KR20110124460A

KR20110124460A - Led driving system

Info

Publication number: KR20110124460A
Application number: KR1020100043834A
Authority: KR
Inventors: 정동열; 설경식
Original assignee: 주식회사 디엠비테크놀로지
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2011-11-17
Also published as: KR101129287B1

Abstract

PURPOSE: An LED operation system is provided to not change an external device value of an LED operation IC(Integrated Circuit), thereby corresponding to an LED backlight standard of various LED panels. CONSTITUTION: A current source part(340) supplies an LED operation current to an LED load. A DC/DC control part(350) controls a duty ratio of a DC/DC converter. A standard conversion part(360) controls at least one of the LED operation current and excessive voltage protection voltage. The standard conversion part comprises a digital control logic(361), a current gain controller(363), and an excessive voltage reference voltage controller(365). The digital control logic receives a control signal from a microprocessor for LED operation current changing.

Description

LED Driving System {LED Driving System}

본 발명의 실시예는 LED(Light Emitting Diode) 구동 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LED 백라이트(Back Light)에서 LED 규격과 구성이 패널마다 다름으로 인해 LED 구동 전류, 과전압보호(OVP: Over Voltage Protection) 전압 등의 설정이 다르게 요구되더라도 LED 구동 IC(Integrated Circuit)에서 LED 구동 전류나 과전압보호 전압 등을 설정하는 저항 등의 외부 소자 값을 변경하지 않는 공용화된 LED 구동 시스템에 관한 것이다.
The embodiment of the present invention relates to a light emitting diode (LED) driving system, and more particularly, LED driving current and overvoltage protection (OVP) due to differences in LED specifications and configurations in the LED backlight. Protection) The present invention relates to a common LED driving system that does not change external device values such as a resistor for setting LED driving current or overvoltage protection voltage in an LED driving IC (Integrated Circuit) even if a setting of a voltage or the like is required differently.

LCD(Liquid Crystal Display)는 TV, 모니터, 의료기기, 노트북, 휴대폰 등의 디스플레이 장치로 광범위하게 사용되고 있다. LCD는 자체적으로 발광할 수 없으므로 LCD에 화면을 나타내기 위해서는 LCD 후면에서 빛을 비추어 주는 백라이트가 필요하다. 이러한 백라이트로는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Florescent Lamp)과 LED(Light Emitting Diode)가 사용되어 왔다. Liquid crystal displays (LCDs) are widely used as display devices for TVs, monitors, medical devices, laptops, and mobile phones. The LCD cannot emit light on its own, so in order to display the screen on the LCD, a backlight that emits light from the LCD is required. Cold backlights (CCFL: Cold Cathode Florescent Lamp) and LED (Light Emitting Diode) have been used as the backlight.

휴대폰의 경우 LED 백라이트가 전면적으로 사용되며, 노트북 및 소형 포터블(Portable) 기기에서는 일정 부분에 LED 백라이트가 사용되는 것에 비해 모니터나 TV의 경우에는 최근까지도 냉음극관 백라이트가 주로 사용되어 왔다. 그러나 최근에는 수은과 같은 환경 유해 요소를 함유하지 않아 환경 친화적이며 또한 에너지를 적게 소모하는 LED 백라이트가 모니터와 TV 등에도 적용되어 냉음극관 백라이트를 급속도로 대체하고 있다. In the case of mobile phones, the LED backlight is used all over, and in notebooks and small portable devices, LED cathodes are used in certain parts, but in the case of monitors and TVs, the cold cathode tube backlight has been mainly used until recently. Recently, however, LED backlights, which are environmentally friendly and consume less energy because they do not contain environmental harmful elements such as mercury, have been applied to monitors and TVs, and are rapidly replacing cold cathode tube backlights.

LCD의 화면 밝기, 즉 휘도는 백라이트의 밝기에 의해서 결정되며 LCD 패널이 커질수록 요구되는 백라이트의 밝기도 증가하여야 하므로, 이에 따라 LED 백라이트에 사용되는 LED 수도 증가하여야 한다. LED 밝기는 일반적으로 LED 크기가 클수록 증가하며 이에 따라 LED 구동에 필요한 구동 전류도 증가한다. The brightness of the LCD screen, that is, the brightness, is determined by the brightness of the backlight, and as the LCD panel increases, the brightness of the required backlight must also increase. Accordingly, the number of LEDs used in the LED backlight must also increase. LED brightness generally increases with larger LEDs, which in turn increases the drive current required to drive the LEDs.

LCD 모니터 혹은 LCD TV의 LED 백라이트 시스템에서 LED 드라이버는 LED에 일정 전류를 공급하는 단수 혹은 다수의 전류원과 이 전류원들에 걸리는 전압들 중에서 최소 전압이 일정 전압이 되도록 부궤환 제어하는 DC/DC 변환기로 구성 되어 진다. In LED backlight systems of LCD monitors or LCD TVs, the LED driver is a single or multiple current sources that supply a constant current to the LEDs, and a DC / DC converter that negatively controls the minimum voltage among the voltages applied to these current sources. It is composed.

LED 백라이트에서 LED 구성은 보통 다수 LED가 직렬로 연결되어 하나의 LED 스트링(String)을 구성하며 이 LED 스트링이 다수로 병렬로 연결되는 직병렬 방식의 구성이 많이 사용된다. LED 스트링 하나를 흔히 채널이라고도 부르며 다수의 채널이 모여 LED 백라이트가 구성된다. 이러한 직병렬 연결의 구성 방법은 모든 LED를 하나의 스트링으로 구성하는 방식에 비해 LED 구동 전압을 낮출 수 있는 장점이 있다. In the LED backlight, the LED configuration is commonly used in a series of parallel and parallel configuration in which a plurality of LEDs are connected in series to form a single LED string, which is connected in parallel. An LED string is often called a channel, and a number of channels come together to form an LED backlight. The configuration method of the series-parallel connection has an advantage of lowering the LED driving voltage compared to the method of configuring all the LEDs in one string.

LED 드라이버의 DC/DC 변환기는 LED 구동에 필요한 구동 전압을 공급하기 위하여 SMPS(Switching Mode Power Supply) 혹은 어댑터(Adapter)로부터 직류 전원을 입력 받아 LED 구동 전류원에 걸리는 전압 중에서 최소 전압이 에러 앰프의 기준 전압과 같아지도록 DC/DC 변환기의 출력 전압을 PWM(Pulse Width Modulation) 제어하는 것으로 보통 승압형 DC/DC 변환기가 흔히 사용된다.DC / DC converter of LED driver receives DC power from Switching Mode Power Supply (SMPS) or Adapter to supply the driving voltage required to drive the LED. Pulse-width modulation (PWM) control of the output voltage of the DC / DC converter to be equal to the voltage is commonly used with boosted DC / DC converters.

LED 백라이트에 사용되는 LED의 정격과 구성은 LCD 패널마다 다르게 구성 될 수 있다. 예를 들어, 같은 크기의 LCD 패널이더라도 저휘도 LED를 사용하면서 LED 스트링 수, 즉 채널 수를 많게 하여 전체적인 LCD 패널의 휘도를 맞추는 구성을 할 수도 있으며, 혹은 고휘도 LED를 사용하면서 채널 수를 적게 하여 LCD 패널의 휘도를 맞추는 구성을 할 수도 있다. LCD 패널에 사용되는 LED 백라이트의 LED 규격과 구성이 이와 같이 다름에 따라 LCD 패널마다 요구되는 구동 전류와 채널 수, 채널을 구성하는 LED 스트링 전압 등이 달라진다. 이때, LED 스트링 전압이 다르므로 과전압보호(OVP) 전압도 패널마다 다르게 설정해 주어야 한다. 이와 같이, LED 백라이트 구성이 규격화되어 있지 않고 LCD 패널마다 다르게 구성되기 때문에 LCD 패널마다 LED 구동 전류, 과전압보호 전압 설정 등이 다른 LED 구동 시스템을 설계 생산하여야 하며, 따라서 생산 및 관리 비용이 증가하는 문제가 있다.
The rating and configuration of the LEDs used in the LED backlight can be configured differently for each LCD panel. For example, even the same size LCD panel can be configured to match the brightness of the overall LCD panel by increasing the number of LED strings, that is, the number of channels while using low-brightness LEDs, or by reducing the number of channels by using high-brightness LEDs. It is also possible to configure the brightness of the LCD panel. As the LED specification and configuration of the LED backlight used for the LCD panel are different, the driving current, the number of channels, and the LED string voltage configuring the channel vary according to the LCD panel. At this time, since the LED string voltage is different, the overvoltage protection (OVP) voltage must be set differently for each panel. As the LED backlight configuration is not standardized and is configured differently for each LCD panel, an LED driving system having different LED driving currents and overvoltage protection voltage settings must be designed and produced for each LCD panel, thus increasing production and management costs. There is.

