KR20160032368A

KR20160032368A - 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 회로 및 방법

Info

Publication number: KR20160032368A
Application number: KR1020140122134A
Authority: KR
Inventors: 임규호; 최지원; 강태경
Original assignee: 매그나칩 반도체 유한회사
Priority date: 2014-09-15
Filing date: 2014-09-15
Publication date: 2016-03-24
Also published as: KR102129630B1; CN105430834B; US10231302B2; CN105430834A; US20160081154A1

Abstract

교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 회로는 제1 주파수와 제1 전압 범위를 가지는 디밍 전압을 수신하여 제2 전압 범위를 가지는 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부, 기준 전압을 기초로 제1 및 제2 구간 기준 전압들을 생성하여 구동 전류 센싱 구간을 결정하는 센싱 구간 결정부 및 결정된 구동 전류 센싱 구간을 통해 제2 주파수를 가지는 스위칭 소자 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성부를 포함한다. 따라서, 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 회로는 기준 전압의 변화와 무관하게 구동 전류의 주파수를 고정할 수 있고, 스위치의 턴-온 또는 턴-오프에 의한 전압 스파이크를 회피할 수 있다.

Description

교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 회로 및 방법{CIRCUIT AND METHOD FIXING FREQUENCY OF AC DIRECT LIGHT APPARATUS}

본 발명은 주파수 고정 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입력 전압이 변화하더라도 출력 전류의 주파수를 고정할 수 있는 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 회로 및 방법에 관한 것이다.

LED(Light Emitting Diode) 조명 기기는 기존의 광원과 비교될 때 전력 소모를 감소시킬 수 있어 기존의 조명기구들을 대체하고 있다. 최근의 LED 조명 기기는 교류 직결형 구동 회로를 채택하여 직류가 아닌 교류를 직접 사용할 수 있다.

이러한 교류 직결형 구동 회로는 LED 조명 기기의 무게 및 공간 제약을 개선시킬 수 있으나 다만, 기준 전압이 변화하는 경우 구동 전류의 주파수가 변경되는 문제점이 발생하였다. 또한, 구동 전류의 주파수를 고정하기 위하여 구동 전류의 피크 값을 센싱하는 경우 전압 스파이크가 스위치의 턴-온 또는 턴-오프에 의하여 발생하였다. 전압 스파이크의 발생으로 인하여 구동 전류의 정확한 센싱이 불가능하였다.

교류 직결형 구동 회로에서, 구동 전류의 주파수 흔들림은 입력 전압과 출력 전류의 타이밍을 일치시키기 어렵게 할 수 있다. 입력 전류와 출력 전류의 타이밍이 어긋나는 경우 무효 전력이 발생하여 LED 조명 기기의 전력 손실을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 기준 전압의 변화와 무관하게 구동 전류가 일정한 주기를 가지도록 하여 구동 전류의 주파수를 고정하고자 한다.

본 발명의 일 실시예는 구동 전류를 센싱하는 경우 스위치의 턴-온 또는 턴-오프에 의한 전압 스파이크를 회피하고자 한다.

실시예들 중에서, 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 회로는 제1 주파수와 제1 전압 범위를 가지는 디밍 전압을 수신하여 제2 전압 범위를 가지는 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부, 상기 기준 전압을 기초로 제1 및 제2 구간 기준 전압들을 생성하여 구동 전류 센싱 구간을 결정하는 센싱 구간 결정부 및 상기 결정된 구동 전류 센싱 구간을 통해 제2 주파수를 가지는 스위칭 소자 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성부를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 기준 전압 생성부는 상기 디밍 전압을 전류로 변환하고 상기 변환된 전류를 미러링하여 제1 미러링 전류를 생성할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 기준 전압 생성부는 상기 제1 미러링 전류를 디지털-아날로그 변환기를 통해 전압으로 변환시키고 오피엠프를 통해 기준 전압을 생성할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 센싱 구간 결정부는 상기 기준 전압을 전압 강하를 통해 분배하여 제1 및 제2 구간 기준 전압들을 생성하는 구간 기준 전압 생성 모듈 및 상기 구간 기준 전압 생성 모듈에 흐르는 전류와 동일한 크기의 전류를 미러링하여 제2 미러링 전류를 유도하고, 제1 용량을 가지는 제1 커패시터를 상기 제2 미러링 전류를 통해 충전 또는 방전시켜 제2 주파수를 결정하는 주파수 결정 모듈을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 주파수 결정 모듈은 제2 용량을 가지는 제2 커패시터를 충전 또는 방전시키는 과정을 통해 제1 및 제2 커패시터들의 용량 비를 이용하여 일정한 주기를 생성할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 주파수 결정 모듈은 상기 일정한 주기 동안 제1 커패시터를 충전시키고 상기 구동 전류 센싱 구간 동안 제2 커패시터를 충전시킬 수 있다.

