KR20210154100A - 2 이상의 led 스트링에 전력을 공급하기 위한 회로 - Google Patents

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KR20210154100A
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파비오 프라기아코모
마우리지오 갈바노
데이비드 게딘
알베르토 트렌틴
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인피니언 테크놀로지스 아게
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 발광 다이오드(LEDs) 스트링에 전달되는 전력을 제어하기 위한 시스템, 방법 및 기술을 포함한다. 예를 들어, 회로는 전류를 생성하도록 구성되는 전력 변환기, 스위칭 장치, 및 센서를 포함한다. 센서는 전류의 크기를 임계값과 비교한다. 임계값을 초과하는 크기에 응답하여, 전류의 크기가 임계값을 초과하는 것을 방지하기 위해 스위칭 장치를 턴온시켜 스위칭 장치가 전류의 일부를 싱크한다. 스위칭 장치가 턴온된 경우, 전류는 스위칭 장치로 흐르는 비희망 전류와 LED 스트링으로 흐르는 희망 전류로 분할된다.

Description

2 이상의 LED 스트링에 전력을 공급하기 위한 회로{CIRCUIT FOR PROVIDING POWER TO TWO OR MORE STRINGS OF LEDS}
본 발명은 발광 다이오드(LED) 스트링을 구동 및 제어하기 위한 회로에 관한 것이다.
드라이버는 부하 장치에서 전압, 전류 또는 전력을 제어하기 위해 자주 사용된다. 예를 들어, 발광 다이오드(LED) 드라이버는 발광 다이오드 스트링에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 일부 드라이버는 벅(buck), 부스트(boost), 벅-부스트(buck-boost), 또는 다른 DC-DC 컨버터와 같은 직류(DC)-DC 전력 변환기를 포함할 수 있다. 이들 DC-DC 전력 변환기는 부하 장치의 특징에 기초하여 부하 장치의 전력을 제어하고 변경하는데 사용할 수 있다. DC-DC 전력 변환기는 특히 LED 스트링을 통하는 전류를 조절하는데 유용할 수 있다.
일반적으로, 본 발명은 하나 이상의 발광 다이오드(LEDs)에 전달되는 전류의 양을 제어하기 위한 장치, 시스템 및 기술에 관한 것이다. 예를 들어, 드라이버 회로는 하나 이상의 LED에 전기 신호를 공급할 수 있다. 제어기는 하나 이상의 LED를 제 1 발광 모드에서 제 2 발광 모드로 스위치하기 위해 하나 이상의 LED를 제어할 수 있다. 제 1 발광 모드에서 제 2 발광 모드로 스위치하는 제어기에 응답하여, 드라이버 회로는 전기 신호의 크기를 일시적으로 증가(예를 들어 "오버슈트")시킬 수 있다. 그러나, 드라이버 회로는 전기 신호의 크기가 최대 전기 신호 크기 값 이상으로 증가하는 것을 방지하기 위해 전기 신호의 적어도 일부를 싱크(sink)할 수 있다. 이는 전기 신호의 오버슈트로 인해 하나 이상의 LED가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
일부 예시에서, LED 스트링에 전달되는 전력을 제어하도록 구성되는 회로에 있어서, 회로는 전류를 생성하도록 구성되는 전력 변환기, 스위칭 장치 및 센서를 포함한다. 센서는 전류의 크기를 임계값과 비교하도록 구성된다. 크기가 임계값을 초과하는 것에 응답하여, 센서는 전류 크기가 임계값을 초과하는 것을 방지하기 위해 스위칭 장치를 턴온시켜 전류를 일부 싱크하도록 구성된다. 스위칭 장치가 턴온되면, 전류는 비희망 전류 - 스위칭 장치로 흐름 - 와 희망 전류 - LED 스트링으로 흐름 - 로 나뉜다.
일부 예시에서, LED 스트링에 전달되는 전력을 제어하기 위한 방법은, 전력 변환기에 의해 전류를 생성하는 단계와, 센서에 의해 전류의 크기를 임계값과 비교하는 단계를 포함한다. 전류 크기가 임계값을 초과하는 것에 응답하여, 이 방법은, 전류 크기가 임계값을 초과하는 것을 방지하기 위해 센서에 의해 스위칭 장치를 턴온시켜 전류를 일부 싱크하는 단계를 포함한다. 스위칭 장치가 턴온되면, 전류는 비희망 전류 - 스위칭 장치로 흐름 - 와 희망 전류 - LED 스트링으로 흐름 - 로 나뉜다.
일부 예시에서, 시스템은 LED 스트링, 전류를 생성하도록 구성된 전력 변환기, 스위칭 장치 및 센서를 포함한다. 센서는 전류의 크기를 임계값과 비교하도록 구성된다. 크기가 임계값을 초과하는 것에 응답하여, 센서는 전류 크기가 임계값을 초과하는 것을 방지하기 위해 스위칭 장치를 턴온시켜 전류를 일부 싱크하도록 구성된다. 스위칭 장치가 턴온되면, 전류는 비희망 전류 - 스위칭 장치로 흐름 - 와 희망 전류 - LED 스트링으로 흐름 - 로 나뉜다.
요약은 본 명세서에서 설명된 주제의 개요를 제공하기 위한 것이다. 첨부된 도면 및 이하의 설명에 상세하게 설명된 시스템, 장치 및 방법의 유일하거나 완전한 설명을 제공하는 것이 아니다. 본 명세서의 하나 이상의 예시에 관한 상세한 설명은 첨부된 도면 및 이하의 설명에 제시된다. 다른 특징, 목적 및 이점은 설명, 도면 및 청구범위로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 명세서의 하나 이상의 기술에 따른, 전력 변환기에서 발광 다이오드(LEDs) 집합으로 전달되는 전기 신호를 제어하기 위한 예시적인 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 명세서의 하나 이상의 기술에 따른, 스위칭 장치를 사용하여 LED 집합의 전력을 제어하는 회로를 포함하는 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 명세서의 하나 이상의 기술에 따른, 스위칭 장치 및 전력 변환기를 제어하여 LED 집합의 전력을 제어하기 위한 회로를 포함하는 시스템을 도시하는 회로도이다.
도 4는 본 명세서의 하나 이상의 기술에 따른, 전력 변환기를 제어하는 LED 집합의 전력을 제어하기 위한 회로를 포함하는 시스템을 도시하는 회로도이다.
도 5는 본 명세서의 하나 이상의 기술에 따른, 스위칭 장치 모드 플롯, 전류 센서 신호 플롯 및 비희망 전류 플롯을 도시하는 그래프이다.
도 6은 본 명세서의 하나 이상의 기술에 따른, 스위칭 장치 모드 플롯, 전류 센서 신호 플롯 및 비희망 전류 플롯을 도시하는 그래프이다.
도 7은 본 명세서의 하나 이상의 기술에 따른, 전류 오버슈트 중 전류를 싱크하기 위해 스위칭 장치를 제어하는 예시 작동을 도시하는 흐름도이다.
유사한 참조 문자는 설명 및 도면 전체에 걸쳐 유사한 요소를 나타낸다.
일부 시스템은 직류(DC) - 직류 변환기와 같은 전력 변환기를 사용하여 발광 다이오드(LEDs) 스트링에 공급되는 전류를 조절할 수 있다. 본 발명은 전류의 오버슈트가 LED 스트링을 손상시키지 않도록 전력 변환기에서 LED 스트링으로 흐르는 전류의 양을 제어하기 위한 회로에 관한 것이다. 예를 들어, 회로는 전력 변환기의 전기 신호 출력의 적어도 일부를 LED 스트링으로부터 다른 곳으로 돌리도록 구성된 싱크 경로(sink pathway)를 포함할 수 있다. 싱크 경로는, 싱크 경로가 전력 변환기로부터 전류 출력을 다른 곳으로 돌릴지 여부를 제어하는 하나 이상의 스위칭 장치를 포함할 수 있다. 일부 경우에서, 회로는 전력 변환기와 LED 스트링 간의 전기적 연결을 따라 전류 크기를 측정하도록 구성된 전류 센서를 포함한다. 측정된 전류에 기초하여, 회로는 전력 변환기에 의한 전류 출력을 일부 낮추기 위하여 스위칭 장치를 제어할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 하나 이상의 기술에 따른, 전력 변환기(120)에서 발광 다이오드(LEDs) 집합(150)으로 전달되는 전기 신호를 제어하기 위한 예시적인 시스템(100)을 도시하는 블록도이다. 도 1에서 볼 수 있듯이, 시스템(100)은 전력원(110), 제어기(112), 전력 변환기(120), 캐패시터(130), 인덕터(140), LEDs(150), 스위칭 장치(160), 전류 센서(162) 및 증폭기(170)를 포함한다.
시스템(100)은 LED가 빛을 방출하도록 하기 위해 전력을 LED(150)로 공급하도록 구성될 수 있다. LED(150)는 하나 이상의 발광 모드를 포함할 수 있고, 하나 이상의 발광 모드에서 각각의 발광 모드는 각각의 전기 신호를 필요로 한다. 예를 들어, 하나 이상의 발광 모드는 저조도 모드와 고조도 모드를 포함할 수 있다. 고조도 모드에서 저조도 모드로 LED(150)를 스위치하는 것은 LED(150)에 의해 방출되는 빛의 양을 줄이기 위해 적어도 하나의 LED를 단락시키는 것을 포함할 수 있다. 시스템(100)은 LED(150)가 전류에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해 전력 변환기(120)에서 LED(150)로 전달되는 전류의 적어도 일부를 싱크할 수 있다.
전력원(110)은 전력-전력 변환기를 작동하여 전달하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 전력원(110)은 구동 전력을 생성하기 위한 배터리와 전력 생성 회로를 포함한다. 일부 예시에서, 전력원(110)은 장기간의 동작을 위해 충전이 가능하다. 전력원(110)은 니켈 카드뮴 배터리 및 리튬 이온 배터리와 같은 복수의 다른 배터리 유형 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 전력원(110)의 최대 전압 출력은 대략 12V이다. 일부 예시에서, 전력원(110)은 5와트(W)부터 50W 범위에서 전력을 공급한다.
제어기(112)는 가속도계 시스템(10) 내에서 실행을 위한 명령어를 처리 및/또는 기능을 구현하도록 구성되는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어기(112)는 메모리에 저장된 명령어를 처리할 수 있다. 제어기(112)는 예를 들어 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSPs), 주문형 집적회로(application specific integrated circuits, ASICs), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGAs), 또는 동등한 개별 또는 통합 논리 회로, 또는 전술한 임의의 장치 또는 회로의 조합을 포함할 수 있다. 따라서, 제어기(112)는 본 명세서에서 제어기(112)에 부여된 기능을 수행하기 위해 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합에 관계없이 임의의 적절한 구조를 포함할 수 있다.
메모리(도 1에 도시되지 않음)는 구동 중 시스템(100) 내 정보를 저장하도록 구성될 수 있다. 메모리는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 또는 컴퓨터 판독 가능 저장 장치를 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 메모리는 하나 이상의 단기 메모리 또는 장기 메모리를 포함한다. 메모리는 예를 들어 랜덤 액세스 메모리(RAM), 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM), 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM), 자기 디스크, 광디스크, 플래시 메모리 또는 전기적 프로그램 가능 메모리(electrically programmable memories, EPROM) 또는 전기적 소거 및 프로그램 가능 메모리(electrically erasable and programmable memories, EEPROM) 형태를 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 메모리는 제어기(112)에 의해 실행되는 프로그램 명령어를 저장하는 데 사용된다.
전력원(110)은 입력 전기 신호를 전력 변환기(120)에 공급할 수 있다. 또한, 전력 변환기(120)는 출력 전기 신호의 적어도 일부를 제 1 LED(150)에 제공할 수 있고, 제 1 LED는 전력 변환기(120)에 의해 에너지가 공급되는 부하 장치를 나타낸다. 일부 경우에, 입력 전기 신호는 입력 전류와 입력 전압을 포함할 수 있다. 또한, 출력 전기 신호는 출력 전류와 출력 전압을 포함할 수 있다. 일부 경우에서, 전력 변환기(120)는 LED(150)가 받는 전기 신호를 조절하도록 구성되는 DC-DC 전력 변환기를 포함한다. 일부 예시에서, DC-DC 전력 변환기는 H 브리지와 같은 스위치/인덕터 유닛을 포함한다. H 브리지는 전력을 변환하기 위해 스위치 집합(종종 반도체 스위치)을 사용한다. 일부 예시에서, 스위치/인덕터 유닛은 벅-부스트(buck-boost) 컨버터로서 동작한다. 예를 들어, 벅-부스트 컨버터는 LED(150)가 받는 전기 신호를, 벅(buck) 모드와 부스트(boost) 모드를 포함하는 적어도 두 가지 구동 모드를 사용하여 조절하도록 구성된다. 전력 변환기(120)는 벅-부스트 컨버터의 모드를 번갈아 바꾸어 벅-부스트 컨버터의 반도체 스위치를 제어할 수 있다(예를 들어, 벅-부스트 변환기의 구동 모드를 벅 모드에서 부스트 모드로 변경 및 그 반대로 변경).