전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 실시예는, LED 백라이트에서 LED 규격과 구성이 패널마다 다름으로 인해 LED 구동 전류, 과전압보호 전압 등의 설정이 다르게 요구되더라도 LED 구동 IC에서 LED 구동 전류나 과전압보호 전압 등을 설정하는 저항 등의 외부 소자 값을 변경하지 않는 공용화된 LED 구동 시스템을 제공하는 것으로서, 특히 LED 구동 전류나 과전압보호 전압이 외부 소자에 의해 이미 설정된 LED 구동 시스템에서 LCD 스케일러(Scaler) 보드의 마이크로프로세서로부터 LED 구동 전류, 과전압보호 전압 등을 변경할 수 있도록 디지털 혹은 아날로그 제어 신호를 하나 혹은 그 이상의 핀으로 입력 받아 LED 구동 IC의 외부 소자 값을 변경하지 않으면서도 다양한 LCD 패널의 LED 백라이트 규격에 대응할 수 있는 LED 구동 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
In order to solve the above problems, an embodiment of the present invention, LED driving current or overvoltage in the LED driving IC, even if the setting of the LED driving current, overvoltage protection voltage, etc. is required due to the different LED specification and configuration for each panel in the LED backlight Provides a common LED drive system that does not change external device values such as resistors to set the protection voltage, especially LCD scalers in LED drive systems where the LED drive current or overvoltage protection voltage is already set by an external device. LED backlight specification of various LCD panels without changing the external device value of LED driver IC by receiving digital or analog control signal through one or more pins to change LED driving current, overvoltage protection voltage, etc. from board microprocessor To provide LED drive system which can cope with do.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 LED 구동 시스템은, LED 부하에 일정한 구동 전압을 공급하기 위한 DC/DC 변환기 및 LED 구동 제어부를 구비한 LED 구동 시스템에 있어서, LED 구동 제어부는, LED 부하에 LED 구동 전류를 공급하는 전류원부; LED 부하에 LED 구동 전류가 정상적으로 공급될 수 있도록 DC/DC 변환기의 듀티비(Duty Ratio)를 제어하는 DC/DC 제어부; 및 LED 구동 전류의 제어 및 DC/DC 변환기의 출력 전압의 과전압 방지를 위해 각각 설치된 LED 구동 전류 값 설정저항 및 과전압 방지 설정저항을 고정한 채, LED 구동 전류 및 과전압 보호전압 중의 적어도 하나를 조절하는 규격 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.LED driving system according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, in the LED driving system having a DC / DC converter and a LED driving control unit for supplying a constant driving voltage to the LED load, A current source supplying LED driving current to the LED load; A DC / DC control unit controlling a duty ratio of the DC / DC converter so that the LED driving current is normally supplied to the LED load; And a standard for adjusting at least one of the LED driving current and the overvoltage protection voltage while fixing the LED driving current value setting resistor and the overvoltage preventing setting resistor respectively installed for controlling the LED driving current and preventing overvoltage of the output voltage of the DC / DC converter. It characterized in that it comprises a conversion unit.

여기서, 규격 변환부는, LCD 스케일러 보드의 마이크로프로세서로부터 LED 구동 전류의 변경을 위한 제어신호를 수신하는 디지털 제어 로직; 및 수신된 제어신호에 대응하여 LED 구동 전류의 전류값 설정 전압의 이득을 제어하는 전류이득 제어기를 포함할 수 있다.Here, the standard converter may include digital control logic for receiving a control signal for changing the LED driving current from the microprocessor of the LCD scaler board; And a current gain controller controlling a gain of a current value setting voltage of the LED driving current in response to the received control signal.

또한, 규격 변환부는, LCD 스케일러 보드의 마이크로프로세서로부터 과전압보호 전압의 변경을 위한 제어신호를 수신하는 디지털 제어 로직; 및 수신된 제어신호에 대응하여 과전압보호 전압의 비교 기준전압을 제어하는 과전압 기준전압 제어기를 포함할 수도 있다.The specification converter may further include digital control logic for receiving a control signal for changing an overvoltage protection voltage from a microprocessor of an LCD scaler board; And an overvoltage reference voltage controller configured to control a comparison reference voltage of the overvoltage protection voltage in response to the received control signal.

또한, 규격 변환부는, 전류이득 제어기에 의한 이득이 증가할수록 DC/DC 변환기의 듀티비 제어전압을 생성하는 에러앰프의 기준전압이 증가하도록 제어하는 에러앰프 기준전압 제어기를 더 포함할 수 있다.The standard converter may further include an error amplifier reference voltage controller for controlling the reference voltage of the error amplifier to generate the duty ratio control voltage of the DC / DC converter as the gain by the current gain controller increases.

또한, 규격 변환부는, LED 부하 중 사용하지 않는 채널에 대응하는 전류원이 오프 되도록 전류원부를 제어하는 전류원 온/오프 제어기를 더 포함할 수도 있다.In addition, the standard converter may further include a current source on / off controller for controlling the current source unit to turn off the current source corresponding to the unused channel among the LED loads.

또한, 규격 변환부는, LCD 스케일러 보드의 마이크로프로세서로부터 LED 구동 전류의 변경을 위한 아날로그 제어입력신호를 수신하여 디지털 변환하는 제1 A/D 변환기; 및 디지털 변환된 제어입력신호에 대응하여 LED 구동 전류의 전류값 설정전압의 이득을 제어하는 전류이득 제어기를 포함할 수 있다.The standard converting unit may include: a first A / D converter configured to receive and digitally convert an analog control input signal for changing the LED driving current from a microprocessor of the LCD scaler board; And a current gain controller controlling a gain of a current value setting voltage of the LED driving current in response to the digitally converted control input signal.

또한, 규격 변환부는, LCD 스케일러 보드의 마이크로프로세서로부터 과전압보호 전압의 변경을 위한 아날로그 제어입력신호를 수신하여 디지털 변환하는 제2 A/D 변환기; 및 디지털 변환된 제어입력신호에 대응하여 과전압보호 전압의 비교 기준전압을 제어하는 과전압 기준전압 제어기를 포함할 수도 있다.The standard converting unit may further include: a second A / D converter configured to receive and digitally convert an analog control input signal for changing an overvoltage protection voltage from a microprocessor of the LCD scaler board; And an overvoltage reference voltage controller configured to control the comparison reference voltage of the overvoltage protection voltage in response to the digitally converted control input signal.

또한, 규격 변환부는, LED 구동 제어부의 제1 핀의 상태를 디코딩하여 LED 구동 전류의 변경을 위한 신호를 출력하는 제1 인터페이스 로직; 및 출력된 신호에 대응하여 LED 구동 전류의 전류값 설정 전압의 이득을 제어하는 전류이득 제어기를 포함할 수 있다.The standard converter may include: first interface logic configured to decode a state of a first pin of the LED driving controller to output a signal for changing the LED driving current; And a current gain controller that controls the gain of the current value setting voltage of the LED driving current in response to the output signal.

또한, 규격 변환부는, LED 구동 제어부의 제2 핀의 상태를 디코딩하여 과전압보호 전압의 변경을 위한 신호를 출력하는 제2 인터페이스 로직; 및 출력된 신호에 대응하여 과전압보호 전압의 비교 기준전압을 제어하는 과전압 기준전압 제어기를 포함할 수도 있다.
The standard converter may include: second interface logic configured to decode a state of a second pin of the LED driving controller to output a signal for changing an overvoltage protection voltage; And an overvoltage reference voltage controller configured to control a comparison reference voltage of the overvoltage protection voltage in response to the output signal.

