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KR20120114998A - Led driver for improving power factor - Google Patents

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KR20120114998A
KR20120114998A KR1020110032885A KR20110032885A KR20120114998A KR 20120114998 A KR20120114998 A KR 20120114998A KR 1020110032885 A KR1020110032885 A KR 1020110032885A KR 20110032885 A KR20110032885 A KR 20110032885A KR 20120114998 A KR20120114998 A KR 20120114998A
Authority
KR
South Korea
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voltage
inductor
switch
control signal
led driver
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020110032885A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김재하
강은철
Original Assignee
서울대학교산학협력단
주식회사 엠알씨랩
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 서울대학교산학협력단, 주식회사 엠알씨랩 filed Critical 서울대학교산학협력단
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Priority to PCT/KR2012/002672 priority patent/WO2012138200A2/en
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H—ELECTRICITY
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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

LED 드라이버는 입력 전압을 공급하는 전원부, 입력 전압을 수신하고, 입력 전압으로부터 에너지(energy) - 에너지는 1개 이상의 LED들을 구동시키는 에너지임 - 를 충전하는 인덕터, 입력 전압 및 인덕터에 흐르는 인덕터 전류에 기초하여 제어 신호를 출력하는 제어부, 및 제어 신호에 따라 스위칭되며, 충전된 에너지를 LED들로 공급하는 스위치를 포함한다. 기존의 부스트 컨버터(Boost Converter) 방식의 LED 드라이버에 비하여 LED의 출력단에 병렬 연결된 커패시터 소자 및 인덕터와 LED 일단 사이에 직렬 연결된 정류 다이오드가 제거됨으로해서 출력 전압의 제어가 아닌 입력 전류의 직접 제어가 가능하게 하였으며, 이를 통해 역률의 향상을 이룰 수 있다.The LED driver receives an input voltage, a power supply that receives an input voltage, and receives an input voltage from an input voltage to an inductor that charges energy, the energy that drives one or more LEDs, the input voltage, and the inductor current flowing through the inductor. And a control unit which outputs a control signal based on the control signal, and a switch which is switched according to the control signal and supplies charged energy to the LEDs. Compared with the conventional boost converter type LED driver, the capacitor element connected in parallel to the LED output terminal and the rectifier diode connected in series between the inductor and one end of the LED are eliminated, so it is possible to directly control the input current rather than the output voltage. In this way, the power factor can be improved.

Description

역률 향상을 위한 ＬＥＤ 드라이버{LED DRIVER FOR IMPROVING POWER FACTOR}LED driver for improving power factor {LED DRIVER FOR IMPROVING POWER FACTOR}

본 발명은 LED 드라이버에 관한 것이다.The present invention relates to an LED driver.

도 1은 종래의 부스트 컨버터(boost converter) 방식의 LED 드라이버를 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, LED 드라이버(100)는 AC 전원(110), 브릿지 정류기(120), 컨트롤러(130), 스위치 트랜지스터(140), 인덕터(150), 정류 다이오드(160), 저항들(170, 175), 커패시터(180) 및 LED 소자(190)를 포함한다.FIG. 1 is a view for explaining a conventional LED driver of a boost converter type. Referring to FIG. 1, the LED driver 100 includes an AC power source 110, a bridge rectifier 120, a controller 130, a switch transistor 140, an inductor 150, a rectifier diode 160, and resistors 170. 175, the capacitor 180, and the LED device 190.

