KR101775159B1 - 스위칭 전원의 제어 회로, 제어 방법 및 그들을 이용한 발광 장치 및 전자 기기 - Google Patents

스위칭 전원의 제어 회로, 제어 방법 및 그들을 이용한 발광 장치 및 전자 기기 Download PDF

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Abstract

PWM 구동할 때에, 코일의 음향적 노이즈를 억제한다.
제어 IC(100)는, 간헐 구동되는 LED 스트링(6)의 일단에 구동 전압(Vout)을 공급하는 스위칭 전원(4)을 제어한다. 펄스 변조기(19)는, LED 스트링(6)의 점등 기간에 있어서, 스위칭 전원(4)의 출력 전압(Vout)에 따른 검출 전압(VLED)이 소정의 기준 전압(Vref)과 일치하도록 듀티비가 조절되는 펄스 신호(Spwm)를 생성한다. 드라이버(28)는, 펄스 신호(Spwm)에 의거하여, 스위칭 전원(4)의 스위칭 트랜지스터(M1)를 구동한다. 펄스 변조기(19)는, 점등 기간으로부터 소등 기간으로 천이하면, 펄스 신호(Spwm)의 듀티비를 시간과 함께 저하시킨다.

Description

스위칭 전원의 제어 회로, 제어 방법 및 그들을 이용한 발광 장치 및 전자 기기{CONTROL CIRCUIT AND CONTROL METHOD OF SWITCHING POWER SUPPLY AND LIGHT EMITTING APPARATUS AND ELECTRONIC DEVICE USING THE SAME}
본 발명은, 발광 장치에 관한 것이다.
최근, 액정 패널의 백라이트나 조명 기기로서, LED(발광 다이오드)를 비롯한 발광 소자를 이용한 발광 장치가 이용된다. 도 1은, 비교 기술에 따른 발광 장치의 구성예를 나타낸 회로도이다. 발광 장치(1003)는, 복수의 LED 스트링(1006_1~1006_n)과, 스위칭 전원(1004)과, 전류 구동 회로(1008)를 구비한다.
각 LED 스트링(1006)은, 직렬로 접속된 복수의 LED를 포함한다. 스위칭 전원(1004)은, 입력 전압(Vin)을 승압하여 LED 스트링(1006_1~1006_n)의 일단에 구동 전압(Vout)을 공급한다.
전류 구동 회로(1008)는, LED 스트링(1006_1~1006_n)마다 설치된 전류원(CS1~CSn)을 구비한다. 각 전류원(CS)은, 대응하는 LED 스트링(1006)에, 목표 휘도에 따른 구동 전류(ILED)를 공급한다.
스위칭 전원(1004)은, 출력 회로(1102)와, 제어 IC(1100)를 구비한다. 출력 회로(1102)는, 인덕터(L1), 스위칭 트랜지스터(M1), 정류 다이오드(D1), 출력 커패시터(C1)를 포함한다. 제어 IC(1100)는, 스위칭 트랜지스터(M1)의 온, 오프의 듀티비를 제어함으로써, 구동 전압(Vout)을 조절한다.
특허문헌 1 : 일본국 특허공개 2006-114324호 공보
이러한 발광 장치(1003)에 있어서, LED 스트링(1006)의 휘도를 조절하기 위해, 구동 전류(ILED)를 PWM(Pulse Width Modulation) 제어하는 경우가 있다. 구체적으로는, 전류 구동 회로(1008)의 PWM 컨트롤러(1009)는, 휘도에 따른 듀티비를 갖는 펄스 신호(PWM1~PWMn)를 생성하고, 각각에 대응하는 전류원(CS1~CSn)을 스위칭 제어한다. 이러한 제어를, 버스트 조광(調光), 버스트 제어라고도 칭한다.
본 발명자들은, 이러한 발광 장치에 대해 검토를 행한 결과, 이하의 과제를 인식하기에 이르렀다.
스위칭 전원(1004)의 부하 전류(출력 전류)(Iout)는, LED 전류의 합계이다. LED 스트링(1006)을 PWM 구동하면, 부하 전류(Iout)가 스위칭하게 된다. 부하 전류(Iout)의 급준한 변화는, 인덕터(L1)에 흐르는 코일 전류(IL1)의 급준한 변화를 의미하며, 이것은 코일의 음향적인 노이즈(음명(音鳴)이라고도 한다)의 원인이 된다. 이 노이즈는 가청 대역이므로, 전자 기기의 유저에게 불쾌감을 준다. 또한, 이 인식을 본 발명의 분야에 있어서의 공통된 일반 지식의 범위로서 간주해서는 안 된다. 다시 말하자면, 상기 검토 자체가, 본 출원인이 처음으로 생각해낸 것이다.