일부 예시에서, 제어기(112)는 LED(150)에 희망하는 전류량을 전달하기 위해 하나 이상의 신호를 출력하여 전력 변환기(120)를 제어하도록 구성되나, 이것이 필수는 아니다. 일부 예시에서, 전력 변환기(120)는 제어기(112)로부터 신호를 수신하지 않고 동작한다. 즉, 전력 변환기(120)는 제어기(112)와 독립적으로 작동하도록 구성된다. 전력 변환기가, 증폭기(170)로부터 수신된 하나 이상의 신호에 기초하여 작동되는 것이 제어기(112)로부터 수신된 하나 이상의 신호에 기초하여 작동되는 것보다 유리할 수 있다. 즉, 전력 변환기(120)는 전력 변환기(120)로부터 출력되는 전류를 전류 센서(162) 및 증폭기(170)를 포함하는 피드백 루프에 따라 제어할 수 있다. 이는 전력 변환기(120)가 전력 변환기(120)로부터 출력되는 전류를 전류 센서(162)에 감지된 전류에 기초하여 실시간으로 또는 거의 실시간으로 제어할 수 있게 한다.
도 1에 도시된 예시에서, 전력 변환기(120)의 반도체 스위치는 트랜지스터, 다이오드 또는 다른 반도체 요소를 포함할 수 있다. 벅 모드에서, 전력 변환기(120)의 벅-부스트 변환기는 전력 변환기(120)의 입력에서 출력으로의 전압을 낮추고 전류를 높일 수 있다. 부스트 모드에서, 전력 변환기(120)의 벅-부스트 변환기는 전력 변환기(120)의 입력에서 출력으로의 전압을 높이고 전류를 낮출 수 있다. 일부 예시에서, 전력 변환기(120)는 LED가 받는 전기 신호의 전류를 조절하도록 구성되어, 전기 신호의 전류가 실질적으로 일정하게 유지되도록 한다.
일부 예시에서, 전력 변환기(120)는 캐패시터(130)를 사용하여 LED(150)에 전력을 공급할 수 있다. 캐패시터(130)는 전위 에너지를 저장하도록 구성된 전기 회로 부품이다. 일부 예시에서, 캐패시터(130)는 "충전된" 상태를 가질 수 있고, 여기서 캐패시터(130)는 일정량의 전위 에너지를 저장한다. 또한, 캐패시터(130)는 "방전된" 상태를 가질 수 있고, 여기서 캐패시터(130)는 전위 에너지를 거의 또는 전혀 저장하지 않는다. 캐패시터(130)는 또한 충전 상태와 방전 상태 사이를 스위치할 수 있다. 캐패시터(130)가 충전되는 경우, 전류는 캐패시터(130)를 가로질러 흐르고, 캐패시터(130)에 저장된 전위 에너지가 증가한다. 캐패시터(130)가 방전되는 경우, 캐패시터(130)에 저장된 전위 에너지가 방출되어 캐패시터(130)가 전류를 방출하게 한다.
캐패시터(130)는 전력 변환기(120)의 출력 캐패시터일 수 있다. 예를 들어, 전력 변환기(120)는 캐패시터(130)를 주기적으로 충전 및 방전하여 캐패시터(130)의 방전으로 LED(150)에 희망하는 양의 전류를 전달할 수 있다. 예를 들어, LED(150)가 고조도 모드로 작동하는 경우, 전력 변환기(120)는 캐패시터(130)를 제 1 충전 레벨까지 충전할 수 있고, LED(150)가 저조도 모드로 작동하는 경우, 전력 변환기(120)는 캐패시터(130)를 제 2 충전 레벨까지 충전할 수 있으며, 제 1 충전 레벨은 제 2 충전 레벨보다 크다. 그러나 제어기(112)가 LED(150)를 고조도 모드에서 저조도 모드로 토글(toggle)하는 경우, 캐패시터(130)의 방전에 따라 LED(150)가 받는 전류는 오버슈트 전류일 수 있다. 시스템(100)은 오버슈트 전류로 인해 LED(150)가 손상되는 것을 방지하고자 오버슈트 전류의 적어도 일부를 싱크할 수 있다.
인덕터(140)는 LED(150)에 전기적으로 연결되어, LED(150)가 인덕터를 통해(140) 전력 변환기(120)로부터 전기 신호를 받을 수 있다. 인덕터(140)는 인덕터(140)를 통과하는 전류 크기의 변화에 저항하는 전기 회로의 구성요소이다. 일부 예시에서, 인덕터(140)는 코일로 감싼 전기 전도성 와이어로서 특징된다. 전류가 인덕터(140)의 코일을 통과함으로써, 코일 내에 자기장이 생성되고, 자기장은 인덕터 양단에 전압을 유도한다. 인덕터(140)는 인덕턴스 값을 정하고, 인덕턴스 값은 인덕터(140)를 통하는 전류의 변화율에 대한 인덕터(140) 양단 전압의 비율이다.
인덕터(140)는 LED(150)가 받는 전류의 오버슈트를 완화하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 인덕터(140)가 인덕터(140)를 통해 흐르는 전류 크기의 변화에 저항하므로, LED가 인덕터를 통해 전기 신호를 받지 않고 전력 변환기로부터 직접 전기 신호를 받는 시스템과 비교하여, 인덕터(140)는 전류 오버슈트 중에 LED(150)가 받는 전류가 날카롭게 증가하는 것을 방지할 수 있다. 그러나 인덕터(140) 단독으로는 전류 오버슈트로부터 LED(150)의 손상을 막을 수 없다. 시스템(100)은 전류 오버슈트로부터 LED(150)의 손상을 막기 위해서 스위칭 장치(160)를 통해 오버슈트 전류의 일부를 싱크할 수 있다.
도 1은 시스템(100)의 일부로서 인덕터(140)를 도시하지만, 일부 경우에 시스템(100)은 LED와 전기적으로 연결된 인덕터(140)를 포함하지 않을 수 있다. 일부 예시에서, 증폭기(170)는 전류 오버슈트를 완화하기 위해 인덕터에 의존하지 않고 전류 오버슈트 중에 전류(159)에 의해 LED(150)가 손상되는 것을 막기 위해, 증폭기 신호를 생성하여 전력 변환기(120) 및/또는 스위칭 장치(160)를 제어한다. 즉, 시스템(100)은 인덕터(140) 없이 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 기술을 수행하도록 구성될 수 있다.
LED(150)는 임의의 하나 이상의 적절한 반도체 광원을 포함할 수 있다. 일부 예시에서, LED(150)의 LED는 활성화되었을 때 빛을 방출하도록 구성된 p-n 접합을 포함할 수 있다. 일부 예시에서, LED(150)는 자동차에 적용되는 전조등 조립(assembly)에 포함될 수 있다. 예를 들어, LED(150)는 매트릭스, 스트링 또는 차량 앞의 도로를 비추는 하나 이상의 발광 다이오드 스트링을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 차량은 오토바이, 트럭, 보트, 골프 카트, 설상차, 중장비 또는 방향들을 사용하는 임의의 차량 유형을 의미할 수 있다. 일부 예시에서, LED(150)는 하이 빔(HB) LED 집합과 로우 빔(LB) LED 집합을 포함하는 LED의 제 1 스트링을 포함한다. 일부 경우에, 제어기(112)는 LB LED 집합 활성화, HB LED 집합 활성화, LB LED 집합과 HB LED 집합 모두 활성화, 및 LB LED 집합과 HB LED 집합 모두 비활성화 사이에서 토글할 수 있다. LED(150)의 개수는 임의의 수가 될 수 있다. 예를 들어, LED(150)는 1개에서 100개 사이의 LED를 포함할 수 있다 일부 예시에서 LED(150)의 고조도 모드는 HB LED 집합이 활성화된 모드를 나타낼 수 있다. 일부 예시에서, LED(150)의 저조도 모드는 HB LED 집합이 비활성화된 모드를 나타낼 수 있다.
스위칭 장치(160)를 통해 오버슈트 전류의 적어도 일부를 싱크하는 것은 시스템(100)에게 유익하다. 예를 들어, 오버슈트 전류는 스위칭 장치(160)를 동작하게 하여 비희망 전류(161)는 스위칭 장치(160)를 통하여 흐르게 할 수 있고, 희망 전류(163)가 LED(150)를 통해 흐르도록 할 수 있다. 비희망 전류(161)를 싱크하기 위해 스위칭 장치(160)를 활성화함으로써, 시스템(100)은 LED(150)를 통해 흐르는 전류가 LED(150)를 손상시키는 것을 방지할 수 있다. 즉, 스위칭 장치(160)는 LED(150)를 손상시키지 않는 희망 전류(163)만 LED(150)를 통해 흐르도록 보장할 수 있다.
일부 경우에서 스위칭 장치(160)는 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET), 양극성 접합 트랜지스터(BJT), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT), 접합형 전계효과 트랜지스터(JFET), 고전하 이동도 트랜지스터(HEMT), 또는 제어를 위해 전압 및/또는 전류를 사용하는 기타 요소의 임의의 조합을 포함하는 임의의 전계효과 트랜지스터(FET)와 같은 전원 스위치를 포함할 수 있다. 또한, 스위칭 장치(160)는 n 타입 트랜지스터, p 타입 트랜지스터 및 파워 트랜지스터 도는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 스위칭 장치(160)는 종형(vertical) 트랜지스터, 횡형(lateral) 트랜지스터, 및/또는 수평(horizontal) 트랜지스터를 포함한다. 일부 예시에서, 스위칭 장치(160)는 다이오드 및/또는 사이리스터(thyristor)와 같은 다른 아날로그 장치를 포함한다. 일부 예시에서, 스위칭 장치(160)는 스위치 및/또는 아날로그 디바이스로서 동작한다.
일부 예시에서, 스위칭 장치(160)는 두 개의 부하 터미널과 제어 터미널의 세 가지 터미널을 포함한다. MOSFET 스위치에 대해, 스위칭 장치(160)는 드레인 터미널, 소스 터미널 및 적어도 하나의 게이트 터미널을 포함하고, 제어 터미널은 게이트 터미널이다. BJT 스위치에 대해, 제어 터미널은 베이스 터미널일 수 있다. 전류는 스위칭 장치(160)의 두 부하 터미널 사이에서 각 제어 터미널의 전압에 기초하여 흐를 수 있다. 그러므로, 전류는 스위칭 장치(160)의 제어 터미널에 전달되는 제어 신호에 기초하여 스위칭 장치(160)를 가로질러 흐를 수 있다. 일 예시에서, 스위칭 장치(160)의 제어 터미널에 가해지는 전압이 임계 전압 이상인 경우, 스위칭 장치(160)가 활성되어 스위칭 장치(160)가 전기를 전도(conduct)할 수 있다. 또한, 스위칭 장치(160)의 제어 터미널에 가해지는 전압이 임계 전압보다 낮은 경우 스위칭 장치(160)는 비활성화될 수 있고, 따라서 스위칭 장치(160)가 전기를 전도하는 것을 방지한다.
스위칭 장치(160)는 실리콘, 탄화규소(Silicon Carbide), 질화갈륨(Gallium Nitride), 또는 기타 하나 이상의 임의의 반도체 재료의 조합과 같은 다양한 재료 화합물을 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 탄화규소 스위치는 낮은 스위칭 전력 손실을 경험할 수 있다. 자기학의 개선과 더 빠른 스위칭은 스위칭 장치(160)가 전력 변환기(120)로부터 짧은 버스트 전류를 끌어낼 수 있게 할 수 있다. 이들 높은 주파수 스위칭 장치는 낮은 주파수 스위칭 장치에 비해 더 정확한 타이밍으로 전송되는 제어 신호가 필요할 수 있다.
시스템(100)은 전류 센서(162)에 의해 감지된 전류에 기초하여 스위칭 장치(160)가 활성화되는지 여부를 제어할 수 있다. 일부 예시에서, 전류 센서(162)는 전류 감지 저항(도 1에 도시되지 않음)과 전류 감지 증폭기(도 1에 도시되지 않음)을 포함한다. 옴의 법칙은 저항 양단의 전압이 저항과 저항 양단의 전류 크기를 곱한 것과 같다(V=I*R). 따라서 전류 감지 저항 양단의 전류는 전류 감지 저항 양단의 전압을 전류 감지 저항의 저항값(옴(Ω) 단위)으로 나눈 값과 같다. 일부 경우에서 전류 감지 증폭기는 전류 감지 저항 양단의 전류와 연관된 전류 센서 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 전류 감지 증폭기는 전류 센서(162)에서 감지된 전류와 연관된 전류 센서 신호를 출력할 수 있다.
