26)의 레벨을 구동에 필요한 레벨을 갖는 신호(S27)로 변환하는 레벨변환기(527)를 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 PWM 제어 IC(520)의 주요 신호의 타이밍도로서, SPWMD는 PWM 디밍신호이고, VDTC는 데드타임 제어전압이고, S24는 상기 제2 PWM 비교기(524)의 출력신호이고, S23은 상기 제1 PWM 비교기(523)의 출력신호이고, SG는 게이트 신호이다.

이하, 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 LED 구동 회로를 설명하면, 먼저 도 1에서, 본 발명에 따른 LED 구동 회로는, 부스트 컨버터(100), 전압검출부(200), 전류검출부(300) 및 PWM 제어부(500)를 포함할 수 있다.

이때. 상기 부스트 컨버터(100)는, 상기 PWM 제어부(500)에서 제공되는 게이트 신호(SG)에 따라 입력전원(VIN)을, LED 모듈(LED-M)에 필요한 구동 전원으로 승압하여 LED 모듈(LED-M)에 공급한다.

한편, 상기 LED 모듈(LED-M)은 서로 직렬로 연결된 복수의 LED(LED#1,LED#2,LED#3,...,LED#N)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 LED 모듈(LED-M)이 정상적인 상태라면 일정한 구동전류가 흐르게 되지만, 만약 복수의 LED중에서 적어도 하나가 빠지는 상태 등과 같이 비정상적인 상태라면 구동 전류가 흐르지 않게 되고, 이러한 비정상 적인 상태에서는, 구동 전압이 점차적으로 상승하게 된다.

따라서, 이러한 비정상적인 상태에서 적적한 동작을 위해서는, 사전에 상기 LED 모듈(LED-M)을 상기 전압검출부(200) 및 전류검출부(300)에서 감시하여야 한다.

상기 전압검출부(200)는 상기 부스트 컨버터(100)에서 출력되는 구동전압을 검출하여 검출전압값(VVd)을 상기 PWM 제어부(500)에 공급한다.

상기 전류검출부(300)는, 상기 LED 모듈(LED-M)에 흐르는 구동전류를 검출하여 검출전류값(VId)을 상기 PWM 제어부(500)에 공급한다.

상기 PWM 제어부(500)는, 상기 전압검출부(200)에 의한 검출전압값(VVd)과, 상기 전류검출부(300)에 의한 검출전류값(VId)에 이용해서, 상기 검출전류값(VId)이 정상일 경우에는 상기 검출전류값(VId)에 기초해서 정상 PWM 제어 동작을 위한 게이트 신호(SG)를 생성하고, 상기 검출전류값(VId)이 정상이 아닐 경우에는 상기 검출전압값(VVd)에 기초해서 보호 동작을 위한 게이트 신호(SG)를 생성한다.

한편, 본 발명의 LED 구동 회로는 디밍부(400)를 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 디밍부(400)는, 상기 LED 모듈(LED-M)과 상기 전류검출부(300) 사이에 연결되어, PWM 디밍신호(SPWMD)에 따라 제어되어, 상기 LED 모듈(LED-M)에 흐르는 구동전류를 조절한다.

또한, 도 1을 참조하면, 상기 PWM 제어부(500)는, 주변회로부(510)와, PWM 제어 IC(520)을 포함할 수 있다.

이때, 상기 주변회로부(510)는, PWM 디밍신호(SPWMD)에 따라 데드타임 제어전압(VDTC)을 공급할 수 있다.

또한, 상기 PWM 제어 IC(520)는, 상기 전압검출부(200)에 의한 검출전압값(VVd)과, 상기 전류검출부(300)에 의한 검출전류값(VId) 및 상기 주변회로부(510)로부터의 데드타임 제어전압(VDTC)을 이용하여, 상기 검출전류값(VId)이 정상일 경우에는 상기 검출전류값(VId) 및 상기 데드타임 제어전압(VDTC)에 기초해서 정상 PWM 제어 동작을 위한 게이트 신호(SG)를 생성하고, 상기 검출전류값(VId)이 정상이 아닐 경우에는 상기 검출전압값(VVd) 및 상기 데드타임 제어전압(VDTC)에 기초해서 보호 동작을 위한 게이트 신호(SG)를 생성할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 LED 모듈(LED-M)에 흐르는 구동 전류(ILED)가 변화함에 따라, 게이트 신호(SG)의 듀티가 변화함을 알 수 있다.

