KR0114821Y1 - 스트랜지스터를 사용한 하프 브릿지형 형광등용 안정기의 보호회로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 인버터부 스위칭 소자로 트랜지스터(transistor)를 사용한 전자식 형광등용 안정기의 보호회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 형광램프의 수명종료시나 설치할 때 발생되는 오결선 및 과부하 상태에서 안정기의 주요부분인 인버터부의 스위칭 전류를 제어하여 불량의 요인을 제거함으로써 안정성과 신뢰도를 월등히 향상시켜 주게 되는 전자식 형광등용 안정기에 곤한 것이다. 상용교류 입력전압은 수동필터부를 거쳐 A.C 전압을 D.C로 변환하는 브릿지정류부에 연결된다.

이러한 브릿지정류부에서 형성되는 D.C정압은 트리거신호발생부와 인버터부에 연결되며 트리거신호발생부는 트리거 신호를 발생시켜 인버터부에서 시위칭 동작이 이루어진게 한다.

인버터부의 스위칭 동작은 고주파 구형파를 발생시키며 고주파 구형파는 전류공진부에서 정형파로 정형되어 형광램프에 정형파를 공급하여 형광램프를 점등시킨다.

형광램프의 점등이 이루어지면 안정기는 안정된 전류를 공급하며, 형광램프의 수명이 종료되거나 오결선 및 과부하 전류가 발생하면 인버터부의 스위칭 동작을 제어하는 과부하보호부를 각기 구비하고 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에 의하면 부하상태의 상상 유무(과부하, 오결선, 램프의 수명말기시 등)에 따른 보호회로의 동작으로 인하여 인버터부의 스위칭소자인 트랜지스터를 제어함으로써 안정기의 수명을 연장시킬 수 있으며 교환 시기도 사용자가 판단할 수 있고 신뢰도면에서 여러 가지 잇점을 제공할 수 있을 것이다.

Description

트랜지스터를 사용한 하프 브릿지형 형광등용 안정기의 보호회로

제1도는 본 고안의 전체 구조를 보인 개략적인 블록 구성도.

제2도는 본 고안의 제어소자 SCR을 사용한 전체회로도.

제3도는 본 고안의 FET를 사용한 전체회로도.

제4도는 본 고안의 제어소자 SCR을 사용했을 때 각 부의 동작 설명도.

제5도는 본 고안의 제어소자 FET를 사용했을 때 각 부의 동작 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 수동필터부 30 : 브릿지정류부

40 : 트리거신호발생부 50 : 인버터부

60 : 전류공진부 70 : 과부하보호부

본 고안은 인버터부의 스위칭 소자로 트랜지스터(transistor)를 사용한 전자식 형광등을 안정기의 보호 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 형광램프의 수명종료시나 설치할 때 발생되는 오결선 및 과부하 상태에서 안정기의 주요부분인 인버터부의 스위칭 전류를 제어하여 파손의 요인을 제거함으로써 안정성과 신뢰도를 월등히 향상시켜 주게 되는 전자식 형광등용 안정기에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 전자식 형공등용 안정기는 이상 발생 시 안정기를 보호할 수 있는 보호회로가 미비하여 형광램프의 수명 종료시나 오결선 상태 및 과부하시 발생되는 과도한 출력전류에 의해서 인버터부의 스위칭 전류도 증대하여 결국에는, 인버터부 주 소자인 트랜지스터(transistor) 등이 파괴되어 안정기로써의 기능을 상실하게 된다.

또한 종래의 안정기는 입력 전류의 고조파 하모닉을 다량(30%) 발생시켜 같은 전원을 사용한 제품의 오 동작을 유발시키고 트랜스(TRANS) 부위의 과열을 발생시키는 문제점을 안고 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래 전자식 형광등용 안정기가 안고 있는 제반 문제점을 해결하기 위하여 인출한 것으로, 본 고안의 목적은 입력 전류의 왜곡현상의 감소, 역률의 향상, 램프 전류 파고율 향상은 물론 과부하 상태나 램프 오결선 및 램프 수명 종료시 안정기를 보호할 수 있는 개선된 형태의 형광등용 안정기를 제공하고자 하는데 그 주된 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 A.C. 입력부를 통한 상용교류 입력전압은 수동 필터부에서 입력전압 및 전류의 위상차를 상쇄시켜 고역률을 만들며 인버터 구동 전압을 형성하는 브릿지 정류부와, 인버터부의 스위칭 동작으로 발생되는 구형파를 파형 정형으로 형광램프에 사인파(SINE WAVE)를 공급하는 전류공진부와, 초기 인버터부의 스위칭 동작이 이루어지도록 트리거 신호를 발생시키는 트리거 신호발생부와, 형광램프의 종료시나 오결선 및 과부하 상태에서 과부하 전류를 감지하여 안정기의 동작을 제어하는 과부하보호부로 구성됨을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 고안의 전체 구성을 개략적으로 도시한 블록 구성도로서, 상용교류 입력잔압은 수동필터부(20)를 거쳐, A.C 전압을 D.C로 변환하는 브릿지 정류부(30)에 연결된다.

