KR20150102288A - 저가형 ｄｓＰＩＣ를 이용한 발광다이오드 구동 방법 및 시스템 - Google Patents

저가형 ｄｓＰＩＣ를 이용한 발광다이오드 구동 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

저가형 dsPIC를 이용한 LED 구동 방법 및 장치가 제시된다. 본 발명에서 제안하는 저가형 dsPIC를 이용한 LED 구동 방법은 디지털 제어 IC가 파워스테이지로부터 출력전압과 출력전류를 입력 받는 단계, 미리 설정된 상기 디지털 제어 IC의 프로그래밍을 이용하여 상기 파워스테이지 구동을 위한 신호를 생성하는 단계, 상기 파워스테이지의 트랜스포머의 전류가 '0' 인 시점이 검출되면, 상기 시점에서 상기 디지털 제어 IC가 파워스테이지의 구동을 위한 신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

저가형 ｄｓＰＩＣ를 이용한 발광다이오드 구동 방법 및 시스템{Method and Apparatus for Driving LED using low-cost dsPIC}
본 발명은 LED 구동 시스템의 고효율과 고역률을 위한 LED 구동 방법 및 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 LED를 구동하기 위한 회로는 투 스테이지(Two stage) 구동회로를 사용한다. 이러한 투 스테이지(Two stage) 구동회로는 AC-DC-DC 변환으로, LED에 전원을 공급하는 방법을 사용한다. AC-DC 컨버터는 시스템의 정류회로를 담당하는데, 입력전류는 펄스성 왜곡 파형으로 나타나게 된다. 따라서 왜곡 파형으로 인해 시스템의 역률이 낮아지고, 고조파 성분이 발생할 수 있다. 이러한 왜곡된 입력전류는 승압형 컨버터를 기본 회로로 하는 역률 개선회로를 사용함으로써 개선될 수 있다.
DC-DC 컨버터는 SMPS(Switched-mode power supply)의 여러 가지 방식을 사용할 수 있다. 이것은 부하가 구동되기 위한 조건에 맞춰 승압과 강압을 조절하는 것을 담당하게 된다. 또한, 일반적으로 LED를 구동하기 위한 DC-DC 컨버터의 제어기는 보통 아날로그 전용 IC 제어기를 기반으로 한다. 아날로그 전용 IC들로부터 복잡한 회로의 단점을 극복하고 이로 인해 기본동작을 수행하고 저가격화와 사용상의 편의를 얻을 수 있다.
이러한 종래의 LED를 구동하기 위한 투 스테이지(Two stage) 구동회로는 앞 단에는 승압형 컨버터를 기본 회로로 하는 역률 개선회로, 뒷 단에는 DC-DC 컨버터가 연결되고 그 사이에 Bulk Capacitor로 구성될 수 있다. 또한, LED를 정 전류모드로 구동하기 위한 LED 드라이버(Driver)도 필요하다. 여기서 벌크 캐패시터(Bulk Capacitor)는 PFC 회로의 출력 캐패시터(Capacitor)로 120Hz의 2고조파 성분을 담당할 수 있도록 출력 용량에 맞춰서 충분히 큰 용량으로 선정되어야 한다. 그러나 이로 인해 PFC회로의 출력 특성 응답은 느려지고, 전압 제어 루프의 밴드 폭이 10 ~ 20Hz로 제한될 수 있다. 따라서 정교한 출력 전압 제어를 위해서 별도의 DC-DC 컨버터가 필요하게 된다. 또한 PFC 회로와 DC-DC 컨버터의 2단 구조는 THD와 역률을 개선하지만 시스템의 효율을 저감 시키는 것과 동시에 서로 독립된 제어기와 스위치가 필요하기 때문에 회로가 복잡해지고, 제작비용과 크기가 커지게 되는 단점이 있다. 또한, 종래의 LED를 구동하기 위한 시스템은 보통 아날로그 전용 IC를 이용하여 제어기를 구성하는데, 이 아날로그 제어방식에서는 처음 설계 사양에 의해 고정된 설정치 만큼의 출력만을 얻을 수 있다. 