KR20110021048A - 고전압 제한 기능을 갖는 개방 또는 단락 검출 회로 - Google Patents

고전압 제한 기능을 갖는 개방 또는 단락 검출 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명의 고전압 제한 기능을 갖는 개방 또는 단락 검출 회로는, 복수개의 발광다이오드(LED)를 구비한 발광다이오드(LED) 연결부(240); 상기 발광다이오드(LED)에 흐르는 전류를 제어하기 위해 외부센싱전압(Vsen)을 측정하는 외부 전압 측정부(230); 칩(chip)의 내부에 걸리는 내부 전압(Vsen_int)을 센싱하는 내부 전압 측정부(210); 및 상기 내부 전압 측정부(210)와 상기 외부 전압 측정부(230) 사이에 연결되는 상기 내부 전압(Vsen_int)이 상기 칩(chip)의 내부회로에 손상을 가할 수 있는 최소 전압의 크기로 정의되는 제한전압(Vsen_lim)의 값을 초과하지 않도록 제어하는 제한 전압 제어 회로부(220)를 제공함을 기술적 특징으로 한다.
본 발명의 고전압 제한 기능을 갖는 개방 또는 단락 검출 회로는 단락(short)으로 인해 외부 전압(Vsen)이 고전압으로 높아지더라도 칩의 내부 전압(Vsen_int)이 제한전압(Vsen_lim)을 넘지 않도록 하여 칩(chip) 내부 회로가 파괴 또는 손상(damage) 되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
개방, 단락, 검출회로, 고전압 제한

Description

고전압 제한 기능을 갖는 개방 또는 단락 검출 회로{OPEN OR SHORT DETECTION CIRCUIT WITH HIGH VOLTAGE LIMITING FUNCTION}
본 발명은 엘이디 구동 드라이버의 개방 또는 단락 검출 회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단락(short)으로 인해 외부 센싱 전압(Vsen)이 고전압으로 높아지더라도 칩의 내부 전압(Vsen_int)이 제한전압(Vsen_lim)을 넘지 않도록 제어하는 제한 전압 제어 회로부를 구비한 고전압 제한 기능을 갖는 개방 또는 단락 검출 회로에 관한 것이다.
근래에 디스플레이 산업이 활성화되면서 기존에 사용되었던 FL(flat lamps)종류의 백라이트 광원 대신에 엘이디(LED)와 같은 고휘도,고수명, 하이 칼러를 재현성의 특성을 가지는 소자가 많이 사용되고 있다. RGB LED는 100%이상의 색재현성이 가능해 기존 냉음극형광램프(CCFL)보다 고화질이 가능하다는 장점이 있다. 또한 냉음극형광램프(CCFL)과 달리 유해물질이 없으며 여기에 응답속도가 빨라 동영상 잔상 문제도 해결할 수 있다.
이와 같이,LED를 사용한 LCD 백라이트 유닛에서는 LED에 흐르는 전류를 일정하게 유지시켜줄 수 있는 엘이디 구동회로가 필요한데, 이를 위해 일반적으로 PWM 방식의 부스트컨버터가 사용되고 있다.
도 1은 종래의 엘이디 구동 회로의 개방 또는 단락 검출 회로를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 종래의 엘이디 구동 회로(LED Driver IC)의 개방 또는 단락 검출 회로(100)는 칩(chip)의 내부(a2)에 걸리는 내부 전압(Vsen_int)을 센싱 하는 내부 전압 측정부(110), 복수개의 발광다이오드(LED)를 구비한 발광다이오드(LED) 연결부(140) 및 상기 발광다이오드(LED)에 흐르는 전류를 제어하기 위한 외부센싱전압(Vsen)을 측정하는 외부 전압 측정부(230)를 칩(chip)의 외부 일지점(a1)에 구비한다.
