KR20120064363A - Backlight unit and method for driving the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로, 특히 핀 수를 저감시킬 수 있으며 별도의 내압처리를 필요로 하지 않는 집적회로를 구비한 백라이트 유닛에 대한 것이다.BACKGROUND OF THE
액정표시장치는 비발광소자인 액정을 이용하기 때문에, 광을 생성하기 위한 백라이트 유닛이 필요하다.Since the liquid crystal display uses a liquid crystal that is a non-light emitting element, a backlight unit for generating light is required.
이 백라이트 유닛은 다수의 발광다이오드들이 구비된 다수의 광원어레이들을 포함한다. 모든 광원어레이에 흐르는 구동전류를 동일하게 유지시키기 위해 각 광원어레이는 정전류회로가 설치된다.The backlight unit includes a plurality of light source arrays provided with a plurality of light emitting diodes. Each light source array is provided with a constant current circuit to maintain the same drive current flowing in all light source arrays.
그러나, 종래의 정전류회로에는 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the conventional constant current circuit has the following problems.
첫째, 종래의 정전류회로는 직렬로 접속된 발광다이오드들 중 가장 마지막에 위치한 발광다이오드의 캐소드단자로부터의 전압(헤드룸 전압; headroom voltage)을 검출하는데, 이 헤드룸 전압은 상당히 고압이기 때문에 이 헤드룸 전압을 검출하는 집적회로의 입력핀은 반드시 내압 처리되어야 하는 문제점이 있었다.First, the conventional constant current circuit detects a voltage (headroom voltage) from the cathode terminal of the last light emitting diode connected in series, which is because the headroom voltage is quite high. An input pin of an integrated circuit that detects a room voltage has a problem that it must be processed withstand voltage.
둘째, 종래의 정전류회로가 내장된 집적회로는 헤드룸 전압의 검출 및 구동전압의 조절에 필요한 신호들의 입출력을 위해서 적어도 3개 이상의 많은 핀(pin)을 필요로 하기 때문에 제조비용이 증가하는 문제점이 있었다.Second, the integrated circuit incorporating a constant current circuit requires at least three or more pins for input / output of signals required for detecting the headroom voltage and adjusting the driving voltage, thereby increasing manufacturing costs. there was.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 정전류스위칭소자의 베이스단자에 흐르는 전류에 대한 전압을 검출함으로써 집적회로의 핀에 대한 내압설계가 필요하지 않으며 더불어 핀 수를 줄일 수 있는 백라이트 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and by detecting the voltage of the current flowing through the base terminal of the constant current switching device, a breakdown voltage design for the pins of the integrated circuit is not required, and the backlight unit can reduce the number of pins. The purpose is to provide.
상술된 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 구동전압전송라인과 접지단자 사이에 직렬로 접속된 광원어레이, 정전류스위칭소자 및 감지저항; 상기 감지저항에 의해 발생된 감지전압과 미리 설정된 제 1 기준전압을 비교하고, 이 비교결과에 따라 상기 정전류스위칭소자의 제어단자에 인가되는 제 1 제어신호의 크기를 조절하는 제 1 비교부; 상기 제어단자에 인가된 제 1 제어신호에 근거하여 피드백신호의 크기를 제어하는 피드백제어부; 및, 상기 피드백제어부로부터의 피드백신호에 근거하여 상기 구동전압전송라인에 인가되는 구동전압의 크기를 조절하는 직류-직류 구동부를 포함함을 특징으로 한다.A backlight unit according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a light source array, a constant current switching device and a sensing resistor connected in series between a driving voltage transmission line and a ground terminal; A first comparison unit comparing the sensed voltage generated by the sense resistor with a preset first reference voltage and adjusting a magnitude of a first control signal applied to a control terminal of the constant current switching element according to the comparison result; A feedback control unit controlling a magnitude of a feedback signal based on a first control signal applied to the control terminal; And a DC-DC driver for adjusting the magnitude of the driving voltage applied to the driving voltage transmission line based on the feedback signal from the feedback controller.
상기 피드백제어부는, 상기 제 1 비교부와 상기 정전류스위칭소자의 제어단자 사이에 직렬로 접속된 검출저항; 상기 검출저항의 양단에 걸리는 전압을 검출하는 전압검출부; 상기 전압검출부로부터의 검출전압을 증폭하는 증폭기; 상기 증폭기로부터 증폭된 검출전압과 미리 설정된 제 2 기준전압을 비교하고, 이 비교결과에 따라 제 2 제어신호를 조절하여 출력하는 제 2 비교기; 및, 상기 제 2 비교기로부터의 제 2 제어신호에 따라 상기 피드백신호의 크기를 조절하는 피드백스위칭소자를 포함하며; 상기 정전류스위칭소자는 바이폴라 트랜지스터이며; 상기 피드백스위칭소자는 전계효과 트랜지스터인 것을 특징으로 한다.The feedback control unit includes: a detection resistor connected in series between the first comparison unit and a control terminal of the constant current switching element; A voltage detector detecting a voltage across both ends of the detection resistor; An amplifier for amplifying the detected voltage from the voltage detector; A second comparator comparing the detected voltage amplified by the amplifier with a second preset reference voltage and adjusting and outputting a second control signal according to the comparison result; And a feedback switching element for adjusting the magnitude of the feedback signal according to a second control signal from the second comparator; The constant current switching element is a bipolar transistor; The feedback switching device is a field effect transistor.