이와 같이 PC와 DC-DC 컨버터간의 통신을 통하여 사용자가 원하는 임의의 출력을 쉽게 얻어낼 수 있는 디지털 제어 방식과 비교하여 아날로그 제어방식은 사용자가 원하는 임의의 출력을 얻기가 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 LED를 구동하기 위한 투 스테이지(Two stage) 구동회로가 넓은 입력전압 범위에서 높은 역률을 유지할 수 있는 반면에 컨버터 회로 두 개가 직렬 연결된 형태의 회로 방식이기 때문에 회로가 복잡하고 시스템의 효율이 저하되며, 서로 독립된 제어기와 스위치 등 상대적으로 많은 부품이 필요하기 때문에 낮은 가격의 LED 구동회로 방식에는 적합하지 않은 문제점을 개선하기 위한 방법 및 시스템을 제공하는데 있다. 또한, 투 스테이지(Two stage) LED 구동 회로에서는 능동형 역률 개선 방법을 선택할 경우 다음 단의 DC-DC 컨버터의 스위칭 주파수와 동기화가 곤란하여 실제 적용이 힘들다는 문제점이 있다. 따라서 이러한 문제점을 개선하기 위한 저가형 dsPIC를 이용한 LED 구동 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 저가형 dsPIC를 이용한 LED 구동 방법은 디지털 제어 IC가 파워스테이지로부터 출력전압과 출력전류를 입력 받는 단계, 미리 설정된 상기 디지털 제어 IC의 프로그래밍을 이용하여 상기 파워스테이지 구동을 위한 신호를 생성하는 단계, 상기 파워스테이지의 트랜스포머의 전류가 '0' 인 시점이 검출되면, 상기 시점에서 상기 디지털 제어 IC가 파워스테이지의 구동을 위한 신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 디지털 제어 IC가 파워스테이지로부터 출력전압과 출력전류를 입력 받는 단계는 아날로그 입력 레지스터를 통해 출력전압 및 출력전류를 입력 받을 수 있다.
미리 설정된 상기 디지털 제어 IC의 프로그래밍을 이용하여 상기 파워스테이지 구동을 위한 신호를 생성하는 단계는 상기 출력전압 및 출력전류를 아날로그에서 디지털로 변환하고, 프로그래밍을 통해 상기 파워스테이지에서 필요한 신호를 생성할 수 있다.
미리 설정된 상기 디지털 제어 IC의 프로그래밍을 이용하여 상기 파워스테이지 구동을 위한 신호를 생성하는 단계는 상기 디지털 제어 IC가 상기 파워스테이지의 스위치에 흐르는 전류를 검출함으로써 상기 파워스테이지는 전류 불연속 모드와 전류 연속 모드의 경계에서 동작하는 임계모드 동작일 수 있다.
상기 스위치에 흐르는 전류를 검출하기 위해 트랜스포머를 이용하고, 제1차 측 트랜스포머와 보조권선의 흑점의 방향이 반대일 수 있다.
상기 파워스테이지의 스위치에 흐르는 전류가 '0' 인 경우, 상기 스위치를 턴 온 시킬 수 있다.
상기 시점에서 상기 디지털 제어 IC가 파워스테이지의 구동을 위한 신호를 출력하는 단계는 상기 디지털 제어 IC가 상기 파워스테이지의 스위치에 흐르는 전류를 검출함과 동시에 미리 정해진 프로그래밍으로부터 생성된 결과 값을 상기 파워스테이지의 스위치를 구동하기 위한 신호로 출력할 수 있다.
상기 디지털 제어 IC는 플래시 메모리를 내장함으로써 하드웨어 변경 없이도 상기 디지털 제어 IC의 성능개선을 위해 재 프로그래밍이 가능하다.
또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 저가형 dsPIC를 이용한 LED 구동 시스템은 출력전압과 출력전류를 디지털 제어 IC로 전달하는 파워스테이지, 상기 파워스테이지로부터 출력전압과 출력전류를 입력 받아 미리 설정된 상기 디지털 제어 IC의 프로그래밍을 이용하여 상기 파워스테이지 구동을 위한 신호를 생성하는 디지털 제어 IC를 포함할 수 있다.
