이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 1은 종래기술에 따른 LED 구동 드라이버의 예시도이다.1 is an exemplary view of a LED driving driver according to the prior art.
종래의 LED 드라이버는, 일반적으로LED 채널의 트랜지스터의 드레인(150), 게이트(160) 및 소스(170)의 정보를 모두 이용하여 드라이버 외부의 LED를 컨트롤하는 3-PIN 디텍팅 방식을 취하고 있었다. Conventional LED drivers generally use a 3-PIN detection scheme that controls the LEDs outside the driver using all of the information of the drain 150, gate 160 and source 170 of the transistor of the LED channel.
예컨대, 모든 LED 채널의 드레인 전압(VD) 중 가장 낮은 드레인 전압(VD)의 트랜지스터가 포화영역에서 동작하기 위한 전압보다 높게 유지시켜 구동전압(VLED)을 조절하였고, 상기 드레인 전압(VD)의 고저에 따라 LED 채널의 개방(open) 또는 단락(short)를 판단하는 방식을 취하고 있었다. For example, all the LED of the drain voltage (V D) of the channels of the low drain voltage (V D) transistor keeps higher than the voltage to operate in a saturation region was adjusted to the driving voltage (V LED), the drain voltage (V According to the height of D ), the LED channel was opened or shorted.
즉, 종래기술에 의할 때, LED 채널의 트랜지스터의 드레인(D), 게이트(G), 소스(S)의 정보가 모두 필요하였고, 따라서, 드라이버에 할당되는 칩의 핀수가 3개가 필요하였고, 이와 같이 드라이버를 구성하면, 시스템이 복잡해지고, 하나의 칩으로 형성할 수 있는 드라이버의 개수가 적어지므로, 제조비용이 현저히 증가하는 문제점이 있었다. That is, according to the prior art, all the information of the drain (D), the gate (G), the source (S) of the transistor of the LED channel was needed, and therefore, the number of pins of the chip allocated to the driver was required, The configuration of the driver as described above has a problem that the system becomes complicated and the number of drivers that can be formed by one chip decreases, thereby significantly increasing the manufacturing cost.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 구동 드라이버의 일예시도이다.2 is an exemplary view of a LED driving driver according to an embodiment of the present invention.
따라서, 본 발명에서는 드라이버에 할당되는 칩의 핀수를 줄이고자 하는데 주안점이 있으므로, 게이트(G) 및 소스(S)의 정보만을 이용하여, 헤드룸 전압 컨트롤을 수행하고, LED 채널의 개방(open) 또는 단락(short)여부를 판단 가능하도록 구성되었다. Therefore, in the present invention, since the main point is to reduce the number of pins of the chip allocated to the driver, headroom voltage control is performed using only the information of the gate G and the source S, and the LED channel is opened. Or it is configured to be able to determine whether short (short).
즉, 본 발명에 의하면, 드레인 전압(VD)을 직접 획득하지 아니하므로, 소스단(170)의 전압(VS)를 OP-AMP의 이상단락(Virtual short) 성질을 이용하여 기준전압(VREF)로 고정한다. 그리고, 게이트 전압(VG)의 변화를 이용하여 드레인 전압(VD)의 변화를 유추해서 판단하는 구조를 취하게 되었다. That is, according to the present invention, since the drain voltage V D is not directly obtained, the voltage V S of the source terminal 170 may be set to the reference voltage V using the virtual short property of the OP-AMP. REF ). In addition, a structure in which the change in the drain voltage V D is inferred and judged using the change in the gate voltage V G is obtained.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 게이트 전압과 드레인 전압간의 관계를 나타낸 그래프이다.3 is a graph illustrating a relationship between a gate voltage and a drain voltage according to an embodiment of the present invention.
본 발명이 취하는 2-Pin 디텍팅 방식의 LED 구동 드라이버의 경우에는 게이트 전압(VG)의 변화를 보고, 이를 이용하여 드레인 전압(VD)의 상태를 유추해서 판단하게 된다. In the case of the 2-pin detecting LED driving driver according to the present invention, the gate voltage V G is changed and the state of the drain voltage V D is inferred using the change.
예를 들면, LED의 산포 또는 트랜지스터의 산포는 드레인 전압(VD)의 변화로 나타나게 되는데, 상술한 바대로 채널에 흐르는 전류의 크기가 일정하기 때문에, 게이트 전압(VG)의 변화 등을 이용하여 드레인 전압(VD)을 유추할 수 있을 것이다. For example, the distribution of the LED or the distribution of the transistor is represented by a change in the drain voltage (V D ). As described above, since the magnitude of the current flowing through the channel is constant, a change in the gate voltage (V G ) is used. The drain voltage V D may be inferred.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 구동 드라이버의 일구성도이다.4 to 5 is a configuration diagram of the LED driving driver according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 LED 구동드라이버는, 구동전압(VLED)이 입력되며, 적어도 하나 이상의 다이오드와, 전계효과 트랜지스터 및 채널저항이 직렬로 연결되는 LED 채널을 다수 구비하는 LED 채널부(100), 상기 전계효과 트랜지스터에 연결되어 각 LED채널에 일정한 전류가 흐르도록 제어하고, 상기 LED 채널의 개방(open)여부 또는 단락(short)여부를 판정하는 채널조사부(200) 및 상기 전계효과 트랜지스터의 게이트단과 연결되며, 다수의 게이트 전압(VG) 중 최대 게이트 전압(VG_MAX) 및 컨트롤 전압(VCTL)을 비교하여 상기 구동전압(VLED)을 헤드룸 전압(Headroom Voltage; VX)이 최소화되는 크기로 조절하여 상기 LED 채널부에 공급하는 전원조절부(300)를 포함하여 구성될 수 있다. LED driving driver of the present invention, the driving voltage (V LED ) is input, LED channel unit 100 having a plurality of LED channels connected to the at least one diode, the field effect transistor and the channel resistance in series, the electric field It is connected to the effect transistor to control the constant current flow through each LED channel, and is connected to the channel irradiation unit 200 and the gate terminal of the field effect transistor to determine whether the LED channel open or short (short). In addition, the driving voltage (V LED ) may be compared with the maximum gate voltage (V G_MAX ) and the control voltage (V CTL ) among the plurality of gate voltages (V G ) to minimize the headroom voltage (V X ). It may be configured to include a power control unit 300 to adjust the supply to the LED channel unit.
또한 본 발명은 2-PIN 디텍팅 방식을 채용하고 있는바, 상기 채널조사부(200)는 상기 전계효과 트랜지스터의 드레인(drain)단을 제외한 게이트(gate)단과 소스(source)단에 연결되어, LED 채널에 일정한 전류가 흐르도록 제어하고, 헤드룸 전압 컨트롤 및 각 LED 채널의 개방(open) 또는 단락(short)여부를 판별하게 된다. In addition, the present invention employs a 2-PIN detecting method, the channel irradiator 200 is connected to the gate terminal and the source terminal excluding the drain terminal of the field effect transistor, LED A constant current flows through the channel, and headroom voltage control and whether each LED channel is open or short is determined.
