KR20120050324A - 다이렉트 모드를 갖는 디지털 ｐｗｍ 방식에서 디밍 신호를 이용한 ｄｃ－ｄｃ 컨버터용 ｐｗｍ 신호 생성회로 및 이를 이용한 ｌｅｄ 구동회로 - Google Patents

다이렉트 모드를 갖는 디지털 ｐｗｍ 방식에서 디밍 신호를 이용한 ｄｃ－ｄｃ 컨버터용 ｐｗｍ 신호 생성회로 및 이를 이용한 ｌｅｄ 구동회로 Download PDF

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Abstract

LED 구동회로가 개시된다. 본 LED 구동회로는, LED 어레이의 구동을 위한 디밍 신호를 입력받는 입력부, 입력된 디밍 신호의 온 구간을 확장하고, 확장된 디밍 신호를 이용하여 PWM 신호를 생성하는 PWM 신호 생성부, PWM 신호를 이용하여 LED 어레이에 출력 전압을 제공하는 DC-DC 컨버터, 및, 디밍 신호를 이용하여 LED 어레이를 구동하는 LED 구동부를 포함한다.

Description

다이렉트 모드를 갖는 디지털 ＰＷＭ 방식에서 디밍 신호를 이용한 ＤＣ－ＤＣ 컨버터용 ＰＷＭ 신호 생성회로 및 이를 이용한 ＬＥＤ 구동회로{PWM SIGNAL GENERATING CIRCUIT FOR DC-DC CONVERTER USING DIMING SIGNAL AND LED DRIVER CIRCUIT HAVING THE SAME IN DIRECT DIGITAL DIMMING METHOD}
본 발명은 디밍 신호를 이용한 DC-DC 컨버터용 PWM 신호 생성회로 및 이를 이용한 LED 구동회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입력되는 디밍 신호의 온 시간을 확장하여 출력 전압의 리플을 감소시킬 수 있는 DC-DC 컨버터용 PWM 신호 생성회로 및 이를 이용한 LED 구동회로에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD)는 다른 표시 장치에 비해 두께가 얇고 무게가 가벼우며, 구동 전압 및 소비 전력이 낮아서 널리 사용되고 있다. 그러나 액정 표시 장치는 자체적으로 발광을 하지 못하는 비발광 소자이므로 액정 표시 패널에 광을 공급하기 위한 별도의 백라이트를 필요로 한다.
액정 표시 장치의 백라이트 광원으로는 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL) 및 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 등이 많이 사용된다. 냉음극 형광램프는 수은을 사용하기 때문에 환경 오염을 유발할 수 있고, 응답속도가 느리며, 색 재현성이 낮을 뿐만 아니라 LCD 패널의 경박단소화에도 적절하지 못한 단점을 가졌다.
반면에, 발광 다이오드는 환경 유해 물질을 사용하지 않아 친환경적이며, 임펄스 구동이 가능한 이점이 있다. 그리고 색 재현성이 우수하며, 적색, 녹색, 청색 발광 다이오드의 광량을 조정하여 휘도, 색 온도 등을 임의로 변경할 수 있을 뿐만 아니라, LCD 패널의 경박단소화에 적합한 장점들을 가지므로, 최근 LCD 패널 등의 백라이트용 광원으로 많이 채용되고 있는 실정이다.
이와 같이, 발광 다이오드를 채용한 LCD 백라이트에서 발광 다이오드를 다수 개 직렬 연결하여 사용하는 경우, 발광 다이오드에 일정한 정전류를 제공할 수 있는 구동회로가 필요하며, 휘도와 색 온도 등을 임의로 조정하거나 온도 보상 등을 위한 디밍(dimming) 회로가 필요하다.
구체적으로 발광 다이오드의 디밍 방법으로 아날로그 디밍과 디지털 디밍이 있다. 아날로그 디밍 방법은 발광 다이오드에 공급되는 전류량을 조절하여 발광 다이오드의 밝기를 조절하는 방식이다. 그리고 디지털 디밍 방식 중 하나인 PWM 디밍 방법은 발광 다이오드의 온-오프 시간의 비율을 조절하여 발광 다이오드의 밝기를 조절하는 방식이다. 예를 들어, 온-오프 시간의 비율이 4:1인 PWM 신호가 발광 다이오드에 제공되면, 발광 다이오드의 밝기는 최대 밝기의 약 80%가 될 수 있다.