본 발명은 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 한 양태의 예시적인 목적의 하나는, PWM 구동할 때에, 코일의 음향적 노이즈를 억제 가능한 제어 회로의 제공에 있다.
본 발명의 한 양태의 제어 회로는, 간헐 구동되는 발광 소자의 일단에 구동 전압을 공급하는 스위칭 전원의 제어 회로에 관한 것이다. 제어 회로는, 발광 소자의 점등 기간에 있어서, 스위칭 전원의 출력 전압에 따른 검출 전압이 소정의 기준 전압과 일치하도록 듀티비가 조절되는 펄스 신호를 생성하는 펄스 변조기와, 펄스 신호에 의거하여 스위칭 전원의 스위칭 소자를 구동하는 드라이버를 구비한다. 펄스 변조기는, 발광 소자의 점등 기간으로부터 소등 기간으로 천이하면, 펄스 신호의 듀티비를 시간과 함께 저하시킨다.
이 양태에 의하면, 점등 기간으로부터 소등 기간으로 천이한 직후에, 스위칭 소자의 온 시간이 시간과 함께 감소해 가므로, 코일 전류를 완만하게 감소시킬 수 있으며, 코일의 음향 노이즈를 저감할 수 있다.
펄스 변조기는, 위상 보상용 커패시터 및 위상 보상용 저항을 접속하기 위한 피드백 단자와, 발광 소자의 점등 기간에 있어서 검출 전압과 기준 전압의 오차에 따른 전류를 생성하여 피드백 단자에 공급하는 오차 증폭기와, 피드백 단자에 발생하는 전압을 받아, 그것에 따른 듀티비를 갖는 펄스 신호를 생성하는 펄스 생성부와, 발광 소자의 점등 기간으로부터 소등 기간으로 천이하면, 펄스 신호의 듀티비가 저하하도록, 펄스 생성부에 입력되는 전압을 변화시키는 소프트 오프 회로를 포함해도 된다.
펄스 생성부는, 펄스폭 변조기여도 되고, 펄스 전압 변조기여도 된다.
소프트 오프 회로는, 펄스 생성부의 입력 단자와 고정 전압 단자의 사이에 설치되고, 점등 기간에 있어서 피드백 단자의 전압에 의해 충전되는 소프트 오프용 커패시터와, 소등 기간에 있어서 소프트 오프용 커패시터를 방전하는 방전 회로를 포함해도 된다.
방전 회로는, 펄스 신호와 동일한 주파수의 제어 신호에 의해 온, 오프되는 전류를 발생해도 된다.
이 경우, 펄스형상의 방전 전류에 의해 소프트 오프용 커패시터를 방전할 수 있으므로, 제어 신호의 듀티비에 따라, 시정수를 조절할 수 있다. 또, 스위칭 트랜지스터(M1)의 온, 오프의 1사이클마다, 듀티비를 저하시킬 수 있다.
펄스 변조기는, 오차 증폭기의 출력 단자와 피드백 단자의 사이에 설치되며, 점등 기간에 온, 소등 기간에 오프하는 제1 스위치와, 펄스 생성부의 입력 단자와 피드백 단자의 사이에 설치되며, 점등 기간에 온, 소등 기간에 오프하는 제2 스위치를 더 포함해도 된다.
이 경우, 제1 스위치, 제2 스위치가 오프하는 소등 기간에 있어서, 피드백 단자가 하이 임피던스가 되어, 피드백 단자의 전압이 유지된다. 따라서 다음에 점등 기간으로 천이하였을 때에는, 전회의 점등 기간에 있어서의 피드백 단자의 전압을 시점으로 하여, 피드백 제어를 재개할 수 있으므로, 피드백이 안정될 때까지의 시간을 단축할 수 있다.
스위칭 전원의 출력 전압에 따른 검출 전압은, 발광 소자의 타단에 발생하는 전압이어도 된다. 혹은 검출 전압은, 출력 전압을 분압한 전압이어도 된다.
본 발명의 다른 양태는, 발광 장치이다. 이 발광 장치는, 발광 소자와, 발광 소자의 일단에 구동 전압을 공급하는 스위칭 전원과, 발광 소자의 타단에 접속되며, 목표 휘도에 따른 간헐적인 구동 전류를 공급하는 전류 구동 회로를 구비한다. 스위칭 전원은, 스위칭 소자를 포함하는 출력 회로와, 스위칭 소자를 구동하는 상술한 어느 하나의 양태의 제어 회로를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태는, 전자 기기이다. 이 전자 기기는, 액정 패널과, 액정 패널의 백라이트로서 설치된 상술한 발광 장치를 구비한다.
