KR20130074372A

KR20130074372A - Ｐｗｍ 구동 회로 및 ｐｗｍ 구동 방법

Info

Publication number: KR20130074372A
Application number: KR1020110142419A
Authority: KR
Inventors: 이연중; 박득희; 차상현; 이재신; 이창석
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2013-07-04
Also published as: US20130162164A1; US8975824B2; CN103179747B; CN103179747A

Abstract

본 발명은 PWM 구동 회로 및 PWM 구동 방법에 관한 것이다. 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 디머의 출력 전압레벨이 기준레벨 이하이거나 기준레벨에 못 미치는 경우 제1 스위치를 온 동작시켜 시스템의 입력전압에 따라 변화하는 제1 기준신호를 인가시키고, 디머의 출력 전압레벨이 기준레벨을 초과하거나 기준레벨 이상인 경우 제2 스위치를 온 동작시켜 시스템의 입력전압에 무관한 제2 기준신호를 인가시키는 디머 스위칭부; 디머 스위칭부로부터 인가되는 제1 기준신호 또는 제2 기준신호와, 시스템의 출력을 감지하여 피드백된 출력감지신호를 비교하여 오차를 증폭하고, 오차증폭신호를 출력하는 오차증폭부; 및 오차증폭부의 오차증폭신호와 미리 설정된 기준파형을 비교하여 PWM 제어신호를 출력하는 PWM 제어신호 생성부; 를 포함하여 이루어지는 PWM 구동회로가 제안된다. 또한, 그를 이용한 PWM 구동 방법이 제안된다.

Description

ＰＷＭ 구동 회로 및 ＰＷＭ 구동 방법{PWM DRIVER CIRCUIT AND METHOD FOR DRIVING PWM CIRCUIT}

본 발명은 PWM 구동 회로 및 PWM 구동 방법에 관한 것이다. 구체적으로는 포포토커플러를 사용한 2차측 피드백 루프없이 피드백 제어되는 PWM 구동 회로 및 PWM 구동 방법에 관한 것이다.

LED를 발광원으로 사용하는 조명장치에 요구되는 사양 가운데 중요한 한가지는 트라이악 디머와의 호환 가능 여부이다. 스위칭모드 파워서플라이(SMPS) 구조로 이루어진 LED 구동회로에서 트라이악 디머(Traic Dimmer)와 호환하기 위해서는 디밍의 정도를 감지하여 이를 스위치 제어 신호에 반영해야 한다.

이러한 구조는 라인 레귤레이션(line regulation) 성능이 떨어지는 원인이 된다. 이러한 기능은 디밍을 하지 않을 경우에는 필요가 없다.

트라이악 디머를 지원해야 할 경우 도 4와 같은 플라이백(Flyback) 구조를 사용할 수 있다.

이때, 디밍의 정도를 포토커플러(600)를 통하여 센싱하여 기준신호(VREF)에 반영함으로써 디밍의 정도에 따른 출력 제어가 가능하다.

간단한 예에서, 이 경우에, 입력전압(VIN)에 따라 기준신호 VREF가 선형적으로 비례하여 변하게 된다. 이때, 입력전압이 출력에 반영되므로 라인 레귤레이션 성능이 떨어지게 된다.

본 발명에서는 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 2차측의 포토커플러를 통한 피드백 구조를 제거하고, 1차측인 디머의 출력 레벨에 따른 제어가 이루어지도록 하는 기술을 제공하고자 한다.

전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따라, 디머의 출력 전압레벨이 기준레벨 이하이거나 기준레벨에 못 미치는 경우 제1 스위치를 온 동작시켜 시스템의 입력전압에 따라 변화하는 제1 기준신호를 인가시키고, 디머의 출력 전압레벨이 기준레벨을 초과하거나 기준레벨 이상인 경우 제2 스위치를 온 동작시켜 시스템의 입력전압에 무관한 제2 기준신호를 인가시키는 디머 스위칭부; 디머 스위칭부로부터 인가되는 제1 기준신호 또는 제2 기준신호와, 시스템의 출력을 감지하여 피드백된 출력감지신호를 비교하여 오차를 증폭하고, 오차증폭신호를 출력하는 오차증폭부; 및 오차증폭부의 오차증폭신호와 미리 설정된 기준파형을 비교하여 PWM 제어신호를 출력하는 PWM 제어신호 생성부; 를 포함하여 이루어지는 PWM 구동회로가 제안된다.

본 실시예의 또 하나의 예에서, 제1 기준신호는 디머의 출력을 평균한 신호일 수 있다.

또한, 하나의 예에 따르면, PWM 제어신호 생성부는 오차증폭신호를 비반전 입력받고 미리 설정된 기준파형을 반전 입력받는 비교기를 포함한다.

이때, 또 하나의 예에서, 미리 설정된 기준파형은 톱니파, 삼각파, 램프파 중의 어느 하나일 수 있다.

또한, 본 실시예의 또 하나의 예에서, 디머는 트라이악 디머일 수 있다.

또한, 하나의 예에서, PWM 구동회로는 LED 구동 회로일 수 있다.