상기 제 2 기준전압은 상기 정전류스위칭소자의 제어단자에 인가된 최대 베이스전류보다 낮게 설정됨을 특징으로 한다.The second reference voltage is set lower than the maximum base current applied to the control terminal of the constant current switching device.
상기 제 2 기준전압은 상기 최대 베이스전류의 60%~90%의 값을 갖는 것을 특징으로 한다.The second reference voltage may have a value of 60% to 90% of the maximum base current.
상기 광원어레이는 직렬로 접속된 다수의 발광다이오드들을 포함함을 특징으로 한다.The light source array is characterized in that it comprises a plurality of light emitting diodes connected in series.
상기 정전류스위칭소자는 전계효과 트랜지스터인 것을 특징으로 한다.The constant current switching device is characterized in that the field effect transistor.
또한 상술된 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구동방법은, 구동전압전송라인과 접지단자 사이에 직렬로 접속된 광원어레이, 정전류스위칭소자 및 감지저항과; 상기 감지저항에 의해 발생된 감지전압과 미리 설정된 제 1 기준전압을 비교하고, 이 비교결과에 따라 상기 정전류스위칭소자의 제어단자에 인가되는 제 1 제어신호의 크기를 조절하는 제 1 비교부를 포함하는 백라이트 유닛의 구동방법에 있어서, 상기 제어단자에 인가된 제 1 제어신호에 근거하여 피드백신호의 크기를 제어하는 단계; 및, 상기 피드백신호에 근거하여 상기 구동전압전송라인에 인가되는 구동전압의 크기를 조절하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.In addition, a method of driving a backlight unit according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a light source array, a constant current switching element and a sensing resistor connected in series between a driving voltage transmission line and a ground terminal; And a first comparator configured to compare the sensed voltage generated by the sense resistor with a preset first reference voltage and adjust the magnitude of the first control signal applied to the control terminal of the constant current switching element according to the comparison result. A driving method of a backlight unit, the method comprising: controlling a magnitude of a feedback signal based on a first control signal applied to the control terminal; And adjusting a magnitude of a driving voltage applied to the driving voltage transmission line based on the feedback signal.
상기 피드백신호의 크기를 제어하는 단계는, 상기 제 1 비교부와 상기 정전류스위칭소자의 제어단자 사이에 직렬로 검출저항을 접속시키는 단계; 상기 검출저항의 양단에 걸리는 전압을 검출하는 단계; 상기 검출된 검출전압을 증폭하는 단계; 상기 증폭된 검출전압과 미리 설정된 제 2 기준전압을 비교하고, 이 비교결과에 따라 제 2 제어신호를 조절하여 출력하는 단계; 및, 상기 출력된 제 2 제어신호에 따라 상기 피드백신호의 크기를 조절하는 단계를 포함하며; 상기 정전류스위칭소자는 바이폴라 트랜지스터인 것을 특징으로 한다.The controlling of the magnitude of the feedback signal may include: connecting a detection resistor in series between the first comparator and a control terminal of the constant current switching element; Detecting a voltage across both ends of the detection resistor; Amplifying the detected detection voltage; Comparing the amplified detection voltage with a preset second reference voltage and adjusting and outputting a second control signal according to the comparison result; And adjusting the magnitude of the feedback signal according to the output second control signal. The constant current switching device is characterized in that the bipolar transistor.
상기 제 2 기준전압은 상기 정전류스위칭소자의 제어단자에 인가된 최대 베이스전류보다 낮게 설정됨을 특징으로 한다.The second reference voltage is set lower than the maximum base current applied to the control terminal of the constant current switching device.
상기 제 2 기준전압은 상기 최대 베이스전류의 60%~90%의 값을 갖는 것을 특징으로 한다.The second reference voltage may have a value of 60% to 90% of the maximum base current.
본 발명에서는 정전류스위칭소자의 베이스단자에 흐르는 전류에 근거하여 구동전압의 크기를 조절하므로, 제 1 비교기의 출력단자가 정전류스위칭소자의 컬렉터단자(헤드룸 전압이 인가되는 부분)가 아닌 베이스단자에 접속된다. 이 베이스단자는 컬렉터단자에 비하여 훨씬 작은 전류가 흐르므로 종래와 같이 이 베이스단자에 대한 별도의 내압 설계가 필요하지 않다.In the present invention, since the magnitude of the driving voltage is adjusted based on the current flowing through the base terminal of the constant current switching element, the output terminal of the first comparator is connected to the base terminal instead of the collector terminal (part to which the headroom voltage is applied) of the constant current switching element. do. Since the base terminal flows much smaller current than the collector terminal, a separate breakdown voltage design for the base terminal is not required as in the prior art.