인덕터(150)의 일단은 브릿지 정류기(120)와 연결되어 입력 전압(Vin)을 수신하고, 타단은 스위치 트랜지스터(140)와 연결된다. 정류 다이오드(160)의 애노드는 스위치 트랜지스터(140)와 연결되고, 캐소드는 커패시터(180)와 연결된다. 컨트롤러(130)는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 통하여 스위치 트랜지스터(140)의 온오프를 제어한다. 스위치 트랜지스터(140)가 온(ON)인 경우, 인덕터(150)는 브릿지 정류기(120)로부터 에너지를 공급받아 충전을 수행한다. 그리고 스위치 트랜지스터(140)가 오프(OFF)인 경우, 인덕터(150)에 충전된 에너지는 커패시터(180)로 전달되어, LED 소자(190)를 위한 구동 전압을 유지시킨다. 저항들(170, 175)은 전압 분배기를 구성하며, 컨트롤러(130)로 피드백 전압을 제공한다. 그리고 컨트롤러(130)는 피드백 전압에 따라 PWM 신호의 듀티 사이클(duty-cycle)을 결정한다. 도 1과 같은 부스트 컨버터 회로를 응용한 AC-DC 변환을 통하여 LED 구동 전압을 생성하는 LED 드라이버의 경우, 스위치 트랜지스터를 일정한 주파수 및 duty-cycle로 스위칭 구동함으로써 입력 교류 전류와 입력 교류 전압의 위상을 간접적으로 일치시켜 역률의 향상을 꾀한다. 그러나, 이 경우 LED 소자는 입력 전압과 스위칭 주파수 및 duty-cycle에 의해 결정되는 일정한 전압에 의해 구동되게 된다. LED 소자가 발하는 광량은 그 양단에 가해지는 전압보다는 LED 소자에 흐르는 전류에 의해 결정되므로, 원하는 일정량의 빛의 세기를 발하기 위해서는 전압보다는 LED 소자에 흐르는 전류를 제어할 필요가 있다. 전압에 의한 구동 방식은 LED 소자의 특성의 변환에 따라 그 발하는 빛의 세기가 변화하는 단점이 있다.One end of the inductor 150 is connected to the bridge rectifier 120 to receive the input voltage Vin, and the other end thereof is connected to the switch transistor 140. The anode of the rectifying diode 160 is connected with the switch transistor 140 and the cathode is connected with the capacitor 180. The controller 130 controls on / off of the switch transistor 140 through a pulse width modulation (PWM) signal. When the switch transistor 140 is ON, the inductor 150 receives energy from the bridge rectifier 120 to perform charging. When the switch transistor 140 is OFF, the energy charged in the inductor 150 is transferred to the capacitor 180 to maintain the driving voltage for the LED device 190. Resistors 170 and 175 constitute a voltage divider and provide a feedback voltage to controller 130. The controller 130 determines the duty-cycle of the PWM signal according to the feedback voltage. In the case of the LED driver which generates the LED driving voltage through AC-DC conversion using the boost converter circuit as shown in FIG. Indirectly matching to improve the power factor. However, in this case, the LED device is driven by a constant voltage determined by the input voltage, the switching frequency, and the duty cycle. Since the amount of light emitted by the LED element is determined by the current flowing through the LED element rather than the voltage applied to both ends thereof, it is necessary to control the current flowing through the LED element rather than the voltage in order to emit a desired amount of light intensity. The driving method based on voltage has a disadvantage in that the intensity of light emitted by the characteristics of the LED device is changed.

개시된 기술이 이루고자 하는 기술적 과제는 고역률(high power factor) 및 고효율(high efficiency)을 달성할 수 있는 LED 드라이버를 제공하는 데 있다.The technical problem of the disclosed technology is to provide an LED driver capable of achieving high power factor and high efficiency.

상기의 기술적 과제를 이루기 위해 개시된 기술의 제 1 측면은 입력 전압을 공급하는 전원부, 상기 입력 전압을 수신하고, 상기 입력 전압으로부터 에너지(energy) - 상기 에너지는 1개 이상의 LED들을 구동시키는 에너지임 - 를 충전하는 인덕터, 상기 입력 전압 및 상기 인덕터에 흐르는 인덕터 전류에 기초하여 제어 신호를 생성하는 제어부, 및 상기 제어 신호에 따라 스위칭되며, 상기 충전된 에너지를 상기 LED들로 공급하는 스위치를 포함하는 LED 드라이버를 제공하는 데 있다.A first aspect of the disclosed technology to achieve the above technical problem is a power supply for supplying an input voltage, receiving the input voltage, the energy from the input voltage (energy is energy to drive one or more LEDs) A LED including a control unit for generating a control signal based on an inductor for charging a voltage, the input voltage, and an inductor current flowing through the inductor, and a switch switched according to the control signal and supplying the charged energy to the LEDs. To provide a driver.

상기의 기술적 과제를 이루기 위해 개시된 기술의 제 2 측면은 인덕터를 포함하는 LED 드라이버가 1개 이상의 LED들을 구동하는 방법에 있어서, 정류된 교류 전압 - 상기 정류된 교류 전압은 상기 인덕터로 입력되는 전압임 - 의 전압 분배된 전압과 상기 인덕터에 흐르는 전류에 대응되는 전압을 비교하는 단계, 및 상기 비교 결과에 기초하여 상기 인덕터에 흐르는 전류를 증가 또는 감소시키는 단계를 포함하는 LED 구동 방법을 제공하는 데 있다.In order to achieve the above technical problem, a second aspect of the disclosed technology is a method in which an LED driver including an inductor drives one or more LEDs, wherein the rectified AC voltage-the rectified AC voltage is a voltage input to the inductor Comparing a voltage-divided voltage of and a voltage corresponding to the current flowing in the inductor, and increasing or decreasing the current flowing in the inductor based on the comparison result. .

상기의 기술적 과제를 이루기 위해 개시된 기술의 제 3 측면은 제 1 저항, 제 2 저항, 센싱 저항, 비교기, 인덕터, 제 1 트랜지스터를 포함하는 LED 드라이버에 있어서, 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항은 전원단 및 접지단 사이에 직렬 연결되고, 상기 센싱 저항의 일단은 상기 접지단과 연결되고, 타단은 상기 비교기의 제 1 입력단, 상기 제 1 트랜지스터의 소스단 및 LED 모듈의 캐소드단과 연결되며, 상기 비교기의 제 2 입력단은 상기 제 1 저항과 상기 제 2 저항을 연결하는 제 1 노드에 연결되고, 출력단은 상기 제 1 트랜지스터의 게이트에 연결되며, 상기 인덕터의 일단은 상기 전원단과 연결되고, 타단은 상기 제 1 트랜지스터의 드레인 및 상기 LED 모듈의 에노드단과 연결되는 LED 드라이버를 제공하는 데 있다.In order to achieve the above technical problem, a third aspect of the disclosed technology includes a first resistor, a second resistor, a sensing resistor, a comparator, an inductor, and a first transistor, wherein the first resistor and the second resistor are A serial connection between a power supply terminal and a ground terminal, one end of the sensing resistor is connected to the ground terminal, and the other end is connected to a first input terminal of the comparator, a source terminal of the first transistor, and a cathode terminal of the LED module, and the comparator Is connected to a first node connecting the first resistor and the second resistor, an output terminal is connected to a gate of the first transistor, one end of the inductor is connected to the power supply terminal, and the other end is connected to the first node. It is to provide an LED driver connected to the drain of the first transistor and the anode end of the LED module.