이러한 디지털 디밍 방법으로 발광 다이오드의 밝기를 조정하는 경우, 발광 다이오드에 전원을 조정하기 위한 DC-DC 컨버터의 클럭 신호와 발광 다이오드의 전류량을 조절하기 위한 디밍 신호가 별도로 제공된다. 통상적으로 DC-DC 컨버터의 클럭 신호 주파수는 상대적으로 길고, 디밍 신호의 ON 주기는 상대적으로 짧으며, DC-DC 컨버터의 클럭 신호와 디밍 신호는 서로 동기 되어 있지 않다.
이러한 경우, 디밍 신호의 온 구간이 클럭 신호의 주기보다 짧아지면, 특정 디밍 신호의 온 시점에서 DC-DC 컨버터가 부스팅을 하지 못하는 경우가 있다. 이와 같이 DC-DC 컨버터가 부스팅을 하지 못하게 되는 경우에는, 발광 다이오드를 구동하기 위한 원하는 출력 전압을 유지할 수 없게 되는 문제점이 있었다. 이에 대해서는 도 8을 참고하여 이하에서 설명한다.
도 8은 종래의 디밍 신호에 근거하여 PWM 신호를 생성하는 동작을 설명하기 위한 파형도이다. 여기서, 'PWMI'는 외부(PAD)에서 입력되는 디밍 신호이고, 'B_CLK'는 부스팅 클럭 신호이다. 그리고 'PWM_OUT'은 DC-DC 컨버터의 파워 트렌지스터(Power transistor)의 게이트(gate)에 제공되는 펄스폭변조(PWM) 신호이고, 'VOUT'은 상술한 PWM-OUT이 DC-DC 컨버터에 제공되는 경우의 출력 전압이다.
도 8을 참고하면, 디밍 신호(PWMI)의 온 구간(TON_PWMI)이 DC-DC 컨버터의 클럭 신호(B-CLK)의 주기보다 짧게 되는 경우, 디밍 신호(PWMI)가 온 되는 특정 시점에 DC-DC 컨버터에 제공되는 펄스폭변조 신호(PWM_OUT)가 생성되지 않은 경우가 존재함을 확인할 수 있다. 이와 같은 디밍 신호(PWMI)의 1주기 동안 PWM 신호가 생성하지 않게 되면, DC-DC 컨버터는 안정된 출력 전압을 유지하게 될 수 없게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 입력되는 디밍 신호의 온 시간을 확장하여 출력 전압 리플을 감소시킬 수 있는 DC-DC 컨버터용 PWM 신호 생성회로 및 이를 구비한 LED 구동회로를 제공하는 데 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터용 펄스폭변조(PWM) 신호를 생성하는 PWM 신호 생성회로는, 기설정된 주파수를 갖는 클럭 신호를 생성하는 오실레이터, 상기 입력된 디밍 신호의 온 구간을 확장하는 확장부, 및, 상기 확장된 디밍 신호가 온 상태일 때 상기 클럭 신호가 하강 에지이면 PWM 신호를 생성하는 신호 생성부를 포함한다.
이 경우, 상기 PWM 신호 생성회로는, 상기 생성한 PWM 신호에 의하여 생성되는 DC-DC 컨버터의 전압을 피드백 받아 상기 PWM 신호 생성부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 확장부는, 상기 디밍 신호를 지연하는 지연부, 및, 상기 디밍 신호와 상기 지연된 디밍 신호를 입력받아 확장된 디밍 신호를 출력하는 OR 게이트를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 지연부는, 상기 확장된 디밍 신호의 온 기간이 상기 오실레이터의 클럭 신호 주기보다 길도록 지연하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 PWM 신호 생성회로는, 상기 확장된 디밍 신호의 하강 에지에서 상기 오실레이터를 리셋하는 오실레이터 리셋부를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 오실레이터 리셋부는, 상기 확장된 디밍 신호를 지연하는 지연부, 상기 확장된 디밍 신호를 반전하는 NOT 게이트, 및, 상기 지연부의 출력과 상기 NOT 게이트의 출력을 입력받으며, 논리 결과를 상기 오실레이터의 리셋 신호를 출력하는 AND 게이트를 포함할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 LED 구동회로는, LED 어레이의 구동을 위한 디밍 신호를 입력받는 입력부, 상기 입력된 디밍 신호의 온 구간을 확장하고, 상기 확장된 디밍 신호를 이용하여 PWM 신호를 생성하는 PWM 신호 생성부, 상기 PWM 신호를 이용하여 상기 LED 어레이에 출력 전압을 제공하는 DC-DC 컨버터, 및, 상기 디밍 신호를 이용하여 상기 LED 어레이를 구동하는 LED 구동부를 포함한다.
