KR20160074422A - 동적 부하를 위한 적응성 직류 대 직류(dc-dc) 발광 다이오드(led) 드라이버 - Google Patents

동적 부하를 위한 적응성 직류 대 직류(dc-dc) 발광 다이오드(led) 드라이버 Download PDF

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Abstract

발광 다이오드가 동적으로 단축될 때 전류 스파이크가 발생할 수 있다. 이 전류 스파이크는 천이 기간 직전에 LED 드라이버의 출력을 조정하기 위해 전압 제어 루프를 사용함으로써 방지될 수 있다. 특히, LED 드라이버의 조정은 LED 체인이 단축되기 직전에 전류 제어 루프(예컨대, LED 드라이버의 출력 전류를 조정하는 제어 루프)에서 전압 제어 루프(예컨대, LED 드라이버의 출력 전압을 조정하는 제어 루프)로 스위칭된다. 다음에, 전압 제어 루프는 LED 체인을 단축하기 전에 LED 드라이버의 전압을 목표 전압으로 감소시키고, 그럼으로써 LED 체인은 전류 스파이크를 유발함 없이 단축될 수 있다.

Description

동적 부하를 위한 적응성 직류 대 직류(DC-DC) 발광 다이오드(LED) 드라이버{ADAPTIVE DIRECT CURRENT (DC) TO DC (DC-TO-DC) LIGHT EMITTING DIODE (LED) DRIVER FOR DYNAMIC LOADS}
본 발명은 전반적으로 전력 디바이스에 관한 것이고, 특정 실시형태에서는 동적 부하를 위한 적응성 직류 대 직류(DC-DC) 발광 다이오드(LED) 드라이버용 기술 및 메커니즘에 관한 것이다.
직류 대 직류(DC-DC) 변환기는 발광 다이오드(LED)의 체인과 같은 특정 전류 또는 전압 요건을 갖는 부하용 드라이버로서 사용될 수 있다. LED 체인의 광 강도는 그것을 통해 흐르는 전류의 양에 의해 제어되고, 따라서, 전통적인 LED 드라이버는 일반적으로 LED 체인을 통해 흐르는 전류를 조정하는 전류 제어 루프에 의존한다. 그런 조정기는 부하가 정적(static)일 경우 전력을 조정하는데 비교적 효과적이지만, 하나 이상의 LED가 동적으로 바이패스/단락될 경우와 같이 부하가 갑자기 변경될 때 일정 전류를 유지하기가 어려울 수 있다. 특히, LED 체인 내의 LED들을 동적으로 단락시키는 것은 LED 체인의 순방향 전압 바이어싱을 순간적으로 감소시키고, 이것은 LED 체인에 병렬로 커플링된 출력 커패시터가 방전되게 한다. 출력 커패시터의 방전은 나머지 LED를 손상시킬 가능성이 있는 LED 체인을 통한 전류 스파이크를 생성한다. 전류 스파이크는 비교적 빨리 발생하고 조정된 전원이 아니라 주로 출력 커패시터에 의해 구동되므로, 전류 스파이크는 전류 제어 루프에 의해 조정되기 어려울 수 있다. 따라서, LED 드라이버 및 다른 전원을 동적 부하 상태에 맞춰 조정하는 기술이 요구된다.
기술적 이점들은 주로, 동적 부하를 위한 적응성 직류 대 직류(DC-DC) 발광 다이오드(LED) 드라이버를 설명하는 본 발명의 실시형태에 의해 달성된다.
실시형태에 따르면, 전원을 조정하는 방법이 제공된다. 이 예에서, 방법은 직렬 접속된 회로 소자들의 체인을 구동시키는 전원의 변경된 부하 상태 또는 전압 특성의 표시를 수신하는 단계와, 상기 변경된 부하 상태 또는 전압 특성의 표시를 수신하는 것에 응답하여 상기 전원의 조정을 전류 제어 루프에서 전압 제어 루프로 스위칭하는 단계를 포함한다.
다른 실시형태에 따르면, 전원을 조정하도록 구성된 장치가 제공된다. 이 예에서, 장치는 직렬 접속된 회로 소자들의 체인을 구동시키는 전원에 대한 변경된 부하 상태 또는 전압 특성의 표시를 수신하도록 구성된 포트를 포함한다. 장치는 또한 상기 변경된 부하 상태 또는 전압 특성의 표시를 수신하는 것에 응답하여 상기 전원의 조정을 전류 제어 루프에서 전압 제어 루프로 스위칭하도록 구성된 제어기를 포함한다.
