KR20130072656A - 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로 및 이의 구동방법 - Google Patents

발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로 및 이의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력효율을 증가시킬 수 있는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로에 관한 것으로, 구동전압공급라인에서 소비되는 전류의 크기가 미리 설정된 기준값보다 작거나 같을 경우 외부로부터의 입력전압을 부스팅 및 안정화하여 상기 구동전압공급라인으로 공급하고, 상기 구동전압공급라인에서 소비되는 전류의 크기가 상기 기준값을 초과할 경우 상기 외부로부터의 입력전압을 부스팅하여 상기 구동전압공급라인으로 공급하는 것을 특징으로 한다.

Description

발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로 및 이의 구동방법{CIRCUIT FOR GENERATING DRIVING VOLTAGE OF LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 발광다이오드표시장치의 전원공급회로에 관한 것으로, 특히 전력효율을 증가시킬 수 있는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로 및 이의 구동방법에 대한 것이다.
발광다이오드표시장치의 화소들은 발광다이오드를 포함하고 있는 바, 이 발광다이오드는 구동전압에 의해 발생된 구동전류에 따라 광을 출사한다.
화소들로 공급되는 구동전류를 안정화하기 위해 이의 근원이 되는 구동전압을 안정화하는 것이 필요한 바, 이러한 안정화 단계를 거친 구동전압은 원래의 구동전압보다 작아지게 된다. 그런데, 구동전압이 작아지게 되면 전력효율(power efficiency)이 감소하여 소비 전류의 증가가 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술된 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 노이즈에 취약한 저 계조의 화상이 표시될 때는 부스팅된 구동전압을 안정화시켜 구동전압공급라인으로 제공하여 구동전류의 왜곡을 방지함과 아울러, 노이즈에 강한 고 계조의 화상이 표시될 때는 부스팅된 구동전압을 안정화시키지 않고 바로 구동전압공급라인으로 제공함으로써 전력효율을 높일 수 있는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로 및 이의 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술된 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로는, 구동전압공급라인에서 소비되는 전류의 크기가 미리 설정된 기준값보다 작거나 같을 경우 외부로부터의 입력전압을 부스팅 및 안정화하여 상기 구동전압공급라인으로 공급하고, 상기 구동전압공급라인에서 소비되는 전류의 크기가 상기 기준값을 초과할 경우 상기 외부로부터의 입력전압을 부스팅하여 상기 구동전압공급라인으로 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 구동전압생성회로는, 상기 외부로부터의 입력전압을 상승시켜 부스팅전압을 생성하고, 이 부스팅전압을 부스팅출력단자를 통해 출력하는 부스팅부; 안정화입력단자에 입력된 부스팅전압을 안정화하여 안정화전압을 생성하고, 이 안정화전압을 안정화출력단자를 통해 출력함과 아울러, 안정화피드백단자를 통해 상기 안정화출력단로부터의 안정화전압을 공급받는 안정화부; 스위치제어신호에 따라 제어되어 상기 부스팅출력단자와 안정화입력단자를 연결하는 제 1 스위칭동작 및 상기 부스팅출력단자와 안정화출력단자를 서로 연결하는 제 2 스위칭동작 중 어느 하나를 수행하는 제 1 스위치; 상기 부스팅출력단자로부터의 부스팅전압을 분압하여 제 1 분압전압을 생성하는 제 1 전압분압기; 상기 스위치제어신호에 따라 제어되어 상기 부스팅출력단자와 상기 제 1 전압분압기를 연결하는 제 1 스위칭동작 및 상기 부스팅출력단자와 상기 제 1 전압분압기간의 연결을 분리하는 제 2 스위칭동작 중 어느 하나를 수행하는 제 2 스위치; 상기 안정화출력단자로부터의 부스팅전압을 분압하여 제 2 분압전압을 생성하는 제 2 전압분압기; 상기 스위치제어신호에 따라 상기 안정화출력단자와 상기 안정화피드백단자를 연결하는 제 1 스위칭동작 및 상기 안정화출력단자와 상기 제 2 전압분압기를 연결하는 제 2 스위칭동작 중 어느 하나를 수행하는 제 3 스위치; 상기 제 1 전압분압기로부터의 제 1 분압전압과 상기 제 2 전압분압기로부터의 제 2 분압전압 중 어느 하나의 분압전압을 공급받아, 이 분압전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하고, 이 비교 결과에 근거하여 구동펄스를 연속적으로 출력하거나 또는 비연속적으로 출력하는 펄스모드선택부; 및, 상기 펄스모드선택부로부터 출력된 구동펄스의 수를 미리 설정된 임계기간 동안 카운팅하여 그 카운팅된 구동펄스의 개수가 미리 설정된 임계치보다 작을 경우 상기 구동전압공급라인에서 소비되는 전류의 크기가 상기 기준값보다 작거나 같다고 판단하여 상기 제 1 내지 제 3 스위치들이 모두 제 1 스위칭동작을 수행하도록 제어하고, 상기 임계기간 동안 카운팅된 구동펄스의 개수가 상기 임계치와 같거나 이보다 클 경우 상기 구동전압공급라인에서 소비되는 전류의 크기가 상기 기준값을 초과하였다고 판단하여 상기 제 1 내지 제 3 스위치들이 모두 제 2 스위칭동작을 수행하도록 제어하는 스위치제어부를 포함함을 특징으로 한다.
상기 스위치제어부는 최초 제 1 내지 제 3 스위치들이 제 1 스위칭동작을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 부스팅부는, 상기 외부에서 입력전압을 공급하는 입력라인과 상기 부스팅부의 부스팅입력단자간에 연결된 인덕터; 상기 펄스모드선택부로부터 출력되어 상기 부스팅부의 부스팅피드백단자에 인가된 구동펄스에 따라 제어되며, 상기 부스팅입력단자와 접지단자 사이에 접속된 부스팅스위칭소자; 및, 상기 부스팅입력단자와 상기 부스팅출력단자 사이에 접속된 다이오드를 포함함을 특징으로 한다.
상기 인덕터는 상기 부스팅부의 외부에 위치함을 특징으로 한다.
상기 안정화부는, 상기 안정화피드백단자에 인가된 안정화전압을 분압하여 안정화분압전압을 생성하는 안정화분압기; 미리 설정된 제 1 기준전압과 상기 안정화분압기로부터의 안정화분압전압을 비교하고, 이 비교 결과에 근거하여 출력을 발생하는 안정화비교기; 및, 상기 안정화비교기로부터의 출력에 따라 제어되며, 상기 안정화입력단자와 안정화출력단자 사이에 접속된 안정화스위칭소자를 포함함을 특징으로 한다.
상기 펄스모드선택부는, 미리 설정된 제 2 기준전압과 상기 제 1 전압분압기로부터의 제 1 분압전압을 비교하고, 이 비교 결과에 따라 출력을 발생하는 제 1 비교기; 미리 설정된 제 3 기준전압과 상기 제 2 전압분압기로부터의 제 2 분압전압을 비교하고, 이 비교 결과에 따라 출력을 발생하는 제 2 비교기; 상기 스위치제어부로부터의 스위치제어신호에 따라 상기 제 1 비교기로부터의 출력을 선택하여 출력하는 제 1 스위칭동작 및 상기 제 2 비교기로부터의 출력을 선택하여 출력하는 제 2 스위칭동작 중 어느 하나를 수행하는 제 4 스위치; 상기 제 4 스위치로부터의 출력을 반전시키는 반전기; 클럭펄스를 생성하는 클럭발생기; 상기 클럭발생기로부터의 클럭펄스와 상기 반전기로부터의 출력을 비교하고, 이 비교 결과에 근거하여 출력을 발생하는 제 3 비교기; 및, 상기 클럭발생기로부터 클럭펄스를 공급받고, 상기 제 3 비교기로부터의 출력에 따라 상기 클럭펄스를 연속적으로 출력하거나 또는 비연속적으로 출력함으로써 상기 구동펄스를 생성하는 구동펄스생성부를 포함함을 특징으로 한다.