즉, 구동 전류(ILED)가 상승하면 상기 게이트 신호(SG)의 듀티가 감소되어, 상기 구동 전류(ILED)를 다시 감소시키는 방향으로 제어가 이루어짐을 알 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 상기 주변회로부(510) 및 PWM 제어 IC(520)에 대 해 설명한다.

도 3에서, 상기 주변회로부(510)는, PWM 디밍신호(SPWMD)에 따라 조정된 데드타임 제어전압(VDTC)을 공급하기 위해, 전압 분할 저항 회로(511)와, 스위칭 회로부(512)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 전압 분할 저항 회로(511)는, 상기 PWM 제어 IC(520)로부터의 기준전압(Vref)단에 직렬로 연결된 적어도 두 저항(R51,R52)을 포함하고, 상기 기준전압(Vref)을 분할하여 상기 저항(R51,R52)의 접속노드(N1)에서 상기 데드타임 제어전압(VDTC)을 공급한다.

상기 스위칭 회로부(512)는, 상기 전압 분할 저항 회로(511)에서 접지에 연결된 스위칭 소자(Q51)를 포함하고, 상기 스위칭 소자(Q51)는 상기 PWM 디밍신호(SPWMD)에 따라 스위칭 동작하여, 상기 전압 분할 저항 회로(511)에 의해 공급되는 상기 데드타임 제어전압(VDTC)을 조절한다.

또한, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 PWM 제어 IC(520)는, 전류 에러앰프(521), 전압 에러앰프(522), 제1 PWM 비교기(523), 제2 PWM 비교기(524), 논리합연산기(525), 인버터(526) 및 FP벨변환기(527)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 전류 에러앰프(521)는, 상기 전류검출부(300)로부터의 검출전류값(VId)과 전류기준값(VIref)과의 오차값에 해당되는 제1 에러신호를 출력한다. 상기 전압 에러앰프(522)는, 상기 전압검출부(200)로부터의 검출전압값(VVd)과 전압기준값(VVref)과의 오차값에 해당되는 제2 에러신호를 출력한다.

이때, 상기 LED 모듈(LED-M)이 정상적인 경우에는, 상기 검출전류값(VId)이 전류기준값(VIref)보다 높은 정상적인 값으로 검출되므로, 상기 제1 에러신호는 상기 제2 에러신호보다 높은 레벨을 갖게 된다.

이와 달리, 상기 LED 모듈(LED-M)이 비정상적인 경우에는, 상기 검출전류값(VId)이 검출되지 않으므로, 상기 검출전류값(VId)은 전류기준값(VIref)보다 낮은 비정상적인 값이 되며, 이에 따라 상기 제2 에러신호는 상기 제1 에러신호보다 높은 레벨을 갖게 된다.

다른 하편, 도 3 및 도 4를 참조하면, PWM 디밍신호(SPWMD)는 예를 들어 150Hz의 펄스신호이고, 데드타임 제어전압(VDTC)은 상기 PWM 디밍신호(SPWMD)의 반전 상태의 전압이다. 그리고, 상기 전류 에러앰프(521)의 출력단과 상기 전압 에러앰프(522)의 출력단의 접속노드(N2)에 걸리는 신호는, 두 신호중 큰 레벨의 신호가 걸린다.

이때, 상기 제1 PWM 비교기(523)는, 상기 전류 에러앰프(521)의 출력단과 상기 전압 에러앰프(522)의 출력단의 접속노드(N2)에 걸리는 신호와 제1 기준 톱니파 신호(S1ref)와의 비교하여 도 4에 도시한 바와 같이 제1 PWM 신호(S23)를 생성한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제1 PWM 비교기(523)의 출력신호(S23)는, 상기 접속노드(N2)에 걸리는 큰 레벨을 갖는 신호와 제1 기준 톱니파 신호(S1ref)와의 비교하여 두 신호중 하이레벨을 따라가는 제1 PWM 신호(S23)를 출력한다.

