KR20170095135A - 액정 백라이트용 led의 구동 회로, 그 제어 회로, 전자 기기 - Google Patents

액정 백라이트용 led의 구동 회로, 그 제어 회로, 전자 기기 Download PDF

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Abstract

폭넓은 출력 전류 범위에서 양호한 특성이 얻어지는 액정 백라이트용 LED의 구동 회로를 제공한다. 백라이트용 LED2의 구동 회로(10)의 제어 회로(100)가 제공된다. DC/DC 컨버터(12)는, 백라이트용 LED2에 구동 전류(ILED)를 공급한다. 펄스 신호 생성 회로(102)는, 의사 공진 모드와 전류 연속 모드가 전환 가능하고, 선택된 모드에 기초해서 펄스 신호(Sp)를 생성한다. 드라이버(104)는, 펄스 신호(Sp)에 기초해서 DC/DC 컨버터(12)를 구동한다.

Description

액정 백라이트용 LED의 구동 회로, 그 제어 회로, 전자 기기{DRIVING CIRCUIT OF LED FOR LIQUID CRYSTAL BACKLIGHT, CONTROL CIRCUIT THEREOF, AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 액정 백라이트용 LED의 점등 기술에 관한 것이다.
최근 들어, 액정 패널의 백라이트나 조명 기기로서, LED(발광 다이오드)를 비롯한 발광 소자가 이용된다. 특허문헌 1, 2에는 관련 기술이 개시된다.
LED의 구동 회로는, DC/DC 컨버터와, 그 제어 회로를 포함한다. 제어 회로는, LED를 복수, 직렬로 접속해서 구성되는 LED 바(LED 스트링이라고도 칭함)에 흐르는 전류가 목표값에 근접하도록, DC/DC 컨버터의 스위칭 소자를 조절한다. LED의 휘도는, 목표값을 변화시킴으로써 제어할 수 있다(아날로그 조광).
이 아날로그 조광 외에, PWM(Pulse Width Modulation) 조광이 병용되는 경우가 있다. PWM 조광에서는, LED에 구동 전류를 공급하는 점등 기간과, 구동 전류를 차단하는 소등 기간을 일정 주기로 교대로 반복하여, 점등 기간과 소등 기간의 시간 비율을 변화시킴으로써, LED의 휘도를 변화시킨다.
일본 특허 공개 제2003-153529호 공보 일본 특허 공개 제2004-47538호 공보
DC/DC 컨버터에는, 다양한 구동 방식이 존재한다. 종래에는, 액정 디스플레이 장치의 설계자가, DC/DC 컨버터의 구동 방식을 결정하고, 그 구동 방식을 서포트하는 제어 회로를 구입하고 있었다.
그런데 액정 패널의 백라이트에는, 폭넓은 다이내믹 레인지가 요구된다. 특히, 2D 표시와 3D 표시의 전환을 서포트하는 디스플레이 장치에 사용되는 구동 회로에서는, 3D 표시에 있어서 2D 표시의 몇 배나 되는 구동 전류를 흘릴 필요가 있다. 즉 백라이트용 LED의 구동 회로의 DC/DC 컨버터에서는, 그 출력 전류를, 아날로그 조광에 의해, 몇 배의 범위에서 변화시킬 필요가 있다.
DC/DC 컨버터에는, 소비 전력(효율), 발열, EMI 특성, 음향 노이즈 등, 다양한 특성이 존재한다. 백라이트용 LED를, 종래와 같이 하나의 구동 방식으로 고정적으로 제어하면, 출력 전류의 범위에 따라, 어떤 특성은 양호하지만, 다른 특성이 악화된다는 문제가 발생한다.
본 발명은 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 어떤 형태의 예시적인 목적의 하나는, 폭넓은 출력 전류 범위에서 양호한 특성이 얻어지는 액정 백라이트용 LED의 구동 회로의 제공에 있다.
본 발명의 한 형태는, 백라이트용 LED의 구동 회로의 제어 회로에 관한 것이다. 구동 회로는, 백라이트용 LED에 구동 전류를 공급하는 DC/DC 컨버터를 포함한다. 제어 회로는, 의사 공진 모드와 전류 연속 모드가 전환 가능하며, 선택된 모드에 기초해서 펄스 신호를 생성하는 펄스 신호 생성 회로와, 펄스 신호에 기초해서 DC/DC 컨버터를 구동하는 드라이버를 구비한다.
이 형태에 의하면, 백라이트의 동작 상태에 따라, 의사 공진 모드(임계 모드)와, 전류 연속 모드를 전환함으로써, 전자에 있어서 스위칭 트랜지스터의 발열을 억제하여, EMI 특성을 개선할 수 있고, 후자에 있어서 피크 코일 전류를 억제하여, 구동 전류의 리플을 억제할 수 있다.
펄스 신호 생성 회로는, 제1 펄스 신호를 생성하는 의사 공진 모드의 제1 펄스 변조기와, 제2 펄스 신호를 생성하는 전류 연속 모드의 제2 펄스 변조기를 포함해도 된다.