이 경우, 상기 PWM 신호 생성부는, 상기 입력된 디밍 신호의 온 구간이 내부 클럭 신호의 주기보다 길도록 상기 입력된 디밍 신호의 하강 에지 시점을 지연하는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 PWM 신호 생성부는, 상기 확장된 디밍 신호의 하강 에지에서 상기 내부 클럭 신호를 초기화하여, 동일한 주기의 PWM 신호를 생성하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 PWM 신호 생성부는, 기설정된 주파수를 갖는 클럭 신호를 생성하는 오실레이터, 상기 입력된 디밍 신호의 온 구간을 확장하는 확장부, 및, 상기 확장된 디밍 신호가 온 상태일 때 상기 클럭 신호가 하강 에지이면 PWM 신호를 생성하는 신호 생성부를 포함한다.
이 경우, 상기 PWM 신호 생성부는, 상기 DC-DC 컨버터의 출력 전압을 피드백 받아 상기 PWM 신호 생성부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 입력부, 상기 PWM 신호 생성부 및 상기 LED 구동부는 하나의 칩으로 구현되는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 구동회로를 나타내는 도면,
도 2는 본 실시예에 따른 LED 구동회로의 회로도,
도 3은 도 2에 도시된 LED 구동회로의 동작을 설명하기 위한 파형도,
도 4는 다른 실시예에 따른 LED 구동회로의 회로도,
도 5는 도 4에 도시된 LED 구동회로의 동작을 설명하기 위한 파형도,
도 6은 도 4의 오실레이터(210) 및 오실레이터 리셋부(260)의 시뮬레이션 결과를 나타내는 파형도,
도 7은 다양한 주파수 및 다양한 온 듀티의 디밍 신호가 입력되는 경우의 LED 구동회로의 지연시간을 나타낸 도면, 그리고,
도 8은 종래의 디밍 신호에 근거하여 PWM 신호를 생성하는 동작을 설명하기 위한 파형도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 구동회로(또는 발광 다이오드 구동회로, 이하에서는 LED 구동회로라고 함)를 나타내는 도면이다.
도 1을 참고하면, LED 구동회로(1000)는 입력부(100), PWM 신호 생성부(200), DC-DC 컨버터(300), LED 구동부(400) 및 LED 어레이(500)를 포함한다.
입력부(100)는 LED 구동을 위한 디밍 신호를 입력받는다. 구체적으로, LED에 대한 디지털 디밍 방법으로 다이렉트 모드(direct mode), 고정 위상 모드(fixed phase mode), 위상 이동 모드(phase shift mode)가 존재한다. 여기서, 다이렉트 모드는 PWM 주파수 및 온 듀티(On duty) 모두를 외부(PAD)에서 제어하는 방식이고, 고정 위상 모드 및 위상 이동 모드는 PWM 주파수는 IC 내부적으로 생성하고 온 듀티만 PAD에서 입력받아 제어하는 방식이다. 본 발명은 다이렉트 모드로 동작하는 경우로, 입력부(100)는 외부로부터 PWM 주파수 및 온 듀티 모두를 디밍 신호로 입력받는다.
PWM 신호 생성부(200, 또는 'PWM 신호 생성회로', 이하에서는 'PWM 신호 생성부'라고 기재함)는 입력된 디밍 신호의 온 구간을 확장하고, 확장된 디밍 신호를 이용하여 PWM 신호를 생성한다. 구체적으로, PWM 신호 생성부(200)는 입력부(100)에 입력된 디밍 신호의 온 구간이 내부 클럭 신호의 주기보다 길도록 입력된 디밍 신호의 하강 에지 시점을 지연하여 디밍 신호를 확장하고, 확장된 디밍 신호가 온 상태일 때 내부 클럭 신호가 하강 에지이면, 상승 에지를 갖는 PWM 신호를 생성할 수 있다. 이때 PWM 신호 생성부(200)는 확장된 디밍 신호의 하강 에지에서 내부 클럭을 초기화하여 동일한 주기를 갖는 PWM 신호를 생성할 수도 있다. PWM 신호 생성부(200)의 구체적인 구성에 대해서는 도 2 및 도 4를 참고하여 후술한다.
