KR100427039B1 - 캐패시터 부하 구동 앰프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캐패시터 부하 구동 앰프에 관한 것으로 이를 위한 본 발명은 각각의 부하 캐패시터를 구동하기 위한 다수개의 구동 앰프로 구성되는 LCD 드라이버에 있어서, 각각의 구동 앰프는, 입력되는 전압을 버퍼링하는 버퍼부; 상기 버퍼부의 내부 노드에서 인가되는 신호중에서, 정상상태에서는 로우 레벨이고 입력 및 출력이 변화시 하이 레벨이 되며, 부하 캐패시터에 걸리는 전압이 일정레벨 이상이 되면 로우 레벨이 되는 신호인 제1 검출신호와, 상기 버퍼부의 내부 노드중 전원전압과 접지전압 사이의 전위레벨을 갖는 제2 검출신호에 응답하여 상기 제1 검출신호가 상기 제2 검출신호보다 높은 경우 제어신호를 활성화시켜 출력하는 비교부; 상기 버퍼부의 출력단과 상기 부하 캐패시터 사이에 구비되는 저항; 및 상기 버퍼부의 출력단과 상기 부하 캐패시터의 사이에 구비되며, 활성화된 상기 제어신호에 의해 턴온되는 스위치를 구비하는 캐패시터 부하 구동 앰프를 제공한다.

Description

캐패시터 부하 구동 앰프{OP-Amp for capacitor load}

본 발명은 STN(Super twisted nematic) LCD 구동 드라이버에 관한 것으로, 특히 캐패시터 부하 구동 앰프에 관한 것이다.

도 1은 종래의 STN 구동 드라이버를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 다수개의 구동 앰프로 구성되는 LCD 드라이버에 있어서, 각각의 구동 앰프는, 입력되는 전압을 버퍼링 하는 버퍼부(10)와, 다수개의 스위치로 구성되어, 상기 입력되는 전압에 응답하여 선택적으로 활성화 되는 스위치부(20)로 구성된다.

이하, 도 1을 참조하여 상기 종래의 STN 구동 드라이버의 동작을 설명하기로 한다.

먼저, 상기 버퍼부(10)에 저항 어레이(도면에는 도시되지 않음)를 사용하여 분압된 전압이 인가된다.

상기 저항 어레이는 외부에서 인가되는 입력신호(도면에는 도시되지 않음)에 응답하여 일정한 전압을 생성하고 이를 상기 버퍼부(10)에 인가한다.

이어서, 상기 버퍼부(10)에 인가된 전압이 캐패시터(C_L)에 차지된다.

상기 입력 전압(Vin)에 따라 상기 스위치(S1 ∼ S_N)중 어느 하나가 선택되어 단락되고 상기 캐패시터(C_L)에 저장된 차지가 LCD 판넬(30)상의 부하 캐패시터(C1 ∼ C_N)에 저장된다.

여기서, 상기 STN LCD 구동 드라이버에 연결되는 부하 캐패시터(C1 ∼ C_N)의용량은 대략 1㎌ ∼ 2㎌에 이르는 매우 큰 값을 가지며 이에 의하여 상기 버퍼부(10)의 출력이 발진을 일으키거나 위상 마진이 악화되게 된다.

상기 부하 캐패시터(C1 ∼ C_N)의 용량이 증가하게 되면 버퍼부(10)의 부하 캐패시턴스가 증가하게 되어 위상 마진이 나빠지게 되므로, 상기 버퍼부(10)의 출력전압(OUT)이 LCD 패널을 구동하기 위한 전압에 이르는데 많은 시간이 소요되게 되므로, 도 2에 도시된 바와 같이, 버퍼부의 출력전압(OUT)과 공진현상을 일으켜 발진하게 된다.

종래에는 상기한 문제점을 해결하기 위하여 도 3에 도시된 바와 같은 회로를 사용하여 그 문제를 해결하고자 하였다.

도 3은 종래의 다른 STN LCD 구동드라이버를 나타낸다.

도 3에 도시된 STN LCD 구동드라이버의 구성은 도 1에 도시된 것과 동일하되, 단지 도 1상의 버퍼부(10)와 스위치부(20) 사이에 저항이 연결된 것이 다른것을 볼 수 있다.

상기 저항(R)을 추가함으로서 상기 버퍼부(10a)의 출력이 다시금 버퍼부(10a)로 피드백 되기가 어려워지게 되어 발진현상을 줄일수는 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이 저항(R)과 캐패시터(C_L)의 시정수에 의하여 상기 버퍼부(10a)에서 출력된 전압(OUT1)이 LCD 패널을 구동하기 위한 전압인 11V에 이르는데 많은 시간이 걸리게 된다.

즉, 상기 버퍼부(10a)의 출력이 LCD 패널을 구동하기 위한 전압의 99.9%에이르는 세틀링(settling) 시간이 느려지므로 위상 마진이 나빠지게 되는 문제점이 있다.