더불어, 본 발명의 백라이트 유닛은 기존의 3개의 핀보다 1개 적은 2개의 핀만을 가질 수 있다. 이러한 집적회로는 각 채널별로 구비되므로, 채널이 n개라면 본 발명에서는 총 n개의 핀수를 줄일 수 있다.In addition, the backlight unit of the present invention may have only two pins, one less than the existing three pins. Since the integrated circuit is provided for each channel, if the number of channels is n, the total number of pins can be reduced in the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 도면
도 2는 도 1의 각 피드백제어부와 직류-직류 변환부간의 접속관계를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 추가적인 효과를 설명하기 위한 도면
도 4는 도 1에서의 하나의 채널에 해당하는 광원어레이, 정전류회로 및 피드백제어부를 구비한 회로에서의 시뮬레이션 구성을 나타낸 도면
도 5는 도 4의 시뮬레이션 결과에 따른 특정 지점에서의 신호 파형을 나타낸 도면1 is a view illustrating a backlight unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a connection relationship between each feedback controller and a DC-DC converter of FIG. 1.
3 is a view for explaining an additional effect of the present invention
4 is a diagram illustrating a simulation configuration of a circuit including a light source array, a constant current circuit, and a feedback controller corresponding to one channel in FIG. 1;
FIG. 5 is a diagram illustrating signal waveforms at a specific point according to the simulation result of FIG. 4. FIG.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a backlight unit according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 도 1에 도시된 바와 같이, 직류-직류 변환부(DC), 다수의 광원어레이(LA)들, 다수의 정전류회로(CC)들, 다수의 피드백제어부(FC)들을 포함한다.As shown in FIG. 1, a backlight unit according to an exemplary embodiment of the present invention includes a DC-DC converter, a plurality of light source arrays LA, a plurality of constant current circuits, and a plurality of feedback control units. (FCs).
광원어레이(LA)들은 구동전압전송라인(DVL)에 병렬로 접속되어 있다. 하나의 광원어레이(LA)는 하나의 채널에 해당한다. 광원어레이(LA)가 n개라면 채널 역시 n개로 구성된다.The light source arrays LA are connected in parallel to the driving voltage transmission line DVL. One light source array LA corresponds to one channel. If the light source array LA is n, the channel is also composed of n.
각 광원어레이(LA)는 직렬로 접속된 다수의 발광다이오드(LED)들을 포함한다.Each light source array LA includes a plurality of light emitting diodes LEDs connected in series.
각 정전류회로(CC)는 각 채널에서의 광원어레이(LA)에 동일한 구동전류가 흐르도록 제어한다. 이를 위해 각 정전류회로(CC)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 비교부(COM1), 정전류스위칭소자(BT) 및 감지저항(Rs)을 포함한다. 제 1 비교부(COM1)는 감지저항(Rs)에 의해 발생된 감지전압과 미리 설정된 제 1 기준전압(VR1)을 비교하고, 이 비교결과에 따라 상기 정전류스위칭소자(BT)의 제어단자에 인가되는 제 1 제어신호의 크기를 조절한다. 이 제 1 기준전압(VR1)은 정전류회로(CC)가 미리 설정된 크기의 구동전류를 흘릴 수 있도록 그 값이 설정된다. 모든 정전류회로(CC)의 제 1 기준전압(VR1)은 동일한 값을 갖는다.Each constant current circuit CC controls the same driving current to flow through the light source array LA in each channel. To this end, as shown in FIG. 1, each constant current circuit CC includes a first comparator COM1, a constant current switching element BT, and a sensing resistor Rs. The first comparator COM1 compares the sensed voltage generated by the sense resistor Rs with a preset first reference voltage VR1 and applies it to the control terminal of the constant current switching element BT according to the comparison result. The magnitude of the first control signal is adjusted. The value of the first reference voltage VR1 is set such that the constant current circuit CC can flow a drive current having a predetermined magnitude. The first reference voltages VR1 of all the constant current circuits CC have the same value.
정전류스위칭소자(BT)는 베이스단자, 컬렉터단자 및 에미터단자를 포함하는 바이폴라 트랜지스터로 구성될 수 있다. 이 정전류스위칭소자(BT)의 제어단자는 베이스단자로서, 이 베이스단자는 검출저항(Rd)을 통해 제 1 비교기의 출력단자에 접속되며, 컬렉터단자는 발광다이오드(LED)의 캐소드단자에 접속되며, 그리고 에미터단자는 감지저항(Rs)을 통해 접지단자에 접속된다.The constant current switching element BT may be configured as a bipolar transistor including a base terminal, a collector terminal, and an emitter terminal. The control terminal of the constant current switching element BT is a base terminal, which is connected to the output terminal of the first comparator through the detection resistor Rd, and the collector terminal is connected to the cathode terminal of the light emitting diode LED. And the emitter terminal is connected to the ground terminal through the sense resistor (Rs).
하나의 채널에서, 광원어레이(LA), 정전류스위칭소자(BT) 및 감지저항(Rs)은 구동전압전송라인(DVL)과 접지단자 사이에 직렬로 접속된다.In one channel, the light source array LA, the constant current switching element BT, and the sensing resistor Rs are connected in series between the driving voltage transmission line DVL and the ground terminal.
각 피드백제어부(FC)는 정전류스위칭소자(BT)의 제어단자에 인가된 제 1 제어신호에 근거하여 피드백신호(FV)의 크기를 제어한다. 이를 위해, 이 피드백제어부(FC)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 검출저항(Rd), 전압검출부(VD), 증폭기(AMP), 제 2 비교기(COM2) 및 피드백스위칭소자(FT)를 포함한다. Each feedback control unit FC controls the magnitude of the feedback signal FV based on the first control signal applied to the control terminal of the constant current switching element BT. To this end, the feedback control unit FC, as illustrated in FIG. 1, uses the detection resistor Rd, the voltage detector VD, the amplifier AMP, the second comparator COM2 and the feedback switching element FT. Include.