증폭기(170)는 전류 센서(162)로부터 전류 센서 신호를 수신하도록 구성된다. 전류 센서 신호는 전류 센서 신호 전압 및 전류 센서 신호 전류를 포함하는 전기 신호에 해당할 수 있다. 일부 예시에서, 전류 센서 신호 전압은 전류 센서(162)가 감지한 전류와 연관된다. 일부 예시에서, 전류 센서 신호 전류는 전류 센서(162)가 감지한 전류와 연관된다. 어느 경우에서든, 전류 센서 신호는 전류 센서(162)가 측정한 전류의 크기를 표시한다.
증폭기(170)는 제어 신호를 수신할 수 있다. 제어 신호는 제어 신호 전압과 제어 신호 전류를 포함하는 전기 신호에 해당할 수 있다. 전류 센서 신호와 제어 신호에 기초하여, 증폭기(170)는 스위칭 장치(160)의 작동 여부를 제어하는 증폭기 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제어 신호는 전류 센서 신호에 대한 하나 이상의 임계값을 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 증폭기(170)는 전류 센서 신호 값이 최대 전류 센서 신호 값을 초과하는 경우 스위칭 장치(160)를 켜도록 제어할 수 있다. 증폭기(170)는 전류 센서 신호 값이 최대 전류 센서 신호 값을 미만인 경우 스위칭 장치(160)를 끄도록 제어할 수 있다. 최대 전류 센서 신호 값은 최대 전류 센서 신호 전압 또는 최대 전류 센서 신호 전류 중 하나 또는 둘 다에 해당할 수 있다.
일부 예시에서, 증폭기(170)가 수신하는 제어 신호는 전류 센서 신호 값의 하한선과 전류 센서 신호 값의 상한선을 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 증폭기(170)는 전류 센서 신호가 전류 센서 신호 값의 상한선을 넘어가는 경우 스위칭 장치(160)를 켜서 전류 센서 신호를 전류 센서 신호 값의 상한선보다 낮추도록 하기 위해 증폭기 신호를 생성할 수 있다. 즉, 증폭기(170)는 전류 오버슈트 중에 비희망 전류(161)를 싱크하기 위해 스위칭 장치(160)를 제어하도록 구성하여, 전류 오버슈트로부터 LED(150)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 증폭기(170)는 전류 센서 신호가 전류 센서 신호값의 하한선보다 낮아지는 경우 스위칭 장치(160)를 끄기 위해 증폭기 신호를 생성할 수 있다. 즉, 전류 센서 신호가 LED에 대한 전류 오버슈트를 나타내는 기준값을 지나 증가하는 경우, 증폭기(170)는 전류 센서 신호 값의 하한선과 전류 센서 신호 값의 상한선 사이에서 전류 센서 신호를 유지하기 위해 증폭기 신호를 생성할 수 있다. 이는 차례로 전류 오버슈트 동안 LED(150)가 받는 전류가 LED(150)에 좋지 않은 수준을 초과하지 않도록 보장할 수 있다.
또한, 또는 대안적으로, 증폭기(170)는 증폭기 신호를 전력 변환기(120)로 출력할 수도 있다. 예를 들어, 전력 변환기(120)는 LED(150)로 출력되는 전류의 일정량을 제어할 수 있다. 증폭기 신호에 기초하여, 전력 변환기(120)는 전력 변환기(120)로부터 출력되는 전류의 일정량을 조정하여 LED(150)가 받는 전류에 의해 LED(150)가 손상되지 않도록 할 수 있다. 예를 들어, 증폭기(170)는 전류 센서(162)가 전류 오버슈트를 감지하는 것에 응답하여, 전력 변환기(120)의 출력 전류의 일정량을 줄이도록 전력 변환기(120)를 제어하도록 구성함으로써, 전류 오버슈트로부터 LED(150)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 증폭기(170)는 전력 변환기(120)의 하나 이상의 스위칭 장치의 듀티 사이클(duty cycle)을 제어하기 위해 증폭기 신호를 출력할 수 있다. 일부 경우에서 증폭기 신호는 전력 변환기(120)의 하나 이상의 스위칭 장치의 온/오프 스위칭을 규정할 수 있어서, 전력 변환기(120)로 하여금 LED(150)에 희망하는 양의 전류를 전달하게 할 수 있다. 하나 이상의 스위칭 장치의 듀티 사이클 증가는 LED(150)에 전달되는 전류를 증가시킬 수 있다. 하나 이상의 스위칭 장치의 듀티 사이클 감소는 LED(150)에 전달되는 전류를 감소시킬 수 있다.
전력 변환기(120) 및/또는 캐패시터(130)는 전류(159)를 출력한다. 스위칭 장치(160)가 활성화되면, 전류(159)는 스위칭 장치(160)를 통해 접지로 흐르는 비희망 전류(161)와, LED(150)를 통해 접지로 흐르는 희망 전류로 나뉠 수 있다. 전류 오버슈트 동안, 전류(159)의 전체 부담이 LED(150)에 도달한다면 전류(159)의 크기는 LED(150)를 손상시키기에 충분할 수 있다. 스위칭 장치(160)를 작동함으로써, 증폭기(170)는 전류(159)를 비희망 전류(161) 및 희망 전류(163)로 나눌 수 있다. 이는 전류(159)의 일부분인 비희망 전류(161)가 LED(150)를 통해 흐르는 대신 스위칭 장치(160)를 통해서 흐르게 하고, 희망 전류가 LED(150)를 통해서 흐르게 할 수 있다. 스위칭 장치(160)가 작동하는 동안, 희망 전류(163)의 크기는 전류 크기(159)보다 작을 수 있어서, 희망 전류(163)는 LED(150)를 손상시키지 않는다. 즉, 비희망 전류(161)가 LED(150)에 도달하는 것을 방지함으로써, 증폭기(170)는 전류 오버슈트 동안 최대 전류(159)에 의해 LED(160)가 손상되는 것을 방지한다.
전류 오버슈트는 제어기(112)가 LED(150)의 제 1 LED를 가로지르는 경로를 단락시켜서 LED(150)의 제 2 LED 집합이 여전히 켜져 있는 동안 제 1 LED 집합을 끄게 하기 위해 제어 신호를 출력할 때 발생할 수 있다. 제 1 LED 집합을 가로지르는 경로를 단락시킴으로써, 제어기(112)는 전력 변환기(120)와 접지 사이의 전기 경로로부터 제 1 LED 집합을 제거할 수 있다. 이와 같이, 제 1 LED 집합을 가로지르는 경로를 단락하는 것은 LED(150)의 저항을 낮출 수 있으므로, 전력 변환기(120) 및/또는 캐패시터(130)로부터 출력되는 전류(159)가 증가한다. 전류 센서(162)는 전류(159)의 증가를 감지하여 전류 오버슈트를 감지할 수 있고, 증폭기(170)는 스위칭 장치(160)가 비희망 전류(161)를 싱크하도록 활성화하여 LED(150)가 손상되는 것을 방지한다. 일부 예시에서, 제어기(112)는 하이 빔 모드에서 로우 빔 모드로 LED(150)를 토글하는 명령어를 수신하는 것에 응답하여 LED(150)의 제 1 LED 집합을 가로지르는 경로를 단락할 수 있다.
전류 오버슈트는 본 명세서에서 설명되지 않은 하나 이상의 다른 이유에 의해 발생할 수 있다. 예를 들어, 전류 오버슈트는 전류가 LED(150)에 잠재적으로 피해를 입힐 수 있는 크기로 증가하는 임의의 시나리오에 의해 발생할 수 있다. 전류 센서(162)는 전류 오버슈트를 표시하기 위해 전류 센서 신호를 생성할 수 있고, 증폭기(170)는 전류 오버슈트로부터 LED(150)가 손상되는 것을 방지하기 위해 전력 변환기(120) 및/또는 스위칭 장치(160)를 제어할 수 있다.
도 2는 본 개시물의 하나 이상의 기술에 따른, 스위칭 장치(260)를 사용하여 LED(250) 집합에 흐르는 전류를 제어하기 위한 회로를 포함하는 시스템(200)을 도시하는 회로도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 시스템(200)은 전력원(210), 전력 변환기(220), 캐패시터(230), 인덕터(240), LED(250), 전류 센서(262) 및 증폭기(270)를 포함한다. 전력 변환기(220)는 스위칭 장치 222A-222D(집합적으로 "스위칭 장치(222)")와 인덕터(224)를 포함한다. LED(250)는 제 1 LED 집합(252), 제 2 LED 집합(254), 제 1 LED 스위칭 장치(256) 및 제 2 LED 스위칭 장치(258)를 포함한다. 전류 센서(262)는 전류 감지 저항(264) 및 전류 감지 증폭기(266)를 포함한다. 증폭기 제어 신호 유닛(272)은 증폭기(270)에 증폭기 제어 신호를 제공할 수 있다. 전력원(210)은 도 1의 전력원(110)의 예시가 될 수 있다. 전력 변환기(220)는 도 1의 전력 변환기(120)의 예시가 될 수 있다. 캐패시터(230)는 도 1의 캐패시터(130)의 예시가 될 수 있다. 인덕터(240)는 도 1의 인덕터(140)의 예시가 될 수 있다. LED(250)는 도 1의 LED(150)의 예시가 될 수 있다. 스위칭 장치(260)는 도 1의 스위칭 장치(160)의 예시가 될 수 있다. 전류 센서(262)는 도 1의 전류 센서(162)의 예시가 될 수 있다. 증폭기(270)는 도 1의 증폭기(170)의 예시가 될 수 있다. 일부 예시에서, 시스템(200)은 인덕터(240) 없이 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 기술을 수행하도록 구성될 수 있다.
전력원(210)은 전력 변환기(220)에 입력 신호를 공급할 수 있다. 전력 변환기(220)는 동기화식 부스트 변환기(예를 들어, H-브리지)로 동작하는 스위치/인덕터 유닛을 포함할 수 있다. H-브리지는 스위칭 장치(222) 및 인덕터(224)에 의해 구현될 수 있다. 일부 경우에서, 각 스위칭 장치(222)는 MOSFET, BJT, IGBT, JFET, HEMT, 또는 제어를 위해 전압을 사용하는 다른 요소의 임의의 조합을 포함하는 임의의 FET 유형과 같은 전원 스위치를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 스위칭 장치(222)는 n 타입 트랜지스터, p 타입 트랜지스터 및 파워 트랜지스터 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 스위칭 장치(222)는 종형 트랜지스터, 횡형 트랜지스터, 및/또는 수평 트랜지스터를 포함한다. 일부 예시에서, 스위칭 장치(222)는 다이오드 및/또는 사이리스터와 같은 다른 아날로그 장치를 포함한다. 일부 예시에서, 스위칭 장치(222)는 스위치 및/또는 아날로그 디바이스로서 동작한다.
일부 예시에서, 스위칭 장치(222)는 두 개의 부하 터미널과 제어 터미널의 세 가지 터미널을 포함한다. MOSFET 스위치에 대해, 스위칭 장치(222)는 드레인 터미널, 소스 터미널 및 적어도 하나의 게이트 터미널을 포함하고, 제어 터미널은 게이트 터미널이다. BJT 스위치에 대해, 제어 터미널은 베이스 터미널일 수 있다. 전류는 스위칭 장치(222)의 두 부하 터미널 사이에서 각 제어 터미널의 전압에 기초하여 흐를 수 있다. 따라서, 전류는 스위칭 장치(222)의 제어 터미널에 전달되는 제어 신호에 기초하여 스위칭 장치(222)를 가로질러 흐를 수 있다. 일 예시에서, 스위칭 장치(222)의 제어 터미널에 가해지는 전압이 임계 전압 이상인 경우, 스위칭 장치(222)가 활성되어 스위칭 장치(222)가 전기를 전도(conduct)할 수 있다. 또한, 스위칭 장치(222)의 제어 터미널에 가해지는 전압이 임계 전압보다 낮은 경우 스위칭 장치(222)는 비활성화될 수 있고, 따라서 스위칭 장치(222)가 전기를 전도하는 것을 방지한다.