즉, 상기 채널조사부는, (+)단이 기준전압(VREF) 입력단(210)과 연결되고, (-)단이 트랜지스터의 소스단과 연결되며, 그 출력단이 트랜지스터의 게이트단과 연결되는 제1 OP-AMP(220) 및 상기 전계효과 트랜지스터의 소스전압(VS)과 오픈전압(VOPEN)을 비교하여 출력하는 단락판단부(230)를 구비할 수 있다. 상기 단락판단부(230)는 제 2OP-AMP로 형성되어 상기 소스전압(VS)과 오픈전압(VOPEN)를 입력받아 그 비교치를 출력할 수 있을 것이다. That is, the channel irradiator includes a first OP having a positive terminal connected to a reference voltage V REF input terminal 210, a negative terminal connected to a source terminal of a transistor, and an output terminal thereof connected to a gate terminal of a transistor. An AMP 220 and a short circuit determination unit 230 for comparing and outputting the source voltage V S and the open voltage V OPEN of the field effect transistor may be provided. The short circuit determination unit 230 may be formed of a second OP-AMP to receive the source voltage V S and the open voltage V OPEN , and output a comparison value thereof.
또한, 발명의 필요에 따라, 상기 제 2OP-AMP의 (+)단에 소스전압(VS), (-)단에 오픈전압(VOPEN)을 입력하거나, 또는 (-)단에 소스전압(VS), (+)단에 오픈전압(VOPEN)을 입력하여 단락여부를 판정할 수 있을 것이다. In addition, according to the necessity of the invention, the source voltage V S at the (+) terminal of the second OP-AMP, the open voltage V OPEN at the (-) terminal, or the source voltage ( It is possible to determine whether a short circuit by inputting the open voltage (V OPEN ) to the V S ), (+) terminal.
후술하겠지만, 상기 기준전압(VREF)은 제 1OP-AMP의 이상단락 성질을 의해 소스전압(VS)를 고정하여 각 채널에 흐르는 전류의 크기를 결정하는 역할을 수행한다. As will be described later, the reference voltage V REF serves to determine the magnitude of the current flowing through each channel by fixing the source voltage V S by the abnormal shorting property of the first OP-AMP.
상기 채널조사부(200)는, 상기 각각의 LED 채널의 게이트 전압(VG)값을 아날로그-디지털 변환하여 소정의 레지스트리에 저장하는 AD 컨버터(Analog-Digital Converter)를 더 구비할 수 있다.The channel irradiator 200 may further include an analog-to-digital converter (AD converter) for analog-to-digital converting a gate voltage (V G ) value of each LED channel and storing it in a predetermined registry.
상기 전원조절부(300)는, 상기 다수의 LED 채널의 게이트 전압(VG)들을 입력받아 최대 게이트전압(VG_MAX)을 걸러내는 게이트 전압 입력단, 컨트롤 전압(VCTL)이 입력되는 컨트롤 전압단(340), 상기 최대 게이트전압(VG_MAX)과 상기 컨트롤 전압(VCTL)을 비교하여 그 전압의 차이를 전류로 생성하여 출력하는 GM-AMP(350), 헤드룸 전압(VX)(360)을 이용하여 상기 GM-AMP의 출력을 반전시키는 반전부(380) 및 상기 반전부의 출력을 이용하여 피드백 루프를 제어하여 최적화된 구동전압(VLED.OPT)를 생성하는 DC-DC 컨버터(370)를 포함하여 구성될 수 있다. The power control unit 300 receives a gate voltage V G of the plurality of LED channels and filters a maximum gate voltage V G_MAX , and a control voltage terminal to which a control voltage V CTL is input. GM-AMP 350 and headroom voltage V X 360 that compare the maximum gate voltage V G_MAX and the control voltage V CTL to generate and output the current difference; Inverter 380 for inverting the output of the GM-AMP and DC-DC converter 370 for controlling the feedback loop using the output of the inverter to generate an optimized driving voltage (V LED.OPT ) It may be configured to include).
이 때, 상기 최적화된 구동전압(VLED.OPT)은, 모든 LED 채널이 포화상태에서 동작하면서 전력효율을 최대화하기 위해 LED채널의 헤드룸 전압이 최소화되는 크기의 전압이라고 할 수 있다. In this case, the optimized driving voltage (V LED.OPT ) may be a voltage of which the headroom voltage of the LED channel is minimized to maximize power efficiency while all LED channels operate in a saturated state.
또한, 상기 게이트 전압(VG)들과 컨트롤 전압(VCTL)은 다이오드(310,320)에 의해 전압강하되어 GM-AMP(350)에 입력되는 것이 바람직하며, 본 발명에서 상기 전계효과 트랜지스터는 NMOS 트랜지스터인 것이 바람직하다. In addition, the gate voltages V G and the control voltage V CTL are dropped by the diodes 310 and 320 and input to the GM-AMP 350. In the present invention, the field effect transistor is an NMOS transistor. Is preferably.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 채널의 일구성도이다. 6 is a configuration diagram of an LED channel according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 LED 채널은 구동전압(VLED)이 입력되는 구동전압 입력단(110), 적어도 하나 이상의 LED(발광 다이오드)(120)와, 전계효과 트랜지스터 및 채널저항(140)이 순차적으로 직렬로 연결되는 구조를 취하고 있다. 도 6을 참조하면, (+)단에 상기 기준전압(VREF)이 입력되고, (-)단이 상기 소스단(170)과 연결되며, 그 출력단이 상기 게이트단(160)과 연결되는 제1 OP-AMP(220)을 함께 도시하고 있다. The LED channel of the present invention is connected to the driving voltage input terminal 110, the at least one LED (light emitting diode) 120, and the field effect transistor and the channel resistance 140 are sequentially connected to the driving voltage (V LED ) in sequence. It takes a structure to become. Referring to FIG. 6, the reference voltage V REF is input to a (+) terminal, a (−) terminal is connected to the source terminal 170, and an output terminal thereof is connected to the gate terminal 160. 1 shows OP-AMP 220 together.
이와 같은 구조의 LED 채널에 있어서는, 다수의 다이오드(120)를 관통하는 전류(IF), 즉 LED의 포워드 전류(Forward-Current)는 채널저항(R)(140)을 관통하는 전류(IR )와 같게 된다.In this LED channels of the structure, the plurality of current (I F), that is forward of the LED current (Forward-Current) passing through the diode 120, the current passing through the channel resistance (R) (140) (I R Becomes equal to).
채널저항(R)(140)을 관통하는 전류(IR )는 a노드의 전압(Va), 즉 소스단 전압(VS)과 채널저항(R)에 의해 정해지게 되는데, 상기 a노드의 전압(Va)은 OP-AMP의 이상단락(virtual short) 특성에 의해 기준전압(VREF) 과 같아진다.The current I R passing through the channel resistor R 140 is determined by the voltage V a of the node a , that is, the source terminal voltage V S and the channel resistance R. The voltage V a is equal to the reference voltage V REF due to the virtual short characteristic of the OP-AMP.
즉, 채널저항(R)(140)을 관통하는 전류(IR )는 하기의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다. That is, the current I R penetrating through the channel resistance R 140 may be expressed by Equation 1 below.
