KR101955034B1 - Ｌｅｄ 어레이 쇼트여부 감지회로 및 이를 이용한 ｌｅｄ 구동장치 - Google Patents

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Abstract

LED 어레이의 쇼트여부 감지회로가 개시된다. 본 쇼트여부 감지회로는, 복수의 LED 어레이 각각의 피드백 전압을 측정하고, 상기 측정된 복수의 피드백 전압 중 가장 낮은 제1 피드백 전압을 출력하는 전압 측정부, 상기 측정된 복수의 피드백 전압을 이용하여 LED 어레이의 쇼트 여부를 감지하는 쇼트 감지부, 및, 제1 피드백 전압이 기설정된 제1 기준전압 이상이면 쇼트 감지 동작이 중지되도록 쇼트 감지부를 제어하는 감지 제어부를 포함한다.

Description

ＬＥＤ 어레이 쇼트여부 감지회로 및 이를 이용한 ＬＥＤ 구동장치{DETECTING CIURCUIT FOR SHORT OF LED ARRAY AND LED DRIVER APPARATUS HAVING THE SAME IN}
본 발명은 LED 어레이 쇼트여부 감지회로 및 이를 이용한 LED 구동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LED 어레이의 쇼트여부를 정확하게 감지할 수 있는 LED 어레이 쇼트여부 감지회로 및 이를 이용한 LED 구동장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD)는 다른 표시 장치에 비해 두께가 얇고 무게가 가벼우며, 구동 전압 및 소비 전력이 낮아서 널리 사용되고 있다. 그러나 액정 표시 장치는 자체적으로 발광을 하지 못하는 비발광 소자이므로 액정 표시 패널에 광을 공급하기 위한 별도의 백라이트를 필요로 한다.
액정 표시 장치의 백라이트 광원으로는 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL) 및 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 등이 많이 사용된다. 냉음극 형광램프는 수은을 사용하기 때문에 환경 오염을 유발할 수 있고, 응답속도가 느리며, 색 재현성이 낮을 뿐만 아니라 LCD 패널의 경박단소화에도 적절하지 못한 단점을 가졌다.
반면에, 발광 다이오드는 환경 유해 물질을 사용하지 않아 친환경적이며, 임펄스 구동이 가능한 이점이 있다. 그리고 색 재현성이 우수하며, 적색, 녹색, 청색 발광 다이오드의 광량을 조정하여 휘도, 색 온도 등을 임의로 변경할 수 있을 뿐만 아니라, LCD 패널의 경박단소화에 적합한 장점들을 가지므로, 최근 LCD 패널 등의 백라이트용 광원으로 많이 채용되고 있는 실정이다.
이와 같이, 발광 다이오드를 채용한 LCD 백라이트에서 발광 다이오드를 여러 개 직렬 연결하여 사용하는 경우(즉, LED 어레이를 이용하는 경우), 발광 다이오드에 일정한 정전류를 제공할 수 있는 구동회로가 필요하며, 발광 다이오드에 전원을 조정하기 위한 DC-DC 컨버터가 필요하다.
한편, LED 어레이는 오랜 구동 또는 충격 등에 의하여 쇼트(short)되는 경우가 있는데, 이와 같은 LED 어레이의 쇼트를 감지하기 위한 보호 회로가 필요하다.
구체적으로, 종래의 보호 회로는 LED 어레이의 피드백 전압(VFB)을 측정하여 LED 어레이의 쇼트를 감지하는데, LED 어레이의 쇼트와 무관한 정전류원의 정착시간 또는 정전류의 피크 전류에 의한 비정상적인 피드백 전압(VFB)을 LED 어레이의 쇼트로 감지하는 문제점이 있었다.
도 11은 종래의 LED 구동장치에 따른 구동 전압 및 피드백 전압의 파형도이다.
도 11a을 참조하면, LED 구동 초기에 모든 LED 어레이의 턴-온을 위하여 목표 전압보다 높은 구동 전압을 LED 어레이에 인가함을 확인할 수 있다. 그리고 도 11b를 참조하면, LED 구동 과정 중에 LED 어레이에 일시적으로 높은 구동 전압을 LED 어레이에 인가하는 경우가 존재함을 확인할 수 있다.