또한, 이상의 구성 요소의 임의의 조합이나 본 발명의 구성 요소나 표현을, 방법, 장치, 시스템 등의 사이에서 상호 치환한 것도 또한, 본 발명의 양태로서 유효하다.
본 발명의 한 양태에 의하면, 코일의 음향 노이즈를 저감할 수 있다.
도 1은, 비교 기술에 따른 발광 장치의 구성예를 나타낸 회로도이다.
도 2는, 실시 형태에 따른 스위칭 전원을 구비하는 전자 기기의 구성을 나타낸 회로도이다.
도 3은, 도 2의 발광 장치의 동작을 나타낸 파형도이다.
이하, 본 발명을 적합한 실시 형태를 기초로 도면을 참조하면서 설명한다. 각 도면에 나타내어진 동일 또는 동등한 구성 요소, 부재, 처리에는, 동일한 부호를 붙이는 것으로 하며, 적절히 중복된 설명은 생략한다. 또, 실시 형태는, 발명을 한정하는 것이 아니라 예시이며, 실시 형태에 기술되는 모든 특징이나 그 조합은, 반드시 발명의 본질적인 것이라고는 할 수 없다.
본 명세서에 있어서, 「부재 A가, 부재 B와 접속된 상태」란, 부재 A와 부재 B가 물리적으로 직접적으로 접속되는 경우 외에, 부재 A와 부재 B가, 전기적인 접속 상태에 영향을 미치지 않는 다른 부재를 통해 간접적으로 접속되는 경우도 포함한다.
동일하게,「부재 C가, 부재 A와 부재 B의 사이에 설치된 상태」란, 부재 A와 부재 C, 혹은 부재 B와 부재 C가 직접적으로 접속되는 경우 외에, 전기적인 접속 상태에 영향을 미치지 않는 다른 부재를 통해 간접적으로 접속되는 경우도 포함한다.
도 2는, 실시 형태에 따른 스위칭 전원을 구비하는 전자 기기의 구성을 나타낸 회로도이다.
전자 기기(2)는, 노트 PC, 디지털 카메라, 디지털 비디오카메라, 휴대전화 단말, PDA(Personal Digital Assistant) 등의 전지 구동형의 기기이며, 발광 장치(3)와 LCD(Liquid Crystal Display) 패널(5)을 구비한다. 발광 장치(3)는 LCD 패널(5)의 백라이트로서 설치된다.
발광 장치(3)는, 발광 소자인 LED 스트링(6_1~6_n)과, 전류 구동 회로(8)와, 스위칭 전원(4)을 구비한다.
각 LED 스트링(6)은, 직렬로 접속된 복수의 LED를 포함한다. 스위칭 전원(4)은, 승압형의 DC/DC 컨버터이며, 입력 단자(P1)에 입력된 입력 전압(예를 들면 전지 전압)(Vin)을 승압하여, 출력 단자(P2)로부터 출력 전압(구동 전압)(Vout)을 출력한다. 복수의 LED 스트링(6_1~6_n) 각각의 일단(애노드)은, 출력 단자(P2)에 공통적으로 접속된다.
스위칭 전원(4)은, 제어 IC(100) 및 출력 회로(102)를 구비한다. 출력 회로(102)는, 인덕터(L1), 정류 다이오드(D1), 스위칭 트랜지스터(M1), 출력 커패시터(C1)를 포함한다. 출력 회로(102)의 토폴로지는 일반적이므로, 설명을 생략한다. 또 그 토폴로지에 다양한 변형이 있는 것이 당업자에게는 이해되며, 본 발명에 있어서 한정되는 것은 아니다.
제어 IC(100)의 스위칭 단자(P4)는, 스위칭 트랜지스터(M1)의 게이트와 접속된다. 제어 IC(100)는, LED 스트링(6)의 점등에 필요한 출력 전압(Vout)이 얻어지도록, 피드백에 의해 스위칭 트랜지스터(M1)의 온, 오프의 듀티비를 조절한다. 또한 스위칭 트랜지스터(M1)는 제어 IC(100)에 내장되어도 된다.
