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KR20150001067A - 발광 디바이스의 구동 회로 및 이를 구동하는 방법 - Google Patents

발광 디바이스의 구동 회로 및 이를 구동하는 방법 Download PDF

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KR20150001067A
KR20150001067A KR1020130073695A KR20130073695A KR20150001067A KR 20150001067 A KR20150001067 A KR 20150001067A KR 1020130073695 A KR1020130073695 A KR 1020130073695A KR 20130073695 A KR20130073695 A KR 20130073695A KR 20150001067 A KR20150001067 A KR 20150001067A
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KR
South Korea
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voltage
sensing
headroom
bjt
current
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Withdrawn
Application number
KR1020130073695A
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김규호
윤진국
강병모
박원수
한상철
Original Assignee
주식회사 실리콘웍스
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Publication date
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Abstract

스트링들의 순방향 전압들 중 최대 순방향 전압을 만족시키는 출력 전압이 상기 스트링들로 제공할 수 있도록 상기 스트링들로 흐르는 전류들을 감지하여 상기 출력 전압을 제어하는 발광 디바이스의 구동 회로 및 이를 구동하는 방법이 개시된다. 상기 구동 회로는 상기 스트링들로 흐르는 전류들을 통하여 헤드룸 전압들에 해당하는 센싱 전압들을 검출하고, 상기 센싱 전압들을 기준 센싱 전압들과 비교하여 디지털 신호들을 출력하며, 상기 출력된 디지털 신호들에 응답하여 현재의 헤드룸 전압들을 최적의 헤드룸 전압들로 조절하도록 상기 출력 전압을 제어한다.

Description

발광 디바이스의 구동 회로 및 이를 구동하는 방법{DRIVING CIRCUIT OF A LIGHTING DEVICE AND METHOD OF DRIVING THE SAME}
본 발명은 발광 디바이스, 특히 백라이트 유닛의 구동 회로 및 이를 구동하는 방법에 관한 것이다.
LED들로 이루어진 백라이트 유닛을 구동하는 다수의 구동 회로들이 존재한다. 그러나, LED들을 포함하는 스트링의 헤드룸 전압을 최적으로 조절할 수 있는 구동 회로가 존재하지 않는다.
한국공개특허공보 제2008-0020723호 (2008년 3월 6일 공개)
본 발명은 npn 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)의 2단자만을 이용하여 최적의 헤드룸 전압을 조절할 수 있는 발광 디바이스의 구동 회로 및 이를 구동하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 스트링들의 순방향 전압들 중 최대 순방향 전압 이상의 출력 전압을 상기 스트링들로 제공할 수 있도록 상기 스트링들로 흐르는 전류들을 감지하여 상기 출력 전압을 제어하는 발광 디바이스의 구동 회로 및 이를 구동하는 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 엘리먼트 스트링들을 구동하는 발광 디바이스의 구동 회로는 입력 전압을 변환하여 출력 전압을 상기 스트링들로 제공하는 전압 컨버터; 스트링들을 통하여 흐르는 전류들을 이용하여 상기 스트링들의 헤드룸 전압들에 해당하는 센싱 전압들을 검출하는 센싱 전압 감지부들; 상기 검출된 센싱 전압들에 따라 상기 출력 전압을 조절할 지의 여부를 결정하는 헤드룸 전압 조절부; 및 상기 출력 전압이 상기 스트링들의 순방향 전압들 중 최대 순방향 전압 이상이 되도록, 상기 헤드룸 전압 조절부의 결정에 따라 상기 전압 컨버터를 제어하는 구동 제어부를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 엘리먼트 스트링들을 구동하는 발광 디바이스의 구동 회로는 상기 스트링들을 통하여 흐르는 전류들을 이용하여 상기 스트링들의 헤드룸 전압들에 해당하는 센싱 전압들을 검출하는 센싱 전압 감지부들; 및 상기 검출된 센싱 전압들에 해당하는 헤드룸 전압들 중 적어도 하나가 기설정 전압보다 작은 경우 상기 스트링들로 제공되는 출력 전압을 상승시키도록 결정하는 헤드룸 전압 조절부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 엘리먼트 스트링을 구동하는 발광 디바이스의 구동 회로는 상기 스트링에 연결된 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT); 및 상기 BJT의 베이스에 연결되며, 상기 베이스를 통하여 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지부를 포함한다. 여기서, 상기 BJT의 베이스와 상기 전류 감지부 사이에는 제 1 핀이 형성되고, 상기 BJT의 이미터와 컬렉터 중 하나에는 제 2 핀이 연결되며, 상기 BJT의 이미터와 컬렉터 중 다른 하나에는 어떤 핀도 연결되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 칩은 발광 엘리먼트 스트링을 통하여 흐르는 전류를 감지하여 상기 스트링의 헤드룸 전압에 해당하는 센싱 전압을 검출하는 전류 감지부; 상기 검출된 센싱 전압에 기초하여 상기 스트링의 현재 헤드룸 전압을 조절할 지의 여부를 결정하는 헤드룸 전압 제어부; 및 상기 헤드룸 전압 제어부의 결정에 따라 상기 스트링의 헤드룸 전압을 제어하는 구동 제어부를 포함한다. 여기서, 상기 구동 제어부는 상기 센싱 전압에 해당하는 헤드룸 전압이 기설정 전압 이하이면 상기 스트링으로 인가되는 출력 전압을 상승시키도록 제어한다.
본 발명에 따른 발광 디바이스, 특히 백라이트 유닛의 구동 회로는 npn BJT를 스트링의 스트링에 연결하고 상기 BJT의 베이스로 흐르는 전류를 감지하여 상기 스트링의 헤드룸 전압에 해당하는 센싱 전압을 검출하므로, 상기 BJT의 2개의 단자들만을 이용하여 최적의 헤드룸 전압을 조절할 수 있다.
또한, 상기 구동 회로가 스트링들의 순방향 전압들 중 최대 순방향 전압을 기초로 하여 스트링들로 제공되는 출력 전압을 제어하므로, 상기 스트링들의 LED들을 모두 정상적으로 구동시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 전압과 헤드룸 전압의 관계를 나타낸 그래프를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드룸 전압에 따른 백라이트 유닛의 제어 동작을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 회로를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 감지부를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 보상부를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기준 전압 제어부를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
본 발명은 발광 엘리먼트를 포함하는 발광 디바이스 및 이를 구동하는 구동 회로에 관한 것으로서, 특히 액정 표시 장치(Liquid Crystal display, LCD)로 광을 공급하는 백라이트 유닛(Backlight Unit)의 발광 다이오드들(Light Emitting Diodes, LED, 발광 엘리먼트)을 구동시키는 구동 회로에 관한 것이다.
본 발명의 구동 회로는 발광 다이오드들을 포함하며 상호 병렬로 연결되는 다수의 스트링들(Strings)의 헤드룸 전압들(Headroom voltages)에 해당하는 센싱 전압들을 감지하고, 상기 감지된 센싱 전압들에 기초하여 현재의 헤드룸 전압을 최적의 헤드룸 전압으로 조정한다. 여기서, 상기 헤드룸 전압은 스트링과 해당 헤드룸 전압 제어부 사이의 노드의 전압을 의미하며, 예를 들어 스트링을 통하여 흐르는 전류와 상기 스트링에 전기적으로 연결된 저항의 곱에 해당하는 전압일 수 있다.