따라서, 채널저항(R)(140)을 관통하는 전류(IR )와 동일한 LED의 포워드 전류(IF)도 하기의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다. Therefore, the forward current I F of the same LED as the current I R penetrating through the channel resistance R 140 may also be expressed by Equation 2 below.
따라서, LED의 포워드 전류(IF)는 기준전압(VREF) 과 비례하기 때문에, 기준전압(VREF)을 조정하여 LED의 휘도(Brightness)를 조정할 수 있을 것이다. Thus, the forward current (I F) of the LED will be able to because it is proportional to the reference voltage (V REF), by adjusting the reference voltage (V REF) to adjust the luminance (Brightness) of the LED.
이어서, 헤드룸 전압 컨트롤(Headroom Voltage Control)에 대해 설명하기로 한다. a 노드(소스단)의 전압(Va)은 제1 OP-AMP의 이상단락 특성에 의해 기준전압(VREF)과 동일하므로 하기의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다. Next, headroom voltage control will be described. Since the voltage V a of the node a (source terminal) is the same as the reference voltage V REF due to the abnormal shorting characteristic of the first OP-AMP, the voltage V a may be represented by Equation 3 below.
b노드(드레인단)의 전압(Vb)는 구동전압(VLED)에서 n개(다이오드의 개수)의 포워드 전압(Forword Vias; VF)을 뺀 것과 동일하므로 하기의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다. The voltage V b of the node (drain end) is equal to the driving voltage V LED minus the number of forward voltages (V F ) of n (the number of diodes), and is represented by Equation 4 below. Can be.
이 때, NMOS 트랜지스터가 포화영역에서 동작하기 위한 조건은 하기의 수학식 5와 같다. 즉, 드레인 전압(Vb)과 소스전압(Va)의 차이가 포화(saturation)된 드레인 전압(VDSAT) 이상이어야 한다. At this time, the condition for the NMOS transistor to operate in the saturation region is shown in Equation 5 below. That is, to be less than the drain voltage (V b) and the source voltage (V a), the saturation (saturation) the drain voltage (V DSAT) difference.
여기서, 상기 수학식 5에 상기 수학식 3과 수학식 4를 대입하면, 하기의 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.In this case, when Equation 3 and Equation 4 are substituted into Equation 5, Equation 6 may be represented.
그리고, 상기 수학식 6을 정리하면, 하기의 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다. In addition, the equation (6) can be summarized as shown in equation (7).
즉, 수학식 7을 참조하면, 구동전압(VLED)이 증가하여도 NMOS 트랜지스터가 포화영역에서 동작하고 있다면, 포워드 전류(IF)는 기준전압(VREF)와 채널저항(R)에 의해 결정되기 때문에 LED의 휘도는 변하지 않는다. 다만, NMOS 트랜지스터의 VDS가 커지게 되는데, 이러한 VDS를 헤드룸 전압(Headroom Voltage)이라고 하며, 하기의 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다. That is, referring to Equation 7, if the NMOS transistor is operating in the saturation region even though the driving voltage V LED increases, the forward current I F is determined by the reference voltage V REF and the channel resistance R. As determined, the brightness of the LED does not change. However, the V DS of the NMOS transistor is increased, and this V DS is called a headroom voltage, and can be expressed as Equation 8 below.
즉, 본 발명의 LED 구동드라이버는 모든 LED 채널의 트랜지스터가 포화영역에서 동작할 때, 헤드룸 전압(Headroom Voltage)이 가능한 한 작아지도록 구동전압(VLED)을 조정하게 되는데, 이를 헤드룸 전압 컨트롤(Headroom Voltage Control)이라 한다. 이에 대해서는 아래에서 후술하기로 한다. That is, the LED driving driver of the present invention adjusts the driving voltage (V LED ) so that the headroom voltage is as small as possible when the transistors of all the LED channels operate in the saturation region, and the headroom voltage control It is called (Headroom Voltage Control). This will be described later.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전원조절부의 일구성도이다. 7 is a configuration diagram of a power control unit according to an embodiment of the present invention.
본 발명에서 전원조절부는, 다수의 LED 채널의 게이트 전압(VG)들을 입력받아 최대 게이트전압(VG_MAX)을 걸러내는 게이트 전압 입력단, 컨트롤 전압(VCTL)이 입력되는 컨트롤 전압입력단(340), 상기 최대 게이트전압(VG_MAX)과 상기 컨트롤 전압(VCTL)을 비교하여 그 전압의 차이를 전류로 생성하여 출력하는 GM-AMP(350), 상기 소스단과 드레인단 사이의 전압(VX)을 이용하여 상기 GM-AMP의 출력을 반전시키는 반전부(360) 및 상기 반전부의 출력을 이용하여 피드백 루프를 제어하여 최적화된 구동전압(VLED.OPT)를 생성하는 DC-DC 컨버터 (370)를 포함하여 구성될 수 있다. In the present invention, the power supply control unit, the gate voltage input terminal for filtering the maximum gate voltage (V G_MAX ) by receiving the gate voltage (V G ) of the plurality of LED channels, the control voltage input terminal 340 is input the control voltage (V CTL ) GM-AMP 350 that compares the maximum gate voltage V G_MAX with the control voltage V CTL and generates and outputs a difference between the voltages as a current and a voltage V X between the source and drain terminals. An inverter 360 for inverting the output of the GM-AMP and a DC-DC converter 370 for generating an optimized driving voltage V LED.OPT by controlling a feedback loop using the output of the inverter. It may be configured to include.
또한, 각각의 LED 채널로부터 입력되는 게이트 전압(VG)들 중 최대 게이트전압(VG_MAX)을 걸러내기 위해 게이트 전압 입력단은 다이오드(310)를 포함하는 것이 바람직하다. 즉 게이트 전압 입력단의 다이오드(310)에 의해 최대 게이트전압(VG_MAX)은 소정값(예: 0.7V)이 떨어지게 되는데, 이에 비례하여 컨트롤 전압 입력단도 다이오드(320)를 구비하여 컨트롤 전압(VCTL)을 소정정도 전압강하시켜 GM-AMP에 입력시키는게 바람직하다. In addition, the gate voltage input terminal preferably includes a diode 310 to filter out the maximum gate voltage V G_MAX among the gate voltages V G input from each LED channel. That is, the maximum gate voltage V G_MAX is dropped by a predetermined value (for example, 0.7 V) by the diode 310 of the gate voltage input terminal, and accordingly, the control voltage input terminal diode 320 is provided to control the voltage V CTL. ) Is inputted to GM-AMP by a voltage drop to a predetermined degree.
헤드룸 전압 컨트롤과 관련하여, 종래의 3-Pin 디텍팅 방식의 경우에서는, 트랜지스터의 드레인 전압(VD)을 직접 모니터링하여 헤드룸 전압을 최소화할 수 있다. 다만, 본 발명에서는 2-PIN 디텍팅 방식을 취하고 있으므로, 게이트 전압(VG)으로 트랜지스터의 드레인 전압(VD)의 상태를 유추하여야 한다. With respect to headroom voltage control, in the case of the conventional 3-pin detecting method, the headroom voltage can be minimized by directly monitoring the drain voltage V D of the transistor. However, in the present invention, since the 2-PIN detecting method is used, the state of the drain voltage V D of the transistor must be inferred from the gate voltage V G.