전류 구동 회로(8)는, 복수의 LED 스트링(6_1~6_n)의 타단(캐소드)과 접속된다. 전류 구동 회로(8)는, LED 스트링(6_1~6_n) 각각에, 목표 휘도에 따른 간헐적인 구동 전류(ILED1~ILEDn)를 공급한다. 구체적으로는 전류 구동 회로(8)는, LED 스트링(6_1~6_n)마다 설치된 복수의 전류원(CS1~CSn)과, PWM 컨트롤러(9)를 구비한다. i번째의 전류원(CSi)은, 대응하는 i번째의 LED 스트링(6_i)의 캐소드와 접속되어 있다. 전류원(CSi)은, PWM 컨트롤러(9)로부터 출력되는 제어 신호(PWMi)에 따라, 구동 전류(ILEDi)를 출력하는 동작(액티브) 상태(φON)와, 구동 전류(ILEDi)를 정지하는 정지 상태(φOFF)가 전환 가능하게 구성된다. PWM 컨트롤러(9)는, 목표 휘도에 따른 듀티비를 갖는 제어 신호(PWMi~PWMn)를 생성하여, 전류원(CS1~CSn)에 출력한다. 제어 신호(PWMi)가 어서트(예를 들면 하이레벨)되는 기간(점등 기간(TON)), 대응하는 전류원(CSi)은 동작 상태(φON)가 되며, LED 스트링(6_i)은 점등한다. 제어 신호(PWMi)가 니게이트(예를 들면 로우레벨)되는 기간(소등 기간(TOFF)), 대응하는 전류원(CSi)은 정지 상태(φOFF)가 되며, LED 스트링(6_i)은 소등한다. 점등 기간(TON)과 소등 기간(TOFF)의 시간 비율을 제어함으로써, LED 스트링(6_i)에 흐르는 구동 전류(ILED)의 실효치(시간 평균치)가 제어되어, 휘도를 조절할 수 있다. 전류 구동 회로(8)에 의한 PWM 구동의 주파수는 수십~수백 Hz이다.
제어 IC(100)와 전류 구동 회로(8)는, 도 2와 같이 각각의 칩으로 집적화된다. 그들은, 단일한 패키지(모듈)를 구성해도 되고, 각각의 패키지를 구성해도 된다. 혹은, 제어 IC(100)와 전류 구동 회로(8)를 단일한 칩으로 집적화해도 된다.
이상이 발광 장치(3) 전체의 구성이다. 이어서 제어 IC(100)의 구성을 설명한다. 제어 IC(100)는, LED 스트링(6_1~6_n)마다 설치된 LED 단자(LED1∼LEDn)를 구비한다. 각 LED 단자(LEDi)는, 대응하는 LED 스트링(6_i)의 캐소드 단자와 접속된다. 또한, LED 스트링은 복수일 필요는 없으며, 1개여도 된다.
제어 IC(100)는, 주로 펄스 변조기(19), 드라이버(28)를 구비한다.
펄스 변조기(19)는, LED 스트링(6)의 점등 기간(TON)에 있어서, 출력 전압(Vout)에 따른 검출 전압이 소정의 기준 전압(Vref)과 일치하도록 듀티비가 조절되는 펄스 신호(Spwm)를 생성한다. 도 2에 있어서, 검출 전압은, LED 스트링(6)의 캐소드 단자에 발생하는 전압(LED 단자 전압)(VLED1~VLEDn) 중, 가장 낮은 하나이며, 이하에서는 VLED라고 기재한다. 또한 다른 실시 형태에 있어서, 검출 전압으로서 다른 전압, 예를 들면 출력 전압(Vout)을 분압한 전압을 이용해도 된다.
드라이버(28)는, 펄스 신호(pwm)에 의거하여, 스위칭 트랜지스터(M1)를 구동한다.
점등 기간(TON)에 있어서 제어 IC(100)는, 스위칭 전원(4)의 출력 전압(Vout)을, LED 스트링(6_1~6_n)의 구동에 최적인 전압 레벨로 조절한다.
소등 기간(TOFF)에 있어서는, LED 스트링(6_1~6_n)에 공급되는 구동 전류(ILED1~ILEDn)가 0, 즉 스위칭 전원(4)이 무부하 상태가 되므로, 제어 IC(100)는 스위칭 트랜지스터(M1)를 오프 상태로 한다.
펄스 변조기(19)는, LED 스트링(6)의 점등 기간(TON)으로부터 소등 기간(TOFF)으로 천이하면, 펄스 신호(Spwm)의 듀티비를 시간과 함께 저하시킨다. 소등 기간(TOFF)이 길면, 펄스 신호(Spwm)의 듀티비는 바로 0이 되어, 스위칭 트랜지스터(M1)가 오프 상태가 된다.
이어서 상술한 기능을 실현 가능한 펄스 변조기(19)의 구성예를 설명한다.
펄스 변조기(19)는, 오차 증폭기(22), 펄스 생성부(펄스폭 변조기)(20), 피드백 단자(FB 단자), 소프트 오프 회로(40), 제1 스위치(SW10a), 제2 스위치(SW10b)를 구비한다.
FB 단자와 외부의 고정 전압 단자(접지 단자)의 사이에는, 위상 보상용 커패시터(C3) 및 위상 보상용 저항(R7)이 설치된다.