상기 스위치제어부는, 상기 펄스모드선택부로부터 출력된 구동펄스의 수를 미리 설정된 임계기간 동안 카운팅하여 그 카운팅된 구동펄스의 개수가 미리 설정된 임계치보다 작을 경우 상기 구동전압공급라인에서 소비되는 전류의 크기가 상기 기준값보다 작거나 같다고 판단하여 상기 제 4 스위치가 제 1 스위칭동작을 수행하도록 제어하고, 상기 임계기간 동안 카운팅된 구동펄스의 개수가 상기 임계치와 같거나 이보다 클 경우 상기 구동전압공급라인에서 소비되는 전류의 크기가 상기 기준값을 초과하였다고 판단하여 상기 제 1 내지 제 3 스위치들이 모두 제 2 스위칭동작을 수행하도록 제어함을 특징으로 한다.
다수의 임계기간들을 설정하는 타이머; 상기 타이머로부터 설정된 각 임계기간의 시작시점부터 자신에게 입력된 구동펄스를 카운팅하고 각 임계기간의 종료시점에 카운팅을 종료하는 카운터; 및, 각 임계기간의 종료시점에 카운터로부터 카운트된 수와 임계치를 비교하고, 이 비교 결과에 근거하여 제 1 스위치제어신호 또는 제 2 스위치제어신호를 출력하는 스위치제어신호출력부를 포함함을 특징으로 한다.
상기 제 1 기준전압, 제 2 기준전압 및 제 3 기준전압은 모두 동일한 값으로 설정된 것을 특징으로 한다.
또한 상술된 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로의 구동방법은, 구동전압공급라인에서 소비되는 전류의 크기와 미리 설정된 기준값을 비교하는 단계; 상기 구동전압공급라인에서 소비되는 전류의 크기가 상기 기준값보다 작거나 같을 경우 외부로부터의 입력전압을 부스팅 및 안정화하여 상기 구동전압공급라인으로 공급하는 단계; 및, 상기 구동전압공급라인에서 소비되는 전류의 크기가 상기 기준값을 초과할 경우 상기 외부로부터의 입력전압을 부스팅하여 상기 구동전압공급라인으로 공급하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로 및 이의 구동방법에는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에서는 노이즈에 취약한 저 계조의 화상이 표시될 때는 부스팅된 구동전압을 안정화시켜 구동전압공급라인으로 제공하여 구동전류의 왜곡을 방지함과 아울러, 노이즈에 강한 고 계조의 화상이 표시될 때는 부스팅된 구동전압을 안정화시키지 않고 바로 구동전압공급라인으로 제공함으로써 전력효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드표시장치를 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 어느 하나의 화소에 구비된 회로 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구동전압생성회로의 상세 구성도.
도 4는 클럭발생기로부터 출력된 클럭펄스의 파형 및 구동펄스생성부로부터 출력된 피크펄스 및 구동펄스의 파형을 나타낸 도면.
도 5는 스위치제어부의 상세 구성을 나타낸 도면.
도 6a는 PSM 방식으로 작동하는 구동전압생성회로의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 6b는 CCM 방식으로 작동하는 구동전압생성회로의 동작을 설명하기 위한 도면
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드표시장치를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드표시장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 표시부(DSP), 시스템(SYS), 스캔 드라이버(SD), 데이터 드라이버(DD), 타이밍 컨트롤러(TC) 및 전원 공급부(PS)를 포함한다.
표시부(DSP)는 다수의 화소(PXL)들과, 이들 화소(PXL)들이 화상을 표시하는데 필요한 각종 신호들을 전송하기 위한 다수의 스캔라인들(SL1 내지 SLm), 다수의 데이터라인들(DL1 내지 DLn) 및 다수의 전원공급라인들을 포함한다. 도 1에는 이 전원공급라인들 중 구동전압공급라인(VDL)만이 도시되어 있다.
이 화소(PXL)들은 매트릭스 형태로 표시부(DSP)에 배열되어 있다. 이 화소(PXL)들은 적색을 표시하는 적색 화소(PXL), 녹색을 표시하는 녹색 화소(PXL) 및 청색을 표시하는 청색 화소(PXL)로 구분된다.
시스템(SYS)은 그래픽 콘트롤러의 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 송신기를 통하여 수직동기신호, 수평 동기신호, 클럭신호 및 영상 데이터들을 인터페이스회로를 통해 출력한다. 이 시스템(SYS)으로부터 출력된 수직/수평 동기신호 및 클럭신호는 타이밍 컨트롤러(TC)에 공급된다. 또한, 이 시스템(SYS)으로부터 순차적으로 출력된 영상 데이터들은 타이밍 컨트롤러(TC)에 공급된다.
타이밍 컨트롤러(TC)는 자신에게 입력되는 수평동기신호, 수직동기신호, 및 클럭신호를 이용하여 데이터 제어신호, 스캔 제어신호, 발광 제어신호를 발생시켜 데이터 드라이버(DD) 및 스캔 드라이버(SD)로 공급한다. 데이터 제어신호는 도트클럭, 소스쉬프트클럭, 소스인에이블신호, 극성반전신호 등을 포함한다. 스캔 제어신호는 스캔 스타트 펄스, 스캔쉬프트클럭, 스캔출력인에이블 등을 포함한다.
데이터 드라이버(DD)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터의 데이터 제어신호에 따라 영상 데이터들을 샘플링한 후에, 매 수평기간(Horizontal Time : 1H, 2H, ...)마다 한 수평라인분에 해당하는 샘플링 영상 데이터들을 래치하고 래치된 영상 데이터들을 데이터라인들(DL1 내지 DLn)에 공급한다. 즉, 데이터 드라이버(DD)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터의 영상 데이터를 전원 공급부(PS)로부터 입력되는 감마전압을 이용하여 아날로그 화소 신호(데이터신호)로 변환하여 데이터라인들(DL1 내지 DLn)에 공급한다.
스캔 드라이버(SD)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터의 스캔 스타트 펄스에 응답하여 스캔신호들을 순차적으로 발생하는 쉬프트 레지스터와, 이 스캔신호들을 화소(PXL)의 구동에 알맞은 전압레벨로 쉬프트시키기 위한 레벨 쉬프터를 포함한다. 스캔 드라이버(SD)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터의 스캔 제어신호에 응답하여 스캔라인들(SL1 내지 SLm)로 순차적으로 스캔펄스를 공급한다.
전원 공급부(PS)는 화소(PXL)의 구동에 필요한 감마전압, 구동전압, 기저전압 및 기준전압을 생성한다. 이를 위해, 이 전원 공급부는 감마전압을 생성하는 감마전압생성회로, 구동전압을 생성하는 구동전압생성회로, 기저전압을 생성하는 기저전압생성회로 및 기준전압을 생성하는 기준전압생성회로를 포함한다. 구동전압생성회로로부터 생성된 구동전압(VDD)은 구동전압공급라인(VDL)을 통해 화소들로 공급된다.
화소(PXL)들은 모두 동일한 구성을 갖는 바, 이를 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2는 도 1의 어느 하나의 화소에 구비된 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 화소(PXL)는 데이터스위칭소자(Tr_DS), 구동스위칭소자(Tr_DR), 스토리지 커패시터(Cst) 및 발광다이오드(OLED)를 포함한다.
데이터스위칭소자(Tr_DS)는 스캔 라인(SL)으로부터의 스캔신호에 따라 데이터 라인(DL)으로부터의 데이터 전압을 스위칭한다. 이를 위해 이 데이터스위칭소자(Tr_DS)의 게이트전극은 스캔 라인(SL)에 접속되며, 소스전극은 데이터 라인(DL)에 접속되며, 그리고 드레인전극은 구동스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극에 접속된다.
구동스위칭소자(Tr_DR)는 구동전압(VDD)과 데이터스위칭소자(Tr_DS)로부터 스위칭된 데이터 전압에 따라 구동전류의 크기를 조절한다. 이를 위해, 이 구동스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극은 데이터스위칭소자(Tr_DS)의 드레인전극에 접속되며, 소스전극은 구동전압공급라인(VDL)에 접속되며, 그리고 드레인전극은 발광다이오드(OLED)의 애노드전극에 접속된다.
스토리지 커패시터(Cst)는 구동스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극과 소스전극 사이에 접속된다.