본 발명의 실시예에 따르면, LED 구동 전류나 과전압보호 전압이 저항 등의 외부 소자에 의해 이미 설정된 LED 구동 시스템에서 LCD 스케일러 보드의 마이크로프로세서로부터 LED 구동 전류, 과전압보호 전압 등을 변경할 수 있도록 디지털 혹은 아날로그 제어 신호를 하나 혹은 그 이상의 핀으로 입력 받아 LED 구동 IC의 외부 소자 값을 변경하지 않으면서도 다양한 LCD 패널의 LED 백라이트 규격을 대응할 수 있게 된다.
According to an embodiment of the present invention, the LED driving current or the overvoltage protection voltage is digital or so that the LED driving current, the overvoltage protection voltage, etc. can be changed from the microprocessor of the LCD scaler board in the LED driving system already set by an external device such as a resistor. By receiving an analog control signal through one or more pins, it is possible to meet the LED backlight specifications of various LCD panels without changing the external device value of the LED driver IC.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 구동 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 일반적인 반도체 회로에서 전류원의 전압 전류 특성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 구동 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 LED 구동 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 LED 구동 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 LED 구동 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전류이득 제어기의 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 과전압 기준전압 제어기의 예를 나타낸 도면이다.1 is a configuration diagram schematically showing an LED driving system according to a first embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing the voltage and current characteristics of a current source in a general semiconductor circuit.
3 is a view schematically showing an LED driving system according to a second embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram schematically showing an LED driving system according to a third embodiment of the present invention.
5 is a configuration diagram schematically showing an LED driving system according to a fourth embodiment of the present invention.
6 is a configuration diagram schematically showing an LED driving system according to a fifth embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating an example of a current gain controller according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating an example of an overvoltage reference voltage controller according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used to refer to the same components as much as possible even if displayed on different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the component of this invention, terms, such as 1st, 2nd, A, B, (a), (b), can be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. If a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but between components It will be understood that may be "connected", "coupled" or "connected".

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 구동 시스템을 간략하게 나타낸 구성도이다.1 is a schematic diagram showing an LED driving system according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 LED 구동 시스템(100)은 LED 부하(110), LED 부하(110)에 일정한 구동 전압을 공급하기 위한 DC/DC 변환기(120), 및 LED 구동 IC(130)을 포함한다. 도 1에서 DC/DC 변환기(120)는 출력 전압 Vo가 입력 전압 VIN 보다 높아지도록 제어하는 승압형 DC/DC 변환기로 도시하였으나, 입출력 전압 조건에 따라서는 강압형 DC/DC 변환기로 구성될 수도 있다. 또한, 도 1의 LED 구동 시스템(100)은 8 채널의 LED 스트링을 구동하는 것으로 도시하였으나, 이는 도시적인 예를 보이기 위한 것일 뿐이며 임의의 다른 채널 수로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 1, the LED driving system 100 according to the first embodiment includes an LED load 110, a DC / DC converter 120 for supplying a constant driving voltage to the LED load 110, and an LED driving IC. 130. In FIG. 1, the DC / DC converter 120 is illustrated as a boost type DC / DC converter that controls the output voltage Vo to be higher than the input voltage VIN, but may be configured as a step-down DC / DC converter depending on input / output voltage conditions. . In addition, although the LED driving system 100 of FIG. 1 is shown as driving an LED string of 8 channels, this is only for illustrative purposes and may be configured with any other number of channels.

도 1에서 LED 구동 IC(130) 핀 구성은 DC/DC 변환기(120)의 제어와 LED 부하(110)에 구동 전류를 공급하기 위한 기본적인 핀들만을 표시했지만, 실제의 IC에서는 PWM 주파수 설정, 디밍 제어 등의 핀이 더 포함될 수 있다. 도 1 LED 구동 IC(130)의 핀들에 대해 간단히 설명하면, VCC는 전원 입력 핀으로 IC 내의 회로 구조에 따라 DC/DC 변환기(120)의 입력 전압 VIN이 직접 연결될 수 있으며, 레귤레이터로부터 입력될 수도 있다. EN 핀은 LED 구동 IC(130)의 동작을 온(ON)/오프(OFF) 제어하는 핀으로 온 시 LED 구동 시스템(100)의 동작이 시작된다. COMP 핀은 DC/DC 변환기(120)의 부궤환 루프를 안정화하기 위한 핀이며, RISET 핀은 LED 부하(110)의 구동 전류값을 설정하기 위한 핀이다. OVP 핀은 DC/DC 변환기(120)의 출력 전압 Vo의 과전압 발생에 의한 LED 구동 시스템(100)의 오동작 혹은 손상으로부터 시스템을 보호하기 위한 핀이다. NDRV는 DC/DC 변환기(120)의 스위치(M1)를 구동하기 위한 핀으로서, 도 1에서 스위치(M1)는 IC 외부에 구현하는 것으로 도시하였지만 경우에 따라서는 LED 구동 IC(130) 내부에 구현될 수도 있다. CS 핀은 전류모드(Current Mode) 제어를 위한 핀으로서, 스위치 온 시 인덕터(L1)에 흐르는 전류를 센싱하여 센싱 저항(Rs)에서 전압으로 변환되어 LED 구동 IC(130)로 입력된다. In FIG. 1, the LED driving IC 130 pin configuration shows only the basic pins for controlling the DC / DC converter 120 and supplying the driving current to the LED load 110, but in the actual IC, PWM frequency setting and dimming are performed. Pins such as control may be further included. Referring to FIG. 1, the pins of the LED driving IC 130 are briefly described. VCC is a power input pin, and an input voltage VIN of the DC / DC converter 120 may be directly connected or may be input from a regulator according to a circuit structure in the IC. have. The EN pin is a pin for turning on / off the operation of the LED driving IC 130. When the EN pin is turned on, the operation of the LED driving system 100 starts. The COMP pin is a pin for stabilizing the negative feedback loop of the DC / DC converter 120, and the RISET pin is a pin for setting a driving current value of the LED load 110. The OVP pin is a pin for protecting the system from malfunction or damage of the LED driving system 100 due to the overvoltage of the output voltage Vo of the DC / DC converter 120. The NDRV is a pin for driving the switch M1 of the DC / DC converter 120. In FIG. 1, the switch M1 is implemented as an external to the IC. However, in some cases, the NDRV is implemented as an internal to the LED driving IC 130. May be The CS pin is a pin for controlling a current mode. The CS pin senses a current flowing through the inductor L1 when it is switched on, is converted into a voltage at the sensing resistor Rs, and is input to the LED driving IC 130.

전류원의 용어적인 의미로는 전류원에 걸리는 전압과 무관하게 일정한 전류를 공급하는 것을 의미하지만, 실제의 반도체 회로에서 전류원은 전류원에 걸리는 전압이 어떤 최소 전압 이상인 경우에만 전류원으로 정상 동작한다. 도 2는 일반적인 반도체 회로에서 전류원의 전압 전류 특성을 보이는 것으로 전류원에 걸리는 전압 Vds가 전류원으로 동작하기 위한 최소 전압 ΔV 이상에서는 일정 전류 Io로 정상 전류원으로 동작하지만, Vds가 ΔV 보다 작아지면 전류원의 전류값 Ids도 점점 감소하는 특성을 갖는다. 반도체 회로에서 전류원의 최소 전압 ΔV는 전류원의 회로 구성 및 트랜지스터 크기 등에 의해 결정되며 어떤 임의의 값 ΔV에서 전류원의 크기 Io를 크게 하기 위해서는 전류원을 구성하는 트랜지스터의 크기를 크게 설계하여야 한다. In the terminology of the current source, it means to supply a constant current irrespective of the voltage applied to the current source. However, in an actual semiconductor circuit, the current source normally operates as a current source only when the voltage applied to the current source is above a certain minimum voltage. 2 shows a voltage current characteristic of a current source in a general semiconductor circuit. When the voltage Vds applied to the current source is greater than or equal to the minimum voltage ΔV to operate as the current source, it operates as a normal current source with a constant current Io, but when Vds becomes smaller than ΔV, the current of the current source is shown. The value Ids also has a decreasing characteristic. The minimum voltage ΔV of the current source in the semiconductor circuit is determined by the circuit configuration of the current source, the transistor size, and the like. In order to increase the size Io of the current source at any arbitrary value ΔV, the size of the transistor constituting the current source must be large.

