최근 LED는 효율과 환경적인 측면에서 기존의 형광등보다 우수해 각광받고 있으며, 이미 사무실, 공장 등의 상용분야에서의 조명은 LED 조명으로 교체되고 있는 추세이다. 또한, 일반 가정에서도 교체 될 것으로 예상되고 있다. 이러한 LED를 구동하기 위해서는 전력변환 장치가 필요하다. 이러한 전력변환 장치의 경우, 단순히 전력을 전달하는 역할에서 에너지의 절약을 위하여 에너지의 고효율 및 시스템의 안정성과 신뢰성을 좌우하는 역할로 확장되어 가고 있다. 전력변환 기술의 ...
최근 LED는 효율과 환경적인 측면에서 기존의 형광등보다 우수해 각광받고 있으며, 이미 사무실, 공장 등의 상용분야에서의 조명은 LED 조명으로 교체되고 있는 추세이다. 또한, 일반 가정에서도 교체 될 것으로 예상되고 있다. 이러한 LED를 구동하기 위해서는 전력변환 장치가 필요하다. 이러한 전력변환 장치의 경우, 단순히 전력을 전달하는 역할에서 에너지의 절약을 위하여 에너지의 고효율 및 시스템의 안정성과 신뢰성을 좌우하는 역할로 확장되어 가고 있다. 전력변환 기술의 전기에너지 절약에 있어서 효율의 개선과 마찬가지로 꼭 강조해야 될 성능이 두 가지가 있다. 바로 역률의 개선과 고조파 발생문제 해결이다. 본 논문에서는 LED 구동 IC를 위한 디지털 컨트롤러를 집적회로로 설계하였고 칩 제작 후 테스트까지 진행하였다. 구동 IC는 크게 칩 내부에 전원을 공급하는 전원공급부분, 사인파생성, 밝기등을 조절하는 디지털 컨트롤러 부분 그리고 칩보호를 위한 보호회로 부분으로 나누어지며, 본 논문에서는 디지털 컨트롤러 부분을 중점적으로 구술한다. X-FAB사의 1 ㎛ 650 V High Voltage DMOS 공정을 이용하여 제작되었으며, 칩 전체 면적은 3,000 x 3,000 ㎛2 이고, 디지털 컨트롤러의 면적은 1,110 x 1,780 ㎛2이다. 칩의 측정을 위하여 60 ㎐, 220 V의 상용전압을 인가하여, 전체회로를 측정하였고, 각각의 서브블록을 측정하여, SPICE시뮬레이션 결과와 비교하였다. 컨트롤 블록 측정결과 ZVD 신호와 디지털 사인파 등이 출력되는 것을 확인하였으며, 회로 동작 및 성능이 시뮬레이션과 거의 동일하게 나타났다. 측정결과 제안하는 디지털 컨트롤러를 사용하면 높은 역률의 LED 구동 IC를 구현 가능 할 것으로 사료된다.
최근 LED는 효율과 환경적인 측면에서 기존의 형광등보다 우수해 각광받고 있으며, 이미 사무실, 공장 등의 상용분야에서의 조명은 LED 조명으로 교체되고 있는 추세이다. 또한, 일반 가정에서도 교체 될 것으로 예상되고 있다. 이러한 LED를 구동하기 위해서는 전력변환 장치가 필요하다. 이러한 전력변환 장치의 경우, 단순히 전력을 전달하는 역할에서 에너지의 절약을 위하여 에너지의 고효율 및 시스템의 안정성과 신뢰성을 좌우하는 역할로 확장되어 가고 있다. 전력변환 기술의 전기에너지 절약에 있어서 효율의 개선과 마찬가지로 꼭 강조해야 될 성능이 두 가지가 있다. 바로 역률의 개선과 고조파 발생문제 해결이다. 본 논문에서는 LED 구동 IC를 위한 디지털 컨트롤러를 집적회로로 설계하였고 칩 제작 후 테스트까지 진행하였다. 구동 IC는 크게 칩 내부에 전원을 공급하는 전원공급부분, 사인파생성, 밝기등을 조절하는 디지털 컨트롤러 부분 그리고 칩보호를 위한 보호회로 부분으로 나누어지며, 본 논문에서는 디지털 컨트롤러 부분을 중점적으로 구술한다. X-FAB사의 1 ㎛ 650 V High Voltage DMOS 공정을 이용하여 제작되었으며, 칩 전체 면적은 3,000 x 3,000 ㎛2 이고, 디지털 컨트롤러의 면적은 1,110 x 1,780 ㎛2이다. 칩의 측정을 위하여 60 ㎐, 220 V의 상용전압을 인가하여, 전체회로를 측정하였고, 각각의 서브블록을 측정하여, SPICE시뮬레이션 결과와 비교하였다. 컨트롤 블록 측정결과 ZVD 신호와 디지털 사인파 등이 출력되는 것을 확인하였으며, 회로 동작 및 성능이 시뮬레이션과 거의 동일하게 나타났다. 측정결과 제안하는 디지털 컨트롤러를 사용하면 높은 역률의 LED 구동 IC를 구현 가능 할 것으로 사료된다.