상기 파워스테이지는 상기 파워스테이지의 트랜스포머의 전류가 '0' 인 시점이 검출되면, 상기 시점에서 디지털 제어 IC로부터 상기 파워스테이지의 구동을 위한 신호를 입력 받을 수 있다.
상기 디지털 제어 IC는 아날로그 입력 레지스터를 통해 출력전압 및 출력전류를 입력 받아 상기 출력전압 및 출력전류를 아날로그에서 디지털로 변환하고, 프로그래밍을 통해 상기 파워스테이지에서 필요한 신호를 생성할 수 있다.
상기 디지털 제어 IC는 상기 파워스테이지의 스위치에 흐르는 전류를 검출하여 상기 파워스테이지에서 필요한 신호를 생성할 수 있다.
상기 파워스테이지는 전류 불연속 모드와 전류 연속 모드의 경계에서 동작하는 임계모드 동작일 수 있다.
상기 파워스테이지는 상기 디지털 제어 IC가 상기 파워스테이지의 스위치에 흐르는 전류를 검출하도록 하기 위해 트랜스포머를 포함하고, 제1차 측 트랜스포머와 보조권선의 흑점의 방향이 반대이다.
상기 디지털 제어 IC는 상기 파워스테이지의 스위치에 흐르는 전류를 검출함과 동시에 미리 정해진 프로그래밍으로부터 생성된 결과 값을 상기 파워스테이지의 스위치를 구동하기 위한 신호로 출력할 수 있다.
상기 디지털 제어 IC는 플래시 메모리를 내장함으로써 하드웨어 변경 없이도 상기 디지털 제어 IC의 성능개선을 위해 재 프로그래밍이 가능하다.
상기 디지털 제어 IC는 정전압 모드 및 정전류 모드를 지원하고, 프로그래밍으로 구성되어 부하의 조건에 따라 상기 두 모드 중 하나의 모드를 선택할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면 PFC와 DC-DC 컨버터를 결합하여 하나의 AC-DC 컨버터를 구성하여 역률을 개선할 수 있다. 다시 말해, PFC와 싱글 스테이지(Single stage)를 접목함으로써 회로가 단순해질 수 있다. 그리고, 제작비용과 크기를 줄임으로써 낮은 가격의 LED 구동회로 방식에 적합하며 스위칭 전원의 소형화를 가능하게 할 수 있다. 또한, 아날로그 전용 IC를 대신하여 디지털 제어 IC를 이용하여 LED 구동회로를 제어할 수 있다. 다시 말해, 마이크로프로세서를 이용한 디지털 제어는 손쉽게 동작 상황이나 고장유무를 판단할 수 있다. 또한, 재 프로그래밍이 가능한 플래시 메모리의 내장에 의해 별도의 하드웨어 변경 없이도 성능개선을 위한 제어기의 변경이 가능하여 특정 부하를 구동함에 있어서, 제품의 설계 및 변경이 용이하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저가형 dsPIC를 이용한 LED 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저가형 dsPIC를 이용한 LED 구동 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저가형 dsPIC를 이용한 LED 구동 시스템의 동작 모드 파형을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치와 입력에서의 임계모드 파형을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저가형 dsPIC를 이용한 LED 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
저가형 dsPIC를 이용한 LED 구동 방법은 디지털 제어 IC가 파워스테이지로부터 출력전압과 출력전류를 입력 받는 단계(110), 미리 설정된 상기 디지털 제어 IC의 프로그래밍을 이용하여 상기 파워스테이지 구동을 위한 신호를 생성하는 단계(120) 상기 파워스테이지의 트랜스포머의 전류가 '0' 인 시점이 검출되면, 상기 시점에서 상기 디지털 제어 IC가 파워스테이지의 구동을 위한 신호를 출력하는 단계(130)를 포함할 수 있다.