일 실시예에서, 상기 구동 신호 생성부는 상기 제1 및 제2 커패시터들을 충전할 수 있도록 제1 및 제2 스위칭 소자들을 제어하고, 상기 제1 및 제2 커패시터들을 방전할 수 있도록 제3 및 제4 스위칭 소자들을 제어하는 제1 내지 제4 이네이블 신호들을 생성하고 전송하는 이네이블 신호 생성 모듈 및 상기 제1 및 제2 커패시터에 걸리는 전압들 및 상기 구동 전류 센싱 구간을 기초로 제2 주파수를 가지는 상기 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성 모듈을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 구동 신호 생성부는 상기 구동 전류 센싱 구간의 범위에서 구동 전류를 감지하고 제2 커패시터를 충전시켜 전압 스파이크 발생을 억제할 수 있다.

실시예들 중에서, 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 방법은 (a) 제1 주파수와 제1 전압 범위를 가지는 디밍 전압을 수신하여 제2 전압 범위를 가지는 기준 전압을 생성하는 단계, (b) 상기 기준 전압을 기초로 제1 및 제2 구간 기준 전압들을 생성하여 구동 전류 센싱 구간을 결정하는 단계 및 (c) 상기 결정된 구동 전류 센싱 구간을 통해 제2 주파수를 가지는 스위칭 소자 구동 신호를 생성하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 (b) 단계는 (b-1) 기준 전류를 통해 상기 기준 전압을 복수의 저항 소자들에 분배하여 제1 및 제2 구간 기준 전압들을 생성하는 단계 및 (b-2) 상기 기준 전류를 미러링하여 제2 미러링 전류를 유도하고, 제1 용량을 가지는 제1 커패시터를 상기 제2 미러링 전류를 통해 충전 또는 방전시켜 제2 주파수를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 (c) 단계는 (c-1) 상기 제1 및 제2 커패시터들을 충전할 수 있도록 제1 및 제2 스위칭 소자들을 제어하고, 상기 제1 및 제2 커패시터들을 방전할 수 있도록 제3 및 제4 스위칭 소자들을 제어하는 제1 내지 제4 이네이블 신호들을 생성하고 전송하는 단계 및 (c-2) 상기 제1 및 제2 커패시터에 걸리는 전압들 및 상기 구동 전류 센싱 구간을 기초로 제2 주파수를 가지는 상기 구동 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 회로 및 방법은 기준 전압의 변화와 무관하게 구동 전류가 일정한 주기를 가지도록 하여 구동 전류의 주파수를 고정시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 회로 및 방법은 구동 전류를 센싱하는 경우 스위치의 턴-온 또는 턴-오프에 의한 전압 스파이크를 회피할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 회로를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 있는 기준 전압 생성부 및 센싱 구간 결정부의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 3은 도 1에 있는 구동 신호 생성부의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 4는 도 1에 있는 센싱 구간 결정부와 구동 신호 생성부의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 방법을 나타내는 순서도이다.

본 발명의 실시예에 관한 설명은 본 발명의 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명의 실시예에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것이다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 회로를 나타내는 블록도이다.

도 1를 참조하면, 주파수 고정 회로(100)는 교류 입력 전원(10), 다이오드 브릿지(20), 기준 전압 생성부(110), 센싱 구간 결정부(120), 구동 신호 생성부(130), 구동 스위칭 소자(30), 구동 전류 센싱 소자(40) 및 조명부(50)를 포함한다.

교류 입력 전원(10)은 교류 입력 전압(Vin)의 소스에 해당한다. 교류 입력 전압(Vin)의 주파수는 전력 공급자에 따라, 반드시 이에 한정되는 것은 아니나, 50Hz 또는 60Hz에 해당할 수 있고, 교류 입력 전압(Vin)의 주파수는 전류 배전 시스템에 따라 흔들릴 수 있다(fluctuation).

