KR20130055285A - Driving apparatus for lighting device - Google Patents

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KR20130055285A KR1020110120948A KR20110120948A KR20130055285A KR 20130055285 A KR20130055285 A KR 20130055285A KR 1020110120948 A KR1020110120948 A KR 1020110120948A KR 20110120948 A KR20110120948 A KR 20110120948A KR 20130055285 A KR20130055285 A KR 20130055285A
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박진식
박상현
김형석
최은석
김진욱
김돈식
장대민
김정은
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삼성전기주식회사
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Abstract

PURPOSE: A light emitting drive device is provided to relieve a limit cycle phenomenon while precisely controlling a LED current without a resolution control of an ADC or a pulse width modulation module. CONSTITUTION: A driver(120) switches an input power and supplies a drive power to a light emitting device. A drive controller(110) controls the power switching of the driver by mixing multiple preset switching patterns according to a voltage difference between the voltage level of the drive power and a preset reference voltage. The drive controller includes an ADC(111), a controller(112), a duty setting unit(113), and a switching controller(114). The ADC receives a feedback of drive power and converts into a digital signal. The controller compares the voltage level of the digital signal with the reference voltage and controls a duty setting according to the result of the comparison. The duty setting unit sets up a switching duty by mixing at least two switching patterns which have a switching duty which is set in advance according to the control of the controller in a switching signal group unit. The switching controller controls the power switching duty of the driver according to the control signal of the duty setting unit. [Reference numerals] (112) Controller; (113) Duty setting unit; (114) Switching controller; (130) Light emitting device

Description

발광 소자 구동 장치{DRIVING APPARATUS FOR LIGHTING DEVICE}Light-emitting element driving device {DRIVING APPARATUS FOR LIGHTING DEVICE}

본 발명은 리미트 사이클(limit cycle) 현상을 해소한 발광 소자 구동장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a light emitting device driving device that eliminates the limit cycle phenomenon.

일반적으로, 실내 조명, 가로등, 텔레비젼 등 빛이 필요한 장치에는 발광 소자가 사용된다.In general, light emitting devices are used in devices that require light, such as indoor lighting, street lamps, and televisions.

최근 들어, 이러한 발광 소자 중 발광 다이오드 특히 고출력 발광 다이오드가 주목받고 있다. 고출력 발광 다이오드 (Light Emitting Diode;LED)는 긴 수명시간, 적은 유지보수 비용, 그리고 고효율의 특징으로 차세대 조명 소자로 각광받고 있다. 더욱이 오염물질이나 유해가스 배출 등이 없으며, 수은을 사용하지 않는 광원이기에 친환경적인 면에서도 그 위치가 두드러진다. Recently, light emitting diodes, particularly high output light emitting diodes, have been attracting attention. High power light emitting diodes (LEDs) are the next generation of lighting devices due to their long lifespan, low maintenance cost, and high efficiency. Moreover, it is free from pollutants and harmful gases, and is a light source that does not use mercury.

이에 따라, 유럽을 비롯하여 전세계적으로 백열등이나 형광등에 대한 생산 축소 및 규제를 준비 혹은 이미 시작 중인 상황에서 LED의 가치는 더욱 커지고 있다. 유럽연합(EU)이 오는 2012년까지 백열전구를 없애기로 하는 등 백열전구 퇴출은 국제사회에서 조명기기 에너지효율화의 최대 이슈가 되고 있다. As a result, the value of LEDs is growing even further in Europe and around the world, in preparation for, or already starting to reduce production and regulation of incandescent and fluorescent lamps. The incidence of incandescent light bulbs, such as the European Union (EU) to end incandescent light bulbs by 2012, has become the biggest issue of energy efficiency in lighting equipment in the international community.

이렇게 백열전구가 사라지는 대신 고효율 발광다이오드(LED) 보급이 확대되고 있다. 우리나라에서도 2009년부터 공공기관을 중심으로 LED조명으로의 점진적인 교체가 본격화되고, 가로등 역시 2009년을 기점으로 LED등으로 전면 교체된다. 여기에 2013년부터 백열등 판매를 전면 금지키로 하면서 이를 LED등으로 교체해가는 과정이 예정되어 있어 바야흐로 LED산업은 2009년을 기점으로 본격적인 성장사이클에 접어들 것으로 기대되고 있다. Instead of disappearing incandescent bulbs, the spread of high-efficiency light emitting diodes (LEDs) is expanding. In Korea, the gradual replacement of LED lighting with a focus on public institutions has been in full swing since 2009, and street lamps will be replaced with LED lamps starting from 2009. In addition, the company is planning to prohibit the sale of incandescent lamps from 2013 and replace it with LED lamps. Therefore, the LED industry is expected to enter the full-scale growth cycle starting from 2009.