단계(110)에서, 디지털 제어 IC가 파워스테이지로부터 출력전압과 출력전류를 입력 받을 수 있다. 이때, 디지털 제어 IC는 아날로그 입력(Analog Input) 레지스터를 통해 출력전압 및 출력전류를 입력 받을 수 있다. 예를 들어, 디지털 제어 IC인 dsPIC30F2020를 사용하여 파워스테이지로부터 출력전압과 출력전류를 센싱 받을 수 있다. 여기에서, dsPIC30F2020는 일 실시예일뿐 이외에 다른 유사한 디지털 제어 IC를 사용할 수 있다.
단계(120)에서, 미리 설정된 상기 디지털 제어 IC의 프로그래밍을 이용하여 파워스테이지 구동을 위한 신호를 생성할 수 있다. 다시 말해, 디지털 제어 IC에서 선택한 디지털 제어 IC의 프로그래밍을 통하여, 파워스테이지 구동을 위한 신호를 생성할 수 있다. 이때, 아날로그 입력(Analog Input) 레지스터를 통해 출력전압 및 출력전류를 입력 받아 A/D(Analog to Digital) 변환이 이루어지질 수 있다. 그리고, 미리 설정된 프로그래밍을 거친 후 시스템에서 필요한 신호를 생성할 수 있다. 또한, 디지털 제어 IC가 상기 파워스테이지의 스위치에 흐르는 전류를 검출함으로써 파워스테이지는 전류 불연속 모드와 전류 연속 모드의 경계에서 동작하는 임계모드 동작 (BCM: Boundary Conduction Mode)을 할 수 있다. 임계모드 동작원리는 스위치에 흐르는 전류를 검출하여 이 전류가 '0' 이 되는 시점에서 스위치를 턴 온 시킴으로써 전류 불연속 모드와 전류 연속 모드의 경계에서 동작하는 방법이다. 이때, 스위치에 흐르는 전류를 검출하기 위해 트랜스포머를 이용하고, 보조권선을 설치를 하였다. 그리고 제1차 측 트랜스포머와 보조권선의 흑점의 방향은 반대이다. 따라서, 스위치에 흐르는 전류가 '0' 인 시점에서는 보조권선에 유기되는 전압은 항상 하강에지 파형의 전압이 걸리게 된다. 다시 말해, 본 발명에서 사용하는 디지털 제어 IC인 dsPIC30F2020에서 지원하는 입력 캡쳐1(Input Capture1)이라는 레지스터를 이용하여 보조권선에서 하강 에지를 검출함으로써, 검출과 동시에 프로그래밍으로부터 생성된 결과 값을 스위치를 구동하기 위한 신호로 보낼 수 있다. 이러한 디지털 제어 IC를 임계모드 동작을 시킴으로써, 2 차 측 트랜스포머의 환류 다이오드가 영전류 턴 오프가 되면서 역 회복 손실을 감소 할 수 있다. 또한, 스위치가 영('0') 전류 턴 온의 소프트 스위칭을 함으로써 스위칭 손실 또한 감소 시킬 수 있다.
단계(130)에서, 파워스테이지의 트랜스포머의 전류가 '0' 인 시점이 검출되면, 상기 시점에서 상기 디지털 제어 IC가 파워스테이지의 구동을 위한 신호를 출력할 수 있다. 다시 말해, 트랜스포머의 보조권선으로부터 하강에지 전압이 유기되는 시점(트랜스포머의 전류가 '0' 인 시점)이 검출되면, 이 시점에서 파워스테이지의 구동을 위한 신호를 출력할 수 있다. 디지털 제어 IC가 파워스테이지의 스위치에 흐르는 전류를 검출함과 동시에 미리 정해진 프로그래밍으로부터 생성된 결과 값을 상기 파워스테이지의 스위치를 구동하기 위한 신호로 출력할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 디지털 제어 IC는 플래시 메모리를 내장함으로써 하드웨어 변경 없이도 디지털 제어 IC의 성능개선을 위해 재 프로그래밍이 가능하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저가형 dsPIC를 이용한 LED 구동 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
저가형 dsPIC를 이용한 LED 구동 시스템은 파워스테이지(210), 디지털 제어 IC(220)를 포함할 수 있다.