즉, 먼저 트랜지스터가 포화영역에서 동작할 때의 게이트 전압(VG)의 레벨을 미리 설정하게 되는데, 이와 같이 미리 설정된 레벨 값인 컨트롤 전압(VCTL)을 각 LED채널의 게이트 전압(VG) 중, 가장 높은 게이트 전압(VG)인 최대 게이트전압(VG_MAX)과 비교하여 Dc-DC컨버터(370)의 피드백 루프를 제어하게 된다. That is, first, the level of the gate voltage (V G ) when the transistor operates in a saturation region is set in advance. The control voltage (V CTL ), which is a preset level value, is selected among the gate voltages (V G ) of each LED channel. The feedback loop of the Dc-DC converter 370 is controlled in comparison with the maximum gate voltage V G_MAX , which is the highest gate voltage V G.
이 때, 최대 게이트전압(VG_MAX)이 컨트롤 전압(VCTL)보다 작으면, 모든 전계효과 트랜지스터는 포화영역에서 동작하고 있다고 판단하게 된다. At this time, if the maximum gate voltage V G_MAX is smaller than the control voltage V CTL , it is determined that all the field effect transistors are operating in the saturation region.
종합하면, 상기 최대 게이트전압(VG_MAX)과 상기 컨트롤 전압(VCTL)은 GM-AMP(350)에 입력되어 그 차이가 전류로 생성되어 출력되게 되고, 상기 Gm-AMP의 출력은 소정의 반전 전압(VZ)에 의해 반전되어 출력되게 된다. 이와 같은 반전부(380)의 출력으로 DC-DC 컨버터(370)의 피드백 루프를 제어하여 최적화된 구동전압(VLED_OPT)를 생성한 후, 각 LED 채널의 구동전압 입력단으로 재공급하게 된다. In sum, the maximum gate voltage V G_MAX and the control voltage V CTL are input to the GM-AMP 350 so that a difference is generated and outputted as a current, and the output of the Gm-AMP is a predetermined inversion. The output is inverted by the voltage V Z. The output of the inverting unit 380 controls the feedback loop of the DC-DC converter 370 to generate the optimized driving voltage V LED_OPT and then resupply the driving voltage input terminal of each LED channel.
상기 반전부(380)는, (+) 단자에 Gm-AMP의 출력이 입력되며, (-) 단자가 그 출력단과 연결되는 제3 OP-AMP와, (+) 단자에 소정의 반전 전압(VZ)이 입력되는 제4 OP-AMP를 포함하여 구성될 수 있고, 저항을 적절히 배치하여 Gm-AMP의 출력이 반전되어 출력되도록 형성할 수 있을 것이다. The inverting unit 380 has a third OP-AMP having an output of Gm-AMP input to a (+) terminal, a (-) terminal connected to an output terminal thereof, and a predetermined inversion voltage (V) at a (+) terminal. Z ) may be configured to include a fourth OP-AMP input, and may be formed such that the output of the Gm-AMP is inverted and output by appropriately disposing a resistor.
상기 DC-DC 컨버터(370)는 상기 반전부(380)의 출력으로 DC-DC 컨버터(370)에 피드백(feed-back)되는 전압을 조절함으로써, DC-DC 컨버터가 생성하는 구동전압(VLED)를 조절하게 된다. 즉, 상기 DC-DC 컨버터(370)에 피드백되는 전압이 작아지면, DC-DC 컨버터(370)는 더 높은 구동전압(VLED)을 생성하게 되고, 이와 반대로 피드백되는 전압이 커지면, 출력되는 구동전압(VLED)을 낮추게 된다. The DC-DC converter 370 adjusts a voltage fed back to the DC-DC converter 370 by the output of the inverting unit 380, thereby generating a driving voltage (V LED) generated by the DC-DC converter. Will be adjusted. That is, when the voltage fed back to the DC-DC converter 370 decreases, the DC-DC converter 370 generates a higher driving voltage V LED . On the contrary, when the voltage fed back increases, the driven output is increased. It will lower the voltage (V LED ).
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 컨트롤 전압과 드레인 전압간의 관계를 나타낸 그래프이다.8 is a graph illustrating a relationship between a control voltage and a drain voltage according to an embodiment of the present invention.
즉, 2-PIN 디텍팅 방식을 취하는 본 발명에 있어서, 게이트 전압으로 드레인 전압을 유추하여 판단하는 구조를 취하고 있는 바, NMOS 트랜지스터가 포화영역에서 동작하기 위한 최소 드레인 전압(VD.MIN)을 컨트롤 전압(VCTL)으로 미리 설정한 후, 최대 게이트전압(VG_MAX)과 비교하여 Dc-DC컨버터의 피드백 루프를 제어하는 것이 바람직할 것이다. In other words, in the present invention using the 2-PIN detecting method, a structure in which the drain voltage is inferred and determined by the gate voltage is used to determine the minimum drain voltage (V D.MIN ) for the NMOS transistor to operate in the saturation region. After setting the control voltage V CTL in advance, it may be desirable to control the feedback loop of the Dc-DC converter in comparison with the maximum gate voltage V G_MAX .
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 채널의 구동시작시 구동전압과 소스전압의 관계를 나타낸 그래프이다. 9 is a graph showing a relationship between a driving voltage and a source voltage at the start of driving an LED channel according to an embodiment of the present invention.
LED 채널의 구동시작(start-up)시에 낮은 구동전압(VLED)으로 채널을 구동하게 되면, 헤드룸 전압이 모자르다라는 정보가 들어오게 된다. 따라서, 구동전압(VLED)을 선형적으로 증가시켜서 구동전압 입력단에 공급하게 된다. When the channel is driven with a low driving voltage (V LED ) at the start-up of the LED channel, information is received that the headroom voltage is insufficient. Therefore, the driving voltage V LED is linearly increased to be supplied to the driving voltage input terminal.
즉, 구동전압(VLED)이 낮을 경우에는 전계효과 트랜지스터가 선형영역에서 동작하기 때문에 이 때의 트랜지스터는 저항성분을 갖으며, 구동전압(VLED)을 선형적으로 증가시킬 때, 트랜지스터의 소스전압(VS) 또한 선형적으로 증가하게 된다. 이 때 채널저항(R)과 소스전압(VS) 에 의해 결정되는 채널의 전류도 선형적으로 증가하게 된다. That is, since the field effect transistor operates in the linear region when the driving voltage V LED is low, the transistor at this time has a resistance component, and when the driving voltage V LED is linearly increased, the source of the transistor is Voltage V S also increases linearly. At this time, the current of the channel determined by the channel resistance (R) and the source voltage (V S ) also increases linearly.