일반적으로, 상기 스트링들을 통하여 흐르는 전류들이 균일하도록 설계를 하지만, 다양한 원인에 의해 상기 스트링들의 순방향 전압이 달라질 수 있으며, 그 결과 상기 스트링들의 헤드룸 전압들도 달라진다. 따라서, 본 발명은 상기 헤드룸 전압들에 해당하는 센싱 전압들을 감지하고 감지된 센싱 전압들에 응답하여 스트링들의 순방향 전압들 중 최대 순방향 전압을 만족시키도록 상기 출력 전압을 제어할 수 있다. 이 때, 상기 최대 순방향 전압을 기준으로 하여 상기 출력 전압을 제어하는 이유는 상기 최대 순방향 전압보다 작은 전압을 기준으로 하면 상기 최대 순방향 전압에 해당하는 스트링의 발광 엘리먼트들이 정상적으로 발광 동작을 수행하지 못할 수 있기 때문이다. 즉, 상기 최대 순방향 전압에 해당하는 스트링을 정상적으로 동작시킬 수 있는 출력 전압, 예를 들어 DC-DC 컨버터의 출력 전압을 상기 스트링들로 제공하면, 상기 최대 순방향 전압에 해당하는 스트링뿐만 아니라 나머지 스트링들도 정상적으로 발광 동작을 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명은 상기 출력 전압이 상기 최대 순방향 전압 이상이 되도록 상기 출력 전압을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 헤드룸 전압에 해당하는 센싱 전압을 감지하기 위하여 패드들, 예를 들어 핀들을 이용하는 데, 현재의 헤드룸 전압을 최적의 헤드룸 전압으로 조절하면서도 핀들의 수를 감소시킬 수 있는 회로 구조를 제시한다.
이하, 본 발명의 발광 디바이스 및 이를 구동하는 구동 회로를 첨부된 도면들을 참조하여 상술하겠다. 다만, 설명의 편의를 위하여 상기 발광 디바이스는 LED들을 포함하는 백라이트 유닛으로 가정하겠다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 백라이튼 유닛은 구동 회로(110) 및 발광부(102)를 포함한다.
구동 회로(110)는 전압 컨버터(100), 구동 제어부(104) 및 헤드룸 전압 제어부(106)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 구동 회로(110)는 하나의 반도체 칩으로 구현될 수 있되, 헤드룸 전압 제어부(106) 중 스트링에 연결된 트랜지스터(T1) 및 저항(R3)은 반도체 칩 외부에 형성될 수 있다. 이의 구조는 도 5에서 보여진다.
발광부(102)는 적어도 하나의 스트링을 포함하며, 예를 들어 6개의 스트링들을 포함할 수 있다. 상기 각 스트링들은 하나 이상의 LED, 바람직하게는 상호 직렬로 연결된 LED들을 포함한다. 또한, 상기 스트링들은 상호 병렬로 연결된다. 도 1에서는 3개의 스트링들(ST1, ST2 및 ST3)만 도시하였으나 적어도 하나의 스트링이면 충분하다. 또한, 도 1에는 각 스트링(ST1, ST2 및 ST3)마다 3개의 LED들만을 도시하였으나 하나 이상의 LED이면 충분하며, 스트링들 중 적어도 하나는 다른 수의 LED를 포함할 수도 있다. 한편, 스트링들은 개별적으로 제어될 수 있다.
전압 컨버터(100)는 입력 전압(Vin)을 변환하여 출력 전압(Vout)을 생성하고, 상기 생성된 출력 전압(Vout)을 발광부(102)로 출력한다. 예를 들어, 전압 컨버터(100)는 부스팅 컨버터로서 DC-DC 컨버터일 수 있다. 즉, 전압 컨버터(100)는 입력 전압(Vin)을 승압함에 의해 생성된 출력 전압(Vout)을 출력시킨다. 여기서, 출력 전압(Vout)은 상기 스트링들의 LED들을 모두 발광시킬 수 있는 충분한 크기를 가지는 전압이다.
구동 제어부(104)는 LED들이 정상적으로 발광 동작을 수행할 수 있도록 원하는 출력 전압(Vout)이 발광부(102)로 제공되도록 전압 컨버터(100)를 제어한다. 일 실시예에 따르면, 구동 제어부(104)는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식을 사용하여 전압 컨버터(100)를 제어할 수 있다. 그러나, 구동 제어부(104)의 제어 방식은 PWM 방식 외의 다른 방식이 사용될 수 있으며, 예를 들어 정전류 제어 방식이 사용될 수도 있다.
헤드룸 전압 제어부(106)는 스트링들(ST1, ST2 및 ST3)에 각기 연결되며, 스트링들(ST1, ST2 및 ST3)의 전압들, 예를 들어 헤드룸 전압들을 감지한다. 설계에 따르면 스트링들(ST1, ST2 및 ST3)의 순방향 전압들이 동일하여야 하나 다양한 원인에 의해 실제적으로는 스트링들(ST1, ST2 및 ST3)의 순방향 전압들이 달라지며, 즉 헤드룸 전압들이 달라진다. 따라서, 헤드룸 전압 제어부(106)는 하나의 스트링의 헤드룸 전압이 아닌 모든 스트링들(ST1, ST2 및 ST3)의 헤드룸 전압들에 해당하는 센싱 전압들을 감지하여 헤드룸 전압들을 조정한다. 여기서, 상기 순방향 전압은 도 1의 해당 스트링의 LED들의 전체 전압을 의미한다.
일 실시예에 따르면, 헤드룸 전압 제어부(106)는 상기 순방향 전압들 중 최대 순방향 전압을 만족시킬 수 있도록 구동 제어부(104)를 제어하여 전압 컨버터(100)의 출력 전압(Vout)의 크기를 조절한다. 바람직하게는, 헤드룸 전압 제어부(106)는 출력 전압(Vout)이 최대 순방향 전압 이상이 되도록 상기 감지된 센싱 전압들에 응답하여 출력 전압(Vout)을 제어한다.
다른 실시예에 따르면, 헤드룸 전압 제어부(106)는 상기 감지된 센싱 전압들에 해당하는 헤드룸 전압들이 최적의 헤드룸 전압 범위에 존재하는 지의 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 현재의 헤드룸 전압이 최적의 헤드룸 전압이 되도록 출력 전압(Vout)을 조절한다.
정리하면, 본 발명의 백라이트 유닛의 구동 회로(110)는 스트링들(ST1, ST2 및 ST3)의 헤드룸 전압들에 해당하는 센싱 전압들을 감지하고, 감지된 센싱 전압들을 이용하여 상기 스트링들의 순방향 전압들 중 최대 순방향 전압을 만족시키도록 발광부(102)로 인가되는 출력 전압(Vout)을 조절한다. 물론, 출력 전압(Vout)이 최대 순방향 전압을 만족시킨다고 판단이 되면, 구동 회로(110)는 전압 컨버터(100)의 출력 전압(Vout)을 유지시킬 수 있다.
