KR20110012509A - 전원 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시 예는 전원 공급 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일실시 예에 따른 전원 공급 장치는 DC/DC 컨버터부, DC/DC 컨버터부에서 제공하는 순전압을 공급받아 동작하는 발광 다이오드를 적어도 하나 이상 포함하는 발광부, 발광 다이오드 각각에 동일한 발광 전압이 흐르도록 제어하는 발광 전압 제어부 및 발광 전압을 센싱하고 센싱된 발광 전압에 따라 DC/DC 컨버터부에 다른 출력전압을 피드백하도록 제어하는 센싱 피드백부를 포함한다.
션트 레귤레이터, 발광 다이오드, 전류 제어

Description

전원 공급 장치{Apparatus for supplying Power}
실시 예는 전원 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 종래의 전원 공급 장치 중 발광 다이오드(LED)의 전류 구동은 정전압원(Vo)와 전류를 흘릴 수 있는 전류 검출용 저항(Rs)로 구성되었다. 이러한 전류 검출용 저항(Rs)는 발광 다이오드(LED) 스트링(String)마다 구성되었고, Vo전원은 별도로 DC/DC 컨버터 형태로 구성되었다.
정전압원(Vo)에서 정전압을 공급하고, 각 발광 다이오드(LED) 스트링(String)의 양단에 걸리는 전압을 제어한 모든 전압은 전류 검출용 저항(Rs) 양단에 걸리며 전류 검출용 저항(Rs)와 이웃하는 전류 검출용 저항(Rs) 양단 전압에 의해 흐르는 전류의 양이 결정되었다.
한편, 이러한 종래의 전원 공급 장치는 발광 다이오드(LED)의 순전압의 변화에 따른 전류 편차, 각각의 전류 검출용 저항(Rs)에 따른 전류 편차 등등 안정적이고 일정한 전류 제어가 불가능한 문제점이 있었다.
실시 예는 간단한 부품 구성만으로 발광 다이오드에 흐르는 전류를 효율적으로 제어할 수 있는 전원 공급 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
실시 예에 따른 전원 공급 장치는 DC/DC 컨버터부, DC/DC 컨버터부에서 제공하는 순전압을 공급받아 동작하는 발광 다이오드를 적어도 하나 이상 포함하는 발광부, 발광 다이오드 각각에 동일한 발광 전압이 흐르도록 제어하는 발광 전압 제어부 및 발광 전압을 센싱하고 센싱된 발광 전압에 따라 DC/DC 컨버터부에 다른 출력전압을 피드백하도록 제어하는 센싱 피드백부를 포함한다.
실시 예에 따른 전원 공급 장치는 션트 레귤레이터의 R 단에 걸리는 전압을 센싱하면서 발광 다이오드에 공급되는 순전압을 일정하게 유지함으로써 흐르는 전류의 양을 효율적으로 일정하게 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 실시 예에 따른 전원 공급 장치는 순전압 강하에 따라 출력전압도 용이하게 가변할 수 있기 때문에 Power Loss를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 실시 예에 따른 전원 공급 장치는 간단한 부품 구성만으로 발광 다이오드에 흐르는 전류를 효율적으로 제어할 수 있어 제품의 단가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 실시 예에 따른 전원 공급 장치는 간단한 부품 구성만으로 발광 다이 오드에 흐르는 전류를 용이하면서도 효율적으로 제어할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 전원 공급 장치를 설명하기 위한 것이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 전원 공급 장치의 동작을 설명하기 위한 것이다.
도 1을 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 DC/DC 컨버터부(110), 발광부(130), 발광전압 제어부(140) 및 센싱 피드백부(120)를 포함하여 구성된다.
DC/DC 컨버터부(110)는 외부에서 공급되는 전압을 공급받아 DC 전압으로 변환하고 변환된 DC 전압을 순전압으로 출력하는 것이다.
발광부(130)는 DC/DC 컨버터부(110)에서 제공하는 순전압을 공급받아 동작하는 발광 다이오드(LED)를 적어도 하나 이상 포함하는 것이다. 이러한 발광부(130)는 발광 다이오드(LED)가 병렬로 배치된다. 즉, 다수 개의 병렬 발광 다이오드 스트링(String)으로 형성되어 배치되는 것이다.
발광전압 제어부(140)는 다수 개의 발광 다이오드(LED) 각각에 동일한 발광 전압이 흐르도록 제어하는 것이다. 발광전압 제어부(140)는 검출 저항(Rs), 제1 스위칭 소자(Q1), 제2 스위칭 소자(Q2) 및 제3 스위칭 소자(Q3)를 포함하여 구성된다. 여기서 검출 저항(Rs)은 발광부(130)에 흐르는 발광 전압을 검출하고 제1 스위칭 소자(Q1) 내지 제3 스위칭 소자(Q3)는 검출 저항(Rs)을 통해 제공되는 발광 전압을 제공받아 동작하는 것이다. 이때, 제1 스위칭 소자(Q1) 내지 제3 스위칭 소자(Q3)는 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT)인 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 발광전압 제어부(140)는 복수 개의 발광 다이오드(LED) 각각에 실질적으로 동일한 발광 전압이 흐르도록 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT)를 통해 용이하게 제어할 수 있다.