그러나, 고급 조명 시장, 예를 들어 나이트 클럽이나 전시회 등에서는 LED의 가격적인 면보다 성능 즉, 시선을 사로잡을 수 있는 역동적인 색상이나 미적 감각을 자유롭게 표현할 수 있다는 점을 인정을 받아 기존의 조명이 빠르게 대체될 것으로 예상된다. 또한, 삶의 질과 행복을 추구하는 웰빙 (well-being) 열풍이 우리 주위에 급속히 확산되면서 생활과 밀접하게 관련된 빛에 대한 관심이 증가하고 있으며, 최첨단 조명 기술이 연구, 개발되고 있다.
However, in the high-end lighting market, for example, nightclubs and exhibitions, existing lighting is rapidly recognized because it is free to express the performance, that is, the dynamic color or aesthetic sense that can catch the eye, rather than the price of LED. It is expected to be replaced. In addition, as the well-being craze that pursues quality of life and happiness spreads rapidly around us, interest in light closely related to life is increasing, and cutting-edge lighting technology is being researched and developed.

LED는 색재현율이 매우 높고, 색온도 및 휘도를 세부적으로 조절할 수 있기 때문에 이러한 감성조명에 적용하기에 적합하다. 이렇듯 LED가 조명(광원)으로서의 특징을 요약하면 아래와 같다.
The LED has a very high color reproducibility and fine adjustment of color temperature and brightness, which makes it suitable for such emotional lighting. Thus, the characteristics of LED as an illumination (light source) are summarized as follows.

- 열손실이 작은 광원으로서 백열구에 비해 전력소비량이 매우 작아 에너지절약이 가능하며, 수명 및 유지보수 면에서도 우수한 특징을 나타낸다.-As a light source with low heat loss, power consumption is very small compared to incandescent bulb, which saves energy and shows excellent characteristics in terms of life and maintenance.

- LED를 사용한 조명광원은 LED의 조합으로, 풍부한 색상의 광원을 구현할 수 있다.-Illumination light source using LED is a combination of LED, which can realize a rich color light source.

- 기계적 강도가 우수하고, 저전력을 소모한다. -Excellent mechanical strength, low power consumption.

- 일체형(전원부, 램프부, 베이스부)으로 무게가 가볍기 때문에 운송비를 절감할 수 있으며, 제작설치가 간편하여 인건비 절감효과 및 환경보호측면에서도 폐기물이 감소되는 효과가 있다.-Since the weight is light due to the integrated type (power supply part, lamp part, base part), transportation cost can be reduced.

고출력 LED는 기존의 소형 LED 와 달리 파워레이트가 1W를 넘어가기 때문에, 안정적인 동작과 효율을 가지는 드라이버 회로를 필요로 한다. 또한 조명 제품의 경우, 수십~수백 W의 파워를 소모하기 때문에, 저항을 이용한 드라이빙 기법은 고효율을 지향하는 LED 조명시스템에 맞지 않다.  High-power LEDs, unlike conventional small LEDs, require a driver circuit with stable operation and efficiency because the power rate exceeds 1W. In addition, in the case of lighting products, power consumption of tens to hundreds of W is used, so a driving method using a resistor is not suitable for a high efficiency LED lighting system.

일반적으로 드라이버의 제어회로는 주로 아날로그 제어회로를 사용해왔고, 외부적으로 디밍(Dimming)을 디지털로 구현하여, LED 조명 시스템을 구축해왔다. 최근 마이크로 컨트롤러 유닛 기능의 향상과 함께 LED 구동 회로 내부 구조까지 디지털 제어를 하는 방법이 소개되었다. In general, driver control circuits have mainly used analog control circuits, and have externally implemented dimming digitally to construct LED lighting systems. Recently, a method of digitally controlling the internal structure of the LED driving circuit with the improvement of the microcontroller unit function has been introduced.

이 방법은 외부 아날로그 제어칩을 없애므로, 에이직(Asic)화에 유리해지는 장점을 갖게 해준다. 특히, 디지털 방식은 LED 모듈 숫자가 많아질수록 그 장점이 부각된다.This method eliminates the external analog control chip, which has the advantage of being advantageous for Asic. In particular, the digital method has its advantages as the number of LED modules increases.