따라서, 구동전압(VLED)이 충분히 증가하여 전계효과 트랜지스터가 포화상태가 되면 소스전압(VS)이 미리 채널에 흐르게 할 전류의 양에 따라 고정된 기준전압(VREF)과 동일해 진다. 따라서, 소스전압(VS)이 기준전압(VREF)과 같아졌을 때에는 LED채널이 포화상태에 들어갔다고 판단할 수 있게 된다. Therefore, when the driving voltage V LED is sufficiently increased and the field effect transistor is saturated, the source voltage V S becomes equal to the fixed reference voltage V REF in accordance with the amount of current to flow in the channel in advance. Accordingly, it is possible when the source voltage (V S) is turned the same as the reference voltage (V REF) LED channel can be determined deuleogatdago in saturation.
도 9에서 볼 수 있듯이, 구동전압(VLED)이 n개의 LED가 순방향 턴온(Turn-ON)될 수 있는 nVF만큼 증가하기 전, 즉 'VLED<nVF'의 관계를 만족할 때에는, 오프(OFF)된 LED의 저항값이 매우 크게 나타나므로 트랜지스터의 소스전압(VS)이 '0'이 된다. As can be seen in Figure 9, when the driving voltage (V LED ) is increased by nV F where n LEDs can be turned forward (Turn-ON), that is, when the relationship of 'V LED <nV F ' is satisfied, it is off. Since the resistance value of the (OFF) LED is very large, the source voltage (V S ) of the transistor becomes '0'.
그러다가, 구동전압(VLED)이 nVF보다 커지면, 즉 'VF<VLED< nVF+VDsat+VREF'의 관계를 만족할 때에는, 트랜지스터가 포화상태로 들어가기 전까지는 채널저항(R)과 선형동작을 하는 트랜지스터의 관계 때문에 소스전압(VS)은 선형적으로 증가한다. Then, when the driving voltage (V LED ) is greater than nV F , that is, when the relationship of 'V F <V LED <nV F + V Dsat + V REF ' is satisfied, the channel resistance (R) until the transistor enters saturation state. The source voltage V S increases linearly due to the relationship between the transistor and linear transistor.
이후, 구동전압(VLED)이 더욱 증가하여 소스전압(VS)이 기준전압(VREF)으로 고정되고 트랜지스터가 포화영역에서 동작할 수 있는 포화된 드레인전압(VDsat)을 확보하게 되면, 즉 'VF<VLED< nVF+VDsat+VREF'의 관계를 만족하게 되면, 채널은 포화상태가 되어 구동전압(VLED)이 계속 증가하여도 소스전압(VS)은 기준전압(VREF)으로 고정된다. Thereafter, when the driving voltage V LED is further increased so that the source voltage V S is fixed to the reference voltage V REF and the transistor has a saturated drain voltage V Dsat capable of operating in the saturation region, That is, when the relationship between 'V F <V LED <nV F + V Dsat + V REF ' is satisfied, the channel becomes saturated and the source voltage (V S ) remains the reference voltage even if the driving voltage (V LED ) continues to increase. Is fixed to (V REF ).
즉, 상기 기준전압(VREF)은 모든 채널을 포화시키기 위해 구동전압(VLED)을 최적화 시키기 위한 한계까지 고정되어 컨스턴트 커런트 소스(constant current source)로 활용된다고 할 수 있다. That is, the reference voltage V REF is fixed to a limit for optimizing the driving voltage V LED to saturate all channels, and thus may be used as a constant current source.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 개방된 LED 채널이 포함된 LED 채널부의 일예시도이다. 10 is an exemplary view of an LED channel unit including an open LED channel according to an embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 채널의 구동시작시 하나의 채널이 개방되었을 경우의 채널별 구동전압과 소스전압의 관계를 나타낸 그래프이다.11 is a graph illustrating a relationship between a driving voltage and a source voltage for each channel when one channel is opened at the start of driving the LED channel according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 LED 구동드라이버는, 그 구동시작(start-up)시 모든 LED 채널이 포화영역으로 들어갈 수 있는 충분한 전압까지 구동전압 (VLED)을 선형적으로 증가시키게 된다. 즉, 모든 LED 채널이 포화영역으로 들어갈 수 있는 충분한 전압까지 구동전압 (VLED)을 선형적으로 증가시키는 시간을 tMAX라 할 때, tMAX가 지난 후에도 응답(예; 소스전압(VS) 의 증가여부)이 없는 채널은 개방(open)되었다고 판단하게 된다. The LED drive driver of the present invention linearly increases the drive voltage (V LED ) to a sufficient voltage for all LED channels to enter the saturation region at the start-up of the drive. That is, when the time for increasing the driving voltage (V LED) linearly to a sufficient voltage in all the LED channel is getting into the saturation region t MAX la, after the t MAX last response (eg, a source voltage (V S) The channel without the increase of is determined to be open.
도 11을 참조하면, 구동전압 (VLED)을 동안 tMAX증가시키는 동안 1채널, 3채널, 4채널의 소스전압이 기준전압까지 증가한 반면, 2채널의 소스전압(VS)은 변함이 없으므로 개방(open)된 것으로 판단하게 된다. Referring to FIG. 11, while increasing the driving voltage (V LED ) during t MAX , the source voltages of one channel, three channels, and four channels increase to the reference voltage, while the source voltages of two channels (V S ) do not change. It is determined that it is open.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 채널조사부의 일예시도이다. 12 is an exemplary view of a channel irradiator according to an embodiment of the present invention.
본 발명에서 채널조사부는, (+)단에 상기 기준전압(VREF)이 입력되고, (-)단이 상기 소스단(170)과 연결되며, 그 출력단이 상기 게이트단과 연결되는 제1 OP-AMP(220) 및 상기 전계효과 트랜지스터의 소스전압(VS)과 오픈전압(VOPEN)을 비교하여 출력하는 단락판단부(230)를 포함하여 형성할 수 있다. In the present invention, the channel irradiator includes a first OP− connected to the reference voltage V REF at a positive terminal, a negative terminal connected to the source terminal 170, and an output terminal connected to the gate terminal. The AMP 220 and the short-circuit determination unit 230 comparing the source voltage V S and the open voltage V OPEN of the field effect transistor may be output.
상기 채널조사부는, i) 트랜지스터의 소스전압(VS)이 기준전압(VREF)에 고정되게 함으로서 채널에 일정한 전류가 흐르도록 제어하며, ii) 상기 단락판단부(230)를 통한 LED 채널의 개방여부를 조사하고, iii) AD 컨버터를 통한 정상동작 중 단락여부 조사 및 iv) 트랜지스터의 소스전압(VS)을 이용하여 구동시작시 단락여부를 조사하는 기능을 수행한다. The channel irradiator controls i) a constant current to flow through the channel by fixing the source voltage V S of the transistor to the reference voltage V REF , and ii) controlling the LED channel through the short circuit determination unit 230. investigate the opening and, iii) by using a short-circuit whether research and iv) a source voltage (V S) of the transistor during normal operation via the AD converter and performs a function to check whether the short circuit at the start of driving.