또 다른 실시형태에 따르면, 전원이 제공된다. 이 예에서, 전원은 직렬 접속된 회로 소자들의 체인에 전력을 공급하도록 구성된 출력을 포함한다. 직렬 접속된 회로 소자들의 체인은 제 1 기간 동안 제 1 회로 소자 수를 포함한다. 직렬 접속된 회로 소자들의 체인의 길이는 제 2 기간의 시작 시에 제 2 회로 소자 수로 변경된다. 전원은 또한 직렬 접속된 회로 소자들의 체인의 길이가 제 1 회로 소자 수로부터 제 2 회로 소자 수로 변경되기 전에 출력의 조정을 전류 제어 루프로부터 전압 제어 루프로 스위칭하도록 구성된 제 1 제어기를 포함한다.
본 발명 및 그 이점에 대한 보다 완전한 이해를 위해, 이제 첨부된 도면과 함께 이하의 설명에 대한 참조가 이루어질 것이다.
도 1은 종래의 LED 드라이버 구조의 도면을 도시한다.
도 2는 동적 부하 감소를 경험하는 종래의 LED 드라이버의 출력에 대한 전류 스파이크의 그래프를 도시한다.
도 3은 실시형태의 전원 구조의 도면을 도시한다.
도 4는 실시형태의 LED 드라이버 구조의 도면을 도시한다.
도 5는 실시형태의 전압 제어 루프의 도면을 도시한다.
도 6은 변하는 부하 상태에 맞춰 전원을 조정하는 실시형태의 방법의 흐름도를 도시한다.
도 7은 실시형태의 처리 시스템의 도면을 도시한다.
상이한 도면에서 상응하는 숫자 및 기호는, 달리 표시되지 않는 한, 일반적으로 상응하는 부분을 언급하는 것이다. 도면은 실시형태의 관련 측면을 명확히 도시하기 위한 것이며, 반드시 축척대로 그려진 것이 아니다.
이하에는 본 발명의 실시형태의 제조 및 사용이 상세히 설명된다. 그러나, 본원에 개시된 개념은 아주 다양한 특정 맥락들로 구체화될 수 있고 본원에서 설명된 특정 실시형태들은 단순히 예시적인 것이며 청구범위의 범위를 제한하는 역할을 하는 것이 아님이 인식되어야 한다. 또한, 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경, 치환 및 변형이 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다. 본 발명의 상당 부분은 LED 드라이버의 맥락에서 설명되지만, 본원에서 제공된 개념은 직렬 접속된 회로 소자들의 체인을 구동하도록 구성된 임의의 전원에 적용될 수 있음이 인식되어야 한다.
본 발명의 측면들은 천이 기간 전에 LED 드라이버의 출력을 조정하기 위해 전압 제어 루프를 사용함으로써 LED 체인을 동적으로 단축시킬 때 전류 스파이크를 완화시킨다. 특히, LED 드라이버의 조정은, LED 체인이 단축되기 직전에, 전류 루프(예컨대, LED 드라이버의 출력 전류를 조정하는 제어 루프)에서 전압 루프(예컨대, LED 드라이버의 출력 전압을 조정하는 제어 루프)로 스위칭된다. 다음에 전압 제어 루프는 LED 체인을 단축시키기 전에 LED 드라이버의 전압을 목표 전압으로 감소시킨다. 이것은 출력 커패시터를 점차적으로 방전시키고, 그에 따라 LED 체인이 전류 스파이크를 유발함 없이 단축될 수 있게 한다. LED 체인이 단축된 후에, LED 드라이버는 다시 전류 제어 루프로 스위칭된다. 동적 부하 이벤트 이전에 출력 전압을 목표 전압으로 조정하기 위해 전압 제어 루프를 사용하는 이 개념은 임의의 직렬 접속된 회로 소자들의 체인을 구동하는 임의의 전원에 적용될 수 있다. 상기 및 다른 측면들이 이하에 더 상세히 설명된다.
도 1은 LED 체인(120)에 전력을 공급하도록 구성된 종래의 LED 드라이버(110)를 포함하는 LED 드라이버 구조(100)를 도시한다. 도시된 것처럼, 종래의 LED 드라이버(110)는 LED 체인(120)에 커플링된 출력(112) 및 출력(112)을 통해 제공되는 전류를 조정하기 위해 사용되는 전류 제어 루프 신호(114)를 포함한다. LED 체인(112)의 광 강도는 주로 LED 체인(112)을 통해 흐르는 전류에 의존한다. 따라서, 종래의 LED 드라이버(110)는 출력(110)을 통한 전류 레벨을 유지시켜 LED의 밝기를 조정하는 전류 제어 루프(114)를 사용한다.