다음으로, 전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제2 실시예에 따라, 시스템의 입력전압에 따라 변하는 기준 신호와, 시스템의 출력을 감지하여 피드백된 출력감지신호를 비교하여 오차를 증폭하고, 오차증폭신호를 출력하는 오차증폭부; 오차증폭부의 오차증폭신호를 받아 보상 증폭하는 보상증폭부; 디머의 출력 전압레벨이 기준레벨에 못미치거나 이하인 경우 스위치를 온 동작시켜 오차증폭부의 출력이 보상증폭부를 우회하도록 하는 디머 스위칭부; 및 디머 스위칭부에 의한 오차증폭부의 오차증폭신호 또는 보상증폭부의 출력을 받아 미리 설정된 기준파형을 비교하여 PWM 제어신호를 출력하는 PWM 제어신호 생성부; 를 포함하여 이루어지는 PWM 구동회로가 제안된다. 이때, 기준 신호는 디머의 출력을 평균한 신호일 수 있다.

본 제2 실시예의 또 하나의 예에서, 보상증폭부는 오차증폭부의 위상과 반대되는 위상으로 보상 증폭한다.

또한, 하나의 예에 따르면, PWM 제어신호 생성부는 오차증폭신호 또는 보상증폭부의 출력을 비반전 입력받고 미리 설정된 기준파형을 반전 입력받는 비교기를 포함한다.

또한, 제2 실시예의 또 하나의 예에서, 디머는 트라이악 디머일 수 있다.

또한, 하나의 예에 따르면, PWM 구동회로는 LED 구동 회로일 수 있다.

다음으로, 전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제3 실시예에 따라, 디머의 출력 전압레벨이 기준레벨 이하이거나 기준레벨에 못 미치는 경우 제1 스위치를 온 동작시켜 시스템의 입력전압에 따라 변화하는 제1 기준신호를 인가시키고, 디머의 출력 전압레벨이 기준레벨을 초과하거나 기준레벨 이상인 경우 제2 스위치를 온 동작시켜 시스템의 입력전압에 무관한 제2 기준신호를 인가시키는 단계; 인가되는 제1 기준신호 또는 제2 기준신호와, 시스템의 출력을 감지하여 피드백된 출력감지신호를 비교하여 오차를 증폭하고, 오차증폭신호를 출력하는 단계; 및 오차증폭신호와 미리 설정된 기준파형을 비교하여 PWM 제어신호를 생성하여 출력하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 PWM 구동 방법이 제안된다.

본 제3 실시예의 또 하나의 예에서, 제1 기준신호는 디머의 출력을 평균한 신호일 수 있다.

또한, 하나의 예에 따르면, PWM 구동 방법은 LED 구동 회로에 대한 구동 방법일 수 있다.

그리고 전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제4 실시예에 따라, 시스템의 입력전압에 따라 변하는 기준 신호와, 시스템의 출력을 감지하여 피드백된 출력감지신호를 비교하여 오차를 증폭하고, 오차증폭신호를 출력하는 단계; 디머의 출력 전압레벨이 기준레벨 이상이거나 초과하는 경우 스위치를 오프 동작시켜 오차증폭신호를 보상 증폭하는 단계로 제공하고 기준레벨에 못 미치거나 이하인 경우 스위치를 온 동작시켜 오차증폭신호를 보상 증폭하는 단계를 우회하도록 하는 스위칭하는 단계; 스위칭하는 단계에서 스위치의 오프 동작에 따라 오차증폭신호를 받아 보상 증폭하는 단계; 및 스위칭하는 단계에서 스위치의 온 동작에 따라 우회된 오차증폭신호 또는 보상 증폭하는 단계에서 보상 증폭된 출력을 받아 미리 설정된 기준파형을 비교하여 PWM 제어신호를 생성하여 출력하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 PWM 구동 방법이 제안된다. 이때, 기준 신호는 디머의 출력을 평균한 신호일 수 있다.

본 제4 실시예의 또 하나의 예에서, 보상 증폭하는 단계에서는 오차 증폭하는 단계에서의 위상과 반대되는 위상으로 보상 증폭한다.

또한, 또 하나의 예에 따르면, PWM 구동 방법은 LED 구동 회로에 대한 구동 방법일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 2차측의 포토커플러를 통한 피드백 구조를 제거하고, 1차측인 디머의 출력 레벨에 따른 제어가 이루어질 수 있다.

본 발명의 하나의 예에서, 외부 제어 신호와 스위치를 이용함으로써 트라이악 디머의 호환 유무에 관계없이 동일한 컨트롤러를 사용할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 따라 직접적으로 언급되지 않은 다양한 효과들이 본 발명의 실시예들에 따른 다양한 구성들로부터 당해 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에 의해 도출될 수 있음은 자명하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 PWM 구동 회로를 개략적으로 나타내는 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 PWM 구동 회로를 개략적으로 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 PWM 구동 회로가 구비된 LED 구동장치를 개략적으로 나타내는 회로도이다.
도 4는 종래의 포토 커플러를 사용하여 2차측으로부터의 피드백 루프를 구비하는 LED 구동장치를 개략적으로 나타내는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 PWM 구동 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 PWM 구동 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.

전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 본 설명에 있어서, 동일부호는 동일한 구성을 의미하고, 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 이해를 도모하기 위하여 부차적인 설명은 생략될 수도 있다.