본 발명의 일실시예로, 상기 단락판단부(230)는 (+)단에 상기 전계효과 트랜지스터(FET)의 소스전압(VS)이 입력되며, (-)단에 오픈전압(VOPEN)이 입력되는 제 2OP-AMP로 구성될 수 있다. 또한, 이와 반대로 (-)단에 상기 전계효과 트랜지스터(FET)의 소스전압(VS)이 입력되며, (+)단에 오픈전압(VOPEN)이 입력되도록 형성할 수도 있을 것이다. In one embodiment of the present invention, the short circuit determination unit 230 is a source voltage (V S ) of the field effect transistor (FET) is input to the (+) terminal, open voltage (V OPEN ) to the (-) terminal This may be configured as the input 2OP-AMP. On the contrary, the source voltage V S of the field effect transistor FET is input to the negative terminal and the open voltage V OPEN is input to the positive terminal.
이와 같은 채널조사부를 이용하여, 정상동작시의 LED 채널의 개방(open) 여부를 감지할 수 있는데, 정상동작시 LED 채널이 개방(open)되면, 소스전압(VS)은 게이트 전압(VG)에 관계없이 그라운드 레벨로 내려가므로, 상기 제2 OP-AMP를 이용하여 소스전압(VS)을 감지하면, 개방(open)여부를 판단할 수 있을 것이다. By using the channel irradiator, it is possible to detect whether the LED channel is open in the normal operation. When the LED channel is opened in the normal operation, the source voltage V S is the gate voltage V G. ) so down to ground level, regardless of, upon detecting a source voltage (V S) by using the first OP-AMP 2, it will be able to determine whether the open (open).
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 단락된 LED 채널이 포함된 LED 채널부의 일예시도이고, 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 채널의 구동시작시 하나의 채널이 단락되었을 경우의 채널별 구동전압과 소스전압의 관계를 나타낸 그래프이다.FIG. 13 is an exemplary view of an LED channel unit including a shorted LED channel according to an embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a case where one channel is shorted at the start of driving an LED channel according to an embodiment of the present invention. Is a graph showing the relationship between driving voltage and source voltage for each channel.
도 13에서 볼 수 있듯이, 하나의 LED 채널이 단락되면, 단락된 채널의 드레인 전압(VD2)는 타채널의 드레인 전압(VD1, VD3, VD4)보다 소정값(예; 2.5V)만큼 상승하게 된다. As shown in FIG. 13, when one LED channel is shorted, the drain voltage V D2 of the shorted channel is smaller than the drain voltages V D1 , V D3 and V D4 of another channel (eg, 2.5 V). Will rise by.
이 때, 하기의 수학식 9에 의해 채널별 단락여부를 판정하기 위한 VMAX.VAR을 정의하게 되는데, 상기 VMAX.VAR은 모든 LED 채널이 포화되었을 때 허용되는 드레인 전압의 차이로서, 바꾸어 말하면, 정상 상태인 LED채널의 최대 드레인 전압(VD.MAX)과 최소 드레인 전압(VD.MIN)의 차이라고 정의할 수 있다. In this case, V MAX.VAR for determining whether or not a short circuit for each channel is defined by Equation 9 below, where V MAX.VAR is a difference between drain voltages allowed when all LED channels are saturated, in other words, It may be defined as the difference between the maximum drain voltage (V D.MAX ) and the minimum drain voltage (V D.MIN ) of the LED channel in a normal state.
즉, 상기 VMAX.VAR는 본 발명의 LED 구동드라이버가 적용되는 다양한 어플리케이션에서 허용되는 드레인 전압(VD)의 변화폭이라고 할 수 있으며, 드레인 전압의 최소값(VD.MIN)으로부터 VMAX.VAR 이상의 드레인 전압(VD)을 갖는 LED 채널은 불량한 것으로 판단하게 된다. That is, the V MAX.VAR may be referred to as the variation range of the drain voltage (V D ) that is permitted in various applications to which the LED driving driver of the present invention is applied, and V MAX.VAR from the minimum value of the drain voltage (V D.MIN ). It is determined that the LED channel having the above drain voltage V D is bad.
상기 수학식 9에 대해 부연설명하자면, 상기 VMAX.VAR은 LED가 채널에 정상적으로 연결이 되었을 때, LED의 포워드 전압(VF) 산포에 의해 발생하는 nVF 차이의 허용 가능한 최대값을 의미한다고 할 수 있다. 따라서, 채널에 정상적으로 연결되었을 때, 각 채널의 드레인 전압의 차이가 2.0V가 넘으면, 가장 높은 드레인 전압을 갖는 채널을 불량한 것으로 판단할 수 있다. In detail, Equation 9 is that V MAX.VAR means an allowable maximum value of the nV F difference caused by the forward voltage (V F ) of the LED when the LED is normally connected to the channel. can do. Therefore, when the drain voltage of each channel exceeds 2.0 V when the channel is normally connected, the channel having the highest drain voltage may be determined to be defective.
또한, LED 채널의 구동전압(VLED)이 X·VREF만큼 상승하는데 걸리는 시간을 tR이라 정의하고, LED 채널의 구동전압(VLED)이 VMAX.VAR만큼 상승하는데 걸리는 시간을 tTOT 이라 정의하면, tTOT 을 하기의 수학식과 같이 나타낼 수 있다. In addition, the X · V REF by the time it takes to rise as long as the V t MAX.VAR driving voltage (V LED) of, LED channel and defined as t R of the time required for rising TOT driving voltage (V LED) of the LED channels In this case, t TOT may be expressed as in the following equation.
[규칙 제26조에 의한 보정 20.10.2011]
[Revision 20.10.2011 under Rule 26]
즉, 먼저 구동전압(VLED)이 X·VREF만큼 상승하는데 걸리는 시간을 tR을 카운터를 이용하여 측정하고, 상기의 수학식에 VMAX.VAR(2.0V)과 X·VREF및 tR을 대입하면 tTOT 을 쉽게 구할 수 있게 된다. 상기 X는 상수를 나타내는데, 예를 들면, 0.5VREF 를 대입할 수 있는 등, 바람직하게는 0.25VREF 내지 0.75VREF의 범위에서 선택하는 것이 좋을 것이다.That is, the first driving voltage (V LED) is X · V REF for the time it takes to rise measured by using a counter as a t R, and the above equation V MAX.VAR (2.0V) and the X · V REF and t Substituting R makes t TOT easy to find. X represents a constant. For example, 0.5V REF can be substituted, and it is preferable to select from the range of 0.25V REF to 0.75V REF .
도 14를 참조하면, 포화상태가 되는 전압(VREF)보다 낮은 범위에서 구동전압(VLED)을 선형적으로 증가시킴에 따라, 각 LED 채널이 포화되는 모습을 도시하고 있다. Referring to FIG. 14, as the driving voltage V LED is linearly increased in a range lower than the voltage V REF to be saturated, each LED channel is saturated.