종래의 LED 드라이버(110)의 동작 중에 LED 체인(120) 내의 LED의 수는 동적으로 변할 수 있다. 예컨대, LED 체인(120) 내의 하나 이상의 LED는 LED 체인(120)을 단축시키기 위해 동적으로 바이패싱될 수 있으며, 그에 의해 LED 체인(120) 양단의 순방향 전압은 순간적으로 감소된다. 이것은 출력 커패시터(116)를 적어도 부분적으로 방전시키고, LED 체인(120)을 통해 전류 스파이크를 생성한다. 전류 스파이크는 비교적 빨리 발생되고, 종래의 LED 드라이버(110)에 의해 공급된 전력이 아니라 출력 커패시터(116)의 방전에 의해 주로 구동되므로, 전류 제어 루프(114)의 관점에서는 전류 스파이크를 감소시키기 어렵다. 도 2는 LED 체인(120)이 4 개의 LED에서 3 개의 LED로 단축될 때 종래의 LED 드라이버(110)의 출력(112)을 통해 발생하는 전류 스파이크의 그래프를 도시한다. 직렬 접속된 회로 소자들의 체인을 구동하는 다른 유형의 전원에서도 유사한 문제가 존재할 수 있다.
본 발명의 측면들은 동적 부하 이벤트 직전에 전원의 출력을 조정하기 위해 전압 제어 루프를 사용함으로써 직렬 접속된 회로 소자들의 체인을 동적으로 단축시킬 때의 전류 스파이크를 완화시킨다. 도 3은 직렬 접속된 회로 소자들의 체인(320)을 구동하도록 구성되는 전원(310)을 포함하는 실시형태의 전원 구조(300)를 도시한다. 직렬 접속된 회로 소자들의 체인(320)은 직렬로 커플링된 임의 유형의 회로 소자(예컨대, 다이오드, 저항, 커패시터, 등등)를 포함할 수 있으며, 동적 부하 이벤트 중에 동적으로 단축 및/또는 연장되도록 구성될 수 있다.
제어 회로(330)는 직렬 접속된 회로 소자들의 체인(320)의 상태에 따라 스위치(313)를 조작할 수 있다. 특히, 제어 회로(330)는 직렬 접속된 소자들의 체인과 연관된 부하 상태가 언제 동적으로 변경될 것인지를 판정할 수 있고, 다음에 동적 부하 이벤트 직전에 스위치를 전류 제어 루프(314)에서 전압 제어 루프(315)로 조작할 수 있다. 실시형태에서, 제어 회로(330)는 변경된 부하 상태 또는 전압 특성의 표시를 수신할 때 직렬 접속된 회로 소자들의 체인과 연관된 부하 상태가 변경될 것임을 판정하도록 구성될 수 있다.
전류 제어 루프(314)에서 전압 제어 루프(315)로의 스위치(313)의 조작은 전압 제어 루프(315)를 작동시키고 전류 제어 루프(314)를 작동억제하는 역할을 할 수 있다. 작동시에, 전압 제어 루프(315)는 전원(310)의 출력 전압을 초기 전압에서 목표 전압으로 조정할 수 있다. 목표 전압은 직렬 접속된 소자들의 체인(320)에 관련된 이후의 부하 상태에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 부하 상태가 감소되고 있을 경우 목표 전압은 초기 전압보다 더 낮을 수 있다. 반대로, 부하 상태가 증가되고 있을 경우 목표 전압은 초기 전압보다 더 높을 수 있다. 다른 상태들 역시 목표 전압의 설정을 통제할 수 있다. 전원(310)의 출력이 목표 전압의 임계치 내에 있으면, 직렬 접속된 회로 소자들의 체인(320)은 동적으로 연장/단축될 수 있다. 그 이후에, 제어 회로(330)는 스위치(313)를 전압 제어 루프(315)에서 전류 제어 루프(314)로 조작할 수 있다.