개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technique may have the following effects. It is to be understood, however, that the scope of the disclosed technology is not to be construed as limited thereby, as it is not meant to imply that a particular embodiment should include all of the following effects or only the following effects.

일 실시예에 따른 LED 드라이버는 전원부로부터 입력되는 전압과 전류가 서로 실질적으로 동일한 위상(in-phase)을 가지므로, 고역률(high power factor)을 달성할 수 있다. 기존의 부스트 컨버터(boost converter) 방식의 LED 드라이버와 비교할 때, LED 출력단과 병렬 연결된 커패시터 소자, 그리고 인덕터와 LED 일단 사이에 직렬 연결되는 정류 다이오드 소자가 제거됨으로써 출력 전압의 제어가 아닌 입력 전류의 직접 제어가 가능하게 되었으며, 이를 통해 역률의 향상 및 LED 소자가 발하는 빛의 세기를 일정하게 유지할 수 있다.The LED driver according to the exemplary embodiment may achieve a high power factor since the voltage and current input from the power supply unit have substantially the same in-phase with each other. Compared with the conventional boost converter type LED driver, the capacitors connected in parallel with the LED output stage and the rectifier diode elements connected in series between the inductor and the LED end are eliminated to directly control the input current instead of controlling the output voltage. Control is possible, which improves the power factor and maintains a constant light intensity emitted by the LED device.

또한, 일 실시예에 따른 LED 드라이버는 스위치를 히스테리시스(hysteresis) 제어하므로, 불필요한 스위칭 동작을 줄일 수 있어서 전력 소모를 줄이고 고효율(high efficiency)을 달성할 수 있다.In addition, the LED driver according to the exemplary embodiment controls hysteresis of the switch, thereby reducing unnecessary switching operations, thereby reducing power consumption and achieving high efficiency.

도 1은 종래의 부스트 컨버터(boost converter) 방식의 LED 드라이버를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 LED 드라이버를 나타내는 회로도이다.
도 3은 도 1의 LED 드라이버에 따른 입력 전압과 인덕터 전류를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a view for explaining a conventional LED driver of a boost converter type.
2 is a circuit diagram illustrating an LED driver according to an embodiment of the disclosed technology.
3 is a diagram for describing an input voltage and an inductor current according to the LED driver of FIG. 1.

개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The description of the disclosed technique is merely an example for structural or functional explanation and the scope of the disclosed technology should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments may be variously modified and may have various forms, and thus the scope of the disclosed technology should be understood to include equivalents capable of realizing the technical idea.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of the terms described in the present application should be understood as follows.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions should be understood to include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and terms such as "include" or "have" refer to features, numbers, steps, operations, components, parts, or parts thereof described. It is to be understood that the combination is intended to be present, but not to exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.

각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.Each step may occur differently from the stated order unless the context clearly dictates the specific order. That is, each step may occur in the same order as described, may be performed substantially concurrently, or may be performed in reverse order.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the disclosed technology belongs, unless otherwise defined. Generally defined terms used should be construed as consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be construed as having an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application.

도 2는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 LED 드라이버를 나타내는 블록도이다. 도 2를 참조하면, LED 드라이버(200)는 전원부(210), 인덕터(220), 제어부(230), 스위치(240) 및 LED 모듈(250)을 포함한다.2 is a block diagram illustrating an LED driver according to an embodiment of the disclosed technology. 2, the LED driver 200 includes a power supply 210, an inductor 220, a controller 230, a switch 240, and an LED module 250.

전원부(210)는 정류된 AC 전원을 생성한다. 전원부(210)는 AC 전압원(212) 및 브릿지 정류기(bridge rectifier)(214)를 포함한다. AC 전압원(212)은 AC 전압을 생성한다. 예를 들어, AC 전압원(212)은 110V나 220V의 AC 전압을 생성할 수 있다. 브릿지 정류기(214)는 복수의 다이오드들을 포함하며, AC 전압을 전파 정류하여 입력 전압(Vin)을 생성한다.The power supply unit 210 generates rectified AC power. The power supply 210 includes an AC voltage source 212 and a bridge rectifier 214. AC voltage source 212 generates an AC voltage. For example, AC voltage source 212 can generate an AC voltage of 110V or 220V. The bridge rectifier 214 includes a plurality of diodes, and full-wave rectifies the AC voltage to generate an input voltage Vin.