전류 연속 모드는, 피크 검출, 오프 시간 고정 방식이어도 된다. 이 경우, 피크 검출용의 비교기를, 의사 공진 모드의 비교기와 공유할 수 있다. 또는 전류 연속 모드는, 보텀 검출, 온 시간 고정 방식이어도 된다. 전류 연속 모드는, 주파수 고정의 PWM 방식이어도 된다.
제어 회로는, 모드 선택 신호를 받는 인터페이스 회로를 더 구비해도 된다. 펄스 신호 생성 회로는, 모드 선택 신호에 따른 모드를 선택해도 된다.
제어 회로는, 백라이트용 LED의 전류량을 지시하는 아날로그 조광 신호를 받아도 된다. 펄스 신호 생성 회로는, 아날로그 조광 신호에 따라서 모드를 선택해도 된다.
펄스 신호 생성 회로는, 제1 펄스 신호와 제2 펄스 신호 중 한쪽을 선택하여, 드라이버에 출력하는 셀렉터를 더 포함해도 된다.
DC/DC 컨버터는, 스위칭 트랜지스터와, 코일과, 정류 소자와, 스위칭 트랜지스터가 온의 기간에, 스위칭 트랜지스터에 흐르는 전류의 경로 상에 배치된 제1 저항을 구비해도 된다.
펄스 신호 생성 회로는, 제1 저항의 전압 강하인 전류 검출 신호가 제1 역치에 달하면 어서트되는 제1 신호를 생성하는 제1 비교기와, 스위칭 트랜지스터가 오프인 기간에, 코일에 흐르는 전류가 제로가 되면 어서트되는 제2 신호를 생성하는 제로 크로스 검출 회로를 더 포함해도 된다. 제1 펄스 변조기는, 제1 신호에 따라서 제1 펄스 신호를 오프 레벨로 천이시키고, 제2 신호에 따라서 제1 펄스 신호를 온 레벨로 천이시켜도 된다.
제로 크로스 검출 회로는, 제로 크로스 검출 단자에 입력되는 전압을 소정의 제2 역치와 비교하여, 비교 결과에 따른 제2 신호를 생성하는 제2 비교기를 포함해도 된다.
DC/DC 컨버터는, 스위칭 트랜지스터와 코일의 접속점과 접지의 사이에 직렬로 설치된 캐패시터 및 제2 저항을 더 구비해도 된다. 제로 크로스 검출 단자에는, 제2 저항의 전압이 입력되어도 된다.
DC/DC 컨버터는, 코일과 결합된 보조 코일을 더 구비해도 된다. 제로 크로스 검출 단자에는, 보조 코일의 전압이 입력되어도 된다.
펄스 신호 생성 회로는, 제2 펄스 신호가 오프 레벨로 천이한 후, 소정의 오프 시간의 경과 후에 어서트되는 제3 신호를 생성하는 오프 시간 생성 회로를 더 포함해도 된다. 제2 펄스 변조기는, 제1 신호가 어서트되면 제2 펄스 신호를 오프 레벨로 천이시키고, 제3 신호가 어서트되면 제2 펄스 신호를 온 레벨로 천이시켜도 된다.
펄스 신호 생성 회로는, 제1 저항의 전압 강하인 전류 검출 신호와 소정의 기준 전압의 오차를 증폭하고, 제4 신호를 생성하는 에러 증폭기를 더 포함해도 된다. 제2 펄스 변조기는, 제4 신호와 소정의 주파수의 주기 신호와의 비교 결과에 기초하여, 제2 펄스 신호를 생성해도 된다.
어떤 한 형태의 제어 회로는, 하나의 반도체 기판에 일체 집적화되어도 된다. 「일체 집적화」란, 회로의 구성 요소 모두가 반도체 기판 상에 형성되는 경우나, 회로의 주요 구성 요소가 일체 집적화되는 경우가 포함되고, 회로 상수의 조절용으로 일부 저항이나 캐패시터 등이 반도체 기판의 외부에 설치되어 있어도 된다.
본 발명의 한 형태는, 구동 회로에 관한 것이다. 구동 회로는, 백라이트용 LED에 구동 전류를 공급하는 DC/DC 컨버터와, DC/DC 컨버터를 제어하는 상술한 것 중 어느 하나에 기재된 제어 회로를 구비한다.
본 발명의 한 형태는 전자 기기에 관한 것이다. 전자 기기는, 액정 패널과, LED를 포함하고, 액정 패널을 이면으로부터 조사하는 백라이트와, LED를 구동하는 상술한 구동 회로를 구비한다.
DC/DC 컨버터는, 백 컨버터이어도 된다. LED의 일단부에는 입력 전압이 인가되고, LED의 타단에는 DC/DC 컨버터의 출력 전압이 인가되어도 된다.
DC/DC 컨버터는, 플라이백 컨버터이어도 된다. DC/DC 컨버터는, 포워드 컨버터이어도 된다.
또한, 이상의 구성 요소의 임의의 조합이나, 본 발명의 구성 요소나 표현을, 방법, 장치, 시스템 등의 사이에서 서로 치환한 것도 또한, 본 발명이 형태로서 유효하다.