한편, 상기한 방법 이외에, 상기 버퍼부(10a)의 동작 전류를 증가시킴으로서 발진현상을 억제하는 방법이 제시된 적이 있으나, 이는 상기 STN LCD 구동 드라이버를 휴대폰이나 소형 포터블(portable)기기에 적용하는 것을 포기하는 것과 다음없는 바, 널리 사용되기가 어려웠다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 동작전류를 거의 증가시키지 않으면서도 위상 마진 특성이 우수한 STN LCD 구동 드라이버를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 캐패시터 부하 구동 드라이버의 상세 회로도.

도 2는 종래의 캐패시터 부하 구동 드라이버의 출력 파형도.

도 3은 종래의 다른 캐패시터 부하 구동 드라이버의 상세 회로도.

도 4는 종래의 다른 캐패시터 부하 구동 드라이버의 출력 파형도.

도 5는 본 발명에 따른 캐패시터 부하 구동 드라이버의 상세 회로도.

도 6은 본 발명에 따른 버퍼부의 출력 파형도.

도 7은 본 발명에 따른 캐패시터 부하 구동 드라이버의 출력 파형도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 버퍼부 200 : 비교부

300 : 스위치부

본 발명은 각각의 부하 캐패시터를 구동하기 위한 다수개의 구동 앰프로 구성되는 LCD 드라이버에 있어서, 각각의 구동 앰프는, 입력되는 전압을 버퍼링하는 버퍼부; 상기 버퍼부의 내부 노드에서 인가되는 신호중에서, 정상상태에서는 로우 레벨이고 입력 및 출력이 변화시 하이 레벨이 되며, 부하 캐패시터에 걸리는 전압이 일정레벨 이상이 되면 로우 레벨이 되는 신호인 제1 검출신호와, 상기 버퍼부의 내부 노드중 전원전압과 접지전압 사이의 전위레벨을 갖는 제2 검출신호에 응답하여 상기 제1 검출신호가 상기 제2 검출신호보다 높은 경우 제어신호를 활성화시켜 출력하는 비교부; 상기 버퍼부의 출력단과 상기 부하 캐패시터 사이에 구비되는 저항; 및 상기 버퍼부의 출력단과 상기 부하 캐패시터의 사이에 구비되며, 활성화된 상기 제어신호에 의해 턴온되는 스위치를 구비하는 캐패시터 부하 구동 앰프를 제공한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 캐패시터 부하 구동 회로의 일실시예이다.

도 5를 참조하면, 본 발명은 캐패시터 부하 구동 앰프에 관한 것으로 이를 위한 본 발명은, 다수개의 구동 앰프로 구성되는 LCD 드라이버에 있어서, 각각의 구동 앰프는,

입력되는 전압을 버퍼링하는 버퍼부(100)와, 상기 버퍼부(100)의 내부 노드중, 정상상태(Steady state)에서는 로우 레벨이고 입력 및 출력이 변화시 하이 레벨이되며, 부하에 걸리는 전압이 일정레벨 이상이되면 로우 레벨이되는 제1 검출신호(V1)와 상기 버퍼부(100)의 내부 노드중 전원전압과 접지준위 사이의 전위레벨을 갖는 제2 검출신호(V2)에 응답하여 제어신호(V_CON)를 생성하는 비교부(200) 및 상기 제어신호(V_CON)에 의하여 활성화 되어 부하 캐패시터(C_L)를 차지하고 상기 제어신호(V_CON)가 비활성화시 오픈되는 스위치부(300)를 구비한다.

구체적으로, 상기 버퍼부(100)는 OP 앰프의 증폭률을 1로 하여 버퍼로 동작하도록 구성되며,

상기 스위치부(300)는 일측은 상기 버퍼부(100)의 출력에 연결되고 타측은부하 캐패시터(C_L)에 연결되는 저항(R)과, 일측은 상기 버퍼부(100)의 출력에 연결되고 타측은 상기 저항(R)의 타측에 연결되는 스위치(S)를 포함하여 실시 구성된다.

이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여 상기 본 발명의 동작을 상세히 설명하도록 한다.

먼저, 상기 버퍼부(100)에 저항 어레이(도면에는 도시되지 않음)를 사용하여 분압된 전압이 인가된다.

상기 저항 어레이는 외부에서 인가되는 입력신호(도면에는 도시되지 않음)에 응답하여 일정한 전압을 생성하고 이를 상기 버퍼부(100)에 인가한다.

이어서, 상기 버퍼부(100)의 출력(OUTA)을 검출하는 제1 검출신호(V1)와 부하 캐패시터의 전위 레벨을 검출하는 제2 검출신호(V2)가 상기 비교부(200)로 인가된다.

여기서, 상기 제1 검출신호(V1)는 OP-AMP를 이용하는 상기 버퍼부(100)의 내부 노드중 입력이나 출력이 변화하지 않는 정상상태(Steady state) 에서는 회로의 제일낮은 전압 레벨을 가지다가, 앰프의 입력이나 출력이 변화하여 앰프가 부하 캐패시터를 구동하게 되면 회로의 최고 전압인 VDD수준으로 높아지며, 부하 캐패시터의 구동이 거의 완료되면 다시 VSS수준의 전압으로 변화하는 특성을 갖는 앰프 내부 노드의 전압을 사용하고, 상기 제2 검출신호는 전원전압과 접지전압의 중간값을 사용한다.

