KR101564827B1

KR101564827B1 - Led driving circuit controlling apparatus and method

Info

Publication number: KR101564827B1
Application number: KR1020140005527A
Authority: KR
Inventors: 박종연; 신동석; 유진완
Original assignee: 강원대학교산학협력단
Priority date: 2014-01-16
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2015-10-30
Also published as: KR20150085638A

Abstract

본 발명은 LED 구동회로의 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 조명의 플리커(Flicker) 현상을 회피하고, 정밀한 조도 제어를 위해 DSP(Digital Signal Processor)를 이용한 LED구동회로의 제어장치와 제어방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 LED 모듈; 인덕터가 각각 병렬 연결되는 구조의 제1, 제2 변압기에 각각 흐르는 전류가 영전류가 되는 시점을 검출하는 제1, 제2 영전류 검출부와; 영전류 스위칭 동작하는 제1, 제2 스위치 턴온시의 스위칭 노이즈를 제거하고, 인덕터의 전류를 필터링하는 제1, 제2 저역통과 필터를 포함하며, 제1, 제2 저역통과 필터를 통해 입력되는 필터링 전류를 입력받아 기준 정격 전류와 비교하여 제1, 제2 스위치의 턴오프 및 턴온을 제어하면서, 제1, 제2 스위치가 180도의 위상차를 유지하도록 스위칭 제어하며, 고주파의 펄스폭변조(PWM) 주파수로 제1,제2 스위치를 온/오프 제어하여 LED모듈의 조도를 제어하는 디지털신호 처리부를 포함하는 LED구동회로의 제어장치 및 이를 통한 LED구동회로의 제어방법을 제공한다.[0001] The present invention relates to an apparatus and method for controlling an LED driving circuit, and more particularly, to a control apparatus and a control method of an LED driving circuit using a DSP (Digital Signal Processor) for avoiding a flicker phenomenon of illumination, .
To this end, the present invention provides an LED module, A first and a second zero-current detector for detecting when a current flowing through the first and second transformers having a structure in which the inductors are connected in parallel is zero current; A first and a second low-pass filter for eliminating switching noise at first and second switch turn-on operations and for filtering the current of the inductor, the first and second low-pass filters being input through first and second low- The first and second switches are controlled so as to maintain a phase difference of 180 degrees while controlling the turn-off and the turn-on of the first and second switches by comparing the filtered current with the reference rated current. The high-frequency pulse width modulation And a digital signal processor for controlling the illuminance of the LED module by controlling ON / OFF of the first and second switches at a predetermined frequency, and a control method of the LED driver circuit through the LED driver circuit.

Description

LED 구동회로의 제어 장치 및 방법{LED DRIVING CIRCUIT CONTROLLING APPARATUS AND METHOD}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an LED driving circuit,

본 발명은 LED 구동회로의 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 조명의 플리커(Flicker) 현상을 회피하고, 정밀한 조도 제어를 위해 DSP(Digital Signal Processor)를 이용한 LED구동회로의 제어장치와 제어방법에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to an apparatus and method for controlling an LED driving circuit, and more particularly, to a control apparatus and a control method of an LED driving circuit using a DSP (Digital Signal Processor) for avoiding a flicker phenomenon of illumination, .

일반적으로 가장 많이 사용되는 LED 구동회로는 벅 컨버터(Buck Converter) 또는 변형된 벅 컨버터(Modified Buck Converter)가 사용된다.In general, the most popular LED driver circuit is a buck converter or a modified buck converter.

도 1은 종래의 LED구동회로의 제어장치를 보인 구성도이다.1 is a configuration diagram showing a control device of a conventional LED driver circuit.

도 1을 참조하면, 도 1의 (a)와 같은 종래 LED구동회로의 구조는 벅컨버터(Modified Buck Converter)구조로서, LED 전류(출력전류)의 리플을 줄이기 위해 큰 값의 출력 커패시터(Cout)와 인덕터(L)가 사용된다. 이로 인해 회로의 과도 응답은 도 1의 (b)와 같이 매우 느리다. 이런 과도 응답 때문에 낮은 단계에서 한 펄스를 증가하거나 감소할 때의 평균 전류 변화량은 정상상태의 한 펄스 증가 또는 감소할때의 평균 전류 변화량보다 크기 때문에 LED 출력 조도가 바뀐다. 즉, 저 조도에서는 비선형적인 조도 제어가 되며 가시적으로는 스텝 현상이 발생한다.1, a structure of a conventional LED driver circuit as shown in FIG. 1 (a) is a modified Buck converter structure. The LED driver circuit has a large output capacitor Cout in order to reduce a ripple of an LED current (output current) And the inductor L are used. As a result, the transient response of the circuit is very slow as shown in Fig. 1 (b). Because of this transient response, the average current change when increasing or decreasing one pulse at the lower stage is greater than the average current change when the pulse is steadily increasing or decreasing. That is, nonlinear illumination control is performed at low illuminance and step phenomenon occurs visually.

이러한 종래의 LED구동회로의 문제점은 다음과 같다.The problems of such a conventional LED driver circuit are as follows.

1) 저조도 조도 제어시 조도가 비 선형적으로 제어가 된다. 1) The illuminance is controlled nonlinearly in low light intensity control.