또한, 도 3을 참조하면, 상기 제2 PWM 비교기(524)는, 상기 주변회로부(510)로부터의 데드타임 제어전압(VDTC)과 제2 기준 톱니파 신호(S2ref)와의 비교하여 제2 PWM 신호(S24)를 생성한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제2 PWM 비교기(524)의 출력신호(S24)는 상기 데드타임 제어전압(VDTC)과 상기 제2 기준 톱니파 신호(S2ref)와의 비교하여, 상기 데드타임 제어전압(VDTC)이 하이레벨일 경우에는 하이레벨을 갖고, 상기 데드타임 제어전압(VDTC)이 로우레벨을 경우에는 일정한 펄스폭을 갖는다.

이와 같은 상기 제2 PWM 비교기(524)는 예를 들어, 화면 밝기 신호에 해당되는 150Hz의 PWM 디밍신호(SPWMD)에 따라, 일정구간 동안 하이레벨을 출력하여, 결국 최대 구동 전류를 제한할 수 있다.

또한, 도 3을 참조하면, 상기 논리합연산기(525)는, 상기 제1 PWM 신호(S23)와 상기 제2 PWM 신호(S24)를 논리합 연산한다.

도 4를 참조하면, 상기 논리합연산기(525)는, 상기 제1 PWM 신호(S23)와 상기 제2 PWM 신호(S24)중 어느 하나의 레벨이 하이레벨일 경우에는 하이레벨을 갖는 신호를 출력하고, 상기 제1 PWM 신호(S23)와 상기 제2 PWM 신호(S24) 모두 로우레벨일 경우에는 로우레벨을 갖는 신호를 출력한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 인버터(526)는, 상기 논리합연산기(525)로부 터의 신호(S25)를 반전하여 상기 논리합연산기(525)로부터의 신호(S25)의 레벨이 반전된 신호를 상기 레벨변환기(527)로 출력한다.

이때, 상기 인버터(526)는 제어신호(SC)와 상기 논리합연산기(525)로부터의 신호(S25)를 입력으로 하여 논리합 연산하여 반전된 신호를 출력하는 낸드게이트로 구현될 수 있으며, 이 경우, 상기 인버터(526)는 상기 제어신호(SC)가 "0"일 경우에는 상기 논리합연산기(525)로부터의 신호(S25)를 반전시키고, 상기 제어신호(SC)가 "1"인 경우에는 동작하지 않게 될 수 있다.

또한, 도 3을 참조하면, 상기 레벨변환기(527)는, 상기 인버터(526)로부터의 신호(S26)의 레벨을 구동에 필요한 레벨을 갖는 신호(S27)로 변환한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 예를 들어, 상기 레벨변환기(527)는, 대략 5V 인 동작전압(VCC)단에 연결된 컬렉터와, 상기 인버터(526)의 출력단에 연결된 베이스와, 상기 게이트 신호를 출력하는 출력단에 연결된 에미터를 갖는 트랜지스터로 이루어질 수 있다.

이 경우, 상기 레벨변환기(527)는, 상기 인버터(526)로부터의 신호(S26)의 레벨인 대략 1.2V의 전압레벨을 구동에 필요한 레벨인 대략 5V의 전압레벨을 갖는 신호(S27)로 변환할 수 있다.

전술한 바와같은 본 발명의 LED 구동 회로에 의하면, 전용 PWM IC를 대체할 수 있는 범용 PWM IC를 이용하여, LED 모듈에 흐르는 구동전류 및 LED 모듈에 공급 되는 구동전압, 그리고 PWM 디밍신호에 기초해서, LED 모듈을 정상 및 비정상 상태에서 적절히 그 동작을 제어할 수 있도록 구현되었으며, 이에 따라 저렴하게 생산할 수 있게 되어, 가격 경쟁력을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 LED 구동 회로의 블록도.