이러한 디지털 방식은 아날로그-디지털 컨버터(analog digital converter;ADC)와 펄스폭 변조(pulse width modulation; PWM) 모듈을 사용하는데,This digital method uses an analog-to-digital converter (ADC) and a pulse width modulation (PWM) module.

아날로그-디지털 컨버터와 펄스폭 변조 모듈 간의 해상도의 차이에 의해 LED 구동에 사용되는 디지털 신호가 1~2비트(bit) 정도 흔들리는 리미트 사이클(limit cycle) 현상이 발생하며, 이에 따라 LED에 공급되는 전압에 리플이 포함되어 LED가 깜빡거리는 문제점이 있다.Due to the difference in resolution between the analog-to-digital converter and the pulse width modulation module, there is a limit cycle in which the digital signal used to drive the LED fluctuates by 1 to 2 bits, and thus the voltage supplied to the LED. There is a problem that the LED flickers because of ripple.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 펄스폭 변조 모듈의 해상도를 향상시킬 수 있으나, 이는 구동 장치의 제조 비용을 상승시키는 문제점이 있고, 반대로 아날로그-디지털 컨버터의 해상도를 낮추면 정밀한 LED 전류 제어가 어렵다는 문제점이 있다.In order to solve this problem, the resolution of the pulse width modulation module can be improved, but this has the problem of increasing the manufacturing cost of the driving device, and conversely, lowering the resolution of the analog-to-digital converter has a problem that precise LED current control is difficult. .

본 발명의 과제는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 발광 다이오드에 공급되는 전압과 기준 전압 간의 차이에 따라 각각 사전에 설정된 듀티를 갖는 복수의 스위칭 패턴을 혼합하여 아날로그-디지털 컨버터나 펄스폭 변조 모듈의 해상도 조정 없이 LED 전류를 정밀하게 제어하면서도 리미트 사이클 현상을 해소할 수 있는 발광 다이오드 구동 장치를 제공한다.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems, and the present invention is to mix a plurality of switching patterns each having a preset duty according to the difference between the voltage supplied to the light emitting diode and the reference voltage, analog-to-digital converter or pulse It provides LED driving devices that can eliminate limit cycles while precisely controlling LED current without adjusting the width modulation module's resolution.

상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면은 입력 전원을 스위칭하여 구동 전원을 발광 소자에 공급하는 구동부; 및In order to solve the above problems of the present invention, one technical aspect of the present invention is a driving unit for supplying the driving power to the light emitting device by switching the input power; And

상기 구동 전원의 전압 레벨과 사전에 설정된 기준 전압 간의 전압 차에 따라 사전에 설정된 복수의 스위칭 패턴을 혼합하여 상기 구동부의 전원 스위칭을 제어하는 구동 제어부를 포함하는 발광 소자 구동 장치를 제공하는 것이다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a light emitting device driving apparatus including a driving control unit for controlling power switching of the driving unit by mixing a plurality of preset switching patterns according to a voltage difference between a voltage level of the driving power source and a preset reference voltage.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 구동 제어부는According to one technical aspect of the invention, the drive control unit

상기 구동 전원을 피드백받아 디지털 신호로 변환하는 ADC;An ADC receiving the feedback of the driving power and converting the driving power into a digital signal;

상기 ADC로부터의 디지털 신호의 전압 레벨과 상기 기준 전압을 비교하여 그 비교 결과에 따라 듀티 설정을 제어하는 제어부;A controller which compares the voltage level of the digital signal from the ADC with the reference voltage and controls the duty setting according to the comparison result;

상기 제어부의 제어에 따라 사전에 설정된 스위칭 듀티(duty)를 갖는 적어도 둘의 스위칭 패턴을 사전에 설정된 스위칭 신호 그룹 단위로 혼합하여 스위칭 듀티를 설정하는 듀티 설정부; 및A duty setting unit for setting a switching duty by mixing at least two switching patterns having a preset switching duty in units of a preset switching signal group under the control of the controller; And