도 1의 (b)는 PWM 디밍 시 LED 전류 파형을 보여 준다. 도 1의 (b)에서 점선은 조도제어 한 단계를 나타내는 것으로, 정상 상태 구간에서 조도제어를 할 경우 LED의 전류는 동일한 크기로 가변된다. 그러나 과도 상태 구간에서 조도제어를 할 경우는 LED의 전류의 변화가 비 선형적으로 변화한다. 즉, 저조도 조도제어(과도상태 구간) 시 전류의 크기가 비 선형적으로 변화하기 때문에 선형적인 조도제어가 될 수 없다. Figure 1 (b) shows the LED current waveform at PWM dimming. In FIG. 1 (b), the dotted line indicates the step of controlling the illuminance. When the illuminance control is performed in the steady state section, the current of the LED is changed to the same magnitude. However, when the illumination control is performed in the transient state, the change of the current of the LED changes nonlinearly. That is, the linear intensity control can not be performed because the magnitude of the current changes non-linearly in the low light intensity control (transient state interval).

2) 플리커를 피하기 위해 고주파수 PWM 디밍을 구현 할 수 없다. 2) High frequency PWM dimming can not be implemented to avoid flicker.

고주파수의 PWM 디밍을 위해서는 높은 주파수로 스위칭 제어를 해야 한다. 그러나, 과도 응답이 늦은 이 구조에서는 스위칭 주파수를 높일 수가 없다. 또한, 종래 컨버터 구조에서 출력 커패시터를 제거하고, 고주파 스위칭 제어를 구현한다고 하여도 높은 스위칭 손실이 발생한다.
For high-frequency PWM dimming, switching control should be performed at a high frequency. However, in this structure in which the transient response is late, the switching frequency can not be increased. In addition, high switching loss is generated even if the output capacitor is removed in the conventional converter structure and high frequency switching control is implemented.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 특히 조명의 플리커(Flicker) 현상을 회피하고, 정밀한 조도 제어를 위해 DSP를 이용한 LED구동회로의 제어장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for controlling an LED driving circuit using a DSP in order to avoid a flicker phenomenon of illumination and to control precise illumination.

본 발명의 다른 목적은 저조도 조도제어시 선형적인 조도제어가 가능할 수 있도록 한 LED구동회로의 제어장치 및 방법을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide an apparatus and method for controlling an LED driving circuit, which enables linear illumination control during low illumination control.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 LED구동회로의 제어장치는, LED모듈; 상기 LED 모듈과 인덕터가 각각 병렬 연결되는 구조의 제1, 제2 변압기; 제1, 제2 변압기에 각각 흐르는 전류가 영전류가 되는 시점을 검출하는 제1, 제2 영전류 검출부; 영전류 스위칭 동작하는 제1, 제2 스위치; 제1, 제2 스위치 턴온시의 스위칭 노이즈를 제거하고, 인덕터의 전류를 필터링하는 제1, 제2 저역통과 필터; 및 상기 제1, 제2 저역통과 필터를 통해 입력되는 필터링 전류를 입력받아 기준 정격 전류와 비교하고, 비교결과 필터링 전류가 기준 정격 전류보다 크거나 같으면, 상기 제1, 제2 스위치를 턴오프하고, 제1, 제2 영전류 검출부를 통해 영전류 입력시 제1, 제2 스위치를 턴온하되, 상기 제1, 제2 스위치가 180도의 위상차를 유지하도록 스위칭 제어를 하며, 고주파의 펄스폭변조(PWM) 주파수로 상기 제1, 제2 스위치를 온/오프하여 제어하여 LED모듈의 조도를 제어하는 디지털신호 처리부를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for controlling an LED driving circuit comprising: an LED module; First and second transformers having a structure in which the LED module and the inductor are connected in parallel; First and second zero current detectors for detecting when a current flowing through the first and second transformers becomes a zero current; First and second switches for operating a zero current switching; First and second low-pass filters for eliminating switching noise when the first and second switches are turned on and for filtering the current of the inductor; And a filtering current input through the first and second low-pass filters is received and compared with a reference rated current, and when the comparison filtering current is greater than or equal to a reference rated current, the first and second switches are turned off , The first and second switches are turned on when the zero current is inputted through the first and second zero current detectors, the switching control is performed so that the first and second switches maintain the phase difference of 180 degrees, and the high frequency pulse width modulation And a digital signal processor for controlling the illuminance of the LED module by turning on and off the first and second switches at a PWM frequency.

또한 제1, 제2 스위치는, 고속으로 스위칭을 안정적으로 동작할 수 있게 고속 스위칭용 FET 게이트 드라이버로 구성된다.The first and second switches are constituted by an FET gate driver for high-speed switching so that switching can be stably operated at a high speed.

또한 고속스위칭이 가능하도록 하며, 상기 디지털신호 처리부의 저전압을 제1, 제2 스위치의 구동 가능한 전압으로 각각 변환하는 제1, 제2 스위칭 구동부를 더 포함한다.And further includes first and second switching drivers for converting the low voltage of the digital signal processing unit to a voltage capable of driving the first and second switches, respectively.