이 때, 시간의 흐름에 따라 가장 마지막에 포화상태가 된 채널로부터 tTOT 을 역으로 대입하여, 상기 tTOT보다 먼저 포화(saturation)된 채널은 단락(short)된 것으로 판단하게 된다. 즉, 마지막에 포화가 된 채널로부터 계산된 TTOT보다 먼저 포화된 채널의 드레인 전압(VD)은 마지막에 포화된 채널의 드레인 전압(VD) 보다 VMAX.VAR 이상의 높다고 판단 가능하기 때문에 단락된 것으로 판단할 수 있다. At this time, t TOT is reversely substituted from the last saturated channel as time passes, and it is determined that a channel saturated before t TOT is shorted. That is, the short-circuit since it is possible the drain voltage of the first channel than the saturated T TOT (V D) is more than V MAX.VAR higher than the drain voltage in the saturation channels to the last (V D) is determined from the calculated channel is saturated at the end It can be judged.
도 14에서는 가장 마지막에 포화상태가 된 채널인 4채널로부터 tTOT 을 구획하여 이전에 포화된 채널인 2채널이 단락되었음을 알 수 있다. In FIG. 14, it can be seen that t TOT is divided from four channels, which are the last saturated channels, to short-circuit two channels, which are previously saturated channels.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 캘리브레이션 구간동안 획득되는 단락판단 기준전압과 정상구간동안 획득되는 게이트 전압을 나타낸 그래프이다.15 is a graph illustrating a short circuit determination reference voltage obtained during a calibration period and a gate voltage obtained during a normal period according to an embodiment of the present invention.
바꾸어 말하자면, 도 15는 캘리브레이션 구간 및 정상동작 구간동안 드레인 전압(VD)의 변화에 따른 본 발명의 2-PIN 디텍팅 방식에서 모니터링 가능한 게이트 전압(VG)의 변화를 도시하고 있다.In other words, FIG. 15 illustrates a change in the gate voltage V G that can be monitored in the 2-PIN detecting method of the present invention according to the change of the drain voltage V D during the calibration period and the normal operation period.
본 발명에서는 LED 채널의 정상동작시의 단락여부를 판정하기 위하여, 소정의 절차를 거치게 되는데, 캘리브레이션(calibration) 구간동안 구동전압(VLED)을 인위적으로 소정값만큼 올려서 획득되는 각 채널의 게이트 전압(VG)값들이 단락판단 기준전압(VSHT)이 된다. In the present invention, a predetermined procedure is performed to determine whether the LED channel is short-circuited during normal operation. The gate voltage of each channel obtained by artificially raising the driving voltage V LED by a predetermined value during a calibration period is provided. The (V G ) values become the short-circuit determination reference voltage V SHT .
즉, 본 발명에서, 상기 캘리브레이션은 LED 채널 중 어느 하나의 LED가 단락되면, 증가하게 될 드레인전압(VD)만큼 인위적으로 구동전압(VLED)을 올려주어, 구동전압(VLED)을 올려준 구간에서의 게이트 전압(VG)을 획득하는데 그 목적이 있다. 후술하겠지만, 정상동작 구간에서 획득한 게이트 전압(VG)이 캘리브레이션 구간 동안에서 획득한 게이트 전압(VG)보다 낮아진다면 그 채널에 단락이 발생했다고 판단하게 된다. That is, in the present invention, the calibration artificially raises the driving voltage (V LED ) by the drain voltage (V D ) which will increase when any one of the LED channels is short-circuited, thereby raising the driving voltage (V LED ). The purpose is to obtain the gate voltage V G in the quasi-section. As will be described later, if the gate voltage V G obtained in the normal operation period is lower than the gate voltage V G obtained during the calibration period, it is determined that a short circuit has occurred in the channel.
이와 같이 2-PIN디텍팅 방식을 채용하고 있는 본 발명에서는 보다 효율적인 채널의 단락여부 판단을 위해, 정상동작 구간에서의 게이트 전압(VG)값의 획득이 반복적으로 이루어져야 한다. 또한, 본 발명의 LED 구동드라이버가 적용될 다양할 어플리케이션과, 온도, 열 등 환경변화를 반영하기 위해 캘리브레이션 구간에서의 게이트 전압(VG)값의 획득도 주기적으로 시행됨이 바람직하다. As described above, in the present invention employing the 2-PIN detecting method, the gate voltage V G should be repeatedly obtained in the normal operation section in order to determine whether the channel is shorted. In addition, in order to reflect various applications to which the LED driving driver of the present invention is to be applied and environmental changes such as temperature and heat, the acquisition of the gate voltage V G value in the calibration period is also preferably performed periodically.
즉, 본 발명에서는 게이트 전압(VG)을 이용하여 드레인 전압(VD)을 유추판단해야 하는데, LED 채널의 정상동작시 단락여부의 판단에 있어서, 상기 단락판단 기준전압(VSHT)을 이용하게 되며, 단락판단 기준전압(VSHT)은 주기적으로 체크하여 이용하게 된다. That is, in the present invention, the drain voltage V D should be inferred by using the gate voltage V G. In determining whether the LED channel is short-circuited during normal operation of the LED channel, the short-circuit determination reference voltage V SHT is used. The short circuit determination reference voltage V SHT is periodically checked and used.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 채널의 구동시작 구간, 캘리브레이션 구간 및 정상동작 구간에 따른 최적화된 구동전압의 변화를 나타낸 그래프이다.16 is a graph illustrating a change in an optimized driving voltage according to a driving start section, a calibration section and a normal operation section of an LED channel according to an embodiment of the present invention.
도 16을 참조하여 정상동작시 LED 채널의 단락여부를 판정하는 방법을 설명하기로 한다. A method of determining whether a LED channel is shorted in normal operation will be described with reference to FIG. 16.
먼저, 구동시작구간(510) 동안 구동전압(VLED)은 최적화된 구동전압(VLED.OPT)이 될 때까지 선형적으로 증가하게 된다. First, during the driving start section 510, the driving voltage V LED increases linearly until the optimized driving voltage V LED .OPT is achieved .
이후, 단락여부를 판정하기 위한 게이트 전압(VG)을 얻기 위한 캘리브레이션 구간(520)동안 최적화된 구동전압(VLED.OPT)을 VMAX.VAR만큼 증가시킨다. Then, by increasing the drive voltage (V LED.OPT) optimized for the calibration period 520, to obtain a gate voltage (V G) for judging whether or not short circuit V MAX.VAR.
상기 VMAX.VAR은 모든 LED 채널이 포화되었을 때 허용되는 드레인 전압의 차이로서, 바꾸어 말하면, 각 채널별 드레인 전압의 최대값 (VD.MAX)과 드레인 전압의 최소값(VD.MIN)의 차이라고 할 수 있다. V MAX.VAR is a difference between the drain voltages allowed when all the LED channels are saturated. In other words, V MAX.VAR is the difference between the maximum value of each channel's drain voltage (V D.MAX ) and the minimum value of the drain voltage (V D.MIN ). It's a car.
즉, 상기 VMAX.VAR는 본 발명의 LED 구동드라이버가 적용되는 다양한 어플리케이션에서 허용되는 드레인 전압(VD)의 변화폭이라고 할 수 있으며, 드레인 전압의 최소값(VD.MIN)으로부터 VMAX.VAR 이상의 드레인 전압(VD)을 갖는 LED 채널은 불량한 것으로 판단하게 된다. That is, the V is V MAX.VAR MAX.VAR from the drain voltage (V D) the minimum value (V D.MIN) can be described as the variation range, and the drain voltage of which is allowed by the various applications to be applied to the LED drive driver of the present invention It is determined that the LED channel having the above drain voltage V D is bad.