상기 듀티 설정부의 제어 신호에 따라 상기 구동부의 전원 스위칭 듀티를 제어하는 스위칭 제어부를 포함할 수 있다.
And a switching controller for controlling the power switching duty of the driving unit according to the control signal of the duty setting unit.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 듀티 설정부는 사전에 설정된 제1 스위칭 듀티를 갖는 제1 스위칭 패턴과, 상기 제1 스위칭 패턴의 상기 제1 스위칭 듀티와 다른 제2 스위칭 듀티를 갖는 제2 스위칭 패턴을 혼합할 수 있다.
According to one technical aspect of the present invention, the duty setting unit may include a first switching pattern having a first switching duty preset and a second switching duty different from the first switching duty of the first switching pattern. Two switching patterns can be mixed.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 듀티 설정부는 상기 제1 스위칭 패턴과 상기 제2 스위칭 패턴을 적어도 1회씩 혼합할 수 있으며, 상기 듀티 설정부는 상기 제1 스위칭 패턴과 상기 제2 스위칭 패턴을 번갈아서 혼합할 수 있다.
According to one technical aspect of the present invention, the duty setting unit may mix the first switching pattern and the second switching pattern at least once, and the duty setting unit may include the first switching pattern and the second switching pattern. Can be mixed alternately.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 구동부는According to one technical aspect of the present invention,

상기 구동 제어부의 스위칭 제어에 따라 상기 입력 전원을 스위칭하는 스위칭부; 및A switching unit for switching the input power according to the switching control of the driving control unit; And

상기 스위칭부에 의해 스위칭된 전원을 필터링하는 출력 필터부를 포함할 수 있다.
It may include an output filter unit for filtering the power switched by the switching unit.

본 발명에 따르면, 발광 다이오드에 공급되는 전압과 기준 전압 간의 차이에 따라 각각 사전에 설정된 듀티를 갖는 복수의 스위칭 패턴을 혼합하여 아날로그-디지털 컨버터나 펄스폭 변조 모듈의 해상도 조정 없이 LED 전류를 정밀하게 제어하면서도 리미트 사이클 현상을 해소할 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention, the LED current is precisely adjusted without adjusting the resolution of the analog-to-digital converter or the pulse width modulation module by mixing a plurality of switching patterns each having a preset duty according to the difference between the voltage supplied to the light emitting diode and the reference voltage. While controlling, there is an effect that can eliminate the limit cycle phenomenon.

도 1은 본 발명의 발광 소자 구동 장치의 개략적인 구성도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 발광 소자 구동 장치의 스위칭 패턴 혼합의 실시예를 나타내는 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 발광 소자 구동 장치의 스위칭 패턴 조합 방법의 실시예를 나타내는 도면.
도 5a 내지 도 5e는 도 3에 도시된 본 발명의 발광 소자 구동 장치의 스위칭 패턴 혼합의 실시예에 따른 LED 전류를 나타내는 그래프.
1 is a schematic configuration diagram of a light emitting element driving apparatus of the present invention.
2 and 3 show an embodiment of switching pattern mixing of the light emitting element driving apparatus of the present invention.
4A and 4B show an embodiment of a switching pattern combination method of the light emitting element driving apparatus of the present invention.
5A to 5E are graphs showing LED currents according to an embodiment of switching pattern mixing of the light emitting device driving apparatus of the present invention shown in FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다라고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
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, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 또는 유사한 부호를 사용한다.
The same or similar reference numerals are used throughout the drawings for portions having similar functions and functions.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때는 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' with another part, it is not only a case where it is directly connected, but also a case where it is indirectly connected with another element in between do.

또한, 어떤 구성요소를 포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
Also, to include an element means to include other elements, not to exclude other elements unless specifically stated otherwise.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 발광 소자 구동 장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a light emitting element driving apparatus of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 발광 소자 구동 장치(100)는 구동 제어부(110)와 구동부(120)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the light emitting device driving apparatus 100 of the present invention may include a driving controller 110 and a driver 120.

구동 제어부(110)는 발광 소자(130)의 구동을 제어할 수 있고, 구동부(120)는 구동 제어부(110)의 제어에 따라 발광 소자(130)를 구동시킬 수 있다.
The driving control unit 110 may control the driving of the light emitting device 130, and the driving unit 120 may drive the light emitting device 130 under the control of the driving control unit 110.

구동 제어부(110)는 ADC(111), 제어부(112), 듀티 설정부(113) 및 스위칭 제어부(114)를 포함할 수 있다.The driving controller 110 may include an ADC 111, a controller 112, a duty setting unit 113, and a switching controller 114.

ADC(111)는 구동부(120)로부터 발광 소자(130)에 공급되는 아날로그 신호 형태의 구동 전원을 피드백 받아 이를 디지털 신호로 변환할 수 있다.The ADC 111 may receive feedback of the driving power in the form of an analog signal supplied from the driver 120 to the light emitting device 130 and convert the feedback power into a digital signal.