또한 저역통과필터는, 오피엠프(OP-AMP)와 커패시터를 포함한다.The low-pass filter includes an op-amp (OP-AMP) and a capacitor.

또한 디지털신호처리부는, 0~T/2주기에서 제1 변압기에 흐르는 전류가 LED 정격전류에 도달할때까지 제1 스위치를 온, 제2 변압기의 방전 전류가 완전 방전될때까지 제2 스위치를 오프하고, T/2~T주기에서 제1 변압기의 방전 전류가 완전 방전될때까지 제1 스위치를 오프, 제2 변압기에 흐르는 전류가 LED 정격전류에 도달할때까지 제2 스위치를 온하도록 제어한다. Also, the digital signal processing unit turns on the first switch until the current flowing in the first transformer reaches the LED rated current in the period from 0 to T / 2, and turns off the second switch until the discharge current of the second transformer is completely discharged The first switch is turned off until the discharge current of the first transformer is completely discharged in the period T / 2 to T, and the second switch is turned on until the current flowing through the second transformer reaches the LED rated current.

또한 LED구동회로의 제어장치는, LED모듈 및 디지털신호 처리부를 기준으로 제1, 제2 변압기, 제1, 제2 영전류 검출부, 제1, 제2 스위치 및 제1, 제2 저역통과 필터가 좌우대칭으로 구성된다.Also, the control device of the LED driver circuit includes first and second transformers, first and second zero current detectors, first and second switches, and first and second low-pass filters based on the LED module and the digital signal processor Left-right symmetry.

본 발명의 다른 면에 따른 LED구동회로의 제어방법은, LED모듈을 기준으로 좌우대칭의 구성요소로 이루어져, 인터리브 벅 컨버터로 구성된 LED구동회로의 제어방법에 있어서, 제1, 제2 변압기에 흐르는 전류가 영전류가 되는 시점을 검출하는 단계; 제1, 제2 저역통과 필터를 통해 입력되는 필터링 전류를 입력받아 기준 정격 전류와 비교하는 단계; 및 비교결과, 필터링 전류가 기준 정격 전류보다 크거나 같으면, 상기 제1, 제2 스위치를 턴오프하고, 제1, 제2 영전류 검출부를 통해 영전류 입력시 제1, 제2 스위치를 턴온하되, 상기 제1, 제2 스위치가 180도의 위상차를 유지하도록 스위칭 제어하며, 고주파의 펄스폭변조(PWM) 주파수로 제1, 제2 스위치를 온/오프하여 LED모듈의 조도를 제어하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling an LED driving circuit comprising an interleaved buck converter including left and right symmetrical components based on an LED module, the method comprising: Detecting a time point at which a current becomes a zero current; Receiving a filtering current input through the first and second low-pass filters and comparing the filtered current with a reference rated current; And when the filtering current is equal to or greater than the reference rated current, turning off the first and second switches, turning on the first and second switches when the zero current is input through the first and second zero current detectors , Controlling the first and second switches so as to maintain a phase difference of 180 degrees, and controlling the illuminance of the LED module by turning on / off the first and second switches with a high frequency pulse width modulation (PWM) frequency do.

또한 스위칭 제어하는 단계는, 0~T/2주기에서 제1 변압기에 흐르는 전류가 LED 정격전류에 도달할때까지 제1 스위치를 온, 제2 변압기의 방전 전류가 완전 방전될때까지 제2 스위치를 오프하도록 제어하는 단계; 및 T/2 ~ T주기에서는 제1 변압기의 방전 전류가 완전 방전될때까지 제1 스위치를 오프, 제2 변압기에 흐르는 전류가 LED 정격전류에 도달할때까지 제2 스위치를 온하도록 제어하는 단계를 포함한다.In addition, the step of controlling the switching may include: turning on the first switch until the current flowing in the first transformer reaches the LED rated current in the period of 0 to T / 2, and turning on the second switch until the discharge current of the second transformer is completely discharged Off; And controlling the second switch to be turned on until the discharge current of the first transformer is completely discharged in the period T / 2 to T, until the current flowing in the second transformer reaches the LED rated current .

또한 LED구동회로는, LED모듈을 기준으로 제1, 제2 변압기, 제1, 제2 저역통과 필터, 제1, 제2 스위치, 제1, 제2 영전류 검출부가 좌우대칭으로 이루어진다.
The LED driving circuit includes first and second transformers, first and second low-pass filters, first and second switches, and first and second zero current detectors symmetrically with respect to the LED module.

전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 조명의 플리커(Flicker) 현상을 회피하고, 정밀한 조도 제어를 할 수 있으므로, LED 정전류 제어의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과와 아울러, 저조도 조도제어시 선형적인 조도제어가 가능한 효과가 있다.
The present invention solves the flicker phenomenon of the illumination and can control the roughness of the illumination. Therefore, it is possible to improve the reliability of the LED constant current control, There is an effect that control can be performed.