본 명세서에서 하나의 구성요소가 다른 구성요소와 연결, 결합 또는 배치 관계에서 '직접'이라는 한정이 없는 이상, '직접 연결, 결합 또는 배치'되는 형태뿐만 아니라 그들 사이에 또 다른 구성요소가 개재됨으로써 연결, 결합 또는 배치되는 형태로도 존재할 수 있다. 또한, '상에', '위에', '하부에', '아래에' 등의 '접촉'의 의미를 내포할 수 있는 용어들이 포함된 경우도 마찬가지이다. 방향을 나타내는 용어들은 기준이 되는 요소가 뒤집어지거나 그의 방향이 바뀌는 경우 그에 따른 대응되는 상대적인 방향 개념을 내포하는 것으로 해석될 수 있다.

본 명세서에 비록 단수적 표현이 기재되어 있을지라도, 발명의 개념에 반하거나 명백히 다르거나 모순되게 해석되지 않는 이상 복수의 구성 전체를 대표하는 개념으로 사용될 수 있음에 유의하여야 한다. 본 명세서에서 '포함하는', '갖는', '구비하는', '포함하여 이루어지는' 등의 기재는 하나 또는 그 이상의 다른 구성요소 또는 그들의 조합의 존재 또는 부가 가능성이 있는 것으로 이해되어야 한다.

우선, 본 발명의 제1 실시예에 따른 PWM 구동 회로를 도면을 참조하여 구체적으로 살펴본다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 PWM 구동 회로를 개략적으로 나타내는 회로도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 PWM 구동 회로가 구비된 LED 구동장치를 개략적으로 나타내는 회로도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 PWM 구동 회로는 디머 스위칭부(10), 오차증폭부(30) 및 PWM 제어신호 생성부(50)를 포함하여 이루어진다.

도 3을 참조하면, 하나의 예에서, PWM 구동회로(100)는 LED 구동 회로일 수 있다. 도 3에서, 도면부호 510은 LED 이다.

먼저, 도 1에서, 디머 스위칭부(10)를 살펴본다. 디머 스위칭부(10)는 디머(도시되지 않음)의 출력 전압레벨이 기준레벨 이하이거나 기준레벨에 못 미치는 경우 제1 스위치 S1을 온 동작시켜 시스템의 입력전압에 따라 변화하는 제1 기준신호 VREF1을 인가시킨다. 또한, 디머 스위칭부(10)는 디머(도시되지 않음)의 출력 전압레벨이 기준레벨을 초과하거나 기준레벨 이상인 경우 제2 스위치 S2를 온 동작시켜 시스템의 입력전압에 무관한 제2 기준신호 VREF2를 인가시킨다. 이때, 기준레벨은 미리 설정될 수 있다. 기준레벨은 요구되는 라인 레귤레이션 성능과 디밍 범위에 따라 설정될 수 있다. 만약 기준레벨이 낮으면 디밍 범위가 제한받게 되고, 기준레벨이 높으면 라인 레귤레이션 성능이 낮아지므로, 이 두가지 성능이 기준 레벨을 결정하는 요인이 될 수 있다. 다시 설명하면, 제1 기준신호 VREF1는 입력전압의 레벨에 비례하게 변한다. 예컨대, 제1 기준신호 VREF1는 디머(도시되지 않음)의 출력에 비례하여 변하는 신호일 수 있다. 만약 제1 기준신호만을 기준신호로 사용하게 된다면 라인 레귤레이션 성능이 좋지 않게 될 수 있다. 그러므로, 제1 기준신호의 레벨이 일정 레벨 이상으로 높아지면 고정된 레벨인 제2 기준신호 VREF2를 기준 신호로 사용하고, 이때에는 입력 레벨 변화에 따라 기준신호가 변하지 않으므로 라인 레귤레이션 성능이 좋아지게 된다.

컨트롤러 외부에서 디밍, 예컨대 트라이익 디밍을 호환할지를 선택하면, 내부에서 기준신호(VREF)의 변화 유무를 결정하게 된다. 이때, 디머(도시되지 않음)의 출력 전압레벨과 기준레벨이 비교되어 출력되는 DIM 신호를 이용하여, 시스템의 입력전압(VIN)에 따라 변하는 제1 기준신호 VREF1과 시스템 입력전압에 무관한 고정된 제2 기준신호 VREF2를 선택할 수 있다. 예컨대, DIM 신호는 비교기(도시되지 않음)를 통해 디머 출력신호와 기준레벨이 비교된 출력신호일 수 있다. 예컨대, 디머의 출력레벨이 기준레벨 이하 또는 미만인 경우 출력되는 DIM 신호에 따라 시스템의 입력전압(VIN)에 따라 변하는 제1 기준신호 VREF1이 선택되고, 디머의 출력레벨이 기준레벨 초과 또는 이상인 경우 출력되는 DIM 신호에 따라 시스템 입력전압에 무관한 고정된 제2 기준신호 VREF2가 선택될 수 있다.

또한, 하나의 예에서, 제1 기준신호 VREF1은 디머(도시되지 않음)의 출력을 평균한 신호일 수 있다. 즉, 디머의 출력 전압레벨이 기준레벨 이하 또는 미만인 경우에는 시스템의 입력전압에 무관하게 고정된 신호가 아니라 디머의 출력 레벨을 평균한 신호가 다음의 오차증폭부(30)로 입력될 수 있다. 디머 출력 레벨을 평균한 신호는 브릿지 회로(도 3 및 4의 도면부호 200 참조)를 통과한 입력신호의 한 주기 동안의 평균일 수 있다. 즉, 브릿지 회로(200)를 통과하기 전 입력신호의 반 주기 평균일 수 있다.