파워스테이지(210)는 출력전압과 출력전류를 디지털 제어 IC로 전달할 수 있다. 파워스테이지(210)는 전류 불연속 모드와 전류 연속 모드의 경계에서 동작하는 임계모드 동작을 할 수 있다. 따라서, 디지털 제어 IC에 의해 파워스테이지의 트랜스포머의 전류가 '0' 인 시점이 검출되면, 검출된 시점에서 디지털 제어 IC로부터 상기 파워스테이지의 구동을 위한 신호를 입력 받을 수 있다. 또한, 파워스테이지(210)는 디지털 제어 IC가 파워스테이지의 스위치에 흐르는 전류를 검출하도록 하기 위해 트랜스포머를 포함할 수 있고, 제1차 측 트랜스포머와 보조권선의 흑점의 방향은 반대 방향이다.
디지털 제어 IC(220)는 파워스테이지로부터 출력전압과 출력전류를 입력 받아 미리 설정된 상기 디지털 제어 IC의 프로그래밍을 이용하여 상기 파워스테이지 구동을 위한 신호를 생성할 수 있다. 디지털 제어 IC(220)는 파워스테이지의 스위치에 흐르는 전류를 검출하여 상기 파워스테이지에서 필요한 신호를 생성할 수 있다. 디지털 제어 IC(220)는 파워스테이지의 스위치에 흐르는 전류를 검출함과 동시에 미리 정해진 프로그래밍으로부터 생성된 결과 값을 상기 파워스테이지의 스위치를 구동하기 위한 신호로 출력할 수 있다. 다시 말해, 아날로그 입력 레지스터를 통해 출력전압 및 출력전류를 입력 받아 상기 출력전압 및 출력전류를 아날로그에서 디지털로 변환할 수 있다. 그리고, 미리 정해진 디지털 제어 IC의 프로그래밍을 통해 파워스테이지에서 필요한 신호를 생성할 수 있다.
이러한 디지털 제어 IC(220)는 플래시 메모리를 내장함으로써 하드웨어 변경 없이도 상기 디지털 제어 IC의 성능개선을 위해 재 프로그래밍이 가능하다. 또한, 정전압 모드 및 정전류 모드를 지원하고, 프로그래밍으로 구성되어 부하의 조건에 따라 상기 두 모드 중 하나의 모드를 선택할 수 있다.
제안하는 저가형 dsPIC를 이용한 LED 구동 시스템은 LED를 구동하기 위한 싱글 스테이지(Single stage) 드라이버로써, 종래기술에서 사용되는 투 스테이지(Two stage) 구동회로를 대신하여 DC-DC 컨버터인 플라이백 컨버터(Flyback Converter)를 이용하여, 싱글 스테이지(Single stage) LED 드라이버를 구성한다. 또한, 종래기술에서 널리 이용되는 아날로그 전용 IC를 대신하여, dsPIC30F2020 이라는 디지털 제어 IC를 사용함으로써 시스템의 제어를 위한 폐루프(Close loop)를 구성할 수 있다. 또한, DC-DC 컨버터를 이용한 능동역률 개선방법 중 임계모드(Boundary Conduction Mode)를 선택하여, 트랜스포머의 전류가 '0' 인 시점을 검출하여 스위치를 턴 온 시킴으로써, 입력전류의 피크 값이 입력전압을 그대로 추종할 수 있다. 따라서, 입력전류의 평균값이 정현파가 되어 시스템의 역률 및 THD를 개선할 수 있다. 도 3을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저가형 dsPIC를 이용한 LED 구동 시스템의 동작 모드 파형을 나타내는 도면이다.
도 3a는 디지털 제어 IC로 부터 파워스테이지의 스위치를 구동하기 위한 신호로써, MOSFET의 게이트-소스(Gate-Source) 단으로 보내지는 파형이다.