도 1은 종래의 LED구동회로를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED구동회로의 제어장치를 보인 구성도이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 동작 파형도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LED구동회로의 제어장치를 보인 회로도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 LED구동회로의 제어방법을 보인 흐름도이다. 1 is an exemplary view for explaining a conventional LED driving circuit.
2 is a configuration diagram showing a control device of an LED driving circuit according to an embodiment of the present invention.
Figs. 3 and 4 are operational waveform diagrams of Fig.
5 is a circuit diagram showing a control device of an LED driving circuit according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of controlling an LED driving circuit according to an embodiment of the present invention.

하기의 설명에서 본 발명의 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.It should be understood that the specific details of the invention are set forth in the following description to provide a more thorough understanding of the present invention and that the present invention may be readily practiced without these specific details, It will be clear to those who have knowledge.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, with reference to the parts necessary for understanding the operation and operation according to the present invention.

본 발명에서는 LED구동회로의 제어장치 및 방법은 정 전류 제어 및 조도제어가 가능한 제어방법을 제안하고, SW1(FET)과 SW2(FET)가 약 180도 위상차를 유지하면서 영 전류 스위칭(Zero Voltage Switching)이 되도록 제어 방법을 제안한다. The present invention proposes a control method capable of controlling the constant current and the intensity of the LED driving circuit, and the control method of the LED driving circuit is such that the SW1 (FET) and the SW2 (FET) maintain a phase difference of about 180 degrees and perform Zero Voltage Switching ).

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED구동회로의 제어장치를 보인 구성도이고, 도 3 및 도 4는 도 2의 동작 파형도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LED구동회로의 제어장치를 보인 회로도이다. FIG. 2 is a configuration diagram showing a control device of an LED driving circuit according to an embodiment of the present invention, FIGS. 3 and 4 are operation waveform diagrams of FIG. 2, and FIG. 5 is a circuit diagram of an LED driving circuit according to an embodiment of the present invention. Fig.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 LED구동회로의 제어장치는 LED모듈(LED Module)(10), 제1, 제2 스위치 구동부(Switch Driving Circuit)(11, 13), 변압기(TX1, TX2), 제1, 제2 영전류 검출부(Zero Current Detection Circuit)(15, 17), 스위치(SW1, SW2), 제1, 제2 저역통과필터(Low-Pass Filter)(19, 21), 전류센싱부(Rsense1, Rsense2) 및 디지털신호 처리부(DSP)(23) 등을 포함하여 구성된다.2 to 5, the LED driving circuit control apparatus according to the present invention includes an LED module 10, first and second switch driving circuits 11 and 13, a transformer First and second Zero Current Detection Circuits 15 and 17, switches SW1 and SW2, first and second low-pass filters 19 and 21, (Rsense1, Rsense2), a digital signal processor (DSP) 23, and the like.

제1,제2 영전류 검출부(15, 17)은

과

의 전류가 ‘0’ 이 되는 시점을 검출한다. Rsense1, Rsense2는 전류 센싱을 위한 구성요소로서, 각각

(Rsense1),

(Rsense2)에 흐르는 전류를 검출하는 회로이다. 그러면 디지털신호 처리부(23)는 검출된 전류를 입력 받아 SW1과 SW2가 위상 180도를 유지하며, 영 전류 스위칭을 하도록 ON/OFF를 제어한다. 디지털신호 처리부(23)의 3.3V 또는 5V의 낮은 전압으로 SW1, SW2(FET)를 구동하기 위해 제1, 제2 스위치 구동부(11, 13)를 구비한다. The first and second zero

current detectors

15 and 17

and

Is detected to be " 0 ". Rsense1 and Rsense2 are components for current sensing,

(Rsense1),

(Rsense2). Then, the digital signal processor 23 receives the detected current, and controls the ON / OFF of SW1 and SW2 to maintain the phase of 180 degrees and to perform the zero current switching. And first and

second switch drivers

11 and 13 for driving SW1 and SW2 (FET) at a low voltage of 3.3 V or 5 V of the digital signal processor 23. [

앞서 기술한 바와 같이

과

는 각각

과

에 흐르는 전류가 ‘0’일 때 SW1 및 SW2가 ON 되고 정격 전류

에서 OFF 된다.As described above

and

Respectively

and

SW1 and SW2 are turned ON when the current flowing through the resistor is '0'

.

제1, 제2 스위치 구동부(11, 13)는 수 백 kHz 이상의 고속 스위칭을 용이하게 하고, 디지털신호 처리부(23)의 5V 이하의 낮은 출력을 SW1, SW2(FET) 스위칭 구동을 위한 전압(VDD)으로 변환하는 회로이다. 즉, 종래의 LED 구동회로는 수 십 kHz로 스위칭을 하지만, 본 발명에서는 제1, 제2 스위치 구동부(11, 13)가 수 백 kHz 이상의 고속 스위칭을 용이하게 하는 기능을 수행한다.The first and second switch drivers 11 and 13 facilitate high-speed switching of several hundred kHz or more and output a low output of 5 V or less of the digital signal processing section 23 to a voltage VDD ). That is, although the conventional LED driving circuit switches at several tens of kHz, the first and second switch drivers 11 and 13 perform a function of facilitating high-speed switching of several hundreds kHz or more.