이러한 브릿지 정류부(30)에서 형성되는 D.C전압은 트리거 신호 발생부(40)와 인버터부(50)에 연결되며 트리거 신호발생부(40)는 트리거 신호발생시켜 인버터부(50)에서 스위칭동작이 이루어지게 한다.

인버터부(50)의 스위칭 동작은 고주파 구형파를 발생시키며 고주파 구형파는 전류 공진부(60)에서 정형파로 정형되어 형광램프에 정형파를 공급하여 형광 램프를 점등시킨다.

형광램프의 점등이 이루어지면 안정기는 안정된 전류를 공급하며, 형광램프의 수명이 종료되거나, 오걸선 및 과부하 전류가 발생되면 인버터부와 스위칭 동작을 제어하는 과부하 보호부(70)를 각기 구비하고 있다.

이와 같이 구성된 본 고안의 동작 원리를 상세 회로도인 제 2도 및 제 3도에 의거 상세히 설명한다.

제2도에서 A.C입력부(10)의 서멀프로텍터(Thermal Protector)를 통해 입력된 고류입력전압은 수동필터부(20)인 라인필터(T1), 콘덴서(C1, C2, C3)에서 입력전압, 전류의 위상차를 상쇄시키며, 다이오드(D1-D4), 콘덴서(C4)로 구성되는 브릿지 정류부(30)에서 A.C입력 전압을 D.C로 변환하여 인버터부(50)를 동작시키는 구동전압(V0)을 얻는다.

인버터 구동전압(V0)은 트리거부(4)인 저항(R1), 다이오우드(D5), 다이액 (DIACI), 콘덴서(C5)에서 트리거 신호를 발생시켜, 트랜지스터(transistor)로 구성되는 하프 브릿지형 인버터부(50)인 트랜지스터(Q1, Q2), 다이어우드(D6, D7), 저항(R2, R3, R4, R5, R6, R7), 콘덴서(C6, C7) 및 발진코일(O, S, C)에 트러거 신호를 인가하여 스위칭 동작이 이루어지게 한다.

트리거부(40)의 트리거 신호발생은 저항(R1)과 콘덴서(C5)의 충전 전압을 다이액(DIACI)으로 방전시켜 발생시킨다.

트리거부(40)의 트리거 신호와 인버터부(50)의 발진코일(O, S, C)에서 위상이 서로 상반된 펄스 신호를 발생시켜 트랜지스터(Q1, Q2)의 베이스에 인가하면 연속적인 스위칭 동작이 이루어져 접점(45)에 고주파 구형파가 발생한다.

인버터부(50)의 스위칭 동작으로 발생하는 고주파 구형파는 전류 공진부(60)인 콘덴서(C8), 콘덴서(C11)로 구성되는 공진 회로를 거쳐 정형파로 되어 형광램프를 점등시킨다.

형광램프가 점등되면 부성저항 특성으로 인해 과동한 전류의 흐름이 발생되나 이는 공진회로의 공진 전류제어로 일정한 전류가 흐르도록 제어된다.

안정기의 안정된 전류공급 과정에서 형광램프의 수명이 종료되어 발전이 이루어지지 않고 필레멘트 전류가 지속적으로 증가하거나 또한 형광램프의 오결선이 발생하거나 그외 특이한 사항으로 과전류의 흐름이 발생되면 공진코일(T2, T3)에서 2차 유도 전압을 상승시켜 과부하 보호부(7)에 연결된다.

상기 과부하 보호부(70)는 공진코일(T1, T3)에서 유도되는 2차 전압을 다이오우드(D8, D9), 콘덴서(C12)로 정류하여 저항(R8, R9)으로 전압 분배하여 제너다이오드(D10) 또는 다이액(DIAC2)을 도통하여 다이리스터(이하 SCR라함)를 동작시킨다.

여기서, 출력 부하측이 정상상태일 경우에는 발진코일(T2, T3)의 2차 유도전압이 작아 제너다이오우드(D10) 및 다이액(DIAC2)을 도통시키지 못한다.

반대로 SCR이 동작되면 트리거부(40)의 충방전용 콘덴서(C5)는 다이어우드(D12)를 거쳐 SCR의 애노드단자에 연결되어 충방전이 이루어지지 않는다.

또한 발진 코일(O, S, C)(T2D)는 발진코일(T2A), (T2B)보다 큰 인덕턴스를 가지며 다이오우드(D11)를 거쳐 SCR의 애노드단자를 단락시켜 발진코일(O, S, C)은 발진을 정지하게 된다.