다음에, 도 1의 LED 구동 IC(130)의 동작을 상세하게 설명한다. 도 1의 LED 구동 IC(130)는 전류원부(140)와 DC/DC 제어부(150)를 포함한다. 여기서, 전류원부(140)는 기준전류발생기(142)와 구동전류원(144)을 포함한다. 기준전류발생기(142)는 RISET 핀과 접지 사이에 외부저항 RSET를 연결하여 구동전류원(144)의 전류 값을 설정하는 전압 Vcon을 발생한다. 따라서 구동전류원(144)의 전류값은 외부 저항 RSET 값을 조절함으로써 설정할 수 있다. Next, the operation of the LED driving IC 130 of FIG. 1 will be described in detail. The LED driving IC 130 of FIG. 1 includes a current source unit 140 and a DC / DC control unit 150. Here, the current source unit 140 includes a reference current generator 142 and a drive current source 144. The reference current generator 142 generates a voltage Vcon for setting the current value of the driving current source 144 by connecting an external resistor RSET between the RISET pin and ground. Therefore, the current value of the drive current source 144 can be set by adjusting the external resistance RSET value.

DC/DC 제어부(150)는 LED 부하(110)에 LED 구동 전류가 정상적으로 공급될 수 있도록 DC/DC 변환기(120)의 출력 전압을 제어하기 위한 것으로, 구동전류원(144)의 출력 전압 CS1 ~ CS8을 입력 받아 그 중에서 최소 전압을 Vmin으로 출력하는 최소전압 선택회로(152), 최소전압 선택회로(152)의 출력전압 Vmin과 에러앰프 기준전압 Vr,err을 입력 받아 DC/DC 변환기(120)의 듀티비 제어 전압을 생성하는 에러앰프(154), 에러앰프(154)의 출력 전압과 센싱 전압 CS를 입력으로 받아 PWM 제어신호 NDRV를 출력하는 전류모드 PWM 제어기(156), DC/DC 변환기(120)의 출력 전압 Vo의 과전압 상태를 검출하는 과전압 비교기(158)를 포함한다. 여기서, 에러앰프(154)는 부궤환에 의해 최소전압 선택회로(152)의 출력전압 Vmin이 에러앰프 기준전압 Vr,err 전압과 같아지도록 제어한다. 에러앰프(154)의 출력단 COMP 핀에 연결된 저항 Rc와 커패시터 Cc는 DC/DC 변환의 부궤환 루프(Loop)를 안정화하기 위해 것으로서, DC/DC 변환기(120)가 정상 상태(Steady State)에 도달하면 커패시터 Cc에는 최소전압 선택회로(152)의 출력전압 Vmin과 에러앰프(154)의 기준전압 Vr,err이 같아지도록 듀티비를 제어하는 에러 전압을 충전하고 있다. 도 1에서 부궤환 루프를 안정화하기 위한 저항 Rc와 커패시터 Cc는 COMP 핀에 외부로 연결하여 보상하는 예를 보였지만, IC 내부에 구현할 수도 있으며 다른 변형된 구성으로 부궤환 루프가 안정화 되도록 할 수도 있다. 전류모드 PWM 제어기(156)는 DC/DC 변환기(120)의 전류모드 제어를 위해 스위치 M1이 온 될 때 인덕터 L1의 전류를 센싱하여 센싱 저항 Rs에서 전압으로 변환된 값을 CS 핀으로부터 입력 받으며, 이 CS 핀 전압에 얼마의 이득을 곱하고 기울기 보상(Slope Compensation)한 신호가 에러앰프(154) 출력 전압보다 커지는 시점에서 스위치 M1이 오프 되도록 제어한다. 과전압 비교기(158)는 DC/DC 변환기(120) 출력 전압 Vo의 과전압 발생에 의한 LED 구동 시스템(100)의 오동작 혹은 손상으로부터 시스템을 보호하기 위한 것으로 Vo를 저항 R1과 R2로 분압하여 OVP 핀으로 입력하고 이 분압된 전압을 과전압 비교기(158)에서 과전압 비교 기준전압 Vr,ovp와 비교함으로써 Vo의 과전압 상태를 검출한다. 과전압 발생시 과전압 비교기(158)의 출력 DOWN은 하이가 되며 과전압 상태가 해소될 때까지 DC/DC 변환기(120)의 스위칭을 멈추고 동시에 과전압을 일으킨 채널들을 부궤환 제어 루프에서 제거한다. 과전압 보호기능은 LED 구동 시스템(100)의 OLP(Open LED Protection) 기능에 있어서 핵심적인 역할을 한다. LED 스트링 중 하나 이상이 오픈 되면 해당하는 전류원에 걸리는 전압 VCSx (핀 CS1 ~ CS8에 걸리는 전압의 하나)는 영으로 되므로 최소전압 선택회로(152)의 출력전압 Vim은 영이 된다. 따라서 LED 구동 IC(130)의 에러앰프(154) 출력 전압 COMP는 계속 증가하여 최대 전압으로 포화된다. 이에 따라 DC/DC 변환기(120)는 최대 듀티비로 동작하고 출력 전압 Vo는 계속해서 증가한다. Vo가 과전압 상태에 이르면 PWM 스위칭 동작을 멈추며 동시에 오픈된 LED 스트링들을 구동하는 전류원들의 출력 전압들은 DC/DC 변환기(120)의 부궤환 제어에 관여하지 않도록 하고 오픈 되지 않은 정상적인 LED 스트링들로만 정상 동작할 수 있도록 한다.The DC / DC controller 150 controls the output voltage of the DC / DC converter 120 so that the LED driving current is normally supplied to the LED load 110. The output voltages CS1 to CS8 of the driving current source 144 are provided. And the output voltage Vmin of the minimum voltage selection circuit 152 and the output voltage Vmin of the minimum voltage selection circuit 152 and the error amplifier reference voltage Vr, err are received from the DC / DC converter 120. An error amplifier 154 that generates a duty ratio control voltage, a current mode PWM controller 156 that receives the output voltage and the sensing voltage CS of the error amplifier 154 as inputs and outputs a PWM control signal NDRV, and a DC / DC converter 120 And an overvoltage comparator 158 for detecting an overvoltage state of the output voltage Vo. Here, the error amplifier 154 controls the output voltage Vmin of the minimum voltage selection circuit 152 to be equal to the error amplifier reference voltages Vr and err by negative feedback. The resistor Rc and the capacitor Cc connected to the output pin COMP of the error amplifier 154 are for stabilizing the negative feedback loop of the DC / DC conversion, and the DC / DC converter 120 reaches a steady state. The capacitor Cc is charged with an error voltage for controlling the duty ratio such that the output voltage Vmin of the minimum voltage selection circuit 152 and the reference voltage Vr, err of the error amplifier 154 are the same. In FIG. 1, the resistor Rc and the capacitor Cc for stabilizing the negative feedback loop are compensated by externally connecting to the COMP pin. However, the resistor Rc and the capacitor Cc may be implemented inside the IC and may be stabilized by another modified configuration. The current mode PWM controller 156 senses the current of the inductor L1 when the switch M1 is turned on to control the current mode of the DC / DC converter 120 and receives a value converted from the sensing resistor Rs into a voltage from the CS pin. The switch M1 is turned off when the CS pin voltage is multiplied by some gain and the slope compensation signal becomes greater than the error amplifier 154 output voltage. The overvoltage comparator 158 protects the system from malfunction or damage of the LED driving system 100 due to the overvoltage of the DC / DC converter 120 output voltage Vo. The overvoltage comparator 158 divides Vo into resistors R1 and R2 to the OVP pin. The overvoltage condition of Vo is detected by comparing this divided voltage with the overvoltage comparison reference voltages Vr, ovp in the overvoltage comparator 158. When the overvoltage occurs, the output DOWN of the overvoltage comparator 158 becomes high, and the switching of the DC / DC converter 120 is stopped until the overvoltage condition is resolved, and at the same time, the channels causing the overvoltage are removed from the negative feedback control loop. The overvoltage protection plays a key role in the OLP (Open LED Protection) function of the LED driving system 100. When one or more of the LED strings are open, the voltage VCSx (one of the voltages applied to pins CS1 to CS8) applied to the corresponding current source becomes zero, so the output voltage Vim of the minimum voltage selection circuit 152 becomes zero. Accordingly, the output voltage COMP of the error amplifier 154 of the LED driving IC 130 continues to increase to saturate to the maximum voltage. The DC / DC converter 120 thus operates at the maximum duty ratio and the output voltage Vo continues to increase. When Vo reaches the overvoltage state, the PWM switching operation stops and the output voltages of the current sources driving the open LED strings at the same time do not participate in the negative feedback control of the DC / DC converter 120 and only operate normally with the unopened LED strings. To help.