DC-DC 컨버터(300)는 PWM 신호를 이용하여 LED 어레이(500)에 출력 전압을 제공한다. 구체적으로, DC-DC 컨버터(300)는 PWM 신호 생성부(200)에서 생성된 PWM 신호에 기초하여 DC 전압을 컨버팅하고, 컨버팅된 DC 전압을 LED 어레이(500)에 제공한다. 이때, DC-DC 컨버터(300)는 LED 어레이(500)가 포화 영역에서 동작하도록 LED 어레이(500)의 순방향 바이어스 전압에 대응하는 전압을 LED 어레이(500)에 제공할 수 있다.
LED 구동부(400)는 디밍 신호를 이용하여 LED 어레이를 구동한다. 구체적으로, LED 구동부(400)는 입력부(100)에서 입력된 디밍 신호를 이용하여 LED 어레이(500) 내의 구동 전류를 조정할 수 있다.
이상과 같이 본 실시예에 따른 LED 구동회로(1000)는 입력된 디밍 신호를 확장하여 이용하는바, 디밍 신호의 온 구간이 작은 경우에도 PWM 신호를 생성할 수 있다. 따라서, 온 구간이 작은 디밍 신호의 경우에도 DC-DC 컨버터(300)에 상승 에지를 갖는 PWM 신호가 제공되므로 DC-DC 컨버터는 LED를 구동하기 위한 출력 전압을 안정적으로 LED 어레이(500)에 제공할 수 있다. 그리고 LED 구동회로(1000)는 안정적으로 LED 어레이(500)에 출력 전압을 제공할 수 있는바, 큰 오버 슈트에 다른 리플의 발생을 방지하여 플리커(flicker)를 방지할 수 있으며, 노이즈의 발생을 방지할 수 있게 된다.
도 2는 본 실시예에 따른 LED 구동회로의 회로도이다.
도 2를 참고하면, LED 구동회로(1000)는 입력부(100), PWM 신호 생성부(200), DC-DC 컨버터(300), LED 구동부(400) 및 LED 어레이(500)를 포함한다. 여기서 입력부(100), PWM 신호 생성부(200), LED 구동부(400)는 하나의 칩으로 구현될 수 있다.
입력부(100)는 LED 구동을 위한 디밍 신호를 외부로부터 입력받는다.
PWM 신호 생성부(200)는 DC-DC 컨버터(300)에 제공하는 PWM 신호(PWM_OUT)를 생성한다. 구체적으로, PWM 신호 생성부(200)는 오실레이터(210), 신호 생성부(220), 피드백부(230), 제어부(240) 및 확장부(250)를 포함한다.
오실레이터(210)는 기설정된 주파수를 갖는 클럭 신호(B_CLK)를 생성한다.
신호 생성부(220)는 확장된 디밍 신호(PWMI_EXT)가 온 상태일 때, 클럭 신호(B_CLK)가 하강 에지이면 PWM 신호(PWM_OUT)를 생성한다. 구체적으로, 신호 생성부(220)는 RS 플리플롭(221), NOT 게이트(222) 및 AND 게이트(223)로 구성될 수 있다.
RS 플리플롭(221)은 오실레이터(210)의 클럭 신호(B_CLK)를 세트 입력으로 입력받으며, 제어부(240)의 출력을 리셋 입력으로 입력받는다. 그리고 RS 플리플롭(221)은 AND 게이트(223)에 출력을 제공한다. 여기서 RS 플리플롭(221)은 세트 신호가 입력되면 '1'을 출력하고, 리셋 신호가 입력되면 '0'을 출력하는 플리플롭이다.
NOT 게이트(222)는 오실레이터(210)의 클럭 신호(B_CLK)를 입력받으며, 입력된 오실레이터(210)의 클럭 신호(B_CLK)를 반전하여 AND 게이트(223)에 출력한다.