센싱 피드백부(120)는 발광 전압을 센싱하고 센싱된 발광 전압에 따라 DC/DC 컨버터부(110)에 다른 출력전압을 피드백(F/B)하도록 제어하는 것이다. 센싱 피드백부(120)는 션트 레귤레이터(TL), 피드백 스위칭 소자(Q4) 및 복수 개의 피드백 저항(R1 내지 R3)을 포함하여 구성된다.
여기서 션트 레귤레이터(TL)는 발광 전압을 센싱하고 센싱된 발광 전압에 의해 턴 온(Turn on) 또는 턴 오프(Turn off) 동작하는 것이다. 피드백 스위칭 소자(Q4)는 션트 레귤레이터(TL)가 턴 온(Turn on) 또는 턴 오프(Turn off) 동작에 따라 다르게 동작하는 것이다. 이러한 피드백 스위칭 소자(Q4)는 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT)를 포함할 수 있다. 복수 개의 피드백 저항(R1 내지 R3)은 제1 피드백 저항(R1) 내지 제3 피드백 저항(R3)으로 구성되고, 피드백 스위칭 소자(Q4)의 동작에 따라 피드백 루프(F/B Loop)를 달리 형성하여 출력전압을 DC/DC 컨버터부(110)에 제공하는 것이다.
지금까지 설명한 본 발명의 일실시 예에 따른 DC/DC 컨버터부(110), 발광부(130), 발광전압 제어부(140) 및 센싱 피드백부(120)의 연결관계를 알아보면 다음과 같다.
DC/DC 컨버터부(110)의 출력단(Output)은 제1 피드백 저항(R1)의 일단 및 바이어스 저항(R4)의 일단, 제1 병렬 발광 다이오드 스트링의 일단, 제2 병렬 발광 다이오드 스트링의 일단 및 제3 병렬 발광 다이오드 스트링의 일단과 전기적으로 공통 연결된다.
제1 병렬 발광 다이오드 스트링의 타단은 션트 레귤레이터(TL)의 R단 및 검출 저항(Rs)의 일단과 전기적으로 공통 연결되고, 검출 저항(Rs)의 타단은 제1 스위칭 소자(Q1)의 컬렉터단(C), 제1 스위칭 소자(Q1)의 베이스단(B), 제2 스위칭 소자(Q2)의 베이스단(B) 및 제3 스위칭 소자(Q3)의 베이스단(B)과 전기적으로 공통 연결된다. 제2 병렬 발광 다이오드 스트링의 타단은 제2 스위칭 소자(Q2)의 컬렉터단(C)과 전기적으로 연결되고, 제3 병렬 발광 다이오드 스트링의 타단은 제3 스위칭 소자(Q3)의 컬렉터단(C)과 전기적으로 연결된다.
제1 스위칭 소자(Q1)의 에미터단(E)은 제2 스위칭 소자(Q2)의 에미터단(E), 제3 스위칭 소자(Q3)의 에미터단(E), 션트 레귤레이터(TL)의 A단, 피드백 스위칭 소자(Q4)의 에미터단(E) 및 그라운드 전압원(GND)과 전기적으로 공통 연결된다. 바이어스 저항(R4)의 타단은 션트 레귤레이터(TL)의 K단 및 피드백 스위칭 소자(Q4) 의 베이스단(B)과 전기적으로 공통 연결된다.
DC/DC 컨버터부(110)의 피드백단(F/B)은 제1 피드백 저항(R1)의 타단, 제2 피드백 저항(R2)의 일단 제3 피드백 저항(R3)의 일단 및 커패시터(C1)의 일단과 전기적으로 공통 연결되고, 제3 피드백 저항(R3)의 타단은 피드백 스위칭 소자(Q4)의 컬렉터단(C)과 전기적으로 연결되고, 제2 피드백 저항(R2)의 타단은 커패시터(C1)의 타단 및 그라운드 전압원(GND)과 전기적으로 공통 연결된다.
도 2 및 도 3를 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따라 전원 공급 장치(100)가 동작하는 것을 나타낸 것이다. 도 2는 션트 레귤레이터(TL)가 턴 온(Turn on)되는 것을 나타낸 것이고, 도 3는 션트 레귤레이터(TL)가 턴 오프(Turn off)되는 것을 나타낸 것이다.