인덕터(220)의 일단은 브릿지 정류기(214)와 연결되고, 타단은 스위치(240) 및 LED 모듈(250)과 연결된다. 인덕터(220)는 스위치(240)가 온(ON)일 때 브릿지 정류기(214)로부터 입력 전압(Vin)을 수신하여 에너지(energy)를 충전한다. 인덕터(220)는 스위치(240)가 오프(OFF)일 때 충전된 에너지를 LED 모듈(250)로 제공한다. 인덕터(220)에 흐르는 인덕터 전류는 스위치(240)가 온일 때 증가되고 스위치(240)가 오프일 때 감소될 수 있다.One end of the inductor 220 is connected to the bridge rectifier 214, the other end is connected to the switch 240 and the LED module 250. The inductor 220 receives an input voltage Vin from the bridge rectifier 214 to charge energy when the switch 240 is ON. The inductor 220 provides the charged energy to the LED module 250 when the switch 240 is off. The inductor current flowing in inductor 220 may increase when switch 240 is on and may decrease when switch 240 is off.

제어부(230)는 입력 전압(Vin) 및 인덕터(220)에 흐르는 인덕터 전류에 기초하여 스위치(240)를 제어하는 제어 신호를 생성한다. 제어부(230)는 입력 전압(Vin)을 분배하는 전압 분배부(232), 인덕터 전류에 대응되는 센싱 전압을 생성하는 센싱 저항(234), 분배된 전압과 센싱 전압을 비교하고 비교 결과에 따라 스위치(240)를 온오프 제어하는 제어 신호를 생성하는 비교기(236) 및 비교기(236)로 정전압을 공급하는 레귤레이터(238)를 포함한다.The controller 230 generates a control signal for controlling the switch 240 based on the input voltage Vin and the inductor current flowing through the inductor 220. The controller 230 compares the voltage divider 232 for distributing the input voltage Vin, the sensing resistor 234 for generating a sensing voltage corresponding to the inductor current, and compares the divided voltage with the sensing voltage and switches the switch according to the comparison result. Comparator 236 for generating a control signal to control the on-off 240, and regulator 238 for supplying a constant voltage to the comparator 236.

전압 분배부(232)는 브릿지 정류기(212)와 비교기(236)의 + 단자에 연결되며, 브릿지 정류기(212)로부터 입력 전압(Vin)을 수신하고 입력 전압(Vin)을 분배하여 비교기(236)의 + 단자로 출력한다. 전압 분배부(232)는 제 1 저항(233a)과 제 2 저항(233b)을 포함하는 전압 분배기(voltage divider)로 구현될 수 있다. 제 1 저항(233a)의 일단은 브릿지 정류기(214)와 연결되어 입력 전압(Vin)을 수신한다. 제 1 저항(233a)의 타단은 제 2 저항(233b) 및 비교기(236)의 + 입력 단자와 연결되며, 입력 전압(Vin)을 전압 분배하여 비교기(236)의 + 단자로 출력한다.The voltage divider 232 is connected to the + terminal of the bridge rectifier 212 and the comparator 236, and receives the input voltage Vin from the bridge rectifier 212 and distributes the input voltage Vin to the comparator 236. Output to the + terminal of. The voltage divider 232 may be implemented as a voltage divider including a first resistor 233a and a second resistor 233b. One end of the first resistor 233a is connected to the bridge rectifier 214 to receive an input voltage Vin. The other end of the first resistor 233a is connected to the second resistor 233b and the + input terminal of the comparator 236, and divides the input voltage Vin to output to the + terminal of the comparator 236.

센싱 저항(234)은 스위치(240)의 소스, LED 모듈(250)의 캐소드단 및 비교기(236)의 - 단자와 연결된다. 센싱 저항(234)은 스위치(240)가 온일 때 인덕터 전류를 스위치(240)를 통하여 수신하고, 인덕터 전류에 대응되는 센싱 전압을 비교기(236)의 - 단자로 출력한다. 센싱 저항(234)은 스위치(240)가 오프일 때 인덕터 전류를 LED 모듈(250)을 통하여 수신하고, 인덕터 전류에 대응되는 센싱 전압을 비교기(236)의 - 단자로 출력한다.The sensing resistor 234 is connected to the source of the switch 240, the cathode end of the LED module 250, and the − terminal of the comparator 236. The sensing resistor 234 receives the inductor current through the switch 240 when the switch 240 is on, and outputs a sensing voltage corresponding to the inductor current to the − terminal of the comparator 236. The sensing resistor 234 receives the inductor current through the LED module 250 when the switch 240 is off, and outputs a sensing voltage corresponding to the inductor current to the − terminal of the comparator 236.