발광다이오드(OLED)는 구동스위칭소자(Tr_DR)의 소스전극과 기저전압공급라인사이에 접속된다. 즉, 발광다이오드(OLED)의 애노드전극은 구동스위칭소자(Tr_DR)의 소스전극에 접속되고, 캐소드전극은 기저전압공급라인에 접속된다. 이 발광다이오드(OLED)는 구동스위칭소자(Tr_DR)로부터의 구동전류에 따라 발광한다.
특히, 본 발명에서의 구동전압생성부는 구동전압공급라인(VDL)에서 소비되는 전류의 크기와 미리 설정된 기준값을 비교하고, 이 비교 결과 소비 전류의 크기가 기준값보다 작거나 같을 경우 외부로부터의 입력전압을 부스팅 및 안정화한다. 그리고 이 부스팅됨과 아울러 안정화된 구동전압(VDD)을 구동전압공급라인(VDL)으로 공급한다. 반면, 상기 비교 결과 소비 전류의 크기가 기준값을 초과할 경우 외부로부터의 입력전압을 부스팅하여 구동전압공급라인(VDL)으로 공급한다.
즉, 고 계조의 화상을 표시하는 화소가 많을수록 표시부(DSP)에서 요구하는 구동전류가 증가하게 되는 바, 이로 인해 구동전압공급라인(VDL)의 전류부하(current load)가 증가하여 이 라인으로부터의 소비 전류가 증가하게 된다. 반대로, 저 계조의 화상을 표시하는 화소가 많을수록 표시부(DSP)에서 요구하는 구동전류가 감소하게 되는 바, 이로 인해 구동전압공급라인(VDL)의 전류부하가 감소하여 이 라인으로부터의 소비 전류가 감소하게 된다. 예를 들어, 256개의 계조를 표시할 수 있는 발광다이오드표시장치의 표시부(DSP) 전체 화면에 가장 어두운 0계조의 블랙을 표시할 때, 이 표시부(DSP)로부터 요구되는 구동전류는 약 1[mA]이다. 반면, 이러한 발광다이오드표시장치의 표시부(DSP) 전체 화면에 가장 밝은 255계조의 화이트를 표시할 때, 이 표시부(DSP)로부터 요구되는 구동전류는 약 150[mA]이다. 따라서, 어두운 저 계조를 표시하는 화소들이 많을수록 구동전압공급라인(VDL)의 전류부하가 상대적으로 감소하는 반면, 밝은 고 계조를 표시하는 화소들이 많을수록 구동전압공급라인(VDL)의 전류부하가 상대적으로 증가한다.
한편, 화소들로 공급되는 구동전류를 안정화하기 위해 이의 근원이 되는 구동전압(VDD; 부스팅된 구동전압)을 안정화하는 것이 필요한 바, 이러한 안정화 단계를 거친 구동전압(VDD)은 원래의 구동전압(VDD)보다 작아지게 된다. 그런데, 구동전압(VDD)이 작아지게 되면 전력효율(power efficiency)이 감소하여 소비 전류의 증가가 발생되는 문제점이 있다. 한편, 부스팅된 구동전압을 안정화 단계 없이 그대로 사용할 경우 전력효율의 저하를 방지할 수는 있으나, 이와 같은 경우 외부 노이즈(noise)에 의해 이 부스팅된 구동전압에 리플(ripple)이 발생되어 구동전류가 왜곡될 수 있다. 이러한 구동전류의 왜곡 현상은 고 계조의 화면을 표시할 때 보다 저 계조의 화면을 표시할 때 특히 문제가 된다.
따라서, 본 발명은 노이즈에 취약한 저 계조의 화상이 표시될 때는 부스팅된 구동전압(VDD)을 안정화시켜 구동전압공급라인(VDL)으로 제공하여 구동전류의 왜곡을 방지함과 아울러, 노이즈에 강한 고 계조의 화상이 표시될 때는 부스팅된 구동전압(VDD)을 안정화시키지 않고 바로 구동전압공급라인(VDL)으로 제공함으로써 전력효율을 높일 수 있다.
이를 위해 본 발명에서는 구동전압공급라인(VDL)의 전압 변화를 감시하여 전류부하의 크기를 파악하고, 이 파악된 전류부하의 크기를 상기 기준값과 비교함으로써 이 전류부하가 고 계조에 해당하는 전류부하인지 아니면 저 계조에 해당하는 전류부하인지를 판단하고, 그 판단 결과에 근거하여 부스팅된 구동전압을 안정화시킬 것인지 아니면 안정화시키지 않을 것인지를 결정한다.
이를 위해 본 발명에 따른 구동전압생성회로는 다음과 같은 구성을 가질 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구동전압생성회로의 상세 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 구동전압생성회로는, 도 3에 도시된 바와 같이, 부스팅부(BST), 안정화부(RGT), 제 1 스위치(SW1), 제 1 전압분압기(VD1), 제 2 스위치(SW2), 제 2 전압분압기(VD2), 제 3 스위치(SW3), 펄스모드선택부(PMS) 및 스위치제어부(SCT)를 포함한다.
부스팅부(BST)는 외부로부터의 입력전압(Vin)을 상승시켜 부스팅전압을 생성하고, 이 부스팅전압을 출력한다. 이 부스팅부(BST)는 부스팅입력단자(bit), 부스팅출력단자(bot) 및 부스팅피드백단자(bft)를 포함하는 바, 외부로부터의 입력전압(Vin)은 부스팅입력단자(bit)를 통해 부스팅부(BST)로 입력되며, 그리고 부스팅전압은 부스팅출력단자(bot)를 통해 출력된다.
이러한 부스팅 동작을 위해 이 부스팅부(BST)는, 인덕터(L), 부스팅스위칭소자(Tr_bs) 및 다이오드(D)를 포함한다.
인덕터(L)는 외부에서 입력전압(Vin)을 공급하는 입력라인(도시되지 않음)과 부스팅입력단자(bit)간에 연결된다. 이 인덕터(L)는 그 사이즈 크므로 부스팅부(BST)의 외부에 설치된다.
부스팅스위칭소자(Tr_bs)는 펄스모드선택부(PMS)로부터 출력된 구동펄스(DPS)에 따라 제어되며, 부스팅입력단자(bit)와 접지단자 사이에 접속된다. 여기서, 펄스모드선택부(PMS)로부터 출력된 구동펄스(DPS)는 부스팅피드백단자(bft)를 통해 부스팅스위칭소자(Tr_bs)의 게이트전극에 공급된다.
다이오드(D)는 부스팅입력단자(bit)와 부스팅출력단자(bot) 사이에 접속된다. 이 다이오드(D)는 부스팅출력단자(bot)로부터 부스팅입력단자(bit)로 흐르는 역전류를 방지한다.
이러한 구성을 갖는 부스팅부(BST)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
부스팅스위칭소자(Tr_bs)는 펄스모드선택부(PMS)로부터 제공된 구동펄스(DPS)에 따라 주기적으로 턴-온 및 턴-오프된다. 이 부스팅스위칭소자(Tr_bs)가 턴-온되면 입력전압(Vin)에 의해 발생된 전류가 인덕터(L)를 통과하여 접지단으로 흐르면서 이 인덕터(L)에 에너지가 축적된다. 이에 따라 이 에너지에 의해 부스팅입력단자(bit)의 전압이 상승한다. 이 부스팅입력단자(bit)에 걸린 전압이 부스팅전압으로서, 이 부스팅전압은 입력전압(Vin)보다 높은 값을 갖는다. 이후, 이 부스팅스위칭소자(Tr_bs)가 턴-오프되면 이 부스팅입력단자(bit)의 부스팅전압이 다이오드(D)를 통해 부스팅출력단자(bot)로 공급된다.
안정화부(RGT)는 안정화입력단자(rit)에 입력된 부스팅전압을 안정화하여 안정화전압을 생성하고, 이 안정화전압을 출력한다. 이 안정화부(RGT)는 레귤레이터(regulator)로서 LDO(Low Dropout) 레귤레이터가 사용될 수 있다. 이 안정화부(RGT)는 안정화입력단자(rit), 안정화출력단자(rot) 및 안정화피드백단자(rft)를 포함하는 바, 부스팅부(BST)로부터 제공된 부스팅전압은 안정화입력단자(rit)를 통해 안정화부(RGT)로 입력되며, 그리고 안정화전압은 안정화출력단자(rot)를 통해 출력된다.