이하, 구동 회로(110)의 제어 동작을 상술한 후, 상기 제어 동작을 수행할 수 있는 본 발명의 구동 회로(110)의 상세 구조를 살펴보겠다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 전압과 헤드룸 전압의 관계를 나타낸 그래프를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드룸 전압에 따른 백라이트 유닛의 제어 동작을 도시한 순서도이다.
도 2는 헤드룸 전압(Vheadroom)과 스트링을 통하여 흐르는 전류를 전압으로 변환함에 의해 생성된 센싱 전압(Vsense)의 관계를 도시하고 있다. 여기서, 센싱 전압(Vsense)은 도 2에 도시된 바와 같이 헤드룸 전압(Vheadroom)과 반비례 관계에 있다. 이는 후술하는 바와 같이 스트링들을 통하여 흐르는 전류들을 감지하기 위해 npn 바이폴라 접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor, BJT)가 사용되기 때문이다.
도 2에서 설정 전압 범위(VHL 내지 VHH)는 사용자에 의해 설정된 최적의 헤드룸 전압 범위를 의미한다. 따라서, 설정 전압 범위(VHL 내지 VHH)는 발광 디바이스의 종류, 상기 스트링들을 통하여 흐르는 전류들을 감지하는 회로의 구조 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 설명의 편의를 위하여 헤드룸 전압(Vheadroom)의 설정 전압 범위(VHL 내지 VHH)를 도 2에 도시된 전압 범위로 예시한다.
일 실시예에 따르면, 구동 회로(110)는 센싱 전압(Vsense)을 설정 전압 범위(VHL 내지 VHH)의 최대 설정 전압(VHH)과 최저 설정 전압(VHL)에 해당하는 기준 센싱 전압들(VREFH 및 VREFL)과 각기 비교하는 방법을 통하여 현재의 헤드룸 전압을 최적의 헤드룸 전압으로 조정한다. 이에 대한 자세한 설명을 도 3을 참조하여 상술하겠다.
도 3을 참조하면, 전압 컨버터(100)가 출력 전압(Vout)을 출력함에 따라 스트링들(ST1, ST2 및 ST3)의 LED들이 발광한다(S300).
이어서, 헤드룸 전압 제어부(106)는 각 스트링들(ST1, ST2 및 ST3)을 통하여 흐르는 전류들에 해당하는 센싱 전압들을 감지하며, 상기 센싱 전압들은 스트링들(ST1, ST2 및 ST3)의 헤드룸 전압들에 해당한다(S302). 예를 들어, 헤드룸 전압 제어부(106)는 npn BJT를 이용하여 해당 스트링을 통하여 흐르는 전류를 감지하여 해당 센싱 전압을 검출할 수 있다. npn BJT를 이용하면 구동 회로(110)의 비용이 감소할 수 있고 IC에 집적할 때도 유리할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하겠다.
계속하여, 헤드룸 전압 제어부(106)는 상기 감지된 센싱 전압들에 해당하는 헤드룸 전압들 중 적어도 하나가 설정 전압 범위 중 최저 설정 전압(VHL)보다 작은 지의 여부를 판단한다(S304). 헤드룸 전압이 VHL 보다 작다는 것은 출력 전압(Vout)이 최대 순방향 전압을 만족시키지 못한다는 것을 의미하며, 그 결과 최대 순방향 전압을 가지는 스트링의 LED들이 정상적으로 동작하지 않을 가능성이 높다. 따라서, 헤드룸 전압이 VHL 보다 작으면 상기 백라이트 유닛이 정상적으로 동작하지 않으므로, 모든 헤드룸 전압들이 VHL 이상이 되도록 전압 컨버터(100)의 출력 전압(Vout)을 조절하여야 한다. 모든 헤드룸 전압들이 VHL 이상이 된다는 것은 출력 전압(Vout)이 최대 순방향 전압을 만족시킨다는 것을 의미하며, 최대 순방향 전압이 만족되면 모든 스트링들이 정상적으로 동작하게 된다.
상기 감지된 센싱 전압들에 해당하는 헤드룸 전압들 중 적어도 하나가 VHL 보다 작으면, 구동 제어부(104)는 출력 전압(Vout)을 상승시키도록 전압 컨버터(100)를 제어한다(S306).
반면에, 상기 감지된 센싱 전압들에 해당하는 헤드룸 전압들 모두가 VHL 이상이면, 헤드룸 전압 제어부(106)는 모든 헤드룸 전압들이 설정 전압 범위 중 가장 큰 설정 전압(VHH)보다 큰 지의 여부를 판단한다(S308). 모든헤드룸 전압들이 VHH이상이면, 스트링들(ST1, ST2 및 ST3)의 LED들이 정상적으로 발광은 하지만 센싱 전압을 감지하기 위해 사용되는 BJT에 열이 상당히 발생하여 BJT가 정상적인 동작을 수행하지 못할 가능성이 있다. 따라서, 구동 회로(110)는 모든 헤드룸 전압들이 VHH 이상이 되지는 않도록 제어하는 것이 바람직하다.
모든 헤드룸 전압들이 VHH보다 크면, 구동 제어부(104)는 출력 전압(Vout)을 다운시키도록 전압 컨버터(100)를 제어한다(S306).
반면에, 모든 헤드룸 전압들이 VHH 이하이면, 구동 회로(110)는 현재의 출력 전압(Vout)을 유지시킨다(S310).
다만, 단계 S308은 생략될 수도 있다. 이 경우, 모든 헤드룸 전압들이 VHL 이상이면, 구동 회로(110)는 현재의 출력 전압(Vout)을 유지시킨다(S310).
정리하면, 본 발명의 구동 회로(110)는 모든 헤드룸 전압들이 VHL 이상이 되도록 구동 제어부(104)를 통하여 출력 전압(Vout)을 제어한다.
이하, 위의 동작을 구현하는 구동 회로(110)의 구조를 첨부된 도면들을 참조하여 상술하겠다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 회로를 도시한 도면이다. 다만, 도 4에서 센싱 전압 감지부들(400b 및 400c)은 센싱 전압 감지부(400a)와 유사한 구성 및 연결 구조를 가지므로, 이해의 편의를 위하여 회로 구성을 생략하고 센싱 전압 감지부(400a)만을 설명하겠다.
우선, 백라이트 유닛의 구동 회로(110)의 전체적인 구조를 살펴본 후 구동 회로(110)의 동작을 살펴보겠다.
도 4를 참조하면, 전압 컨버터(100)는 하나의 변압기, 다이오드 및 캐패시터로 이루어지는 DC-DC 컨버터일 수 있으며, 승압 컨버터인 것이 바람직하다. 다만, 전압 컨버터(100)는 다양한 회로들로 구성될 수 있으며, 입력 전압(Vin)을 승압시킬 수 있는 한 제한은 없다.
변압기와 다이오드는 직렬로 연결되며, 변압기와 다이오드 사이의 노드(n1)는 구동 제어부(104)의 트랜지스터(T3)와 연결된다. 다이오드의 출력 노드(n2)는 발광부(102)에 연결된다.
헤드룸 전압 제어부(106)는 센싱 전압 감지부들(400a, 400b 및 400c) 및 헤드룸 전압 조절부(402)를 포함할 수 있다.
센싱 전압 감지부(400a)는 연결부, 전류 레귤레이터(Current regulator, 410) 및 전류 감지부(412)를 포함할 수 있다.