오차 증폭기(22)는 이른바 gm 앰프이며, LED 스트링(6)의 점등 기간에 있어서, 검출 전압(VLED)과 기준 전압(Vref)의 오차에 따른 전류를 생성하여, FB 단자에 공급한다. FB 단자에는, 검출 전압(VLED)과 기준 전압(Vref)의 오차에 따른 피드백 전압(VFB)이 발생한다.
구체적으로는 오차 증폭기(22)는, 복수의 반전 입력 단자(-)와, 1개의 비반전 입력 단자(+)를 갖는다. 복수의 반전 입력 단자에는 각각, LED 단자 전압(VLED1~VLEDn)이 입력되고, 비반전 입력 단자에는 기준 전압(Vref)이 입력된다. 오차 증폭기(22)는, 가장 낮은 LED 단자 전압(검출 전압)(VLED)과 기준 전압(Vref)의 오차에 따른 전류를 출력한다.
제1 스위치(SW10a)는, 오차 증폭기(22)의 출력 단자와 FB 단자의 사이에 설치된다. 제2 스위치(SW10b)는, 펄스폭 변조기(20)의 입력 단자(P5)와 FB 단자의 사이에 설치된다. 제1 스위치(SW10a), 제2 스위치(SW10b)는, 점등 기간(TON)에 온, 소등 기간(TOFF)에 오프한다.
펄스 생성부(20)는, 예를 들면 펄스폭 변조기이며, FB 단자에 발생하는 전압(VFB)을 받아, 그것에 따른 듀티비를 갖는 펄스 신호(Spwm)를 생성한다. 구체적으로는 피드백 전압(VFB)이 높을수록 펄스 신호(Spwm)의 듀티비는 커진다.
펄스폭 변조기(20)는, 오실레이터(24), PWM 컴퍼레이터(26)를 포함한다. 오실레이터(24)는, 삼각파 혹은 톱니파의 주기 전압(Vosc)을 생성한다. 또 오실레이터(24)는, 주기 전압(Vosc)과 동기한 제어 클록 신호(CLK)를 출력한다. 제어 클록 신호(CLK)의 하이레벨(로우레벨) 시간은 조절 가능한 것이 바람직하다.
PWM 컴퍼레이터(26)는 피드백 전압(VFB)을 주기 전압(Vosc)과 비교하여, 비교 결과에 따른 레벨을 갖는 PWM 신호(Spwm)를 생성한다. 또한, 펄스 생성부(20)로서 펄스 주파수 변조기 등을 이용해도 된다. PWM 신호(Spwm)의 주파수는, 전류 구동 회로(8)에 의한 PWM 구동의 주파수에 비해 충분히 높고, 수백 kHz(예를 들면 600kHz)이다.
소프트 오프 회로(40)는, 점등 기간(TON)으로부터 소등 기간(TOFF)으로 천이하면, 펄스 신호(Spwm)의 듀티비가 시간과 함께 작아지도록, 펄스폭 변조기(20)에 입력되는 전압(VFB')을 시간과 함께 변화시킨다. 구체적으로는, 시간과 함께 전압(VFB')을 저하시켜 간다.
소프트 오프 회로(40)는, 소프트 오프용 커패시터(C4) 및 방전 회로(42)를 포함한다. 소프트 오프용 커패시터(C4)는, 펄스폭 변조기(20)의 입력 단자(P5)와 고정 전압 단자(접지 단자)의 사이에 설치된다. 소프트 오프용 커패시터(C4)는, 점등 기간(TON)에 있어서 FB 단자의 전압(VFB)에 의해 충전된다. 요컨대, 점등 기간(TON)에 있어서 펄스 변조기(19)에 입력되는 전압(VFB')은, FB 단자의 전압(VFB)과 동일하다.
방전 회로(42)는 소등 기간(TOFF)에 있어서, 소프트 오프용 커패시터(C4)를 방전하여, 펄스폭 변조기(20)에 입력되는 전압(VFB')을 시간과 함께 저하시킨다. 이 방전 회로(42)는, 펄스 신호(SPWM)와 동일한 주파수의 제어 신호(CLK)에 의해 온, 오프되는 방전 전류(IDIS)를 생성하여, 소프트 오프용 커패시터(C4)로부터 추출한다.
방전 회로(42)는, 전류원(44), 트랜지스터(M4~M6)를 포함한다. 전류원(44)은, 정전류(Ic)를 생성한다. 트랜지스터(M4, M5)는 커런트 미러 회로를 형성하고 있으며, 정전류(Ic)를 미러비(K)로 카피하여, 방전 전류 IDIS=K×Ic를 생성한다. 스위치(M6)는, 트랜지스터(M5)의 게이트 소스 사이에 설치되고, 그 게이트에는 제어 클록 신호(CLK)가 입력된다. 제어 클록 신호(CLK)가 하이레벨일 때 스위치(M6)는 온하고, 트랜지스터(M4, M5)가 오프가 되어 방전 전류(IDIS)가 0이 된다. 제어 클록 신호(CLK)가 로우레벨일 때 스위치(M6)는 오프하고, 방전 전류(IDIS)가 흐른다.