그런데, 도 1의 LED 구동 시스템(100)에서는 LCD 패널마다 사용되는 LED 규격이 달라질 때마다 과전압 보호를 설정하기 위한 저항 R1과 R2, 그리고 LED 휘도 차이에 따라 다르게 요구되는 LED 구동 전류를 설정하기 위해 RSET 값을 다르게 설정해야 하며 이는 LCD 모니터, TV 등의 생산과 관리 비용을 증가시키는 단점이 있다.However, in the LED driving system 100 of FIG. 1, in order to set the LED driving current required differently according to the resistance R1 and R2 and the LED brightness difference for setting overvoltage protection whenever the LED standard used for each LCD panel is changed. The RSET value must be set differently, which increases the production and management costs of LCD monitors and TVs.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 구동 시스템(300)을 나타낸 도면으로서, 도 1의 LED 구동 시스템(100)이 LED 규격이 달라질 때마다 이에 대응하여 외부 소자 값을 달리한 LED 구동 시스템을 구비해야 함으로써 생산 및 관리 비용이 증가하는 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로 LED 규격이 변경하더라도 외부 소자의 변경 없이 공용화된 LED 구동 시스템을 제공하기 위한 것이다. 보다 상세하게는 LCD 패널의 LED 규격 변경에 대응할 수 있도록 LED 구동 IC 내에 규격 변환부(Specification Conversion Block)를 더 부가하여 LED 규격이 변경되더라도 LCD 스케일러 보드로부터 디지털 혹은 아날로그 제어 입력을 받아 LED 구동 전류, 과전압보호 전압 등의 변경을 외부 소자 값의 변경 없이 설정할 수 있도록 하는 것이다. 이하 본 발명의 실시예에 따라 보다 상세히 설명하도록 한다.3 is a view showing an LED driving system 300 according to a second embodiment of the present invention, the LED driving system 100 of FIG. In order to solve the problem of increased production and management costs by having a system, it is to provide a common LED driving system without changing external devices even if the LED specification is changed. More specifically, a specification conversion block is added to the LED driver IC to cope with the LED specification change of the LCD panel, and even though the LED specification is changed, the LED driving current, The overvoltage protection voltage can be changed without changing external device values. Hereinafter will be described in more detail according to an embodiment of the present invention.

도 3의 LED 구동 시스템(300)은 도 1의 LED 구동 시스템(100)과 마찬가지로 LED 부하(310), DC/DC 변환기(320) 및 LED 구동 IC(330)를 포함한다. 여기서 LED 구동 IC(330)는, 도 1의 LED 구동 시스템(100)의 LED 구동 IC(130)가 전류원부(140)와 DC/DC 제어부(150)로만 구성되는 것과는 다르게 규격 변환부(Specification Conversion Block)(360)를 더 포함하여 구성되며, 이미 고정된 LED 구동 전류값 설정 저항 RSET과 과전압 설정 저항 R1과 R2에 대해서도 LED 구동 전류와 과전압을 변경하여 설정할 수 있도록 한다. 즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 구동 시스템(300)은 도 1의 LED 구동 시스템(100)에서의 문제를 해결하기 위하여, 어느 특정 LED 백라이트의 LED 규격에 맞춰 이미 고정된 RSET, R1, R2 값을 변경하지 않으면서도, 또 다른 LED 규격에 대응할 수 있도록 LED 구동 IC 내에 규격 변환부(360)를 추가한 것을 특징으로 한다. 이와 같이 규격 변환부(360)를 추가함으로써, LCD 스케일러 보드의 마이크로프로세서로부터 LCD 패널에 따라 다르게 요구되는 LED 규격에 대응할 수 있도록, LED 구동 전류와 과전압보호 전압을 변경 할 수 있는 제어 입력을 디지털 혹은 아날로그 입력 형태로 받아 어떤 임의의 값으로 고정된 RSET, R1, R2 값에 대해서도 다양한 LED 백라이트 규격에 대응할 수 있도록 한다. 이에 따라 LED 구동 시스템(300)은 다양한 LED 백라이트 규격에 대해서도 공용화된 단일 보드로 생산이 가능하여 생산 비용과 관리비용을 줄일 수 있게 해준다. 이하, 도 3을 참조하여 제2 실시예에 따른 LED 구동 시스템(300)의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다. The LED driving system 300 of FIG. 3 includes an LED load 310, a DC / DC converter 320, and an LED driving IC 330 similarly to the LED driving system 100 of FIG. 1. Here, the LED driving IC 330 is different from the LED driving IC 130 of the LED driving system 100 of FIG. 1, which is composed of only the current source unit 140 and the DC / DC control unit 150. Block) 360 is further included, and the LED driving current and overvoltage may be changed and set for the LED driving current value setting resistor RSET and the overvoltage setting resistors R1 and R2 that are already fixed. That is, in order to solve the problem in the LED driving system 100 of FIG. 1, the LED driving system 300 according to the second exemplary embodiment of the present invention is already fixed according to the LED specification of a specific LED backlight RSET and R1. , Without changing the value of R2, it is characterized in that the standard conversion unit 360 is added to the LED driving IC to correspond to another LED standard. By adding the standard conversion unit 360 as described above, the control input for changing the LED driving current and the overvoltage protection voltage may be digitally or different from the microprocessor of the LCD scaler board so as to correspond to the LED specifications required by the LCD panel. It accepts various LED backlight specifications for RSET, R1, and R2 values that are received as analog inputs and fixed to any arbitrary value. Accordingly, the LED driving system 300 can be produced as a single board common to various LED backlight standards, thereby reducing the production cost and management cost. Hereinafter, the configuration and operation of the LED driving system 300 according to the second embodiment will be described in detail with reference to FIG. 3.

도 3의 규격 변환부(360)는 디지털 제어 로직(361), 전류이득 제어기(363) 및 과전압 기준전압 제어기(365)를 포함한다. The standard converter 360 of FIG. 3 includes a digital control logic 361, a current gain controller 363, and an overvoltage reference voltage controller 365.

디지털 제어 로직(361)은 LCD 스케일러 보드의 마이크로프로세서로부터 LED 구동 전류와 과전압보호 전압을 변경할 수 있는 디지털 제어 신호를 입력 받는다. 디지털 제어 신호의 입력은 단 하나의 핀으로 디지털 제어 신호를 입력 받는 1-wire 통신 방식을 사용할 수 있으며, 혹은 데이터를 보내는 핀과 클럭을 보내는 핀의 두 개의 통신 핀을 사용하는 SMBUS 혹은 I²C 등의 통신 방식이 사용될 수도 있다. The digital control logic 361 receives a digital control signal for changing the LED driving current and overvoltage protection voltage from the microprocessor of the LCD scaler board. The input of digital control signal can use 1-wire communication method to receive digital control signal with only one pin or SMBUS or I ² C using two communication pins, one for sending data and one for sending clock. Communication schemes such as this may be used.

전류이득제어기(363)는 구동 전류원(344)의 전류 값을 변경하기 위한 것으로서, 기준 전류원(342)으로부터 구동전류원(344)의 전류값 설정 전압 Vcon을 입력받아 구동 전류원(344)의 새로운 전류값 설정 전압 Vcon1을 출력하며, Vcon1 전압의 변경은 전류이득 제어기(363)의 이득을 변경하여 이룰 수 있다. 따라서 마이크로프로세서가 전류이득 제어기(363)의 이득을 변경하는 디지털 제어 신호를 입력하면 구동 전류원(344)의 전류값, 즉 LED 구동 전류를 변경할 수 있게 된다. The current gain controller 363 is for changing the current value of the driving current source 344. The current gain controller 363 receives a current value setting voltage Vcon of the driving current source 344 from the reference current source 342 and a new current value of the driving current source 344. The set voltage Vcon1 is output, and the change in the voltage Vcon1 can be achieved by changing the gain of the current gain controller 363. Therefore, when the microprocessor inputs a digital control signal for changing the gain of the current gain controller 363, it is possible to change the current value of the driving current source 344, that is, the LED driving current.