제어부(112)는 ADC(111)로부터의 디지털 신호(Dout)에 포함된 전압 레벨과 사전에 설정된 기준 전압(Dref)과 비교하여 그 비교 결과에 따라 스위칭 듀티 설정을 제어할 수 있다. 여기서, 제어부(112)는 ADC(111)로부터의 디지털 신호의 전압 레벨을 처리하게 위해, 기준 전압(Dref)도 디지털 신호를 전달받을 수 있다.The controller 112 may compare the voltage level included in the digital signal Dout from the ADC 111 with a preset reference voltage Dref and control the switching duty setting according to the comparison result. Here, the control unit 112 may receive the digital signal also the reference voltage (Dref) to process the voltage level of the digital signal from the ADC (111).

듀티 설정부(113)는 각각 사전에 설정된 듀티를 갖는 복수의 스위칭 패턴을 룩업 테이블에 저장할 수 있고, 제어부(112)의 비교 결과에 따른 제어에 따라, 듀티 설정부(113)는 복수의 스위칭 패턴을 혼합하여 스위칭 듀티를 설정할 수 있다. 이에 관해서는 이후에 도면을 참조하여 상세히 후술하도록 한다.The duty setting unit 113 may store a plurality of switching patterns each having a preset duty in the lookup table, and the duty setting unit 113 may control the plurality of switching patterns according to control according to the comparison result of the control unit 112. You can set the switching duty by mixing. This will be described later in detail with reference to the accompanying drawings.

스위칭 제어부(114)는 듀티 설정부(113)에 의해 설정된 듀티를 갖는 펄스 폭 변조(pulse width modulation;PWM) 신호를 제공하여 구동부(120)의 전원 스위칭을 제어할 수 있다.
The switching controller 114 may provide a pulse width modulation (PWM) signal having a duty set by the duty setting unit 113 to control power switching of the driver 120.

구동부(120)는 스위칭부(121)와 출력 필터부(122)를 포함할 수 있다.The driving unit 120 may include a switching unit 121 and an output filter unit 122.

스위칭부(121)는 입력 전원(Vin)을 공급받는 입력 전원 단과 접지 사이에 직렬 연결된 적어도 2개의 스위치(S1,S2)를 포함할 수 있다. 2개의 스위치(S1,S2)는 스위칭 제어부(114)로부터의 펄스 폭 변조 신호에 따라 온/오프되어 입력 전원(Vin)을 스위칭하여 구동 전원을 출력할 수 있다.The switching unit 121 may include at least two switches S1 and S2 connected in series between the input power terminal receiving the input power Vin and the ground. The two switches S1 and S2 may be turned on / off according to the pulse width modulation signal from the switching controller 114 to switch the input power Vin to output the driving power.

출력 필터부(122)는 스위칭부(121)로부터의 구동 전원을 필터링하여 발광 소자(130)에 출력할 수 있다. 이를 위해, 출력 필터부(122)는 인덕터(L)와 캐패시터(C)를 포함할 수 있으며, 인덕터(L)와 캐패시터(C)는 LC 필터를 구성하여 구동 전원을 필터링할 수 있다.The output filter unit 122 may filter the driving power from the switching unit 121 and output the filtered power to the light emitting device 130. To this end, the output filter unit 122 may include an inductor L and a capacitor C, and the inductor L and the capacitor C may form an LC filter to filter the driving power.

도 2 및 도 3은 본 발명의 발광 소자 구동 장치의 스위칭 패턴 혼합의 실시예를 나타내는 도면이다.2 and 3 are views showing an embodiment of switching pattern mixing of the light emitting element driving apparatus of the present invention.

도 1과 함께 도 2를 참조하면, 듀티 설정부(113)는 룩업 테이블에 사전에 설정된 제1 듀티를 갖는 제1 스위칭 패턴(Dc1)과 상기 제1 듀티와 다른 제2 듀티를 갖는 제2 스위칭 패턴(Dc2)를 저장할 수 있다. Referring to FIG. 2 together with FIG. 1, the duty setting unit 113 may include a first switching pattern Dc1 having a first duty preset in a lookup table and a second switching having a second duty different from the first duty. The pattern DC2 can be stored.