스위칭 장치(222)는 실리콘, 탄화규소(Silicon Carbide), 질화갈륨(Gallium Nitride), 또는 기타 하나 이상의 임의의 반도체 재료의 조합과 같은 다양한 재료 화합물을 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 탄화규소 스위치는 낮은 스위칭 전력 손실을 경험할 수 있다. 자기학의 개선과 더 빠른 스위칭은 스위칭 장치(222)가 전력원(210)로부터 짧은 버스트 전류를 끌어낼 수 있게 할 수 있다. 이들 높은 주파수 스위칭 장치는 낮은 주파수 스위칭 장치에 비해 더 정확한 타이밍으로 전송되는 제어 신호(예를 들어, 제어기(도 2에 도시되지 않음)에 의해 스위칭 장치(222)의 각 제어 터미널로 전달되는 전압 신호)가 필요할 수 있다.
인덕터(224)는 도 2에 도시된 예시에 따른 전력 변환기(220)의 구성요소가 될 수 있다. 인덕터(224)가 자기장으로 충전되고, 전력원(210) 및 LED(250)와 직렬로 연결될 때, 인덕터(224) 양단의 전압은 LED(250)로 전달되는 출력 전압의 크기를 증가시키도록 구성된다.
일부 예시에서, 스위치/인덕터 유닛(예를 들어, 스위칭 장치(222) 및 인덕터(224))는 부스트 모드를 포함하는 적어도 하나의 구동 모드를 사용하여, LED(250)로 전달되는 출력 전압을 조절하도록 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 예시에서, 스위칭 장치(222)는 트랜지스터, 다이오드 또는 다른 반도체 요소를 포함할 수 있다. 부스트 모드에서, 스위치/인덕터 유닛은 전력 변환기(220)의 입력으로부터 출력으로의 전압을 높이고 전류를 낮출 수 있다. 이와 같이, 전력 변환기(220)는 전력원(210)으로부터의 입력 신호를 받아 전력 변환기 출력 신호를 생성할 수 있다. 전력 변환기 출력 신호는 전력 변환기 출력 전압 및 전력 변환기 출력 전류를 포함할 수 있고, 여기서 전력 변환기(220)가 부스트 모드에 있을 때 전력 변환기 출력 전압은 입력 신호 전압보다 크며, 전력 변환기 출력 전류는 입력 신호 전류보다 낮다.
일부 예시에서, 스위치/인덕터 유닛이 부스트 모드에 있는 동안, 스위칭 장치(222A)는 활성화되고, 스위칭 장치(222B)는 비활성화되며, 스위칭 장치(222D)는 활성화와 비활성화 사이를 왔다갔다한다. 스위칭 장치(222D)가 활성화되면, 전류는 전력원(210)으로부터 스위칭 장치(222A), 인덕터(224) 및 스위칭 장치(222D)로 흘러서 인덕터(224)를 충전한다. 스위칭 장치(222D)가 비활성화되면, 인덕터(224)는 방전되고 전류는 전력원(210)으로부터 스위칭 장치(222A), 인덕터(224) 및 스위칭 장치(222C)로 흘러서, 전력 변환기 출력 신호의 출력 전압을 높인다(예를 들어, 부스팅). 또한, 부스트 모드 동안 전력 변환기(220)는 전력 변환기 출력 신호의 전류를 낮출 수 있다.
캐패시터(230)는 전력 변환기(220)의 출력 캐패시터일 수 있다. 예를 들어, 캐패시터(230)는 전력 변환기(220)의 하나 이상의 사이클에 기초하여 충전 레벨까지 충전할 수 있다. 전력 변환기(220)는 LED(250)에 공급하기 위한 희망 전류량에 기초해 캐패시터(230)를 충전할 수 있다. 예를 들어, LED(250)가 고조도 모드에서 작동하는 경우, LED(250)가 제 1 전류량을 받는 것이 유익하다. LED(250)가 저조도 모드에서 작동하는 경우 제 1 전류량보다 낮은 제 2 전류량을 받는 것이 LED(250)에게 유익하다. 제어기(예를 들어, 도 1의 제어기(112))는 고조도 모드에서 저조도 모드로 LED(250)를 스위치할 수 있다. 이는 전력 변환기(220) 및/또는 캐패시터(230)가 출력하는 전류(259)의 일시적인 급상승(surge)(예를 들어, 오버슈트)을 유발할 수 있다. 또한 또는 대안적으로, 하나 이상의 다른 인자가 전류(259)의 오버슈트를 유발할 수 있다.
전류 센서(262)는 전류(259)의 크기를 나타내는 전류 센서 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 즉, 전류 센서(262)는 노드(257)에서 노드(265)로 흐르는 전류의 크기를 나타내기 위해 전류 센서 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 일부 예시에서, 전류 센서(262)는 전류 감지 저항(264)과 전류 감지 증폭기(266)를 포함한다. 옴의 법칙은 저항 양단의 전압이 저항과 저항 양단의 전류 크기를 곱한 것과 같다(V=I*R). 따라서 전류 감지 저항(264) 양단의 전류는 전류 감지 저항 양단의 전압을 전류 감지 저항의 저항값(옴(Ω) 단위)으로 나눈 값과 같다. 일부 경우에서 전류 감지 증폭기(266)는 전류 감지 저항(264) 양단의 전류와 연관된 전류 센서 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 전류 감지 증폭기(266)는 전류 센서(262)에서 감지된 전류와 연관된 전류 센서 신호를 출력할 수 있다.
전류 센서(262)는 전류 센서 신호를 증폭기(270)로 출력할 수 있다. 또한, 증폭기(270)는 제어 신호 유닛(272)으로부터 제어 신호를 수신할 수 있다. 차례로, 증폭기(270)는 스위칭 장치(260)의 제어 터미널로 출력하기 위한 증폭기 신호를 생성한다. 일부 예시에서, 증폭기(270)는 전류 센서 신호의 크기가 제어 신호에 의해 표시된 최대 파라미터 값 이상인지 여부에 기초하여 증폭기 신호를 생성할 수 있다. 전류 센서 신호의 크기가 최대 파라미터 값 이상인 경우, 증폭기(270)는 증폭기 신호를 생성하여 스위칭 장치(260)를 켤 수 있다. 전류 센서 신호의 크기가 최대 파라미터 값 미만인 경우, 증폭기(270)는 증폭기 신호를 생성하여 스위칭 장치(260)를 끌 수 있다.
스위칭 장치(260)가 작동하면, 전류(259)는 스위칭 장치(260)를 통해 흐르는 비희망 전류(261)와 LED(250)를 통해 흐르는 희망 전류(263)으로 나뉠 수 있다. 즉, 스위칭 장치(260)가 비희망 전류(261)를 "싱크"하여 비희망 전류(261)가 LED(250)에 도달하지 않는다. 스위칭 장치(260)가 작동하지 않으면, 비희망 전류(261)의 크기가 0이거나 거의 0일 수 있다. 이는 스위칭 장치(260)가 작동하지 않을 때, 희망 전류(263)의 크기가 전류(259)의 크기와 동일할 수 있다는 것을 의미한다.
일부 경우에서 증폭기(270)는 증폭기 신호를 전력 변환기(220)로 출력할 수 있다. 이와 같이, 증폭기(270)는 전력 변환기(220)의 동작의 하나 이상의 측면을 제어할 수 있다. 예를 들어, 증폭기 신호는 전력 변환기(220)의 스위칭 장치(222)의 하나 이상의 듀티 사이클을 제어할 수 있으며, 따라서 전류(259)의 크기를 제어할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 스위칭 장치(222)의 듀티 사이클의 감소는 전류(259)의 크기를 감소하게 할 수 있고, 하나 이상의 스위칭 장치(222)의 듀티 사이클의 증가는 전류(259)의 크기를 증가하게 할 수 있다. 일부 예시에서, 증폭기 신호는 전력 변환기(220)가 동작하는 스위칭 모드(예를 들어, 부스트 모드 또는 벅 모드)를 제어할 수 있다. 일부 예시에서, 증폭기 신호는 전력 변환기(220) 동작의 하나 이상의 다른 측면을 제어할 수 있다.
일부 예시에서, 제어기는 제 1 LED 집합 스위칭 장치(256)를 켜서 제 1 LED 집합(252)을 단락시킬 수 있다. 일부 예시에서, 제어기는 제 2 LED 집합 스위칭 장치(258)를 켜서 제 2 LED 집합(254)을 단락시킬 수 있다. 제 1 LED 집합(252) 또는 제 2 LED 집합(254) 중 하나 또는 모두를 단락시키는 것은 전류(259)의 오버슈트를 야기할 수 있다. 전류 센서(262)는 전류 센서 신호를 생성하여 전류 오버슈트를 표시할 수 있고, 증폭기(270)는 전류 오버슈트를 표시하는 전류 센서 신호를 수신하는 것에 응답해 비희망 전류(161)를 싱크하여, 전류 오버슈트로부터 LED(250)가 손상되는 것을 방지한다. 일부 예시에서, 제어기는 LED 스트링을 하이 빔 모드에서 로우 빔 모드로 토글하는 명령어를 수신하는 것에 응답하여 제 1 LED 집합(252)을 가로지르는 경로를 단락한다.
도 3은 본 명세서의 하나 이상의 기술에 따른, 스위칭 장치(360) 및 전력 변환기(320)를 제어하여 LED 집합(350)의 전력을 제어하기 위한 회로를 포함하는 시스템(300)을 도시하는 회로도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 시스템(300)은 전력원(310), 전력 변환기(320), 캐패시터(330), 인덕터(340), LED(350), 전류 센서(362) 및 증폭기(370)를 포함한다. 전력 변환기(320)는 스위칭 장치(322A-322D)(통틀어 "스위칭 장치(322)"및 인덕터(324)를 포함한다. LED(350)는 제 1 LED 집합(352), 제 2 LED 집합(354), 제 1 LED 집합 스위칭 장치(356) 및 제 2 LED 집합 스위칭 장치(358)를 포함한다. 전류 센서(362)는 전류 감지 저항(364) 및 전류 감지 증폭기(366)를 포함한다. 증폭기 제어 신호 유닛(372)은 증폭기(370)에 증폭기 제어 신호를 제공할 수 있다. 전력원(310)은 도 1의 전력원의 예시가 될 수 있다. 전력 변환기(320)는 도 1의 전력 변환기(120)의 예시가 될 수 있다. 캐패시터(330)는 도 1의 캐패시터(130)의 예시가 될 수 있다. 인덕터(340)는 도 1의 인덕터(140)의 예시가 될 수 있다. LED(350)는 도 1의 LED(150)의 예시가 될 수 있다. 스위칭 장치(360)는 도 1의 스위칭 장치(160)의 예시가 될 수 있다. 전류 센서(362)는 도 1의 전류 센서(162)의 예시가 될 수 있다. 증폭기(370)는 도 1의 증폭기(170)의 예시가 될 수 있다. 일부 예시에서, 시스템(300)은 인덕터(340) 없이 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 기술을 수행하도록 구성될 수 있다.
도 3의 시스템(300)은 실질적으로 도 2의 시스템(200)과 동일할 수 있지만, 스위칭 장치(360), 전류 센서(362), 증폭기(370) 및 증폭기 제어 신호 유닛(372)은 노드(365)가 스위칭 장치(360)를 통해 흐르는 비희망 전류(361)와 전류 센서(362)가 감지하는 희망 전류(363)를 방출하도록 구성된다. 즉, 도 2의 시스템(200)은 노드(265)로 흐르는 전류(259)를 감지하는 전류 센서(262)를 포함하고, 여기서 비희망 전류(261)와 희망 전류(263)는 노드(265)로부터 흐른다.
일부 예시에서, 전력 변환기(320)와 캐패시터(330)는 노드(357)에 전류(359)가 흐르도록 할 수 있다. 전류(359)는 전기 전도체를 통해 노드(357)에서 노드(365)로 흐를 수 있다. 일부 예시에서, 노드(357)와 노드(365) 사이에 어떠한 전기 회로 요소가 없기 때문에, 노드(357)와 노드(365)는 하나의 전기적 노드로 분류되고, 이는 노드(357)와 노드(365)가 동일 전압이라는 것을 의미한다. 일부 예시에서, 노드(365)는 스위칭 장치(360)가 켜졌을 때 비희망 전류(361)와 희망 전류(363)를 방출하고, 이는 스위칭 장치(360)가 켜졌을 때 스위칭 장치(360)가 노드(365)로부터 접지로 전기적 경로를 생성하여 전류(359)가 비희망 전류(361)와 희망 전류(363)으로 분할되게 하도록 구성된다는 것을 의미한다. 스위칭 장치(360)가 꺼지는 경우, 스위칭 장치(360)를 통해 노드(365)에서 접지로 전기적 경로가 생성되지 않는다. 이는 스위칭 장치(360)가 꺼졌을 때 비희망 전류(361)의 크기가 0이며, 희망 전류(363)의 크기가 실질적으로 전류(359)의 크기와 동일할 수 있다는 것을 의미한다.