In the past several years, LED lightings have emerged as replacements for incandescent light bulbs as well as for cold cathode fluorescent lamps (CCFL) and high intensity discharge (HID) lamps in various fields. Such a trend is due to their higher light efficiencies, long operating lifetimes, smalle...
In the past several years, LED lightings have emerged as replacements for incandescent light bulbs as well as for cold cathode fluorescent lamps (CCFL) and high intensity discharge (HID) lamps in various fields. Such a trend is due to their higher light efficiencies, long operating lifetimes, smaller size, and environmental friendliness. Technological advancement in recent years makes it possible for a high-brightness LED to be used as a replacement for an incandescent bulb. However, unlike other competing lighting solutions, LEDs require driver circuits with considerable complexity when directly driven commercial AC supplies. The asymmetric I-V characteristic of the LED devices as diodes can make the load current profile vastly different from that of the AC offline voltage, which can result in significant degradation in the power factor. Nevertheless, these conventional converters are quite expensive because it consists of many external devices such as bulky capacitors, voltage dividing resistors, power switch MOSFET. A problem is that such large capacitors are only available as bulky electrolytic capacitors which have much shorter lifetime than of LED then results in reducing the LED module’s lifetime. Therefor, a new driver circuit designed for LED lighting has been desired. In this paper, we proposed a new digital controller which owns high PF and a new dimming method for a LED driver. The circuit was simulated and fabricated using 1-μm 650V DMOS process. The simulation and preliminary experimental results are included to verify advantages of the proposed method. The circuit is suitable for a low-cost IC implementation that can mitigate the high costs of the currently existing solutions with high discrete component counts.
In the past several years, LED lightings have emerged as replacements for incandescent light bulbs as well as for cold cathode fluorescent lamps (CCFL) and high intensity discharge (HID) lamps in various fields. Such a trend is due to their higher light efficiencies, long operating lifetimes, smaller size, and environmental friendliness. Technological advancement in recent years makes it possible for a high-brightness LED to be used as a replacement for an incandescent bulb. However, unlike other competing lighting solutions, LEDs require driver circuits with considerable complexity when directly driven commercial AC supplies. The asymmetric I-V characteristic of the LED devices as diodes can make the load current profile vastly different from that of the AC offline voltage, which can result in significant degradation in the power factor. Nevertheless, these conventional converters are quite expensive because it consists of many external devices such as bulky capacitors, voltage dividing resistors, power switch MOSFET. A problem is that such large capacitors are only available as bulky electrolytic capacitors which have much shorter lifetime than of LED then results in reducing the LED module’s lifetime. Therefor, a new driver circuit designed for LED lighting has been desired. In this paper, we proposed a new digital controller which owns high PF and a new dimming method for a LED driver. The circuit was simulated and fabricated using 1-μm 650V DMOS process. The simulation and preliminary experimental results are included to verify advantages of the proposed method. The circuit is suitable for a low-cost IC implementation that can mitigate the high costs of the currently existing solutions with high discrete component counts.
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