전술된 기술들은, (예컨대) LED들의 체인을 구동하도록 구성된 LED 드라이버를 포함하는, 직렬 접속된 회로 소자들의 체인을 구동하는 임의 유형의 전원을 조정하기 위해 사용될 수 있다. 도 4는 LED들의 체인(420)을 구동하도록 구성되는 LED 드라이버(410)를 포함하는 실시형태의 LED 드라이버 구조(400)를 도시한다. 이 예에서, LED 드라이버(410)는 LED들의 체인(420)이 제 1 LED 수를 포함하는 제 1 기간의 적어도 일부 동안 전류 제어 루프(440)에 의해 조정된다. 이 기간 동안, 비교기(440)는 출력(412)을 통해 제공되고 있는 전류를 측정하고, 그 전류를 나타내는 피드백 신호를 오차 증폭기(450)에 제공한다. 오차 증폭기(440)는 피드백 신호와 목표 전류(예컨대, 원하는 광 강도에 대응함) 사이의 차에 기초하여 제어 신호를 생성한다. 이 전류 제어 루프는 제어 신호를 비교기(460)에 제공하고 다음에 로직(470)에 제공하는데, 로직(470)은 제어 신호를 사용하여 LED 드라이버(410)를 조정한다.
제 2 기간의 시작 시에, LED들의 체인(420)은 제 1 LED 수에서 제 2 LED 수로 동적으로 단축되는데, 이것은 LED들의 체인(420)의 순방향 전압 바이어싱을 순간적으로 감소시킨다. 제 2 기간의 시작 전에, LED 드라이버(410)의 조정은 전류 제어 루프(직류-직류 전류 감지에 의해 표시됨)로부터 전압 제어 루프 회로(415)로 스위칭되고, 이 때 전압 제어 루프 회로(415)는 LED 드라이버(410)의 출력(412)을 목표 전압으로 조정한다. 이 기능을 위해 구성된 SPI(Serial Peripheral Interface) 또는 보조 핀을 통해 마이크로 제어기(uC)에 의해 커맨드가 전송될 수 있다. 특히, 전압 제어 루프 회로(415)는 LED 드라이버로부터 전압 피드백(VFB) 신호를 수신하고, 다음에 제어 신호를 비교기(460)에 제공하고 이어서 로직(470)에 제공함으로써 LED 드라이버(410)이 출력 전압을 점차적으로 감소시킨다. 전압 제어 루프 회로(415)는 또한 제 1 기간 동안의 직렬 접속된 LED 모듈들의 수 및 제 2 기간의 시작 시에 존재할 직렬 접속된 LED 모듈들의 수를 판정할 수 있다. 이 정보는 목표 전압을 계산하기 위해 전압 제어 루프 회로(415)에 의해 사용될 수 있다. 이 정보는, 부하 스텝이 고정될 경우, 예컨대, 부하가 천이 기간 동안 일정량만큼 변경될 경우, 사전 구성될 수 있다. 이 정보는 또한 예컨대 마이크로 제어기(uC)에 의해 SPI(Serial Peripheral Interface)를 사용하여 전압 제어 루프(415)에 동적으로 통신될 수 있다. 전압 제어 루프 회로(415)는, 전압 피드백(VFB) 신호가 목표 전압의 임계치 내에 있을 경우 LED 드라이버의 출력 전압의 감소를 중단하거나 출력 전압을 유지시킨다. 실시형태에서, 전압 제어 루프 회로(415)는 제 1 회로 소자 수와 제 2 회로 소자 수 사이의 비에 따라 목표 전압을 결정한다. 예컨대, 전압 제어 루프(415)는 제 1 회로 소자 수와 제 2 회로 소자 수 사이의 비와 출력(412)의 초기 전압을 곱할 수 있다. LED 드라이버(410)의 출력 전압을 감소시키면 출력 터패시터(416)가 점차적으로 방전된다. LED 드라이버(410)의 출력 전압이 목표 전압에서 또는 그 근처에서 조정되면, LED들의 체인(420)은 전류 스파이크의 위험없이 동적으로 단축될 수 있다. LED들의 체인(420)이 단축된 후에, LED 드라이버(410)의 조정은 다시 전류 제어 루프로 스위칭된다.
도 5는 천이 기간 동안 직렬 접속된 회로 소자들(예컨대, LED들, 등등)의 체인을 구동하는 전원의 출력을 조정하도록 구성된 전압 제어 루프 회로(500)를 도시한다. 본원에서 설명될 때, "천이 기간"이란 용어는, 부하의 동적 변경, 예컨대, 직렬 접속된 회로 소자들의 체인의 연장/단축 등을 대비하기 위해 전원의 출력 전압이 초기 전압에서 목표 전압으로 천이되는 기간을 나타낸다.