전류 센서(362)는 희망 전류(363)의 크기를 나타내는 전류 센서 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 즉, 전류 센서(362)는 노드(365)에서 인덕터(340)로 흐르는 전류의 크기를 나타내는 전류 센서 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 일부 예시에서, 전류 센서(362)는 전류 감지 저항(364)과 전류 감지 증폭기(366)를 포함한다. 옴의 법칙은 저항 양단의 전압이 저항과 저항 양단의 전류 크기를 곱한 것과 같다(V=I*R). 따라서 전류 감지 저항(364) 양단의 전류는 전류 감지 저항(364) 양단의 전압을 전류 감지 저항(364)의 저항값(옴(Ω) 단위)으로 나눈 값과 같다. 일부 경우에서 전류 감지 증폭기(366)는 전류 감지 저항(364) 양단의 전류와 연관된 전류 센서 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 전류 감지 증폭기(366)는 전류 센서(362)에서 감지된 전류와 연관된 전류 센서 신호를 출력할 수 있다.
전류 센서(362)는 전류 센서 신호를 증폭기(370)로 출력할 수 있다. 또한, 증폭기(370)는 제어 신호 유닛(372)으로부터 제어 신호를 수신할 수 있다. 차례로, 증폭기(370)는 스위칭 장치(360)의 제어 터미널로 출력하기 위한 증폭기 신호를 생성한다. 또한, 증폭기(370)는 증폭된 신호를 전력 변환기(320)로 출력할 수 있다. 일부 예시에서, 증폭기(370)는 제어 신호가 표시하는 하나 이상의 임계값과 전류 센서 신호의 비교를 기초로 하여 증폭기 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제어 신호는 전류 오버슈트 임계값의 상한과 하한을 포함할 수 있다.
전류 센서(362)가 생성한 전류 센서 신호의 크기가 전류 오버슈트 임계값의 상한선까지 증가하는 경우, 증폭기(370)는 증폭기 신호를 생성하여 스위칭 장치(360)를 켤 수 있고, 따라서 비희망 전류(361)를 접지로 싱크하며 전류(359)가 오버슈트 전류일 때 전류(359)에 의해 LED(350)가 손상되는 것을 방지한다. 스위칭 장치(360)를 켜고 비희망 전류(361)를 싱크함으로써, 증폭기(370)는 희망 전류(363)를 낮추도록 할 수 있으며, 따라서 전류 센서(362)로부터 생성한 전류 센서 신호를 낮출 수 있다. 전류 센서 신호가 오버슈트 전류 임계값의 상한에서 하한까지 감소하는 경우, 증폭기(370)는 스위칭 장치(360)를 끄기 위해 증폭기 신호를 생성할 수 있다. 이는 스위칭 장치(360)를 통한 노드(365)에서 접지로의 전기적 경로가 더는 없으며, 희망 전류(363)가 증가하여 전류 센서 신호가 증가한다는 것을 의미한다. 일부 예시에서, 전류 센서 신호는 증폭기(370)가 스위칭 장치(360)를 끄는 것에 응답하여, 전류 오버슈트 임계값의 하한에서 상한까지 증가한다. 전류 센서 신호가 전류 오버슈트 임계값의 하한부터 상한까지 증가하는 것에 반응하여, 증폭기(370)는 증폭기 신호를 생성하여 스위칭 장치(360)를 다시 켤 수 있어, 전류(359)가 오버슈트 전류일 때 희망 전류(363)를 낮추고 전류(359)로부터 LED(350)가 손상되는 것을 방지한다.
일부 예시에서, 전류(359)는 전류(359)의 오버슈트 후에 기준 전류 값으로 안정화된다. 전류(359)가 기준 전류 값일 때, 희망 전류(363)의 크기는 전류 센서(362)와 증폭기(370)가 스위칭 장치(360)를 켜서 비희망 전류(361)를 싱크하지 않을 정도로 충분히 낮을 수 있다.
일부 경우에서 증폭기(370)는 증폭기 신호를 전력 변환기(320)로 출력할 수 있다. 이와 같이, 증폭기(270)는 전력 변환기(320)의 동작의 하나 이상의 측면을 제어할 수 있다. 예를 들어, 증폭기 신호는 전력 변환기(320)의 스위칭 장치(322)의 하나 이상의 듀티 사이클을 제어할 수 있으며, 따라서 전류(359)의 크기를 제어할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 스위칭 장치(322)의 듀티 사이클의 감소는 전류(359)의 크기를 감소하게 할 수 있고, 하나 이상의 스위칭 장치(322)의 듀티 사이클의 증가는 전류(359)의 크기를 증가하게 할 수 있다. 일부 예시에서, 증폭기 신호는 전력 변환기(320)가 동작하는 스위칭 모드(예를 들어, 부스트 모드 또는 벅 모드)를 제어할 수 있다. 일부 예시에서, 증폭기 신호는 전력 변환기(320) 동작의 하나 이상의 다른 측면을 제어할 수 있다.
희망 전류(363')는 희망 전류(363')가 희망 전류(363)로서 인덕터(340)의 반대측의 전류임을 제외하고는 희망 전류(363)와 실질적으로 동일할 수 있다. 인덕터(340)가 전부 충전된 경우, 희망 전류(363)의 크기는 희망 전류(363')의 크기와 동일하다. 그러나 희망 전류(363)가 충전 중인 경우, 인덕터(340)가 전류의 변화에 저항하기 때문에 희망 전류(363)의 크기는 희망 전류(363')의 크기와 다를 수 있다. 이상에서 설명한 바와 같이, 시스템(300)은 인덕터(340) 없이 전류 센서(362)와 LED(350) 사이에서 작동하도록 구성될 수 있다. 인덕터(340)가 전류 센서(362)와 LED(350) 사이에 위치하지 않은 경우, 전류(363')는 전류(363)와 동일하다.
도 4는 본 명세서의 하나 이상의 기술에 따른, 전력 변환기(420)를 제어하여 LED(450) 집합의 전력을 제어하는 회로를 포함하는 시스템(400)을 도시하는 회로도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 시스템(400)은 전력원(410), 전력 변환기(420), 캐패시터(430), 인덕터(440), LED(450), 전류 센서(462) 및 증폭기(470)를 포함한다. 전력 변환기(420)는 스위칭 장치(422A-422D)(통틀어 "스위칭 장치(422)"및 인덕터(424)를 포함한다. LED(450)는 제 1 LED 집합(452), 제 2 LED 집합(454), 제 1 LED 집합 스위칭 장치(456) 및 제 2 LED 집합 스위칭 장치(458)를 포함한다. 전류 센서(462)는 전류 감지 저항(464) 및 전류 감지 증폭기(466)를 포함한다. 증폭기 제어 신호 유닛(472)은 증폭기(470)에 증폭기 제어 신호를 제공할 수 있다. 전력원(410)은 도 1의 전력원의 예시가 될 수 있다. 전력 변환기(420)는 도 1의 전력 변환기(120)의 예시가 될 수 있다. 캐패시터(430)는 도 1의 캐패시터(130)의 예시가 될 수 있다. 인덕터(440)는 도 1의 인덕터(140)의 예시가 될 수 있다. LED(450)는 도 1의 LED(150)의 예시가 될 수 있다. 전류 센서(462)는 도 1의 전류 센서(162)의 예시가 될 수 있다. 증폭기(470)는 도 1의 증폭기(170)의 예시가 될 수 있다. 일부 예시에서, 시스템(400)은 인덕터(440) 없이 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 기술을 수행하도록 구성될 수 있다.
도 4의 시스템(400)은 실질적으로 도 3의 시스템(300)과 동일할 수 있지만, 전류 센서(462), 증폭기(470) 및 증폭기 제어 신호 유닛(472)은 노드(457)가 전류 센서(462)에 의해 감지되는 희망 전류(463)를 방출하도록 구성되어, 증폭기(470)가 전력 변환기(420)를 제어하기 위해 증폭기 신호를 생성하게 한다. 즉, 도 3의 시스템(300)은 희망 전류(363)를 감지하는 전류 센서를 포함하여 증폭기(370)가 전력 변환기(320)와 분리된 스위칭 장치(360)를 제어하게 한다.
일부 예시에서, 전력 변환기(420)는 캐패시터(430)를 충전한다. 캐패시터(430)가 방전되면, 캐패시터(430)는 노드(457)로 전류(459)를 방출할 수 있다. 일부 예시에서, 전력 변환기(420)가 접지 경로를 포함하는 경우, 전력 변환기(420)는 비희망 전류(461)를 싱크할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 장치(422C) 및 스위칭 장치(422D)가 켜져 있는 경우 스위칭 장치(422C) 및 스위칭 장치(422D)를 통해 캐패시터(430)와 접지 사이에 전기적 경로가 존재할 수 있다.
전류 센서(462)는 희망 전류(463)의 크기를 나타내는 전류 센서 신호를 생성하기 위해 구성될 수 있다. 즉, 전류 센서(462)는 노드(457)에서 인덕터(440)로 흐르는 전류의 크기를 나타내는 전류 센서 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 일부 예시에서, 전류 센서(462)는 전류 감지 저항(464)과 전류 감지 증폭기(466)를 포함한다. 옴의 법칙은 저항 양단의 전압이 저항과 저항 양단의 전류 크기를 곱한 것과 같다(V=I*R). 따라서 전류 감지 저항(464) 양단의 전류는 전류 감지 저항(464) 양단의 전압을 전류 감지 저항(464)의 저항값(옴(Ω) 단위)으로 나눈 값과 같다. 일부 경우에서 전류 감지 증폭기(466)는 전류 감지 저항(464) 양단의 전류와 연관된 전류 센서 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 전류 감지 증폭기(466)는 전류 센서(462)에서 감지된 전류와 연관된 전류 센서 신호를 출력할 수 있다.
전류 센서(462)는 전류 센서 신호를 증폭기(470)로 출력할 수 있다. 또한, 증폭기(470)는 제어 신호 유닛(472)으로부터 제어 신호를 수신할 수 있다. 차례로, 증폭기(470)는 전력 변환기(420)로 출력하기 위한 증폭기 신호를 생성한다. 또한, 증폭기(470)는 증폭된 신호를 전력 변환기(320)로 출력할 수 있다. 일부 예시에서, 증폭기(470)는 제어 신호가 표시하는 하나 이상의 임계값과 전류 센서 신호의 비교를 기초로 하여 증폭기 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제어 신호는 전류 오버슈트 임계값의 상한과 하한을 포함할 수 있다.
전류 센서(462)가 생성한 전류 센서 신호의 크기가 전류 오버슈트 임계값의 상한선까지 증가하는 경우, 증폭기(470)는 증폭기 신호를 생성하여 전력 변환기(420)를 통해 전기적 경로를 생성할 수 있고, 따라서 비희망 전류(461)를 접지로 싱크하며 전류(459)가 오버슈트 전류일 때 전류(459)에 의해 LED(450)가 손상되는 것을 방지한다. 비희망 전류(461)를 싱크함으로써, 증폭기(470)는 희망 전류(463)를 낮추도록 할 수 있으며, 따라서 전류 센서(462)로부터 생성한 전류 센서 신호를 낮출 수 있다. 전류 센서 신호가 오버슈트 전류 임계값의 상한에서 하한까지 감소하는 경우, 증폭기(470)는 전력 변환기(420)를 통한 전기적 경로를 차단하기 위해 증폭기 신호를 생성할 수 있다. 이는 희망 전류(463)가 증가하여 전류 센서 신호가 증가한다는 것을 의미한다. 일부 예시에서, 전류 센서 신호는 증폭기(470)가 전력 변환기(420)를 통한 전기적 경로를 차단하는 것에 응답하여, 전류 오버슈트 임계값의 하한에서 상한까지 증가한다. 전류 센서 신호가 전류 오버슈트 임계값의 하한부터 상한까지 증가하는 것에 반응하여, 증폭기(470)는 증폭기 신호를 생성하여 전력 변환기(420)를 통한 전기적 경로를 다시 생성할 수 있어, 전류(459)가 오버슈트 전류일 때 희망 전류(463)를 낮추고 전류(459)로부터 LED(450)가 손상되는 것을 방지한다.