검출저항(Rd)은 제 1 비교부(COM1)의 출력단자와 정전류스위칭소자(BT)의 제어단자(베이스단자) 사이에 직렬로 접속된다. 이 검출저항(Rd)은 제 1 비교부(COM1)로부터 출력되어 정전류스위칭소자(BT)의 제어단자에 공급된 전류의 크기를 전압값으로 산출하기 위해 설치된다.The detection resistor Rd is connected in series between the output terminal of the first comparator COM1 and the control terminal (base terminal) of the constant current switching element BT. The detection resistor Rd is provided to calculate the magnitude of the current output from the first comparator COM1 and supplied to the control terminal of the constant current switching element BT as a voltage value.
전압검출부(VD)는 검출저항(Rd)의 양단에 걸리는 전압을 검출한다. 즉, 이 전압검출부(VD)는 두 개의 입력단자를 포함하는 바, 하나의 입력단자는 이 검출저항(Rd)의 일측에 접속되며, 그리고 다른 하나의 입력단자는 이 검출저항(Rd)의 타측에 접속된다. 이 전압검출부(VD)는 검출저항(Rd)의 일측에 인가된 전압과 이 검출저항(Rd)의 타측에 인가된 전압간의 차전압을 산출하고, 이 산출된 차전압을 검출전압으로서 출력한다. The voltage detector VD detects a voltage across both ends of the detection resistor Rd. That is, the voltage detector VD includes two input terminals, one input terminal is connected to one side of the detection resistor Rd, and the other input terminal is the other side of the detection resistor Rd. Is connected to. The voltage detector VD calculates a difference voltage between the voltage applied to one side of the detection resistor Rd and the voltage applied to the other side of the detection resistor Rd, and outputs the calculated difference voltage as the detection voltage.
증폭기(AMP)는 전압검출부(VD)로부터의 검출전압을 일정 비율로 증폭한다.The amplifier AMP amplifies the detected voltage from the voltage detector VD at a predetermined ratio.
제 2 비교기(COM2)는 증폭기(AMP)로부터 증폭된 검출전압과 미리 설정된 제 2 기준전압(VR2)을 비교하고, 이 비교결과에 따라 제 2 제어신호를 조절하여 출력한다. 모든 피드백제어부(FC)의 제 2 기준전압(VR2)은 동일한 값을 갖는다. 여기서, 제 2 기준전압(VR2)은 정전류스위칭소자(BT)의 제어단자에 인가된 최대 베이스전류보다 낮게 설정된다. 예를 들어, 이 제 2 기준전압(VR2)은 최대 베이스전류의 60%~90%의 값을 갖는다. 이 최대 베이스전류는 제 1 비교기의 구동전압(VLED), 감지저항(Rs), 검출저항(Rd) 및 정전류스위칭소자(BT)의 문턱전압에 의해 산출될 수 있다.The second comparator COM2 compares the detected voltage amplified by the amplifier AMP with the preset second reference voltage VR2, and adjusts and outputs the second control signal according to the comparison result. The second reference voltages VR2 of all the feedback control units FC have the same value. Here, the second reference voltage VR2 is set lower than the maximum base current applied to the control terminal of the constant current switching element BT. For example, the second reference voltage VR2 has a value of 60% to 90% of the maximum base current. The maximum base current may be calculated by the driving voltage VLED of the first comparator, the detection resistor Rs, the detection resistor Rd, and the threshold voltage of the constant current switching device BT.
피드백스위칭소자(FT)는 제 2 비교기(COM2)로부터의 제 2 제어신호에 따라 피드백신호(FV)의 크기를 조절한다. 이 피드백스위칭소자(FT)는 게이트단자, 드레인단자 및 소스단자을 포함하는 전계효과 트랜지스터로 구성될 수 있다. 이 피드백스위칭소자(FT)의 게이트단자는 제 2 비교기(COM2)의 출력단자에 접속되며, 드레인단자는 직류-직류 변환부(DC)의 피드백입력단자(FIT)에 접속되며, 그리고 소스전극은 접지단자에 접속된다.The feedback switching element FT adjusts the magnitude of the feedback signal FV according to the second control signal from the second comparator COM2. The feedback switching element FT may be configured as a field effect transistor including a gate terminal, a drain terminal, and a source terminal. The gate terminal of the feedback switching element FT is connected to the output terminal of the second comparator COM2, the drain terminal is connected to the feedback input terminal FIT of the DC-DC converter DC, and the source electrode is It is connected to the ground terminal.
직류-직류 변환부(DC)는 피드백제어부(FC)로부터의 피드백신호(FV)에 근거하여 구동전압전송라인(DVL)에 인가되는 구동전압(VLED)의 크기를 조절한다. 이 직류-직류 변환부(DC)는 외부로부터의 입력전압(Vin)을 자신에게 공급된 피드백신호(FV)에 따라 승압 또는 감압함으로써 구동전압(VLED)의 크기를 조절할 수 있다. 이 직류-직류 변환부(DC)의 출력단자와 입력단자 사이에는 다수의 저항들(R1, R2, R3, R4) 및 커패시터(C)가 병렬로 접속된다.The DC-DC converter DC adjusts the magnitude of the driving voltage VLED applied to the driving voltage transmission line DVL based on the feedback signal FV from the feedback control unit FC. The DC-DC converter DC may adjust the magnitude of the driving voltage VLED by increasing or decreasing the input voltage Vin from the outside according to the feedback signal FV supplied thereto. A plurality of resistors R1, R2, R3, R4 and a capacitor C are connected in parallel between the output terminal and the input terminal of the DC-DC converter DC.