도 3의 VDD는 안정화된 부스팅전압 또는 안정화되지 않은 부스팅전압 중 어느 하나를 의미한다.
이러한 안정화 동작을 위해 이 안정화부(RGT)는, 안정화분압기(VDr), 안정화비교기(RCMP), 안정화스위칭소자(Tr_rg)를 포함한다.
안정화분압기(VDr)는 안정화피드백단자(rft)에 인가된 안정화전압을 분압하여 안정화분압전압을 생성한다. 이를 위해 안정화분압기(VDr)는, 안정화피드백단자(rft)와 접지단자 사이에 직렬로 접속된 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2)을 포함한다. 이 제 1 저항(R1)과 제 2 저항(R2)이 연결된 노드로부터 안정화분압전압이 출력된다.
안정화비교기(RCMP)는 미리 설정된 제 1 기준전압(Vref1)과 안정화분압기(VDr)로부터의 안정화분압전압을 비교하고, 이 비교 결과에 근거하여 출력을 발생한다. 즉, 이 안정화비교기(RCMP)는 비반전단자(+), 반전단자(-) 및 출력단자를 포함하는 바, 비반전단자(+)로 제 1 기준전압(Vref1)이 입력되며, 반전단자(-)로 안정화분압전압이 입력되며, 그리고 출력단자로부터 출력이 발생된다. 이 안정화비교기(RCMP)는 안정화분압전압이 제 1 기준전압(Vref1)보다 작을 때 출력을 발생시키는 반면, 이 안정화분압전압이 제 1 기준전압(Vref1)과 같거나 이보다 크면 출력을 발생하지 않는다. 여기서, 안정화비교기(RCMP)로부터 출력이 발생된다는 것은 이 안정화비교기(RCMP)로부터의 하이논리의 전압이 출력된다는 것을 의미하며, 그리고 안정화비교기(RCMP)로부터 출력이 발생되지 않는다는 것은 이 안정화비교기(RCMP)로부터 로우논리의 전압이 출력된다는 것을 의미한다.
안정화스위칭소자(Tr_rg)는 안정화비교기(RCMP)로부터의 출력에 따라 제어되며, 안정화입력단자(rit)와 안정화출력단자(rot) 사이에 접속된다. 이 안정화스위칭소자(Tr_rg)는 안정화비교기(RCMP)로부터의 출력이 있을 때에만 턴-온된다. 이 안정화스위칭소자(Tr_rg)가 턴-온되면 안정화입력단자(rit)에 인가된 부스팅전압은 턴-온된 안정화스위칭소자(Tr_rg)의 내부 저항에 따른 전압만큼 감쇄되고, 이 감쇄된 부스팅전압(안정화전압)이 안정화출력단자(rot)에 공급된다. 이 부스팅전압이 안정화스위칭소자(Tr_rg)를 통과하면서 이의 노이즈 성분이 제거되어 안정화된다. 이때 이 안정화전압은 부스팅전압보다 작은 값을 갖는다. 예를 들어, 안정화입력단자(rit)에 인가된 부스팅전압이 10.5[V]라면, 안정화스위칭소자(Tr_rg)를 통해 안정화출력단자(rot)에 인가되는 안정화전압은 10[V]가 될 수 있다.
제 1 스위치(SW1)는 스위치제어신호(SCS)에 따라 제어되어 제 1 스위칭동작 및 제 2 스위칭동작 중 어느 하나의 동작을 수행한다. 즉, 즉, 제 1 스위치(SW1)는 부스팅출력단자(bot)와 안정화입력단자(rit)를 연결하는 제 1 스위칭동작 및 상기 부스팅출력단자(bot)와 안정화출력단자(rot)를 서로 연결하는 제 2 스위칭동작 중 어느 하나를 수행한다.
제 1 전압분압기(VD1)는 부스팅출력단자(bot)로부터의 부스팅전압을 분압하여 제 1 분압전압을 생성한다. 이를 위해 제 1 전압분압기(VD1)는, 이의 입력단자(부스팅전압이 입력되는 제 1 전압분압기(VD1)의 입력단자)와 접지단자 사이에 직렬로 접속된 제 3 저항(R3) 및 제 4 저항(R4)을 포함한다. 이 제 3 저항(R3)과 제 4 저항(R4)이 연결된 노드로부터 제 1 분압전압이 출력된다.
제 2 스위치(SW2)는 스위치제어신호(SCS)에 따라 제어되어 제 1 스위칭동작 및 제 2 스위칭동작 중 어느 하나의 동작을 수행한다. 즉, 제 2 스위치(SW2)는 부스팅출력단자(bot)와 제 1 전압분압기(VD1)를 연결하는 제 1 스위칭동작 및 부스팅출력단자(bot)와 제 1 전압분압기(VD1)간의 연결을 분리하는 제 2 스위칭동작 중 어느 하나를 수행한다.
제 2 전압분압기(VD2)는 안정화출력단자(rot)로부터의 부스팅전압을 분압하여 제 2 분압전압을 생성한다. 이를 위해 제 2 전압분압기(VD2)는, 이의 입력단자(부스팅전압이 입력되는 제 2 전압분압기(VD2)의 입력단자)와 접지단자 사이에 직렬로 접속된 제 5 저항 및 제 6 저항을 포함한다. 이 제 5 저항과 제 6 저항이 연결된 노드로부터 제 2 분압전압이 출력된다.
제 3 스위치(SW3)는 스위치제어신호(SCS)에 따라 제어되어 제 1 스위칭동작 및 제 2 스위칭동작 중 어느 하나의 동작을 수행한다. 즉, 제 3 스위치(SW3)는 안정화출력단자(rot)와 안정화피드백단자(rft)를 연결하는 제 1 스위칭동작 및 안정화출력단자(rot)와 상기 제 2 전압분압기(VD2)를 연결하는 제 2 스위칭동작 중 어느 하나를 수행한다.
펄스모드선택부(PMS)는 제 1 전압분압기(VD1)로부터의 제 1 분압전압과 상기 제 2 전압분압기(VD2)로부터의 제 2 분압전압 중 어느 하나의 분압전압을 공급받아, 이 분압전압과 미리 설정된 기준전압을 비교한다. 그리고 이 비교 결과에 근거하여 구동펄스(DPS)를 연속적으로 출력하거나 또는 비연속적으로 출력한다.
이러한 동작을 위해 펄스모드선택부(PMS)는, 제 1 비교기(CMP1), 제 2 비교기(CMP2), 제 4 스위치(SW4), 반전기(INV), 클럭발생기(CLG), 제 3 비교기(CMP3) 및 구동펄스생성부(DFG)를 포함한다.
제 1 비교기(CMP1)는 미리 설정된 제 2 기준전압(Vref2)과 제 1 전압분압기(VD1)로부터의 제 1 분압전압을 비교하고, 이 비교 결과에 따라 출력을 발생한다. 즉, 이 제 1 비교기(CMP1)는 비반전단자(+), 반전단자(-) 및 출력단자를 포함하는 바, 비반전단자(+)로 제 2 기준전압(Vref2)이 입력되며, 반전단자(-)로 제 1 분압전압이 입력되며, 그리고 출력단자로부터 출력이 발생된다. 이 제 1 비교기(CMP1)는 제 1 분압전압이 제 2 기준전압(Vref2)보다 작을 때 출력을 발생시키는 반면, 이 제 1 분압전압이 제 2 기준전압(Vref2)과 같거나 이보다 크면 출력을 발생하지 않는다. 여기서, 제 1 비교기(CMP1)로부터 출력이 발생된다는 것은 이 제 1 비교기(CMP1)로부터의 하이논리의 전압이 출력된다는 것을 의미하며, 그리고 제 1 비교기(CMP1)로부터 출력이 발생되지 않는다는 것은 이 제 1 비교기(CMP1)로부터 로우논리의 전압이 출력된다는 것을 의미한다.