AND 게이트(223)는 RS 플리플롭(221)의 출력 신호 및 NOT 게이트(222)의 출력 신호를 입력받으며, RS 플리플롭(221)의 출력 신호 및 NOT 게이트(222)의 출력 신호의 논리곱을 PWM 신호(PWM_OUT)로 출력한다.
피드백부(230)는 LED 어레이(500)에 공급되는 전원을 측정하고, 측정된 전원을 제어부(240)에 제공한다. 도시된 예에서는 LED 어레이(500)와 LED 구동부(400)가 만나는 노드의 전압(V_FB)을 측정하는 예에 대해서 도시하였지만, DC-DC 컨버터(300)의 출력 전압(Vout)을 측정하는 형태로도 구현할 수 있다.
제어부(240)는 신호 생성부(220)를 제어한다. 구체적으로, 제어부(240)는 오실레이터(210)에서 생성된 클럭 신호(B_CLK), 확장부(250)에서 확장된 디밍 신호(PWMI_EXT) 및 피드백부(230)의 피드백 신호를 입력받으며, 확장된 디밍 신호(PWMI_EXT)가 온 상태일 때, 클럭 신호(B_CLK)가 하강 에지이면 상승 에지를 갖는 PWM 신호(PWM_OUT)를 생성하도록 신호 생성부(220)를 제어할 수 있다. 그리고 제어부(240)는 LED 어레이(500)에 공급되는 전원이 기설정된 전압 이상인 경우에는 PWM 신호(PWM_OUT)가 생성되지 않도록 신호 생성부(220)를 제어할 수 있다.
확장부(250)는 입력된 디밍 신호(PWMI)의 온 구간을 확장한다. 구체적으로, 확장부(250)는 지연부(251) 및 OR 게이트(252)로 구성될 수 있다.
지연부(251)는 입력부(100)에서 입력된 디밍 신호(PWMI)를 지연한다. 이때 지연부(251)는 확장된 디밍 신호의 온 기간이 오실레이터(210)의 클럭 신호 주기보다 길도록 지연시킬 수 있다.
OR 게이트(252)는 디밍 신호(PWMI)와 지연된 디밍 신호를 입력받아 확장된 디밍 신호(PWMI_EXT)를 출력한다. 구체적으로, OR 게이트(252)는 디밍 신호 및 지연부(251)의 출력을 입력받고, 입력받은 디밍 신호와 지연된 디밍 신호의 논리합을 확장된 디밍 신호로 출력할 수 있다.
DC-DC 컨버터(300)는 인덕터, 부스터 게이트 및 다이오드로 구성되는 부스터 스위처로 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 DC-DC 컨버터(300)는 통상적인 부스터 스위처(boost switcher)와 동일한 동작을 수행하는바 구체적인 설명은 생략한다.
LED 구동부(400)는 정전류 제어기이다. 도 2에 도시된 LED 구동부(400)는 LED 구동회로에 일반적으로 사용되는 정전류 제어기라는 점에서 구체적인 설명은 생략한다.
이하에서는 도 3을 참조하여 도 2에 도시된 LED 구동회로(1000)의 동작을 설명한다.
도 3은 도 2에 도시된 LED 구동회로(1000)의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.
도 3을 참고하면, 디밍 신호(PWMI, 301), 확장된 디밍 신호(PWMI_EXT, 302), 클럭 신호(B_CLK, 303), PWM 신호(PWM_OUT, 304), DC-DC 컨버터(300)의 출력 전압(VOUT, 305)이 도시되어 있다.
먼저, 입력부(100)로부터 디밍 신호(301)가 입력되면, 확장부(250)는 입력된 디밍 신호(301)의 하강 에지를 지연시켜, 도시된 바와 같이 온 영역이 확장된 디밍 신호(302)를 생성한다.