상기 연결부는 해당 스트링(ST1)과 전류 감지부(412)를 연결하여 스트링(ST1)을 통하여 흐르는 전류를 전류 감지부(412)로 제공하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 상기 연결부는 npn BJT(T1)일 수 있다. npn BJT는 컬렉터(Collector)와 이미터(Emitter) 사이의 전압이 감소하면 베이스(Base)의 전류가 증가하는 특성을 가지고 있으며, 따라서 상기 베이스를 통하여 흐르는 전류에 해당하는 센싱 전압(Vsense)과 헤드룸 전압(Vheadroom)은 도 2에 도시된 바와 같이 반비례 관계를 가진다.
상기 연결부가 npn BJT인 경우, 전류 감지부(412)는 BJT(T1)의 베이스를 통하여 흐르는 전류를 감지하여 상기 스트링의 헤드룸 전압에 해당하는 센싱 전압(Vsense)을 검출할 수 있다. BJT(T1)의 컬렉터는 스트링(ST1)의 마지막 LED의 출력단에 연결되며, 이미터는 저항(R3)을 통하여 접지에 연결되고, 베이스는 전류 감지부(412)에 연결될 수 있다. 위에서는 연결부가 하나의 BJT로 이루어지는 것으로 설명하였으나, 상기 스트링을 통하여 흐르는 전류를 전류 감지부(412)가 감지할 수 있도록 전류 감지부(412)와 스트링(ST1)을 연결하는 한 상기 연결부의 구성은 다양하게 변형될 수 있다.
전류 레귤레이터(410)는 상기 스트링을 통하여 흐르는 전류를 감지하여 상기 스트링을 제어하는 역할을 수행하며, 예를 들어 트랜지스터(T2), 센싱 저항(R3) 및 제 1 비교기(430)를 포함할 수 있다.
트랜지스터(T2)는 스위치로서 동작하며, 그의 드레인은 전류 감지부(412)에 연결되고, 소스는 트랜지스터(T1)에 연결된다.
센싱 저항(R3)은 스트링(ST1)을 통하여 흐르는 전류를 검출하기 위해 사용된다. 구체적으로는, 스트링(ST1)을 통하여 흐르는 전류가 변화되면 센싱 저항(R3)의 양단의 전압(이하, "샘플링 전압"이라 함)이 달라지며, 상기 샘플링 전압은 제 1 비교기(430)의 반전 단자(-)로 입력된다.
제 1 비교기(430)는 상기 입력된 샘플링 전압과 기준 레귤레이터 전압(VREF _ CH)을 비교하고, 비교 결과에 따라 특정 전압을 트랜지스터(T2)의 게이트로 제공한다. 결과적으로, 트랜지스터(T2)의 온/오프가 제 1 비교기(430)로부터 출력된 전압에 의해 좌우된다. 이러한 제 1 비교기(430)와 트랜지스터(T2)는 트랜지스터(T1)를 구동시켜 스트링(ST1)을 통하여 흐르는 전류를 일정하게 하는 역할을 수행한다. 즉, 전류 레귤레이터(410)는 저항(R3)의 전압을 VREF _ CH로 유지시키는 역할을 수행할 수 있다.
전류 감지부(412)는 트랜지스터(T1)의 베이스에 전기적으로 연결되며, 트랜지스터(T1)의 베이스로 흐르는 전류를 감지하여 스트링(ST1)의 헤드룸 전압(Vheadroom)에 해당하는 센싱 전압(Vsense)을 검출한다. 전류 감지부(412)의 구체적인 회로 구조 및 동작은 후술하겠다.
헤드룸 전압 조절부(402)는 헤드룸 전압(Vheadroom)을 조절할 지의 여부를 결정하고 조절이 필요하다고 결정된 경우 출력 전압(Vout)을 조절하도록 하는 보상 신호(COMP)를 출력하며, 전압 조절 결정부(414), 기준 전압 제어부(416) 및 제 2 비교기(418)를 포함할 수 있다.
전압 조절 결정부(414)는 전류 감지부(412)에 연결되며, 전류 감지부들(412)에 의해 감지된 센싱 전압들(Vsense)을 이용하여 스트링들(ST1, ST2 및 ST3)의 현재 헤드룸 전압들을 조절할 지의 여부를 결정한다. 예를 들어, 전압 조절 결정부(414)는 상기 감지된 헤드룸 전압들 중 적어도 하나의 헤드룸 전압이 VHL보다 작은 경우, 상기 헤드룸 전압을 상승시키기 위하여 전압 컨버터(100)의 출력 전압(Vout)을 상승시키도록 결정할 수 있다. 또한, 전압 조절 결정부(414)는 모든 감지된 헤드룸 전압들이 VHH보다 큰 경우, 상기 헤드룸 전압들을 다운시키기 위하여 전압 컨버터(100)의 출력 전압(Vout)을 다운시키도록 결정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전압 조절 결정부(414)는 출력 전압(Vout)의 상승을 결정한 경우 UP 신호를 출력하고, 출력 전압(Vout)의 다운을 결정한 경우 DOWN 신호를 출력한다. 다만, 전압 조절 결정부(414)는 출력 전압(Vout)을 유지할 경우에는 어떠한 신호도 출력시키지 않을 수 있다.
기준 전압 제어부(416)는 전압 조절 결정부(414)로부터 출력된 신호에 따라 제 2 비교기(418)의 비반전 단자(+)로 입력되는 기준 전압(REF)의 크기를 조절한다. 예를 들어, 기준 전압 제어부(416)는 전압 조절 결정부(414)로부터 UP 신호를 수신한 경우 기준 전압(REF)을 상승시키고, DOWN 신호를 수신한 경우 기준 전압(REF)을 감소시킬 수 있다.
제 2 비교기(418)는 에러 앰프(Error amplifier)로서, 비반전 단자(+)는 기준 전압 제어부(416)에 연결되고, 반전 단자(-)는 출력 전압 검출부(428)에 연결된다. 결과적으로, 제 2 비교기(418)의 비반전 단자(+)로는 기준 전압(REF)이 입력되고, 반전 단자(-)로는 검출 전압(Vdet)이 입력된다. 검출 전압(Vdet)은 노드(n2)의 전압, 즉 출력 전압(Vout)이 저항들(R1 및 R2)에 의해 분배됨에 의해 형성된 전압으로서, 저항들(R1 및 R2) 사이의 노드(n4)의 전압을 의미한다.
제 2 비교기(418)는 기준 전압(REF)과 검출 전압(Vdet)을 비교하여 보상 신호(Compensation signal, COMP)를 출력한다. 예를 들어, 상기 UP 신호에 따라 상승된 기준 전압(REF)과 검출 전압(Vdet)을 비교하면, 기준 전압(REF)이 검출 전압(Vdet)보다 클 가능성이 높다. 이 경우, 제 2 비교기(418)는 출력 전압(Vout)을 상승시키도록 하는 보상 신호(COMP)를 출력시킬 수 있다. 반면에, 상기 DOWN 신호에 따라 감소된 기준 전압(REF)과 검출 전압(Vdet)을 비교하면, 기준 전압(REF)이 검출 전압(OVP)보다 작을 가능성이 높다. 이 경우, 제 2 비교기(418)는 출력 전압(Vout)을 다운시키도록 하는 보상 신호(COMP)를 출력시킬 수 있다.