도 3b는 파워스테이지의 스위치(214)에 양단(A, B)에 걸리는 전압 파형이다.
도 3c는 트랜스포머(213)에 흐르는 전류 파형이다.
도 3d는 트랜스포머(213)에 유기되는 전압 파형이다.
도 3e는 보조권선에 유기되는 전압 파형이다.
파워스테이지의 동작 모드 파형에서 알 수 있듯이 트랜스포머의 전류가 '0' 인 순간은 보조권선에 항상 하강에지(falling edge)의 전압이 유기되고, 입력 캡쳐1(Input Capture1) 레지스터를 통하여 트랜스포머의 전류가 '0' 인 순간 즉, 보조권선에 유기되는 전압이 하강에지 순간을 검출하여 선택된 모드의 PWM 듀티(duty)를 파워스테이지의 스위치를 구동하기 위한 신호로 출력할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 파워스테이지(210)는 EMI 필터를 포함한 정류회로(211)와 리플 제거용 커패시터, 스위칭 시 발생하는 링잉의 억제를 위한 스너버 회로(212), 트랜스포머(213), MOSFET(214)를 포함한 1 차 측 트랜스포머 입력 부, 출력전압과 출력전류의 센싱을 위한 검출 부(216), 다이오드와 커패시터를 포함한 2 차 측 트랜스포머 출력부를 포함할 수 있고, ZCD(Zero Current Detection) 검출을 위한 보조권선(217)을 사용하여 디지털 제어를 구현할 수 있다. 마지막으로 MOSFET 게이트 드라이버(215)는 TC4420과 구동 트랜스(Pulse Trans)을 이용하여 구현할 수 있다.
디지털 제어 IC(220)는 파워스테이지(210)의 2차 측 트랜스포머로부터 출력전압(223)과 출력전류(222)를 검출하여 디지털 제어 IC의 AN 레지스터(225, 226)를 통하여 입력 받을 수 있다. 또한, 모드 선택(Selection Mode)(229)를 통해 정전압 모드 및 정전류 모드를 포함하는 두 가지 모드를 지원할 수 있다. 모드 선택(Selection Mode)(229)은 소스코드로 구성이 되어 부하의 조건에 따라 두 가지 모드 중 하나의 모드를 선택할 수 있다. 또한, ZCD(Zero Current Detection)(221)을 위한 인풋 캡쳐1(Input Capture1) 레지스터(224)를 이용하고, 선택된 모드의 PWM 듀티(duty)를 시스템의 스위치를 구동하기 위한 신호로 출력할 수 있다. 이때, 소스코드로 구성된 전압제어(Voltage Control)(227)와 전류제어(Current Control)(228)를 이용할 수 있다. 그리고, 파워스테이지(210)에서 사용한 보조권선(217)은 이 파워스테이지가 임계모드(Boundary Conduction Mode)로 구동하도록 하기 위함이다. 도 4에 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치와 입력에서의 임계모드 파형을 나타내었다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치와 입력에서의 임계모드 파형을 나타내는 도면이다.
도 4a는 임계모드에서 동작하는 파워스테이지의 스위치의 전압 및 전류의 파형이고, 도 4b는 임계모드에서의 입력전압 및 전류의 파형을 나타낸 것이다. 파워스테이지의 동작 모드 파형에서 알 수 있듯이 트랜스포머의 전류가 '0' 인 순간은 보조권선에 항상 하강에지(falling edge)의 전압이 유기되는데, 인풋 캡쳐1(Input Capture1) 레지스터를 통하여 트랜스포머의 전류가 '0' 인 순간 즉, 보조권선에 유기되는 전압이 하강에지 순간을 검출하여 선택된 모드의 PWM 듀티(duty)를 파워스테이지의 스위치를 구동하기 위한 신호로 출력할 수 있다.
