KR20090090665A - 발광다이오드 구동회로 - Google Patents

Abstract

평판 디스플레이 기기로 가장 많이 사용되는 LCD(liquid crystal display)의 백라이트를 발광다이오드(LED: light-emitting diode)로 사용할 경우 그 LED 유닛을 효율적으로 구동하기 위한 발광다이오드 구동회로가 개시된다.

개시된 발광다이오드 구동회로는, 스위칭 방식으로 공급되는 직류 전압을 상기 다수의 LED를 구동하기 위한 일정 전압 이상의 출력 전압(Vo)으로 변환하는 스위칭 컨버터(Switching Converter)와; 스위칭 컨버터에서 변환된 출력 전압으로 발광하는 상기 다수의 LED가 구비된 LED 어레이(Array)부와; 상기 LED 어레이부에 공급되는 전류가 정전류가 되도록 제어하는 정전류 구동 회로(Constant Current Driver)와; 상기 스위칭 컨버터를 제어하여 상기 출력 전압(Vo)이 적어도 상기 LED 어레이부의 순 전압 이상이 되도록 제어하는 피드백 제어부(Feed-back Controller); 및 무 부하 또는 과전류일 경우 상기 피드백 제어부를 제어하여 전력 소모 또는 소자 파손을 방지하는 보호회로를 포함한다.

LED 구동회로, 정전류 구동, 피드백 제어, 보호회로

Description

발광다이오드 구동회로{LED DRIVER}

본 발명은 평판 디스플레이 기기로 가장 많이 사용되는 LCD(liquid crystal display)의 백라이트를 발광다이오드(LED: light-emitting diode)로 사용할 경우 그 LED 유닛을 효율적으로 구동하기 위한 발광다이오드 구동회로에 관한 기술이다.

전자, 통신 기술이 발전해 감에 따라 대부분의 전자, 통신 기기들은 소형화 경량화가 진행되고 있다. 또한, 멀티미디어 시대가 도래함에 따라 음성, 텍스트 등 단순한 정보가 아니라 영상, 동영상 등 시각으로 확인할 수 있는 정보가 각광받고 있다. 따라서, 최근에 출시되는 대부분의 전자, 통신 기기들은 시각으로 정보를 확인할 수 있는 표시장치를 구비하고 있다.

최근에 각광받는 표시장치는 기억형 표시장치, 플라스마 표시장치 및 LCD, EL(Electroluminescence), LED, ECD(Electro Chromic Display) 등이 있다. 이러한 표시장치들은 소형, 경량화가 가능하다는 점에서 그 개발이 급속히 진행되고 있다.

그 중 LED는 전술한 다른 표시장치의 광원에 비해 에너지 절감 효과가 뛰어나고 반영구적으로 사용할 수 있어 차세대 광원으로 인식되고 있다. 또한, 최근에 는 LED의 휘도가 낮은 문제점이 크게 개선되고 있어서, LED를 응용한 응용 시장이 산업 전반으로 확산하여 본격적인 LED시대를 예고하고 있다.

한편, 근래의 대표적인 표시장치로서 LCD를 가장 많이 사용하고 있는 데, 이러한 LCD는 자체적으로 발광할 수 없기 때문에 별도의 광원을 필요로 한다. 이 광원에 의해서 LCD에 나타나는 영상을 관찰할 수 있으며, 이 광원의 성능이 결국 영상에 직접적인 영향을 주게 된다.

과거에는 CCFL이 LCD의 광원으로 주로 이용되었으나, 최근에는 주지한 여러 가지 장점들로 인해 LED가 주목받고 있으며, LED를 이용한 LCD 백라이트 유닛에 관한 연구도 활발하게 진행되고 있는 추세이다.

대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 10-2007-0049735호(2007.05.1. 공개) "발광 다이오드 정전류 펄스 폭 변조 구동회로"(이하, "선행기술"이라 약칭함)에 LED를 LCD 백라이트 유닛으로 사용한 경우, LED를 효율적으로 구동하기 위한 기술이 개시되었다.