1. One. Mode1Mode1 : 0[ : 0[ secsec ] ~ T/2[] To T / 2 [ secsec ]]

이 턴 ON 되고

에 흐르는 전류는 상승하게 된다. 이때 LED와 TX1 1차측에 흐르는 전류는

에 의해 전압으로 센싱된다. 이 센싱 전압은 스위치가 턴 ON 하면서 스위칭 노이즈를 제거하고, 인덕터의 전류만을 검출하기 위해 OP-AMP1을 이용한 저역통과 필터(Low-Pass Filter)(19)를 통과한다. Low-Pass Filter(19)를 통과하여 DSP(23)에 입력되는 신호를

라고 한다.

This turn is ON

So that the current flowing through the resistor R is increased. At this time, the current flowing through LED and TX1 primary side is

As shown in Fig. This sensing voltage is passed through a low-pass filter 19 using the OP-AMP1 to remove the switching noise while turning on the switch and to detect only the inductor current. Passes through the low-pass filter 19 and the signal input to the DSP 23 is

.

이후 디지털신호 처리부(23)는

을 입력받아 AD 변환하여 기준 정격 전류의 기준값과 비교한다. 만약 전류 센싱값이 기준 정격 전류 값보다 크거나 같으면

을 턴 OFF 한다.Then, the digital signal processing section 23

A / D converted and compared with the reference value of the reference rated current. If the current sensing value is greater than or equal to the reference rated current value

Turns off.

한편

는 OFF 상태이며,

에 충전된 에너지는

를 통해 LED 모듈(10) 로 방전된다. 다시 말해

에 흐르는 전류는 감소한다.

를 통해 흐르는 전류는 도 3의 ‘

전류 파형’과 같이 0[A]~

[A] 사이에서 흐른다.Meanwhile

Is in the OFF state,

The energy charged in

And is discharged to the LED module 10 through the LED module 10. In other words

The current flowing through the resistor R decreases.

The current flowing through the < RTI ID = 0.0 >

Current waveform '

[A].

로 흐르는 전류

가 ‘0’이 되는 순간

는 턴 ON 된다. 전류가 ‘0’이 되는 순간을 검출하기 위해 제2 영전류 검출부(17)가 구비된다.

Current

&Quot; 0 "

Is turned ON. And a second zero current detection unit 17 is provided to detect an instant when the current becomes " 0 ".

가 턴 OFF일 때,

에 흐르는 전류

는 선형적으로 감소하며 1차측에 인가되는 전압은 구형파 형태의 (-)전압이 걸리며, 2차측 전압은 (+)전압이 나타난다. 전류

가 감소하다 ‘0’이 될 때,

의 1차측 전압은 (-)에서 (+) 전압으로 변하게 되며 2차측도 마찬가지로 (+)전압에서 (-)로 변한다.

2차측에 걸리는 전압이 (+)에서 (-)로 바뀔 때를 검출하면

에 흐르는 전류가 ‘0’이 되는 지점을 알 수 있다.

When the turn is OFF,

Current

The voltage applied to the primary takes a (-) voltage in the form of a square wave, and the voltage (+) appears on the secondary side. electric current

Is decreased to " 0 &

The voltage on the primary side of the transistor changes from (-) to (+) and the voltage on the secondary side also changes from (-) to (-).

When detecting that the voltage applied to the secondary side changes from (+) to (-)

Quot; 0 ".

변압기

과

에 유기되는 전압은 ± 수 십 V 로 디지털신호 처리부(23)에 입력하기에는 높은 전압이다. 따라서 이 전압을 클램프 시키기 위해

,

가 사용된다. 이러한 다이오드를 통과한 출력신호는 0[V]~VDD[V] 로 클램프 된다. 클램프 된 신호는 슈미트 트리거를 거쳐 디지털신호 처리부(23)로 입력된다. 디지털신호 처리부(23)로 입력되는 이 신호를

과

라고 한다. 디지털신호 처리부(23)는

과

의 신호를 입력받아 에지를 판단하여

,

의 스위치 턴 ON을 결정한다. Transformers

and

The voltage to be applied to the digital signal processing unit 23 is a high voltage of +/- several tens of volts. So to clamp this voltage

,

Is used. The output signal passed through these diodes is clamped from 0 [V] to VDD [V]. The clamped signal is input to the digital signal processing unit 23 via the Schmitt trigger. This signal input to the digital signal processing section 23

and

. The digital signal processing section 23

and

And judges the edge

,

Quot; ON "

2. 2. Mode2Mode2 : T/2[ : T / 2 [ secsec ] ~ T [] ~ T [ secsec ]]

이 턴 ON 되고

에 흐르는 전류는 상승하게 된다. 그러면 이때 LED와 TX2 1차측에 흐르는 전류는

에 전압으로 센싱 된다. 이 센싱 전압은

가 턴 ON 시 발생되는 스위칭 노이즈를 제거하고 인덕터의 전류만을 검출하기 위해 OP-AMP2을 이용한 제2 저역통과 필터(Low-Pass Filter)(21)를 통과한다. 이때 제2 저역통과 필터(21)를 통과하여 디지털신호 처리부(23)에 입력되는 신호를

라고 한다.