제 2 비교기(418)와 기준 전압 제어부(416) 사이의 노드에는 캐패시터(C)가 연결되며, 캐패시터(C)는 기준 전압(REF)을 안정적으로 유지시키는 역할을 수행할 수 있다.
구동 제어부(104)는 제 3 비교기(420), PWM 구동부(422), 스위치로서 트랜지스터(T3), 저항(R4) 및 출력 전압 검출부(428)를 포함할 수 있다.
제 3 비교기(420)의 반전 단자(-)는 제 2 비교기(418)의 출력단에 연결되며, 비반전 단자(+)는 트랜지스터(T3)의 소스에 해당하는 노드(n3)에 연결될 수 있다. 제 3 비교기(420)는 노드(n3)의 전압과 제 2 비교기(418)로부터 출력된 보상 신호(COMP)를 비교하여 특정 전압을 출력시킨다.
PWM 구동부(422)는 제 3 비교기(420)로부터 출력된 전압에 따라 PWM 신호를 출력하여 전압 컨버터(100)를 제어하며, 그 결과 출력 전압(Vout)이 조절된다. 예를 들어, PWM 구동부(422)는 제 3 비교기(420)로부터 출력된 전압에 응답하여 듀티비가 가변된 PWM 신호를 출력하여 출력 전압(Vout)을 상승시키거나 다운시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, PWM 구동부(422)는 PWM 로직부 및 드라이버를 포함할 수 있으며, PWM 로직부는 제 3 비교기(420)의 출력단에 연결되고, 상기 드라이버는 상기 PWM 로직부와 트랜지스터(T3) 사이에 연결될 수 있다. 상기 드라이버는 하나의 버퍼로 이루어질 수도 있고, 다른 여러 개의 회로 엘리먼트들이 결합되어 형성될 수도 있다.
위에서는, PWM 방식을 통하여 출력 전압(Vout)을 조절하는 것으로 설명하였으나, 다른 제어 방식이 사용될 수도 있다.
다른 실시예에 따르면, 구동 제어부(104)는 전류 감지부 및 슬로프 보상부 를 추가적으로 포함할 수 있다. 전류 감지부는 노드(n3)와 제 3 비교기(420)의 비반전 단자(+) 사이에 연결될 수 있다.
상기 전류 감지부는 발광부(102)로 입력되는 전류를 감지하는 역할을 수행하며, 즉 노드(n3)를 통하여 흐르는 전류를 통하여 노드(n1)로 흐르는 전류를 예측한다. 이어서, 상기 전류 감지부는 상기 예측된 전류에 해당하는 전압을 출력한다.
상기 슬로프 보상부는 상기 전류 감지부로 흐르는 전류를 보상하는 역할을 수행한다. 상기 전류 감지부의 듀티비가 예를 들어 50% 이상이 되면 상기 전류가 발진할 수 있으며, 이 때 상기 슬로프 보상부가 상기 전류를 보상하는 역할을 수행한다.
다음으로, 상기 백라이트 유닛의 구동 회로(110)의 동작을 살펴보겠다.
센싱 전압 감지부들(400a, 400b 및 400c)은 해당 스트링들(ST1, ST2 및 ST3)의 헤드룸 전압들에 해당하는 센싱 전압들(Vsense)을 감지한다. 구체적으로는, 센싱 전압 감지부(400)의 전류 감지부(412)가 해당 스트링에 연결된 npn BJT(T1)의 베이스로 흐르는 전류를 통하여 센싱 전압(Vsense)을 감지한다.
이어서, 전압 조절 결정부(414)는 센싱 전압 감지부들(400a, 400b 및 400c)에 의해 감지된 센싱 전압들(Vsense)을 분석하여 현재의 헤드룸 전압들을 조절할 지의 여부를 결정한다.
계속하여, 전압 조절 결정부(414)가 헤드룸 전압들을 조절한다고 결정하면, 기준 전압 제어부(416)가 전압 조절 결정부(414)의 제어에 따라 기준 전압(REF)을 가변시킨다.
이어서, 제 2 비교기(418)는 가변된 기준 전압(REF)과 발광부(102)로 입력되는 출력 전압(Vout)에 해당하는 검출 전압(Vdet)을 비교하고, 비교 결과에 따른 보상 신호(COMP)를 출력시킨다.
계속하여, 구동 제어부(104)는 제 2 비교기(418)로부터 제공된 보상 신호(COMP)와 발광부(102)로 입력되는 전류에 해당하는 전압을 비교하고, 비교 결과에 따라 PWM 방식으로 전압 컨버터(100)를 제어하여 출력 전압(Vout)을 조절한다.
본 발명의 구동 회로(110)는 위의 과정을 반복시켜서 최적의 헤드룸 전압을 구현하도록 하는 출력 전압(Vout)을 발광부(102)로 제공한다.
이하, 스트링의 전류를 감지하는 전류 감지부(412)의 회로 구조 및 상기 감지된 전류에 따른 전압 조절 결정부(414)의 동작을 살펴보겠다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 감지부를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 전류 감지부(412)는 미러부(500) 및 헤드룸 전압 판단부(502)를 포함할 수 있다.
미러부(500)는 2개의 모스 트랜지스터들(T4 및 T5)로 이루어질 수 있으며, 모스 트랜지스터(T4)의 드레인이 트랜지스터(T2)의 드레인에 연결된다.
미러부(500)는 미러링에 의해 트랜지스터(T1)의 베이스 전류보다 작은 전류가 트랜지스터(T5)를 통하여 흐르도록 하여 전류 스케일링(Scaling)되도록 구성하는 것이 바람직하다. 물론, 트랜지스터(T1)의 베이스의 전류와 동일한 크기의 전류가 미러링에 의해 트랜지스터(T5)로 흐르게 설계할 수도 있다. 다만, 전력 소비를 고려하면 스트링을 통하여 흐르는 전류에 해당하는 트랜지스터(T1)의 베이스의 전류보다 작은 전류가 미러링에 의해 트랜지스터(T5)를 통하여 흐르도록 설계되는 것이 바람직하다.
이러한 미러부(500)의 동작에 따라 스트링을 통하여 흐르는 전류에 해당하는 전류가 트랜지스터(T5)를 통하여 흐르게 되며, 트랜지스터(T5)의 드레인의 전압, 즉 센싱 전압(Vsense)은 상기 스트링의 헤드룸 전압(Vheadroom)을 반영하게 된다.
헤드룸 전압 판단부(502)는 센싱 전압(Vsense)에 해당하는 헤드룸 전압(Vheadroom)이 도 2에 도시된 설정 전압 범위(VHL 내지 VHH)에 존재하는 지의 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 헤드룸 전압 판단부(502)는 센싱 전압(Vsense)을 기준 센싱 전압들(VREFH 및 VREFL)과 비교하는 방식을 통하여 센싱 전압(Vsense)에 해당하는 헤드룸 전압(Vheadroom)을 설정 전압 범위(VHL 내지 VHH)의 최소 설정 전압(VHL) 및 최대 설정 전압(VHH)과 비교한다.
일 실시예에 따르면, 헤드룸 전압 판단부(502)는 제 4 비교기(510) 및 제 5 비교기(512)를 포함할 수 있다.