이와 같이 높은 구동 전압을 LED 어레이에 인가하는 경우, 피드백 전압은 이에 대응하여 증가하게 된다. 그러나 종래의 보호회로는 이와 같은 일시적인 피드백 전압의 상승을 LED 어레이의 쇼트로 감지하는 경우가 존재하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 LED 어레이의 쇼트여부를 정확하게 감지할 수 있는 LED 어레이 쇼트여부 감지회로 및 이를 이용한 LED 구동장치를 제공하는 데 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 쇼트여부 감지회로는, 상기 복수의 LED 어레이 각각의 피드백 전압을 측정하고, 상기 측정된 복수의 피드백 전압 중 가장 낮은 제1 피드백 전압을 출력하는 전압 측정부, 상기 측정된 복수의 피드백 전압을 이용하여 LED 어레이의 쇼트 여부를 감지하는 쇼트 감지부, 및, 상기 제1 피드백 전압이 기설정된 제1 기준전압 이상이면 쇼트 감지 동작이 중지되도록 상기 쇼트 감지부를 제어하는 감지 제어부를 포함한다.
이 경우, 상기 감지 제어부는, 상기 제1 피드백 전압이 기설정된 제2 기준전압 이하이면, 쇼트 감지 동작이 수행되도록 상기 쇼트 감지부를 제어하는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 제1 기준전압과 상기 제2 기준전압은 동일할 수 있다.
한편, 상기 제1 기준전압은 상기 제2 기준전압보다 클 수 있다.
한편, 상기 제1 기준전압은 상기 LED 어레이의 정상 동작시의 피드백 전압보다 큰 것이 바람직하다.
한편, 상기 전압 측정부는, 상기 복수의 LED 어레이 중 오프된 LED 어레이의 피드백 전압은 제외하고, 가장 낮은 제1 피드백 전압을 출력하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 감지 제어부는, 상기 제1 피드백 전압이 상기 기설정된 제1 기준전압 이상이면 로우(low) 신호를 출력하는 비교기일 수 있다.
한편, 상기 감지 제어부는, 상기 제1 피드백 전압이 상기 기설정된 제1 기준전압 이상이면 로우(low) 신호를 출력하고, 상기 제1 피드백 전압이 상기 기설정된 제1 기준전압보다 낮은 전압레벨을 갖는 제2 기준전압 이하이면 하이(high) 신호를 출력하는 히스테리시스 비교기일 수도 있다.
한편, 본 쇼트여부 감지회로는, 상기 LED 어레이를 구동하기 위한 디밍 신호의 온 구간에서만 상기 제1 피드백 전압을 지연하여 상기 감지 제어부에 제공하는 지연부를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 지연부는, 상기 디밍 신호를 지연하는 지연 소자, 상기 디밍 신호와 상기 지연된 디밍 신호를 입력받아 축소된 디밍 신호를 출력하는 AND 게이트, 및, 상기 축소된 디밍 신호가 온인 구간에서 상기 제1 피드백 전압을 상기 감지 제어부에 제공하는 먹스(MUX)를 포함할 수 있다.
한편, 본 실시 예에 따른 LED 구동장치는, 복수의 LED 어레이, 상기 복수의 LED 어레이에 구동 전압 및 정전류를 제공하고, 상기 복수의 LED 어레이의 쇼트 여부를 감지하는 LED 구동회로, 및, 상기 복수의 LED 어레이 각각의 피드백 전압을 측정하고, 상기 측정된 복수의 피드백 전압 중 가장 낮은 제1 피드백 전압이 기설정된 제1 기준전압 이상인 경우에, 상기 LED 구동 회로의 쇼트 여부 감지 동작이 중지 되도록 상기 LED 구동 회로를 제어하는 감지부를 포함한다.
이 경우, 상기 감지부는, 상기 복수의 LED 어레이 각각의 피드백 전압을 측정하고, 상기 측정된 복수의 피드백 전압 중 가장 낮은 제1 피드백 전압을 출력하는 전압 측정부, 및, 상기 감지된 제1 피드백 전압이 기설정된 제2 기준전압 이하이면, 쇼트 감지 동작이 수행되도록 상기 LED 구동 회로를 제어하고, 상기 감지된 제1 피드백 전압이 상기 기설정된 제1 기준전압 이상이면 쇼트 감지 동작이 중지되도록 상기 LED 구동 회로를 제어하는 감지 제어부를 포함한다.
이 경우, 상기 제1 기준전압은 상기 제2 기준전압보다 크거나 같은 것이 바람직하다.
한편, 상기 제1 기준전압은 상기 LED 어레이의 정상 동작시의 피드백 전압보다 큰 것이 바람직하다.
한편, 상기 전압 측정부는, 상기 복수의 LED 어레이 중 오프된 LED 어레이의 피드백 전압은 제외하고, 가장 낮은 제1 피드백 전압을 출력하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 감지 제어부는, 상기 제1 피드백 전압이 상기 기설정된 제1 기준전압 이상이면 로우(low) 신호를 출력하는 비교기일 수 있다.