이와 같이 디밍 신호(301)가 확장되는바, 확장된 디밍 신호(302)의 온 상태에서는 적어도 하나의 내부 클럭 신호(303)가 하강 에지인 시점을 갖게 된다. 구체적으로, 신호 생성부(220)는 디밍 신호(PWMI)가 온 상태이면서 내부 클럭 신호(303)가 하강 에지인 시점에 상승 에지를 갖는 PWM 신호를 생성하는바, 신호 생성부(220)가 확장된 디밍 신호(302)를 이용하는 경우, 디밍 신호(301)에 대응한 PWM 신호(304)를 생성할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 PWM 신호 생성부(200)는 입력된 디밍 신호(PWMI)를 확장하여 이용하는바, 디밍 신호(PWMI)의 온 구간이 작은 경우에도 PWM 신호(PWM_OUT)를 생성할 수 있다. 따라서, 온 구간이 작은 디밍 신호의 경우에도 적어도 하나의 PWM 신호(PWM_OUT)가 DC-DC 컨버터(300)에 제공되므로, DC-DC 컨버터(300)는 LED 어레이(500)를 구동하기 위한 출력 전압을 안정적으로 LED 어레이(500)에 제공할 수 있다.
다만, 확장된 디밍 신호(PWMI_EXT)와 내부 클럭 신호(B_CLK)가 동기화된 것이 아니기 때문에, 출력되는 PWM 신호(PWM_OUT)는 일정한 주기를 갖지 않는다. 따라서, PWM 신호(PWM_OUT)가 일정한 주기를 가져야 하는 시스템에서는 도 4에 도시된 바와 같은 오실레이터 리셋부(260)를 추가하여 PWM 신호 생성부(200')를 구현할 수 있다. 이하에서는 오실레이터 리셋부(260)가 추가된 LED 구동회로에 대해서 설명한다.
도 4는 다른 실시예에 따른 LED 구동회로의 회로도이다.
도 4를 참고하면, LED 구동회로(1000')는 입력부(100), PWM 신호 생성부(200'), DC-DC 컨버터(300), LED 구동부(400) 및 LED 어레이(500)를 포함한다. 여기서 입력부(110), PWM 신호 생성부(200), LED 구동부(400)는 하나의 칩으로 구현될 수 있다.
입력부(100), DC-DC 컨버터(300), LED 구동부(400) 및 LED 어레이(500)는 도 2에 도시된 것과 동일한 구성인바 중복 설명은 생략한다.
PWM 신호 생성부(200')는 오실레이터(210), 신호 생성부(220), 피드백부(230), 제어부(240), 확장부(250) 및 오실레이터 리셋부(260)를 포함한다. 도 2에 도시된 PWM 신호 생성부(200)와 비교하였을 때 도 3에 도시된 PWM 신호 생성부(200')는 오실레이터 리셋부(260)가 추가로 포함한다.
오실레이터(210)는 기설정된 주파수를 갖는 클럭 신호(B_CLK)를 생성하며, 오실레이터 리셋부(260)의 출력(OSC_RESET)을 입력으로 받는다. 따라서, 오실레이터(210)는 오실레이터 리셋부(260)로부터 리셋 신호(OSC_RESET)가 입력되면, 리셋 신호(OSC_RESET)가 입력되는 시점에 오실레이터(210)는 리셋된다.
신호 생성부(220)는 확장된 디밍 신호(PWMI_EXT)가 온 상태일 때, 클럭 신호(B_CLK)가 하강 에지이면 PWM 신호를 생성한다. 구체적으로, 신호 생성부(220)를 구성하는 각각의 구성은 도 2와 동일한 구성인바 중복 설명은 생략한다.
피드백부(230)는 LED 어레이(500)에 공급되는 전원을 측정하고, 측정된 전원을 제어부(240)에 제공한다.
제어부(240)는 신호 생성부(220)를 제어한다. 구체적으로, 제어부(240)는 오실레이터(210)에서 생성된 클럭 신호(B_CLK), 확장부(250)의 확장된 디밍 신호(PWMI_EXT) 및 피드백부(230)의 피드백 신호를 수신하고, 확장된 디밍 신호가 온 상태일 때, 클럭 신호(B_CLK)가 하강 에지이면 상승 에지를 갖는 PWM 신호(PWM_OUT)를 생성하도록 신호 생성부(220)를 제어할 수 있다. 그리고 제어부(240)는 LED 어레이(500)에 공급되는 전원이 기설정된 전압 이상인 경우에는 PWM 신호(PWM_OUT)가 생성되지 않도록 신호 생성부(220)를 제어할 수 있다.
확장부(250)는 입력된 디밍 신호(PWMI)의 온 구간을 확장한다. 구체적으로, 확장부(250)는 지연부(251) 및 OR 게이트(252)로 구성될 수 있다.