This turn is ON

So that the current flowing through the resistor R is increased. At this time, the current flowing through the primary side of the LED and TX2 is

As shown in FIG. This sensing voltage

The switching noise generated when the Pass filter 21 using the OP-AMP2 to detect only the current of the inductor. At this time, the signal that is input to the digital signal processing unit 23 through the second low-pass filter 21

.

그러면 DSP(23)는

을 입력받아 AD 변환하여 정격전류의 기준값과 비교한다. 만약 전류 센싱 값이 기준 정격전류보다 크거나 같으면

을 턴 OFF 한다.Then, the DSP 23

A / D converted and compared with the reference value of the rated current. If the current sensing value is greater than or equal to the reference rated current

Turns off.

한편,

는 OFF 상태이며

에 충전된 에너지는

를 통해 LED 모듈(10)로 방전된다. 다시 말해

에 흐르는 전류는 감소한다.

를 통해 흐르는 전류는 도 3의 ‘

전류 파형’과 같이 0[A]~

[A] 사이에서 흐른다.Meanwhile,

Is in the OFF state

The energy charged in

The current flowing through the resistor R decreases.

The current flowing through the < RTI ID = 0.0 >

Current waveform '

[A].

로 흐르는 전류

이 ‘0’이 되는 순간

이 턴 ON 된다. 전류가 ‘0’이 되는 순간을 검출하기 위해 제1 영전류 검출부(15)가 구비된다.

이 턴 OFF일 때,

에 흐르는 전류

는 선형적으로 감소하며, 1차측에 인가되는 전압은 구형파 형태의 (-)전압이 걸리며, 2차측 전압은 (+)전압이 나타난다.

Current

At this moment '0'

Turns on this turn. The first zero current detection unit 15 is provided to detect the moment when the current becomes '0'.

When this turn is OFF,

Current

The voltage applied to the primary takes a negative (-) voltage in the form of a square wave, and the (+) voltage appears on the secondary side.

전류

이 감소하다 ‘0’이 될 때,

의 1차측 전압은 (-)에서 (+) 전압으로 변하게 되며,

의 2차측도 마찬가지로 (+)전압에서 (-)로 변한다.

2차측에 걸리는 전압이 (+)에서 (-)로 바뀔 때를 검출하면,

에 흐르는 전류가 ‘0’이 되는 지점을 알 수 있다. electric current

Is decreased to " 0 &

(-) to (+) voltage,

(+) Voltage is also changed to (-).

When detecting that the voltage applied to the secondary side changes from (+) to (-),

Quot; 0 ".

,

가 사용된다. 이러한 다이오드를 통과한 출력신호는 0[V]~VDD[V] 로 클램프 된다. 클램프된 신호는 슈미트 트리거를 거쳐 DSP(23)로 입력된다. DSP(23)로 입력되는 이 신호를

과

라고 한다. 디지털신호 처리부(23)는 이 신호를 입력받아 에지를 판단하여

스위치 턴 ON을 결정한다.

,

Is used. The output signal passed through these diodes is clamped from 0 [V] to VDD [V]. The clamped signal is input to the DSP 23 via the Schmitt trigger. This signal, which is input to the DSP 23,

and

. The digital signal processor 23 receives the signal and determines the edge

The switch turns ON.

디지털신호 처리부(23)에서는

과

신호를 입력받아 PWM1 출력을 결정하며 SW1의 영 전류스위칭(ZCS) 제어를 한다. 반대로

와

신호를 입력받아 PWM2 출력을 결정하여 SW2의 영전류 스위칭(ZCS) 제어를 한다. 또한 SW1과 SW2의 ON/OFF 는 약180도 위상을 갖도록 제어를 한다. In the digital signal processing section 23,

and

Receives the signal, determines the PWM1 output, and controls the zero current switching (ZCS) of SW1. Contrary

Wow

Receives the signal, determines the PWM2 output, and controls the zero current switching (ZCS) of SW2. In addition, ON / OFF of SW1 and SW2 is controlled to have a phase of about 180 degrees.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LED구동회로의 제어방법을 보인 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of controlling an LED driving circuit according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 우선 도 2에 도시된 바와 같은 구성 즉, LED모듈(10)과 DSP(23)을 기준으로 좌우대칭의 구성요소로 이루어지며, 인터리브 벅 컨버터로 구성된 LED구동회로의 제어방법에 대해 설명한다.Referring to FIG. 5, a control method of an LED driving circuit composed of an interleaved buck converter, which is constituted as shown in FIG. 2, that is, a component symmetrical with respect to the LED module 10 and the DSP 23 Will be described.

디지털신호 처리부(23)는

,

에 흐르는 전류가 영전류가 되는 시점을 검출한다(S501).The digital signal processing section 23

,

Is detected as a zero current (S501).

이후, 디지털신호 처리부(23)는 제1,제2 저역통과 필터(19,21)를 통해 입력되는 필터링 전류를 입력받아 기준 정격 전류와 비교한다(S503).Thereafter, the digital signal processor 23 receives the filtering current input through the first and second low-pass filters 19 and 21 and compares the filtered current with the reference rated current (S503).