한편, 상기 감지 제어부는, 상기 제1 피드백 전압이 상기 기설정된 제1 기준전압 이상이면 로우(low) 신호를 출력하고, 상기 제1 피드백 전압이 상기 기설정된 제1 기준전압보다 낮은 전압레벨을 갖는 제2 기준전압 이하이면 하이(high) 신호를 출력하는 히스테리시스 비교기일 수도 있다.
한편, 상기 감지부는, 상기 LED 어레이를 구동하기 위한 디밍 신호의 온 구간에서만 상기 제1 피드백 전압을 지연하여 상기 감지 제어부에 제공하는 지연부를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 지연부는, 상기 디밍 신호를 지연하는 지연 소자, 상기 디밍 신호와 상기 지연된 디밍 신호를 입력받아 축소된 디밍 신호를 출력하는 AND 게이트, 및, 상기 축소된 디밍 신호가 온인 구간에서 상기 제1 피드백 전압을 상기 감지 제어부에 제공하는 먹스(MUX)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 LED 구동장치는, LED 어레이의 쇼트가 감지되면, 상기 LED 구동회로의 동작을 중지시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 본 실시 예에 따른 LED 구동회로는, 피드백 전압의 비정상적인 구간을 배제한 영역에서 LED 어레이의 피드백 전압을 측정하는바, LED 어레이의 쇼트 여부를 정확하게 감지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 구동장치의 구성을 나타내는 블록도,
도 2는 도 1의 LED 구동회로의 구체적인 구성을 도시한 블록도,
도 3은 도 2의 LED 구동부의 구체적인 구성을 도시한 블록도,
도 4는 제1 실시 예에 따른 감지부의 구성을 도시한 블록도,
도 5 및 도 6은 제1 실시 예에 따른 감지부의 구체적인 회로도,
도 7은 도 4의 감지부의 동작을 설명하기 위한 파형도,
도 8은 제2 실시 예에 따른 감지부의 구성을 도시한 블록도,
도 9는 도 8의 지연부의 구체적인 회로도,
도 10은 도 8의 지연부의 동작을 설명하기 위한 파형도, 그리고,
도 11은 종래의 LED 구동장치의 구동 전압 및 피드백 전압의 파형도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 구동장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, LED 구동장치(1000)는 LED 구동회로(100), 복수의 LED 어레이(200), 감지부(300), 제어부(400)를 포함한다. 이러한 LED 구동장치(1000)는 영상을 표시하는 영상표시장치(예를 들어, 모니터, 디지털 TV, 노트북, 휴대폰, MP3 Player, PMP 등)일 수 있다.
LED 구동회로(100)는 복수의 LED 어레이(200)의 구동을 위한 디밍 신호를 입력받고, 입력받은 디밍 신호에 따라 복수의 LED 어레이(200)에 구동 전압 및 구동 전류를 제공한다. LED 구동회로(100)의 구체적인 구성에 대해서는 도 2를 참조하여 후술한다.
복수의 LED 어레이(200)는 발광동작을 수행하는 복수개의 LED가 직렬로 연결된 LED 어레이가 복수개 병렬 연결된 것이다.
감지부(300)는 복수의 LED 어레이 각각의 피드백 전압을 측정하고, 측정된 피드백 전압 중 가장 낮은 피드백 전압이 기설정된 제2 기준전압 이하인 경우에, 복수의 LED 어레이의 쇼트 여부를 감지하거나 감지하도록 할 수 있다. 감지부(300)의 구체적인 구성 및 동작은 도 4 내지 도 10을 참조하여 후술한다.
제어부(400)는 LED 구동장치(1000) 내의 각 구성을 제어한다. 구체적으로, 제어부(400)는 복수의 LED 어레이(200)의 구동을 위한 디밍 신호를 생성하여, 생성된 디밍 신호를 LED 구동회로(100)에 제공할 수 있다. 그리고 제어부(400)는 복수의 LED 어레이(200)의 쇼트 여부를 직접 감지하거나, 감지하도록 감지부(300)를 제어할 수 있다. 그리고 감지부(300)에서 복수의 LED 어레이(200)의 쇼트가 감지되면, 제어부(400)는 LED 구동회로(100)의 동작을 중지시킬 수 있다.
이상과 같이 본 실시 예에 따른 LED 구동장치(1000)는 비정상적인 피드백 전압을 갖는 구간에서는 LED 어레이의 쇼트 여부를 감지하지 않는바, LED 어레이의 쇼트 여부를 정확하게 감지할 수 있다.
한편, 도 1을 설명함에 있어서, LED 구동회로(100)와 감지부(300)가 별도의 구성인 것으로 도시하고 설명하였으나, 구현시에는 LED 구동회로(100)와 감지부(300)는 하나의 구성, 즉, 하나의 IC로 구현될 수 있다. 또한, 도 1을 설명함에 있어서, LED 어레이의 쇼트 여부를 감지부(300)에서 감지하는 것으로 설명하고 도시하였으나, 쇼트 여부 감지는 LED 구동 장치(100)에서 수행되고, 감지부(300)는 쇼트 여부 감지의 수행 여부만을 판단하는 형태로도 구현될 수 있다.