희망 전류(463')는 희망 전류(463')가 희망 전류(463)로서 인덕터(440)의 반대측의 전류임을 제외하고는 희망 전류(463)와 실질적으로 동일할 수 있다. 인덕터(440)가 전부 충전된 경우, 희망 전류(463)의 크기는 희망 전류(463')의 크기와 동일하다. 그러나 희망 전류(463)가 충전 중인 경우, 인덕터(440)가 전류의 변화에 저항하기 때문에 희망 전류(463)의 크기는 희망 전류(463')의 크기와 다를 수 있다. 이상에서 설명한 바와 같이, 시스템(400)은 인덕터(440) 없이 전류 센서(462)와 LED(450) 사이에서 작동하도록 구성될 수 있다. 인덕터(440)가 전류 센서(462)와 LED(450) 사이에 위치하지 않은 경우, 전류(463')는 전류(463)와 동일하다.
도 5는 본 명세서의 하나 이상의 기술에 대한, 스위칭 장치 모드 플롯(510), 전류 센서 신호 플롯(520) 및 비희망 전류 플롯(530)을 도시한 그래프(500)다. 도 5는 도 2의 시스템(200)에 관해 설명된다. 그러나, 도 5의 기술은 시스템(200)의 다른 구성요소에 의해 또는 추가적이거나 대안적인 시스템 또는 장치에 의해 수행될 수 있다.
장치 모드 플롯(510)은 스위칭 장치 모드 플롯(510)이 (512) 레벨에 있을 때 스위칭 장치(260)가 꺼지는 것을 나타낼 수 있다. 장치 모드 플롯(510)은 스위칭 장치 모드 플롯(510)이 (514) 레벨에 있을 때 스위칭 장치(260)가 켜지는 것을 나타낼 수 있다. 도 5에서 볼 수 있듯이, 장치 모드 플롯(510)은 시간이 (552)일 때 (512) 레벨에서 (514) 레벨까지 변화하고, 시간이 (554)일 때 (514) 레벨에서 (512) 레벨까지 변화한다.
일부 예시에서, 전류 센서 신호 플롯(520)은 전류 센서(262)가 생성한 전류 센서 신호의 전압을 표시할 수 있다. 일부 예시에서, 증폭기(270)는 전류 센서 신호 임계값(524)을 포함하는 제어 신호를 수신할 수 있다. 일부 예시에서, 전류 센서 신호 임계값은 기준 전류 센서 신호 값(522)의 사전 결정 비율이다. 도 5에서 볼 수 있듯이, 전류 센서 신호 플롯(520)이 전류 센서 신호 임계값(524)까지 증가하면, 증폭기(270)는 증폭기 신호를 생성하여 스위칭 장치(260)를 켤 수 있어서, 비희망 전류(261)를 싱크한다. 전류 센서 신호 플롯(520)이 전류 센서 신호 임계값(524)보다 떨어지는 경우, 증폭기(270)는 증폭기 신호를 생성하여 스위치 장치(260)를 끈다.
비희망 전류 플롯(530)은 스위칭 장치(260)를 통해 흐르는 비희망 전류(261)의 크기를 나타낼 수 있다. 일부 예시에서, 스위칭 장치(260)가 꺼지는 경우, 비희망 전류 플롯(530)은 비희망 전류(261)가 0임을 나타낸다. 비희망 전류 플롯(530)의 (532) 레벨은 비희망 전류(261)의 크기가 0임을 나타낸다. 도 5에서 볼 수 있듯이, 비희망 전류(530)는 스위칭 장치(260)가 켜지는, 시간이 (552)일 때와 (554)일 때 사이에서 0보다 크고, 이는 스위칭 장치(260)가 전류를 싱크하는 것을 의미한다.
도 6은 본 명세서의 하나 이상의 기술에 따른, 스위칭 장치 모드 플롯(610), 전류 센서 신호 플롯(620) 및 비희망 전류 플롯(630)을 도시하는 그래프이다. 도 6은 도 3의 시스템(300)에 관해 설명된다. 그러나, 도 6의 기술은 시스템(300)의 다른 구성요소에 의해 또는 추가적이거나 대안적인 시스템 또는 장치에 의해 수행될 수 있다.
장치 모드 플롯(610)은 스위칭 장치 모드 플롯(510)이 (512) 레벨에 있을 때 스위칭 장치(360)가 꺼지는 것을 나타낼 수 있다. 장치 모드 플롯(610)은 스위칭 장치 모드 플롯(610)이 (612) 레벨에 있을 때 스위칭 장치(360)가 켜지는 것을 나타낼 수 있다. 도 6에서 볼 수 있듯이, 장치 모드 플롯(610)은 시간이 (652)일 때 (612) 레벨에서 (614) 레벨까지 변화하고, 시간이 (654)일 때 (614) 레벨에서 (612) 레벨까지 변화한다. 이는 스위칭 장치(360)가 시간 (652)에서 켜지고 시간 (654)에서 꺼지는 것을 의미한다. 또한, 장치 모드 플롯(610)은 시간이 (656)일 때 (612) 레벨에서 (614) 레벨까지 변화하고, 시간이 (658)일 때 (614) 레벨에서 (612) 레벨까지 변화하며, 이는 스위칭 장치(360)가 시간 (656)에서 켜지고 시간 (658)에서 꺼지는 것을 의미한다. 일부 예시에서, 제어 터미널 스위칭 장치(360)는 스위칭 장치(360)의 작동 여부를 제어하는 증폭기(370)로부터 증폭기 신호를 수신한다. 스위칭 장치(360)가 켜지면, 스위칭 장치(360)는 비희망 전류(361)를 싱크할 수 있고, 따라서 전류(359)에 의해 LED(350)가 손상되는 것을 방지한다.
일부 예시에서, 전류 센서 신호 플롯(620)은 전류 센서(362)가 생성한 전류 센서 신호의 전압을 표시할 수 있다. 일부 예시에서, 증폭기(370)는 전류 센서 신호 임계값의 하한(624)과 전류 센서 신호 임계값의 상한(626)을 포함하는 제어 신호를 수신할 수 있다. 일부 예시에서, 전류 센서 신호 임계값의 하한(624)은 기준 전류 센서 신호 값(622)의 제 1 사전 결정 비율이며, 전류 센서 신호 임계값의 상한(626)은 기준 전류 센서 신호 값(622)의 제 2 사전 결정 비율이다. 도 6에서 볼 수 있듯이, 전류 센서 신호 플롯(620)이 시간 (652)에서 전류 센서 신호 임계값 상한(626)까지 증가하면, 증폭기(370)는 증폭기 신호를 생성하여 스위칭 장치(360)를 켤 수 있어서, 비희망 전류(361)를 싱크한다. 이는 시간 (652)와 (654) 사이에, 전류 센서 신호 플롯(620)을 전류 센서 신호 임계값 상한(626)부터 전류 센서 신호 임계값 하한(624)까지 낮추게 할 수 있다.
전류 센서 신호 플롯(620)이 전류 센서 신호 임계값 상한(626)에서 전류 센서 신호 임계값 하한(624)로 떨어지는 경우, 증폭기(370)는 시간 (654)에서 증폭기 신호를 생성하여 스위치 장치(360)를 끈다. 이는 스위칭 장치(360)가 꺼진 동안 스위칭 장치(360)는 비희망 전류(361)를 싱크하지 않기 때문에, 전류 센서(362)가 감지한 전류가 시간 (654)에서 (656)까지 상승하도록 할 수 있다. 도 6에서 볼 수 있듯이, 전류 센서 신호 플롯(620)은 시간 (654)에서 (656) 사이에 전류 센서 신호 임계값 하한(624)부터 전류 센서 신호 임계값 상한(626)까지 상승한다. 전류 센서 신호 플롯(620)이 시간 (656)에서 전류 센서 신호 임계값 상한(626)까지 상승하면, 증폭기(370)는 증폭기 신호를 생성하여 스위칭 장치(360)를 켤 수 있어서, 비희망 전류(361)를 싱크한다. 이는 시간 (656)와 (658) 사이에, 전류 센서 신호 플롯(620)을 전류 센서 신호 임계값 상한(626)부터 전류 센서 신호 임계값 하한(624)까지 낮추게 할 수 있다. 전류 센서 신호 플롯(620)이 전류 센서 신호 임계값 상한(626)에서 전류 센서 신호 임계값 하한(624)으로 떨어지면, 증폭기(370)는 시간 (658)에 증폭기 신호를 생성하여 스위칭 장치(360)를 끌 수 있다. 시간 (658)에서, 전류 오버슈트는 끝날 수 있고, 전류 센서 신호 플롯(620)은 시간 (658) 이후 기준 전류 센서 신호 값(622)로 계속 감소할 수 있다.
비희망 전류 플롯(630)은 스위칭 장치(360)를 통해 흐르는 비희망 전류(361)의 크기를 나타낼 수 있다. 일부 예시에서, 스위칭 장치(360)가 꺼지면, 비희망 전류 플롯(630)은 비희망 전류(361)가 0임을 나타낸다. 비희망 전류 플롯(630)의 레벨 (632)는 비희망 전류(361)의 크기가 0임을 나타낸다. 비희망 전류 플롯(630)의 레벨(634)은 비희망 전류(361)의 크기가 0보다 크다는 것을 나타낸다. 도 6에서 볼 수 있듯이, 시간 (652)에서 (654) 사이, 및 시간 (656)에서 (658) 사이에서 스위칭 장치(360)가 켜졌을 때 비희망 전류 플롯(630)이 0보다 크며, 이는 스위칭 장치(360)가 전류를 싱크하고 있다는 것을 의미한다. 또한, 비희망 전류 플롯(630)은 스위칭 장치(360)가 꺼졌을 때 시간 (652), 시간 (654)에서 (656) 사이 및 시간 (658) 이후에서 0이며, 이는 스위칭 장치(360)가 전류를 싱크하지 않는다는 것을 의미한다.
도 7은 본 명세서의 하나 이상의 기술에 따른, 전류 오버슈트 중에 전류를 싱크하는 스위칭 장치를 제어하기 위한 예시 동작을 도시하는 흐름도이다. 도 7은 도 1의 시스템(100)에 관해 설명된다. 그러나, 도 7의 기술은 시스템(100)의 다른 구성요소에 의해 또는 추가적이거나 대안적인 시스템에 의해 수행될 수 있다.
전류 센서(162)는 전류의 크기를 나타내는 전류 센서 신호를 생성한다(702). 일부 예시에서, 전류 센서 신호는 전류 센서의 크기를 나타내며, 여기서 전류의 적어도 일부는 LED(150)로 이동한다. 예를 들어, 전류 센서(162)는 LED를 잠재적으로 손상시킬 수 있는 전류 오버슈트를 감지하도록 구성될 수 있다. 증폭기(170)는 전류 센서(162)로부터 전류 센서 신호를 수신한다(704). 또한, 증폭기(170)는 제어 신호를 수신한다(706). 일부 예시에서, 제어 신호는 하나 이상의 전류 센서 신호 임계값을 포함한다.
증폭기(170)는 스위칭 장치(160)를 제어하기 위해 전류 센서 신호를 하나 이상의 전류 센서 신호 임계값과 비교할 수 있다. 증폭기(170)는 전류 센서 신호 및 제어 신호에 기초하여 증폭기 신호를 생성하고(708), LED(150)를 통해 흐르는 전류를 제어하기 위해 스위칭 장치(160)로 증폭기 신호를 출력하도록(710) 구성된다. 예를 들어, 증폭기 신호가 제 1 레벨에 있을 때 스위칭 장치(160)는 켜지고, 증폭기 신호가 제 2 레벨에 있을 때 스위칭 장치는 꺼질 수 있다. 전력 변환기(120) 및/또는 캐패시터(130)는 전류(159)를 출력한다. 스위칭 장치(160)가 활성화되는 경우, 전류(159)는 스위칭 장치(160)를 통해 접지로 흐르는 비희망 전류(161)와 LED(150)를 통해 접지로 흐르는 희망 전류로 나뉠 수 있다.
전류 오버슈트 동안, 전류(159)의 전체 부담이 LED(150)에 도달한다면 전류(159)의 크기는 LED(150)를 손상시키기에 충분할 수 있다. 스위칭 장치(160)를 작동함으로써, 증폭기(170)는 전류(159)를 비희망 전류(161) 및 희망 전류(163)로 나눌 수 있다. 이는 전류(159)의 일부분인 비희망 전류(161)가 LED(150)를 통해 흐르는 대신 스위칭 장치(160)를 통해서 흐르게 하고, 희망 전류가 LED(150)를 통해서 흐르게 할 수 있다. 스위칭 장치(160)가 작동하는 동안, 희망 전류(163)의 크기는 전류 크기(159)보다 작을 수 있어서, 희망 전류(163)는 LED(150)를 손상시키지 않는다. 즉, 비희망 전류(161)가 LED(150)에 도달하는 것을 방지함으로써, 증폭기(170)는 전류 오버슈트 동안 최대 전류(159)에 의해 LED(150)가 손상되는 것을 방지한다.