개시된 선행기술의 내용을 개략적으로 살펴보면, 직류 전압을 공급하는 입력 직류 전원과 직렬로 연결되며, 상기 입력 직류 전원으로부터 상기 직류 전압을 공급받아 스위칭 방식으로 상기 직류 전압을 다수개의 LED를 구동하기 위한 일정 전압 이상의 전압인 출력 전압(Vo)으로 변환하여 전달하는 스위칭 컨버터(Switching Converter); 상기 스위칭 컨버터와 직렬로 연결되고, 상기 스위칭 컨버터로부터 상기 출력 전압(Vo)을 전달받으면 순 전류(If)를 도통하여 발광하는 상기 다수개의 LED가 직렬 또는 직렬-병렬 혼합 방식으로 연결된 LED 어레이(Array)부; 상기 LED 어레이부와 직렬로 연결되고, 선형 제어 방식으로 상기 순 전류(If)를 상기 정전류가 되도록 제어하는 정전류 구동 회로(Constant Current Driver); 및 상기 스위칭 컨버터를 제어하여 상기 출력 전압(Vo)이 적어도 상기 LED 어레이부의 순전압(Vf)

이상이 되도록 제어하는 피드백 제어부(Feed-back Controller)로 구성된다.

이와 같이 구성되는 선행기술은, LED 어레이와 직렬로 정전류 구동 회로를 연결하여 LED 어레이를 통해 흐르는 전류를 정전류가 되도록 제어하고, 정전류 구동 회로에 의해 발생하는 전력 소모를 방지하기 위해 스위칭 방식의 전력 변환 회로인 스위칭 컨버터(Switching Converter)를 이용하여 입력 전압의 변동에 무관하도록 LED 어레이의 순 방향 전압 이상의 안정된 전압을 공급하게 된다. 아울러 LED 어레이부와 직렬로 연결된 정전류 구동회로에 일정 전압 이상의 전압이 걸리지 않도록 하며, LED 어레이에 흐르는 순 전류의 크기를 완벽한 구형파 형태의 PWM 방식으로 제어함으로써 LED 어레이에서 생성되는 광출력을 제어함과 동시에 색 재현성을 높이게 된다.

그러나 상기와 같은 장점을 갖는 선행기술은, 주지한 바와 같이 LED 어레이에 안정된 전압을 공급할 수 있는 장점은 있으나, 반면, 무부하시에도 피드백 제어부가 동작을 함으로써 불필요한 전력소모가 발생하는 단점이 있다.

또한, 부하인 LED가 노후 또는 파손되어 단락이 될 경우 부하에 과전류가 흐르게 되는 데, 이러한 과전류에 대한 대책이 전혀 없어, 과전류에 의해 소자가 파손되는 문제점도 발생하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 선행기술의 제반 문제점을 해소하면서 최적의 LED 구동회로를 제공하고자 한 것으로서,

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 무부하시 불필요한 전력 소모를 제거하도록 한 발광다이오드 구동회로를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 부하인 LED가 노후 또는 파손되어 단락이 발생할 경우, 과전류에 의해 소자가 파손되는 것을 미리 방지하도록 한 발광다이오드 구동회로를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, LED 어레이부에 구현된 LED의 개수에 관계없이 최대의 효율을 얻을 수 있도록 스위칭 컨버터를 최적으로 제어하기 위한 발광다이오드 구동회로를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 "발광다이오드 구동회로"는,

스위칭 방식으로 공급되는 직류 전압을 다수의 LED를 구동하기 위한 일정 전압 이상의 출력 전압(Vo)으로 변환하는 스위칭 컨버터(Switching Converter)와;

상기 스위칭 컨버터에서 변환된 출력 전압으로 발광하는 상기 다수의 LED가 직렬 또는 직렬-병렬 혼합 방식으로 연결된 LED 어레이(Array)부와;

상기 LED 어레이부에 공급되는 전류가 정전류가 되도록 제어하는 정전류 구동 회로(Constant Current Driver)와;

상기 스위칭 컨버터를 제어하여 상기 출력 전압(Vo)이 적어도 상기 LED 어레이부의 순전압 이상이 되도록 제어하는 피드백 제어부(Feed-back Controller); 및

무 부하 또는 과전류일 경우 상기 피드백 제어부를 제어하여 전력 소모 또는 소자 파손을 방지하는 보호회로를 포함한다.

여기서 보호회로는,

무 부하일 경우 상기 피드백 제어부의 동작을 정지시켜 전력 소모를 방지하고, 상기 스위칭 컨버터의 인덕터 전류를 검출하여 과전류일 경우 상기 피드백 제어부의 동작을 정지시켜 소자 파손을 방지하게 된다.