비교기(236)의 + 단자는 전압 분배부(232)의 제 1 저항(233a)과 제 2 저항(233b)의 사이의 제 1 노드와 연결되어 분배된 전압을 수신하고, 비교기(236)의 - 단자는 센싱 저항(234)과 연결되어 센싱 전압을 수신한다. 비교기(236)는 분배된 전압과 센싱 전압을 비교하고, 제어 신호를 스위치(240)로 출력한다. 예를 들어, 비교기(236)는 분배된 전압이 센싱 전압보다 높으면 하이(High)에 해당하는 제어 신호를 스위치(240)로 출력하여 스위치(240)를 턴온시키고, 분배된 전압이 센싱 전압보다 낮으면 로우(Low)에 해당하는 제어 신호를 스위치(240)로 출력하여 스위치(240)를 턴오프시킬 수 있다.The + terminal of the comparator 236 is connected to the first node between the first resistor 233a and the second resistor 233b of the voltage divider 232 to receive the divided voltage, and the − of the comparator 236. The terminal is connected to the sensing resistor 234 to receive the sensing voltage. The comparator 236 compares the divided voltage with the sensing voltage, and outputs a control signal to the switch 240. For example, when the divided voltage is higher than the sensing voltage, the comparator 236 outputs a control signal corresponding to high to the switch 240 to turn on the switch 240, and the divided voltage is lower than the sensing voltage. If it is, the switch 240 may be turned off by outputting a control signal corresponding to a low to the switch 240.

비교기(236)는 히스테리시스 제어를 수행할 수 있다. 구체적으로, 비교기(236)는 제어 신호가 로우(Low)인 상태에서 분배된 전압이 센싱 전압에 제 1 전압을 가산한 전압보다 큰 경우에, 제어 신호를 하이(High)로 천이시킨다. 그리고 비교기(236)는 제어 신호가 하이(High)인 상태에서 분배된 전압이 센싱 전압에 제 2 전압을 감산한 전압보다 작은 경우에, 제어 신호를 로우(Low)로 천이시킨다. 예를 들어, 히스테리시스 제어는 비교기(236)에 저항들로 구성된 파지티브 피드백 회로(positive feedback circuit)를 부가함으로써 구현될 수 있다. 비교기(236)는 히스테리시스 제어를 통하여 인덕터 전류와 입력 전압(Vin)의 비가 제 1 값 이상이면 스위치를 턴오프시키고, 인덕터 전류와 입력 전압의 비가 제 2 값 이하이면, 스위치를 턴오프시킬 수 있다. 여기에서, 제 2 값은 제 1 값보다 작다. 그리고 제 1 값과 제 2 값은 파지티브 피드백 회로(positive feedback circuit)를 구성하는 저항들의 값에 따라 결정될 수 있다.Comparator 236 can perform hysteresis control. Specifically, the comparator 236 transitions the control signal high when the divided voltage is higher than the voltage obtained by adding the first voltage to the sensing voltage while the control signal is low. The comparator 236 transitions the control signal to low when the divided voltage is smaller than the voltage obtained by subtracting the second voltage from the sensing voltage while the control signal is high. For example, hysteresis control can be implemented by adding a positive feedback circuit composed of resistors to the comparator 236. The comparator 236 may turn off the switch when the ratio of the inductor current and the input voltage Vin is greater than or equal to the first value through the hysteresis control, and may turn off the switch if the ratio of the inductor current and the input voltage is less than or equal to the second value thereof. . Here, the second value is smaller than the first value. The first value and the second value may be determined according to values of resistors constituting the positive feedback circuit.

이를 통해, 스위치(240)가 고속으로 스위칭을 반복함으로써 발생되는 전력 소모를 줄일 수 있어서, LED 드라이버의 효율을 향상시킬 수 있다. 레귤레이터(Regulator)(238)는 브릿지 정류기(214)로부터 입력 전압(Vin)을 수신하고, 입력 전압(Vin)으로부터 정전압을 생성하여 비교기(236)로 공급한다.As a result, the power consumption of the switch 240 may be reduced by repeating the switching at high speed, thereby improving the efficiency of the LED driver. The regulator 238 receives the input voltage Vin from the bridge rectifier 214, generates a constant voltage from the input voltage Vin, and supplies it to the comparator 236.