도 2는 도 1의 LED 구동회로(100)의 구체적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 2를 참고하면, LED 구동회로(100)는 입력부(110), PWM 신호 생성부(120), DC-DC 컨버터(130), LED 구동부(140), 기준전압 생성부(150)를 포함한다.
입력부(110)는 복수의 LED 어레이(200)의 구동을 위한 디밍 신호를 입력받는다. 구체적으로, LED에 대한 디지털 디밍 방법으로 다이렉트 모드(direct mode), 고정 위상 모드(fixed phase mode), 위상 이동 모드(phase shift mode)가 존재한다. 여기서, 다이렉트 모드는 PWM 주파수 및 온 듀티(On duty) 신호 모두를 외부(PAD)에서 제어하는 방식이고, 고정 위상 모드 및 위상 이동 모드는 PWM 주파수는 IC 내부적으로 생성하고 온 듀티 신호만 PAD에서 입력받아 제어하는 방식이다. 여기서 디밍 신호란, LED의 휘도와 색 온도 등을 조정하거나 온도 보상을 위한 신호이다. 한편, 본 실시 예에서는 디밍 신호를 외부로부터 입력받는 다이렉트 모드 방식에 대해서만 설명하였지만, 구현시에는 고정 위상 모드 및 위상 이동 모드와 같은 방식으로 구현될 수도 있다.
PWM 신호 생성부(120)는 기준전압에 따라 PWM 신호를 생성한다. 구체적으로, PWM 신호 생성부(120)는 후술할 기준전압 생성부(150)에서 생성된 기준전압에 따라 DC-DC 컨버터(130)의 구동 전압의 크기를 제어하기 위한 PWM 신호를 생성할 수 있다.
DC-DC 컨버터(130)는 스위칭 동작을 수행하는 트랜지스터를 포함하고, 트랜지스터의 스위치 동작에 의하여 복수의 LED 어레이(200)에 구동 전압을 제공한다. 구체적으로, DC-DC 컨버터(130)는 PWM 신호 생성부(120)에서 생성된 PWM 신호에 기초하여 DC 전압을 컨버팅하고, 컨버팅된 DC 전압(즉, 구동 전압)을 복수의 LED 어레이(200)에 제공할 수 있다. 이때, DC-DC 컨버터(130)는 복수의 LED 어레이(200)가 포화 영역에서 동작하도록 복수의 LED 어레이(200)의 순방향 바이어스 전압에 대응하는 전압을 복수의 LED 어레이(200)에 제공할 수 있다.
LED 구동부(140)는 디밍 신호를 이용하여 복수의 LED 어레이(200)를 구동하기 위한 정전류를 제공한다. 구체적으로, LED 구동부(140)는 디밍 신호를 이용하여 복수의 LED 어레이(200) 내의 구동 전류의 크기를 조정하여, 조정된 정전류(즉, 구동 전류)를 복수의 LED 어레이(200) 각각에 제공할 수 있다. LED 구동부(140)의 구체적인 구성 및 동작은 도 3을 참조하여 후술한다.
기준전압 생성부(150)는 기준전압을 생성한다. 구체적으로, 기준전압 생성부(150)는 복수의 LED 어레이 각각의 피드백 전압(또는 포워드 전압)을 측정하고, 측정된 피드백 전압 중 가장 낮은 전압을 갖는 LED 어레이에 대응되는 기준전압을 PWM 신호 생성부(120)에 제공할 수 있다. 여기서 피드백 전압은 LED 어레이와 LED 구동부(140)가 공통으로 접하는 노드의 전압이다. 한편, 본 실시 예에서는 기준전압 생성부(150)가 직접 피드백 전압을 측정하고 이중 가장 낮은 전압을 찾는 것으로 설명하였지만, 구현시에는 후술하는 감지부(300)의 전압 측정부(310)에 출력 값을 이용하는 형태로도 구현할 수 있다.
도 3은 도 2의 LED 구동부의 구체적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 3을 참고하면, LED 구동부(140)는 비교기(141), 트랜지스터(142), 저항(RS1) 및 복수의 스위칭부(143, 144, 145, 146)로 구성될 수 있다.