제 4 비교기(510)의 비반전 단자(+)로는 제 1 기준 센싱 전압(VREFL)이 입력되고, 반전 단자(-)로는 센싱 전압(Vsense)이 입력된다. 따라서, 제 4 비교기(510)는 제 1 기준 센싱 전압(VREFL)과 센싱 전압(Vsense)을 비교하고, 비교 결과에 따른 전압(VHIGH)을 출력시킨다. 구체적으로는, 제 4 비교기(510)는 센싱 전압(Vsense)이 제 1 기준 전압(VREFL) 이하이면 하이 로직을 가지는 디지털 신호인 전압(VHIGH)을 출력시킨다. 제 4 비교기(510)가 하이 로직을 가지는 전압(VHIGH)을 출력시키는 것은 도 2의 그래프에 따라 센싱 전압(Vsense)에 해당하는 헤드룸 전압(Vheadroom)이 최대 설정 전압(VHH) 이상임을 의미한다. 반면에, 제 4 비교기(510)는 센싱 전압(Vsense)이 제 1 기준 전압(VREFL)보다 크면 로우 로직을 가지는 디지털 신호인 전압(VHIGH)을 출력시킨다. 제 4 비교기(510)가 로우 로직을 가지는 전압(VHIGH)을 출력시키는 것은 도 2의 그래프에 따라 센싱 전압(Vsense)에 해당하는 헤드룸 전압(Vheadroom)이 최대 설정 전압(VHH)보다 작음을 의미한다.
제 5 비교기(512)의 비반전 단자(+)로는 센싱 전압(Vsense)이 입력되고, 반전 단자(-)로는 제 2 기준 센싱 전압(VREFH)이 입력된다. 따라서, 제 5 비교기(512)는 제 2 기준 센싱 전압(VREFH)과 센싱 전압(Vsense)을 비교하고, 비교 결과에 따른 디지털 신호인 전압(VLOW)을 출력시킨다. 구체적으로는, 제 5 비교기(512)는 센싱 전압(Vsense)이 제 2 기준 전압(VREFH) 이상이면 하이 로직을 가지는 전압(VLOW)을 출력시킨다. 제 5 비교기(512)가 하이 로직을 가지는 전압(VLOW)을 출력시키는 것은 도 2의 그래프에 따라 센싱 전압(Vsense)에 해당하는 헤드룸 전압(Vheadroom)이 최저 설정 전압(VHL) 이하임을 의미한다. 반면에, 제 5 비교기(512)는 센싱 전압(Vsense)이 제 2 기준 센싱 전압(VREFH)보다 작으면 로우 로직을 가지는 전압(VLOW)을 출력시킨다. 제 5 비교기(512)가 로우 로직을 가지는 전압(VLOW)을 출력시키는 것은 도 2의 그래프에 따라 센싱 전압(Vsense)에 해당하는 헤드룸 전압(Vheadroom)이 최저 설정 전압(VHL)보다 큼을 의미한다.
즉, 비교기들(510 및 512)의 출력들(VHIGH 및 VLOW)은 센싱 전압(Vsense)에 해당하는 헤드룸 전압(Vheadroom)이 설정 전압 범위(VHL 내지 VHH)의 어느 지점에 위치하여 있는 지에 대한 정보를 가진다.
따라서, 전압 조절 결정부(414)는 스트링들(ST1, ST2 및 ST3)의 현재 헤드룸 전압들(Vheadroom)을 통하여 출력 전압(Vout)을 조절할 지의 여부를 결정할 수 있다.
구체적으로는, 전류 감지부들(412)의 제 4 비교기(510)의 출력들(VHIGH)이 0이고 제 5 비교기(512)의 출력들(VLOW)이 0이면, 전압 조절 결정부(414)는 헤드룸 전압들(Vheadroom)이 적절하다고 판단하여 출력 전압(Vout)을 유지한다고 결정한다.
그러나, 전류 감지부들(412)의 제 5 비교기(512)의 출력들(VLOW) 중 적어도 하나가 1이면, 스트링들의 헤드룸 전압들(Vheadroom)이 최대 순방향 전압에 해당하는 헤드룸 전압보다 작다고 판단하여 출력 전압(Vout)을 상승시키도록 결정한다.
반면에, 전류 감지부들(412)의 제 4 비교기(510)의 출력들(VHIGH)이 모두 1이면, 전압 조절 결정부(414)는 스트링들의 헤드룸 전압들(Vheadroom)이 스트링들의 최대 순방향 전압에 해당하는 헤드룸 전압을 초과한다고 판단하여 출력 전압(Vout)을 다운시키도록 결정한다.
위에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 구동 회로(110)는 센싱 전압(Vsense)과 기준 센싱 전압들(VREFH 및 VREFL)을 비교하고, 비교 결과를 디지털 신호로서 출력하여 출력 전압(Vout)을 조절할 지의 여부를 결정한다.
위에서 설명하지는 않았지만, 도 5에 도시된 바와 같이 npn BJT(T1)의 베이스와 트랜지스터(T2)를 연결하는 제 1 패드(P1) 및 npn BJT(T1)의 이미터와 제 1 비교기(430)의 반전 단자(-)를 연결하는 제 2 패드(P2)가 존재한다. 패드들(P1 및 P2)는 각기 핀일 수 있다. 즉, 각 센싱 전압 감지부들(400a, 400b 및 400c)에 2개의 패드들(P1 및 P2)이 사용된다. npn BJT(T1)를 사용할 때 저항(R3)과 연결되는 이미터 핀, 베이스의 전류를 구동하기 위한 핀 및 최적의 헤드룸 전압을 모니터링하기 위한 컬렉터 핀이 필요할 수 있으나, 본 발명의 구동 회로(110)는 최적의 헤드룸 전압을 모니터링하기 위한 컬렉터 핀을 사용하지 않고 npn BJT(T1)의 베이스로 흐르는 전류를 이용하여 최적의 헤드룸 전압을 모니터링한다. 결과적으로, 각 스트링(ST1, ST2 및 ST3)마다 1개의 핀을 적게 사용할 수 있다. 즉, BJT(T1)의 베이스를 통하여 흐르는 전류를 모니터링하기 위하여 BJT(T1)의 베이스에 연결되는 제 1 핀(P1) 및 BJT(T1)의 이미터를 통하여 흐르는 전류, 즉 해당 스트링을 통하여 흐르는 전류를 모니터링하기 위하여 BJT(T1)의 이미터에 연결되는 제 2 핀(P2)만이 사용될 수 있다. 따라서, 구동 회로(110)의 구성이 간단하여질 수 있고 IC로 집적하더라도 유리할 수 있다.
핀들(P1 및 P2)을 기준으로 하여 도 5에서 좌측 회로들은 반도체 칩에 내장되고, 우측 회로들은 반도체 칩의 외부에 위치할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 보상부를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예의 구동 회로(110)는 도 5의 회로 소자들 외에도 전류 보상부(600)를 더 포함할 수 있다.