스위치(240)는 비교기(236)로부터 제어 신호를 수신하고, 제어 신호에 기초하여 인덕터(220)에 충전된 에너지를 LED 모듈(250)로 제공하거나 제공하지 않는다. 스위치(240)는 파워(Power) MOSFET으로 구현될 수 있다. 파워 MOSFET의 드레인은 인덕터(220) 및 LED 모듈(250)의 애노드단과 연결되고, 소스는 비교기(236)의 - 단자, 센싱 저항(234) 및 LED 모듈(250)의 캐소드단과 연결되며, 게이트는 비교기(236)의 출력단과 연결된다. 파워 MOSFET은 게이트 전압이 하이일 때 턴온되어 인덕터(220)가 에너지를 충전할 수 있게 하고, 게이트 전압이 로우일 때 턴오프되어 인덕터(220)에 충전된 에너지가 LED 모듈(250)로 제공될 수 있게 한다. 파워 MOSFET이 크기가 큰 외부 부품(large external component)일 경우, 온 오프될 때마다 게이트를 충전 및 방전시키기 위하여 상당한 전력을 소모할 수 있다. 본 실시예서는 비교기(236)가 히스테리시스 제어를 수행하므로, 불필요한 스위칭 동작이 수행되지 않아 파워 MOSFET에 의한 전력 소모를 줄일 수 있다. 파워 MOSFET이 한 칩에 집적된 내부 부품(integrated component)일 경우에도, 이와 같은 히스테리시스 제어기는 전력 소모 감소 및 효율 증대에 도움을 준다.The switch 240 receives the control signal from the comparator 236 and does or does not provide the LED module 250 with energy charged in the inductor 220 based on the control signal. The switch 240 may be implemented with a power MOSFET. The drain of the power MOSFET is connected to the anode end of the inductor 220 and the LED module 250, the source is connected to the negative terminal of the comparator 236, the sensing resistor 234 and the cathode end of the LED module 250, the gate is It is connected to the output terminal of the comparator 236. The power MOSFET is turned on when the gate voltage is high to enable the inductor 220 to charge energy, and when the gate voltage is low, the power MOSFET is turned off to provide the charged energy to the LED module 250. To be able. If the power MOSFET is a large external component, it can consume significant power to charge and discharge the gate each time it is turned on and off. In this embodiment, since the comparator 236 performs hysteresis control, unnecessary switching operation is not performed, thereby reducing power consumption by the power MOSFET. Even if the power MOSFET is an integrated component on one chip, such hysteresis controllers help reduce power consumption and increase efficiency.

LED 모듈(250)은 1개 이상의 LED들을 포함하고, 스위치(240)가 턴오프될 때 인덕터(220)로부터 에너지를 수신하여 구동된다.LED module 250 includes one or more LEDs and is driven by receiving energy from inductor 220 when switch 240 is turned off.

도 2의 LED 드라이버는, 도 1의 LED 드라이버와 비교하여 LED 소자(190)와 병렬 연결된 커패시터(180) 및 인덕터(150)와 LED 소자(190) 일단 사이에 직렬 연결된 정류 다이오드(160)가 제거되었다. 따라서, 도 2의 LED 드라이버는 출력 전압의 제어가 아닌 입력 전류의 직접 제어가 가능하게 되었으며, 이를 통해 역률의 향상을 이룰 수 있게 되었다.In the LED driver of FIG. 2, the capacitor 180 connected in parallel with the LED device 190 and the rectifier diode 160 connected in series between the inductor 150 and one end of the LED device 190 are removed in comparison with the LED driver of FIG. 1. It became. Accordingly, the LED driver of FIG. 2 enables direct control of the input current instead of the output voltage, thereby improving the power factor.

도 3은 도 2의 LED 드라이버에서 입력 전압과 인덕터 전류를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a diagram for describing an input voltage and an inductor current in the LED driver of FIG. 2.

도 2 및 3을 참조하면, 인덕터에 흐르는 인덕터 전류(320)는 스위치(240)가 온일 때는 스위치(240)를 통하여 센싱 저항(234)으로 입력되고, 스위치(240)가 오프일 때는 LED 모듈(250)을 통하여 센싱 저항(234)으로 입력된다. 센싱 저항(234)은 인덕터 전류(320)에 대응되는 센싱 전압을 출력한다. 2 and 3, the inductor current 320 flowing through the inductor is input to the sensing resistor 234 through the switch 240 when the switch 240 is on, and the LED module (when the switch 240 is off). It is input to the sensing resistor 234 through 250. The sensing resistor 234 outputs a sensing voltage corresponding to the inductor current 320.

비교기(236)는 + 단자를 통해 입력 전압(Vin)이 전압 분배된 전압을 수신하고, - 단자를 통해 센싱 전압을 수신하며, 전압 분배된 전압과 센싱 전압이 실질적으로 동일하도록 하는 제어 신호를 스위치(240)로 출력한다. 예를 들어, 비교기(236)는 분배된 전압이 센싱 전압보다 높으면 스위치(240)를 턴온시켜서 인덕터 전류(320) 및 센싱 전압을 증가시킨다. 그리고 비교기(236)는 분배된 전압이 센싱 전압보다 낮으면 스위치(240)를 턴오프시켜서 인덕터 전류(320) 및 센싱 전압을 감소시킨다.The comparator 236 receives a voltage-divided voltage at which the input voltage Vin is received via the + terminal, receives a sensing voltage through the − terminal, and switches a control signal such that the voltage-divided voltage and the sensing voltage are substantially the same. Output to 240. For example, the comparator 236 turns on the switch 240 when the divided voltage is higher than the sensing voltage to increase the inductor current 320 and the sensing voltage. When the divided voltage is lower than the sensing voltage, the comparator 236 turns off the switch 240 to reduce the inductor current 320 and the sensing voltage.