다이오드 브릿지(20)는 교류 입력 전원(10)과 전기적으로 연결되고, 복수의 다이오드들(21~24)을 상호 연결할 수 있다. 다이오드 브릿지(20)는 교류 입력 전압(Vin)을 전파 정류할 수 있다. 전파 정류된 교류 입력 전압(Vin)은 구동부(50)에 제공될 수 있다.

기준 전압 생성부(110)는 센싱 구간 결정부(120)와 연결될 수 있고, 외부로부터 디밍 전압(ADIM)을 수신할 수 있다. 기준 전압 생성부(110)는 제1 주파수와 제1 전압 범위를 가지는 디밍 전압(ADIM)을 수신하여 제2 전압 범위를 가지는 기준 전압(VREFD)을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 주파수는 가변될 수 있다. 기준 전압 생성부(110)는 디밍 전압(ADIM)의 제1 전압 범위를 축소시켜 제2 전압 범위를 가지는 기준 전압(VREFD)를 생성할 수 있다.

결과적으로, 기준 전압 생성부(110)는 외부로부터 디밍 전압(ADIM)을 수신하여 기준 전압(VREFD)을 생성할 수 있고, 기준 전압(VREFD)을 센싱 구간 결정부(120)에 인가할 수 있다.

센싱 구간 결정부(120)는 기준 전압 생성부(110) 및 구동 신호 생성부(130) 사이에 배치될 수 있다. 센싱 구간 결정부(120)는 기준 전압 생성부(110)로부터 기준 전압(VREFD)을 수신하여 제1 및 제2 구간 기준 전압들을 생성할 수 있다. 센싱 구간 결정부(120)는 제1 및 제2 구간 기준 전압들을 통해 구동 전류 센싱 구간을 결정하고, 구동 신호 생성부(130)에 제1 및 제2 구간 기준 전압들을 인가할 수 있다.

일 실시예에서, 전압 스파이크는 피크 전류를 센싱하는 경우 구동 스위칭 소자(30)의 턴-온 또는 턴-오프 동작에 따라서 발생할 수 있다. 이러한 전압 스파이크를 회피하기 위하여, 구동 전류 센싱 구간은 기준 전압(VREFD)의 일정 구간으로 결정될 수 있다. 즉, 센싱 구간 결정부(120)는 기준 전압(VREFD)을 기초로 제1 및 제2 구간 기준 전압들을 생성하여 구동 전류 센싱 구간을 결정하고, 구동 신호 생성부(130)는 구동 전류 센싱 구간의 범위에서 구동 전류(IL1)를 감지하여 전압 스파이크의 발생을 회피할 수 있다.

구동 신호 생성부(130)는 센싱 구간 결정부(120) 및 구동 스위칭 소자(30) 사이에 배치될 수 있다. 구동 신호 생성부(130)는 구동 전류 센싱 구간을 통해 제2 주파수를 가지는 스위칭 소자(30) 구동 신호(DRV)를 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 구동 신호 생성부(130)는 구동 전류 센싱 소자(40)로부터 센싱 전압(VCS)을 수신하고 센싱 구간 결정부(120)로부터 제1 및 제2 구간 기준 전압들을 수신할 수 있다. 구동 신호 생성부(130)는 센싱 전압(VCS)과 제1 및 제2 구간 기준 전압들을 기초로 이네이블 신호 및 구동 신호(DRV)를 생성할 수 있다. 이네이블 신호는 센싱 구간 결정부(120)에 전송될 수 있고, 구동 신호(DRV)는 구동 스위칭 소자(30)에 전송될 수 있다.

구동 스위칭 소자(30)는 구동 신호 생성부(130) 및 조명부(50) 사이에 연결될 수 있다. 구동 스위칭 소자(30)는 구동 신호(DRV)를 수신하여 턴-온 또는 턴-오프 될 수 있다. 구동 스위칭 소자(30)는 턴-온 되는 경우 구동 전류(IL1)가 인덕터(52)로 흐르게 하고, 턴-오프 되는 경우 인덕터(52)에 충전되어 있던 전류가 다이오드(53)를 통해 LED 모듈(54)로 흐르도록 할 수 있다. 일 실시예에서, 구동 스위칭 소자(30)는 트랜지스터로 구현될 수 있다. 구동 신호(DRV)는 트랜지스터의 게이트 단자에 전송되어 구동 전류(IL1)의 흐름을 제어할 수 있다.