이상이 제어 IC(100)의 구성이다.
이어서 발광 장치(3)의 동작을 설명한다. 도 3은, 도 2의 발광 장치(3)의 동작을 나타낸 파형도이다. 도 3은 위에서부터 순서대로, 제어 신호(PWM), 피드백 전압(VFB)(한 점 쇄선) 및 펄스 변조기(19)의 입력 전압(VFB')(실선), 펄스 신호(Spwm)(실선), 출력 전압(Vout), 코일 전류(IL1)(실선)를 나타낸다. 본 명세서에 있어서의 파형도나 타임차트의 세로축 및 가로축은, 이해를 용이하게 하기 위해 적절히 확대, 축소한 것이며, 또 나타내어지는 각 파형도, 이해의 용이를 위해 간략화되어 있다.
시각 t1 이전의 점등 기간(TON) 동안, 출력 전압(Vout)은, VLED+Vf를 만족하도록 안정화된다. Vf는, 구동 전류(ILED)가 흐른 상태에 있어서의 LED 스트링(6)의 전압 강하이다.
시각 t1에, 펄스 신호(PWM)가 하이레벨로부터 로우레벨로 천이하고, 점등 기간(TON)으로부터 소등 기간(TOFF)으로 이행한다. 이 타이밍에서 제1 스위치(SW10a), 제2 스위치(SW10b)가 오프하므로, FB 단자의 전압(VFB)은 일정하게 유지된다.
소등 기간(TOFF)이 시작되면, 소프트 오프 회로(40)가 펄스 변조기(19)의 입력 전압(VFB')을 시간과 함께 저하시켜 간다. 그에 따라, PWM 신호(Spwm)의 듀티비는 완만하게 저하해 가고, 코일 전류(IL1)도 완만하게 감소한다.
상술한 바와 같이, 소프트 오프 회로(40)는, PWM 신호(Spwm)와 동기하여, 전압(VFB')을 저하시킨다. 따라서 PWM 신호(Spwm)의 듀티비를, 1사이클마다 서서히 저하시킬 수 있다. 그리고 그 변화량은, 정전류(Ic) 및 제어 클록 신호(CLK)의 듀티비에 따라 조절할 수 있다.
소등 기간(TOFF)으로의 천이 직후에 출력 전압(Vout)이 약간 상승한다. 이것은 스위칭 전원(4)이 무부하의 상태로, 코일 전류(IL1)가 약간 흐르는 것에 의한다.
소등 기간(TOFF)에 있어서 PWM 신호(Spwm)의 듀티비가 0이 되면, 스위칭 트랜지스터(M1)의 스위칭이 정지한다.
시각 t2에 펄스 신호(PWM)가 하이레벨로부터 하이레벨로 천이하면, 점등 기간(TON)이 된다. 이 타이밍에서 제1 스위치(SW10a), 제2 스위치(SW10b)가 온하면, 펄스 변조기(19)의 입력 전압(VFB')이, FB 단자의 전압(VFB)과 동일한 레벨까지 복귀한다. 그 결과, 전회의 점등 기간(TON)과 거의 동일한 듀티비의 펄스 신호(Spwm)에 의해, 스위칭 트랜지스터(M1)의 스위칭이 재개된다.
이상이 발광 장치(3)의 동작이다.
도 3에는, 종래의 회로에 있어서의 파형도가 한 점 쇄선으로 나타내어진다. 종래는, 소등 기간(TOFF)으로 이행하면 즉시 PWM 신호(Spwm)가 로우레벨로 고정되고, 스위칭 트랜지스터(M1)의 스위칭이 정지하고 있었다. 그 결과, 코일 전류(IL1)가 급격하게 감소하여, 그것이 음향 노이즈의 원인이 되고 있었다.
이에 반해, 실시 형태에 따른 발광 장치(3)에 의하면, 소등 기간(TOFF)에 있어서 코일 전류(IL1)를 완만하게 감소시킴으로써, 인덕터(L1)의 음향 노이즈를 저감할 수 있다.
이상, 본 발명에 대해, 실시 형태를 기초로 설명하였다. 이 실시 형태는 예시이며, 그들의 각 구성 요소나 각 처리 프로세스, 그들의 조합에는, 다양한 변형예가 존재할 수 있다. 이하, 이러한 변형예에 대해 설명한다.