과전압 비교기(358)에서 DC/DC 변환기(320) 출력 Vo의 과전압 임계값은 다음의 수학식 1과 같이 주어지며 이 값보다 출력 Vo가 높아지는 순간 과전압 상태가 된다. The overvoltage threshold of the output Vo of the DC / DC converter 320 in the overvoltage comparator 358 is given by Equation 1 below and becomes an overvoltage state when the output Vo becomes higher than this value.

위의 수학식 1에서 볼 수 있듯이, 어떤 고정된 R1, R2 값에 대해서도 과전압 비교 기준전압 Vr,ovp를 변경하면 과전압 설정을 변경할 수 있음을 알 수 있다. As shown in Equation 1, it can be seen that the overvoltage setting can be changed by changing the overvoltage comparison reference voltage Vr, ovp for any fixed R1 and R2 values.

도 3에서 과전압 기준전압 제어기(365)는 기 설정된 과전압 설정 값을 디지털 제어 입력에 따라 과전압 설정 저항 R1과 R2의 변경 없이 변경하기 위한 것으로, 보다 상세하게는 디지털 제어 로직(361)으로부터 디지털 제어 신호를 입력 받아 과전압 비교기(358)의 과전압 비교 기준전압 Vr,ovp 값을 변경하는 것이다. In FIG. 3, the overvoltage reference voltage controller 365 is to change the preset overvoltage setting value without changing the overvoltage setting resistors R1 and R2 according to the digital control input, and more specifically, the digital control signal from the digital control logic 361. To change the reference voltage Vr, ovp value of the overvoltage comparator 358.

본 발명의 실시예에 따른 LED 구동 시스템(300)에서 규격 변환부(360)는 마이크로프로세서로부터 전류이득 제어기(363)의 이득과 과전압 기준전압 제어기(365)를 통한 과전압 비교 기준전압 Vr,ovp를 변경함으로써 다양한 LCD 패널의 다양한 LED 백라이트 규격에 대해서도 LED 구동 시스템(300)을 공용화할 수 있도록 한다.In the LED driving system 300 according to the exemplary embodiment of the present invention, the standard converter 360 obtains the gain of the current gain controller 363 from the microprocessor and the overvoltage comparison reference voltage Vr, ovp through the overvoltage reference voltage controller 365. By changing, the LED driving system 300 can be shared among various LED backlight standards of various LCD panels.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 LED 구동 시스템(400)을 나타낸 도면이다. 도 4의 LED 구동 시스템(400)은 도 3의 LED 구동 시스템(300)의 경우와 마찬가지로, LED 구동 IC(430)에 규격 변환부(460)을 두어 다양한 LED 규격의 백라이트에 대해서도 LED 구동 전류와 과전압 설정을 변경할 수 있게 한 것으로서, 보다 상세하게는 도 3의 규격 변환부(360)에 에러앰프 기준전압 제어기(467)) 및 전류원 온/오프 제어기(469)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.4 is a diagram illustrating an LED driving system 400 according to a third embodiment of the present invention. As in the LED driving system 300 of FIG. 3, the LED driving system 400 of FIG. 4 includes a standard converting unit 460 in the LED driving IC 430 and the LED driving current and the backlight of various LED standards. The overvoltage setting can be changed, and more specifically, the standard converter 360 of FIG. 3 further includes an error amplifier reference voltage controller 467 and a current source on / off controller 469.

LED 구동 시스템(400)의 DC/DC 제어기(450)는 구동 전류원(444)의 출력 전압 중 가장 작은 전압이 에러앰프(454)의 기준전압 Vr,err과 같아지도록 제어하는데 구동 전류원(444)의 전류값이 클수록 구동 전류원(444)을 구성하는 반도체소자, 즉 트랜지스터의 크기도 크게 설계하여야 한다. 따라서 구동 전류원(444)를 구성하는 트랜지스터의 크기는 최대 LED 구동 전류에서도 전류원으로 동작하도록 설계되어 있다. 구동 전류원(444)의 크기가 최대 LED 구동 전류에 맞추어져 있으므로 LED 구동 전류가 작아지는 경우에는 구동 전류원(444)에 걸리는 전압이 낮아지더라도 전류원으로 정상 동작하는데 아주 문제가 없게 된다. 부궤환 제어에 의해 구동전류원(444)에 걸리는 전압은 에러앰프(454)의 기준전압 Vr,err과 같으므로 LED 구동전류가 작아질수록 Vr,err를 작게 해주면 LED 구동 IC(430)에서 소모되는 전력을 줄일 수 있고 따라서 효율을 높일 수 있다. The DC / DC controller 450 of the LED driving system 400 controls the smallest of the output voltages of the driving current source 444 to be equal to the reference voltage Vr, err of the error amplifier 454. The larger the current value, the larger the size of the semiconductor device, that is, the transistor constituting the driving current source 444 should be designed. Therefore, the size of the transistor constituting the driving current source 444 is designed to operate as a current source even at the maximum LED driving current. Since the size of the driving current source 444 is adjusted to the maximum LED driving current, when the LED driving current decreases, even if the voltage applied to the driving current source 444 becomes low, there is no problem in the normal operation as the current source. Since the voltage applied to the driving current source 444 by the negative feedback control is the same as the reference voltage Vr, err of the error amplifier 454, when the LED driving current decreases, the voltage Vr, err decreases and is consumed by the LED driving IC 430. Power can be reduced and efficiency can be increased.

도 4의 에러앰프 기준전압 제어기(467)는 전술한 전력 소모를 줄이고 효율을 높이기 위한 것으로, 전류이득 제어기(463)의 이득이 클수록 구동 전류원(444)의 전류값 설정 전압 Vcon1이 커지고 이에 따라 LED 구동 전류가 증가하므로 에러앰프 기준전압 제어기(467)는 전류이득 제어기(463)의 이득이 증가할수록 에러앰프 기준전압 Vr,err이 증가하도록 디지털 제어 로직(461)으로부터 제어 신호를 입력받아 Vr,err를 제어한다. The error amplifier reference voltage controller 467 of FIG. 4 is to reduce the power consumption and increase efficiency described above. The larger the gain of the current gain controller 463 is, the larger the current value setting voltage Vcon1 of the driving current source 444 is, accordingly, LED. Since the driving current increases, the error amplifier reference voltage controller 467 receives a control signal from the digital control logic 461 so that the error amplifier reference voltage Vr, err increases as the gain of the current gain controller 463 increases, and thus Vr, err To control.

도 4에서 LED 구동 시스템(400)은 최대 8개의 LED 스트링을 구동하는 것으로 하였으나, LED 백라이트에서 사용하는 LED의 휘도에 따라 채널 수가 달라질 수 있다. 예를 들어, 저휘도 LED를 사용하는 경우에는 LED 백라이트의 전체적인 휘도를 맞추기 위해 8개의 채널을 모두 사용하지만, 고휘도 LED를 사용하는 경우에는 3개 혹은 4개의 채널로도 휘도를 맞출 수 있다. 도 4의 LED 구동 시스템(400)에서 8개의 채널보다 적은 수의 채널을 사용하는 경우, LED 스트링이 연결되어 있지 않은 채널들은 오픈 LED 상태이므로 LED 구동 시스템(400)이 동작하면 DC/DC 변환기(420)의 출력 Vo는 과전압 상태까지 도달한 후 오픈된 채널을 부궤환 제어 루프로부터 제거하고 이후 정상적으로 동작할 수 있게 된다. In FIG. 4, the LED driving system 400 drives up to eight LED strings, but the number of channels may vary according to the brightness of the LED used in the LED backlight. For example, if a low-brightness LED is used, all eight channels are used to match the overall brightness of the LED backlight, but if a high-brightness LED is used, the luminance may be adjusted to three or four channels. When using fewer than eight channels in the LED driving system 400 of FIG. 4, since the LED string is not connected to the channels, the LED driving system 400 operates when the LED driving system 400 operates. The output Vo of 420 removes the open channel from the negative feedback control loop after reaching the overvoltage state and can then operate normally.