도시된 것처럼, 전압 제어 루프(500)는 입력 포트(505), 분압기(510, 520), 스위치(430), 비교기(540), 오차 증폭기(550), 제어기(560), 스위치(570), 및 출력 포트(590)를 포함한다. 전압 제어 루프 회로(500)는, 초기 부하(예컨대, 체인의 길이 변경 전의 체인 내의 회로 소자의 수)와 최종 부하(예컨대, 체인의 길이 변경 후의 체인 내의 회로 소자의 수) 사이의 비에 따라 분압기(510, 520)의 저항값을 조작함으로써 전원을 초기 출력 전압에서 목표 출력 전압으로 조정하도록 구성된다. 분압기(510 및 520) 내의 저항의 수는 출력에 접속될 수 있는 LED의 최대 수와 같을 수 있다. 분압기(510)는 제 1 기간 동안의 부하를 나타내고 분압기(520)는 제 2 기간의 시작 시의 목표 부하를 나타낸다. 예컨대, 부하가 4개의 LED에서 3개의 LED로 감소하고 있다면, 분압기(510)는 4개의 직렬 접속된 저항을 가질 것이고, 분압기(520)는 3개의 직렬 접속된 저항을 가질 것이다. 이 개념은 다음과 같이 설명된다.
4개의 직렬 접속된 최대 출력 LED→저항 뱅크의 수=4
- 예:
NLED(n-1)=4로 시작함, 새로운 LED 체인 NLED(n)=3
- VLED=3V
- VFB(n-1)=3V*4=12V → VFB(n)=3V*3=9V
- VFB1=VFB*1/4, VFB2=VFB*1/3
- VFB1(n-1)=12*1/4=3V V+ 비교기 상의 유지 전압
- VFB2(n-1)=12*1/3=4V 루프를 닫은 후 → VFB(n)=3*3=9V → 3개의 LED
입력 포트(505)는 전원의 출력 전압을 나타내는 피드백 신호(VFB)를 수신하도록 구성된다. 예컨대, 피드백 신호(VFB)는 천이 기간의 시작 시에 출력 전압이 초기 전압과 거의 같음을 나타낸다. 다음에 피드백 신호는 각각의 분압기(510, 520)를 통해 흐르고, 그 후에 분압기(510, 520)의 출력은 제 1 샘플링 신호(VFB1) 및 제 2 샘플링 신호(VFB2)를 획득하기 위해 샘플링된다. 비교기(540)는 VFB1과 VFB2 사이의 차가 임계치를 초과할 때 제어기(560)에 신호를 출력하고, 이것은 제어기로 하여금 스위치(570)를 열 것을 촉구한다. 스위치(430 및 570)는 외부 핀 또는 SPI 커맨드에 의해 제어된다. 제 2 기간의 시작 전에 스위치(430)는 닫혀 있고 스위치(570)는 열려 있으며, 커맨드 후에 스위치(430)는 열릴 것이다. 스위치(430)를 열면 제 1 샘플링 신호(VFB1(n-1))의 초기값이 커패시터에 저장되고, 스위치(570)를 닫으면 오차 증폭기(550)로부터의 오차 보정 신호가 전원을 조정할 수 있다.
오차 보정 신호는 제 1 샘플링 신호(VFB1(n-1))의 초기값과 제 2 샘플링 신호(VFB2(n))의 현재값 사이의 차에 대응하는 크기를 갖는다. 전원의 출력 전압은 오차 보정 신호의 크기에 따라 감소될 수 있다. 예컨대, 전원의 출력 전압은 오차 보정 신호의 크기가 임계치를 초과하는 동안 일정 비율로 감소될 수 있다. 다른 예로서, 전원의 출력 전압은 오차 보정 신호의 크기에 반비례하는 비율로 감소될 수 있으며, 이 경우, 전압 조정의 비율은 전원의 출력 전압이 목표 전압에 접근함에 따라 감소한다.
본 발명의 측면들은 변하는 부하 상태에 맞춰 전원을 조정하는 방법을 제공한다. 도 6은, 제어기에 의해 수행될 수 있는, 변하는 부하 상태에 맞춰 전원을 조정하는 방법(600)을 도시한다. 도시된 것처럼, 방법(600)은, 제어기가 전원의 변경된 부하 상태 또는 전압 특성의 표시를 수신하는 단계(600)에서 시작한다. 이것은 전원의 부하 상태가 장래의 어떤 시점에서 변경될 것이라는 판정의 결과로서 발생할 수 있다. 그 이후에, 방법(600)은, 변경된 부하 상태 또는 전압 특성의 표시를 수신하는 것에 응답하여 제어기가 전원의 조정을 전류 제어 루프에서 전압 제어 루프로 스위칭하는 단계(620)로 진행한다. 다음에, 방법은, 예컨대, 전원의 부하 상태가 안정화된 경우 등과 같은 기준이 충족된 이후, 제어기가 전원의 조정을 다시 전류 제어 루프로 스위칭하는 단계(630)로 진행한다.