본 발명에 따르면, 폭넓은 출력 전류 범위에서 양호한 특성을 얻을 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 제어 회로를 구비하는 백라이트 장치의 회로도이다.
도 2의 (a), (b)는 QR 모드 및 CC 모드의 동작 파형도이다.
도 3은 제1 실시예에 관한 제어 회로를 구비하는 백라이트 장치의 회로도이다.
도 4는 제2 실시예에 관한 백라이트 장치의 회로도이다.
도 5는 제3 실시예에 관한 제어 회로를 구비하는 백라이트 장치의 회로도이다.
도 6은 제4 실시예에 관한 백라이트 장치의 회로도이다.
도 7의 (a) 내지 (c)는, 제어 회로의 모드 제어에 관한 구성예를 도시하는 도면이다.
도 8은 백라이트 장치를 구비하는 전자 기기의 블록도이다.
이하, 본 발명을 적합한 실시 형태를 바탕으로 도면을 참조하면서 설명한다. 각 도면에 도시되는 동일 또는 동등한 구성 요소, 부재, 처리에는, 동일한 번호를 부여하는 것으로 하고, 적절히 중복된 설명은 생략한다. 또한, 실시 형태는, 발명을 한정하는 것이 아니라 예시이며, 실시 형태에 기술되는 모든 특징이나 그 조합은, 반드시 발명의 본질적인 것이라고는 할 수 없다.
본 명세서에서, 「부재 A와 부재 B가 접속」된 상태란, 부재 A와 부재 B가 물리적으로 직접적으로 접속되는 경우나, 부재 A와 부재 B가, 전기적인 접속 상태에 영향을 미치지 않는 다른 부재를 통해서 간접적으로 접속되는 경우도 포함한다. 마찬가지로, 「부재 C가, 부재 A와 부재 B의 사이에 설치된 상태」란, 부재 A와 부재 C, 또는 부재 B와 부재 C가 직접적으로 접속되는 경우 이외에, 전기적인 접속 상태에 영향을 미치지 않는 다른 부재를 통해서 간접적으로 접속되는 경우도 포함한다.
도 1은, 실시 형태에 따른 제어 회로(100)를 구비하는 백라이트 장치(1)의 회로도이다. 백라이트 장치(1)는, 도시하지 않은 액정 패널을 배면으로부터 조사하는 조명 장치이다. 백라이트 장치(1)는, 백라이트용 LED 바(이하, 간단히 LED 바)(2) 및 그 구동 회로(10)를 구비한다. 백라이트 장치(1)는, 텔레비전이나 디스플레이 장치, 노트북 PC나 태블릿 PC 등의 전자 기기에 탑재된다.
LED 바(2)는 직렬로 접속된 복수의 LED를 포함한다. 구동 회로(10)는, LED 바(2)에 흐르는 구동 전류(ILED)를, LED 바(2)의 목표 휘도에 따른 전류량으로 안정화한다. 즉, 구동 회로(10)는 정전류 회로로서 파악할 수 있다.
구동 회로(10)는, DC/DC 컨버터(12) 및 제어 회로(100)를 구비한다. DC/DC 컨버터(12)는 Buck(강압) 컨버터이며, 그 입력 라인(14)에 직류의 입력 전압(VIN)을 받아, 그것을 강압해서 그 출력 라인(16)에 직류의 출력 전압(VOUT)을 발생한다. LED 바(2)의 일단(애노드)은 입력 라인(14)과 접속되어 입력 전압(VIN)이 공급되고, 그 타단(캐소드)은, 출력 라인(16)과 접속되어 출력 전압(VOUT)이 공급된다. 즉, 입력 전압(VIN)과 출력 전압(VOUT)의 차가, LED 바(2)의 양단 간에 인가된다.
DC/DC 컨버터(12)는, 평활 캐패시터(C1), 스위칭 트랜지스터(M1), 정류 다이오드(D1), 코일(인덕터)(L1)을 포함한다. DC/DC 컨버터(12)의 토폴러지는 일반적이기 때문에 설명을 생략한다. 제1 저항(R1)은 전류 센스 저항이며, 스위칭 트랜지스터(M1)가 온인 기간에, 스위칭 트랜지스터(M1)에 흐르는 전류(IM1)의 경로 상에 배치된다. 예를 들어 제1 저항(R1)은, 스위칭 트랜지스터(M1)의 드레인과 접지의 사이에 삽입된다. 스위칭 트랜지스터(M1)는, 제어 회로(100)에 집적화되어도 된다. 제1 저항(R1)에는, 전류(IM1)에 비례한 전압 강하(전류 검출 신호)(VCS)가 발생한다. 전류 검출 신호(VCS)는, 제어 회로(100)의 전류 검출(CS) 단자에 입력된다. 후술하는 바와 같이, 전류 검출 신호(VCS)는, 구동 전류(ILED)와 상관을 갖는다.