본 명세서에서 설명된 기술은 적어도 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합의 일부로 구현될 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술의 다양한 측면은 하나 이상의 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSPs), 주문형 집적회로(application specific integrated circuits, ASICs), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGAs), 또는 동등한 개별 또는 통합 논리 회로뿐만 아니라 전술한 임의의 장치 또는 회로의 조합을 포함할 수 있다. 용어 "프로세서" 또는 "프로세싱 회로"는 일반적으로 전술한 논리 회로중 임의의 것을 단독으로 또는 다른 논리 회로와 결합하여, 또는 임의의 다른 등가 회로를 지칭할 수 있다. 하드웨어를 포함하는 제어 유닛은 본 명세서의 하나 이상의 기술을 수행할 수 있다.
이러한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어는 본 명세서에서 설명된 다양한 기술을 지원하기 위해 동일한 장치 또는 별도의 장치 내에서 구현될 수 있다. 또한, 설명한 임의의 유닛, 모듈 또는 구성요소는 개별적이지만 상호 운용 가능한 논리 장치로서 함께 또는 개별적으로 구현될 수 있다. 모듈 또는 장치의 다른 기능의 설명은 다른 기능적 측면을 강조하기 위한 것이며, 그러한 모듈 또는 유닛이 별도의 하드웨어, 펌웨어 또는 소프트웨어 구성요소에 의해 실현되어야 함을 의미하지는 않는다. 오히려, 하나 이상의 모듈 또는 유닛과 관련된 기능은 별도의 하드웨어, 펌웨어 또는 소프트웨어 구성요소에 의해 수행되거나, 공통 또는 별도의 하드웨어, 펌웨어 또는 소프트웨어 구성요소에 의해 통합될 수 있다.
다음 번호가 매겨진 예시는 본 명세서의 하나 이상의 측면을 설명한다.
예시 1. 발광 다이오드(LEDs) 스트링(string)에 전달되는 전력을 제어하도록 구성된 회로에 있어서, 전류를 생성하도록 구성되는 전력 변환기, 스위칭 장치, 및 센서를 포함한다. 센서는 전류의 크기를 임계값과 비교한다. 임계값을 초과하는 크기에 응답하여, 전류의 크기가 임계값을 초과하는 것을 방지하기 위해 스위칭 장치를 턴온하여 스위칭 장치가 전류의 일부를 싱크하게 한다. 스위칭 장치가 턴온된 경우, 전류는 스위칭 장치로 흐르는 비희망 전류와 LED 스트링으로 흐르는 희망 전류로 분할된다.
예시 2. 예시 1의 회로에 있어서, 스위치 장치가 턴온된 경우, 비희망 전류는 LED 스트링을 통해 흐르지 않고, 스위칭 장치로 흐른다.
예시 3. 예시 1 또는 2의 회로에 있어서, 스위치 장치가 턴오프된 경우, 전력 변환기에 의해 생성된 전류는, 스위칭 장치를 통해 흐르는 비희망 전류가 아닌, LED를 구동하기 위해 LED 스트링으로 흐르는 희망 전류에 해당한다.
예시 4. 예시 1 내지 예시 3 중 어느 한 회로에 있어서, 센서는 적어도 전류의 일부의 크기를 나타내는 제 1 전기 신호를 생성하도록 구성되며, 회로는 증폭기를 더 포함하는데, 증폭기는 제 1 전기 신호를 수신하고, 제 2 전기 신호를 수신하며, 제 1 전기 신호와 제 2 전기 신호에 기초하여 제 3 전기 신호를 생성하고, 스위칭 장치가 턴온되었는지 턴오프되었는지 여부를 제어하기 위해 제 3 전기 신호를 스위칭 장치에 출력하도록 구성된다.
예시 5. 예시 1 내지 예시 4 중 어느 한 회로에 있어서, 증폭기는 전력 변환기에서 LED 스트링으로 흐르는 희망 전류의 크기를 나타내는 제 1 전기 신호를 생성하도록 구성되고, 제 2 전기 신호는 상한 전압 값 및 하한 전압 값을 포함한다. 또한 증폭기는 제 1 전기 신호가 상한 전압 값까지 상승하는 경우, 제 1 전기 신호를 상한 전압 값으로부터 낮추도록 하기 위해, 스위칭 장치를 턴온시키기 위한 제 3 전기 신호를 생성하고, 제 1 전기 신호가 하한 전압 값까지 낮아지는 경우, 스위칭 장치를 턴오프시키기 위한 제 3 전기 신호를 생성하도록 구성된다.
예시 6. 예시 1 내지 예시 5 중 어느 한 회로에 있어서, 센서는 전력 변환기에 의해 생성된 전류의 크기를 나타내는 제 1 전기 신호를 생성하도록 구성되고, 제 2 전기 신호는 최대 전압 값을 포함한다. 또한 증폭기는 제 1 전압 값이 최대 전압 값까지 상승하는 경우 스위칭 장치를 턴온시키기 위하여 제 3 전기 신호를 생성하고, 제 3 전기 신호를 생성하여 제 1 전압 값이 최대 전압 값에서 하강하는 경우 스위치를 턴오프시키기 위하여 제 3 전기 신호를 생성하도록 구성된다.
예시 7. 예시 1 내지 예시 6 중 어느 한 회로에 있어서, 증폭기는 스위칭 장치로 흐르는 비희망 전류로부터 제 2 전기 신호를 수신하도록 구성된다.
예시 8. 예시 1 내지 예시 7 중 어느 한 회로에 있어서, 전력 변환기는 스위칭 장치를 포함하고, 스위칭 장치의 턴온 또는 턴오프 여부를 제어하기 위해 제 3 전기 신호를 스위칭 장치에 출력하도록, 증폭기는 전력 변환기로 제 3 전기 신호를 출력하여, 희망 전류의 크기가 임계값을 초과하는 것을 방지하도록 구성된다.
예시 9. 예시 1 내지 예시 8 중 어느 한 회로에 있어서, 전력 변환기로 제 3 전기 신호를 출력함으로써, 증폭기는 전력 변환기가 스위칭 장치의 듀티 사이클을 변경하게 하여, 희망 전류의 크기가 임계값을 초과하는 것을 방지하도록 구성된다.
예시 10. 예시 1 내지 예시 9 중 어느 한 회로에 있어서, LED 스트링의 제 1 LED 집합에 걸친 경로를 단락시키기 위한 제어 신호를 출력하여 LED 스트링의 제 2 LED 집합을 턴온 상태로 유지하면서 제 1 LED 집합을 턴오프하도록 구성되며, 제 1 LED 집합에 걸친 단락된 경로의 생성은 LED 스트링의 저항을 감소하게 하여 LED 스트링에 흐르는 희망 전류의 크기를 증가시키는 제어기를 더 포함한다.
예시 11. 예시 1 내지 예시 10 중 어느 한 회로에 있어서, 제어기는 LED 스트링을 하이 빔(HB) 모드에서 로우 빔(LB) 모드로 토글(toggle)하는 명령어를 수신하는 것에 응답하여 제 1 LED 집합에 걸친 경로를 단락시키기 위한 제어 신호를 출력한다.
예시 12. 발광 다이오드(LEDs) 스트링(string)에 전달되는 전력을 제어하기 위한 방법에 있어서, 전력 변환기에 의해, 전류를 생성하는 단계와, 센서에 의해, 전류의 크기를 임계값과 비교하는 단계를 포함한다. 임계값을 초과하는 크기에 응답하여, 전류의 크기가 임계값을 초과하는 것을 방지하기 위해, 센서에 의해, 스위칭 장치를 턴온시켜 전류의 일부를 싱크(sink)하는 단계를 더 포함한다. 스위칭 장치가 작동하는 경우, 전류는 스위칭 장치로 흐르는 비희망(undesired) 전류와 LED 스트링으로 흐르는 희망(desired) 전류로 분할된다.
예시 13. 예시 12의 방법에 있어서, 스위칭 장치가 턴온된 경우, 비희망 전류는 LED 스트링을 통해 흐르지 않고 스위칭 장치로 흐른다.
예시 14. 예시 12 또는 예시 13의 방법에 있어서, 스위치 장치가 턴오프된 경우, 전력 변환기에 의해 생성된 전류는 스위칭 장치를 통해 흐르는 비희망 전류가 아닌 LED를 구동하기 위해 LED 스트링으로 흐르는 희망 전류에 해당한다.
예시 15. 예시 12 내지 예시 14 중 어느 한 방법에 있어서, 센서에 의해 적어도 전류의 일부의 크기를 나타내는 제 1 전기 신호를 생성하는 단계와, 증폭기에 의해 제 1 전기 신호를 수신하는 단계와, 증폭기에 의해 제 2 전기 신호를 수신하는 단계와, 증폭기에 의해 제 1 전기 신호와 제 2 전기 신호에 기초하여 제 3 전기 신호를 생성하는 단계와, 증폭기에 의해, 스위칭 장치의 턴온 또는 턴오프 여부를 제어하기 위해 제 3 전기 신호를 스위칭 장치에 출력하는 단계를 더 포함한다.
예시 16. 예시 12 내지 예시 15 중 어느 한 방법에 있어서, 제 2 전기 신호는 상한 전압 값 및 하한 전압 값을 포함하며, 증폭기에 의해 전력 변환기에서 LED 스트링으로 흐르는 희망 전류의 크기를 나타내는 제 1 전기 신호를 생성하는 단계와, 제 1 전기 신호가 상한 전압 값까지 상승하는 경우, 제 1 전기 신호를 상한 전압 값으로부터 낮추기 위해, 증폭기에 의해, 스위칭 장치를 턴온시키기 위한 제 3 전기 신호를 생성하는 단계와, 제 1 전기 신호가 하한 전압 값까지 낮아지는 경우, 증폭기에 의해, 스위칭 장치를 턴오프시키기 위한 제 3 전기 신호를 생성하는 단계를 더 포함한다.
예시 17. 예시 12 내지 예시 16 중 어느 한 방법에 있어서, 제 2 전기 신호는 최대 전압 값을 포함하며, 센서에 의해, 전력 변환기에 의해 생성된 전류의 크기를 나타내는 제 1 전기 신호를 생성하는 단계와, 제 1 전압 값이 최대 전압 값까지 상승하는 경우, 증폭기에 의해, 스위칭 장치를 턴온시키는 제 3 전기 신호를 생성하는 단계와, 제 1 전압 값이 최대 전압 값에서 하강하는 경우, 증폭기에 의해, 스위치를 턴오프시키는 제 3 전기 신호를 생성하는 단계를 더 포함한다.
예시 18. 예시 12 내지 예시 17 중 어느 한 방법에 있어서, 증폭기에 의해, 스위칭 장치로 흐르는 비희망 전류로부터 제 2 전기 신호를 수신하는 단계를 더 포함한다.
예시 19. 예시 12 내지 예시 18 중 어느 한 방법에 있어서, 전력 변환기는 스위칭 장치를 포함하고, 스위칭 장치의 턴온 또는 턴오프 여부를 제어하기 위해 제 3 전기 신호를 스위칭 장치에 출력하는 단계는, 증폭기에 의해, 전력 변환기로 제 3 전기 신호를 출력하여, 희망 전류의 크기가 임계값을 초과하는 것을 방지하는 단계를 포함한다.
예시 20. 예시 12 내지 예시 19 중 어느 한 방법에 있어서, 전력 변환기로 제 3 전기 신호를 출력함으로써, 증폭기는 전력 변환기가 스위칭 장치의 듀티 사이클(duty cycle)을 변경하게 하여, 희망 전류의 크기가 임계값을 초과하는 것을 방지하도록 구성된다.
예시 21. 예시 12 내지 예시 20 중 어느 한 방법에 있어서, 제어기에 의해, LED 스트링의 제 1 LED 집합에 걸친 경로를 단락시키기 위한 제어 신호를 출력하여, LED 스트링의 제 2 LED 집합을 턴온 상태로 유지되면서 제 1 LED 집합이 턴오프되도록 하는 단계를 더 포함하며, 제 1 LED 집합에 걸친 단락된 경로의 생성은 LED 스트링의 저항을 감소하게 하여, LED 스트링에 흐르는 희망 전류의 크기를 증가시킨다.
예시 22. 예시 12 내지 예시 21 중 어느 한 방법에 있어서, 제어기는, LED 스트링을 하이 빔(HB) 모드에서 로우 빔(LB) 모드로 토글하는 명령어를 수신하는 것에 응답하여 제 1 LED 집합에 걸친 경로를 단락시키기 위한 제어 신호를 출력한다.