제 2 비교기(CMP2)는 미리 설정된 제 3 기준전압(Vref3)과 제 2 전압분압기(VD2)로부터의 제 2 분압전압을 비교하고, 이 비교 결과에 따라 출력을 발생한다. 즉, 이 제 2 비교기(CMP2)는 비반전단자(+), 반전단자(-) 및 출력단자를 포함하는 바, 비반전단자(+)로 제 3 기준전압(Vref3)이 입력되며, 반전단자(-)로 제 2 분압전압이 입력되며, 그리고 출력단자로부터 출력이 발생된다. 이 제 2 비교기(CMP2)는 제 2 분압전압이 제 3 기준전압(Vref3)보다 작을 때 출력을 발생시키는 반면, 이 제 2 분압전압이 제 3 기준전압(Vref3)과 같거나 이보다 크면 출력을 발생하지 않는다. 여기서, 제 2 비교기(CMP2)로부터 출력이 발생된다는 것은 이 제 2 비교기(CMP2)로부터의 하이논리의 전압이 출력된다는 것을 의미하며, 그리고 제 2 비교기(CMP2)로부터 출력이 발생되지 않는다는 것은 이 제 2 비교기(CMP2)로부터 로우논리의 전압이 출력된다는 것을 의미한다.
제 4 스위치(SW4)는 스위치제어부(SCT)로부터의 스위치제어신호(SCS)에 따라 제어되어 제 1 스위칭동작 및 제 2 스위칭동작 중 어느 하나의 동작을 수행한다. 즉, 제 4 스위치(SW4)는 제 1 비교기(CMP1)로부터의 출력을 선택하여 출력하는 제 1 스위칭동작 및 상기 제 2 비교기(CMP2)로부터의 출력을 선택하여 출력하는 제 2 스위칭동작 중 어느 하나를 수행한다.
반전기(INV)는 제 4 스위치(SW4)로부터의 출력을 반전시킨다. 예를 들어, 반전기(INV)는 하이논리의 전압이 입력되면 이를 로우논리의 전압으로 반전시키고, 로우논리의 전압이 입력되면 이를 하이논리의 전압으로 반전시킨다.
클럭발생기(CLG)는 클럭펄스(CLK)를 생성한다. 이 클럭펄스(CLK)는 일정 주기 및 듀티비(duty ratio)를 갖는 다수의 임펄스들을 포함한다.
제 3 비교기(CMP3)는 클럭발생기(CLG)로부터의 클럭펄스(CLK)와 반전기(INV)로부터의 출력을 비교하고, 이 비교 결과에 근거하여 출력을 발생한다. 즉, 이 제 3 비교기(CMP3)는 비반전단자(+), 반전단자(-) 및 출력단자를 포함하는 바, 비반전단자(+)로 클럭펄스(CLK)가 입력되며, 반전단자(-)로 반전기(INV)로부터의 출력이 입력되며, 그리고 출력단자로부터 출력이 발생된다. 이 제 3 비교기(CMP3)는 반전기(INV)로부터의 출력이 클럭펄스(CLK)보다 작을 때 출력을 발생시키는 반면, 이 반전기(INV)로부터의 출력이 제 3 기준전압(Vref3)과 같거나 이보다 크면 출력을 발생하지 않는다. 여기서, 제 3 비교기(CMP3)로부터 출력이 발생된다는 것은 이 제 3 비교기(CMP3)로부터의 하이논리의 전압이 출력된다는 것을 의미하며, 그리고 제 3 비교기(CMP3)로부터 출력이 발생되지 않는다는 것은 이 제 3 비교기(CMP3)로부터 로우논리의 전압이 출력된다는 것을 의미한다.
클럭펄스(CLK)는 하이논리의 전압 및 로우논리의 전압을 갖는 바, 제 3 비교기(CMP3)에 입력된 출력이 로우논리의 전압일 때 이 제 3 비교기(CMP3)는 클럭펄스(CLK)와 동일한 위상을 갖는 전압을 출력한다. 즉, 이 제 3 비교기(CMP3)로부터는 로우논리의 전압 및 하이논리의 전압이 번갈아가며 출력된다. 반면, 제 3 비교기(CMP3)에 입력된 출력이 하이논리의 전압일 때 이 제 3 비교기(CMP3)는 로우논리의 전압을 출력한다.
구동펄스생성부(DFG)는 클럭발생기(CLG)로부터 클럭펄스(CLK)를 공급받고, 제 3 비교기(CMP3)로부터의 출력에 따라 상기 클럭펄스(CLK)를 연속적으로 출력하거나 또는 비연속적으로 출력함으로써 상기 구동펄스(DPS)를 생성한다. 이를 도 4를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 4는 클럭발생기(CLG)로부터 출력된 클럭펄스(CLK)의 파형 및 구동펄스생성부(DFG)로부터 출력된 피크펄스(PPS) 및 구동펄스(DPS)의 파형을 나타낸 도면이다.
이 구동펄스생성부(DFG)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 클럭펄스(CLK)의 폴링 에지(falling edge)에 해당하는 시점마다 하이논리의 전압을 갖는 피크펄스(PPS)를 생성한다. 그리고, 이 피크펄스(PPS)가 로우논리의 전압일 때는 클럭펄스(CLK)의 라이징 에지(rising edge) 시점에서 하이논리의 전압을 갖는 구동펄스(DPS)를 출력하다가 이 피크펄스(PPS)가 하이논리의 전압으로 변경되는 시점에 이 구동펄스(DPS)를 로우전압으로 떨어뜨린다. 그러나, 이 클럭펄스(CLK)의 폴링 에지가 아닌 라이징 에지에 해당하는 시점(또는 바로 전 시점)에 피크펄스(PPS; 도 4의 점선 동그라미 부분)가 하이논리의 값을 가지면 그 라이징 에지 시점의 클럭펄스(CLK)(하이논리의 전압을 갖는 클럭펄스(CLK))를 무시한다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 그 시점에 해당하는 하이논리의 전압을 갖는 한 주기의 구동펄스(DPS)가 생략된다. 즉, 구동펄스생성부(DFG)는 클럭발생기(CLG)로부터의 클럭펄스(CLK)와 제 3 비교기(CMP3)로부터의 출력을 비교하여, 이 클럭펄스(CLK)의 라이징 에지시에 제 3 비교기(CMP3)로부터의 출력이 하이논리의 전압일 경우 상술된 피크펄스(PPS)를 이 시점에 하이논리의 전압으로 변경하는 바, 상술된 바와 같이 그 시점에 피크펄스(PPS)가 하이논리의 값을 가지면 그 라이징 에지 시점의 클럭펄스(CLK)를 무시한다. 도 3에는, 제 1 주기(T1), 제 2 주기(T2) 및 제 4 주기(T4)에는 정상적으로 구동펄스(DPS)가 출력되는 반면, 제 3 주기(T3)의 구동펄스(DPS)가 생략되어 있음을 알 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 주기(T1, T2) 동안 구동펄스(DPS)들이 연속적으로 출력되고, 제 3 주기(T3)에는 구동펄스가 생략되어 비연속 구동펄스(DPS)가 발생되었다.
구동펄스(DPS)가 적어도 한 차례 생략되면 구동전압생성회로는 PSM(Pulse Skipped Mode) 방식으로 구동한다. 반면, 구동펄스(DPS)가 연속적으로 끊임없이 출력되면 구동전압생성회로는 CCM(Continuous Conduction Mode) 방식으로 구동한다.
즉, 본 발명의 구동전압생성회로는 안정화출력단자(rot)로부터 소비되는 전류의 크기를 감지함으로써 구동전압공급라인(VDL)에서 소비되는 전류의 크기를 판단하는 바, 이 소비 전류의 크기가 기준값보다 작거나 같을 경우 한 주기의 구동펄스(DPS)를 생략하는 PSM 방식으로 구동된다. 반면, 이 소비 전류의 크기가 기준값보다 클 경우 연속적으로 구동펄스(DPS)를 생략하는 CCM 방식으로 구동된다.