또 하나의 예에서, 디머(도시되지 않음)는 트라이악 디머일 수 있다.

다음으로, 도 1에서, 오차증폭부(30)는 디머 스위칭부(10)로부터 인가되는 제1 기준신호 VREF1 또는 제2 기준신호 VREF2와, 시스템의 출력을 감지하여 피드백된 출력감지신호 V_SENSE를 비교하여 오차를 증폭한다. 오차증폭부(30)는 오차증폭기(Error Amplifier)로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제1 기준신호 VREF1 또는 제2 기준신호 VREF2는 비반전 입력단으로, 피드백된 출력감지신호 V_SENSE는 반전 입력단으로 입력될 수 있다. 오차증폭부(30)는 증폭된 오차증폭신호를 PWM 제어신호 생성부(50)로 출력한다. 디머(도시되지 않음)의 출력 전압레벨이 기준레벨 이하 또는 미만인지 아니면 기준레벨 초과 또는 이상인지에 따라, 오차증폭부(30)는 기준신호로서 제1 기준신호 VREF1 혹은 제2 기준신호 VREF2를 입력받는다. 이때, 오차증폭부(30)는 입력된 기준신호와 시스템의 출력에서 피드백된 출력감지신호 V_SENSE를 비교하여 오차를 증폭한다.

계속하여, 도 1에서, PWM 제어신호 생성부(50)는 오차증폭부(30)의 오차증폭신호 V_FB와 미리 설정된 기준파형을 비교하여 PWM 제어신호를 생성하여 출력한다. 도 1에서 오차증폭부(30)의 오차증폭신호가 V_FB로 PWM 제어신호 생성부(50)로 인가되는데, 이때, 오차증폭신호 V_FB는 기준신호와 피드백된 출력감지신호 V_SENSE의 차이에 따라 레벨이 변하게 되고, 변하는 레벨 신호가 미리 설정된 기준파형과 비교됨으로써, PWM 제어신호의 하이(high) 구간의 길이를 변화시킨다.

이에 따라, 종래와 같은 고정된 기준신호가 아닌 시스템의 입력전압에 따라 변하는 제1 기준신호 VREF1, 그리고 제1 기준신호가 일정 레벨 이상으로 높아지는 경우 디머의 출력 레벨에 따라 고정된 제2 기준신호 VREF2가 피드백 신호 V_SENSE와 비교됨으로써, 라인 레귤레이션 성능을 저해하지 않으면서, 피드백 제어가 이루어질 수 있다. 즉, 종래와 같이 고정된 기준신호를 사용할 경우 디머 호환이 되지 않는다. 이때, 디머 호환을 위해 기준신호를 입력전압에 항상 비례하도록 하면 라인레귤레이션 성능이 저하될 수 있다. 이 두 가지 사항을 고려하여 기준신호가 일정 레벨이상이 되면 고정되도록 함으로써, 라인 레귤레이션 성능을 저해하지 않으면서, 피드백 제어가 이루어질 수 있게 된다.

또한, 하나의 예에 따르면, PWM 제어신호 생성부(50)는 오차증폭신호를 비반전 입력받고 미리 설정된 기준파형을 반전 입력받는 비교기(51)를 포함한다.

하나의 예에서, 미리 설정된 기준파형은 톱니파, 삼각파, 램프파 중의 어느 하나일 수 있다. 기준파형은 펄스 생성기(도시되지 않음)에 의해 생성되며, 기타의 파형도 PWM 제어신호를 생성하기 위한 기준신호로 사용될 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 앞서 언급한 바와 같이 라인 레귤레이션 성능을 저해하지 않으면서 디밍, 예컨대 트라이악 디밍의 호환 여부에 관계없이 사용함으로써, 도 4에서와 같이 종래에 사용되던, 포토커플러(600)를 이용하는 2차측으로부터의 피드백 루프를 제거하고 1차측, 즉 디머(도시되지 않음)의 출력 레벨로부터 피드백하는 구조가 가능하게 된다.

또한, 본 실시예에서, 디머(도시되지 않음)의 출력 레벨에 비례하는 외부 제어 신호와 스위치를 이용함으로써, 디머, 예컨대 트라이악 디머의 호환 유무에 관계 없이 동일한 컨트롤러를 사용할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 PWM 구동 회로를 도면을 참조하여 구체적으로 살펴본다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 PWM 구동 회로를 개략적으로 나타내는 회로도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 PWM 구동 회로가 구비된 LED 구동장치를 개략적으로 나타내는 회로도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 PWM 구동회로는 오차증폭부(130), 보상증폭부(140), 디머 스위칭부(110) 및 PWM 제어신호 생성부(150)를 포함하여 이루어진다.

도 3을 참조하면, 하나의 예에서, PWM 구동회로(100)는 LED 구동 회로일 수 있다.