상기 버퍼부(100)를 구성하는 OP 앰프는 다수개의 입출력 리드(lead)를 구비하며 상기 입력되는 전압(Vin)에 따라 각각의 리드는 다양한 레벨의 전압을 출력하는 특성을 이용하는 것이다.

따라서, 초기에는 상기 버퍼부(100)가 동작시 상기 비교부(200)의 제1 검출신호(V1)가 제2 검출신호(V2)보다 높아지게 되므로 비교부(200)의 출력은 로우 레벨이 되며, PMOS로 구현된 스위치(S)가 단락되어 상기 버퍼부(100)의 출력은 부하 캐패시터(CL)에 급속히 충전되게 된다.

이어서, 도 6에 도시된 바와 같이 일정시간(200 ㎲)지난후 상기 버퍼부(100)의 제2 검출신호(V2)가 제1 검출신호(V1)보다 크게되면, 상기 비교부(200)의 출력(V_CON)은 하이 레벨이 되어 상기 스위치(S)를 턴 오프 시키고, 상기 버퍼부(100) 출력전압(OUT)이 저항(R)을 통해서 부하 캐패시터(CL)에 충전되므로 충전속도를 감소시켜 상기 버퍼부(100)가 발진하지 않도록 한다.

여기서, 상기 비교부(200)의 출력(V_CON)이 하이 레벨이 될시 상기 버퍼부(100)의 출력(OUT1)이 0 ∼ 200㎲사이에서 맥동할때 상기 부하 캐패시터()는 차지되는 중이므로 영향을 받지 않으며, 200㎲가 지난 이후에는 제어신호(V_CON)가 하이 레벨로 천이하므로 상기 버퍼부(100)의 출력(OUT1)은 저항을 지나야 하는 바, 상기 부하 캐패시터의 전압(OUT2)은 매우 안정되면서도 빠른 새틀링(settling) 시간을 가지게 됨을 볼 수 있다.

도 7은 본 발명의 버퍼부(100)의 출력파형과 상기 도 4에 도시된 종래의 버퍼부(10)의 출력 파형을 비교한 것이다.

여기서, 도 7의 A는 상기 도 4의 부하 캐패시터(C_L)의 전압 파형을 나타내고, B는 본 발명의 부하 캐패시터(C_L)의 전압 파형을 도시한 것이다.

본 발명은, 부하 캐패시터(C_L)가 어느정도 차지가 완료된 시점에서 버퍼부(100)의 출력단(OUT1)과 부하 캐패시터(CL)사이에 저항이 연결되게 되므로 도 7에 도시된 바와 같이, LCD 패널을 구동하기 위한 전압 11V에 도달하는 시간이 줄어들게되어 위상 마진 특성이 좋아지게 되므로, 세틀링(settling) 시간 또한 매우 적게된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명이 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명은, OP 앰프로 구성된 버퍼부의 내부 전압을 사용하는 비교부를 이용하여 입력 전압이 인가시에는 부하 캐패시터를 급속히 차지하고 인가된후 일정시간이 지나면 저항과 캐패시터를 이용하여 LCD 구동 드라이버에서 사용되는 LCD 패널을 구동하기 위한 전압에 안정적으로 도달하도록 함으로서 LCD 소스 드라이버, STN 드라이버 및 기타 AD 변환기와 같은 대부분의 아날로그 캐패시터 부하를 구동하는 회로에 응용할 수 있다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 각각의 부하 캐패시터를 구동하기 위한 다수개의 구동 앰프로 구성되는 LCD 드라이버에 있어서, 각각의 구동 앰프는,

   입력되는 전압을 버퍼링하는 버퍼부;

   상기 버퍼부의 내부 노드에서 인가되는 신호중에서, 정상상태에서는 로우 레벨이고 입력 및 출력이 변화시 하이 레벨이 되며, 부하 캐패시터에 걸리는 전압이 일정레벨 이상이 되면 로우 레벨이 되는 신호인 제1 검출신호와, 상기 버퍼부의 내부 노드중 전원전압과 접지전압 사이의 전위레벨을 갖는 제2 검출신호에 응답하여 상기 제1 검출신호가 상기 제2 검출신호보다 높은 경우 제어신호를 활성화시켜 출력하는 비교부;

   상기 버퍼부의 출력단과 상기 부하 캐패시터 사이에 구비되는 저항; 및

   상기 버퍼부의 출력단과 상기 부하 캐패시터의 사이에 구비되며, 활성화된 상기 제어신호에 의해 턴온되는 스위치

   를 구비하는 캐패시터 부하 구동 앰프.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 스위치는,

   피모스트랜지스터 또는 앤모스트랜지스터로 구현하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 부하 구동 앰프.