바람직하게 본 발명에 따른 "발광다이오드 구동회로"는,

상기 공급되는 직류 전압을 소정의 정전압으로 만들어 상기 피드백 제어부에 구동용 전압으로 공급해주는 정전압부를 더 포함한다.

또한, 상기 피드백 제어부는,

상기 스위칭 컨버터의 출력 전압과 기준 전압을 비교하여 그 차 전압에 상응하는 전류를 출력하는 전압 비교기와;

상기 전압 비교기의 출력 전류와 상기 LED 어레이부에 공급되는 전류를 감지한 감지 전류를 비교하여 그 차에 대응하는 신호를 출력하는 전류 비교기와;

상기 전류 비교기의 출력신호를 래치하여 상기 스위칭 컨버터의 전압 변환을 위한 스위칭 제어신호로 제공하는 래치를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 보호회로는,

상기 스위칭 컨버터의 인덕터 전류를 검출하여 과전류일 경우 상기 피드백 제어부의 동작을 정지시켜 소자 파손을 방지하는 과전류 보호회로와;

무 부하일 경우 상기 피드백 제어부에 공급되는 구동 전압을 차단하여 전력 소모를 방지하는 전력소모 보호회로를 포함하는 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게 상기 과전류 보호회로는,

상기 스위칭 컨버터의 인덕터 전류를 검출하기 위한 전류 감지 저항과;

상기 전류 감지 저항에 의해 감지한 전류에 대응하는 전압을 게이트 구동신호로 발생하는 저항과;

상기 저항을 통한 게이트 구동신호가 역류하는 것을 방지하는 역류방지 다이오드와;

상기 역류방지 다이오드에서 발생하는 게이트 구동신호에 따라 구동하여 과전류 발생시 상기 피드백 제어부에 공급되는 구동전압을 차단하는 사이리스터를 포함한다.

또한, 상기 전력소모 보호회로는,

상기 스위칭 컨버터의 인덕터 전류를 감지하는 전류 감지 저항의 출력신호를 정류하는 다이오드와;

상기 다이오드를 통과한 전압을 분배하는 분배저항과;

상기 분배저항의 출력 전압에 따라 스위칭 동작을 하는 제3스위칭소자와;

상기 제3스위칭소자의 턴-오프시 시정수에 따라 충전 및 방전을 하는 충방전 커패시터와;

상기 충방전 커패시터에서 방전되는 전압에 의해 스위칭 동작을 하여 무 부하일 경우 상기 피드백 제어부에 공급되는 구동 전압을 차단하여 전력 소모를 방지하는 제1스위칭소자와;

상기 스위칭 컨버터의 정상 동작시 인가되는 스위칭 제어신호에 대응하여 상기 충방전 커패시터에 충전된 전압을 일정 주기로 방전시켜 상기 피드백 제어부의 공급 전압을 주기적으로 공급해주기 위한 제2스위칭소자를 포함한다.

상기에서 스위칭 제어신호는 상기 제1스위칭소자의 베이스에 인가되는 주파수보다 낮은 주파수의 펄스인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 무 부하일 경우 자동으로 피드백 제어부의 동작을 정지시킬 수 있어, 불필요한 전력 낭비를 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 부하인 LED가 노후 또는 파손되어 단락된 경우, 과전류가 발생하면 자동으로 피드백 제어부의 구동을 정지시켜, 과전류에 의해 소자가 파손되는 것을 미리 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 스위칭 컨버터를 최적으로 제어할 수 있어, LED 어레이부에 구현된 LED의 개수에 관계없이 최대의 효율을 얻을 수 있는 장점도 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 "발광다이오드 구동회로"의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 보호회로의 실시 예를 보인 회로도이다.

도시된 바와 같이, 직류 전원 공급원(101), 스위칭 컨버터(110), LED 어레이부(120), 정전류 구동회로(130), 피드백 제어부(140), 보호회로(150), 정전압부(160)로 구성된다.

스위칭 컨버터(110)는 스위칭 방식으로 공급되는 직류 전압을 다수의 LED를 구동하기 위한 일정 전압 이상의 출력 전압(Vo(t))으로 변환하는 기능을 수행하는 것으로서, 인덕터(L)와, 스위칭 트랜지스터(FET)(Q10)와, 다이오드(D10)와, 커패시터(C10)를 포함한다.

LED 어레이부(120)는 다수의 LED가 직렬 또는 직렬-병렬 혼합 방식으로 연결되어, 상기 스위칭 컨버터(110)에서 변환된 출력 전압으로 발광하게 된다.