이를 통해, 비교기(236)는 센싱 전압과 분배된 전압이 실질적으로 동일한 값을 가질 수 있도록 제어하며, 도 3에 나타난 것과 같이 인덕터 전류(320)의 위상 즉, 브릿지 정류기(214)로부터 입력되는 입력 전류의 위상이 입력 전압(Vin)의 위상과 실질적으로 동일하도록 제어할 수 있다. 따라서 LED 드라이버의 역률(power factor)를 개선할 수 있다.
Through this, the comparator 236 controls the sensing voltage and the divided voltage to have substantially the same value, and as shown in FIG. 3, the phase of the inductor current 320, that is, the input input from the bridge rectifier 214. The phase of the current may be controlled to be substantially the same as the phase of the input voltage Vin. Therefore, the power factor of the LED driver can be improved.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that

Claims (16)

입력 전압을 공급하는 전원부;
상기 입력 전압을 수신하고, 상기 입력 전압으로부터 에너지(energy) - 상기 에너지는 1개 이상의 LED들을 구동시키는 에너지임 - 를 충전하는 인덕터;
상기 입력 전압 및 상기 인덕터에 흐르는 인덕터 전류에 기초하여 제어 신호를 출력하는 제어부; 및
상기 제어 신호에 따라 스위칭되며, 상기 충전된 에너지를 상기 LED들로 공급하는 스위치를 포함하는 LED 드라이버.A power supply unit supplying an input voltage;
An inductor receiving the input voltage and charging energy from the input voltage, the energy driving energy of one or more LEDs;
A controller configured to output a control signal based on the input voltage and the inductor current flowing through the inductor; And
And a switch switched according to the control signal and supplying the charged energy to the LEDs. 제 1 항에 있어서,
상기 스위치와 상기 LED들은 병렬로 연결되며,
상기 인덕터의 일단은 상기 전원부와 연결되어 상기 입력 전압을 수신하고, 상기 인덕터의 타단은 상기 스위치 및 상기 LED들과 연결되어 상기 스위치의 온오프에 따라 상기 충전된 에너지를 상기 LED로 공급하는 LED 드라이버.The method of claim 1,
The switch and the LEDs are connected in parallel,
One end of the inductor is connected to the power supply to receive the input voltage, the other end of the inductor is connected to the switch and the LED LED driver for supplying the charged energy to the LED according to the on and off of the switch . 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는
상기 입력 전압을 분배하여 분배된 전압을 출력하는 전압 분배부;
상기 인덕터에 흐르는 전류에 대응되는 센싱 전압을 출력하는 센싱 저항; 및
상기 분배된 전압과 상기 센싱 전압을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 제어 신호를 출력하는 비교기를 포함하는 LED 드라이버.3. The apparatus of claim 2, wherein the control unit
A voltage divider for dividing the input voltage to output a divided voltage;
A sensing resistor for outputting a sensing voltage corresponding to the current flowing through the inductor; And
And a comparator comparing the divided voltage with the sensing voltage and outputting the control signal according to a comparison result. 제 3 항에 있어서, 상기 제어 신호는
상기 분배된 전압이 상기 센싱 전압보다 크면 상기 스위치를 턴온시키는 제어 신호에 해당하고, 상기 분배된 전압이 상기 센싱 전압보다 작으면 상기 스위치를 턴오프시키는 제어 신호에 해당하는 LED 드라이버.The method of claim 3, wherein the control signal
And a control signal for turning on the switch if the divided voltage is greater than the sensing voltage, and a control signal for turning off the switch if the divided voltage is less than the sensing voltage. 제 3 항에 있어서, 상기 비교기는
상기 제어 신호가 로(Low)인 상태에서 상기 분배된 전압이 상기 센싱 전압에 제 1 전압을 가산한 전압보다 큰 경우에, 상기 제어 신호를 하이(High)로 천이시키고,
상기 제어 신호가 하이(High)인 상태에서 상기 분배된 전압이 상기 센싱 전압에 제 2 전압을 감산한 전압보다 작은 경우에, 상기 제어 신호를 로우(Low)로 천이시키는 히스테리시스 제어를 수행하는 LED 드라이버.The method of claim 3, wherein the comparator
When the divided voltage is greater than the voltage obtained by adding the first voltage to the sensing voltage while the control signal is low, the control signal is shifted high.
LED driver performing hysteresis control to transition the control signal to low when the divided voltage is smaller than the voltage obtained by subtracting the second voltage from the sensing voltage while the control signal is high . 제 1 항에 있어서,
상기 인덕터 전류와 상기 입력 전압의 비가 제 1 값 이상이면, 상기 스위치를 턴오프시키고,
상기 인덕터 전류와 상기 입력 전압의 비가 제 2 값 - 상기 제 2 값은 상기 제 1 값보다 작음 - 이하이면, 상기 스위치를 턴온시키는 LED 드라이버.The method of claim 1,
If the ratio of the inductor current to the input voltage is equal to or greater than a first value, the switch is turned off,
And turn on the switch if the ratio of the inductor current to the input voltage is less than or equal to a second value, the second value being less than the first value. 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 값과 상기 제 2 값은 파지티브 피드백 회로(positive feedback circuit)에 포함되는 저항들의 값에 따라 결정되는 LED 드라이버.The method according to claim 6,