비교기(141)는 트랜지스터(142)와 저항(RS1)이 공통 접하는 공통 노드의 전압(VS)과 기설정된 비교 전압(VREF)을 비교하여 트랜지스터(142)를 제어한다. 구체적으로, 비교기(141)는 OP-AMP로 구현될 수 있으며, OP-AMP로 구현되는 경우, 양의 단자가 비교 전압(VREF)을 입력받고, 음의 단자가 저항(RS1)과 트랜지스터(142)가 공통 접하는 공통 노드의 전압(VS)을 입력받고, 출력단이 제1 스위치(143)를 통하여 트랜지스터(142)의 게이트에 연결된다.
트랜지스터(142)는 비교기(141)의 출력 신호 및 복수의 스위칭부(143, 144, 145, 146)의 연결 상태에 따라 스위칭 동작을 수행한다. 구체적으로, 트랜지스터(142)는 드레인이 LED 어레이(200-1)의 일 단과 연결되고, 소스가 저항(RS1)과 연결되고, 게이트가 제1 스위치(143)를 통하여 비교기(141)의 출력단에 연결된다. 한편, 본 실시 예에서는 n-MOS 트랜지스터를 이용하여 트랜지스터를 구현하는 예만을 도시하였지만, 구현시에는 다른 스위칭 소자를 이용하여 구현할 수도 있다.
저항(RS1)은 일 단이 트랜지스터(142)의 소스와 연결되고, 타 단이 접지된다.
복수의 스위칭부(143, 144, 145, 146)는 확장된 디밍 신호에 따라 비교기(141)의 출력 신호를 선택적으로 트랜지스터(142)에 제공한다. 구체적으로, 복수의 스위칭부(143, 144, 145, 146)는 제1 스위치(143), 제2 스위치(144), 제3 스위치(145), 제4 스위치(146)를 포함한다.
제1 스위치(143)는 비교기(141)와 트랜지스터(142)의 게이트 사이에 배치되며, 디밍 신호가 온(on)되면 연결되고, 디밍 신호가 오프(off)되면 개방된다.
제2 스위치(144)는 트랜지스터(142)의 소스와 저항(RS1)이 공통 접하는 공통 노드와 비교기(141)의 음의 단자 사이에 배치되며, 디밍 신호가 온(on)되면 연결되고, 디밍 신호가 오프(off)되면 개방된다.
제3 스위치(145)는 비교기(141)의 음의 단자와 비교기(141)의 출력단 사이에 배치되며, 디밍 신호가 온(on) 되면 개방되고, 디밍 신호가 오프(off)되면 연결된다.
제4 스위치(146)는 트랜지스터(142)의 게이트와 접지단 사이에 배치되며, 디밍 신호가 온(on) 되면 개방되고, 디밍 신호가 오프(off)되면 연결된다.
따라서, 디밍 신호가 온(on)되면, 제1 스위치(143) 및 제2 스위치(144)는 연결되고, 제3 스위치(145) 및 제4 스위치(146)는 개방되는바, 비교기(141)는 트랜지스터(142)와 저항(RS1)이 공통 접하는 공통 노드의 전압(VS)과 기설정된 비교 전압(VREF)을 비교하여 트랜지스터(142)를 제어한다.
반대로 디밍 신호가 오프(off)되면, 제1 스위치(143) 및 제2 스위치(144)는 개방되고, 제3 스위치(145) 및 제4 스위치(146)는 연결되는바, 트랜지스터(142)의 게이트는 접지단에 연결되어 트랜지스터(142)는 LED 어레이(200-1)에 정전류 공급을 차단한다.
한편, 도 3에는 LED 구동장치(1000)가 4개의 LED 어레이를 갖는 것으로 도시하였으나, 복수의 LED 어레이는 3개 이하 또는 5개 이상의 LED 어레이일 수 있다. 그리고 LED 구동부(140)는 LED 어레이의 개수에 대응되게 구비될 수 있다.
도 4는 제1 실시 예에 따른 감지부의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 제1 실시 예에 따른 감지부(300)는 전압 측정부(310), 쇼트 감지부(320) 및, 감지 제어부(330)로 구성될 수 있다. 한편, 본 실시 예에 따른 감지부(300)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 감지회로로 구현될 수 있다.
전압 측정부(310)는 복수의 LED 어레이 각각의 피드백 전압을 측정하고, 측정된 피드백 전압 중 가장 낮은 제1 피드백 전압을 출력한다. 이때, 전압 측정부(310)는 복수의 LED 어레이 중 오프된 LED 어레이의 피드백 전압은 제외하고, 가장 낮은 제1 피드백 전압을 출력할 수 있다. 본 실시 예에서는 가장 낮은 피드백 전압만을 이용하는 것을 도시하고 설명하였으나, 구현시에는 두 번째로 낮은 전압 값 또는 세 번째로 낮은 전압 값을 갖는 피드백 전압을 이용하는 형태로도 구현될 수 있다.