정전류 구동회로(140)는 상기 LED 어레이부(120)에 공급되는 전류가 정전류가 되도록 제어하는 기능을 수행하는 것으로서, 별도로 구성되는 컨트롤러에서 발생하는 펄스 폭 변조신호(PULSE2)에 따라 스위칭소자(Q4)가 동작하여 정전류 제어를 하게 된다.

피드백 제어부(140)는 상기 스위칭 컨버터(110)를 제어하여 상기 출력 전 압(Vo)이 적어도 상기 LED 어레이부(120)의 순 전압 이상이 되도록 제어하는 기능을 수행한다. 이러한 피드백 제어부(140)는 상기 스위칭 컨버터(110)의 출력 전압(Vo(t))과 기준 전압(Vref)을 비교하여 그 차 전압에 상응하는 전류(ic(t))를 출력하는 전압 비교기(141)와; 상기 전압 비교기(141)의 출력 전류(ic(t))와 상기 LED 어레이부(120)에 공급되는 전류를 감지한 감지 전류(is(t))를 비교하여 그 차에 대응하는 신호를 출력하는 전류 비교기(142)와; 상기 전류 비교기(142)의 출력신호를 래치하여 상기 스위칭 컨버터(110)의 전압 변환을 위한 스위칭 제어신호로 제공하는 래치(143)를 포함한다.

보호 회로(150)는 무 부하 또는 과전류일 경우 상기 피드백 제어부(140)를 제어하여 전력 소모 또는 소자 파손을 방지한다. 즉, 무 부하일 경우 상기 피드백 제어부(140)의 동작을 정지시켜 전력 소모를 방지하고, 상기 스위칭 컨버터(110)의 인덕터 전류를 검출하여 과전류일 경우 상기 피드백 제어부(140)의 동작을 정지시켜 소자 파손을 방지하는 기능을 수행한다.

이러한 보호 회로(150)는, 상기 스위칭 컨버터(110)의 인덕터 전류를 검출(is(t))하여 과전류일 경우 상기 피드백 제어부(140)의 동작을 정지시켜 소자 파손을 방지하는 과전류 보호회로(152)와; 무 부하일 경우 상기 피드백 제어부(140)에 공급되는 구동 전압을 차단하여 전력 소모를 방지하는 전력소모 보호회로(151)를 포함한다.

바람직하게 상기 과전류 보호회로(152)는, 상기 스위칭 컨버터(110)의 인덕터(L) 전류를 검출하기 위한 전류 감지 저항(Rs)과; 상기 전류 감지 저항(Rs)에 의 해 감지한 전류에 대응하는 전압을 게이트 구동신호로 발생하는 저항(R5)과, 상기 저항(R5)을 통한 게이트 구동신호가 역류하는 것을 방지하는 역류방지 다이오드(D1)와; 상기 역류방지 다이오드(D1)에서 발생하는 게이트 구동신호에 따라 구동하여 과전류 발생시 상기 피드백 제어부(140)에 공급되는 구동전압을 차단하는 사이리스터(SCR)를 포함한다.

또한, 상기 전력소모 보호회로(151)는, 상기 스위칭 컨버터(110)의 인덕터(L) 전류를 감지하는 전류 감지 저항(Rs)의 출력신호를 정류하는 다이오드(D3)와; 상기 다이오드(D3)를 통과한 전압을 분배하는 분배저항(R3)(R4)과; 상기 분배저항(R3)(R4)의 출력 전압에 따라 스위칭 동작을 하는 제3스위칭소자(Q3)와; 상기 제3스위칭소자(Q3)의 턴-오프시 시정 수(R2*C2)에 따라 충전 및 방전을 하는 충방전 커패시터(C2)와; 상기 충방전 커패시터(C2)에서 방전되는 전압에 의해 스위칭 동작을 하여 무 부하일 경우 상기 피드백 제어부(140)에 공급되는 구동 전압을 차단하여 전력 소모를 방지하는 제1스위칭소자(Q1)와; 상기 스위칭 컨버터(110)의 정상 동작시 인가되는 스위칭 제어신호에 대응하여 상기 충방전 커패시터(C2)에 충전된 전압을 일정 주기로 방전시켜 상기 피드백 제어부(140)의 공급 전압을 주기적으로 공급해주기 위한 제2스위칭소자(Q2)를 포함하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 발광다이오드 구동회로의 작용을 첨부한 도면 도 1 내지 도 4e를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, LED 어레이부(120)가 정상적이고 정전류 구동회로(130)의 스위칭소자(Q4)가 도 3a와 같은 PWM신호(PULSE2)에 의해 동작하는 경우, 상기 도 3a의 펄스 타이밍에서 정전류 구동회로(130)의 스위칭소자(Q4)가 턴-온(Turn-on)이 되면, 보호회로(150)의 전력소모 보호회로(151)에 포함된 제2스위칭소자(Q2)가 도 3d와 같은 일정 주기를 갖는 펄스(PULSE1)에 동기되어 충방전 커패시터(C2)에 충전된 전압을 방전시키게 된다. 도 3c는 상기 충방전 커패시터(C2)의 충방전 타이밍을 나타낸 것이다. 충방전 커패시터(C2)의 방전에 따라 제1스위칭소자(Q1)의 베이스 단자에 인가되는 전압이 낮아져 상기 제1스위칭소자(Q1)는 턴-오프(Turn-off)가 된다. 이로써 피드백 제어부(140)에는 구동용 전압이 주기적으로 공급된다. 여기서 주기는 도3e와 같은 타이밍에 동기 된다.