예를 들어, 제1 및 제2 스위칭 패턴(Dc1,Dc2)의 스위칭 듀티가 스위칭 제어부(114)에서 하드웨어적으로 발생시킬 수 있는 가장 근접한 스위칭 패턴일 경우, 제1 및 제2 스위칭 패턴(Dc1,Dc2) 사이의 듀티를 갖는 스위칭 패턴을 생성하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 스위칭 패턴(Dc1)과 제2 스위칭 패턴(Dc2)를 교번으로 발생시키면 평균적으로 제1 및 제2 스위칭 패턴(Dc1,Dc2) 사이의 듀티를 갖는 스위칭 패턴((Dc1+Dc2)/2)으로 구동부(120)의 전원 스위칭을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스위칭 제어부(114)의 해상도는 1비트 증가되는 효과를 가져올 수 있다.
For example, when the switching duty of the first and second switching patterns Dc1 and Dc2 is the closest switching pattern that can be generated in hardware by the switching controller 114, the first and second switching patterns Dc1, In order to generate a switching pattern having a duty between Dc2), alternately generating the first and second switching patterns Dc1 and Dc2 as shown in FIG. Power switching of the driver 120 may be controlled by a switching pattern (Dc1 + Dc2) / 2 having a duty between (Dc1 and Dc2). Accordingly, the resolution of the switching controller 114 may have an effect of increasing by 1 bit.

이에 기초하여, 도 3을 참조하면, 제1 및 제2 스위칭 패턴(Dc1,Dc2)를 발생시키는 횟수의 비율을 조정하여 제1 및 제2 스위칭 패턴(Dc1,Dc2) 사이의 듀티를 갖는 스위칭 패턴을 복수개 생성할 수 있다.Based on this, referring to FIG. 3, a switching pattern having a duty between the first and second switching patterns Dc1 and Dc2 by adjusting a ratio of the number of times of generating the first and second switching patterns Dc1 and Dc2. You can create multiple.

예를 들어, 제1 및 제2 스위칭 패턴(Dc1,Dc2)의 비율을 1:3, 2:2, 3:1로 혼합하여 출력하면 제1 및 제2 스위칭 패턴(Dc1,Dc2)의 듀티 사이에 (Dc1+3*Dc2)/4, (Dc1+Dc2)/2, (3*Dc1+Dc2)/4의 스위칭 패턴으로 구동부(120)의 전원 스위칭을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스위칭 제어부(114)의 해상도는 2비트 증가되는 효과를 가져올 수 있다. For example, when a ratio of the first and second switching patterns Dc1 and Dc2 is mixed and output as 1: 3, 2: 2, and 3: 1, the duty ratio between the first and second switching patterns Dc1 and Dc2 may be reduced. The switching of the power supply of the driver 120 may be controlled by a switching pattern of (Dc1 + 3 * Dc2) / 4, (Dc1 + Dc2) / 2, and (3 * Dc1 + Dc2) / 4. Accordingly, the resolution of the switching controller 114 may have an effect of increasing by 2 bits.

상술한 스위칭 패턴을 형성하는 경우 스위칭 듀티가 가변되어 구동 전원의 전압 리플이 추가적으로 발생할 수도 있다. In the case of forming the above-described switching pattern, the switching duty may be varied to additionally generate voltage ripple of the driving power supply.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 발광 소자 구동 장치의 스위칭 패턴 조합 방법의 실시예를 나타내는 도면이다.4A and 4B are views showing an embodiment of a switching pattern combination method of the light emitting element driving apparatus of the present invention.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 스위칭 패턴 형성에 있어서, {Dc1,Dc1,Dc1,Dc1,Dc2,Dc2,Dc2,Dc2}의 스위칭 패턴 혼합 비율을 갖는 스위칭 듀티는 {Dc1,Dc2,Dc1,Dc2,Dc1,Dc2,Dc1,Dc2}의 스위칭 듀티와 동일할 수 있으나, {Dc1,Dc2,Dc1,Dc2,Dc1,Dc2,Dc1,Dc2}의 경우가 {Dc1,Dc1,Dc1,Dc1,Dc2,Dc2,Dc2,Dc2}에 비하여 2배 높은 기보 주파수를 갖는 리플이 발생하게 되며 리플 주파수가 높아지면 출력 필터부(122)의 LC 필터의 인덕터(L) 및 캐패시터(C)의 소자 크기가 줄어들 수 있다. 즉, 도 4b와 같이 스위칭 패턴을 혼합할 경우 출력 리플이 저감될 수 있다.
4A and 4B, in forming a switching pattern, a switching duty having a switching pattern mixing ratio of {Dc1, Dc1, Dc1, Dc1, Dc2, Dc2, Dc2, Dc2} is {Dc1, Dc2, Dc1, Dc2 , Dc1, Dc2, Dc1, Dc2} may be the same as the switching duty, but {Dc1, Dc2, Dc1, Dc2, Dc1, Dc2, Dc1, Dc2} is {Dc1, Dc1, Dc1, Dc1, Dc2, Dc2 Ripple having a notation frequency twice as high as that of Dc2 and Dc2} occurs, and as the ripple frequency increases, the device size of the inductor L and the capacitor C of the LC filter of the output filter 122 may be reduced. . That is, when the switching pattern is mixed as shown in FIG. 4B, the output ripple may be reduced.