The first value and the second value are determined in accordance with the value of resistors included in a positive feedback circuit. 제 1 항에 있어서, 상기 스위치는
파워(Power) MOSFET을 포함하는 LED 드라이버.The method of claim 1, wherein the switch
LED driver with Power MOSFET. 제 1 항에 있어서, 상기 전원부는
교류 전압을 전파 정류하여 상기 입력 전압을 생성하는 브릿지 정류기(bridge rectifier)를 포함하는 LED 드라이버.The method of claim 1, wherein the power supply unit
And a bridge rectifier for generating the input voltage by full-wave rectifying an alternating voltage. 인덕터를 포함하는 LED 드라이버가 1개 이상의 LED들을 구동하는 방법에 있어서,
정류된 교류 전압 - 상기 정류된 교류 전압은 상기 인덕터로 입력되는 전압임 - 의 전압 분배된 전압과 상기 인덕터에 흐르는 전류에 대응되는 전압을 비교하는 단계; 및
상기 비교 결과에 기초하여 상기 인덕터에 흐르는 전류를 증가 또는 감소시키는 단계를 포함하는 LED 구동 방법.A method of driving an LED driver including an inductor to drive one or more LEDs, the method comprising:
Comparing a voltage divided voltage of a rectified AC voltage, wherein the rectified AC voltage is a voltage input to the inductor, and a voltage corresponding to a current flowing through the inductor; And
And increasing or decreasing a current flowing through the inductor based on the comparison result. 제 10 항에 있어서, 상기 인덕터에 흐르는 전류를 증가 또는 감소시키는 단계는
상기 센싱 전압이 상기 전압 분배된 전압보다 작으면 상기 인덕터로 흐르는 전류를 증가시키고, 상기 센싱 전압이 상기 분배된 전압보다 크면 상기 인덕터로 흐르는 전류를 감소시키는 LED 구동 방법.The method of claim 10, wherein increasing or decreasing the current flowing through the inductor
And if the sensing voltage is less than the voltage divided voltage, increasing the current flowing to the inductor, and if the sensing voltage is greater than the divided voltage, decreasing the current flowing to the inductor. 제 11 항에 있어서,
상기 LED 드라이버는 상기 LED들과 병렬 연결되고, 일단이 상기 인덕터와 연결되는 스위치를 더 포함하고,
상기 스위치는 상기 센싱 전압이 상기 전압 분배된 전압보다 작으면 턴온되어 상기 인덕터로 흐르는 전류를 증가시키고, 상기 센싱 전압이 상기 분배된 전압보다 크면 턴오프되어 상기 인덕터로 흐르는 전류를 감소시키는 LED 구동 방법.The method of claim 11,
The LED driver further includes a switch connected in parallel with the LEDs, one end of which is connected to the inductor,
The switch is turned on when the sensing voltage is less than the voltage-divided voltage to increase the current flowing to the inductor, and if the sensing voltage is greater than the divided voltage is turned off to reduce the current flowing to the inductor . 제 1 저항, 제 2 저항, 센싱 저항, 비교기, 인덕터, 제 1 트랜지스터를 포함하는 LED 드라이버에 있어서,
상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항은 전원단 및 접지단 사이에 직렬 연결되고,
상기 센싱 저항의 일단은 상기 접지단과 연결되고, 타단은 상기 비교기의 제 1 입력단, 상기 제 1 트랜지스터의 소스단 및 LED 모듈의 캐소드단과 연결되며,
상기 비교기의 제 2 입력단은 상기 제 1 저항과 상기 제 2 저항을 연결하는 제 1 노드에 연결되고, 출력단은 상기 제 1 트랜지스터의 게이트에 연결되며,
상기 인덕터의 일단은 상기 전원단과 연결되고, 타단은 상기 제 1 트랜지스터의 드레인 및 상기 LED 모듈의 에노드단과 연결되는 LED 드라이버.An LED driver comprising a first resistor, a second resistor, a sensing resistor, a comparator, an inductor, and a first transistor,
The first resistor and the second resistor are connected in series between a power supply terminal and a ground terminal,
One end of the sensing resistor is connected to the ground terminal, and the other end is connected to the first input terminal of the comparator, the source terminal of the first transistor, and the cathode terminal of the LED module.
A second input terminal of the comparator is connected to a first node connecting the first resistor and the second resistor, an output terminal is connected to a gate of the first transistor,
One end of the inductor is connected to the power supply terminal, the other end is connected to the drain of the first transistor and the anode end of the LED module. 제 13 항에 있어서,
상기 LED 드라이버는 브릿지 정류기(bridge rectifier)를 더 포함하고,
상기 브릿지 정류기의 일단은 상기 전원단과 연결되고 타단은 상기 접지단과 연결되는 LED 드라이버.The method of claim 13,
The LED driver further includes a bridge rectifier,
One end of the bridge rectifier is connected to the power supply terminal and the other end is connected to the ground terminal LED driver. 제 13 항에 있어서, 상기 LED 모듈은
서로 직렬 연결된 1개 이상의 LED들을 포함하는 LED 드라이버.The method of claim 13, wherein the LED module
LED driver containing one or more LEDs in series with each other. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 트랜지스터는
파워(Power) MOSFET인 LED 드라이버.
The method of claim 13, wherein the first transistor is
LED driver as a power MOSFET.
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