먼저, 도 2에서, 오차증폭부(130)는 시스템의 입력전압에 따라 변하는 기준 신호 VREF1과, 시스템의 출력을 감지하여 피드백된 출력감지신호 V_SENSE를 비교하여 오차를 증폭하고, 증폭된 오차증폭신호를 출력한다. 오차증폭부(130)는 오차증폭기(Error Amplifier)로 이루어질 수 있다. 시스템의 입력전압에 따라 변하는 기준 신호 VREF1은 디머(도시되지 않음)의 출력에 비례하여 변하는 신호일 수 있다. 예컨대, 시스템의 입력전압에 따라 변하는 기준 신호 VREF1은 비반전 입력단으로, 피드백된 출력감지신호 V_SENSE는 반전 입력단으로 입력될 수 있다. 또한, 하나의 예에서, 오차증폭부(130)의 하나의 입력단자로 입력되는 기준 신호 VREF1은 디머(도시되지 않음)의 출력을 평균한 신호일 수 있다.

계속하여, 도 2를 참조하면, 보상증폭부(140)는 오차증폭부(130)의 오차증폭신호를 받아 보상 증폭한다. 이때, 보상증폭부(140)는 피드백되는 딜레이에 의한 오차를 보상해주기 한 것이다.

또한, 하나의 예에서, 보상증폭부(140)는 오차증폭부(130)의 위상과 반대되는 위상으로 보상 증폭한다. 보상증폭부(140)는 오차증폭기(E/A)의 위상에 반대되는 증폭기를 더 추가함으로써 이루어질 수 있다. 예컨대, 오차증폭부(130)의 오차증폭기(Error Amp.)가 양의 이득을 가지는 증폭기라면 음의 이득을 갖는 보상 증폭기(C/A)를 추가하여 보상증폭부(140)를 구성할 수 있다.

다음으로, 도 2에서, 디머 스위칭부(110)는 디머(도시되지 않음)의 출력 전압레벨이 기준레벨에 못미치거나 기준레벨 이하인 경우 스위치 S1을 온 동작시켜 오차증폭부(130)의 출력이 보상증폭부(140)를 우회하도록 한다. 이에 따라, 디머(도시되지 않음)의 출력 전압레벨이 기준레벨 이하 또는 미만인 경우, 도 2의 오차증폭부(130)에서 시스템의 입력전압에 따라 변하는 기준 신호 VREF1과 피드백된 출력감지신호 V_SENSE이 비교되어 오차 증폭된 출력이 보상증폭부(140)를 우회함으로써, 본 발명의 제1 실시예에서와 같이 동작하게 된다. 반면, 디머(도시되지 않음)의 출력 전압레벨이 기준레벨 초과 또는 이상인 경우, 시스템의 입력전압에 따라 변하는 기준 신호 VREF1과 피드백된 출력감지신호 V_SENSE이 비교되어 오차증폭부(130)에서 증폭된 출력이 보상증폭부(140)를 거치면서, 오차증폭부(130)의 이득과 보상증폭부(140)의 이득이 서로 상쇄되어 입력전압의 변화에 무관하게 되며, 이 또한 본 발명의 전술한 제1 실시예에서와 같이 동작되게 된다. 이를 통해, 라인 레귤레이션 성능이 향상될 수 있다. 이때, 디머 스위칭부(110)는 디머(도시되지 않음)의 출력 전압과 기준레벨을 비교하는 비교기(도시되지 않음)를 구비함으로써, 비교기의 출력 신호를 스위치 인가신호인 DIM 신호로 하여 보상증폭부(140) 우회 여부를 결정할 수 있다.

또한, 하나의 예에서, 디머(도시되지 않음)는 트라이악 디머일 수 있다.

다음으로, 도 2에서, PWM 제어신호 생성부(150)는 디머 스위칭부(110)에 의한 오차증폭부(130)의 오차증폭신호 또는 보상증폭부(140)의 출력을 받아 미리 설정된 기준파형을 비교하여 PWM 제어신호를 출력한다. PWM 제어신호 생성부(150)는 오차증폭신호 또는 보상증폭신호인 V_FB를 기준파형과 비교하는데, 이때, V_FB는 레벨이 변하므로, 미리 설정된 기준파형과 비교되며 PWM 제어신호의 하이(high) 구간의 길이를 변화시킨다. 이에 따라, 시스템의 입력전압, 예컨대 디머(도시되지 않음)의 출력 레벨에 따라 비례하여 변하는 기준 신호 VREF1가 피드백 신호와 비교되어 오차증폭되도록 함으로써, 디머(도시되지 않음)의 호환을 가능하게 할 수 있다. 이때 기준 신호 VREF1와 피드백 신호가 비교되어 오차증폭된 신호만으로 제어하는 경우 라인레귤레이션 성능이 저하될 수 있으므로, 디머(도시되지 않음)의 출력 전압이 기준레벨 이상 또는 초과인 경우, 오차증폭신호의 이득이 보상증폭부(140)를 거치며 상쇄되도록 하여, 시스템의 입력신호와 무관한 보상증폭 신호 V_FB를 가지고 제어함으로써 라인레귤레이션 성능을 저해하지 않으면서, 피드백 제어가 이루어질 수 있다.

또한, 하나의 예에 따르면, PWM 제어신호 생성부(150)는 오차증폭신호 또는 보상증폭부(140)의 출력을 비반전 입력받고 미리 설정된 기준파형을 반전 입력받는 비교기를 포함한다.