하지만, 종래의 엘이디 구동회로의 개방 또는 단락 검출 회로(100)는 발광 다이오드에 단락(short)이 발생하는 경우, 이로 인해 칩(chip)의 외부 일 지점(a1)에 걸리는 외부 전압(Vsen)은 전원전압(Vh)과 동일한 크기의 고전압을 갖는다. 만약 전원전압(Vh)이 칩(chip)이 견딜 수 있는 내부 전압(Vsen_int) 보다 큰 경우 칩(chip)의 내부 회로는 파괴되거나 손상(damage)되는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 단락(short)으로 인해 외부 센싱 전압(Vsen)이 고전압으로 높아지더라도 칩의 내부 전압(Vsen_int)이 제한전압(Vsen_lim)을 넘지 않도록 제어하는 제한 전압 발생 회로부를 구비한 개방(open) 또는 단락(short) 여부를 검출하는 회로를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 고전압 제한 기능을 갖는 개방 또는 단락 검출 회로는, 복수개의 발광다이오드(LED)를 구비한 발광다이오드(LED) 연결부(240); 상기 발광다이오드(LED)에 흐르는 전류를 제어하기 위해 외부센싱전압(Vsen)을 측정하는 외부 전압 측정부(230); 칩(chip)의 내부에 걸리는 내부 전압(Vsen_int)을 센싱하는 내부 전압 측정부(210); 및 상기 내부 전압 측정부(210)와 상기 외부 전압 측정부(230) 사이에 연결되는 상기 내부 전압(Vsen_int)이 상기 칩(chip)의 내부회로에 손상을 가할 수 있는 최소 전압의 크기로 정의되는 제한전압(Vsen_lim)의 값을 초과하지 않도록 제어하는 제한 전압 제어 회로부(220)를 제공한다.
본 발명은 발광다이오드의 단락(short)으로 인해 외부 전압(Vsen)이 고전압(Vh)으로 높아지더라도 칩의 내부 전압(Vsen_int)이 제한 전압(Vsen_lim)을 넘지 않도록 하여 칩(chip) 내부 회로의 손상(damage)을 방지할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 고전압 제한 기능을 갖는 개방(open) 또는 단락(short) 검출 회로를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 고전압 제한 기능을 갖는 개방(open) 또는 단 락(short) 검출 회로(200)는 내부 전압 측정부(210), 제한 전압 제어 회로부(220), 외부 전압 측정부(230) 및 칩(chip)의 외부에 설치된 복수개의 발광다이오드(LED)를 구비한 발광다이오드(LED) 연결부(240)를 구비한다.
외부센싱전압(Vsen)은 발광다이오드(LED)의 개방/단락에 의해 변동되는 전압으로, 칩(chip)의 외부에 설치된 트랜지스터(미도시)의 드레인(drain) 단자에 걸리는 전압을 의미한다. 외부 전압 측정부(230)는 측정된 외부센싱전압(Vsen)을 제한전압 발생회로(220)로 전달한다.
제한전압 발생회로(220)는 상기 내부 전압 측정부(210)와 상기 외부 전압 측정부(230) 사이에 연결되며, 정전류원(221), 동일한 특성을 갖는 제1 다이오드(223) 및 제2 다이오드(225) 및 저항(227)을 포함 한다.
내부 전압 측정부(210)는 외부센싱전압(VSEN)이 제한전압 발생회로(220)을 통해 칩(chip)의 내부로 전달되는 내부 전압(Vsen_int)을 센싱 한다.
만일 발광다이오드(LED) 연결부(240)의 복수의 발광다이오드(LED) 중 한 개 또는 다수의 발광다이오드(LED)가 개방 또는 단락 되면, 칩(chip) 내부에서 외부센싱전압(VSEN)을 센싱하여 회로의 개방 또는 단락 여부를 검출한다.
이하 제한 전압 제어 회로부(220)의 회로 연결 구성을 상세히 설명한다.
제1 다이오드(223)와 제2 다이오드(225)는 서로 반대 방향으로 설치되며, 순방향 전압(forward voltage)이 걸릴 경우 제1 다이오드(223)의 제1 다이오드 전류(Id1)는 외부 전압 측정부(230)로 통전되며, 제2 다이오드(225)는 제2 다이오드 전류(Id2)를 내부 전압 측정부(210)로 통전된다.
정전류원(221)의 정전류(I)는 구동전압(VDD)을 인가받아 발생되며, 노드 n을 분기점으로 제1 다이오드(223)의 제1 다이오드 전류(Id1)와 제2 다이오드(225)의 제2 다이오드 전류(Id2)가 각각 흐를 경우 전하량 보전 법칙에 의해 I = Id1 + Id2 의 관계를 갖는다. 공정에 따라 정전류(I)는 5uA ~ 20uA에서 선택하여 사용할 수 있다.