한편, 구동펄스생성부(DFG)는 PSM 방식일 때 구동펄스(DPS)의 듀티비와 CCM 방식일 때의 구동펄스(DPS)의 듀티비를 서로 다르게 설정할 수도 있다. 예를 들어, PSM 방식일 때의 구동펄스(DPS)의 듀티비를 CCM 방식일 때의 구동펄스(DPS)의 듀티비보다 더 크게 또는 더 작게 설정할 수 있다.
스위치제어부(SCT)는 펄스모드선택부(PMS)로부터 출력된 구동펄스(DPS)의 수를 미리 설정된 임계기간 동안 카운팅하여 그 카운팅된 구동펄스(DPS)의 개수와 미리 설정된 임계치를 비교한다. 즉, 스위치제어부(SCT)는 다수의 임계기간들을 설정하고, 매 임계기간의 시작시점부터 종료시점까지 발생된 구동펄스(DPS)의 개수를 카운팅한다. 그리고 해당 임계기간에서 카운팅된 구동펄스(DPS)의 개수가 임계치보다 작을 경우 구동전압공급라인(VDL)에서 소비되는 전류의 크기가 상기 기준값보다 작거나 같다고 판단한다. 그리고 이 판단에 근거하여 제 1 내지 제 4 스위치(SW1 내지 SW4)들이 모두 제 1 스위칭동작을 수행하도록 제어한다. 반면, 해당 임계기간 동안 카운팅된 구동펄스(DPS)의 개수가 임계치와 같거나 이보다 클 경우 구동전압공급라인(VDL)에서 소비되는 전류의 크기가 상기 기준값을 초과하였다고 판단한다. 그리고 이 판단에 근거하여 제 1 내지 제 4 스위치(SW1 내지 SW4)들이 모두 제 2 스위칭동작을 수행하도록 제어한다. 해당 임계기간 동안 구동펄스(DPS)가 끊임없이 연속적으로 출력된다면, 이 구동펄스(DPS)의 개수는 임계치와 같거나 클 수 있다. 반면, 해당 임계기간 동안 구동펄스(DPS)가 적어도 한 번 이상 비연속적으로 출력된다면, 이 구동펄스(DPS)의 개수는 임계치보다 작을 수 있다.
예를 들어, 어느 하나의 임계기간(이하 제 1 임계기간) 동안 출력된 구동펄스(DPS)의 개수가 임계치보다 작다면, 스위치제어부(SCT)는 이 제 1 임계기간의 종료시점에 제 1 스위치제어신호를 출력한다. 이어서, 제 1 임계기간의 바로 그 다음의 임계기간(이하 제 2 임계기간) 동안 출력된 구동펄스(DPS)의 개수가 임계치와 같다면, 스위치제어부(SCT)는 이 제 2 임계기간의 종료시점에 제 2 스위치제어신호를 출력한다.
도 5는 스위치제어부(SCT)의 상세 구성을 나타낸 도면으로서, 이러한 스위치제어부(SCT)는 도 5에 도시된 바와 같이, 타이머(TM), 카운터(CT) 및 스위치제어신호출력부(SWC)를 포함할 수 있다.
타이머(TM)는 상술된 바와 같이 다수의 임계기간들을 설정한다. 이 임계기간의 시간길이는 모두 동일하게 설정될 수 있다.
카운터(CT)는 타이머(TM)로부터 설정된 각 임계기간의 시작시점부터 자신에게 입력된 구동펄스(DPS)를 카운팅하고 각 임계기간의 종료시점에 카운팅을 종료하고 다시 리셋된다. 리셋후에는 바로 다음 임계기간의 시작시점부터 다시 카운팅한다. 이 카운터(CT)는 구동펄스(DPS)의 라이징 에지에 해당하는 시점에 구동펄스(DPS)의 수를 카운트한다.
스위치제어신호출력부(SWC)는 각 임계기간의 종료시점에 카운터(CT)로부터 카운트된 수와 임계치를 비교하고, 이 비교 결과에 근거하여 제 1 스위치제어신호 또는 제 2 스위치제어신호를 출력한다. 예를 들어, 이 스위치신호출력부는 카운터(CT)로부터 제공된 수(구동펄스(DPS)의 개수)가 임계치보다 작을 때 제 1 스위치제어신호를 출력하며, 반면 카운터(CT)로부터 제공된 수(구동펄스(DPS)의 개수)가 임계치와 같거나 이보다 클 때 제 2 스위치제어신호를 출력한다.
이 스위치제어부(SCT)는 최초 회로가 동작하기 전에 제 1 내지 제 4 스위치(SW1 내지 SW4)들이 제 1 스위칭동작을 수행하도록 제어한다. 즉, 이 스위치제어부(SCT)는 최초 회로가 동작하기 전에 제 1 내지 제 4 스위치(SW1 내지 SW4)들로 제 1 스위치제어신호를 공급한다.
한편, 제 1 내지 제 3 기준전압(Vref1 내지 Vref3)은 모두 동일한 값으로 설정할 수 있다. 예를 들어 1.2[V]로 설정할 수 있다. 이 제 1 내제 3 기준전압(Vref3)이 상술된 고 계조시의 구소비 전류와 저 계조시의 소비 전류를 구분하는 기준값이 될 수 있다.
이와 같이 구성된 구동전압생성회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 6a를 참조하여 구동전압생성회로가 PSM(Pulse Skipped Mode)로 구동되는 예를 설명하면 다음과 같다.
도 6a는 PSM 방식으로 작동하는 구동전압생성회로의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 최초 제 1 내지 제 4 스위치(SW1 내지 SW4)들은 제 1 스위칭동작을 수행한다. 따라서, 제 1 스위치(SW1)는 부스팅출력단자(bot)와 안정화입력단자(rit)를 서로 연결하며, 제 2 스위치(SW2)는 부스팅출력단자(bot)와 제 1 전압분압기(VD1)를 서로 연결하며, 제 3 스위치(SW3)는 안정화출력단자(rot)와 안정화전압분압기를 서로 연결하며, 그리고 제 4 스위치(SW4)는 제 1 비교기(CMP1)의 출력단자와 반전기(INV)를 서로 연결한다. 설명의 편의상 이들 스위치들의 동작에 의해 연결되지 않은 구성요소들은 삭제되었다. 그러나, 실제 회로에는 이들 구성요소들이 도 6a의 구성요소들에 접속만 되지 않을 뿐 실제로 존재한다.
먼저, 부스팅부(BST)는 입력전압(Vin)을 부스팅하여 부스팅전압을 생성하고, 이를 부스팅출력단자(bot)로 공급한다. 그러면, 이 부스팅출력단자(bot)의 부스팅전압은 제 1 스위치(SW1)를 통해 안정화부(RGT)에 입력된다. 이 안정화부(RGT)는 이 부스팅전압을 이보다 작은 전압으로 감압시켜 안정화전압을 생성한다. 이 안정화전압은 안정화출력단자(rot)를 통해 구동전압공급라인(VDL)으로 공급된다.
한편, 제 1 전압분압기(VD1)는 부스팅출력단자(bot)의 부스팅전압을 분압하여 제 1 분압전압을 생성한다. 이 제 1 분압전압은 제 1 비교기(CMP1)의 반전단자(-)로 공급된다. 그러면, 제 1 비교기(CMP1)는 제 1 기준전압(Vref1)과 제 1 분압전압의 크기를 비교한다. 만약, 제 1 분압전압이 제 1 기준전압(Vref1)보다 크면, 이 제 1 비교기(CMP1)는 로우논리의 전압을 출력한다. 이 로우논리의 전압은 반전기(INV)를 통해 하이논리의 전압으로 반전된다. 이 반전기(INV)로부터의 하이논리의 전압은 제 3 비교기(CMP3)의 비반전단자(+)로 공급된다. 그러면, 제 3 비교기(CMP3)는 클럭펄스(CLK)와 이 하이논리의 전압을 비교한다. 이때는 하이논리의 전압이 클럭펄스(CLK)보다 크거나 같으므로, 이 제 3 비교기(CMP3)는 로우논리의 출력을 발생한다. 그러면, 구동펄스생성부(DFG)는 비연속적으로 구동펄스(DPS)를 생성한다. 이 구동펄스생성부(DFG)로의 구동펄스(DPS)는 부스팅스위칭소자(Tr_bs)의 게이트전극 및 스위치제어부(SCT)로 공급된다. 부스팅스위칭소자(Tr_bs)는 구동펄스(DPS)에 응답하여 턴-오프된다. 이때 이 구동펄스(DPS)에 의해 부스팅출력단자(bot)에는 10.5[V]의 부스팅전압이 인가될 수 있다.