쇼트 감지부(320)는 복수의 LED 어레이의 피드백 전압 중 어느 하나가 기설정된 제3 기준전압 이상이면 LED 어레이가 쇼트된 것으로 감지할 수 있다. 여기서 제3 기준전압은 LED 어레이의 정상 동작시의 피드백 전압보다 큰 것이 바람직하다. 이러한 제3 기준전압의 크기는 시스템마다 변경될 수 있으며, 제조사의 실험에 의하여 최적화된 전압 값이 선택될 수 있다. 본 실시 예에서는 피드백 전압을 이용하여 LED 어레이의 쇼트 여부를 감지하는 것으로 설명하였으나, 다른 방식을 이용하여 쇼트 여부를 감지하는 형태로도 구현될 수 있다. 또한, 본 실시 예에서는 감지부(300) 내에 쇼트 감지부(320)가 포함되는 것으로 설명하였으나, 쇼트 감지부(320)는 상술한 LED 구동 회로(100)에 구비될 수도 있다.
감지 제어부(330)는 LED 구동회로(100)가 비정상적인 구동 전압을 복수의 LED 어레이(200)에 공급중인지를 판단한다. 구체적으로, 비정상적인 구동 전압이 공급중인지를 판단하기 위하여, 감지 제어부(330)는 쇼트가 되지 않은 LED 어레이로 예측할 수 있는 첫 번째 낮은 전압 값을 갖는 제1 피드백 전압이 비정상적인 값을 갖는지를 판단할 수 있다. 즉, 감지 제어부(330)는 감지된 제1 피드백 전압이 기설정된 제1 기준전압 이상인지를 판단할 수 있다. 여기서 제1 기준 전압은 LED 어레이의 정상 동작시의 피드백 전압보다 큰 것이 바람직하다. 이러한 제1 기준전압의 크기는 시스템마다 변경될 수 있으며, 제조사의 실험에 의하여 최적화된 전압 값이 선택될 수 있다. 한편, 본 실시 예에서는 첫 번째 낮은 전압을 이용하여 LED 구동회로(100)가 비정상적인 구동 전압을 인가하는 것인지를 판단하는 예만을 설명하였지만, 다른 순위의 피드백 전압을 이용하는 형태로도 구현할 수 있다.
그리고 감지 제어부(330)는 LED 구동회로(100)가 비정상적인 구동 전압을 복수의 LED 어레이에 공급중인 경우에, 감지 동작이 중지 되도록 쇼트 감지부(320)를 제어할 수 있다. 그리고 감지 제어부(330)는 정상적인 구동 전압이 복수의 LED 어레이에 공급중인 경우에는 감지 동작이 수행되도록 쇼트 감지부(320)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 감지 제어부(330)는 감지된 제1 피드백 전압이 기설정된 제2 기준전압 이하이면, 쇼트 감지 동작이 수행되도록 쇼트 감지부(320)를 제어할 수 있다.
여기서 제2 기준전압은 제1 기준전압과 같을 수 있으며, 제1 기준전압보다 낮을 수 있다. 구체적으로, 제2 기준전압과 제1 기준전압이 같은 경우에는 감지 제어부(330)는 도 5에 도시된 바와 같이 제1 피드백 전압이 기설정된 제1 기준전압(VREF1)(또는 제2 기준전압) 이상이면 로우(low) 신호를 출력하는 비교기로 구현될 수 있다.
반대로 제2 기준전압(VREF3)이 제1 기준전압(VREF2)보다 낮은 경우에는, 감지 제어부(330)는 도 6에 도시된 바와 같이 제1 피드백 전압이 기설정된 제1 기준전압(VREF2) 이상이면 로우(low) 신호를 출력하고, 제1 피드백 전압이 기설정된 제1 기준전압(VREF2)보다 낮은 전압레벨을 갖는 제2 기준전압(VREF3) 이하이면 하이(high) 신호를 출력하는 히스테리시스 비교기로 구현될 수 있다. 이 경우, 제2 기준전압은 제조사의 실험에 의하여 최적화된 전압 값이 선택될 수 있다.
도 7은 도 4의 감지부의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.
도 7을 참조하면, 제1 피드백 전압이 기설정된 제1 기준전압 이상이 되는 시점에서, 쇼트 감지 동작이 수행되도록 하는 제어 신호(SHORT_EN)가 로우 신호가 됨을 확인할 수 있다. 그리고 제1 피드백 전압이 기설정된 제2 기준전압 이하가 되는 시점에, 쇼트 감지동작이 수행되도록 하는 제어 신호(SHORT_EN)가 하이 신호가 됨을 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 예에 따른 감지부는 비정상적인 피드백 전압을 갖는 구간에서는 LED 어레이의 쇼트 여부를 감지하지 않는바, LED 어레이의 쇼트 여부를 정확하게 감지할 수 있다.