상기 제1 다이오드(223) 및 제2 다이오드(225)는 공정에서 지원되는 고전압 보호 다이오드를 이용하여 회로를 구성한 것이며, 바람직하게는 쇼트키 다이오드(Schottky Diode)를 IC 공정 시 형성한다.
저항(R, 227)의 제1 단자는 내부 전압 측정부(210)와 제2 다이오드(225) 사이에 위치하는 노드 n2와 연결되고, 저항(R, 227)의 제2 단자는 접지(GND)와 연결된다. 저항(R)은 정전류(I)와 공정에서 허용되는 전압에 따라 적정한 크기의 저항을 선택하여 사용한다.
이하 상기 제한 전압 제어 회로부(220)의 작동을 상세히 설명한다.
첫째, 외부 전압(Vsen)이 설정된 제한 전압 (Vsen_lim) 보다 작을 경우 (Vsen < Vsen_lim)를 이하 설명한다.
제1 다이오드(223) 및 제2 다이오드(225)는 외부 전압(Vsen)과 내부 전압(Vsen_int)의 전위에 따라 각각에 순방향 전압(forward voltage, 이하 Vf)이 걸릴 경우에는 그 순방향 전압의 크기에 따라 제1 다이오드 전류(Id1)와 제2 다이오드 전류(Id2)가 변동하게 된다.
여기서 제한 전압 (Vsen_lim)은 칩의 내부회로에 손상을 가할 수 있는 최소 전압으로 정의 되며, 제한 전압 제어 회로부(220)를 구성하는 정전류(I)와 저항(R)에 의해 결정되며, 옴의 법칙(Ohm's law) 에 의해 Vsen_lim = Iㅧ R 로 표기 된다.
이하 상기 제1 다이오드 전류(Id1)와 상기 제2 다이오드 전류(Id2)의 변동 정도에 따른 3가지 상태를 요약정리 한다.
1) Vsen > Vsen_int 인 경우
제2 다이오드(D2, 225)의 제2 순방향 전압(Vfd2)이 제1 다이오드(D1, 223)의 제1 순방향 전압(Vfd1) 보다 크므로 제2 다이오드 전류(Id2)가 제1 다이오드 전류(Id1) 보다 커져 내부 전압(Vsen_int)이 증가 한다.
2) Vsen < Vsen_int 인 경우
제1 다이오드(D1, 223)의 제1 순방향 전압(Vfd1)이 제2 다이오드(D2, 225)의 제2 순방향 전압(Vfd2) 보다 크므로 제2 다이오드 전류(Id2)가 제1 다이오드 전류(Id1) 보다 작아져 내부 전압(Vsen_int)이 감소한다.
3) Vsen = Vsen_int 인 경우
제1 다이오드(D1, 223)의 제1 순방향 전압(Vfd1)과 제2 다이오드(D2, 225)의 제2 순방향 전압(Vfd2)이 동일한 값을 가지므로 제1 다이오드 전류(Id1)와 제2 다이오드 전류(Id2)가 안정한(stable) 상태를 갖는다.
둘째, 외부 전압(Vsen)이 설정된 제한 전압 (Vsen_lim) 보다 큰 경우 (Vsen > Vsen_lim)를 이하 설명한다.
이 경우 제2 다이오드(D2, 225)의 제2 순방향 전압(Vfd2)이 제1 다이오드(D1, 223)의 제1 순방향 전압(Vfd1) 보다 크므로 제2 다이오드 전류(Id2)가 증 가하지만, 전하량 보전 법칙에 의해 I = Id1 + Id2 관계 성립하므로 제2 다이오드 전류(Id2)는 정전류(I)의 값보다 항상 작은 값을 갖는다.
따라서 회로에 단락(short)이 발생하여 외부 전압(Vsen)이 전원전압(Vh)과 동일한 크기를 갖는 고전압으로 증가하더라도 내부 전압(Vsen_int)은 제한 전압 제어 회로부(220)를 구성하는 정전류(I)와 저항(R)에 의해 결정되는 Vsen_lim = I ㅧ R 의 크기로 제한된다.