제어 회로(100)는, 하나의 반도체 기판에 일체 집적화된 기능 IC이며, DC/DC 컨버터(12)를 구동한다. 구체적으로는 구동 회로(10)는, 전류 검출 신호(VCS)에 기초하여, LED 바(2)에 흐르는 구동 전류(ILED)가 목표 휘도에 따른 전류량에 근접하도록, 스위칭 트랜지스터(M1)를 구동한다.
제어 회로(100)는, 펄스 신호 생성 회로(102) 및 드라이버(104)를 구비한다. 펄스 신호 생성 회로(102)는, 의사 공진(QR: Quasi-Resonant) 모드와 전류 연속 모드(CCM: Continuous Current Mode)가 전환 가능하고, 선택된 모드에 기초해서 펄스 신호(Sp)를 생성한다. 드라이버(104)는, 펄스 신호(Sp)에 기초해서 스위칭 트랜지스터(M1)를 스위칭한다. 구체적으로는 드라이버(104)는, 펄스 신호(Sp)가 온 레벨(예를 들어 하이 레벨)일 때 스위칭 트랜지스터(M1)를 온으로 하고, 펄스 신호(Sp)가 오프 레벨(예를 들어 로우 레벨)일 때 스위칭 트랜지스터(M1)를 오프로 한다.
마이크로컴퓨터(4)는, 백라이트 장치(1) 또는 백라이트 장치(1)를 탑재하는 전자 기기를 통괄적으로 제어한다. 즉, 마이크로컴퓨터(4)는, 제어 회로(100)에 대하여 LED 바(2)의 휘도를 제어하는 기능을 갖는다. 예를 들어 마이크로컴퓨터(4)는, 구동 전류(ILED)의 목표값을 지시하는 아날로그 조광 신호(S11)를 생성한다(아날로그 조광). 아날로그 조광 신호(S11)는, 아날로그 전압이어도 되고, 디지털 신호이어도 된다. 제어 회로(100)는, 아날로그 조광 신호(S11)에 기초하여, 전류 검출 신호(VCS)의 목표 레벨을 설정한다.
또한 마이크로컴퓨터(4)는, PWM 조광(PWM 감광이라고도 함)에 의한 휘도 제어를 행한다. 이 때문에 마이크로컴퓨터(4)는, PWM 조광 신호(S12)를 생성한다. PWM 조광 신호(S12)는, LED 바(2)의 점등 기간에 있어서 제1 레벨(예를 들어 하이 레벨), 소등 기간에 있어서 제2 레벨(예를 들어 로우 레벨)이 되는 펄스 신호이어도 된다. 또는 PWM 조광 신호(S12)는, 듀티비를 지시하는 아날로그 전압이며, 펄스 신호 생성 회로(102)는, 아날로그 전압의 PWM 조광 신호(S12)를 펄스 신호로 변환하는 펄스 변조기를 포함해도 된다.
이렇게 LED 바(2)의 휘도는 마이크로컴퓨터(4)에 의해 제어되므로, 마이크로컴퓨터(4)는, LED 바(2)에 흐르는 전류량을 알고 있다. 따라서 펄스 신호 생성 회로(102)의 모드의 제어는, 외부의 마이크로컴퓨터(4)로부터 행해도 된다. 즉, 마이크로컴퓨터(4)는, 아날로그 조광 신호(S11)의 생성과 함께, 모드를 지시하는 모드 선택 신호(S13)를 생성하여, 제어 회로(100)에 출력한다. 펄스 신호 생성 회로(102)는, 모드 선택 신호(S13)에 따른 모드를 선택한다.
또한 도 1에서, 아날로그 조광 신호(S11), PWM 조광 신호(S12), 모드 선택 신호(S13)는, 동일한 신호선 상을 전송되도록 도시되지만, 그에 한정되지 않고, 개별의 신호선이나 버스를 통해서 전송되어도 된다.
이상이 제어 회로(100)의 구성이다. 계속해서 그 동작을 설명한다. 도 2의 (a), (b)는, QR 모드 및 CC 모드의 동작 파형도이다. 도 2의 (a)의 QR 모드에서는, 코일 전류(IL)가 소정의 피크값에 달하면, 스위칭 트랜지스터(M1)가 턴오프된다. 그리고, 코일 전류(IL)가 제로가 되면, 스위칭 트랜지스터(M1)가 다시 턴온된다. 즉, 스위칭 트랜지스터(M1)의 턴온은, 전류가 제로의 타이밍에서 발생한다(소프트 스위칭).
도 2의 (b)의 CM 모드에서는, 코일 전류(IL)의 피크값 또는 평균값이 소정의 목표값에 근접하도록, 펄스 신호(Sp)의 듀티비가 조절된다. 스위칭 트랜지스터(M1)의 턴온은, 코일 전류(IL)의 크기와는 무관계로 발생한다(하드 스위칭).
도 2의 (a), (b)에서는 2개의 모드의 특성을 설명하기 위해서, 구동 전류(ILED)의 평균 전류(ILED _ AVE)가 동등한 상태를 나타내고 있지만, 실제 동작에 있어서 도 2의 (a)의 QR 모드는, 상대적으로 구동 전류(ILED)가 클 때 선택되고, 도 2의 (b)의 CC 모드는, 상대적으로 구동 전류(ILED)가 작을 때 선택된다.