발광부(130) 중 발광 다이오드(LED)에 공급되는 전압은 순전압(Vf) 이상이 되도록 제어될 수 있다. 또한, 검출 저항(Rs)은 실질적으로 고정된 저항 값을 가지며 검출 저항(Rs) 양단에 걸리는 전압에 의해 발광 전압이 결정되는 것이다. 이와 같이, 결정된 발광 전압이 제1 스위칭 소자(Q1)의 베이스단(B) 내지 제3 스위칭 소자(Q3)의 베이스단(B) 등에 공급됨에 따라 다수 개의 병렬 발광 다이오드 스트링(String)에 실질적으로 동일한 발광 전압이 공급될 수 있다. 이때, 제1 스위칭 소자(Q1) 내지 제3 스위칭 소자(Q3) 실질적으로 동시에 턴 온(Turn on)되어 동작함으로써, 병렬 발광 다이오드 스트링(String)에 실질적으로 동일한 발광 전압을 용이하면서도 효율적으로 공급하는 것이다.
또한, 션트 레귤레이터(TL)의 R 단인 A 노드(Node)에 걸리는 전압이 션트 레 귤레이터(TL)의 기준 전압(Vref)보다 높은 경우에는 션트 레귤레이터(TL)가 턴 온(Turn on)된다. 션트 레귤레이터(TL)가 턴 온(Turn on)되면 션트 레귤레이터(TL)를 통해 그라운드 전압(GND)이 흐르게 된다. 이에 따라, 피드백 스위칭 소자(Q4)의 베이스단(B)인 B 노드(Node)에 걸리는 전압이 실질적으로 그라운드 전압(GND)으로 낮아지고 피드백 스위칭 소자(Q4)가 턴 오프(Turn off)된다.
이에 따라, 션트 레귤레이터(TL)의 R 단인 A 노드(Node)에 걸리는 전압이 실질적으로 2.5V가 될 때까지 하강하는 것이다. 이러한 동작을 함에 따라, C 노드(Node)는 제1 피드백 저항(R1)과 제2 피드백 저항(R2)에 의해 피드백 루프(F/B Loop)가 형성되는 것이다.
이와 반대로, 션트 레귤레이터(TL)의 R 단인 A 노드(Node)에 걸리는 전압이 션트 레귤레이터(TL)의 기준 전압(Vref)보다 낮은 경우에는 션트 레귤레이터(TL)가 턴 오프(Turn off)된다. 이에 따라, 피드백 스위칭 소자(Q4)의 베이스단(B)인 B 노드(Node)에 걸리는 전압이 실질적으로 그라운드 전압(GND)보다 높아지고 피드백 스위칭 소자(Q4)가 턴 온(Turn on)된다.
이에 따라, 션트 레귤레이터(TL)의 R 단인 A 노드(Node)에 걸리는 전압이 실질적으로 2.5V가 될 때까지 상승하는 것이다. 이러한 동작을 함에 따라, C 노드(Node)는 제1 피드백 저항(R1), 제2 피드백 저항(R2) 및 제3 피드백 저항(R3)에 의해 피드백 루프(F/B Loop)가 형성되는 것이다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 전원 공급 장치(100)는 션트 레귤레이터(TL)의 R 단에서 A 노드(Node)에 걸리는 전압을 센 싱(Sensing)하면서 순전압을 일정하게 유지함으로써 흐르는 전류의 양도 일정하게 유지 시키는 것이다. 게다가 발광부(130)에 공급되는 순전압 강하에 따라 출력전압도 일정하게 가변되므로 Power Loss를 최소화 할 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.
오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 전원 공급 장치를 설명하기 위한 것이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 전원 공급 장치의 동작을 설명하기 위한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
100: 전원 공급 장치 110: DC/DC 컨버터부
120: 센싱 피드백부 130: 발광부
140: 발광전압 제어부

Claims (7)

  1. DC/DC 컨버터부;
    상기 DC/DC 컨버터부에서 제공하는 순전압을 공급받아 동작하는 발광 다이오드를 적어도 하나 이상 포함하는 발광부;
    상기 발광 다이오드 각각에 동일한 발광 전압이 흐르도록 제어하는 발광 전압 제어부; 및
    상기 발광 전압을 센싱하고 센싱된 상기 발광 전압에 따라 상기 DC/DC 컨버터부에 다른 출력전압을 피드백하도록 제어하는 센싱 피드백부;
    를 포함하는 전원 공급 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 발광 전압 제어부는 제1 스위칭 소자 내지 제3 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 발광 전압이 공급되면 상기 제1 스위칭 소자 내지 상기 제3 스위칭 소자 제부가 동시에 턴 온되어 동작하는 전원 공급 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자 내지 상기 제3 스위칭 소자는 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT)인 전원 공급 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 센싱 피드백부는 션트 레귤레이터, 피드백 스위칭 소자 및 복수 개의 피드백 저항을 포함하는 전원 공급 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 센싱 피드백부는 피드백 스위칭 소자는 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT)인 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 션트 레귤레이터는 센싱된 상기 발광 전압이 기준 전압보다 높은 경우에는 턴 온되는 전원 공급 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 션트 레귤레이터가 턴 온되면 상기 피드백 스위칭 소자는 턴 오프되고, 상기 션트 레귤레이터가 턴 오프되면 상기 피드백 스위칭 소자는 턴 온되는 전원 공급 장치.
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