한편, 스위치제어부(SCT)는 이 구동펄스(DPS)의 개수를 카운팅한다. 만약, 현재 비연속적인 구동펄스(DPS)에 의해 구동펄스(DPS)가 한 차례 생략되어 현재 임계기간내에서의 총 구동펄스(DPS)의 개수가 임계치보다 작은 상태이고, 또한 이 현재 시점이 현재 임계기간의 종료시점이라면, 이 스위치제어부(SCT)는 제 1 스위치제어신호를 출력한다. 그러면, 제 1 내지 제 4 스위치(SW1 내지 SW4)들은 여전히 제 1 스위치(SW1)동작 상태를 유지한다. 이때, 부스팅출력단자(bot)의 부스팅전압은 안정화부(RGT)를 거쳐 10[V]로 감압되어 구동전압공급라인(VDL)으로 공급된다.
그러나, 현재 비연속적인 구동펄스(DPS)에 의해 구동펄스(DPS)가 한 차례 생략되었지만 현재 임계기간에서의 총 구동펄스(DPS)의 개수가 임계치보다 큰 상태이고, 또한 이 현재 시점이 해당 임계기간의 종료시점이라면, 이 스위치제어부(SCT)는 제 2 스위치제어신호를 출력한다. 이때 제 1 내지 제 4 스위치(SW1 내지 SW4)들은 제 2 스위칭동작을 수행한다. 이를 도 6b를 통해 구체적으로 설명한다.
도 6b는 CCM 방식으로 작동하는 구동전압생성회로의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 제 1 내지 제 4 스위치(SW1 내지 SW4)들은 제 2 스위칭동작을 수행한다. 따라서, 제 1 스위치(SW1)는 부스팅출력단자(bot)와 안정화출력단자(rot)를 서로 연결하며, 제 2 스위치(SW2)는 부스팅출력단자(bot)와 제 1 전압분압기(VD1)간의 접속을 분리시키며, 제 3 스위치(SW3)는 안정화출력단자(rot)와 제 2 전압분압기(VD2)를 서로 연결하며, 그리고 제 4 스위치(SW4)는 제 2 비교기(CMP2)의 출력단자와 반전기(INV)를 서로 연결한다. 설명의 편의상 이들 스위치들의 동작에 의해 연결되지 않은 구성요소들은 삭제되었다. 그러나, 실제 회로에는 이들 구성요소들이 도 6b의 구성요소들에 접속만 되지 않을 뿐 실제로 존재한다.
먼저, 부스팅부(BST)는 입력전압(Vin)을 부스팅하여 부스팅전압을 생성하고, 이를 부스팅출력단자(bot)로 공급한다. 그러면, 이 부스팅출력단자(bot)의 부스팅전압은 제 1 스위치(SW1)를 통해 안정화출력단자(rot)에 입력된다. 즉, 이 부스팅전압은 안정화부(RGT)를 거치지 않고 직접 안정화출력단자(rot)로 공급된다. 따라서 이 부스팅전압은 안정화출력단자(rot)를 통해 구동전압공급라인(VDL)으로 공급된다. 이때, 부스팅출력단자(bot) 및 안정화출력단자(rot)에 인가된 부스팅전압은 10[V]가 될 수 있다.
한편, 제 2 전압분압기(VD2)는 안정화출력단자(rot)의 부스팅전압을 분압하여 제 2 분압전압을 생성한다. 이 제 2 분압전압은 제 2 비교기(CMP2)의 반전단자(-)로 공급된다. 그러면, 제 2 비교기(CMP2)는 제 3 기준전압(Vref3)과 제 2 분압전압의 크기를 비교한다. 만약, 제 2 분압전압이 제 3 기준전압(Vref3)보다 작으면, 이 제 2 비교기(CMP2)는 하이논리의 전압을 출력한다. 이 하이논리의 전압은 반전기(INV)를 통해 로우논리의 전압으로 반전된다. 이 반전기(INV)로부터의 로우논리의 전압은 제 3 비교기(CMP3)의 비반전단자(+)로 공급된다. 그러면, 제 3 비교기(CMP3)는 클럭펄스(CLK)와 이 로우논리의 전압을 비교한다. 이때는 로우논리의 전압이 클럭펄스(CLK)보다 작거나 같으므로, 이 제 3 비교기(CMP3)는 클럭펄스(CLK)와 동일한 위상을 갖는 출력을 발생한다. 즉, 이 제 3 비교기(CMP3)로부터의 출력은 클럭펄스(CLK)와 같이 하이전압 및 로우전압을 번갈아 갖는 파형을 갖는다. 그러면, 구동펄스생성부(DFG)는 연속적으로 구동펄스(DPS)를 생성한다. 이 구동펄스생성부(DFG)로의 구동펄스(DPS)는 부스팅스위칭소자(Tr_bs)의 게이트전극 및 스위치제어부(SCT)로 공급된다. 부스팅스위칭소자(Tr_bs)는 구동펄스(DPS)에 응답하여 주기적으로 턴-온 및 턴-오프된다. 이때, 이 구동펄스(DPS)에 의해서 부스팅출력단자(bot)에는 10[V]의 부스팅전압이 인가될 수 있다.
한편, 스위치제어부(SCT)는 이 구동펄스(DPS)의 개수를 카운팅한다. 만약, 현재 연속적인 구동펄스(DPS)에 의해 현재 임계기간내에서의 총 구동펄스(DPS)의 개수가 임계치보다 큰 상태이고, 또한 이 현재 시점이 현재 임계기간의 종료시점이라면, 이 스위치제어부(SCT)는 제 2 스위치제어신호를 출력한다. 그러면, 제 1 내지 제 4 스위치(SW1 내지 SW4)들은 여전히 제 2 스위치(SW2)동작 상태를 유지한다. 따라서, 부스팅출력단자(bot)의 10[V] 전압은 안정화부(RGT)를 거치지 않고 그 상태 그대로 구동전원공급라인으로 인가된다.
그러나, 상술된 바와 같이, 제 2 비교기(CMP2)의 출력이 로우논리가 되어 비연속적인 구동펄스(DPS)가 출력되고, 또한 현재 임계기간내에서의 총 구동펄스(DPS)의 개수가 임계치보다 작은 상태이고, 또한 이 현재 시점이 현재 임계기간의 종료시점이라면, 이 스위치제어부(SCT)는 제 1 스위치제어신호를 출력한다.
이와 같이 본 발명은 상대적으로 전류 소비가 낮은 PSM 방식으로 구동전압생성회로가 구동될 때(즉, 노이즈에 취약한 저 계조의 화상이 표시될 때), 이 구동전압생성회로는 부스팅된 구동전압을 안정화시켜 구동전압공급라인(VDL)으로 제공하여 구동전류의 왜곡을 방지한다. 반면, 상대적으로 전류 소비가 높은 CCM 방식으로 구동전압생성회로가 구동될 때(즉, 노이즈에 강한 고 계조의 화상이 표시될 때), 이 구동전압생성회로는 부스팅된 구동전압을 안정화시키지 않고 바로 구동전압공급라인(VDL)으로 제공함으로써 전력효율을 높일 수 있다.
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.