오실레이터 리셋부(260)는 확장된 디밍 신호(PWMI_EXT)의 하강 에지에서 오실레이터(210)를 리셋한다. 구체적으로, 오실레이터 리셋부(260)는 지연부(261), NOT 게이트(262) 및 AND 게이트(263)로 구성될 수 있다.
지연부(261)는 확장부(250)의 출력 신호인 확장된 디밍 신호(PWMI_EXT)를 지연한다.
NOT 게이트(262)는 확장부(250)의 출력 신호인 확장된 디밍 신호(PWMI_EXT)를 반전한다.
AND 게이트(263)는 지연부(261)의 출력 신호 및 NOT 게이트(262)의 출력 신호를 입력받으며, 지연부(261)의 출력 신호와 NOT 게이트(262)의 출력 신호의 논리곱을 오실레이터(210)의 리셋 신호(OSC_RESET)로 출력한다.
이하에서는 도 5를 참조하여 도 4에 도시된 LED 구동회로(1000')의 동작을 설명한다.
도 5는 도 4에 도시된 LED 구동회로(1000')의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.
도 5를 참고하면, 디밍 신호(PWMI, 501), 확장된 디밍 신호(PWMI_EXT, 502), 리셋 신호(OSC_RESET, 503), 클럭 신호(B_CLK, 504), PWM 신호(PWM_OUT, 505), DC-DC 컨버터 출력 전압(VOUT, 506)이 도시되어 있다.
먼저, 입력부(100)로부터 디밍 신호(501)가 입력되면, 확장부(250)는 입력된 디밍 신호(501)의 온 영역을 확장하여, 확장된 디밍 신호(502)를 생성한다.
그리고 오실레이터 리셋부(260)는 확장된 디밍 신호(502)의 하강 에지때마다 오실레이터(210)를 리셋하는 리셋 신호(503)를 생성하는바, 오실레이터(210)는 도 5에 도시된 바와 같은 클럭 신호(504)를 생성한다.
한편, 신호 생성부(220)는 오실레이터(210)의 클럭 신호(504)와 확장된 디밍 신호(502)를 이용하여 PWM 신호(505)를 생성하는바, 도시된 바와 같이 생성된 PWM 신호(505)는 일정한 주기를 갖는다.
이와 같이 일정한 주기의 PWM 신호(505)가 DC-DC 컨버터(300)로 제공되는바, DC-DC 컨버터(300)의 출력 전압(506)은 리플이 최소화될 수 있다.
도 6은 도 4의 오실레이터(210) 및 오실레이터 리셋부(260)의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 6을 참고하면, 디밍 신호(PWMI)의 하강 에지에서 오실레이터의 출력 클럭(CLK_OUT2)이 리셋 됨을 확인할 수 있다. 이와 같이 오실레이터의 클럭이 확장된 디밍 신호의 하강 에지에서 리셋 됨에 따라서, 신호 생성부(220)에서 생성되는 PWM 신호의 상승 에지들은 동일 간격을 갖게 된다. 이와 같이 PWM 신호가 동일한 간격의 상승 에지를 갖는바, DC-DC 컨버터(300)에서의 출력 전압의 리플은 감소될 수 있다.
도 7은 다양한 주파수 및 다양한 온 듀티가 디밍 신호로 입력되는 경우의 LED 구동회로의 지연시간을 나타낸 도면이다.
도 7을 참고하면, 동일한 주파수를 갖는 디밍 신호의 경우에는, 온 듀티가 변화하더라도(즉, 디밍 신호의 온 구간이 짧아지는 경우에도), 생성되는 PWM 신호의 상승 에지 간격이 동일하게 유지됨을 확인할 수 있다. 그리고 이와 같이 PWM 신호가 동일한 주기를 갖는바, DC-DC 컨버터에서의 출력 전압 리플은 감소할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 개재의 범위 내에 있게 된다.