전류 보상부(600)는 트랜지스터(T1)가 BJT일 때 BJT의 베이스로 흐르는 전류(ib)를 감지하여 베이스 전류만큼 보상하는 역할을 수행한다. 구체적으로는, 본 발명의 구동 회로 설계시 해당 스트링로 흐르는 전류(컬렉터 전류인 ic)를 노드(n5)의 전압/R3로 설계할 수 있으나, 트랜지스터(T1)의 베이스로 전류가 흐르기 때문에 컬렉터 전류(ic)는 실제적으로 (노드(n5)의 전압/R3 - 베이스 전류)가 될 수 있다. 여기서, 노드(n5)의 전압은 바람직하게는 VREF _ CH일 수 있다.
따라서, 본 발명은 전류 보상부(600)를 통하여 베이스 전류(ib)만큼 보상하여 컬렉터 전류(ic)를 (노드(n5)의 전압/R3)로 만들 수 있다. 일 실시예에 따르면, 본 실시예의 전류 보상부(600)는 미러 구조를 가지며, 미러부(500)에는 트랜지스터(T4)와 병렬로 연결되면서 미러링하는 트랜지스터(T6)가 추가될 수 있다. 결과적으로, 트랜지스터(T1)의 베이스 전류(ib)는 트랜지스터(T6)에 해당하는 라인으로 미러링된다. 또한, 트랜지스터(T6)로 흐르는 전류는 트랜지스터(T7)로 미러링된다. 결과적으로, 도 6에 도시된 바와 같이 트랜지스터(T7)를 통하여 베이스 전류(ib)가 흐르게 되며, 따라서 노드(n5)를 통하여 흐르는 전류는 컬렉터 전류(ic)와 동일하게 된다. 이 경우, 노드(n5)의 전압이 VREF _ CH이므로, 노드(n5)를 통하여 흐르는 전류는 (노드(n5)의 전압/R3)이다. 즉, 컬렉터 전류(ic)가 (노드(n5)의 전압/R3)이 될 수 있다.
정리하면, 본 발명의 전류 보상부(600)를 이용하면 트랜지스터(T1)의 베이스로 전류가 흐를 지라도 컬렉터 전류(ic)를 (노드(n5)의 전압/R3)으로 만들 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기준 전압 제어부를 도시한 도면이다.
본 실시예의 기준 전압 제어부(416)는 도 7에 도시된 바와 같이 차지 펌프일 수 있다. 다만, 차지 펌프의 구조는 일반적이고 어느 차지 펌프도 본 발명의 기준 전압 제어부(416)로 사용할 수 있으므로, 기준 전압 제어부(416)에 대한 설명은 생략한다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100 : 전압 컨버터 102 : 발광부
104 : 구동 제어부 106 : 헤드룸 전압 제어부
400 : 센싱 전압 감지부 402 : 헤드룸 전압 조절부
410 : 전류 레귤레이터 412 : 전류 감지부
414 : 전압 조절 결정부 416 : 기준 전압 제어부
418 : 제 2 비교기 420 : 제 3 비교기
422 : PWM 구동부 424 : 전류 감지부
426 : 슬로프 보상부 428 : 출력 전압 검출부
430 : 제 1 비교기 500 : 미러부
502 : 헤드룸 전압 판단부

Claims (21)

  1. 발광 엘리먼트 스트링들을 구동하는 발광 디바이스의 구동 회로에 있어서,
    입력 전압을 변환하여 출력 전압을 상기 스트링들로 제공하는 전압 컨버터;
    스트링들을 통하여 흐르는 전류들을 이용하여 상기 스트링들의 헤드룸 전압들에 해당하는 센싱 전압들을 검출하는 센싱 전압 감지부들;
    상기 검출된 센싱 전압들에 따라 상기 출력 전압을 조절할 지의 여부를 결정하는 헤드룸 전압 조절부; 및
    상기 출력 전압이 상기 스트링들의 순방향 전압들 중 최대 순방향 전압 이상이 되도록, 상기 헤드룸 전압 조절부의 결정에 따라 상기 전압 컨버터를 제어하는 구동 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스의 구동 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발광 디바이스는 백라이트 유닛이고, 상기 발광 엘리먼트는 LED이며, 상기 전압 컨버터는 DC-DC 컨버터인 것을 특징으로 하는 발광 디바이스의 구동 회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 각 스트링들에는 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)가 연결되고, 상기 센싱 전압 감지부는 상기 BJT의 베이스를 통하여 흐르는 전류를 감지함에 의해 상기 센싱 전압을 검출하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스의 구동 회로.
  4. 제3항에 있어서, 상기 BJT는 npn BJT이며, 상기 BJT의 베이스와 상기 전류 감지부 사이에는 제 1 핀이 연결되고, 상기 BJT의 이미터에는 제 2 핀이 연결되며, 상기 BJT의 컬렉터에는 어떤 핀도 연결되지 않으며, 상기 제 1 핀은 상기 BJT의 베이스를 통하여 흐르는 전류를 모니터링하기 위해 사용되는 핀이며, 상기 제 2 핀은 해당 스트링을 통하여 흐르는 전류를 모니터링하기 위해 사용되는 핀인 것을 특징으로 하는 발광 디바이스의 구동 회로.
  5. 제3항에 있어서, 상기 센싱 전압 감지부는,
    상기 BJT에 연결되는 미러 구조를 가지는 미러부; 및
    상기 미러부에 연결된 헤드룸 전압 판단부를 포함하되,
    상기 헤드룸 전압 판단부는 상기 센싱 전압을 기준 센싱 전압들(VREFH 및 VREFL)과 비교하여 디지털 신호들을 출력하고, 상기 헤드룸 전압 조절부는 상기 출력된 디지털 신호들에 따라 상기 출력 전압을 조절할 지의 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스의 구동 회로.
  6. 제5항에 있어서, 상기 헤드룸 전압 판단부는,
    상기 기준 센싱 전압(VREFL)과 상기 센싱 전압을 비교하고, 비교 결과에 따라 제 1 비교 신호를 출력하는 제 1 비교기; 및
    상기 기준 센싱 전압(VREFH)과 상기 센싱 전압을 비교하고, 비교 결과에 따라 제 2 비교 신호를 출력하는 제 2 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 비다이스의 구동 회로.
  7. 제6항에 있어서, 상기 헤드룸 전압 조절부는,
    상기 비교기들로부터 출력된 디지털 신호들에 따라 상기 출력 전압을 조절할 지의 여부를 결정하는 전압 조절 결정부;
    제 3 비교기; 및
    상기 전압 조절 결정부의 결정에 따라 상기 제 3 비교기의 일 단자로 입력되는 기준 전압을 조절하는 기준 전압 제어부를 포함하되,
    상기 제 3 비교기는 상기 조절된 기준 전압과 상기 출력 전압에 해당하는 검출 전압을 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 보상 신호를 상기 구동 제어부로 전송하며, 상기 구동 제어부는 상기 전송된 보상 신호에 응답하여 상기 전압 컨버터를 제어하여 상기 출력 전압을 조절하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스의 구동 회로.
  8. 제7항에 있어서, 상기 기준 전압 제어부는 차지 펌프이며, 상기 전압 조절 결정부의 결정에 따라 상기 제 3 비교기로 입력되는 기준 전압을 조절하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스의 구동 회로.