또 하나의 예에서, 미리 설정된 기준파형은 톱니파, 삼각파, 램프파 중의 어느 하나일 수 있다. 기타의 파형도 PWM 제어신호를 생성하기 위한 기준신호로 사용될 수도 있다.

또한, 본 실시예에서, 디머(도시되지 않음)의 출력 레벨에 비례하는 외부 제어 신호와 스위치를 이용함으로써, 디머, 예컨대 트라이악 디머의 호환 유무에 관계 없이 동일한 컨트롤러를 사용할 수 있다. 또한, 보상증폭기를 이용함으로써 슬로프 보상까지 지원할 수 있다. 즉, 오차증폭부(130)의 슬로프가 요구되는 사양을 벗어날 경우 반대 극성의 보상증폭부(140)를 이용하여 이득을 낮춰줄 수 있다.

다음으로, 도 3을 참조하여, 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 PWM 구동 회로의 동작을 설명한다.

도 3을 참조하면, AC 전원이 브릿지 정류회로(200)에서 정류되고, 트랜스포머(400)의 1차측 권선으로 입력된다. 이때, 파워트랜지스터(300)의 동작에 의해 트랜스포머(400)의 1차측 권선으로 입력전원이 인가된다. 컨트롤러인 PWM 구동회로(100)에 의해 제어되는 파워트랜지스터(300)의 온 동작에 따라 트랜스포머(400)에서 변환된 전압이 2차측 주권선(421)에 인가되고, 2차측 주권선(421)은 2차측 출력부(500)에서 다이오드와 평활커패시터를 통하여 직류전원이 LED(510)에 제공된다. 이때, 도 4에서와 같은 LED(510)로 제공되는 2차측 출력에 대한 피드백을 위한 포토커플러(600)가 구비되지 않고, 단지 2차측 보조권선(422)을 통한 출력이 감지되어 컨트롤러인 PWM 구동 회로(100)로 피드백된다.

컨트롤러인 PWM 구동 회로(100)에서는 도 4에서와 같은 종래의 포토 커플러(600)를 통한 피드백 제어가 이루어지지 않고, 1차측의 디머(도시되지 않음)의 출력 레벨에 따른 제어가 이루어짐으로써, 라인 레귤레이션 성능을 저해하지 않으면서 디머의 호환 여부에 관계없이 사용할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제3 실시예에 따른 PWM 구동 방법을 도면을 참조하여 구체적으로 살펴본다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 전술한 제1 실시예에 따른 PWM 구동 회로 및 도 1이 참조 될 것이고, 그에 따라 중복되는 설명들은 생략될 수 있다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 PWM 구동 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 PWM 구동 방법은 제1 및 제2 기준신호를 인가시키는 단계(S100), 오차증폭신호를 출력하는 단계(S200) 및 PWM 제어신호를 생성하여 출력하는 단계(S300)를 포함하여 이루어진다.

하나의 예에 따르면, PWM 구동 방법은 LED 구동 회로에 대한 구동 방법일 수 있다.

먼저, 도 5를 참조하면, 제1 및 제2 기준신호를 인가시키는 단계(S100)에서는, 디머(도시되지 않음)의 출력 전압레벨이 기준레벨 이하이거나 기준레벨에 못 미치는 경우 제1 스위치 S1을 온 동작시켜 시스템의 입력전압에 따라 변화하는 제1 기준신호 VREF1을 인가시킨다. 또한, 제1 및 제2 기준신호를 인가시키는 단계(S100)에서는, 디머(도시되지 않음)의 출력 전압레벨이 기준레벨을 초과하거나 기준레벨 이상인 경우 제2 스위치 S2를 온 동작시켜 시스템의 입력전압에 무관한 제2 기준신호 VREF2를 인가시킨다. 이때, 시스템의 입력전압에 따라 변화하는 제1 기준신호 VREF1은 디머의 출력에 비례하는 신호일 수 있다.

예컨대, 컨트롤러 외부에서 디밍, 예컨대 트라이익 디밍을 호환할지를 선택하면, 내부에서 기준신호(VREF)의 변화 유무를 결정하게 된다. 이때, 디머의 출력 전압레벨과 기준례벨을 비교하여 출력되는 DIM 신호를 이용하여, 시스템의 입력전압(VIN)에 따라 변하는 제1 기준신호 VREF1과 시스템 입력전압에 무관한 고정된 제2 기준신호 VREF2를 선택할 수 있다.

또한, 하나의 예에서, 제1 기준신호 VREF1은 디머의 출력을 평균한 신호일 수 있다. 또한, 하나의 예에서, 디머(도시되지 않음)는 트라이악 디머일 수 있다.

다음으로, 도 5를 참조하면, 오차증폭신호를 출력하는 단계(S200)에서는 인가되는 제1 기준신호 VREF1 또는 제2 기준신호 VREF2와, 시스템의 출력을 감지하여 피드백된 출력감지신호 V_SENSE를 비교하여 오차를 증폭하고, 오차증폭신호를 출력한다. 디머의 출력 전압레벨이 기준레벨 이하 또는 미만인지 아니면, 기준레벨 초과 또는 이상인지에 따라, 오차증폭신호를 출력하는 단계(S200)에서 기준신호로서 제1 기준신호 VREF1 혹은 제2 기준신호 VREF2를 입력받는다.