도 8은 제2 실시 예에 따른 감지부의 구성을 도시한 블록도이다.
도 8을 참조하면, 제2 실시 예에 따른 감지부(300')는 전압 측정부(310), 쇼트 감지부(320), 감지 제어부(330) 및 지연부(340)로 구성될 수 있다. 한편, 도 4와 비교하여보면, 제2 실시 예에 따른 감지부(300')는 지연부(340)만 추가적으로 부가된 것일 뿐, 다른 구성은 제1 실시 예에 따른 감지부(300)와 동일하다. 따라서, 전압 측정부(310), 쇼트 감지부(320), 감지 제어부(330)의 구체적인 동작은 앞서 설명한 것과 동일한 중복 설명은 생략한다. 한편, 본 실시 예에 따른 감지부(300')는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 감지회로에 도 9에 도시된 바와 같은 지연회로가 부가되어 구현될 수 있다.
지연부(340)는 감지 제어부(330)에 비정상적인 제1 피드백 전압이 입력되는 것을 방지한다. 구체적으로, 도 10에 도시된 바와 같이 디밍 신호(PWMI)가 변화하면, 디밍 신호가 오프(off) 되는 구간에서는 피드백 전압(FB)의 변화가 바로 일어나지만, 디밍 신호가 온(on) 되는 구간에서는 피드백 전압(FB)의 변화는 일정 시간이 소요된다.
따라서, 이러한 변화 구간에서 비정상적인 제1 피드백 전압이 감지 제어부(330)에 제공되는 것을 방지하기 위하여, 지연부(340)는 LED 어레이(300)를 구동하기 위한 디밍 신호의 온 구간에서만 제1 피드백 전압을 지연하여 감지 제어부(330)에 제공한다. 구체적인 지연부(340)의 구성 및 동작에 대해서는 도 9를 참고하여 후술한다.
도 9는 도 8의 지연부의 구체적인 회로도이다.
도 9를 참조하면 지연부(340)는 지연 소자(341), AND 게이트(342) 및 MUX(343)로 구성된다.
지연 소자(341)는 입력부(110)에서 입력된 디밍 신호를 지연한다. 이때 지연 소자(341)는 입력된 디밍 신호를 1ms 내지 10ms 범위에서 지연할 수 있다.
AND 게이트(342)는 입력된 디밍 신호와 지연된 디밍 신호를 입력받아 축소된 디밍 신호를 출력한다. 구체적으로, AND 게이트(342)는 입력된 디밍 신호 및 지연 소자(341)의 출력을 입력받고, 입력된 디밍 신호와 지연된 디밍 신호의 논리곱을 축소된 디밍 신호로 출력할 수 있다. 이러한 AND 게이트(342)의 출력 파형은 도 10의 신호(MASK_SIG)와 같다.
MUX(343)는 축소된 디밍 신호가 온인 구간에서 제1 피드백 전압을 감지 제어부(330)에 제공한다. 구체적으로, MUX(342)는 AND 게이트(342)의 출력 신호(MASK_SIG)가 하이인 구간에서는 제1 피드백 전압을 감지 제어부(330)에 제공하고, AND 게이트(342)의 출력 신호(MASK_SIG)가 로우인 구간에서는 0V의 전압을 감지 제어부(330)에 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어 져서는 안 될 것이다.