이상이 제어 회로(100)의 동작이다. 계속해서 그 이점을 설명한다.
도 2의 (a)의 QR 모드에서는, 구동 전류(ILED)의 평균값(ILED _ AVE)은, 피크 전류(IPEAK)의 1/2이 된다. 따라서, 구동 전류(ILED)가 클 때 QR 모드에서 동작시키면, 피크 전류(IPEAK), 바꿔 말하면 코일 전류(IL)의 진폭이 커지고, 구동 전류(ILED)의 리플도 커져버린다. 구동 전류(ILED)의 리플은, LED 바(2)의 휘도의 요동으로 된다. 이에 반해 구동 전류(ILED)가 큰 상황에서 CC 모드를 선택함으로써, 피크 전류(IPEAK)를 낮출 수 있고, 나아가서는 구동 전류(ILED)의 리플을 저감할 수 있다.
한편, QR 모드에서는, 소프트 스위칭이 행해지기 때문에, EMI 특성이 우수하고, 또한 스위칭 트랜지스터(M1)의 발열량도 작아진다. 따라서 구동 전류(ILED)가 작은 상황에서는 QR 모드를 선택함으로써, 이러한 이점을 누릴 수 있다. QR 모드는, CC 모드와 비교하면, 동일한 구동 전류(ILED)에 대하여 리플이 상대적으로 커지지만, 본 실시 형태에서는, 구동 전류(ILED)가 작은 상황에 있어서 QR 모드를 선택하기 때문에, 리플의 절댓값은 작아도 된다.
마이크로컴퓨터(4)는, 예를 들어 2D 모드와 같이, LED 바(2)를 통상의 휘도로 발광시키는 상황에 있어서 QR 모드를 선택하고, 3D 모드와 같이, LED 바(2)의 휘도를 높일 필요가 있는 상황에 있어서 CC 모드를 선택해도 된다.
본 발명은 도 1의 블록도나 회로도로서 파악되고, 또는 상술한 설명으로부터 유도되는 다양한 장치, 회로에 이르는 것이며, 특정한 구성에 한정되는 것은 아니다. 이하, 본 발명의 범위를 좁히기 위해서가 아니라, 발명의 본질이나 회로 동작의 이해를 돕고, 또한 그것들을 명확히 하기 위해서, 보다 구체적인 구성예를, 몇 가지의 실시예에 의거해서 설명한다.
(제1 실시예)
도 3은, 제1 실시예에 관한 제어 회로(100a)를 구비하는 백라이트 장치(1a)의 회로도이다. 의사 공진 모드의 제1 펄스 변조기(110)는, 제1 펄스 신호(Sp1)를 생성한다. CCM의 제2 펄스 변조기(112)는 제2 펄스 신호(Sp2)를 생성한다. 셀렉터(114)는, QR 모드에서 제1 펄스 신호(Sp1)를 선택하고, CCM에 있어서 제2 펄스 신호(Sp2)를 선택하여, 드라이버(104)에 출력한다.
제1 비교기(CMP1)는, 전류 검출 신호(VCS)가, 피크 전류(IPEAK)를 규정하는 제1 역치(VTH1)에 달하면 어서트(예를 들어 하이 레벨)되는 제1 신호(S1)를 생성한다. 또한, 제로 크로스 검출 회로(116)는, 스위칭 트랜지스터(M1)가 오프인 기간에, 코일 전류(IL)가 제로가 되면 어서트(예를 들어 하이 레벨)되는 제2 신호(S2)를 생성한다. 제1 신호(S1) 및 제2 신호(S2)는, 제1 펄스 변조기(110)에 입력된다.
제1 펄스 변조기(110)는, 제1 신호(S1)에 따라서 제1 펄스 신호(Sp1)를 오프 레벨로 천이시키고, 제2 신호(S2)에 따라서 제1 펄스 신호(Sp1)를 온 레벨로 천이시킨다. 예를 들어 제1 펄스 변조기(110)는, 세트, 리셋 가능한 플립플롭을 포함해도 된다.
제로 크로스 검출 회로(116)에 의한 제로 크로스 검출을 위해서, DC/DC 컨버터(12a)에는, 캐패시터(C3) 및 제2 저항(R2)이 설치된다. 캐패시터(C3) 및 제2 저항(R2)은, 스위칭 트랜지스터(M1)와 코일(L1)의 접속 노드와, 접지의 사이에 직렬로 설치된다. 제2 저항(R2)에 발생하는 전압(VR2)은, 제어 회로(100a)의 ZT 단자에 입력된다. 예를 들어 제2 저항(R2)은, 저항(R2a와 R2b)을 포함하고, 전압(VR2)을 분압한 전압(VZT)이, ZT 단자에 입력된다.
제로 크로스 검출 회로(116)는, ZT 단자의 전압(VZT)을, 소정의 제2 역치(VTH2)와 비교하는 제2 비교기(CMP2)를 포함한다. 제2 비교기(CMP2)는, ZT 단자의 전압(VZT)이 역치(VTH2)보다 낮아지면, 제2 신호(S2)를 어서트한다.