구동 전류 센싱 소자(40)는 구동 스위칭 소자(30) 및 조명부(50) 사이에 연결될 수 있다. 구동 전류 센싱 소자(40)는 구동 전류(IL1)을 센싱하여 구동 신호 생성부(130)에 센싱 전압(VCS)를 인가할 수 있다.

조명부(50)는 감지 저항(51), 인덕터(52), 다이오드(53) 및 LED(Light Emitting Diode) 모듈(54)을 포함한다.

일 실시예에서, 구동 신호(DRV)는 양의 값(하이 레벨 또는 1)에 해당하는 경우 구동 스위칭 소자(30)를 턴-온시킬 수 있고, 음의 값(로우 레벨 또는 0)에 해당하는 경우 구동 스위칭 소자(30)를 턴-오프시킬 수 있다. 구동 스위칭 소자(30)가 턴-온 되는 경우 구동 전류(IL1)는 감지 저항(51)과 인덕터(52)로 흐르며, 구동 전류(IL1)의 에너지는 인덕터(52)에 저장될 수 있다. 구동 스위칭 소자(30)가 턴-오프 되는 경우 인덕터(52)에 저장된 에너지가 LED 모듈(54)로 제공될 수 있다. 보다 구체적으로, 구동 스위칭 소자(30)가 턴-오프 되는 경우 인덕터(52)는 전류원으로 동작할 수 있다. 인덕터(52)에 저장된 에너지를 기초로 전류가 다이오드(53)를 통해 LED 모듈(54)로 흐르게 되어 LED 모듈(54)이 구동될 수 있다. 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치는 출력(즉, 구동 전류(IL1))을 조절하여 LED 모듈(54)의 밝기를 조절할 수 있다.

도 2는 도 1에 있는 기준 전압 생성부 및 센싱 구간 결정부의 구성을 나타내는 회로도이다.

기준 전압 생성부(110)는 외부로부터 제1 전압 범위를 가지는 아날로그 디밍 전압(ADIM)을 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 기준 전압 생성부(110)는 아날로그 디밍 전압(ADIM)을 전류(I1)로 변환하고(I1 = ADIM / R1), 변환된 전류(I1)를 미러링하여 제1 미러링 전류(IDAC)를 유도할 수 있다(I1 = IDAC). 제1 미러링 전류(IDAC)는 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 통해 전압(VDAC)으로 변환될 수 있고(VDAC = IDAC * RDAC, RDAC는 디지털-아날로그 변환기의 내부 저항에 해당함), 오피엠프(OP-AMP)를 통해 제2 전압 범위를 가지는 기준 전압(VREFD)을 생성할 수 있다(VDAC = VREFD).

도 2를 참조하면, 센싱 구간 결정부(120)는 구간 기준 전압 생성 모듈(210) 및 주파수 결정 모듈(220)을 포함한다.

구간 기준 전압 생성 모듈(210)은 기준 전압 생성부(110) 및 주파수 결정 모듈(220) 사이에 배치될 수 있다. 구간 기준 전압 생성 모듈(210)은 기준 전압(VREFD)을 전압 강하를 통해 분배하여 제1 및 제2 구간 기준 전압들을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 기준 전압(VREFD)이 복수의 저항 소자들(RT)(211~213) 양단에 걸리는 경우 기준 전류(I2)가 생성될 수 있다(I2 = VREFD / RT, RT = R2+R3+R4).

기준 전압(VREFD)은 기준 전류(I2)가 복수의 저항 소자들(RT)(211~213)을 통해 흐르는 경우 전압 강하될 수 있다. 제1 및 제2 구간 기준 전압들은 복수의 저항 소자들(RT)(211~213)의 저항 비를 통해 결정될 수 있다. 예를 들어, 복수의 저항 소자들(211~213)의 비가 2:5:3인 경우, 제1 구간 기준 전압은 0.8VREFD에 해당할 수 있고, 제2 구간 기준 전압은 0.3VREFD에 해당할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 구간 기준 전압들은 복수의 저항 소자들(211~213)의 비를 달리 하여 결정될 수 있다.