도 2는 본 발명의 LED 구동 회로의 주요 신호의 타이밍도.

도 3은 본 발명의 PWM 제어 IC(520)의 회로도.

도 4는 본 발명의 PWM 제어 IC(520)의 주요 신호의 타이밍도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 부스트 컨버터 200 : 전압검출부

300 : 전류검출부 400 : 디밍부

500 : PWM 제어부 510 : 주변회로부

511 : 전압 분할 저항 회로 512 : 스위칭 회로부

520 : PWM 제어 IC 521 : 전류 에러앰프

522 : 전압 에러앰프 523 : 제1 PWM 비교기

524 : 제2 PWM 비교기 525 : 논리합연산기

526 : 인버터 527 : 레벨변환기

VIN : 입력전원 LED-M : LED 모듈

VVd : 검출전압값 VId : 검출전류값

SPWMD : PWM 디밍신호 VDTC : 데드타임 제어전압

SG : 게이트 신호

Claims

게이트 신호에 따라 입력전원을, LED 어레이를 포함하는 LED 모듈에 필요한 구동 전원으로 승압하는 부스트 컨버터;

상기 부스트 컨버터에서 출력되는 구동전압을 검출하는 전압검출부;

상기 LED 모듈에 흐르는 구동전류를 검출하는 전류검출부;

상기 전압검출부에 의한 검출전압값과, 상기 전류검출부에 의한 검출전류값에 이용해서, 상기 검출전류값이 정상일 경우에는 상기 검출전류값에 기초해서 정상 PWM 제어 동작을 위한 게이트 신호를 생성하고, 상기 검출전류값이 정상이 아닐 경우에는 상기 검출전압값에 기초해서 보호 동작을 위한 게이트 신호를 생성하는 PWM 제어부

를 포함하는 LED 구동 회로.
제1항에 있어서, 상기 PWM 제어부는,

PWM 디밍신호에 따라 데드타임 제어전압을 공급하는 주변회로부; 및

상기 전압검출부에 의한 검출전압값과, 상기 전류검출부에 의한 검출전류값 및 상기 주변회로부로부터의 데드타임 제어전압을 이용하여, 상기 검출전류값이 정상일 경우에는 상기 검출전류값 및 상기 데드타임 제어전압에 기초해서 정상 PWM 제어 동작을 위한 게이트 신호를 생성하고, 상기 검출전류값이 정상이 아닐 경우에는 상기 검출전압값 및 상기 데드타임 제어전압에 기초해서 보호 동작을 위한 게이 트 신호를 생성하는 PWM 제어 IC

을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 회로.
제2항에 있어서, 상기 주변회로부는,

상기 PWM 제어 IC로부터의 기준전압단에 직렬로 연결된 적어도 두 저항을 포함하고, 상기 기준전압을 분할하여 상기 저항의 접속노드에서 상기 데드타임 제어전압을 공급하는 전압 분할 저항 회로; 및

상기 전압 분할 저항 회로에서 접지에 연결된 스위칭 소자를 포함하고, 상기 스위칭 소자는 상기 PWM 디밍신호에 따라 스위칭 동작하여, 상기 전압 분할 저항 회로에 의해 공급되는 상기 데드타임 제어전압을 조절하는 스위칭 회로부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 회로.
제3항에 있어서, 상기 PWM 제어 IC는,

상기 전류검출부로부터의 검출전류값과 전류기준값와의 오차값에 해당되는 제1 에러신호를 출력하는 전류 에러앰프;

상기 전압검출부로부터의 검출전압값과 전압기준값와의 오차값에 해당되는 제2 에러신호를 출력하는 전압 에러앰프;

상기 전류 에러앰프의 출력단과 상기 전압 에러앰프의 출력단의 접속노드에 걸리는 신호와 제1 기준 톱니파 신호와의 비교하여 제1 PWM 신호를 생성하는 제1 PWM 비교기;

상기 주변회로부로부터의 데드타임 제어전압과 제2 기준 톱니파 신호와의 비교하여 제2 PWM 신호를 생성하는 제2 PWM 비교기;