도 4의 LED 구동 시스템(400)에서 전류원 온/오프 제어기(469)는 사용하지 않는 채널의 전류원은 처음부터 오프시키고 부궤환 제어 루프로부터도 제외시키기 위한 것으로서, 마이크로프로세서로부터 몇 개의 채널을 사용하는지에 대한 채널 수 정보를 디지털 제어 로직(461)을 통해 입력 받고 로직 변환된 출력에 따라 전류원 온/오프 제어기(469)는 사용하지 않는 채널의 전류원을 오프시키고 부궤환 루프에서 제외시킨다. 이에 따라 도 4의 LED 구동 시스템(400)은 채널 수가 최대 구동 채널 수보다 작은 경우에도 시스템이 동작을 시작한 후 DC/DC 변환기(420)의 출력 전압 Vo가 과전압 상태에까지 도달한 후 정상 전압을 찾아가는 동작이 아닌 처음부터 정상 전압으로 찾아가는 동작을 할 수 있게 된다. In the LED drive system 400 of FIG. 4, the current source on / off controller 469 is used to turn off the current source of an unused channel from the beginning and exclude it from the negative feedback control loop. In response to the channel number information on the digital control logic 461 and the logic-converted output, the current source on / off controller 469 turns off the current source of the unused channel and excludes it from the negative feedback loop. Accordingly, the LED driving system 400 of FIG. 4 searches for a normal voltage after the output voltage Vo of the DC / DC converter 420 reaches an overvoltage state after the system starts operation even when the number of channels is smaller than the maximum number of driving channels. It is possible to operate to the normal voltage from the beginning instead of the operation.

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 LED 구동 시스템(500)을 나타낸 도면으로서, 규격 변환부(560)가 마이크로프로세서로부터 LED 구동 전류와 과전압 설정을 위해 디지털 제어신호 대신에 아날로그 제어신호를 입력 받는 경우로, LED 구동 전류의 이득을 변경하여 LED 구동 전류를 변경하기 위한 아날로그 제어입력 ACTRL1을 마이크로프로세서로부터 입력 받는 A/D 변환기 I(561) 및 과전압 설정의 변경을 위한 아날로그 제어 입력 ACTRL2를 마이크로프로세서로부터 입력 받는 A/D 변환기 II(562)의 두 개의 변환기가 각각 전류이득 제어기(563)의 이득과 과전압 기준전압 제어기(565)의 과전압 기준전압 Vr,ovp를 변경하도록 제어한다.5 is a diagram illustrating an LED driving system 500 according to a fourth exemplary embodiment of the present invention, in which a standard converter 560 uses an analog control signal instead of a digital control signal for setting LED driving current and overvoltage from a microprocessor. In case of input, the analog control input ACTRL1 for changing the LED driving current by changing the gain of the LED driving current is input from the microprocessor, and the analog control input ACTRL2 for changing the overvoltage setting. Two converters of the A / D converter II 562, which are input from the microprocessor, control the gain of the current gain controller 563 and the overvoltage reference voltages Vr, ovp of the overvoltage reference voltage controller 565, respectively.

본 발명의 실시예에 따른 도 3, 도 4 및 도 5의 LED 구동 시스템(300, 400 및 500)에서 LED구동 IC(330, 430 및 530) 내에 부가하여 어떤 임의로 고정된 LED 구동 전류의 설정 저항 및 과전압 설정 저항의 변경 없이도 LED 구동 전류의 변경과 과전압의 설정 변경이 가능하도록 하는 규격 변환부(360, 460 및 560)는 스케일러보드의 마이크로프로세서로부터 디지털 혹은 아날로그 제어신호를 입력 받아 제어하는 경우의 실시예들을 나타낸 것이지만, 조금 원시적인 방법으로 LED 구동 전류의 변경과 과전압의 설정 변경이 가능하도록 할 수 있다. Set resistance of any arbitrarily fixed LED drive current in addition to LED driver ICs 330, 430, and 530 in the LED drive systems 300, 400, and 500 of FIGS. 3, 4, and 5 according to an embodiment of the present invention. And the standard converters 360, 460, and 560, which enable the change of the LED driving current and the change of the overvoltage setting without changing the overvoltage setting resistor, receive digital or analog control signals from the microprocessor of the scaler board. Although the embodiments are shown, it is possible to change the LED driving current and the setting of the overvoltage in a slightly primitive way.

도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 LED 구동 시스템(600)을 나타낸 도면으로서, 마이크로프로세서로부터 제어 입력을 입력 받는 것이 아니라 어떤 핀의 상태 즉 오픈, 그라운드, 전원 등의 상태에 따라 LED 구동 전류와 과전압 설정의 변경이 가능하도록 구현된 것이다. 도 6의 규격 변환부(660)는 입력 핀 CTRL1 상태를 디코딩하여 LED 구동 전류를 변경할 수 있도록 전류이득 제어기(663)의 이득을 변경하는 인터페이스로직 I(661)과 입력 핀 CTRL2의 상태를 디코딩하여 과전압 기준전압 제어기(665)의 과전압 기준 전압 Vr,ovp를 변경할 수 있도록 하는 신호를 출력하는 인터페이스로직 II(662)를 포함한다.FIG. 6 is a diagram illustrating an LED driving system 600 according to a fifth embodiment of the present invention, and does not receive a control input from a microprocessor, but drives an LED according to a state of a pin, that is, an open, ground, or power supply. The current and overvoltage settings can be changed. The standard converter 660 of FIG. 6 decodes the states of the interface logic I 661 and the input pin CTRL2 for changing the gain of the current gain controller 663 so as to decode the input pin CTRL1 state to change the LED driving current. And an interface logic II 662 for outputting a signal for changing the overvoltage reference voltage Vr, ovp of the overvoltage reference voltage controller 665.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전류이득 제어기(720) 구현의 한 예를 보이는 도로 기준전류 발생기(710)와 한 채널의 구동 전류원(730)를 함께 도시하였다. 여기서, 기준전류 발생기(710), 전류이득 제어기(720) 및 구동 전류원(730)은 설명을 용이하게 하기 위하여 독립적인 부재번호를 부여하였지만, 도 3 내지 도 6에서 설명한 각각의 LED 구동 시스템에 적용되는 기준전류 발생기, 구동 전류원 및 전류이득 제어기와 동일하다.7 illustrates a road reference current generator 710 and a channel driving current source 730 showing an example of the implementation of the current gain controller 720 according to an embodiment of the present invention. Here, the reference current generator 710, the current gain controller 720 and the driving current source 730 is given an independent member number for ease of description, but is applied to each LED driving system described in Figures 3 to 6 The same as the reference current generator, drive current source and current gain controller.

기준전류 발생기(710)는 기준전압원 Vset, 앰프 A1, 트랜지스터 M2, 전류미러(712)와 기준전류 설정 저항 RSET과 전압 변환 저항 R3로 구성되어 있다. 부궤환에 의해 앰프 A1의 +단자와 -단자 전압이 같아지므로 RSET 저항에는 Vset 전압이 걸리고 따라서 트랜지스터 M2에는 Vset/RSET의 전류가 흐른다. 이 전류가 전류미러(712)를 통과하여 R3에서 Vcon 전압으로 변경되며 이때 Vcon은 Vset*(R3/RSET)로 주어진다. The reference current generator 710 includes a reference voltage source Vset, amplifier A1, transistor M2, current mirror 712, reference current setting resistor RSET, and voltage conversion resistor R3. Because of the negative feedback, the + and-terminal voltages of the amplifier A1 are the same, so that the VSET voltage is applied to the RSET resistor, so that the current of Vset / RSET flows through the transistor M2. This current passes through the current mirror 712 to change from R3 to the voltage Vcon, where Vcon is given by Vset * (R3 / RSET).

전류이득 제어기(720)는 Vcon 전압을 증폭하여 구동 전류원(730)의 전류값 제어 전압 Vcon1을 출력한다. 도 7의 예에서는 궤환 저항 값을 변경하여 이득을 변경하도록 구성한 예를 나타낸 것으로서, 직렬로 연결된 궤환 저항 R5 ~ R8 각각에 병렬로 스위치 트랜지스터 M5 ~ M8이 연결되어 스위치 트랜지스터 M5 ~ M8의 온/오프 상태에 따라 총 궤환 저항 값이 변하도록 하여 이득을 변경하는 것이다. The current gain controller 720 amplifies the Vcon voltage and outputs the current value control voltage Vcon1 of the driving current source 730. 7 illustrates an example in which the gain is changed by changing the feedback resistor value, and switch transistors M5 to M8 are connected in parallel to each of the feedback resistors R5 to R8 connected in series to turn on / off the switch transistors M5 to M8. The gain is changed by changing the total feedback resistance value according to the state.