요약하면, 제안하는 저가형 dsPIC를 이용한 LED 구동 시스템은 PFC와 플라이백 싱글 스테이지(Flyback Single stage)의 접목과 동시에 디지털 제어를 통하여 저가형 싱글 스테이지(Single stage) LED 드라이버를 구성할 수 있다. 플라이백 컨버터(Flyback Converter)는 제안하는 시스템의 파워스테이지(Power Stage)로 구성되며, 디지털 제어 IC(예를 들어, dsPIC30F2020)를 이용하여 시스템의 제어를 위한 폐루프(Close loop)가 구성될 수 있다. 또한, DC-DC 컨버터를 이용한 능동역률 개선방법 중 임계모드(Boundary Conduction Mode)를 선택하여, 트랜스포머의 전류가 '0' 인 시점을 검출하여 스위치를 턴 온 시킴으로써, 입력전류의 피크 값이 입력전압을 그대로 추종할 수 있다. 따라서, 입력전류의 평균값이 정현파가 되어 시스템의 역률 및 THD를 개선할 수 있다. 그리고 파워스테이지의 2차 측 트랜스포머로부터 출력전압과 출력전류를 검출하여 디지털 제어 IC의 AN 레지스터를 통해 입력 받을 수 있다. 또한, 정전압 모드 및 정전류 모드 두 개의 모드를 지원하고, 소스코드로 구성이 되어 부하의 조건에 따라 두 가지 모드 중 하나의 모드를 선택할 수 있다. 그리고 파워스테이지는 보조권선을 사용하여 제안하는 시스템이 임계모드(Boundary Conduction Mode)로 구동하도록 할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (16)

  1. LED 구동 방법에 있어서,
    디지털 제어 IC가 파워스테이지로부터 출력전압과 출력전류를 입력 받는 단계;
    미리 설정된 상기 디지털 제어 IC의 프로그래밍을 이용하여 상기 파워스테이지 구동을 위한 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 파워스테이지의 트랜스포머의 전류가 '0' 인 시점이 검출되면, 상기 시점에서 상기 디지털 제어 IC가 파워스테이지의 구동을 위한 신호를 출력하는 단계
    를 포함하는 LED 구동 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 제어 IC가 파워스테이지로부터 출력전압과 출력전류를 입력 받는 단계는,
    아날로그 입력 레지스터를 통해 출력전압 및 출력전류를 입력 받는
    LED 구동 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    미리 설정된 상기 디지털 제어 IC의 프로그래밍을 이용하여 상기 파워스테이지 구동을 위한 신호를 생성하는 단계는,
    상기 출력전압 및 출력전류를 아날로그에서 디지털로 변환하고, 프로그래밍을 통해 상기 파워스테이지에서 필요한 신호를 생성하는
    LED 구동 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    미리 설정된 상기 디지털 제어 IC의 프로그래밍을 이용하여 상기 파워스테이지 구동을 위한 신호를 생성하는 단계는,
    상기 디지털 제어 IC가 상기 파워스테이지의 스위치에 흐르는 전류를 검출함으로써 상기 파워스테이지는 전류 불연속 모드와 전류 연속 모드의 경계에서 동작하는 임계모드 동작 하는
    LED 구동 방법.
  5. 제6항에 있어서,
    상기 스위치에 흐르는 전류를 검출하기 위해 트랜스포머를 이용하고, 제1차 측 트랜스포머와 보조권선의 흑점의 방향이 반대인
    LED 구동 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 파워스테이지의 스위치에 흐르는 전류가 '0' 인 경우, 상기 스위치를 턴 온 시키는
    LED 구동 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 시점에서 상기 디지털 제어 IC가 파워스테이지의 구동을 위한 신호를 출력하는 단계는,
    상기 디지털 제어 IC가 상기 파워스테이지의 스위치에 흐르는 전류를 검출함과 동시에 미리 정해진 프로그래밍으로부터 생성된 결과 값을 상기 파워스테이지의 스위치를 구동하기 위한 신호로 출력하는
    LED 구동 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 제어 IC는 플래시 메모리를 내장함으로써 하드웨어 변경 없이도 상기 디지털 제어 IC의 성능개선을 위해 재 프로그래밍이 가능한
    LED 구동 방법.