주파수 결정 모듈(220)은 구간 기준 전압 생성 모듈(210) 및 구동 신호 생성부(130)에 각각 연결될 수 있다. 주파수 결정 모듈(220)은 기준 전류(I2)와 동일한 크기의 전류를 미러링하여 제2 미러링 전류(I3)를 유도할 수 있다(I2 = I3 = (ADIM * RDAC) / (R1 * RT)). 주파수 결정 모듈(220)은 제1 스위칭 소자(221)를 통해 흐르는 제2 미러링 전류(I3)를 제1 용량을 가지는 제1 커패시터(225)에 충전시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 스위칭 소자(221)가 턴-온되고 제3 스위칭 소자(223)가 턴-오프되는 경우, 제2 미러링 전류(I3)는 제1 커패시터(225)에 충전될 수 있다. 그러나, 제1 스위칭 소자(221)가 턴-오프되고 제3 스위칭 소자(223)가 턴-온되는 경우, 제1 커패시터(225)는 방전되어 제1 커패시터(225)에 저장된 에너지는 방출될 수 있다.

주파수 결정 모듈(220)은 바이어스 전압(Vb)이 걸리는 트랜지스터(227)를 통해 흐르는 전류(I4)를 제2 용량을 가지는 제2 커패시터(226)에 충전시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 스위칭 소자(222)가 턴-온되고 제4 스위칭 소자(224)가 턴-오프되는 경우, 전류(I4)는 제2 커패시터(226)에 충전될 수 있다. 그러나, 제2 스위칭 소자(222)가 턴-오프되고 제4 스위칭 소자(224)가 턴-온되는 경우, 제2 커패시터(226)는 방전되어 제2 커패시터(226)에 저장된 에너지는 방출될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 내지 제4 스위칭 소자들(221~224)은 트랜지스터로 구현될 수 있다.

주파수 결정 모듈(220)는 제1 및 제2 커패시터들(225, 226)의 용량 비를 이용하여 일정한 주기를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 커패시터들(225, 226)의 용량 비를 4:1로 가정할 수 있다. 이 경우, 제1 커패시터(225)에 걸리는 전압(VT1)은 “VT1 = (I3 * 4T) / 4C = (ADIM * RDAC * 4T) / (R1 * RT * 4C))”에 해당할 수 있다. 결과적으로, 제1 커패시터(225)에 걸리는 전압(VT1)은 디밍 전압(ADIM)의 변화에 따라 변경될 수 있고, 주파수 결정 모듈(220)은 커패시터(225)에 충전되는 전류(I3)의 크기를 같이 변화 시켜 일정한 주기 “T = (C*V) /I” 를 가질 수 있다. 또한, 제2 커패시터(226)에 걸리는 전압(VT2)은 “VT2 = (I4 * T) / C”에 해당할 수 있다. “VT2 = (I4 * T) / C”의 식에서 제2 커패시터(226)의 용량과 전류(I4)의 크기는 일정하기 때문에, 디밍 전압(ADIM)의 변화에 따라 전압(VT1)이 변경되는 경우, “VT1 = VT2”의 식에 의하여 제2 커패시터(226)가 충전되는 주기(T)도 변경되므로 일정한 구간 동안 구동 전류(IL1)를 센싱할 수 있다.

도 3은 도 1에 있는 구동 신호 생성부의 구성을 나타내는 회로도이고, 도 4는 도 1에 있는 센싱 구간 결정부와 구동 신호 생성부의 동작을 나타내는 타이밍도이다.

도 3을 참조하면, 구동 신호 생성부(130)는 이네이블 신호 생성 모듈(310) 및 구동 신호 생성 모듈(320)을 포함한다.

이네이블 신호 생성 모듈(310)은 제1 및 제2 커패시터들(225, 226)을 충전할 수 있도록 제1 및 제2 스위칭 소자들(221, 222)을 제어하고, 제1 및 제2 커패시터들(225, 226)을 방전할 수 있도록 제3 및 제4 스위칭 소자들(223, 224)을 제어하는 제1 내지 제4 이네이블 신호들(DCHGb, NDT, DCHG1, DCHG2)을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 이네이블 신호 생성 모듈(310)은 제1 내지 제4 이네이블 신호들(DCHGb, NDT, DCHG1, DCHG2)을 생성하여 제1 내지 제4 스위칭 소자들(221~224)을 각각 제어할 수 있다. 제1 내지 제4 이네이블 신호들(DCHGb, NDT, DCHG1, DCHG2)은 양의 값(하이 레벨 또는 1)에 해당하는 경우 제1 내지 제4 스위칭 소자들(221~224)을 턴-온시킬 수 있고, 음의 값(로우 레벨 또는 0)에 해당하는 경우 제1 내지 제4 스위칭 소자들(221~224)을 턴-오프시킬수 있다.