1000: LED 구동장치 100: LED 구동회로
200: LED 어레이 300: 감지부
400: 제어부

Claims (20)

  1. 복수의 LED 어레이의 쇼트여부 감지회로에 있어서,
    상기 복수의 LED 어레이 각각의 피드백 전압을 측정하고, 상기 측정된 복수의 피드백 전압 중 가장 낮은 제1 피드백 전압을 출력하는 전압 측정부;
    상기 측정된 복수의 피드백 전압을 이용하여 LED 어레이의 쇼트 여부를 감지하는 쇼트 감지부; 및
    상기 복수의 LED 어레이에 비정상적인 구동 전압이 공급되어, 상기 제1 피드백 전압이 기설정된 제1 기준전압 이상이면 쇼트 감지 동작이 중지되도록 상기 쇼트 감지부를 제어하는 감지 제어부;를 포함하는 쇼트여부 감지회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감지 제어부는,
    상기 제1 피드백 전압이 기설정된 제2 기준전압 이하이면, 쇼트 감지 동작이 수행되도록 상기 쇼트 감지부를 제어하는 것을 특징으로 하는 쇼트여부 감지회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 기준전압과 상기 제2 기준전압은 동일한 것을 특징으로 하는 쇼트여부 감지회로.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 기준전압은 상기 제2 기준전압보다 큰 것을 특징으로 하는 쇼트 여부 감지회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기준전압은 상기 LED 어레이의 정상 동작시의 피드백 전압보다 큰 것을 특징으로 하는 쇼트여부 감지회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전압 측정부는,
    상기 복수의 LED 어레이 중 오프된 LED 어레이의 피드백 전압은 제외하고, 가장 낮은 제1 피드백 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 쇼트여부 감지회로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 감지 제어부는,
    상기 제1 피드백 전압이 상기 기설정된 제1 기준전압 이상이면 로우(low) 신호를 출력하는 비교기인 것을 특징으로 하는 쇼트여부 감지회로.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 감지 제어부는,
    상기 제1 피드백 전압이 상기 기설정된 제1 기준전압 이상이면 로우(low) 신호를 출력하고, 상기 제1 피드백 전압이 상기 기설정된 제1 기준전압보다 낮은 전압레벨을 갖는 제2 기준전압 이하이면 하이(high) 신호를 출력하는 히스테리시스 비교기인 것을 특징으로 하는 쇼트여부 감지회로.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 LED 어레이를 구동하기 위한 디밍 신호의 온 구간에서만 상기 제1 피드백 전압을 지연하여 상기 감지 제어부에 제공하는 지연부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쇼트여부 감지회로.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 지연부는,
    상기 디밍 신호를 지연하는 지연 소자;
    상기 디밍 신호와 상기 지연된 디밍 신호를 입력받아 축소된 디밍 신호를 출력하는 AND 게이트; 및
    상기 축소된 디밍 신호가 온인 구간에서 상기 제1 피드백 전압을 상기 감지 제어부에 제공하는 먹스(MUX);를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇼트여부 감지회로.
  11. LED 구동장치에 있어서,
    복수의 LED 어레이;
    상기 복수의 LED 어레이에 구동 전압 및 정전류를 제공하고, 상기 복수의 LED 어레이의 쇼트 여부를 감지하는 LED 구동회로; 및
    상기 복수의 LED 어레이에 비정상적인 구동 전압이 공급되어, 상기 복수의 LED 어레이에서 각각 측정된 복수의 피드백 전압 중 가장 낮은 제1 피드백 전압이 기설정된 제1 기준전압 이상인 경우에, 상기 LED 구동 회로의 쇼트 여부 감지 동작이 중지되도록 상기 LED 구동 회로를 제어하는 감지부;를 포함하는 LED 구동장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 복수의 LED 어레이 각각의 피드백 전압을 측정하고, 상기 측정된 복수의 피드백 전압 중 가장 낮은 제1 피드백 전압을 출력하는 전압 측정부; 및
    상기 감지된 제1 피드백 전압이 기설정된 제2 기준전압 이하이면, 쇼트 감지 동작이 수행되도록 상기 LED 구동 회로를 제어하고, 상기 감지된 제1 피드백 전압이 상기 기설정된 제1 기준전압 이상이면 쇼트 감지 동작이 중지되도록 상기 LED 구동 회로를 제어하는 감지 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 기준전압은 상기 제2 기준전압보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 LED 구동장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 기준전압은 상기 LED 어레이의 정상 동작시의 피드백 전압보다 큰 것을 특징으로 하는 LED 구동장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 전압 측정부는,
    상기 복수의 LED 어레이 중 오프된 LED 어레이의 피드백 전압은 제외하고, 가장 낮은 제1 피드백 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 감지 제어부는,
    상기 제1 피드백 전압이 상기 기설정된 제1 기준전압 이상이면 로우(low) 신호를 출력하는 비교기인 것을 특징으로 하는 LED 구동장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 감지 제어부는,
    상기 제1 피드백 전압이 상기 기설정된 제1 기준전압 이상이면 로우(low) 신호를 출력하고, 상기 제1 피드백 전압이 상기 기설정된 제1 기준전압보다 낮은 전압레벨을 갖는 제2 기준전압 이하이면 하이(high) 신호를 출력하는 히스테리시스 비교기인 것을 특징으로 하는 LED 구동장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 LED 어레이를 구동하기 위한 디밍 신호의 온 구간에서만 상기 제1 피드백 전압을 지연하여 상기 감지 제어부에 제공하는 지연부;를 더 포함하는 LED 구동장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 지연부는,
    상기 디밍 신호를 지연하는 지연 소자;
    상기 디밍 신호와 상기 지연된 디밍 신호를 입력받아 축소된 디밍 신호를 출력하는 AND 게이트; 및
    상기 축소된 디밍 신호가 온인 구간에서 상기 제1 피드백 전압을 상기 감지 제어부에 제공하는 먹스(MUX);를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 LED 구동장치는,
    LED 어레이의 쇼트가 감지되면, 상기 LED 구동회로의 동작을 중지시키는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치.
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