BST: 부스팅부 RGT: 안정화부
PMS: 펄스모드선택부 VD#: 제 # 전압분배기
VDr: 안정화전압분배기 SW#: 제 # 스위치
CMP#: 제 # 비교기 RCMP: 안정화비교기
CLG: 클럭발생기 CLK: 클럭펄스
SCS: 스위치제신호 SCT: 스위치제어부
DPS: 구동펄스 DFG: 구동펄스생성부
INV: 반전기 Vref#: 제 # 기준전압
R#: 제 # 저항 bit: 부스팅입력단자
bot: 부스팅출력단자 bft: 부스팅피드백단자
rit: 안정화입력단자 rot: 안정화출력단자
rft: 안정화피드백단자 VDD: 구동전압

Claims (11)

  1. 구동전압공급라인에서 소비되는 전류의 크기가 미리 설정된 기준값보다 작거나 같을 경우 외부로부터의 입력전압을 부스팅 및 안정화하여 상기 구동전압공급라인으로 공급하고, 상기 구동전압공급라인에서 소비되는 전류의 크기가 상기 기준값을 초과할 경우 상기 외부로부터의 입력전압을 부스팅하여 상기 구동전압공급라인으로 공급하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동전압생성회로는,
    상기 외부로부터의 입력전압을 상승시켜 부스팅전압을 생성하고, 이 부스팅전압을 부스팅출력단자를 통해 출력하는 부스팅부;
    안정화입력단자에 입력된 부스팅전압을 안정화하여 안정화전압을 생성하고, 이 안정화전압을 안정화출력단자를 통해 출력함과 아울러, 안정화피드백단자를 통해 상기 안정화출력단로부터의 안정화전압을 공급받는 안정화부;
    스위치제어신호에 따라 제어되어 상기 부스팅출력단자와 안정화입력단자를 연결하는 제 1 스위칭동작 및 상기 부스팅출력단자와 안정화출력단자를 서로 연결하는 제 2 스위칭동작 중 어느 하나를 수행하는 제 1 스위치;
    상기 부스팅출력단자로부터의 부스팅전압을 분압하여 제 1 분압전압을 생성하는 제 1 전압분압기;
    상기 스위치제어신호에 따라 제어되어 상기 부스팅출력단자와 상기 제 1 전압분압기를 연결하는 제 1 스위칭동작 및 상기 부스팅출력단자와 상기 제 1 전압분압기간의 연결을 분리하는 제 2 스위칭동작 중 어느 하나를 수행하는 제 2 스위치;
    상기 안정화출력단자로부터의 부스팅전압을 분압하여 제 2 분압전압을 생성하는 제 2 전압분압기;
    상기 스위치제어신호에 따라 상기 안정화출력단자와 상기 안정화피드백단자를 연결하는 제 1 스위칭동작 및 상기 안정화출력단자와 상기 제 2 전압분압기를 연결하는 제 2 스위칭동작 중 어느 하나를 수행하는 제 3 스위치;
    상기 제 1 전압분압기로부터의 제 1 분압전압과 상기 제 2 전압분압기로부터의 제 2 분압전압 중 어느 하나의 분압전압을 공급받아, 이 분압전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하고, 이 비교 결과에 근거하여 구동펄스를 연속적으로 출력하거나 또는 비연속적으로 출력하는 펄스모드선택부; 및,
    상기 펄스모드선택부로부터 출력된 구동펄스의 수를 미리 설정된 임계기간 동안 카운팅하여 그 카운팅된 구동펄스의 개수가 미리 설정된 임계치보다 작을 경우 상기 구동전압공급라인에서 소비되는 전류의 크기가 상기 기준값보다 작거나 같다고 판단하여 상기 제 1 내지 제 3 스위치들이 모두 제 1 스위칭동작을 수행하도록 제어하고, 상기 임계기간 동안 카운팅된 구동펄스의 개수가 상기 임계치와 같거나 이보다 클 경우 상기 구동전압공급라인에서 소비되는 전류의 크기가 상기 기준값을 초과하였다고 판단하여 상기 제 1 내지 제 3 스위치들이 모두 제 2 스위칭동작을 수행하도록 제어하는 스위치제어부를 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스위치제어부는 최초 제 1 내지 제 3 스위치들이 제 1 스위칭동작을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 부스팅부는,
    상기 외부에서 입력전압을 공급하는 입력라인과 상기 부스팅부의 부스팅입력단자간에 연결된 인덕터;
    상기 펄스모드선택부로부터 출력되어 상기 부스팅부의 부스팅피드백단자에 인가된 구동펄스에 따라 제어되며, 상기 부스팅입력단자와 접지단자 사이에 접속된 부스팅스위칭소자; 및,
    상기 부스팅입력단자와 상기 부스팅출력단자 사이에 접속된 다이오드를 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 인덕터는 상기 부스팅부의 외부에 위치함을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 안정화부는,
    상기 안정화피드백단자에 인가된 안정화전압을 분압하여 안정화분압전압을 생성하는 안정화분압기;
    미리 설정된 제 1 기준전압과 상기 안정화분압기로부터의 안정화분압전압을 비교하고, 이 비교 결과에 근거하여 출력을 발생하는 안정화비교기; 및,
    상기 안정화비교기로부터의 출력에 따라 제어되며, 상기 안정화입력단자와 안정화출력단자 사이에 접속된 안정화스위칭소자를 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 펄스모드선택부는,
    미리 설정된 제 2 기준전압과 상기 제 1 전압분압기로부터의 제 1 분압전압을 비교하고, 이 비교 결과에 따라 출력을 발생하는 제 1 비교기;
    미리 설정된 제 3 기준전압과 상기 제 2 전압분압기로부터의 제 2 분압전압을 비교하고, 이 비교 결과에 따라 출력을 발생하는 제 2 비교기;
    상기 스위치제어부로부터의 스위치제어신호에 따라 상기 제 1 비교기로부터의 출력을 선택하여 출력하는 제 1 스위칭동작 및 상기 제 2 비교기로부터의 출력을 선택하여 출력하는 제 2 스위칭동작 중 어느 하나를 수행하는 제 4 스위치;
    상기 제 4 스위치로부터의 출력을 반전시키는 반전기;
    클럭펄스를 생성하는 클럭발생기;
    상기 클럭발생기로부터의 클럭펄스와 상기 반전기로부터의 출력을 비교하고, 이 비교 결과에 근거하여 출력을 발생하는 제 3 비교기; 및,
    상기 클럭발생기로부터 클럭펄스를 공급받고, 상기 제 3 비교기로부터의 출력에 따라 상기 클럭펄스를 연속적으로 출력하거나 또는 비연속적으로 출력함으로써 상기 구동펄스를 생성하는 구동펄스생성부를 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스위치제어부는,
    상기 펄스모드선택부로부터 출력된 구동펄스의 수를 미리 설정된 임계기간 동안 카운팅하여 그 카운팅된 구동펄스의 개수가 미리 설정된 임계치보다 작을 경우 상기 구동전압공급라인에서 소비되는 전류의 크기가 상기 기준값보다 작거나 같다고 판단하여 상기 제 4 스위치가 제 1 스위칭동작을 수행하도록 제어하고, 상기 임계기간 동안 카운팅된 구동펄스의 개수가 상기 임계치와 같거나 이보다 클 경우 상기 구동전압공급라인에서 소비되는 전류의 크기가 상기 기준값을 초과하였다고 판단하여 상기 제 1 내지 제 3 스위치들이 모두 제 2 스위칭동작을 수행하도록 제어함을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  9. 제 8 항에 있어서,
    다수의 임계기간들을 설정하는 타이머;
    상기 타이머로부터 설정된 각 임계기간의 시작시점부터 자신에게 입력된 구동펄스를 카운팅하고 각 임계기간의 종료시점에 카운팅을 종료하는 카운터; 및,
    각 임계기간의 종료시점에 카운터로부터 카운트된 수와 임계치를 비교하고, 이 비교 결과에 근거하여 제 1 스위치제어신호 또는 제 2 스위치제어신호를 출력하는 스위치제어신호출력부를 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 기준전압, 제 2 기준전압 및 제 3 기준전압은 모두 동일한 값으로 설정된 것을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  11. 구동전압공급라인에서 소비되는 전류의 크기와 미리 설정된 기준값을 비교하는 단계;
    상기 구동전압공급라인에서 소비되는 전류의 크기가 상기 기준값보다 작거나 같을 경우 외부로부터의 입력전압을 부스팅 및 안정화하여 상기 구동전압공급라인으로 공급하는 단계; 및,
    상기 구동전압공급라인에서 소비되는 전류의 크기가 상기 기준값을 초과할 경우 상기 외부로부터의 입력전압을 부스팅하여 상기 구동전압공급라인으로 공급하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로의 구동방법.
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