다음으로, 도 5의 PWM 제어신호를 생성하여 출력하는 단계(S300)에서는 오차증폭신호와 미리 설정된 기준파형을 비교하여 PWM 제어신호를 생성하여 출력한다.

PWM 제어신호를 생성하여 출력하는 단계(S300)에서 입력된 오차증폭신호는 기준신호와 피드백된 출력감지신호 V_SENSE의 차이에 따라 레벨이 변하게 되고, 변하는 레벨 신호가 미리 설정된 기준파형과 비교됨으로써, PWM 제어신호의 하이(high) 구간의 길이가 변하고, 그에 따라 PWM 제어가 이루어질 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제4 실시예에 따른 PWM 구동 방법을 도면을 참조하여 구체적으로 살펴본다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 전술한 제2 실시예에 따른 PWM 구동 회로 및 도 2가 참조 될 것이고, 그에 따라 중복되는 설명들은 생략될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 PWM 구동 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 PWM 구동 방법은 오차증폭신호를 출력하는 단계(S1100), 스위칭하는 단계(S1200), 보상 증폭하는 단계(S1300) 및 PWM 제어신호를 생성하여 출력하는 단계(S1400)를 포함하여 이루어진다.

먼저, 도 6을 참조하면, 오차증폭신호를 출력하는 단계(S1100)에서는, 시스템의 입력전압에 따라 변하는 기준 신호 VREF1과, 시스템의 출력을 감지하여 피드백된 출력감지신호 V_SENSE를 비교하여 오차를 증폭하고, 오차증폭신호를 출력한다. 오차증폭신호를 출력하는 단계(S1100)에서는 오차증폭기(Error Amplifier)에서 기준 신호 VREF1과 피드백된 신호가 비교되어 오차가 증폭될 수 있다.

다음으로, 도 6을 참조하면, 스위칭하는 단계(S1200)에서는 디머(도시되지 않음)의 출력 전압레벨이 기준레벨 이상이거나 초과하는 경우(S1210) 스위치를 오프 동작시켜 오차증폭신호를 보상 증폭하는 단계(S1300)로 제공한다. 또한, 디머(도시되지 않음)의 출력 전압레벨이 기준레벨 미만이거나 이하인 경우(S1210) 스위치를 온 동작시켜 오차증폭신호를 보상 증폭하는 단계(S1300)를 우회하도록 하는 스위칭한다(S1230).

계속하여, 도 6을 참조하면, 보상 증폭하는 단계(S1300)에서는 스위칭하는 단계(S1200)에서 스위치의 오프 동작에 따라 오차증폭신호를 받아 보상 증폭한다.

또한, 하나의 예에서, 보상 증폭하는 단계(S1300)에서는 오차 증폭하는 단계(S1100)에서의 위상과 반대되는 위상으로 보상 증폭한다.

다음으로, 도 6의 PWM 제어신호를 생성하여 출력하는 단계(S1400)에서는 스위칭하는 단계(S1200)에서 스위치의 온 동작에 따라 우회된 오차증폭신호 또는 보상 증폭하는 단계(S1300)에서 보상 증폭된 출력을 받아 미리 설정된 기준파형을 비교하여 PWM 제어신호를 생성하여 출력한다. PWM 제어신호를 생성하여 출력하는 단계(S1400)에서 오차증폭신호 또는 보상증폭신호인 V_FB가 기준파형과 비교되고, 이때, V_FB의 레벨이 오차에 따라 변하므로, 미리 설정된 기준파형과 비교되고 PWM 제어신호의 하이(high) 구간의 길이를 변화시킨다.

이상에서, 전술한 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 범주를 제한하는 것이 아니라 본 발명에 대한 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것이다. 또한, 전술한 구성들의 다양한 조합에 따른 실시예들이 앞선 구체적인 설명들로부터 당업자에게 자명하게 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시예는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 범위는 특허청구범위에 기재된 발명에 따라 해석되어야 하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변경, 대안, 균등물들을 포함하고 있다.

10, 110 : 디머 스위칭부 30, 130 : 오차증폭부
50, 150 : PWM 제어신호 생성부 51, 151 : PWM 비교기
100 : PWM 구동 회로 140 : 보상증폭부
200 : 브릿지 정류회로 300 : 파워 트랜지스터
400 : 트랜스포머 421 : 2차측 주권선
422 : 2차측 보조권선 500 : 2차측 출력부
510 : LED 600 : 포토커플러