피드백 제어부(140)는 공급되는 전압(Vcc)이 내부에 구현된 IC의 UVLO(Under Voltage Lock Out) 전압 이상으로 상승하면 동작을 하게 된다. 상기 피드백 제어부(140)는 동작을 시작하면 스위칭 컨버터(110)의 인덕터(L)에 전류가 흐르게 되고, 다이오드(D10) 및 커패시터(C10)를 통해 LED 어레이부(120)에 구현된 다수의 LED를 구동하기 위한 전압으로 상승되어 LED 어레이부(120)의 다수의 LED를 발광시키게 된다. 이 경우 정전류 구동회로(130)에 의해 다수의 LED에는 일정 전류가 흐르게 제어된다.

이때 보호회로(150)의 과전류 보호회로(152)는 스위칭 컨버터(110)의 인덕터(L)에 흐르는 전류를 전류 감지 저항(Rs)으로 검출하게 되는 데, 상기와 같은 경우는 부하가 정상적으로 동작하는 경우이므로, 전류 감지 저항(Rs)에 의해 검출되는 전류 레벨이 낮아 사이리스터(SCR)를 구동시킬 수 없는 상태가 된다. 따라서 피드백 제어부(140)에는 상기와 같은 주기에 대응하여 구동용 전압이 정상적으로 공 급된다.

아울러 피드백 제어부(140)에 정상적으로 구동용 전압이 공급되면, 전압 비교기(141)에서 상기 스위칭 컨버터(110)의 출력 전압(Vo(t))과 기준 전압(Vref)을 비교하여 그 차 전압에 상응하는 전류(ic(t))를 출력하게 되고, 전류 비교기(142)에서는 다시 상기 전압 비교기(141)의 출력 전류(ic(t))와 상기 LED 어레이부(120)에 공급되는 전류를 감지한 감지 전류(is(t))를 비교하여 그 차에 대응하는 신호를 출력하게 된다. 래치(143)는 상기 전류 비교기(142)의 출력신호(D)를 래치하여 상기 스위칭 컨버터(110)에 스위칭 제어신호로 제공하게 되고, 이로써 스위칭 컨버터(110)는 정상적으로 동작을 하여 입력 전압(Vi(t))을 원하는 출력 전압(Vo(t))으로 상승시키게 된다.

다음으로, 무 부하일 경우 정전류 구동회로(130)의 스위칭소자(Q4)가 턴-오프(Turn-off)가 되면 스위칭 컨버터(110)의 인덕터(L)에도 전류가 흐르지 않게 되며, 따라서 보호회로(150) 내의 과전류 보호회로(152)의 전류 감지 저항(Rs)에도 전류가 흐르지 않게 되어, 그에 접속된 사이리스터(SCR)도 턴-오프(Turn-off)가 된다. 이때 전력소모 보호회로(151)의 제1스위칭소자(Q1)는 턴-온(Turn-on)은 저항(R2)과 충방전 커패시터(C2)의 시정수를 조절하여 상승 타임(Rising time)이 펄스(PULSE2)의 한 주기보다 크게 하는 것이 바람직하다.