도 2는 도 1의 각 피드백제어부(FC)와 직류-직류 변환부(DC)간의 접속관계를 나타낸 도면으로서, 이 도 2에 도시된 바와 같이, 모든 피드백제어부(FC)가 직류-직류 변환부(DC)의 피드백입력단자(FIT)에 공통으로 접속되어 있음을 알 수 있다.FIG. 2 is a diagram illustrating a connection relationship between each feedback control unit FC and DC-DC converter DC of FIG. 1, and as shown in FIG. 2, all feedback control units FC are DC-DC converters. It can be seen that it is commonly connected to the feedback input terminal FIT of (DC).
한편, 상술된 정전류스위칭소자(BT)는 바이폴라 트랜지스터 대신 전계효과 트랜지스터로 구성될 수도 있다. 이 정전류스위칭소자(BT)가 전계효과 트랜지스터로 구성될 경우, 상술된 검출저항(Rd) 및 전압검출부(VD)는 필요없게된다. 즉, 이 정전류스위칭소자(BT)의 게이트단자는 직접 제 1 비교부(COM1)의 출력단자에 접속됨과 아울러, 증폭기(AMP)의 입력단자에 직접 연결된다.Meanwhile, the above-described constant current switching element BT may be configured as a field effect transistor instead of a bipolar transistor. When the constant current switching element BT is made of a field effect transistor, the above-described detection resistor Rd and the voltage detector VD are not necessary. That is, the gate terminal of the constant current switching element BT is directly connected to the output terminal of the first comparator COM1 and directly to the input terminal of the amplifier AMP.
이와 같이 구성된 백라이트 유닛의 구동을 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the driving of the backlight unit configured as described above in detail.
직류-직류 변환부(DC)로터 출력된 구동전압(VLED)이 구동전압전송라인(DVL)을 통해 각 채널별 광원어레이(LA)에 공급되면, 이 구동전압(VLED)에 대응되는 구동전류들이 각 광원어레이(LA)내의 발광다이오드(LED)들로 공급된다. 이때, 각 정전류회로(CC)는 각 광원어레이(LA)가 동일한 구동전류를 공급받을 수 있도록 정전류스위칭소자(BT)를 제어한다. 즉, 각 광원어레이(LA)별로 발광다이오드(LED)들의 특성이 다를 수 있기 때문에 동일한 구동전압(VLED)을 각 광원어레이(LA)에 공급한다 하더라도 각 광원어레이(LA)에 흐르는 구동전류가 서로 다를 수 있다. 이를 방지하기 위해, 각 정전류회로(CC)는 광원어레이(LA)에 흐르는 구동전류가 일정하게 유지되도록 정전류스위칭소자(BT)의 동작을 제어한다. 즉, 제 1 비교기는 감지저항(Rs)을 통해 감지된 감지전압과 제 1 기준전압(VR1)을 비교하여, 이 감지전압이 제 1 기준전압(VR1)보다 작으면 이 감지전압이 제 1 기준전압(VR1)과 동일해질 때까지 출력전류를 증가시켜 정전류스위칭소자(BT)가 더 많은 구동전류를 흘릴 수 있도록 하고, 반면 이 감지전압이 제 1 기준전압(VR1)보다 크면 이 감지전압이 제 1 기준전압(VR1)과 동일해질 때까지 출력전류를 감소시켜 정전류스위칭소자(BT)가 더 적은 구동전류를 흘릴 수 있도록 한다.When the driving voltage VLED output from the DC-DC converter is supplied to the light source array LA for each channel through the driving voltage transmission line DVL, the driving currents corresponding to the driving voltage VLED are It is supplied to the light emitting diodes LED in each light source array LA. In this case, each constant current circuit CC controls the constant current switching element BT so that each light source array LA may receive the same driving current. That is, since the characteristics of the light emitting diodes (LEDs) may be different for each light source array (LA), even if the same driving voltage (VLED) is supplied to each light source array (LA), the driving current flowing through each light source array (LA) is mutually different. can be different. To prevent this, each constant current circuit CC controls the operation of the constant current switching element BT so that the driving current flowing in the light source array LA is kept constant. That is, the first comparator compares the sensing voltage sensed through the sensing resistor Rs with the first reference voltage VR1, and if the sensing voltage is less than the first reference voltage VR1, the sensing voltage is the first reference voltage. The output current is increased until it is equal to the voltage VR1 so that the constant current switching element BT can flow more driving current, whereas if the sensing voltage is greater than the first reference voltage VR1, the sensing voltage is zero. 1 The output current is reduced until it is equal to the reference voltage VR1 so that the constant current switching element BT can flow less driving current.