Claims

디머의 출력 전압레벨이 기준레벨 이하이거나 상기 기준레벨에 못 미치는 경우 제1 스위치를 온 동작시켜 시스템의 입력전압에 따라 변화하는 제1 기준신호를 인가시키고, 상기 디머의 출력 전압레벨이 기준레벨을 초과하거나 상기 기준레벨 이상인 경우 제2 스위치를 온 동작시켜 상기 시스템의 입력전압에 무관한 제2 기준신호를 인가시키는 디머 스위칭부;
상기 디머 스위칭부로부터 인가되는 상기 제1 기준신호 또는 제2 기준신호와, 상기 시스템의 출력을 감지하여 피드백된 출력감지신호를 비교하여 오차를 증폭하고, 오차증폭신호를 출력하는 오차증폭부; 및
상기 오차증폭부의 오차증폭신호와 미리 설정된 기준파형을 비교하여 PWM 제어신호를 출력하는 PWM 제어신호 생성부; 를 포함하여 이루어지는 PWM 구동회로.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 기준신호는 상기 디머의 출력을 평균한 신호인,
PWM 구동회로.
청구항 1에 있어서,
상기 PWM 제어신호 생성부는 상기 오차증폭신호를 비반전 입력받고 상기 미리 설정된 기준파형을 반전 입력받는 비교기를 포함하는,
PWM 구동회로.
청구항 3에 있어서,
상기 미리 설정된 기준파형은 톱니파, 삼각파, 램프파 중의 어느 하나인,
PWM 구동회로.
청구항 1에 있어서,
상기 디머는 트라이악 디머인,
PWM 구동회로.
청구항 1 내지 5 중의 어느 하나에 있어서,
상기 PWM 구동회로는 LED 구동 회로인,
PWM 구동회로.
시스템의 입력전압에 따라 변하는 기준 신호와, 상기 시스템의 출력을 감지하여 피드백된 출력감지신호를 비교하여 오차를 증폭하고, 오차증폭신호를 출력하는 오차증폭부;
상기 오차증폭부의 오차증폭신호를 받아 보상 증폭하는 보상증폭부;
디머의 출력 전압레벨이 기준레벨에 못미치거나 이하인 경우 스위치를 온 동작시켜 상기 오차증폭부의 출력이 상기 보상증폭부를 우회하도록 하는 디머 스위칭부; 및
상기 디머 스위칭부에 의한 상기 오차증폭부의 오차증폭신호 또는 상기 보상증폭부의 출력을 받아 미리 설정된 기준파형을 비교하여 PWM 제어신호를 출력하는 PWM 제어신호 생성부; 를 포함하여 이루어지는 PWM 구동회로.
청구항 7에 있어서,
상기 보상증폭부는 상기 오차증폭부의 위상과 반대되는 위상으로 보상 증폭하는,
PWM 구동회로.
청구항 7에 있어서,
상기 PWM 제어신호 생성부는 상기 오차증폭신호 또는 상기 보상증폭부의 출력을 비반전 입력받고 상기 미리 설정된 기준파형을 반전 입력받는 비교기를 포함하는,
PWM 구동회로.
청구항 9에 있어서,
상기 미리 설정된 기준파형은 톱니파, 삼각파, 램프파 중의 어느 하나인,
PWM 구동회로.
청구항 7에 있어서,
상기 디머는 트라이악 디머인,
PWM 구동회로.
청구항 7 내지 11 중의 어느 하나에 있어서,
상기 PWM 구동회로는 LED 구동 회로인,
PWM 구동회로.
디머의 출력 전압레벨이 기준레벨 이하이거나 상기 기준레벨에 못 미치는 경우 제1 스위치를 온 동작시켜 시스템의 입력전압에 따라 변화하는 제1 기준신호를 인가시키고, 상기 디머의 출력 전압레벨이 기준레벨을 초과하거나 상기 기준레벨 이상인 경우 제2 스위치를 온 동작시켜 상기 시스템의 입력전압에 무관한 제2 기준신호를 인가시키는 단계;
상기 인가되는 상기 제1 기준신호 또는 제2 기준신호와, 상기 시스템의 출력을 감지하여 피드백된 출력감지신호를 비교하여 오차를 증폭하고, 오차증폭신호를 출력하는 단계; 및
상기 오차증폭신호와 미리 설정된 기준파형을 비교하여 PWM 제어신호를 생성하여 출력하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 PWM 구동 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 제1 기준신호는 상기 디머의 출력을 평균한 신호인,
PWM 구동 방법.
청구항 13 또는 14에 있어서,
상기 PWM 구동 방법은 LED 구동 회로에 대한 구동 방법인,
PWM 구동 방법.
시스템의 입력전압에 따라 변하는 기준 신호와, 상기 시스템의 출력을 감지하여 피드백된 출력감지신호를 비교하여 오차를 증폭하고, 오차증폭신호를 출력하는 단계;
디머의 출력 전압레벨이 기준레벨 이상이거나 초과하는 경우 스위치를 오프 동작시켜 상기 오차증폭신호를 보상 증폭하는 단계로 제공하고 상기 기준레벨에 못 미치거나 이하인 경우 상기 스위치를 온 동작시켜 상기 오차증폭신호를 보상 증폭하는 단계를 우회하도록 하는 스위칭하는 단계;
상기 스위칭하는 단계에서 상기 스위치의 오프 동작에 따라 상기 오차증폭신호를 받아 보상 증폭하는 단계; 및
상기 스위칭하는 단계에서 상기 스위치의 온 동작에 따라 우회된 상기 오차증폭신호 또는 상기 보상 증폭하는 단계에서 보상 증폭된 출력을 받아 미리 설정된 기준파형을 비교하여 PWM 제어신호를 생성하여 출력하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 PWM 구동 방법.
청구항 16에 있어서,
상기 보상 증폭하는 단계에서는 상기 오차 증폭하는 단계에서의 위상과 반대되는 위상으로 보상 증폭하는,
PWM 구동 방법.
청구항 16 또는 17에 있어서,
상기 PWM 구동 방법은 LED 구동 회로에 대한 구동 방법인,
PWM 구동 방법.