도 3의 제2 펄스 변조기(112)는, 오프 시간 고정 방식의 CC 제어를 행한다. 오프 시간 생성 회로(118)는, CC 모드에서, 스위칭 트랜지스터(M1)가 턴오프되고 나서, 바꿔 말하면 제2 펄스 신호(Sp2)가 오프 레벨로 천이하고 나서, 소정 시간의 오프 시간(TOFF)의 경과 후에, 제3 신호(S3)를 어서트한다. 예를 들어 오프 시간 설정 단자(RTOFF) 단자에는, 외장형의 저항(R3)이 접속된다. 오프 시간(TOFF)은, 저항(R3)의 저항값에 기초해서 설정 가능하다. 예를 들어 오프 시간 생성 회로(118)는, 캐패시터와, 이 캐패시터를 충전하는 전류원과, 캐패시터의 전압을 역치 전압과 비교하는 비교기를 포함해도 된다. 전류원이 발생하는 전류를, 저항(R3)에 따라서 조절 가능하게 구성해도 된다.
제3 신호(S3)는, 제1 비교기(CMP1)가 생성하는 제1 신호(S1)와 함께 제2 펄스 변조기(112)에 입력된다. 제2 펄스 변조기(112)는, 제1 신호(S1)가 어서트되면 제2 펄스 신호(Sp2)를 오프 레벨로 천이시키고, 제3 신호(S3)가 어서트되면 제2 펄스 신호(Sp2)를 온 레벨로 천이시킨다. 제2 펄스 변조기(112)는, 플립플롭으로 구성해도 된다. 제1 펄스 변조기(110)와 제2 펄스 변조기(112)를 플립플롭으로 구성하는 경우, 그것들의 플립플롭을 공유해도 되고, 이 경우, 셀렉터(114)를 생략할 수 있다.
(제2 실시예)
도 4는, 제2 실시예에 관한 백라이트 장치(1b)의 회로도이다. 제어 회로(100a)는 도 3과 마찬가지이지만, DC/DC 컨버터(12b)의 토폴러지가 도 3과 구성이 상이하다. DC/DC 컨버터(12b)에 있어서, 코일(L1)은 스위칭 트랜지스터(M1)의 드레인과 출력 라인(16)의 사이에 설치된다. 정류 다이오드(D1)는, 입력 라인(14)과 스위칭 트랜지스터(M1)의 드레인의 사이에 설치된다.
코일(L1)에는 보조 코일(L2)이 역극성으로 결합하고 있다. 제어 회로(100a)의 ZT 단자에는, 보조 코일(L2)에 발생하는 전압(VL2)이 입력된다. 예를 들어 전압(VL2)은, 저항(R4a, R4b)에 의해 분압되어, ZT 단자에 입력된다.
또한 보조 코일(L2)에는, 정류 다이오드(D2) 및 캐패시터(C4)가 접속된다. 캐패시터(C4)에 발생하는 전압(VCC)은, 제어 회로(100a)의 전원 전압으로서 이용할 수 있다.
(제3 실시예)
도 5는, 제3 실시예에 관한 제어 회로(100c)를 구비하는 백라이트 장치(1c)의 회로도이다. 펄스 신호 생성 회로(102c)는, 도 3의 오프 시간 생성 회로(118) 대신에 에러 증폭기(120) 및 오실레이터(122)를 구비한다. 제2 펄스 변조기(112c)의 CC 모드는, 주파수 고정의 PWM 방식이다. 에러 증폭기(120)는, CS 단자의 전류 검출 신호(VCS)와 기준 전압(VREF)의 오차를 증폭하고, 오차에 따른 제4 신호(S4)를 생성한다. 오실레이터(122)는, 소정의 주파수의 삼각파, 톱니파, 램프파형을 갖는 제5 신호(주기 신호)(S5)를 생성한다. 제2 펄스 변조기(112c)는, 제5 신호(S5)와 제4 신호의 비교 결과에 기초해서 제2 펄스 신호(Sp2)를 생성한다.
(제4 실시예)
도 6은, 제4 실시예에 관한 백라이트 장치(1d)의 회로도이다. 이 백라이트 장치(1d)는, 도 4의 DC/DC 컨버터(12b)와, 도 5의 제어 회로(100c)의 조합이다.
계속해서, 모드 제어에 대해서 설명한다.
도 7의 (a) 내지 (c)는, 제어 회로(100)의 모드 제어에 관한 구성예를 도시하는 도면이다. 도 7의 (a)에서는, 모드 선택 신호(S13)가 모드 선택(MODE) 단자에 입력된다. 모드 선택 신호(S13)는, 하이 레벨/로우 레벨의 2치를 취하는 신호이다. 모드 컨트롤러(130)는, 모드 선택 신호(S13)에 따라, 펄스 신호 생성 회로(102)의 동작 모드를 선택한다. 모드 컨트롤러(130)의 전단에는, 모드 선택 신호(S13)를 받는 인터페이스 회로로서, 버퍼 또는 비교기가 설치되어도 된다.