도 7은 본원에 개시된 디바이스 및 방법을 구현하기 위해 사용될 수 있는 처리 시스템(700)의 블록도를 도시한다. 처리 시스템(700)은, 프로세서(704), 메모리(706), 및 복수의 인터페이스(710-714)를 포함할 수 있는데, 이들은 도 7에 도시된 것처럼 배열될 수 있다(또는 그렇게 배열되지 않을 수도 있다). 프로세서(704)는 계산 및/또는 다른 처리 관련 작업을 수행할 수 있는 임의의 구성요소가 될 수 있고, 메모리(706)는 프로세서(704)를 위한 프로그래밍 및/또는 명령어를 저장할 수 있는 임의의 구성요소가 될 수 있다. 인터페이스(710-714)는 처리 시스템(700)으로 하여금 다른 시스템 및/또는 디바이스와 통신할 수 있게 하는 임의의 구성요소 또는 구성요소의 집합이 될 수 있다. 인터페이스(710-714)는 직렬 인터페이스(예컨대, SPI(Serial Peripheral Interface), USB(Universal Serial Bus), 등등), 병렬 인터페이스, 또는 그들의 조합을 포함할 수 있다.
설명은 상세히 기술되었지만, 첨부된 청구범위의 정신 및 범위에서 벗어남 없이 다양한 변경, 치환 및 변형이 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 범위는 본원에 설명된 특정 실시형태들에 한정되는 것이 아니며, 당업자라면 본 개시로부터, 기존의 또는 이후 개발될 프로세스, 머신, 제조, 물질 조성, 수단, 방법, 또는 단계가 본원에 설명된 대응하는 실시형태와 실질적으로 동일한 기능을 수행할 수 있거나 실질적으로 동일한 결과를 달성할 수 있음을 쉽게 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 그런 프로세스, 머신, 제조, 물질 조성, 수단, 방법, 또는 단계를 그 범위 내에 포함하도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 직렬 접속된 회로 소자들의 체인을 구동하는 전원의 변경된 부하 상태 또는 전압 특성의 표시를 수신하는 단계와,
    상기 변경된 부하 상태 또는 전압 특성의 표시를 수신하는 것에 응답하여, 상기 전원의 조정(relgulation)을 전류 제어 루프에서 전압 제어 루프로 스위칭하는 단계를 포함하는
    방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 직렬 접속된 회로 소자들의 체인은 제 1 기간 동안 제 1 회로 소자 수를 포함하고,
    상기 변경된 부하 상태 또는 전압 특성의 표시는, 상기 직렬 접속된 회로 소자들의 체인의 길이가 제 2 기간의 시작 시에 상기 제 1 회로 소자 수에서 제 2 회로 소자 수로 변경되기 전에 수신되는
    방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 직렬 접속된 회로 소자들의 체인의 길이가 상기 제 1 회로 소자 수에서 상기 제 2 회로 소자 수로 변경된 후에, 상기 전원의 조정을 다시 상기 전류 제어 루프로 스위칭하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 회로 소자 수와 상기 제 2 회로 소자 수 사이의 비에 따라 상기 제 2 기간 동안의 상기 전원의 목표 전압을 결정하는 단계와,
    상기 직렬 접속된 회로 소자들의 체인의 길이가 상기 제 1 회로 소자 수에서 상기 제 2 회로 소자 수로 변경되기 전에, 상기 전원의 출력을 초기 전압에서 상기 목표 전압으로 변경하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 기간 동안의 상기 전원의 목표 전압을 결정하는 단계는, 상기 초기 전압을, 상기 제 1 회로 소자 수와 상기 제 2 회로 소자 수 사이의 비로 나누는 단계를 포함하는
    방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 전원의 출력을 초기 전압에서 상기 목표 전압으로 변경하는 단계는,
    상기 전원의 출력 전압을 나타내는 피드백 신호를 수신하는 단계와,
    상기 전원의 출력 전압과 상기 목표 전압 사이의 차에 따라 보상용 오차 전압 신호를 생성하는 단계와,
    상기 전원의 출력 전압과 상기 목표 전압 사이의 차가 임계치보다 작아질 때까지 상기 보상용 오차 전압 신호를 상기 전원의 제어 포트에 제공하는 단계를 포함하는
    방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 직렬 접속된 회로 소자들의 체인은, 상기 제 2 기간의 시작 시에 제 1 LED(light emitting diode) 수에서 제 2 LED 수로 단축되는 LED들의 체인을 포함하는
    방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전원은, 상기 LED들의 체인이 제 1 LED 수에서 제 2 LED 수로 단축되기 전에 초기 전압에서 목표 전압으로 감소되는 출력을 갖는 직류 대 직류(DC-DC) LED 드라이버인
    방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 DC-DC LED 드라이버의 출력이 상기 초기 전압에서 상기 목표 전압으로 감소될 때, 상기 LED들의 체인에 병렬로 커플링된 출력 커패시터는 적어도 부분적으로 방전되는
    방법.