상기 제1 PWM 신호와 상기 제2 PWM 신호를 논리합 연산하는 논리합연산기;

상기 논리합연산기로부터의 신호를 반전하는 인버터; 및

상기 인버터로부터의 신호의 레벨을 구동에 필요한 레벨을 갖는 신호로 변환하는 레벨변환기

을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 회로.
게이트 신호에 따라 입력전원을, LED 어레이를 포함하는 LED 모듈에 필요한 구동 전원으로 승압하는 부스트 컨버터;

상기 부스트 컨버터에서 출력되는 구동전압을 검출하는 전압검출부;

상기 LED 모듈에 흐르는 구동전류를 검출하는 전류검출부;

상기 LED 모듈과 상기 전류검출부 사이에 연결되어, PWM 디밍신호에 따라 제어되어, 상기 LED 모듈에 흐르는 구동전류를 조절하는 디밍부; 및

상기 전압검출부에 의한 검출전압값과, 상기 전류검출부에 의한 검출전류값에 이용해서, 상기 검출전류값이 정상일 경우에는 상기 검출전류값에 기초해서 정상 PWM 제어 동작을 위한 게이트 신호를 생성하고, 상기 검출전류값이 정상이 아닐 경우에는 상기 검출전압값에 기초해서 보호 동작을 위한 게이트 신호를 생성하는 PWM 제어부

를 포함하는 LED 구동 회로.
제5항에 있어서, 상기 PWM 제어부는,

PWM 디밍신호에 따라 데드타임 제어전압을 공급하는 주변회로부; 및

상기 전압검출부에 의한 검출전압값과, 상기 전류검출부에 의한 검출전류값 및 상기 주변회로부로부터의 데드타임 제어전압을 이용하여, 상기 검출전류값이 정상일 경우에는 상기 검출전류값 및 상기 데드타임 제어전압에 기초해서 정상 PWM 제어 동작을 위한 게이트 신호를 생성하고, 상기 검출전류값이 정상이 아닐 경우에는 상기 검출전압값 및 상기 데드타임 제어전압에 기초해서 보호 동작을 위한 게이트 신호를 생성하는 PWM 제어 IC

을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 회로.
제6항에 있어서, 상기 주변회로부는,

상기 PWM 제어 IC로부터의 기준전압단에 직렬로 연결된 적어도 두 저항을 포함하고, 상기 기준전압을 분할하여 상기 저항의 접속노드에서 상기 데드타임 제어전압을 공급하는 전압 분할 저항 회로; 및

상기 전압 분할 저항 회로에서 접지에 연결된 스위칭 소자를 포함하고, 상기 스위칭 소자는 상기 PWM 디밍신호에 따라 스위칭 동작하여, 상기 전압 분할 저항 회로에 의해 공급되는 상기 데드타임 제어전압을 조절하는 스위칭 회로부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 회로.
제7항에 있어서, 상기 PWM 제어 IC는,

상기 전류검출부로부터의 검출전류값과 전류기준값와의 오차값에 해당되는 제1 에러신호를 출력하는 전류 에러앰프;

상기 전압검출부로부터의 검출전압값과 전압기준값와의 오차값에 해당되는 제2 에러신호를 출력하는 전압 에러앰프;

상기 전류 에러앰프의 출력단과 상기 전압 에러앰프의 출력단의 접속노드에 걸리는 신호와 제1 기준 톱니파 신호와의 비교하여 제1 PWM 신호를 생성하는 제1 PWM 비교기;

상기 주변회로부로부터의 데드타임 제어전압과 제2 기준 톱니파 신호와의 비교하여 제2 PWM 신호를 생성하는 제2 PWM 비교기;

상기 제1 PWM 신호와 상기 제2 PWM 신호를 논리합 연산하는 논리합연산기;

상기 논리합연산기로부터의 신호를 반전하는 인버터; 및

상기 인버터로부터의 신호의 레벨을 구동에 필요한 레벨을 갖는 신호로 변환하는 레벨변환기

을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 회로.