상술한, 출력 리플의 주파수는 다음의 수식과 같은 관계를 가질 수 있다.The frequency of the output ripple may have a relationship as in the following equation.

(수식)(Equation)

fripple=fsw/2M f ripple = f sw / 2 M

여기서, fripple는 출력 리플의 주파수이고, fsw는 스위칭을 제어하는 PWM 신호의 스위칭 주파수이며, 2M는 스위칭 제어부(114)가 M 비트의 해상도로 증가하여 2M개의 스위칭 패턴으로 구동부(120)의 스위칭을 제어한다는 의미이다.
Where f ripple is the frequency of the output ripple, f sw is a switching frequency of a PWM signal for controlling switching, and 2 M means that the switching controller 114 increases the resolution of the M bits to control the switching of the driver 120 with 2 M switching patterns.

도 5a 내지 도 5e는 도 3에 도시된 본 발명의 발광 소자 구동 장치의 스위칭 패턴 혼합의 실시예에 따른 LED 전류를 나타내는 그래프이다.5A to 5E are graphs illustrating LED currents according to embodiments of switching pattern mixing of the light emitting device driving apparatus of the present invention illustrated in FIG. 3.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 예를 들어 스위칭 제어부(114)가 8비트의 해상도를 가질 경우 제1 스위칭 패턴(Dc1)의 스위칭 듀티는 77/256이고, 이에 인접한 제2 스위칭 패턴(Dc2)의 스위칭 듀티는 78/256일 수 있으며, 이때의 발광 소자 특히 발광 다이오드에 흐르는 전류(ILED)는 각각 402mA와 422mA로 측정될 수 있다.5A and 5B, for example, when the switching controller 114 has an 8-bit resolution, the switching duty of the first switching pattern Dc1 is 77/256, and the second switching pattern Dc2 adjacent thereto. The switching duty of may be 78/256, wherein the current (ILED) flowing in the light emitting device, in particular the light emitting diode, may be measured at 402 mA and 422 mA, respectively.

이때, 듀티 설정부(113)에서 스위칭 패턴을 혼합하여 2비트의 해상도를 추가적으로 구현하는 경우 제1 및 제2 스위칭 패턴(Dc1,Dc2)의 듀티 사이에 (Dc1+3*Dc2)/4, (Dc1+Dc2)/2, (3*Dc1+Dc2)/4의 스위칭 패턴에 의한 발광 다이오드에 흐르는 전류(ILED)는 각각 412mA, 415mA, 419mA로 측정될 수 있다.At this time, in the case where the duty setting unit 113 mixes the switching patterns to additionally implement 2 bits of resolution, (Dc1 + 3 * Dc2) / 4, (between the duty of the first and second switching patterns Dc1 and Dc2), The current ILED flowing through the light emitting diode by the switching patterns Dc1 + Dc2) / 2 and (3 * Dc1 + Dc2) / 4 may be measured at 412 mA, 415 mA, and 419 mA, respectively.