  10. 직렬 접속된 회로 소자들의 체인을 구동하는 전원의 변경된 부하 상태 또는 전압 특성의 표시를 수신하도록 구성된 포트와,
    상기 변경된 부하 상태 또는 전압 특성의 표시를 수신하는 것에 응답하여, 상기 전원의 조정을 전류 제어 루프에서 전압 제어 루프로 스위칭하도록 구성된 제어기를 포함하는
    장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 직렬 접속된 회로 소자들의 체인은 제 1 기간 동안 제 1 회로 소자 수를 포함하고,
    상기 변경된 부하 상태 또는 전압 특성의 표시는, 상기 직렬 접속된 회로 소자들의 체인의 길이가 제 2 기간의 시작 시에 상기 제 1 회로 소자 수에서 제 2 회로 소자 수로 변경되기 전에 수신되는
    장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어기는 또한, 상기 직렬 접속된 회로 소자들의 체인의 길이가 상기 제 1 회로 소자 수에서 상기 제 2 회로 소자 수로 변경된 후에, 상기 전원의 조정을 다시 상기 전류 제어 루프로 스위칭하도록 구성되는
    장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 회로 소자 수와 상기 제 2 회로 소자 수 사이의 비에 따라 상기 제 2 기간 동안의 상기 전원의 목표 전압을 결정하고, 상기 직렬 접속된 회로 소자들의 체인의 길이가 상기 제 2 기간 동안 상기 제 1 회로 소자 수에서 상기 제 2 회로 소자 수로 변경되기 전에, 상기 전원의 출력을 초기 전압에서 상기 목표 전압으로 변경하도록 구성된 상기 전압 제어 루프를 더 포함하는
    장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 전압 제어 루프는, 상기 초기 전압을, 상기 제 1 회로 소자 수와 상기 제 2 회로 소자 수 사이의 비로 나눔으로써, 상기 제 2 기간 동안의 상기 전원의 상기 목표 전압을 결정하도록 구성되는
    장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 전압 제어 루프는,
    상기 전원의 출력 전압을 나타내는 피드백 신호를 수신하고,
    상기 전원의 출력 전압과 상기 목표 전압 사이의 차에 따라 보상용 오차 전압 신호를 생성하고,
    상기 전원의 출력 전압과 상기 목표 전압 사이의 차가 임계치보다 작아질 때까지 상기 보상용 오차 전압 신호를 상기 전원의 제어 포트에 제공함으로써,
    상기 전원의 출력을 초기 전압에서 상기 목표 전압으로 변경하도록 구성되는
    장치.
  16. 직렬 접속된 회로 소자들의 체인에 전력을 공급하도록 구성된 출력―상기 직렬 접속된 회로 소자들의 체인은 제 1 기간 동안 제 1 회로 소자 수를 포함하고, 상기 직렬 접속된 회로 소자들의 체인의 길이는 제 2 기간의 시작 시에 제 2 회로 소자 수로 변경됨―과,
    상기 직렬 접속된 회로 소자들의 체인의 길이가 상기 제 1 회로 소자 수에서 상기 제 2 회로 소자 수로 변경되기 전에, 상기 출력의 조정을 전류 제어 루프에서 전압 제어 루프로 스위칭하도록 구성된 제 1 제어기를 포함하는
    전원.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 제어기는 또한, 상기 직렬 접속된 회로 소자들의 체인의 길이가 상기 제 1 회로 소자 수에서 상기 제 2 회로 소자 수로 변경된 후에, 상기 출력의 조정을 다시 상기 전류 제어 루프로 스위칭하도록 구성되는
    전원.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 전압 제어 루프를 더 포함하되, 상기 전압 제어 루프는,
    상기 전원의 상기 출력을 통해 제공되는 출력 전압을 포함하는 피드백 신호를 수신하도록 구성된 입력 포트와,
    상기 입력 포트에 커플링된 제 1 분압기와,
    상기 입력 포트에 커플링되고, 상기 제 1 분압기에 병렬로 커플링되는 제 2 분압기와,
    상기 제 1 분압기의 출력 및 상기 제 2 분압기의 출력을 샘플링하도록 구성되고, 샘플링된 출력들 사이의 차에 기초하여 보상용 오차 전압을 제공하도록 구성된 오차 증폭기와,
    상기 제 1 회로 소자 수와 상기 제 2 회로 소자 수 사이의 비에 따라 상기 제 1 분압기 및 상기 제 2 분압기의 저항값을 설정하도록 구성된 제 2 제어기를 포함하는
    전원.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 전압 제어 루프는, 상기 제 1 분압기의 출력 및 상기 제 2 분압기의 출력을 샘플링하고 샘플링된 출력들 사이의 전압 차가 임계치 아래로 떨어질 때 상기 제 1 제어기에 스위칭 신호를 제공하도록 구성된 비교기를 더 포함하고,
    상기 스위칭 신호는 상기 제 1 제어기로 하여금 상기 출력의 조정을 다시 상기 전류 제어 루프로 스위칭하도록 촉구하는(prompting)