스위치 구동 로직(722)은 스위치 트랜지스터 M5 ~ M8를 온/오프 제어한다. 구동 전류원(730)은 앰프 A3와 트랜지스터 M10의 부궤환에 의해 저항 R10에는 Vcon1 전압이 걸리고 따라서 전류원의 전류값은 Vcon1/R10 이 된다.The switch driving logic 722 controls on / off of the switch transistors M5 to M8. The driving current source 730 receives the voltage Vcon1 on the resistor R10 due to the negative feedback of the amplifier A3 and the transistor M10, so that the current value of the current source becomes Vcon1 / R10.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 과전압 기준전압 제어기의 예를 나타낸 도면이다. 여기서, 과전압 기준전압 제어기는 도 3 내지 도 6에서 설명한 각각의 LED 구동 시스템에 적용되는 과전압 기준전압 제어기와 동일하다. 8 is a diagram illustrating an example of an overvoltage reference voltage controller according to an exemplary embodiment of the present invention. Here, the overvoltage reference voltage controller is the same as the overvoltage reference voltage controller applied to each LED driving system described with reference to FIGS. 3 to 6.

도 8에서 제 1 기준전압 Vref1은 제 2 기준전압 Vref2보다 큰 값이다. 앰프 A4와 트랜지스터 M13에 의한 부궤환에 의해 저항 R13에는 제 1 기준전압 Vref1이 걸리고 마찬가지로 앰프 A5와 트랜지스터 M11에 의한 부궤환에 의해 저항 R11에는 제 2 기준전압 Vref2이 걸린다. 따라서 저항 R11에는 Vref2/R11의 전류가 흐른다. 이 전류는 트랜지스터 M11에도 같은 전류가 흐르고 전류 미러(810)로 입력되고 전류미러(810)의 출력은 다시 전류 미러(820)로 입력된다. 전류 미러(810, 820)의 이득이 1인 경우 저항 R12에는 Vref2/R11의 전류가 흐른다. 따라서 과전압 비교 기준전압 Vr,ovp는 Vref1 - Vref2 * (R12 / R11)로 주어진다. 그런데 R12는 각각의 저항 R12A ~ R12D에 스위치 트랜지스터 M12A ~ M12D가 각각 병렬로 연결된 후 다시 이들 저항이 직렬로 연결되어 스위치 트랜지스터의 온/오프 상태에 따라 저항값을 변경할 수 있고 따라서 과전압 비교 기준전압 Vr,ovp를 변경할 수가 있다. In FIG. 8, the first reference voltage Vref1 is greater than the second reference voltage Vref2. The first reference voltage Vref1 is applied to the resistor R13 by the negative feedback of the amplifier A4 and the transistor M13, and the second reference voltage Vref2 is applied to the resistor R11 by the negative feedback of the amplifier A5 and the transistor M11. Therefore, the current of Vref2 / R11 flows through the resistor R11. The same current flows in the transistor M11 and is input to the current mirror 810, and the output of the current mirror 810 is input to the current mirror 820 again. When the gains of the current mirrors 810 and 820 are 1, a current of Vref2 / R11 flows through the resistor R12. Therefore, the overvoltage comparison reference voltage Vr, ovp is given by Vref1-Vref2 * (R12 / R11). However, R12 is connected to each of the resistors R12A to R12D in parallel with the switch transistors M12A to M12D, and then these resistors are connected in series to change the resistance value according to the on / off state of the switch transistor. Thus, the overvoltage comparison reference voltage Vr You can change ovp.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. In other words, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively operated in combination with one or more. In addition, the terms "comprise", "comprise" or "having" described above mean that the corresponding component may be inherent unless specifically stated otherwise, and thus excludes other components. It should be construed that it may further include other components instead. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise defined. Terms used generally, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted to coincide with the contextual meaning of the related art, and shall not be interpreted in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present invention.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100, 300, 400, 500, 600 : LED 구동 시스템
110, 310, 410, 510, 610: LED 부하
120, 320, 420, 520, 620: DC/DC 변환기
130, 330, 430, 530, 630: LED 구동 IC
140, 340, 440, 540, 640: 전류원부
142, 342, 442, 542, 642: 기준전류 발생기
144, 344, 444, 544, 644: 구동 전류원
150, 350, 450, 550, 650: DC/DC 제어부
152, 352, 452, 552, 652: 최소전압 선택회로
154, 354, 454, 554, 654: 에러앰프
156, 356, 456, 556, 656: 전류모드 PWM 제어기
158, 358, 458, 558, 658: 과전압 비교기
360, 460, 560, 660: 규격 변환부100, 300, 400, 500, 600: LED drive system
110, 310, 410, 510, 610: LED load
120, 320, 420, 520, 620: DC / DC Converters
130, 330, 430, 530, 630: LED driver IC
140, 340, 440, 540, 640: current source
142, 342, 442, 542, 642: reference current generator
144, 344, 444, 544, 644: drive current source
150, 350, 450, 550, 650: DC / DC control unit
152, 352, 452, 552, 652: minimum voltage selection circuit
154, 354, 454, 554, 654: error amplifier
156, 356, 456, 556, 656: current mode PWM controller
158, 358, 458, 558, 658: overvoltage comparators
360, 460, 560, 660: standard conversion unit

Claims

An LED driving system having a DC / DC converter and an LED driving control unit for supplying a constant driving voltage to an LED (Light Emitting Diode) load,
The LED drive control unit,
A current source unit supplying the LED driving current to the LED load;
A DC / DC control unit controlling a duty ratio of the DC / DC converter so that the LED driving current is normally supplied to the LED load; And
At least one of the LED driving current and the overvoltage protection voltage is adjusted while fixing the LED driving current value setting resistor and the overvoltage preventing setting resistor respectively installed for controlling the LED driving current and preventing overvoltage of the output voltage of the DC / DC converter. Standard conversion part to say
LED drive system comprising a.

The method of claim 1,
The standard conversion unit,
Digital control logic for receiving a control signal for changing the LED driving current from a microprocessor of an LCD (Liquid Crystal Display) scale board; And
Current gain controller for controlling the gain of the current value set voltage of the LED driving current in response to the received control signal
LED drive system comprising a.

The method of claim 1,
The standard conversion unit,
Digital control logic for receiving a control signal for changing the overvoltage from a microprocessor of an LCD scaler board; And
An overvoltage reference voltage controller configured to control an overvoltage comparison reference voltage of the overvoltage in response to the received control signal
LED drive system comprising a.

The method of claim 2,
The standard conversion unit,
Error amplifier reference voltage controller that controls the reference voltage of the error amplifier to generate the duty ratio control voltage of the DC / DC converter increases as the gain by the current gain controller increases
LED driving system further comprises.

The method according to any one of claims 1 to 4,
The standard conversion unit,
A current source on / off controller for controlling the current source so that a current source corresponding to an unused channel among the LED loads is turned off
LED driving system further comprises.

The method of claim 1,
The standard conversion unit,
A first A / D converter configured to receive and digitally convert an analog control input signal for changing the LED driving current from a microprocessor of an LCD scaler board; And
Current gain controller for controlling the gain of the current value set voltage of the LED driving current in response to the digitally converted control input signal
LED drive system comprising a.

The method of claim 1,
The standard conversion unit,
A second A / D converter configured to receive and digitally convert an analog control input signal for changing the overvoltage from a microprocessor of an LCD scaler board; And
An overvoltage reference voltage controller controlling an overvoltage comparison reference voltage of the overvoltage in response to the digitally converted control input signal
LED drive system comprising a.

The method of claim 1,
The standard conversion unit,
First interface logic for decoding a state of a first pin of the LED driving controller and outputting a signal for changing the LED driving current; And
Current gain controller for controlling the gain of the current value set voltage of the LED driving current in response to the output signal
LED drive system comprising a.

The method of claim 1,
The standard conversion unit,
Second interface logic for decoding a state of a second pin of the LED driving controller and outputting a signal for changing the overvoltage; And
An overvoltage reference voltage controller controlling an overvoltage comparison reference voltage of the overvoltage in response to the output signal;
LED drive system comprising a.