구체적으로, 정전류회로(CC)들은 각 정전류스위칭소자(BT)의 에미터단자에 인가되는 전압들을 모두 일정하게 유지시킴으로써 각 광원어레이(LA)가 동일한 크기의 구동전류를 공급받을 수 있도록 한다. 즉, 광원어레이(LA)내의 발광소자들의 특성에 따라 각 광원어레이(LA)의 전압강하정도가 달라 각 정전류스위칭소자(BT)의 컬렉터단자와 드레인단자간 전압(이하, '컬렉터-에미터 전압'으로 표기)이 다를 수 있는데, 정전류회로(CC)들은 각 정전류스위칭소자(BT)의 에미터단자에 인가되는 전압들이 모두 동일한 값으로 유지되도록 한다.Specifically, the constant current circuits CC maintain a constant voltage applied to the emitter terminal of each constant current switching element BT so that each light source array LA may receive a driving current having the same magnitude. That is, the voltage drop degree of each light source array LA is different according to the characteristics of the light emitting elements in the light source array LA, and the voltage between the collector terminal and the drain terminal of each constant current switching element BT (hereinafter, referred to as a 'collector-emitter voltage'). May be different from each other, and the constant current circuits CC ensure that the voltages applied to the emitter terminals of the constant current switching elements BT are all maintained at the same value.
정전류스위칭소자(BT)의 컬렉터-에미터 전압이 증가하면 베이스단자에 흐르는 전류도 증가하게 된다. 이는 광원어레이(LA)의 전압강하(하나의 광원어레이(LA)에 구비된 모든 발광소자들에 의해 전압강하)의 크기에 따라 베이스단자에 흐르는 전류의 크기가 변화됨을 의미한다. 즉, 이 광원어레이(LA)의 전압강하의 크기에 비례하여 베이스단자의 전류 크기도 증가한다.When the collector-emitter voltage of the constant current switching element BT increases, the current flowing through the base terminal also increases. This means that the magnitude of the current flowing through the base terminal changes according to the magnitude of the voltage drop of the light source array LA (voltage drop by all light emitting elements provided in one light source array LA). That is, the current magnitude of the base terminal also increases in proportion to the magnitude of the voltage drop of the light source array LA.
제 2 비교부(COM2)는 이 베이스단자의 전류에 대한 전압, 즉 검출전압을 제 2 기준전압(VR2)과 비교함으로써 피드백스위칭소자(FT)의 턴-온 여부를 결정한다. 즉, 이 제 2 비교부(COM2)는 검출전압이 제 2 기준전압(VR2)보다 작으면 피드백스위칭소자(FT)의 문턱전압보다 작은 출력전압을 출력함으로써 이 피드백스위칭소자(FT)가 턴-오프 상태를 유지하도록 한다. 이 피드백스위칭소자(FT)가 턴-오프됨에 따라 직류-직류 변환부(DC)로 공급되는 피드백신호(FV)(전압)의 크기가 증가하게 된다. 그러면, 직류-직류 변환부(DC)는 이 피드백신호(FV)의 크기가 증가함을 감지하고, 구동전압(VLED)의 크기를 감소시켜 출력한다. 이 구동전압(VLED)의 크기가 감소됨에 따라 정전류스위칭소자(BT)의 베이스단자에 흐르는 전류의 크기가 감소한다.The second comparator COM2 determines whether the feedback switching device FT is turned on by comparing the voltage of the base terminal current, that is, the detection voltage with the second reference voltage VR2. That is, when the detection voltage is lower than the second reference voltage VR2, the second comparator COM2 outputs an output voltage smaller than the threshold voltage of the feedback switching element FT, thereby turning the feedback switching element FT to turn-on. Keep it off. As the feedback switching element FT is turned off, the magnitude of the feedback signal FV (voltage) supplied to the DC-DC converter DC increases. Then, the DC-DC converter DC senses that the magnitude of the feedback signal FV increases and decreases the magnitude of the driving voltage VLED and outputs it. As the size of the driving voltage VLED decreases, the amount of current flowing through the base terminal of the constant current switching element BT decreases.
반면, 이 제 2 비교부(COM2)는 검출전압이 제 2 기준전압(VR2)보다 크면 피드백스위칭소자(FT)의 문턱전압보다 큰 출력전압을 출력함으로써 이 피드백스위칭소자(FT)가 턴-온 상태를 유지하도록 한다. 이 피드백스위칭소자(FT)가 턴-온됨에 따라 직류-직류 변환부(DC)로 공급되는 피드백신호(FV)(전압)의 크기가 감소하게 된다. 그러면, 직류-직류 변환부(DC)는 이 피드백신호(FV)의 크기가 감소함을 감지하고, 구동전압(VLED)의 크기를 증가시켜 출력한다. 이 구동전압(VLED)의 크기가 증가함에 따라 정전류스위칭소자(BT)의 베이스단자에 흐르는 전류의 크기가 증가한다.On the other hand, the second comparator COM2 outputs an output voltage larger than the threshold voltage of the feedback switching element FT when the detection voltage is greater than the second reference voltage VR2, thereby turning on the feedback switching element FT. Keep your status. As the feedback switching element FT is turned on, the magnitude of the feedback signal FV (voltage) supplied to the DC-DC converter DC is reduced. Then, the DC-DC converter DC senses that the magnitude of the feedback signal FV decreases, increases the magnitude of the driving voltage VLED, and outputs it. As the magnitude of the driving voltage VLED increases, the magnitude of the current flowing through the base terminal of the constant current switching element BT increases.