    전원.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 전원은, 상기 제 2 기간의 시작 시에 제 1 LED 수에서 제 2 LED 수로 단축되는 LED들의 체인을 구동하도록 구성된 직류 대 직류(DC-DC) LED 드라이버인
    전원.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10070489B1 (en) 2017-03-01 2018-09-04 Infineon Technologies Ag Driver circuit for automatic detection and synchronization of dynamic loads
US10085314B1 (en) * 2018-03-14 2018-09-25 Infineon Technologies Ag Light emitting diode driver for load changes

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4897591A (en) * 1987-05-06 1990-01-30 Fisher Scientific Group Inc. Regulated battery charger
JPH11133068A (ja) * 1997-10-31 1999-05-21 Hewlett Packard Japan Ltd 電圧電流特性測定装置
JP2009520331A (ja) * 2005-12-20 2009-05-21 ティーアイアール テクノロジー エルピー 電子デバイスに供給される電流を制御するための方法および装置
KR20090076330A (ko) * 2008-01-08 2009-07-13 주식회사 케이이씨 시간 분할 다중 출력 직류-직류 컨버터를 갖는 발광 장치및 전원 장치
KR100941509B1 (ko) * 2009-06-30 2010-02-10 주식회사 실리콘마이터스 기준 전압 생성 장치, 이를 포함하는 제어 장치 및 제어 장치를 이용하는 ｌｅｄ 발광 장치
KR20110117623A (ko) * 2010-04-21 2011-10-27 오스람 아게 광원들로의 전력 공급을 제어하기 위한 디바이스 및 관련 방법
KR20130072656A (ko) * 2011-12-22 2013-07-02 엘지디스플레이 주식회사 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로 및 이의 구동방법

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009025752B4 (de) 2009-05-06 2011-06-16 Lear Corp. Verfahren und Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer Last
JP5486388B2 (ja) 2010-04-23 2014-05-07 パナソニック株式会社 点灯装置およびそれを用いた前照灯装置並びに車両
US8779746B2 (en) * 2011-04-29 2014-07-15 Texas Instruments Incorporated Methods and apparatus for constant power/current control for switch-mode power converters
US8861230B2 (en) * 2012-05-30 2014-10-14 Astec International Limited Control circuits for power converters
US9203311B2 (en) * 2014-03-06 2015-12-01 Infineon Technologies Ag Buck-boost converter with active output voltage discharge

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4897591A (en) * 1987-05-06 1990-01-30 Fisher Scientific Group Inc. Regulated battery charger
JPH11133068A (ja) * 1997-10-31 1999-05-21 Hewlett Packard Japan Ltd 電圧電流特性測定装置
JP2009520331A (ja) * 2005-12-20 2009-05-21 ティーアイアール テクノロジー エルピー 電子デバイスに供給される電流を制御するための方法および装置
KR20090076330A (ko) * 2008-01-08 2009-07-13 주식회사 케이이씨 시간 분할 다중 출력 직류-직류 컨버터를 갖는 발광 장치및 전원 장치
KR100941509B1 (ko) * 2009-06-30 2010-02-10 주식회사 실리콘마이터스 기준 전압 생성 장치, 이를 포함하는 제어 장치 및 제어 장치를 이용하는 ｌｅｄ 발광 장치
KR20110117623A (ko) * 2010-04-21 2011-10-27 오스람 아게 광원들로의 전력 공급을 제어하기 위한 디바이스 및 관련 방법
KR20130072656A (ko) * 2011-12-22 2013-07-02 엘지디스플레이 주식회사 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로 및 이의 구동방법

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