예시 23. 시스템은 발광 다이오드 스트링과, 전류를 생산하도록 구성되는 전력 변환기와, 스위칭 장치와, 센서를 포함한다. 센서는 전류의 크기를 임계값과 비교한다. 임계값을 초과하는 크기에 응답하여, 전류의 크기가 임계값을 초과하는 것을 방지하기 위해 스위칭 장치를 턴온시켜 전류의 일부를 싱크하도록 동작한다. 스위칭 장치가 턴온된 경우, 전류는 스위칭 장치로 흐르는 비희망 전류와 LED 스트링으로 흐르는 희망 전류로 분할된다.
본 발명의 다양한 예시가 설명되었다. 이들 그리고 다른 예시는 다음의 청구범위 범위 내에 있다.

Claims (23)

  1. 발광 다이오드(LEDs) 스트링(string)에 전달되는 전력을 제어하도록 구성된 회로에 있어서,
    전류를 생성하도록 구성되는 전력 변환기,
    스위칭 장치, 및
    센서를 포함하며, 상기 센서는
    상기 전류의 크기를 임계값과 비교하고,
    상기 임계값을 초과하는 상기 크기에 응답하여, 상기 전류의 상기 크기가 상기 임계값을 초과하는 것을 방지하기 위해 상기 스위칭 장치를 턴온 하여 상기 스위칭 장치가 상기 전류의 일부를 싱크(sink)하게 하며,
    상기 스위칭 장치가 턴온된 경우, 상기 전류는 상기 스위칭 장치로 흐르는 비희망(undesired) 전류와 상기 LED 스트링으로 흐르는 희망(desired) 전류로 분할되는,
    회로.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스위치 장치가 턴온된 경우,
    상기 비희망 전류는 상기 LED 스트링을 통해 흐르지 않고, 상기 스위칭 장치로 흐르는
    회로.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스위치 장치가 턴오프된 경우,
    상기 전력 변환기에 의해 생성된 상기 전류는, 상기 스위칭 장치를 통해 흐르는 상기 비희망 전류가 아닌, 상기 LED를 구동하기 위해 상기 LED 스트링으로 흐르는 상기 희망 전류에 해당하는
    회로.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 센서는 적어도 상기 전류의 일부의 크기를 나타내는 제 1 전기 신호를 생성하도록 구성되며,
    상기 회로는 증폭기를 더 포함하는데, 상기 증폭기는
    상기 제 1 전기 신호를 수신하고,
    제 2 전기 신호를 수신하며,
    상기 제 1 전기 신호와 상기 제 2 전기 신호에 기초하여 제 3 전기 신호를 생성하고,
    상기 스위칭 장치가 턴온되었는지 턴오프되었는지 여부를 제어하기 위해 상기 제 3 전기 신호를 상기 스위칭 장치에 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    회로.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 증폭기는 상기 전력 변환기에서 상기 LED 스트링으로 흐르는 상기 희망 전류의 크기를 나타내는 상기 제 1 전기 신호를 생성하도록 구성되고,
    상기 제 2 전기 신호는 상한 전압 값 및 하한 전압 값을 포함하며,
    상기 증폭기는,
    상기 제 1 전기 신호가 상기 상한 전압 값까지 상승하는 경우, 상기 제 1 전기 신호를 상기 상한 전압 값으로부터 낮추도록 하기 위해, 상기 스위칭 장치를 턴온시키기 위한 상기 제 3 전기 신호를 생성하고,
    상기 제 1 전기 신호가 상기 하한 전압 값까지 낮아지는 경우, 상기 스위칭 장치를 턴오프시키기 위한 상기 제 3 전기 신호를 생성하도록 구성되는
    회로.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 센서는 상기 전력 변환기에 의해 생성된 전류의 상기 크기를 나타내는 상기 제 1 전기 신호를 생성하도록 구성되고,
    상기 제 2 전기 신호는 최대 전압 값을 포함하며,
    상기 증폭기는,
    제 1 전압 값이 상기 최대 전압 값까지 상승하는 경우 상기 스위칭 장치를 턴온시키기 위하여 상기 제 3 전기 신호를 생성하고,
    제 1 전압 값이 상기 최대 전압 값에서 하강하는 경우 상기 스위치의 작동을 턴오프시키기 위하여 상기 제 3 전기 신호를 생성하도록 구성되는
    회로.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 증폭기는 상기 스위칭 장치로 흐르는 상기 비희망 전류로부터 상기 제 2 전기 신호를 수신하도록 구성되는
    회로.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 전력 변환기는 상기 스위칭 장치를 포함하고,
    상기 스위칭 장치의 턴온 또는 턴오프 여부를 제어하기 위해 상기 제 3 전기 신호를 상기 스위칭 장치에 출력하도록, 상기 증폭기는 상기 전력 변환기로 상기 제 3 전기 신호를 출력하여, 상기 희망 전류의 크기가 상기 임계값을 초과하는 것을 방지하도록 구성되는
    회로.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 전력 변환기로 상기 제 3 전기 신호를 출력함으로써,
    상기 증폭기는 상기 전력 변환기가 상기 스위칭 장치의 듀티 사이클(duty cycle)을 변경하게 하여, 상기 희망 전류의 상기 크기가 상기 임계값을 초과하는 것을 방지하도록 구성되는
    회로.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 회로는 제어기를 더 포함하며,
    상기 제어기는,
    상기 LED 스트링의 제 1 LED 집합에 걸친 경로를 단락시키기 위한 제어 신호를 출력하여, 상기 LED 스트링의 제 2 LED 집합을 턴온 상태로 유지하면서 상기 제 1 LED 집합을 턴오프하도록 구성되며,
    상기 제 1 LED 집합에 걸친 상기 단락된 경로의 생성은 상기 LED 스트링의 저항을 감소하게 하여, 상기 LED 스트링에 흐르는 상기 희망 전류의 크기를 증가시키는
    회로.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 LED 스트링을 하이 빔(HB) 모드에서 로우 빔(LB) 모드로 토글(toggle)하는 명령어를 수신하는 것에 응답하여 상기 제 1 LED 집합에 걸친 경로를 단락시키기 위한 상기 제어 신호를 출력하는
    회로.
  12. 발광 다이오드(LEDs) 스트링(string)에 전달되는 전력을 제어하기 위한 방법에 있어서,
    전력 변환기에 의해, 전류를 생성하는 단계와,
    센서에 의해, 상기 전류의 크기를 임계값과 비교하는 단계와,
    상기 임계값을 초과하는 상기 크기에 응답하여, 상기 전류의 상기 크기가 상기 임계값을 초과하는 것을 방지하기 위해, 상기 센서에 의해, 스위칭 장치를 턴온시켜 상기 전류의 일부를 싱크(sink)하는 단계를 포함하며,
    상기 스위칭 장치가 작동하는 경우, 상기 전류는 상기 스위칭 장치로 흐르는 비희망(undesired) 전류와 상기 LED 스트링으로 흐르는 희망(desired) 전류로 분할되는,
    방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 스위칭 장치가 턴온된 경우, 상기 비희망 전류는 상기 LED 스트링을 통해 흐르지 않고, 상기 스위칭 장치로 흐르는
    방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 스위치 장치가 턴오프된 경우,
    상기 전력 변환기에 의해 생성된 상기 전류는, 상기 스위칭 장치를 통해 흐르는 상기 비희망 전류가 아닌, 상기 LED를 구동하기 위해 상기 LED 스트링으로 흐르는 상기 희망 전류에 해당하는
    방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 센서에 의해, 적어도 상기 전류의 일부의 크기를 나타내는 제 1 전기 신호를 생성하는 단계와,
    증폭기에 의해, 상기 제 1 전기 신호를 수신하는 단계와,
    상기 증폭기에 의해, 제 2 전기 신호를 수신하는 단계와,
    상기 증폭기에 의해, 상기 제 1 전기 신호와 상기 제 2 전기 신호에 기초하여 제 3 전기 신호를 생성하는 단계와,
    상기 증폭기에 의해, 상기 스위칭 장치의 턴온 또는 턴오프 여부를 제어하기 위해 상기 제 3 전기 신호를 상기 스위칭 장치에 출력하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제 2 전기 신호는 상한 전압 값 및 하한 전압 값을 포함하며,
    상기 증폭기에 의해, 상기 전력 변환기에서 상기 LED 스트링으로 흐르는 상기 희망 전류의 크기를 나타내는 상기 제 1 전기 신호를 생성하는 단계와
    상기 제 1 전기 신호가 상기 상한 전압 값까지 상승하는 경우, 상기 제 1 전기 신호를 상기 상한 전압 값으로부터 낮추기 위해, 상기 증폭기에 의해, 상기 스위칭 장치를 턴온시키기 위한 상기 제 3 전기 신호를 생성하는 단계와,
    상기 제 1 전기 신호가 상기 하한 전압 값까지 낮아지는 경우, 상기 증폭기에 의해, 상기 스위칭 장치를 턴오프시키기 위한 상기 제 3 전기 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 제 2 전기 신호는 최대 전압 값을 포함하며,
    상기 센서에 의해, 상기 전력 변환기에 의해 생성된 전류의 상기 크기를 나타내는 상기 제 1 전기 신호를 생성하는 단계와,
    제 1 전압 값이 상기 최대 전압 값까지 상승하는 경우, 상기 증폭기에 의해, 상기 스위칭 장치를 턴온시키는 상기 제 3 전기 신호를 생성하는 단계와,
    제 1 전압 값이 상기 최대 전압 값에서 하강하는 경우, 상기 증폭기에 의해, 상기 스위치를 턴오프시키는 상기 제 3 전기 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 증폭기에 의해, 상기 스위칭 장치로 흐르는 상기 비희망 전류로부터 상기 제 2 전기 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  19. 제 15항에 있어서,
    상기 전력 변환기는 상기 스위칭 장치를 포함하고,
    상기 스위칭 장치의 턴온 또는 턴오프 여부를 제어하기 위해 상기 제 3 전기 신호를 상기 스위칭 장치에 출력하는 단계는,
    상기 증폭기에 의해, 상기 전력 변환기로 상기 제 3 전기 신호를 출력하여, 상기 희망 전류의 크기가 상기 임계값을 초과하는 것을 방지하는 단계를 포함하는
    방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 전력 변환기로 상기 제 3 전기 신호를 출력함으로써,
    상기 증폭기는 상기 전력 변환기가 상기 스위칭 장치의 듀티 사이클(duty cycle)을 변경하게 하여, 상기 희망 전류의 크기가 상기 임계값을 초과하는 것을 방지하도록 구성되는
    방법.
  21. 제 12항에 있어서,
    제어기에 의해, 상기 LED 스트링의 제 1 LED 집합에 걸친 경로를 단락시키기 위한 제어 신호를 출력하여, 상기 LED 스트링의 제 2 LED 집합을 턴온 상태로 유지하면서 상기 제 1 LED 집합이 턴오프되도록 하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제 1 LED 집합에 걸친 상기 단락된 경로의 생성은 상기 LED 스트링의 저항을 감소하게 하여, 상기 LED 스트링에 흐르는 상기 희망 전류의 크기가 증가시키는
    방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 LED 스트링을 하이 빔(HB) 모드에서 로우 빔(LB) 모드로 토글(toggle)하는 명령어를 수신하는 것에 응답하여 상기 제 1 LED 집합에 걸친 경로를 단락시키기 위한 상기 제어 신호를 출력하는
    회로.
  23. 발광 다이오드(LEDs) 스트링(string)과,
    전류를 생산하도록 구성되는 전력 변환기와
    스위칭 장치와,
    센서를 포함하는 시스템에 있어서,
    상기 센서는,
    상기 전류의 크기를 임계값과 비교하고,
    상기 임계값을 초과하는 상기 크기에 응답하여, 상기 전류의 상기 크기가 상기 임계값을 초과하는 것을 방지하기 위해 스위칭 장치를 턴온시켜 상기 전류의 일부를 싱크(sink)하도록 동작하며,
    상기 스위칭 장치가 턴온된 경우, 상기 전류는 상기 스위칭 장치로 흐르는 비희망(undesired) 전류와 상기 LED 스트링으로 흐르는 희망(desired) 전류로 분할되는
    시스템.
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AT517324B1 (de) * 2015-06-01 2017-03-15 Zkw Group Gmbh Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge
US9763296B1 (en) * 2016-06-15 2017-09-12 Infineon Technologies Ag Multifunction DC to DC driver
US10420178B2 (en) 2017-03-14 2019-09-17 Infineon Technologies Ag Light emitting diode driver for load and supply changes
JP7149787B2 (ja) * 2018-09-21 2022-10-07 株式会社小糸製作所 車両用灯具およびその制御方法

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