구동 신호 생성 모듈(320)은 구동 스위칭 소자(30)를 제어하여 제2 주파수를 가지는 구동 신호(DRV)를 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 구동 신호 생성 모듈(320)은 제1 및 제2 커패시터들(225, 226)에 걸리는 전압들(VT1, VT2)과 이네이블 신호 생성 모듈(310)에서 출력되는 리셋 신호(RST)를 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 구동 신호 생성 모듈(320)은 수신된 전압들(VT1, VT2)의 오피엠프 출력과 리셋 신호(RST)를 SR래치에 제공하고, SR래치를 통해 구동 신호(DRV)를 생성할 수 있다.

일 실시예에서, 주파수 결정 모듈(220)은 일정한 주기 동안 제1 커패시터(225)를 충전시키고, 구동 전류 센싱 구간 동안 제2 커패시터(226)를 충전시킬 수 있다. 제1 스위칭 소자(221)가 턴-온되고 제3 스위칭 소자(223)가 턴-오프되는 경우, 제1 커패시터(225)는 일정한 주기(4T) 동안 충전될 수 있다. 또한, 제2 스위칭 소자(222)가 턴-온되고 제4 스위칭 소자(224)가 턴-오프되는 경우, 제2 커패시터(226)는 구동 전류 센싱 구간 동안(T) 동안 충전될 수 있다. 예를 들어, 제1 커패시터(225)의 용량이 “4C”의 값을 가지는 경우, 제1 커패시터(225)에 걸리는 전압(VT1)은 제2 미러링 전류(I3)를 통해 “4T”의 주기 동안 충전될 수 있다. 또한, 제2 커패시터(226)의 용량이 “C”의 값을 가지는 경우, 제2 커패시터(226)에 걸리는 전압(VT2)은 “T”의 주기 동안 충전될 수 있다. 결과적으로, 주파수 고정 회로(100)는 제1 및 제2 커패시터들(225, 226)의 용량 비를 이용하여 일정한 주기를 가질 수 있고, 구동 전류(IL1)의 주파수(즉, 구동 신호(DRV)가 가지는 제2 주파수)를 고정시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 방법을 나타내는 순서도이다.

기준 전압 생성부(110)는 제1 주파수와 제1 전압 범위를 가지는 디밍 전압(ADIM)을 수신하여 제2 전압 범위를 가지는 기준 전압(VREFD)을 생성할 수 있다(단계 S510).

구간 기준 전압 생성 모듈(210)는 기준 전압(VREFD)을 기초로 제1 및 제2 구간 기준 전압을 생성하고 구동 전류 센싱 구간을 결정할 수 있다(단계 S520).

주파수 결정 모듈(220)은 기준 전류(I2)를 미러링하여 제2 미러링 전류(I3)를 생성하고 제2 미러링 전류(I3)를 통해 제1 커패시터(225)를 충전시킬 수 있다(단계 S530).

주파수 결정 모듈(220)은 바이어스 전압(Vb)이 걸리는 트랜지스터(227)를 통해 흐르는 전류(I4)를 제2 커패시터(226)에 충전시킬 수 있다(단계 S540).

구동 신호 생성부(130)는 제1 및 제2 커패시터들(225, 226)에 걸리는 전압들(VT1, VT2) 및 구동 전류 센싱 구간을 기초로 구동 신호(DRV)를 생성할 수 있다(단계 S550).

상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 통상의 기술자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 교류 입력 전원 20: 다이오드 브릿지
30: 구동 스위칭 소자 40: 구동 전류 센싱 소자
50: 조명부 51: 감지 저항
52: 인덕터 53: 다이오드
54: LED (Light Emitting Diode) 모듈
100: 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 회로
110: 기준 전압 생성부 120: 센싱 구간 결정부
130: 구동 신호 생성부
210: 구간 기준 전압 생성 모듈 211, 212, 213: 복수의 저항 소자들
220: 주파수 결정 모듈 221: 제1 스위칭 소자
222: 제2 스위칭 소자 223: 제3 스위칭 소자
224: 제4 스위칭 소자 225: 제1 커패시터
226: 제2 커패시터 227: 트랜지스터
310: 이네이블 신호 생성 모듈 320: 구동 신호 생성 모듈