도 7의 (b)에서는, 모드 선택 신호(S13)는 시리얼 신호로서 입력된다. 제어 회로(100)에는, 모드 선택 신호(S13)를 수신하는 인터페이스 회로(132)가 설치된다. 인터페이스 회로(132)는, I2C(Inter IC) 인터페이스나 SPI(Serial Peripheral Interface)를 사용해도 된다.
도 7의 (c)에서는, 아날로그 조광(ADIM) 단자에, 아날로그 조광 신호(S11)가 입력된다. 모드 컨트롤러(130)는, 아날로그 조광 신호(S11)에 기초하여, 펄스 신호 생성 회로(102)의 동작 모드를 선택한다. 구체적으로는 아날로그 조광 신호(S11)가 나타내는 휘도(구동 전류(ILED))가 어떠한 역치보다 높을 때 CC 모드를 선택하고, 역치보다 낮을 때 QR 모드를 선택한다. 아날로그 조광 신호(S11)는, 시리얼 신호로서 입력되어도 되고, 이 경우, 인터페이스 회로(132)가 추가된다.
도 8은, 백라이트 장치(1)를 구비하는 전자 기기(200)의 블록도이다. 전자 기기(200)는, 백라이트 장치(1) 외에, 액정 패널(202), 정류 회로(204), 평활 콘덴서(206), 마이크로컴퓨터(208)를 구비한다. 마이크로컴퓨터(208)는, 도 1의 마이크로컴퓨터(4)에 대응한다. 백라이트 장치(1)는, 직하형이어도 되고, 에지형이어도 된다. 정류 회로(204) 및 평활 콘덴서(206)는, 상용 교류 전압(VAC)을 정류 평활화하고, 직류 전압(VDC)으로 변환한다. 구동 회로(10)는, 평활 콘덴서(206)에 발생하는 직류 전압(VDC)을 강압하여, LED 바(2)에 공급한다.
실시 형태는 예시이며, 그것들의 각 구성 요소나 각 처리 프로세스의 조합에 여러 변형예가 가능한 것, 또한 그러한 변형예도 본 발명의 범위에 있는 것은 당업자에게 이해되는 바이다. 이하, 이러한 변형예를 설명한다.
펄스 신호 생성 회로(102)의 CC 모드에서의 제어 방식은, PWM이나 오프 시간 고정 보텀 검출, 온 시간 고정 모드이어도 된다. 이 경우, 도 4에, CS 단자의 전류 검출 신호(VCS)를, 코일 전류(IL)의 보텀을 규정하는 역치와 비교하는 추가의 비교기를 설치하면 된다. 또한 오프 시간 생성 회로(118)를 온 시간 생성 회로로 하면 된다.
실시 형태에서는, 비절연의 DC/DC 컨버터(12)를 설명했지만, 포워드형 또는 플라이백형의 절연 컨버터를 사용해도 된다.
실시 형태에 기초하여 본 발명을 설명했지만, 실시 형태는, 본 발명의 원리, 응용을 나타내고 있는 것에 지나지 않음은 말할 필요도 없으며, 실시 형태에는, 청구의 범위로 규정된 본 발명의 사상을 일탈하지 않는 범위에서, 많은 변형예나 배치의 변경이 인정되는 것은 말할 필요도 없다.
1 : 백라이트 장치 2 : LED 바
3 : LED 4 : 마이크로컴퓨터
10 : 구동 회로 12 : DC/DC 컨버터
14 : 입력 라인 16 : 출력 라인
C1 : 평활 캐패시터 D1 : 정류 다이오드
L1 : 코일 L2 : 보조 코일
M1 : 스위칭 트랜지스터 C1 : 평활 캐패시터
R1 : 제1 저항 R2 : 제2 저항
C3 : 캐패시터 100 : 제어 회로
102 : 펄스 신호 생성 회로 104 : 드라이버
110 : 제1 펄스 변조기 112 : 제2 펄스 변조기
114 : 셀렉터 116 : 제로 크로스 검출 회로
118 : 오프 시간 생성 회로 120 : 에러 증폭기
122 : 오실레이터 130 : 모드 컨트롤러
132 : 인터페이스 회로 CMP1 : 제1 비교기
CMP2 : 제2 비교기 Sp : 펄스 신호
S11 : 아날로그 조광 신호 S12 : PWM 조광 신호
S13 : 모드 선택 신호 Sp1 : 제1 펄스 신호
Sp2 : 제2 펄스 신호 S1 : 제1 신호
S2 : 제2 신호 S3 : 제3 신호
S4 : 제4 신호 S5 : 제5 신호
200 : 전자 기기 202 : 액정 패널
204 : 정류 회로 206 : 평활 콘덴서
208 : 마이크로컴퓨터

Claims (17)

  1. 백라이트용 LED의 구동 회로의 제어 회로이며,
    상기 구동 회로는, 상기 백라이트용 LED에 구동 전류를 공급하는 DC/DC 컨버터를 포함하고,
    상기 제어 회로는,
    의사 공진 모드와 전류 연속 모드가 전환 가능하고, 선택된 모드에 기초해서 펄스 신호를 생성하는 펄스 신호 생성 회로와,
    상기 펄스 신호에 기초해서 상기 DC/DC 컨버터를 구동하는 드라이버,
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펄스 신호 생성 회로는,
    제1 펄스 신호를 생성하는 상기 의사 공진 모드의 제1 펄스 변조기와,
    제2 펄스 신호를 생성하는 상기 전류 연속 모드의 제2 펄스 변조기,
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제어 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전류 연속 모드는, 오프 시간 고정 방식인 것을 특징으로 하는, 제어 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전류 연속 모드는, 주파수 고정의 PWM 방식인 것을 특징으로 하는, 제어 회로.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    모드 선택 신호를 받는 인터페이스 회로를 더 구비하고,