즉, 발광 다이오드에 흐르는 전류를 보다 정밀하게 제어할 수 있다.
That is, the current flowing through the light emitting diode can be controlled more precisely.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 발광 다이오드에 공급되는 전압과 기준 전압 간의 차이에 따라 각각 사전에 설정된 듀티를 갖는 복수의 스위칭 패턴을 혼합하여 아날로그-디지털 컨버터나 펄스폭 변조 모듈의 해상도 조정 없이 LED 전류를 정밀하게 제어하면서도 리미트 사이클 현상을 해소하여 LED 전류의 리플을 제거할 수 있다.
As described above, according to the present invention, a plurality of switching patterns each having a preset duty according to the difference between the voltage supplied to the light emitting diode and the reference voltage are mixed so that the resolution of the analog-digital converter or the pulse width modulation module is not adjusted. While controlling the LED current precisely, the limit cycle can be eliminated to eliminate ripple in the LED current.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the particular forms disclosed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100...발광 다이오드 구동 장치
110...구동 제어부
111...ADC
112...제어부
113...듀티 설정부
114...스위칭 제어부
120...구동부
121...스위칭부
122...출력 필터부
130...발광 소자
100 ... LED Driver
110 ... Drive control
111 ... ADC
112.Control panel
113 ... Duty setting section
114 ... switching control
120.Driver
121.Switching part
122.Output filter unit
130 ... light emitting element

Claims (6)

입력 전원을 스위칭하여 구동 전원을 발광 소자에 공급하는 구동부; 및
상기 구동 전원의 전압 레벨과 사전에 설정된 기준 전압 간의 전압 차에 따라 사전에 설정된 복수의 스위칭 패턴을 혼합하여 상기 구동부의 전원 스위칭을 제어하는 구동 제어부
를 포함하는 발광 소자 구동 장치.
A driving unit for switching the input power to supply driving power to the light emitting device; And
A driving controller controlling power switching of the driving unit by mixing a plurality of preset switching patterns according to a voltage difference between the voltage level of the driving power source and a preset reference voltage;
Light emitting element driving apparatus comprising a.
제1항에 있어서, 상기 구동 제어부는
상기 구동 전원을 피드백받아 디지털 신호로 변환하는 ADC;
상기 ADC로부터의 디지털 신호의 전압 레벨과 상기 기준 전압을 비교하여 그 비교 결과에 따라 듀티 설정을 제어하는 제어부;
상기 제어부의 제어에 따라 사전에 설정된 스위칭 듀티(duty)를 갖는 적어도 둘의 스위칭 패턴을 사전에 설정된 스위칭 신호 그룹 단위로 혼합하여 스위칭 듀티를 설정하는 듀티 설정부; 및
상기 듀티 설정부의 제어 신호에 따라 상기 구동부의 전원 스위칭 듀티를 제어하는 스위칭 제어부
를 포함하는 발광 소자 구동 장치.
The method of claim 1, wherein the driving control unit
An ADC receiving the feedback of the driving power and converting the driving power into a digital signal;
A controller which compares the voltage level of the digital signal from the ADC with the reference voltage and controls the duty setting according to the comparison result;
A duty setting unit for setting a switching duty by mixing at least two switching patterns having a preset switching duty in units of a preset switching signal group under the control of the controller; And
Switching control unit for controlling the power switching duty of the driving unit in accordance with the control signal of the duty setting unit
Light emitting element driving apparatus comprising a.
제2항에 있어서,
상기 듀티 설정부는 사전에 설정된 제1 스위칭 듀티를 갖는 제1 스위칭 패턴과, 상기 제1 스위칭 패턴의 상기 제1 스위칭 듀티와 다른 제2 스위칭 듀티를 갖는 제2 스위칭 패턴을 혼합하는 발광 소자 구동 장치.
The method of claim 2,
And the duty setting unit mixes a first switching pattern having a preset first switching duty and a second switching pattern having a second switching duty different from the first switching duty of the first switching pattern.
제3항에 있어서,
상기 듀티 설정부는 상기 제1 스위칭 패턴과 상기 제2 스위칭 패턴을 적어도 1회씩 혼합하는 발광 소자 구동 장치.
The method of claim 3,
And the duty setting unit mixes the first switching pattern and the second switching pattern at least once.
제4항에 있어서,
상기 듀티 설정부는 상기 제1 스위칭 패턴과 상기 제2 스위칭 패턴을 번갈아서 혼합하는 발광 소자 구동 장치.
5. The method of claim 4,
And the duty setting unit alternately mixes the first switching pattern and the second switching pattern.
제1항에 있어서, 상기 구동부는
상기 구동 제어부의 스위칭 제어에 따라 상기 입력 전원을 스위칭하는 스위칭부; 및
상기 스위칭부에 의해 스위칭된 전원을 필터링하는 출력 필터부
를 포함하는 발광 소자 구동 장치.
2. The apparatus of claim 1, wherein the driving unit
A switching unit for switching the input power according to the switching control of the driving control unit; And
An output filter for filtering the power switched by the switching unit
Light emitting element driving apparatus comprising a.
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