비교결과, 필터링 전류가 기준 정격 전류보다 크거나 같으면,

,

를 턴오프하고(S505), 제1, 제2 영전류 검출부(15, 17)를 통해 영전류 입력시

,

를 턴온한다(S507). 이때

,

중 어느 하나가 턴오프되면, 어느 하나는 영전류가 입력되어 턴온된다.As a result of comparison, if the filtering current is greater than or equal to the reference rated current,

,

(S505), and when the zero current is input through the first and second zero current detecting

units

15 and 17

,

(S507). At this time

,

Is turned off, one of them is inputted with a zero current and turned on.

디지털신호 처리부(23)는 상술한 501단계(S501)~507단계(S507)에서

과

가 180도의 위상차를 유지하며 영전류 스위칭 제어를 하며 고주파의 펄스폭변조(PWM) 주파수로

,

를 스위칭 제어하여 LED모듈(10)의 조도를 제어한다.The digital signal processing unit 23 performs the digital signal processing in step 501 (S501) to step 507 (S507)

and

Maintains a phase difference of 180 degrees and performs a zero-current switching control. The high-frequency pulse width modulation (PWM) frequency

,

So as to control the illuminance of the LED module 10.

다시 말해,

과

중 어느 하나를 턴온하면, 어느 하나는 턴오프되도록 한다.In other words,

and

One of them is turned off.

즉, 디지털신호 처리부(23)는 0~T/2주기에서

에 흐르는 전류가 LED 정격전류에 도달할때까지

를 온,

의 방전 전류가 완전 방전될때까지

를 오프하도록 제어한다.In other words, the digital signal processing section 23 performs the digital signal processing in the period from 0 to T / 2

Until the LED current reaches the rated current

Lt; RTI ID =

Lt; RTI ID = 0.0 > discharge < / RTI >

.

그리고 디지털신호 처리부(23)는 T/2 ~ T주기에서

의 방전 전류가 완전 방전될때까지

를 오프,

에 흐르는 전류가 LED 정격전류에 도달할때까지

를 온하도록 제어한다.Then, the digital signal processing section 23 performs the T /

Lt; RTI ID = 0.0 > discharge < / RTI >

Off,

Until the LED current reaches the rated current

.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the illustrated embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.

10: LED 모듈 11, 13: 스위칭 구동부
TX1, TX2: 변압기 15, 17: 영전류 검출부
SW1, SW2: 스위치 19, 21: 저역통과 필터
Rsense1, Rsense2: 전류센싱부 23: 디지털신호 처리부10: LED module 11, 13: switching driver
TX1, TX2: Transformer 15, 17: Zero current detector
SW1, SW2: switches 19, 21: low-pass filter
Rsense1, Rsense2: current sensing unit 23: digital signal processing unit

Claims

LED모듈;
상기 LED 모듈과 인덕터가 각각 병렬 연결되는 구조의 제1, 제2 변압기;
제1, 제2 변압기에 각각 흐르는 전류가 영전류가 되는 시점을 검출하는 제1, 제2 영전류 검출부;
영전류 스위칭 동작하는 제1, 제2 스위치;
제1, 제2 스위치 턴온시의 스위칭 노이즈를 제거하고, 인덕터의 전류를 필터링하는 제1, 제2 저역통과 필터; 및
상기 제1, 제2 저역통과 필터를 통해 입력되는 필터링 전류를 입력받아 기준 정격 전류와 비교하고, 비교결과 필터링 전류가 기준 정격 전류보다 크거나 같으면, 상기 제1, 제2 스위치를 턴오프하고, 제1, 제2 영전류 검출부를 통해 영전류 입력시 제1, 제2 스위치를 턴온하되, 상기 제1, 제2 스위치가 180도의 위상차를 유지하도록 스위칭 제어하며, 고주파의 펄스폭변조(PWM) 주파수로 제1, 제2 스위치를 온/오프하여 LED모듈의 조도를 제어하는 디지털신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED구동회로의 제어장치.
LED module;
First and second transformers having a structure in which the LED module and the inductor are connected in parallel;
First and second zero current detectors for detecting when a current flowing through the first and second transformers becomes a zero current;
First and second switches for operating a zero current switching;
First and second low-pass filters for eliminating switching noise when the first and second switches are turned on and for filtering the current of the inductor; And
Wherein the first and second switches are turned off when the filtering current inputted through the first and second low-pass filters is received and compared with the reference rated current, and the filtering current is greater than or equal to the reference rated current, The first and second switches are controlled so as to maintain a phase difference of 180 degrees while the first and second switches are turned on when the zero current is input through the first and second zero current detectors, And a digital signal processing unit for controlling the illuminance of the LED module by turning on / off the first and second switches at a predetermined frequency.

제 1 항에 있어서, 상기 제1, 제2 스위치는,
고속으로 스위칭을 안정적으로 동작할 수 있게 고속 스위칭용 FET 게이트 드라이버로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED구동회로의 제어장치.
The apparatus of claim 1, wherein the first and second switches
And an FET gate driver for high-speed switching so as to stably operate the switching at a high speed.

제 1 항에 있어서, 고속스위칭이 가능하도록 하며, 상기 디지털신호 처리부의 저전압을 제1, 제2 스위치의 구동 가능한 전압으로 각각 변환하는 제1, 제2 스위칭 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED구동회로의 제어장치.
The apparatus as claimed in claim 1, further comprising first and second switching drivers for enabling high-speed switching and respectively converting the low voltage of the digital signal processor to a driving voltage of the first and second switches, Control device for driving circuit.