전류 감지 저항(Rs)에 전류가 흐르지 않으면 전력소모 보호회로(151)의 제3스위칭소자(Q3)는 턴-오프(Turn-off)가 된다. 상기 제3스위칭소자(Q3)가 턴-오프(Turn-off) 되면 저항(R2)와 충방전 커패시터(C2)의 시정수값에 의해 충방전 커 패시터(C2)의 전압이 상승을 한다. 이후 방전 전압(Vc2)이 1.4V가 넘으면 제1스위칭소자(Q1)는 턴-온(Turn-on)이 되어, 피드백 제어부(140)에 공급되는 구동 전압을 차단하게 된다. 이에 따라 피드백 제어부(140)의 구동전압(Vcc)은 UVLO(Under Voltage Lock Out) 전압 이하로 강하하게 되어 피드백 제어부(140)의 동작은 정지한다.

이때 제2스위칭소자(Q2)의 펄스 주파수(PULSE1)는 제1스위칭소자(Q1)의 주파수보다 낮은 주파수를 선택함으로써, 충방전 커패시터(C2)의 충전전압(Vc2)을 일정한 주기로 방전시켜 준다. 여기서 충방전 커패시터(C2)의 충전 전압을 일정 주기로 방전시켜주는 이유는 정전류 구동회로(130)의 스위칭소자(Q4)가 턴-온(Turn-on)이 되어 스위칭 컨버터(110)가 작동을 할 때, 피드백 제어부(140)에 구동전압(Vcc)을 일정한 주기로 공급해 주기 위함이다.

이와 같이 무 부하일 경우 피드백 제어부(140)의 구동용 전압(Vcc)을 UVLO(Under Voltage Lock Out) 전압 이하로 강하시켜 피드백 제어부(140)를 이루는 IC의 동작을 정지시키면, IC에서 소비하는 전력을 줄일 수 있게 된다.

한편, 정상적인 동작 상황에서 과전류가 발생하면 스위칭 컨버터(110)의 인덕터(L)에 흐르는 전류(IL)는 도 4a와 같이 상승한다. 이때 과전류 보호회로(152)의 전류 감지 저항(Rs)의 검출 전류(Irs)도 도 4c와 같이 점점 상승하게 되고, 마찬가지로 저항(R5)에 걸리는 전압(Vr5)도 상기 전류 감지 저항(Rs)에 의해 검출되는 전류와 대응하게 도 4d와 같이 점점 상승하게 된다.

이후 상기 저항(R5)에 걸리는 전압이 일정 전압(1.4V) 이상이 되면, 그에 접 속된 사이리스터(SCR)가 턴-온(Turn-on)이 되어, 정전압부(160)에서 출력되어 피드백 제어부(140)에 공급되는 구동 전원을 차단하게 된다. 이에 따라 피드백 제어부(140)의 구동전압(Vcc)은 IC 내부의 UVLO(Under Voltage Lock Out) 전압 이하로 강하하게 되어 IC동작이 정지되며, 따라서 피드백 제어부(140)의 동작이 과전류시 자동으로 정지하게 된다.

이러한 동작에 의해 정상적인 동작 상황하에서 인덕터에 과전류가 흐르게 되면 즉시 피드백 제어부(140)의 동작을 정지시키게 되고, 그에 연동하여 스위칭 컨버터(110)의 구동을 오프시켜, 과전류일 경우 소자 파손을 미리 방지하게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 "발광다이오드 구동회로"의 구성도.

도 2는 도 1에 도시된 보호회로의 실시 예를 보인 회로도.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에서 부하 존재 여부에 따른 각부 동작 파형도.

도 4a 내지 도 4e는 본 발명에서 과전류일 경우 각부 동작 파형도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110… 스위칭 컨버터

120… LED 어레이부

130… 정전류 구동회로

140… 피드백 제어부

150… 보호 회로

151… 전력소모 보호회로

152… 과전류 보호회로

160… 정전압부

Claims (9)

1. 다수의 발광다이오드(LED)로 정전류를 공급하는 LED 구동회로에 있어서,

   스위칭 방식으로 공급되는 직류 전압을 상기 다수의 LED를 구동하기 위한 일정 전압 이상의 출력 전압(Vo)으로 변환하는 스위칭 컨버터(Switching Converter)와;

   상기 스위칭 컨버터에서 변환된 출력 전압으로 발광하는 상기 다수의 LED가 구비된 LED 어레이(Array)부와;

