초록
최근 LED 디스플레이 시스템이 활발히 보급됨에 따라서 시스템 구동을 위한 LED 드라이버의 효과적인 제어방법에 대한 연구가 진행 중이다. 그 중에 가장 대표적인 것이 LED Driver 채널의 균일한 밝기 제어이다. 본 논문 에서는 채널 휘도 편차 최소화를 위한 전류보상 및 시스템 보호 기능을 갖는 BLU용 LED driver IC를 제안하였다. 제안하는 LED Driver IC는 채널 간 ±3% 이내의 current accuracy와 150mA 채널 전류를 목표로 설계하였다. 설계 사양을 만족시키기 위해 채널 구동 PWM 신호를 이용한 chopping 동작을 수행하도록 하여 채널 앰프 옵셋을 상쇄할 수 있도록 하였다. 또한 pre-charge기능을 구현하여 빠른 동작 속도와 채널간 휘도 편차를 최소화할 수 있도록 하였다. LED에러(오픈, 쇼트), 스위치 TR 쇼트 감지 및 동작 온도 보호 회로를 설계하여 IC 및 BLU시스템을 보호할 수 있도록 하였다. 제안된 IC는 Cadence 및 Synopsys사의 Design Tool을 사용하여 설계 하였으며, Magnachip 0.35um CMOS 공정을 사용하여 제작되었다. 제작된 LED driver IC는 채널 간 ±1.5% 이내의 current accuracy와 150mA 채널 출력특성을 만족하였으며, 평가 보드를 통해 에러 검출 회로들이 정상 동작함을 확인하였다.
In recent years, as LED display systems are actively spread, study on effective control methods for an LED driver for driving the systems has been in progress. The most representative among them is the uniform brightness control method for the LED driver channel. In this paper, we propose an LED driver IC for BLU with current compensation and system protection functions to minimize channel luminance deviation. It is designed for current accuracy within ±3% between channels and a channel current of 150 mA. In order to satisfy the design specifications, the channel amplifier offset was canceled out by a chopping operation using a channel-driving PWM signal. Also, a pre-charge function was implemented to minimize the fast operation speed and luminance deviation between channels. LED error (open, short), switch TR short detection, and operating temperature protection circuits were designed to protect the IC and BLU systems. The proposed IC was fabricated using a Magnachip 0.35-um CMOS process and verified using Cadence and Synopsys' Design Tool. The fabricated LED driver IC has current accuracy within ±1.5% between channels and 150-mA channel output characteristics. The error detection circuits were verified by a test board.