1000: LED 구동회로 100: 입력부
200: PWM 신호 생성부 300: DC-DC 컨버터
400: LED 구동부 500: LED 어레이

Claims (16)

  1. 디밍 신호를 이용하여 DC-DC 컨버터용 펄스폭변조(PWM) 신호를 생성하는 PWM 신호 생성회로에 있어서,
    기설정된 주파수를 갖는 클럭 신호를 생성하는 오실레이터;
    상기 입력된 디밍 신호의 온 구간을 확장하는 확장부; 및
    상기 확장된 디밍 신호가 온 상태일 때 상기 클럭 신호가 하강 에지이면 PWM 신호를 생성하는 신호 생성부;를 포함하는 PWM 신호 생성회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 생성한 PWM 신호에 의하여 생성되는 DC-DC 컨버터의 전압을 피드백 받아 상기 PWM 신호 생성부의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PWM 신호 생성회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 확장부는,
    상기 디밍 신호를 지연하는 지연부; 및
    상기 디밍 신호와 상기 지연된 디밍 신호를 입력받아 확장된 디밍 신호를 출력하는 OR 게이트;를 포함하는 PWM 신호 생성회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 지연부는,
    상기 확장된 디밍 신호의 온 기간이 상기 오실레이터의 클럭 신호 주기보다 길도록 지연하는 것을 특징으로 하는 PWM 신호 생성회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 확장된 디밍 신호의 하강 에지에서 상기 오실레이터를 리셋하는 오실레이터 리셋부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PWM 신호 생성회로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 오실레이터 리셋부는,
    상기 확장된 디밍 신호를 지연하는 지연부;
    상기 확장된 디밍 신호를 반전하는 NOT 게이트; 및
    상기 지연부의 출력과 상기 NOT 게이트의 출력을 입력받으며, 논리 결과를 상기 오실레이터의 리셋 신호를 출력하는 AND 게이트;를 포함하는 PWM 신호 생성회로.
  7. LED 구동회로에 있어서,
    LED 어레이의 구동을 위한 디밍 신호를 입력받는 입력부;
    상기 입력된 디밍 신호의 온 구간을 확장하고, 상기 확장된 디밍 신호를 이용하여 PWM 신호를 생성하는 PWM 신호 생성부;
    상기 PWM 신호를 이용하여 상기 LED 어레이에 출력 전압을 제공하는 DC-DC 컨버터; 및
    상기 디밍 신호를 이용하여 상기 LED 어레이를 구동하는 LED 구동부;를 포함하는 LED 구동회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 PWM 신호 생성부는,
    상기 입력된 디밍 신호의 온 구간이 내부 클럭 신호의 주기보다 길도록 상기 입력된 디밍 신호의 하강 에지 시점을 지연하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 PWM 신호 생성부는,
    상기 확장된 디밍 신호의 하강 에지에서 상기 내부 클럭을 초기화하여, 동일한 주기의 PWM 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 PWM 신호 생성부는,
    기설정된 주파수를 갖는 클럭 신호를 생성하는 오실레이터;
    상기 입력된 디밍 신호의 온 구간을 확장하는 확장부; 및
    상기 확장된 디밍 신호가 온 상태일 때 상기 클럭 신호가 하강 에지이면 PWM 신호를 생성하는 신호 생성부;를 포함하는 LED 구동회로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 PWM 신호 생성부는,
    상기 DC-DC 컨버터의 출력 전압을 피드백 받아 상기 PWM 신호 생성부의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 확장부는,
    상기 디밍 신호를 지연하는 지연부; 및
    상기 디밍 신호와 상기 지연된 디밍 신호를 입력받아 확장된 디밍 신호를 출력하는 OR 게이트;를 포함하는 LED 구동회로.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 지연부는,
    상기 확장된 디밍 신호의 온 기간이 상기 오실레이터의 클럭 신호 주기보다 길도록 지연하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 PWM 신호 생성부는,
    상기 확장된 디밍 신호의 하강 에지에서 상기 오실레이터를 리셋하는 오실레이터 리셋부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 오실레이터 리셋부는,
    상기 확장된 디밍 신호를 지연하는 지연부;
    상기 확장된 디밍 신호를 반전하는 NOT 게이트; 및
    상기 지연부의 출력과 상기 NOT 게이트의 출력을 입력받으며, 논리 결과를 상기 오실레이터의 리셋 신호를 출력하는 AND 게이트;를 포함하는 LED 구동회로.
  16. 제7항에 있어서,
    상기 입력부, 상기 PWM 신호 생성부 및 상기 LED 구동부는 하나의 칩으로 구현되는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
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