실시 형태에서는 인덕터를 이용한 비절연형의 스위칭 전원을 설명하였지만, 본 발명은 트랜스를 이용한 절연형의 스위칭 전원에도 적용 가능하다.
실시 형태에서는, 발광 장치(3)의 어플리케이션으로서 전자 기기를 설명하였지만, 용도는 특별히 한정되지 않으며, 조명 등에도 이용할 수 있다.
실시 형태에서는, 펄스형상의 전류(IDIS)에 의해 소프트 오프용 커패시터(C4)를 방전하는 경우를 설명하였지만, 연속적인 전류(IDIS)에 의해 소프트 오프용 커패시터(C4)를 방전해도 된다.
또, 본 실시 형태에 있어서, 하이레벨, 로우레벨의 논리 신호의 설정은 일례이며, 인버터 등에 의해 적절히 반전시킴으로써 자유롭게 변경하는 것이 가능하다.
실시 형태에 의거하여, 구체적인 어구를 이용해 본 발명을 설명하였지만, 실시 형태는, 본 발명의 원리, 응용을 나타내고 있는 것에 지나지 않으며, 실시 형태에는, 청구의 범위에 규정된 본 발명의 사상을 일탈하지 않는 범위에서, 많은 변형예나 배치의 변경이 인정된다.
2 : 전자 기기
3 : 발광 장치
4 : 스위칭 전원
5 : LCD 패널
6 : LED 스트링
8 : 전류 구동 회로
9 : PWM 컨트롤러
100 : 제어 IC
102 : 출력 회로
19 : 펄스 변조기
20 : 펄스폭 변조기
22 : 오차 증폭기
24 : 오실레이터
26 : PWM 컴퍼레이터
28 : 드라이버
C3 : 위상 보상용 커패시터
R7 : 위상 보상용 저항
SW10a : 제1 스위치
SW10b : 제2 스위치
40 : 소프트 오프 회로
C4 : 소프트 오프용 커패시터
42 : 방전 회로
44 : 전류원
M6 : 스위치
C2 : 커패시터
M2, M3 : 트랜지스터
L1 : 인덕터
C1 : 출력 커패시터
D1 : 정류 다이오드
M1 : 스위칭 트랜지스터

Claims (9)

  1. 발광 소자의 일단에 구동 전압을 공급하는 스위칭 전원의 제어 회로로서,
    버스트 조광을 위한 PWM 신호가 점등 기간을 나타내는 레벨일 때, 상기 스위칭 전원의 출력 전압에 따른 검출 전압이 소정의 기준 전압과 일치하도록 듀티비가 조절되는 펄스 신호(Spwm)를 생성하는 펄스 변조기와,
    상기 펄스 신호(Spwm)에 의거하여, 상기 스위칭 전원의 스위칭 소자를 구동하는 드라이버를 구비하며,
    상기 펄스 변조기는, 상기 PWM 신호가 점등 기간을 나타내는 레벨로부터 소등 기간을 나타내는 레벨로 천이하면, 상기 펄스 신호(Spwm)의 듀티비를 시간과 함께 저하시키는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
  2. 간헐 구동되는 발광 소자의 일단에 구동 전압을 공급하는 스위칭 전원의 제어 회로로서,
    상기 발광 소자의 점등 기간에 있어서, 상기 스위칭 전원의 출력 전압에 따른 검출 전압이 소정의 기준 전압과 일치하도록 듀티비가 조절되는 펄스 신호를 생성하는 펄스 변조기와,
    상기 펄스 신호에 의거하여, 상기 스위칭 전원의 스위칭 소자를 구동하는 드라이버를 구비하며,
    상기 펄스 변조기는, 상기 발광 소자의 점등 기간으로부터 소등 기간으로 천이하면, 상기 펄스 신호의 듀티비를 시간과 함께 저하시키고,
    상기 펄스 변조기는,
    위상 보상용 커패시터 및 위상 보상용 저항을 접속하기 위한 피드백 단자와,
    상기 발광 소자의 점등 기간에 있어서, 상기 검출 전압과 상기 기준 전압의 오차에 따른 전류를 생성하여, 상기 피드백 단자에 공급하는 오차 증폭기와,
    상기 피드백 단자에 발생하는 전압을 받아, 그것에 따른 듀티비를 갖는 상기 펄스 신호를 생성하는 펄스 생성부와,
    상기 발광 소자의 점등 기간으로부터 소등 기간으로 천이하면, 상기 펄스 신호의 듀티비가 저하하도록, 상기 펄스 생성부에 입력되는 전압을 변화시키는 소프트 오프 회로와,
    상기 오차 증폭기의 출력 단자와 상기 피드백 단자의 사이에 설치되며, 점등 기간에 온, 소등 기간에 오프하는 제1 스위치와,
    상기 펄스 생성부의 입력 단자와 상기 피드백 단자의 사이에 설치되며, 점등 기간에 온, 소등 기간에 오프하는 제2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 소프트 오프 회로는,
    상기 펄스 생성부의 입력 단자와 고정 전압 단자의 사이에 설치되고, 점등 기간에 있어서 상기 피드백 단자의 전압에 의해 충전되는 소프트 오프용 커패시터와,
    소등 기간에 있어서 상기 소프트 오프용 커패시터를 방전하는 방전 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 방전 회로는, 상기 펄스 신호와 동일한 주파수의 제어 신호에 의해 온, 오프되는 전류를 발생하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭 전원의 출력 전압에 따른 검출 전압은, 상기 발광 소자의 타단에 발생하는 전압인 것을 특징으로 하는 제어 회로.