Claims

제1 주파수와 제1 전압 범위를 가지는 디밍 전압을 수신하여 제2 전압 범위를 가지는 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부;
상기 기준 전압을 기초로 제1 및 제2 구간 기준 전압들을 생성하여 구동 전류 센싱 구간을 결정하는 센싱 구간 결정부; 및
상기 결정된 구동 전류 센싱 구간을 통해 제2 주파수를 가지는 스위칭 소자 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성부를 포함하는 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 회로.
제1항에 있어서, 상기 기준 전압 생성부는
상기 디밍 전압을 전류로 변환하고 상기 변환된 전류를 미러링하여 제1 미러링 전류를 생성하는 것을 특징으로 하는 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 회로.
제2항에 있어서, 상기 기준 전압 생성부는
상기 제1 미러링 전류를 디지털-아날로그 변환기를 통해 전압으로 변환시키고 오피엠프를 통해 기준 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 회로.
제1항에 있어서, 상기 센싱 구간 결정부는
상기 기준 전압을 전압 강하를 통해 분배하여 제1 및 제2 구간 기준 전압들을 생성하는 구간 기준 전압 생성 모듈; 및
상기 구간 기준 전압 생성 모듈에 흐르는 전류와 동일한 크기의 전류를 미러링하여 제2 미러링 전류를 유도하고, 제1 용량을 가지는 제1 커패시터를 상기 제2 미러링 전류를 통해 충전 또는 방전시켜 제2 주파수를 결정하는 주파수 결정 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 회로.
제4항에 있어서, 상기 주파수 결정 모듈은
제2 용량을 가지는 제2 커패시터를 충전 또는 방전시키는 과정을 통해 제1 및 제2 커패시터들의 용량 비를 이용하여 일정한 주기를 생성하는 것을 특징으로 하는 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 회로.
제5항에 있어서, 상기 주파수 결정 모듈은
상기 일정한 주기 동안 제1 커패시터를 충전시키고 상기 구동 전류 센싱 구간 동안 제2 커패시터를 충전시키는 것을 특징으로 하는 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 회로.
제1항에 있어서, 상기 구동 신호 생성부는
상기 제1 및 제2 커패시터들을 충전할 수 있도록 제1 및 제2 스위칭 소자들을 제어하고, 상기 제1 및 제2 커패시터들을 방전할 수 있도록 제3 및 제4 스위칭 소자들을 제어하는 제1 내지 제4 이네이블 신호들을 생성하고 전송하는 이네이블 신호 생성 모듈; 및
상기 제1 및 제2 커패시터에 걸리는 전압들 및 상기 구동 전류 센싱 구간을 기초로 제2 주파수를 가지는 상기 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 회로.
제7항에 있어서, 상기 구동 신호 생성부는
상기 구동 전류 센싱 구간의 범위에서 구동 전류를 감지하고 제2 커패시터를 충전시켜 전압 스파이크 발생을 억제하는 것을 특징으로 하는 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 회로.
(a) 제1 주파수와 제1 전압 범위를 가지는 디밍 전압을 수신하여 제2 전압 범위를 가지는 기준 전압을 생성하는 단계;
(b) 상기 기준 전압을 기초로 제1 및 제2 구간 기준 전압들을 생성하여 구동 전류 센싱 구간을 결정하는 단계; 및
(c) 상기 결정된 구동 전류 센싱 구간을 통해 제2 주파수를 가지는 스위칭 소자 구동 신호를 생성하는 단계를 포함하는 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 방법.
제9항에 있어서, 상기 (b) 단계는
(b-1) 기준 전류를 통해 상기 기준 전압을 복수의 저항 소자들에 분배하여 제1 및 제2 구간 기준 전압들을 생성하는 단계; 및
(b-2) 상기 기준 전류를 미러링하여 제2 미러링 전류를 유도하고, 제1 용량을 가지는 제1 커패시터를 상기 제2 미러링 전류를 통해 충전 또는 방전시켜 제2 주파수를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 방법.
제9항에 있어서, 상기 (c) 단계는
(c-1) 상기 제1 및 제2 커패시터들을 충전할 수 있도록 제1 및 제2 스위칭 소자들을 제어하고, 상기 제1 및 제2 커패시터들을 방전할 수 있도록 제3 및 제4 스위칭 소자들을 제어하는 제1 내지 제4 이네이블 신호들을 생성하고 전송하는 단계; 및
(c-2) 상기 제1 및 제2 커패시터에 걸리는 전압들 및 상기 구동 전류 센싱 구간을 기초로 제2 주파수를 가지는 상기 구동 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 방법.