이와 같이 본 발명에서는 정전류스위칭소자(BT)의 베이스단자에 흐르는 전류에 근거하여 구동전압(VLED)의 크기를 조절하므로, 제 1 비교기의 출력단자가 정전류스위칭소자(BT)의 컬렉터단자(헤드룸 전압이 인가되는 부분)가 아닌 베이스단자에 접속된다. 이 베이스단자는 컬렉터단자에 비하여 훨씬 작은 전류가 흐르므로 종래와 같이 이 베이스단자에 대한 별도의 내압 설계가 필요하지 않다.As described above, in the present invention, since the magnitude of the driving voltage VLED is adjusted based on the current flowing through the base terminal of the constant current switching element BT, the output terminal of the first comparator has a collector terminal (headroom voltage) of the constant current switching element BT. Is connected to the base terminal). Since the base terminal flows much smaller current than the collector terminal, a separate breakdown voltage design for the base terminal is not required as in the prior art.
또한, 본 발명은 다음과 같은 추가적인 효과를 더 갖는다.In addition, the present invention further has the following additional effects.
도 3은 본 발명의 추가적인 효과를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining an additional effect of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 비교부(COM1), 검출저항(Rd), 전압검출부(VD), 증폭기(AMP), 제 2 비교부(COM2) 및 피드백스위칭소자(FT)는 하나의 집적회로(IC)에 집적될 수 있다. 이때, 이 집적회로(IC)는 하나의 입력핀(IT)과 하나의 출력핀(OT)을 갖는다. 즉, 이 집적회로(IC)는 기존의 3개의 핀보다 1개 적은 2개의 핀만을 가질 수 있다. 이러한 집적회로는 각 채널별로 구비되므로, 채널이 n개라면 본 발명에서는 총 n개의 핀수를 줄일 수 있다.As shown in FIG. 3, the first comparator COM1, the detection resistor Rd, the voltage detector VD, the amplifier AMP, the second comparator COM2, and the feedback switching device FT are one unit. It may be integrated in an integrated circuit (IC). In this case, the integrated circuit IC has one input pin IT and one output pin OT. That is, the integrated circuit IC may have only two pins, one less than the existing three pins. Since the integrated circuit is provided for each channel, if the number of channels is n, the total number of pins can be reduced in the present invention.
도 4는 도 1에서의 하나의 채널에 해당하는 광원어레이(LA), 정전류회로(CC) 및 피드백제어부(FC)를 구비한 회로에서의 시뮬레이션 구성을 나타내며, 도 5는 도 4의 시뮬레이션 결과에 따른 특정 지점에서의 신호 파형을 나타낸 도면이다.FIG. 4 illustrates a simulation configuration of a circuit including a light source array LA, a constant current circuit CC, and a feedback control unit FC corresponding to one channel in FIG. 1, and FIG. 5 illustrates the simulation result of FIG. Figure is a view showing a signal waveform at a specific point according.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 헤드룸 전압을 제어하지 않고도 피드백신호(FV) 및 정전류의 제어가 가능함을 알 수 있다.As shown in FIGS. 4 and 5, it can be seen that the control of the feedback signal FV and the constant current is possible without controlling the conventional headroom voltage.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents. Will be clear to those who have knowledge of.
DC: 직류-직류 변환부 VLED: 구동전압
Vin: 입력전압 R1 내지 R4: 저항
C: 커패시터 FV: 피드백신호
LED: 발광다이오드 LA: 광원어레이
CC: 정전류회로 FC: 피드백제어부
COM1: 제 1 비교기 VR1: 제 1 기준전압
Rd: 검출저항 BT: 정전류스위칭소자
Rs: 감지저항 VD: 전압검출부
AMP: 증폭기 COM2: 제 2 비교부
VR2: 제 2 기준전압 FT: 피드백스위칭소자DC: DC-DC converter VLED: Drive voltage
Vin: input voltage R1 to R4: resistance
C: Capacitor FV: Feedback Signal
LED: Light Emitting Diode LA: Light Source Array
CC: constant current circuit FC: feedback control unit
COM1: first comparator VR1: first reference voltage
Rd: Detection resistor BT: Constant current switching element
Rs: Sense resistor VD: Voltage detector
AMP: amplifier COM2: second comparator
VR2: second reference voltage FT: feedback switching element
Claims (10)
상기 감지저항에 의해 발생된 감지전압과 미리 설정된 제 1 기준전압을 비교하고, 이 비교결과에 따라 상기 정전류스위칭소자의 제어단자에 인가되는 제 1 제어신호의 크기를 조절하는 제 1 비교부;
상기 제어단자에 인가된 제 1 제어신호에 근거하여 피드백신호의 크기를 제어하는 피드백제어부; 및,
상기 피드백제어부로부터의 피드백신호에 근거하여 상기 구동전압전송라인에 인가되는 구동전압의 크기를 조절하는 직류-직류 구동부를 포함함을 특징으로 하는 백라이트 유닛. A light source array, a constant current switching element, and a sense resistor connected in series between the drive voltage transmission line and the ground terminal;
A first comparison unit comparing the sensed voltage generated by the sense resistor with a preset first reference voltage and adjusting a magnitude of a first control signal applied to a control terminal of the constant current switching element according to the comparison result;
A feedback control unit controlling a magnitude of a feedback signal based on a first control signal applied to the control terminal; And,
And a DC-DC driver for adjusting the magnitude of the driving voltage applied to the driving voltage transmission line based on the feedback signal from the feedback controller.