제 1 항에 있어서, 상기 제1, 제2 저역통과 필터는,
오피엠프(OP-AMP)와 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED구동회로의 제어장치.
The apparatus of claim 1, wherein the first and second low-
(OP-AMP) and a capacitor.

제 1 항에 있어서, 상기 디지털신호처리부는,
0~T/2주기에서 제1 변압기에 흐르는 전류가 LED 정격전류에 도달할때까지 제1 스위치를 온, 제2 변압기의 방전 전류가 완전 방전될때까지 제2 스위치를 오프하고,
T/2~T주기에서 제1 변압기의 방전 전류가 완전 방전될때까지 제1 스위치를 오프, 제2 변압기에 흐르는 전류가 LED 정격전류에 도달할때까지 제2 스위치를 온하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 LED구동회로의 제어장치.
The digital signal processor according to claim 1,
The first switch is turned on until the current flowing in the first transformer reaches the LED rated current in the period from 0 to T / 2, the second switch is turned off until the discharge current of the second transformer is completely discharged,
The first switch is turned off until the discharge current of the first transformer is completely discharged in the period T / 2 to T, and the second switch is turned on until the current flowing in the second transformer reaches the LED rated current. The LED driving circuit controlling the LED driving circuit.

제 1 항에 있어서, 상기 LED구동회로의 제어장치는,
LED모듈 및 디지털신호 처리부를 기준으로 제1, 제2 변압기, 제1, 제2 영전류 검출부, 제1, 제2 스위치 및 제1, 제2 저역통과 필터가 좌우대칭으로 구성된 것을 특징으로 하는 LED구동회로의 제어장치.
2. The LED driving circuit control apparatus according to claim 1,
Wherein the first and second transformers, the first and second zero current detectors, the first and second switches, and the first and second low-pass filters are symmetrically arranged on the basis of the LED module and the digital signal processor. Control device for driving circuit.

인터리브 벅 컨버터로 구성된 LED구동회로의 제어방법에 있어서,
제1, 제2 변압기에 흐르는 전류가 영전류가 되는 시점을 검출하는 단계;
제1, 제2 저역통과 필터를 통해 입력되는 필터링 전류를 입력받아 기준 정격 전류와 비교하는 단계; 및
비교결과, 필터링 전류가 기준 정격 전류보다 크거나 같으면, 상기 제1, 제2 스위치를 턴오프하고, 제1, 제2 영전류 검출부를 통해 영전류 입력시 제1, 제2 스위치를 턴온하되, 상기 제1, 제2 스위치가 180도의 위상차를 유지하도록 스위칭 제어하며, 고주파의 펄스폭변조(PWM) 주파수로 제1, 제2 스위치를 온/오프하여 LED모듈의 조도를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED구동회로의 제어방법.
A control method of an LED driver circuit comprising an interleaved buck converter,
Detecting a time when a current flowing through the first and second transformers becomes zero current;
Receiving a filtering current input through the first and second low-pass filters and comparing the filtered current with a reference rated current; And
As a result of the comparison, when the filtering current is equal to or greater than the reference rated current, the first and second switches are turned off and the first and second switches are turned on when the zero current is inputted through the first and second zero current detectors, Controlling the first and second switches so as to maintain a phase difference of 180 degrees and controlling the illuminance of the LED module by turning on / off the first and second switches with a high frequency pulse width modulation (PWM) frequency Wherein the LED driving circuit comprises:

제 7 항에 있어서, 상기 스위칭 제어하는 단계는,
0~T/2주기에서 제1 변압기에 흐르는 전류가 LED 정격전류에 도달할때까지 제1 스위치를 온, 제2 변압기의 방전 전류가 완전 방전될때까지 제2 스위치를 오프하도록 제어하는 단계; 및
T/2 ~ T주기에서는 제1 변압기의 방전 전류가 완전 방전될때까지 제1 스위치를 오프, 제2 변압기에 흐르는 전류가 LED 정격전류에 도달할때까지 제2 스위치를 온하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED구동회로의 제어방법.
8. The method of claim 7,
Controlling the first switch to turn on until the current flowing through the first transformer reaches the LED rated current in the period from 0 to T / 2, and turn off the second switch until the discharge current of the second transformer is completely discharged; And
And controlling the first switch to be turned off until the discharge current of the first transformer is completely discharged and the second switch to be turned on until the current flowing in the second transformer reaches the LED rated current in the period T / 2 to T And a control circuit for controlling the LED driving circuit.

제 7 항에 있어서, 상기 LED구동회로는,
LED모듈을 기준으로 제1, 제2 변압기, 제1, 제2 저역통과 필터, 제1, 제2 스위치, 제1, 제2 영전류 검출부가 좌우대칭인 것을 특징으로 하는 LED구동회로의 제어방법.

8. The LED driving circuit according to claim 7,
Wherein the first and second transformers, the first and second low-pass filters, the first and second switches, and the first and second zero current detectors are symmetrically symmetrical with respect to the LED module. .