    상기 펄스 신호 생성 회로는, 상기 모드 선택 신호에 따른 모드를 선택하는 것을 특징으로 하는, 제어 회로.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 백라이트용 LED의 전류량을 지시하는 아날로그 조광 신호를 받고,
    상기 펄스 신호 생성 회로는, 상기 아날로그 조광 신호에 따라서 모드를 선택하는 것을 특징으로 하는, 제어 회로.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 펄스 신호 생성 회로는, 상기 제1 펄스 신호와 상기 제2 펄스 신호 중 한쪽을 선택하여, 상기 드라이버에 출력하는 셀렉터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 제어 회로.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 DC/DC 컨버터는,
    스위칭 트랜지스터와,
    코일과,
    정류 소자와,
    상기 스위칭 트랜지스터가 온인 기간에, 상기 스위칭 트랜지스터에 흐르는 전류의 경로 상에 배치된 제1 저항,
    을 구비하는 것을 특징으로 하는, 제어 회로.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 펄스 신호 생성 회로는,
    상기 제1 저항의 전압 강하인 전류 검출 신호가 제1 역치에 달하면 어서트되는 제1 신호를 생성하는 제1 비교기와,
    상기 스위칭 트랜지스터가 오프인 기간에, 상기 코일에 흐르는 전류가 제로가 되면 어서트되는 제2 신호를 생성하는 제로 크로스 검출 회로,
    를 또한 포함하고,
    상기 제1 펄스 변조기는, 상기 제1 신호에 따라서 상기 제1 펄스 신호를 오프 레벨로 천이시키고, 상기 제2 신호에 따라서 상기 제1 펄스 신호를 온 레벨로 천이시키는 것을 특징으로 하는, 제어 회로.
  10. 제9항에 있어서,
    제로 크로스 검출 단자를 더 구비하고,
    상기 제로 크로스 검출 회로는, 상기 제로 크로스 검출 단자의 전압을 소정의 제2 역치와 비교하여, 비교 결과에 따른 상기 제2 신호를 생성하는 제2 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제어 회로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 DC/DC 컨버터는, 상기 스위칭 트랜지스터와 상기 코일의 접속점과 접지의 사이에 직렬로 설치된 캐패시터 및 제2 저항을 더 구비하고,
    상기 제로 크로스 검출 단자에는, 상기 제2 저항의 전압이 입력되는 것을 특징으로 하는, 제어 회로.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 DC/DC 컨버터는, 상기 코일과 결합된 보조 코일을 더 구비하고,
    상기 제로 크로스 검출 단자에는, 상기 보조 코일의 전압이 입력되는 것을 특징으로 하는, 제어 회로.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 펄스 신호 생성 회로는, 상기 제2 펄스 신호가 오프 레벨로 천이한 후, 소정의 오프 시간의 경과 후에 어서트되는 제3 신호를 생성하는 오프 시간 생성 회로를 더 포함하고,
    상기 제2 펄스 변조기는, 상기 제1 신호가 어서트되면 상기 제2 펄스 신호를 오프 레벨로 천이시키고, 상기 제3 신호가 어서트되면 상기 제2 펄스 신호를 온 레벨로 천이시키는 것을 특징으로 하는, 제어 회로.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 펄스 신호 생성 회로는, 상기 제1 저항의 전압 강하인 전류 검출 신호와 소정의 기준 전압의 오차를 증폭하여, 제4 신호를 생성하는 에러 증폭기를 더 포함하고,
    상기 제2 펄스 변조기는, 상기 제4 신호와 소정의 주파수의 주기 신호와의 비교 결과에 기초해서, 상기 제2 펄스 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, 제어 회로.
  15. 제1항 내지 제4항 및 제7항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나의 반도체 기판에 일체 집적화되는 것을 특징으로 하는, 제어 회로.
  16. 백라이트용 LED에 구동 전류를 공급하는 DC/DC 컨버터와,
    상기 DC/DC 컨버터를 제어하는 제1항 내지 제4항 및 제7항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 제어 회로,
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 구동 회로.
  17. 액정 패널과,
    LED를 포함하고, 상기 액정 패널을 이면으로부터 조사하는 백라이트와,
    상기 LED를 구동하는 제16항에 기재된 구동 회로,
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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