  9. LED 구동 시스템에 있어서,
    출력전압과 출력전류를 디지털 제어 IC로 전달하는 파워스테이지; 및
    상기 파워스테이지로부터 출력전압과 출력전류를 입력 받아 미리 설정된 상기 디지털 제어 IC의 프로그래밍을 이용하여 상기 파워스테이지 구동을 위한 신호를 생성하는 디지털 제어 IC
    를 포함하고,
    상기 파워스테이지는,
    상기 파워스테이지의 트랜스포머의 전류가 '0' 인 시점이 검출되면, 상기 시점에서 디지털 제어 IC로부터 상기 파워스테이지의 구동을 위한 신호를 입력 받는
    LED 구동 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 디지털 제어 IC는,
    아날로그 입력 레지스터를 통해 출력전압 및 출력전류를 입력 받아 상기 출력전압 및 출력전류를 아날로그에서 디지털로 변환하고, 프로그래밍을 통해 상기 파워스테이지에서 필요한 신호를 생성하는
    LED 구동 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 디지털 제어 IC는,
    상기 파워스테이지의 스위치에 흐르는 전류를 검출하여 상기 파워스테이지에서 필요한 신호를 생성하는
    LED 구동 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 파워스테이지는,
    전류 불연속 모드와 전류 연속 모드의 경계에서 동작하는 임계모드 동작을 하는
    LED 구동 시스템.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 파워스테이지는,
    상시 디지털 제어 IC가 상기 파워스테이지의 스위치에 흐르는 전류를 검출하도록 하기 위해 트랜스포머를 포함하고, 제1차 측 트랜스포머와 보조권선의 흑점의 방향이 반대인
    LED 구동 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 디지털 제어 IC는,
    상기 파워스테이지의 스위치에 흐르는 전류를 검출함과 동시에 미리 정해진 프로그래밍으로부터 생성된 결과 값을 상기 파워스테이지의 스위치를 구동하기 위한 신호로 출력하는
    LED 구동 시스템.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 디지털 제어 IC는,
    플래시 메모리를 내장함으로써 하드웨어 변경 없이도 상기 디지털 제어 IC의 성능개선을 위해 재 프로그래밍이 가능한
    LED 구동 시스템.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 디지털 제어 IC는,
    정전압 모드 및 정전류 모드를 지원하고, 프로그래밍으로 구성되어 부하의 조건에 따라 상기 두 모드 중 하나의 모드를 선택하는
    LED 구동 시스템.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100877521B1 (ko) * 2008-08-26 2009-01-07 엔 하이테크 주식회사 엘이디 조명 구동회로
JP2013045753A (ja) * 2011-08-26 2013-03-04 Sharp Corp Ｌｅｄ駆動回路およびｌｅｄ駆動方法
JP2013118134A (ja) * 2011-12-05 2013-06-13 Panasonic Corp 点灯装置およびそれを備えた照明器具
KR20130072175A (ko) 2011-12-21 2013-07-01 서울반도체 주식회사 백라이트 모듈과 그 구동 방법 및 이를 이용하는 디스플레이 장치
KR101334042B1 (ko) * 2012-11-30 2013-11-28 주식회사 실리콘웍스 Ｌｅｄ 조명 장치 및 그의 전류 레귤레이터와 전류 레귤레이팅 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100877521B1 (ko) * 2008-08-26 2009-01-07 엔 하이테크 주식회사 엘이디 조명 구동회로
JP2013045753A (ja) * 2011-08-26 2013-03-04 Sharp Corp Ｌｅｄ駆動回路およびｌｅｄ駆動方法
JP2013118134A (ja) * 2011-12-05 2013-06-13 Panasonic Corp 点灯装置およびそれを備えた照明器具
KR20130072175A (ko) 2011-12-21 2013-07-01 서울반도체 주식회사 백라이트 모듈과 그 구동 방법 및 이를 이용하는 디스플레이 장치
KR101334042B1 (ko) * 2012-11-30 2013-11-28 주식회사 실리콘웍스 Ｌｅｄ 조명 장치 및 그의 전류 레귤레이터와 전류 레귤레이팅 방법

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