이로써, 종래의 단락(short)으로 인해 외부 전압(Vsen)이 전원전압(Vh)과 동일한 크기를 갖는 고전압으로 높아지고, 이로 인해 내부 전압(Vsen_int)도 상응하는 높은 전압이 인가되어 결국 칩 내부에 손상(damage)을 주는 문제는 해결 된다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
도 1은 종래의 엘이디 구동 회로의 개방 또는 단락 검출 회로를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 고전압 제한 기능을 갖는 개방(open) 또는 단락(short) 검출 회로를 도시한 것이다.

Claims (10)

  1. 복수개의 발광다이오드(LED)를 구비한 발광다이오드(LED) 연결부;
    상기 발광다이오드(LED)에 흐르는 전류를 제어하기 위해 외부센싱전압(Vsen)을 측정하는 외부 전압 측정부;
    칩(chip)의 내부에 걸리는 내부 전압(Vsen_int)을 센싱하는 내부 전압 측정부; 및
    상기 내부 전압 측정부와 상기 외부 전압 측정부 사이에 연결되는 상기 내부 전압(Vsen_int)이 상기 칩(chip)의 내부회로에 손상을 가할 수 있는 최소 전압의 크기로 정의되는 제한전압(Vsen_lim)의 값을 초과하지 않도록 제어하는 제한 전압 제어 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 제한 기능을 갖는 개방(open) 또는 단락(short) 검출 회로.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제한 전압 발생 회로부는,
    정전류(I)를 발생시키는 정전류원;
    상기 외부 전압 측정부로 제1 다이오드 전류(Id1)를 흘려보내는 제1 다이오드;
    상기 내부 전압 측정부로 제2 다이오드 전류(Id2)를 흘려보내는 제2 다이오드; 및
    저항(R)을 구비하는 것을 특징으로 하는 고전압 제한 기능을 갖는 개 방(open) 또는 단락(short) 검출 회로.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제1 다이오드 및 상기 제2 다이오드 각각은, 순방향 전압이 걸릴 경우 상기 외부 전압 측정부 및 상기 내부 전압 측정부로 전류가 통전 되도록 서로 반대 방향으로 연결된 것을 특징으로 하는 고전압 제한 기능을 갖는 개방(open) 또는 단락(short) 검출 회로.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 저항(R)의 제1 단자는 상기 내부 전압 측정부와 상기 제2 다이오드 사이에 위치하는 노드(n2)와 연결되고,
    상기 저항(R)의 제2 단자는 접지(GND)와 연결 된 것을 특징으로 하는 고전압 제한 기능을 갖는 개방(open) 또는 단락(short) 검출 회로.
  5. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 제1 다이오드 및 상기 제2 다이오드는 쇼트키 다이오드(Schottky Diode)를 사용하는 것을 특징으로 하는 고전압 제한 기능을 갖는 개방(open) 또는 단락(short) 검출 회로.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 정전류(I)의 값은,
    상기 제1 다이오드 전류(Id1)와 상기 제2 다이오드 전류(Id2)의 합(sum)인 것을 특징으로 하는 고전압 제한 기능을 갖는 개방(open) 또는 단락(short) 검출 회로.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제한전압(Vsen_lim)은,
    상기 제한 전압 제어 회로부를 구성하는 정전류(I)와 저항(R)을 곱한 값인 것을 특징으로 하는 고전압 제한 기능을 갖는 개방(open) 또는 단락(short) 검출 회로.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 정전류(I)는 5uA ~ 20uA를 사용하는 것을 특징으로 하는 고전압 제한 기능을 갖는 개방(open) 또는 단락(short) 검출 회로.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 내부 전압(Vsen_int )은,
    상기 외부 전압(Vsen)이 상기 제한 전압(Vsen_lim) 보다 크고, 상기 외부 전압(Vsen)이 상기 내부 전압(Vsen_int ) 보다 큰 경우
    상기 제한 전압(Vsen_lim)의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 고전압 제한 기능을 갖는 개방(open) 또는 단락(short) 검출 회로.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 발광다이오드(LED) 연결부는,
    복수의 발광 다이오드(LED)를 직렬로 연결하여 사용하는 것을 특징으로 하는 고전압 제한 기능을 갖는 개방(open) 또는 단락(short) 검출 회로.
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