  6. 발광 소자와,
    상기 발광 소자의 일단에 구동 전압을 공급하는 스위칭 전원과,
    상기 발광 소자의 타단에 접속되며, 목표 휘도에 따른 간헐적인 구동 전류를 공급하는 전류 구동 회로를 구비하며,
    상기 스위칭 전원은,
    스위칭 소자를 포함하는 출력 회로와,
    상기 스위칭 소자를 구동하는 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  7. 액정 패널과,
    상기 액정 패널의 백라이트로서 설치된 청구항 6에 기재된 발광 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  8. 간헐 구동되는 발광 소자의 일단에 구동 전압을 공급하는 스위칭 전원의 제어 회로로서,
    상기 발광 소자의 점등 기간에 있어서, 상기 스위칭 전원의 출력 전압에 따른 검출 전압이 소정의 기준 전압과 일치하도록 듀티비가 조절되는 펄스 신호를 생성하는 펄스 변조기와,
    상기 펄스 신호에 의거하여, 상기 스위칭 전원의 스위칭 소자를 구동하는 드라이버를 구비하며,
    상기 펄스 변조기는,
    위상 보상용 커패시터 및 위상 보상용 저항을 접속하기 위한 피드백 단자와,
    상기 발광 소자의 점등 기간에 있어서, 상기 검출 전압과 상기 기준 전압의 오차에 따른 전류를 생성하여, 상기 피드백 단자에 공급하는 오차 증폭기와,
    상기 피드백 단자에 발생하는 전압을 받아, 그것에 따른 듀티비를 갖는 상기 펄스 신호를 생성하는 펄스 생성부와,
    상기 오차 증폭기의 출력 단자와 상기 피드백 단자의 사이에 설치되며, 점등 기간에 온, 소등 기간에 오프하는 제1 스위치와,
    상기 펄스 생성부의 입력 단자와 상기 피드백 단자의 사이에 설치되며, 점등 기간에 온, 소등 기간에 오프하는 제2 스위치를
    포함하며, 상기 발광 소자의 점등 기간으로부터 소등 기간으로 천이하면, 상기 펄스 신호의 듀티비를 시간과 함께 저하시키는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
  9. 간헐 구동되는 발광 소자의 일단에 구동 전압을 공급하는 스위칭 전원의 제어 방법으로서,
    상기 발광 소자의 점등 기간에 있어서, 상기 스위칭 전원의 출력 전압에 따른 검출 전압이 소정의 기준 전압과 일치하도록 듀티비가 조절되는 펄스 신호를 펄스 변조기가 생성하는 단계와,
    상기 펄스 신호에 의거하여, 상기 스위칭 전원의 스위칭 소자를 구동하는 단계와,
    상기 발광 소자의 점등 기간으로부터 소등 기간으로 천이하면, 상기 펄스 신호의 듀티비를 시간과 함께 저하시키는 단계를 구비하며,
    상기 펄스 변조기는,
    위상 보상용 커패시터 및 위상 보상용 저항을 접속하기 위한 피드백 단자와,
    상기 발광 소자의 점등 기간에 있어서, 상기 검출 전압과 상기 기준 전압의 오차에 따른 전류를 생성하여, 상기 피드백 단자에 공급하는 오차 증폭기와,
    상기 피드백 단자에 발생하는 전압을 받아, 그것에 따른 듀티비를 갖는 상기 펄스 신호를 생성하는 펄스 생성부와,
    상기 오차 증폭기의 출력 단자와 상기 피드백 단자의 사이에 설치되는 제1 스위치와,
    상기 펄스 생성부의 입력 단자와 상기 피드백 단자의 사이에 설치되는 제2 스위치를 포함하며,
    상기 제어 방법은,
    상기 점등 기간에 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 온하는 단계와,
    상기 소등 기간에 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 오프하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
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