   상기 LED 어레이부에 공급되는 전류가 정전류가 되도록 제어하는 정전류 구동 회로(Constant Current Driver)와;

   상기 스위칭 컨버터를 제어하여 상기 출력 전압(Vo)이 적어도 상기 LED 어레이부의 순 전압 이상이 되도록 제어하는 피드백 제어부(Feed-back Controller); 및

   무 부하 또는 과전류일 경우 상기 피드백 제어부를 제어하여 전력 소모 또는 소자 파손을 방지하는 보호회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 구동회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 발광다이오드 구동회로는,

   상기 공급되는 직류 전압을 소정의 정전압으로 만들어 상기 피드백 제어부에 구동용 전압으로 공급해주는 정전압부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이 오드 구동회로.
3. 제1항에 있어서, 상기 피드백 제어부는,

   상기 스위칭 컨버터의 출력 전압과 기준 전압을 비교하여 그 차 전압에 상응하는 전류를 출력하는 전압 비교기와;

   상기 전압 비교기의 출력 전류와 상기 LED 어레이부에 공급되는 전류를 감지한 감지 전류를 비교하여 그 차에 대응하는 신호를 출력하는 전류 비교기와;

   상기 전류 비교기의 출력신호를 래치하여 상기 스위칭 컨버터의 전압 변환을 위한 스위칭 제어신호로 제공하는 래치를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 구동회로.
4. 제1항에 있어서, 상기 보호회로는,

   무 부하일 경우 상기 피드백 제어부의 동작을 정지시켜 전력 소모를 방지하고, 상기 스위칭 컨버터의 인덕터 전류를 검출하여 과전류일 경우 상기 피드백 제어부의 동작을 정지시켜 소자 파손을 방지하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 구동회로.
5. 제4항에 있어서, 상기 보호회로는,

   상기 무 부하일 경우 또는 과전류일 경우 상기 피드백 제어부의 내부 집적회로(IC)의 구동 전압을 UVLO(Under Voltage Lock Out) 전압 이하로 낮추어 피드백 제어부의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 구동회로.
6. 제4항에 있어서, 상기 보호회로는,

   상기 스위칭 컨버터의 인덕터 전류를 검출하여 과전류일 경우 상기 피드백 제어부의 동작을 정지시켜 소자 파손을 방지하는 과전류 보호회로와;

   무 부하일 경우 상기 피드백 제어부에 공급되는 구동 전압을 차단하여 전력 소모를 방지하는 전력소모 보호회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 구동회로.
7. 제6항에 있어서, 상기 과전류 보호회로는,

   상기 스위칭 컨버터의 인덕터 전류를 검출하기 위한 전류 감지 저항과;

   상기 전류 감지 저항에 의해 감지한 전류에 대응하는 전압을 게이트 구동신호로 발생하는 저항과;

   상기 저항을 통한 게이트 구동신호가 역류하는 것을 방지하는 역류방지 다이오드와;

   상기 역류방지 다이오드에서 발생하는 게이트 구동신호에 따라 구동하여 과전류 발생시 상기 피드백 제어부에 공급되는 구동전압을 차단하는 사이리스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 구동회로.
8. 제6항에 있어서, 상기 전력소모 보호회로는,

   상기 스위칭 컨버터의 인덕터 전류를 감지하는 전류 감지 저항의 출력신호를 정류하는 다이오드와;

   상기 다이오드를 통과한 전압을 분배하는 분배저항과;

   상기 분배저항의 출력 전압에 따라 스위칭 동작을 하는 제3스위칭소자와;

   상기 제3스위칭소자의 턴-오프시 시정 수에 따라 충전 및 방전을 하는 충방전 커패시터와;

   상기 충방전 커패시터에서 방전되는 전압에 의해 스위칭 동작을 하여 무 부하일 경우 상기 피드백 제어부에 공급되는 구동 전압을 차단하여 전력 소모를 방지하는 제1스위칭소자와;

   상기 스위칭 컨버터의 정상 동작시 인가되는 스위칭 제어신호에 대응하여 상기 충방전 커패시터에 충전된 전압을 일정 주기로 방전시켜 상기 피드백 제어부의 공급 전압을 주기적으로 공급해주기 위한 제2스위칭소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 구동회로.
9. 제8항에 있어서, 상기 스위칭 제어신호는 상기 제1스위칭소자의 베이스에 인가되는 주파수보다 낮은 주파수의 펄스인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 구동회로.

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