한편, 최적화된 구동전압(VLED.OPT)을 VMAX.VAR(약 2.5V)만큼 증가시키는 방법의 일례를 들면, 반전부에 입력되는 전압을 필요한 시간동안 증가시키면 그 반전 출력인 DC-DC 컨버터의 피드백 전압은 떨어지게 되어, 결과적으로 최적화된 구동전압(VLED.OPT)을 용이하게 증가시킬 방식을 채택할 수 있을 것이다.On the other hand, for example, a method of increasing the optimized driving voltage (V LED.OPT ) by V MAX.VAR (about 2.5V), if the voltage input to the inverting part is increased for a necessary time, the inverting output is DC-DC. The feedback voltage of the converter will drop, resulting in an easy way to increase the optimized drive voltage (V LED.OPT ).
즉, 도 14를 참조하면, TR은 VS를 0.5V만큼 상승시키는데 걸리는 시간이고, TTOT은 채널전압을 VMAX_VAR만큼 상승시키는데 걸리는 시간이므로, TTOT의 시간동안 전원조절부의 DCDC 컨버터에 구동전압(VLED)이 최적화(Optimize) 되지 않았다는 정보를 주면, 구동전압(VLED)은 VMAX_VAR만큼 상승될 것이다. That is, referring to FIG. 14, since T R is a time required to increase V S by 0.5 V, and T TOT is a time required to increase channel voltage by V MAX_VAR , the T DC is driven by the DCDC converter of the power control unit during the time of T TOT . voltage (V LED) give the information has not been optimized (optimize), driving voltage (V LED) will be raised by V MAX_VAR.
또한, 도 17을 참조하면, 제 1스위치(SW1)를 통해 반전부로 출력되는 전압이 조정되면, 전원조절부는 정상적인 헤드룸 전압 컨트롤(Headroom Voltage Control) 동작을 수행하여 최적화된 구동전압(VLED_OPT )을 공급하게 된다. In addition, referring to FIG. 17, when the voltage output to the inverter is adjusted through the first switch SW1, the power controller performs a normal headroom voltage control operation to optimize the driving voltage V LED_OPT . Will be supplied.
구동전압(VLED)을 캘리브레이션을 하기 위한 전압, 즉 최적화된 구동전압(VLED_OPT )보다 약 2.5V 높은 전압까지 올리기 위해서는 TTOT의 시간동안 제 1스위치(SW1)를 열고, 제 2 스위치(SW2)를 닫으면, 구동전압(VLED)은 '최적화된 구동전압(VLED_OPT)보다 VMAX_VAR만큼 높은 전압'으로 상승하게 된다. To raise the driving voltage (V LED ) to the voltage for calibrating, that is, to about 2.5 V higher than the optimized driving voltage (V LED_OPT ), open the first switch SW1 during the time of T TOT and the second switch SW2. ), The driving voltage (V LED ) is raised to 'voltage higher by V MAX_VAR than the optimized driving voltage (V LED_OPT )'.
이어서, TTOT 이 지난 시간후에 제 2스위치(SW2)를 열면, 커패시턴스에 의해 반전부로 출력되는 전압은 '최적화된 구동전압(VLED_OPT)보다 VMAX_VAR만큼 높은 전압'으로 일정하게 공급되게 된다. Subsequently, when the second switch SW2 is opened after the time T TOT passes, the voltage output to the inverting unit by the capacitance is constantly supplied as 'voltage higher by V MAX_VAR than the optimized driving voltage V LED_OPT '.
이어서, 캘리브레이션(Calibration) 구간이 끝나고, 정상동작(Normal Operation) 구간에 진입할 때는 제 1스위치(SW1)를 닫으면, 전원조절부는 다시 정상적인 헤드룸 전압 컨트롤 동작을 수행하여 공급전압은 최적화된 구동전압(VLED_OPT)이 되게 된다. Subsequently, when the calibration section ends and the first switch SW1 is closed when entering the normal operation section, the power control unit performs a normal headroom voltage control operation so that the supply voltage is optimized drive voltage. (V LED_OPT ) becomes.
본 발명에서, 상기 제 2스위치(SW2)를 통해 커패시턴스로 들어가는 전류는, Gm-AMP의 Gm값의 역수값인 1/Gm 값을 갖는 게 바람직할 것이다.In the present invention, it is preferable that the current entering the capacitance through the second switch SW2 has a 1 / Gm value which is an inverse value of the Gm value of Gm-AMP.
이후, 최적화된 구동전압(VLED.OPT)이 증가된 구간에서 각각의 LED 채널의 게이트 전압(VG)값들을 AD컨버터를 이용하여 디지털로 변환하여 레지스트리에 저장하게 된다. 이와 같이 저장된 게이트 전압(VG)값들에 근거한 데이터(data)가 단락여부를 판단하는 단락판단 기준전압 (VSHT)이 된다Subsequently, the gate voltage V G of each LED channel is converted into a digital value by using an AD converter in the optimized driving voltage V LED.OPT section and stored in the registry. In this way, the data based on the stored gate voltage V G values becomes a short-circuit determination reference voltage V SHT for determining whether a short circuit occurs.
이후, 상기 증가된 최적화된 구동전압(VLED.OPT)을 헤드룸 전압 컨트롤(Headroom Voltage Control)을 통해 본래의 최적화된 구동전압(VLED.OPT)으로 환원시킨다. 즉, 약 2.5V만큼 증가시킨 최적화된 구동전압(VLED.OPT)을 다시 2.5V 감소시킨다. Then, thereby reducing the driving voltage (V LED.OPT) optimizing the increased cost to the original driving voltage (V LED.OPT) through the optimization of the headroom voltage control (Headroom Voltage Control). That is, the optimized driving voltage (V LED.OPT ), which is increased by about 2.5V, is reduced by 2.5V again.
이후, 정상동작 구간에서 주기적으로 각 채널의 게이트 전압(VG)값들을 수집하게 된다. 물론 각 채널의 게이트 전압(VG)값들은 아날로그-디지털 컨버팅을 통해 디지털 값으로 변환되며, 상기 캘리브레이션 구간(520) 동안 레지스트리에 저장된 데이터, 즉 단락판단 기준전압 (VSHT)의 값보다 게이트 전압(VG)값이 작을 경우에는 단락(short)된 것으로 판정하게 된다. Thereafter, the gate voltage V G of each channel is periodically collected in the normal operation period. Of course, the gate voltage (V G ) of each channel is converted into a digital value through analog-to-digital conversion, and the gate voltage is higher than the value of the data stored in the registry, that is, the short-circuit determination reference voltage (V SHT ), during the calibration period 520. If the (V G ) value is small, it is determined that it is short.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.The present invention has been described above in connection with specific embodiments of the present invention, but this is only an example and the present invention is not limited thereto. Those skilled in the art can change or modify the described embodiments without departing from the scope of the present invention, and within the equivalent scope of the technical spirit of the present invention and the claims to be described below. Various modifications and variations are possible.