  9. 제7항에 있어서, 상기 디지털 신호들에 따라 상기 제 2 비교기로부터 출력된 제 2 비교 신호가 로우 로직을 가지면, 상기 헤드룸 전압 조절부는 상기 출력 전압을 상승시키도록 상기 구동 제어부를 제어하되,
    상기 제 2 비교기는 상기 센싱 전압에 해당하는 헤드룸 전압이 설정 전압 범위의 최저 설정 전압(VHL)보다 작은 경우 상기 로우 로직을 가지는 제 2 비교 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스의 구동 회로.
  10. 제7항에 있어서, 상기 구동 제어부는,
    상기 제 3 비교기로부터 출력된 보상 신호와 상기 전압 컨버터에 연결된 트랜지스터를 통하여 흐르는 전류에 해당하는 전압을 비교하는 제 4 비교기; 및
    상기 제 4 비교기의 비교 결과에 응답하여 가변된 PWM 신호를 상기 전압 컨버터로 전송하여 상기 전압 컨버터의 동작을 제어하는 PWM 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스의 구동 회로.
  11. 제3항에 있어서, 상기 구동 회로는,
    상기 BJT의 베이스로 흐르는 전류를 감지하고, 상기 감지된 전류만큼 상기 BJT의 컬렉터를 통하여 흐르는 전류를 보상하는 전류 보상부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스의 구동 회로.
  12. 발광 엘리먼트 스트링들을 구동하는 발광 디바이스의 구동 회로에 있어서,
    상기 스트링들을 통하여 흐르는 전류들을 이용하여 상기 스트링들의 헤드룸 전압들에 해당하는 센싱 전압들을 검출하는 센싱 전압 감지부들; 및
    상기 검출된 센싱 전압들에 해당하는 헤드룸 전압들 중 적어도 하나가 기설정 전압보다 작은 경우 상기 스트링들로 제공되는 출력 전압을 상승시키도록 결정하는 헤드룸 전압 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스의 구동 회로.
  13. 제12항에 있어서, 상기 감지된 헤드룸 전압들이 모두 설정 전압 범위의 최대 설정 전압(VHH)보다 큰 경우, 상기 헤드룸 전압 조절부는 상기 출력 전압을 다운시키도록 결정하되,
    상기 기설정 전압은 상기 설정 전압 범위 중 최저 설정 전압(VHL)인 것을 특징으로 하는 발광 디바이스의 구동 회로.
  14. 제12항에 있어서, 상기 센싱 전압 감지부들은 해당 스트링들에 각기 연결된 BJT의 베이스를 통하여 흐르는 전류를 감지하여 해당 센싱 전압을 검출하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스의 구동 회로.
  15. 발광 엘리먼트 스트링을 구동하는 발광 디바이스의 구동 회로에 있어서,
    상기 스트링에 연결된 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT); 및
    상기 BJT의 베이스에 연결되며, 상기 베이스를 통하여 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지부를 포함하되,
    상기 BJT의 베이스와 상기 전류 감지부 사이에는 제 1 핀이 형성되고, 상기 BJT의 이미터와 컬렉터 중 하나에는 제 2 핀이 연결되며, 상기 BJT의 이미터와 컬렉터 중 다른 하나에는 어떤 핀도 연결되지 않는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스의 구동 회로.
  16. 제15항에 있어서, 상기 BJT는 npn 트랜지스터이고, 상기 제 2 핀은 상기 BJT의 이미터에 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스의 구동 회로.
  17. 제16항에 있어서, 상기 BJT와 상기 전류 감지부 사이에는 모스 트랜지스터가 형성되고, 상기 모스 트랜지스터의 게이트에는 비교기가 연결되되,
    상기 제 2 핀은 상기 BJT의 이미터와 상기 비교기 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스의 구동 회로.
  18. 발광 엘리먼트 스트링을 통하여 흐르는 전류를 감지하여 상기 스트링의 헤드룸 전압에 해당하는 센싱 전압을 검출하는 전류 감지부;
    상기 검출된 센싱 전압에 기초하여 상기 스트링의 현재 헤드룸 전압을 조절할 지의 여부를 결정하는 헤드룸 전압 제어부; 및
    상기 헤드룸 전압 제어부의 결정에 따라 상기 스트링의 헤드룸 전압을 제어하는 구동 제어부를 포함하되,
    상기 구동 제어부는 상기 센싱 전압에 해당하는 헤드룸 전압이 기설정 전압 이하이면 상기 스트링으로 인가되는 출력 전압을 상승시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩.
  19. 제18항에 있어서,
    입력 전압을 변환하여 상기 출력 전압을 스트링들로 제공하는 전압 컨버터를 더 포함하되,
    상기 구동 제어부는 상기 출력 전압이 상기 스트링들의 순방향 전압들 중 최대 순방향 전압 이상이 되도록, 상기 헤드룸 전압 조절부의 결정에 따라 상기 전압 컨버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩.
  20. 제18항에 있어서, 상기 전류 감지부는 상기 스트링에 연결된 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)의 베이스를 통하여 흐르는 전류를 감지하여 상기 센싱 전압을 검출하며, 상기 BJT는 상기 반도체 칩의 외부에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩.
  21. 제20항에 있어서, 상기 BJT의 베이스와 상기 전류 감지부 사이에는 제 1 핀이 연결되고, 상기 BJT의 이미터에는 제 2 핀이 연결되며, 상기 BJT의 컬렉터에는 어떤 핀도 연결되지 않으며, 상기 제 1 핀은 상기 BJT의 베이스를 통하여 흐르는 전류를 모니터링하기 위해 사용되는 핀이며, 상기 제 2 핀은 상기 스트링을 통하여 흐르는 전류를 모니터링하기 위해 사용되는 핀인 것을 특징으로 하는 반도체 칩.






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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170086946A (ko) * 2016-01-19 2017-07-27 현대모비스 주식회사 동일 발광면 전류 가변 회로
WO2024038929A1 (ko) * 2022-08-18 2024-02-22 엘지전자 주식회사 전자 장치 및 전자 장치 제어 방법

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113593483A (zh) * 2021-07-15 2021-11-02 Tcl华星光电技术有限公司 显示背板和移动终端
US11991909B2 (en) 2021-07-15 2024-05-21 Tcl China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. Display backplane and mobile terminal

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8278830B2 (en) * 2008-07-15 2012-10-02 Intersil Americas Inc. Dynamic headroom control for LCD driver
KR20110051062A (ko) * 2009-11-09 2011-05-17 삼성전자주식회사 발광 다이오드 구동회로, 발광 다이오드 구동방법 및 이를 포함하는 발광 다이오드 시스템
KR101811875B1 (ko) * 2010-12-30 2017-12-22 엘지디스플레이 주식회사 백라이트 구동회로 및 이를 포함하는 액정표시장치
KR102011068B1 (ko) * 2011-05-06 2019-08-14 이동일 Ｌｅｄ 구동 장치 및 이를 이용한 ｌｅｄ 구동 방법
KR101255176B1 (ko) * 2011-07-13 2013-04-22 (주)실리콘인사이드 Ｌｅｄ구동 드라이버

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170086946A (ko) * 2016-01-19 2017-07-27 현대모비스 주식회사 동일 발광면 전류 가변 회로
WO2024038929A1 (ko) * 2022-08-18 2024-02-22 엘지전자 주식회사 전자 장치 및 전자 장치 제어 방법

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