상기 피드백제어부는,
상기 제 1 비교부와 상기 정전류스위칭소자의 제어단자 사이에 직렬로 접속된 검출저항;
상기 검출저항의 양단에 걸리는 전압을 검출하는 전압검출부;
상기 전압검출부로부터의 검출전압을 증폭하는 증폭기;
상기 증폭기로부터 증폭된 검출전압과 미리 설정된 제 2 기준전압을 비교하고, 이 비교결과에 따라 제 2 제어신호를 조절하여 출력하는 제 2 비교기; 및,
상기 제 2 비교기로부터의 제 2 제어신호에 따라 상기 피드백신호의 크기를 조절하는 피드백스위칭소자를 포함하며;
상기 정전류스위칭소자는 바이폴라 트랜지스터이며;
상기 피드백스위칭소자는 전계효과 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.The method of claim 1,
The feedback control unit,
A detection resistor connected in series between the first comparator and a control terminal of the constant current switching element;
A voltage detector detecting a voltage across both ends of the detection resistor;
An amplifier for amplifying the detected voltage from the voltage detector;
A second comparator comparing the detected voltage amplified by the amplifier with a second preset reference voltage and adjusting and outputting a second control signal according to the comparison result; And,
A feedback switching element for adjusting a magnitude of the feedback signal in accordance with a second control signal from the second comparator;
The constant current switching element is a bipolar transistor;
And the feedback switching element is a field effect transistor.
상기 제 2 기준전압은 상기 정전류스위칭소자의 제어단자에 인가된 최대 베이스전류보다 낮게 설정됨을 특징으로 하는 백라이트 유닛.The method of claim 2,
And the second reference voltage is set lower than a maximum base current applied to a control terminal of the constant current switching element.
상기 제 2 기준전압은 상기 최대 베이스전류의 60%~90%의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.The method of claim 3, wherein
And the second reference voltage has a value of 60% to 90% of the maximum base current.
상기 광원어레이는 직렬로 접속된 다수의 발광다이오드들을 포함함을 특징으로 하는 백라이트 유닛.The method of claim 1,
And the light source array includes a plurality of light emitting diodes connected in series.
상기 정전류스위칭소자는 전계효과 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.The method of claim 1,
And said constant current switching element is a field effect transistor.
상기 제어단자에 인가된 제 1 제어신호에 근거하여 피드백신호의 크기를 제어하는 단계; 및,
상기 피드백신호에 근거하여 상기 구동전압전송라인에 인가되는 구동전압의 크기를 조절하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 백라이트 유닛의 구동방법.A light source array, a constant current switching element, and a sense resistor connected in series between the drive voltage transmission line and the ground terminal; And a first comparator configured to compare the sensed voltage generated by the sense resistor with a preset first reference voltage and adjust the magnitude of the first control signal applied to the control terminal of the constant current switching element according to the comparison result. In the driving method of the backlight unit,
Controlling a magnitude of a feedback signal based on a first control signal applied to the control terminal; And,
And adjusting a magnitude of a driving voltage applied to the driving voltage transmission line based on the feedback signal.
상기 피드백신호의 크기를 제어하는 단계는,
상기 제 1 비교부와 상기 정전류스위칭소자의 제어단자 사이에 직렬로 검출저항을 접속시키는 단계;
상기 검출저항의 양단에 걸리는 전압을 검출하는 단계;
상기 검출된 검출전압을 증폭하는 단계;
상기 증폭된 검출전압과 미리 설정된 제 2 기준전압을 비교하고, 이 비교결과에 따라 제 2 제어신호를 조절하여 출력하는 단계; 및,
상기 출력된 제 2 제어신호에 따라 상기 피드백신호의 크기를 조절하는 단계를 포함하며;
상기 정전류스위칭소자는 바이폴라 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛의 구동방법.The method of claim 7, wherein
Controlling the magnitude of the feedback signal,
Connecting a detection resistor in series between the first comparator and a control terminal of the constant current switching element;
Detecting a voltage across both ends of the detection resistor;
Amplifying the detected detection voltage;
Comparing the amplified detection voltage with a preset second reference voltage and adjusting and outputting a second control signal according to the comparison result; And,
Adjusting the magnitude of the feedback signal according to the output second control signal;
And said constant current switching element is a bipolar transistor.
상기 제 2 기준전압은 상기 정전류스위칭소자의 제어단자에 인가된 최대 베이스전류보다 낮게 설정됨을 특징으로 하는 백라이트 유닛의 구동방법.The method of claim 8,
And the second reference voltage is set lower than a maximum base current applied to the control terminal of the constant current switching element.
상기 제 2 기준전압은 상기 최대 베이스전류의 60%~90%의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛의 구동방법.The method of claim 9,
And wherein the second reference voltage has a value of 60% to 90% of the maximum base current.
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| WO2014082315A1 (en) * | 2012-11-28 | 2014-06-05 | 深圳市华星光电技术有限公司 | Backlight drive circuit and liquid crystal display |
| KR20140076098A (en) * | 2012-12-12 | 2014-06-20 | 엘지디스플레이 주식회사 | Back light unit and mehtod for driving the same |
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