발진 코일(O, S, C)의 발진 정지는 스위칭 소자인 트랜지스터(Q1, Q2)의 베이스전류를 공급할 수 없어 인버터부(50)는 스위칭 작용을 멈추어 안정기는 동작을 멈추게 된다.

또한 제 3도에서는 SCR 대신 FET를 사용하여 스위칭 동작을 제어하는 회로로써 콘덴서(C12)에 과부하 전류에 의해 충전 전압이 상승하면 다이오우드(D10) 또는 다이액(DIAC2)으로 FET게이트 전압이 인가되어 FET는 온(ON)상태로 도통된다.

FET의 도통은 발진 코일(O, S, C)의 발진을 정지시켜 인버터(50)부의 스위칭 동작을 멈추게한다.

이때 콘덴서(C12) 전압은 저항(R9), FET의 게이트단자 신호원으로 방전이 이루어지게 되며, 콘덴서(C12)의 전압이 대략 4.5V 정도까지 방전이 이루어지면 FET는 온(ON)상태에서 오프(OFF)상태로 전환된다.

FET의 오프(OFF) 트리거부(40)의 트리거 신호를 발생시키고, 발진 코일(O, S, C)의 과부하를 경부하로 전환시켜 서로 상반된 펄스신호를 발생시킨다.

발진 코일(O, S, C)의 펄스 신호는 스위칭 소자인 트랜지스터(Q1, Q2)를 동작시켜 안정기는 재 동작이 이루어지나 이때도 부하측이 과부하 상태로 유지되어 있으면 트랜지스터(Q1, Q2)를 동작시켜 안정기는 재 동작이 이루어지나 이때도 부하측이 과부하 상태로 유지되어 있으면 트랜지스터(Q1, Q2)의 스위칭 동작이 약 0.5초 후에 멈추게 된다.

이와 같은 FET소자를 사용하면 과부하 상태에서도 지속적으로 온 오프 기능을 하며, 부하상태가 정상으로 복귀되면 안정기는 정상적으로 형광램프를 점등시킨다.

반면에 제2도와 같이 SCR 인버터부(50)의 스위칭 동작을 제어하는 방식은 SCR의 특성상 부하 조건이 다시 정상상태로 환원된다해도 안정기의 동작은 오프(OFF)상태가 지속되며, 입력 전원스위치를 차단한 후 다시 스위치를 온(ON)시켜야만 안정기는 정상동작한다.

제4도는 회로 제2도에 대한 과부하 상태에서 각 부의 동작 상태를 나타낸 것이다.

a)의 형광램프 부하 상태가 과부하로 발생되면 b)의 콘덴서(C12)에 충전 전압을 상승시켜 제너다이오드(D10) 또는 다이액(DIAC2)을 통전시켜 SCR의 상태를 오프(OFF)에서 온(ON)상태로 절환시킨다.

SCR의 온(ON)절환은 d)의 발진코일(O.S.C)의 발진을 정지시켜 트랜지스터(Q1),(Q2)의 스위칭 동작을 멈추게 한다.

제5도는 회로 제3도에 대한 과부하 상태에서 각 부의 동작상태를 나타낸 것이다.

a)의 형광램프 부하 상태가 과부하로 발생되면 b)의 콘덴서(C12)에 충전 전압을 상승시켜 제너다이오드(D10) 또는 다이액(DIAC2)을 통전시켜 FET의 게이트 전압을 인가한다.

c)의 FET동작상태에서는 인가된 게이트 전압에 의해서 FET는 온(ON)이 되며 d)의 발진 코일(O, S, C)은 발진을 정지하여 인버터부(50)의 스위칭 작동을 멈추게 한다.

콘덴서(C12) 충전 전압 상승 곡선에서 보듯이 충전 전압은 저항(R9)과 FET게이트 신호원으로 방전이 이루어지며, 콘덴서(C12)의 전압이 대략 4.5V 정도에서는 FET가 오프(OFF)되어 발진 코일은 펄스 전압을 발생시켜 스위칭 소자를 동작시키나, 이는 부하상태가 과부하로 되어있기 때문에 약 0.5초 후에는 다시 발진을 정지한다.

a)의 형광램프부하상태가 과부하에서 정상부하로 복귀되면 바로 발진을 개시하는 것이 아니라 콘덴서(C12)의 전압이 4.5V이하로 방전이 되었을 때 안정기는 정상적으로 동작한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에 의하면 부하상태의 이상 유무(과부하, 오결선, 램프의 수명말기시 등)에 따른 보호회로의 동작으로 인하여 인버터부(50)의 스위칭 소자인 트랜지스터(Q1, Q2)를 제어함으로써 안정기의 수명을 연장시킬 수 있으며 교환시기도 사용자가 판단할 수 있고 신뢰도 면에서 여거가지 이점을 제공할 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. AC입력부를 통한 상용 교류 입력전압 및 전류의 위상차를 상쇄시켜 고역률을 만드는 수동필터부와, 상기 수동필터부에서 입력된 교류 입력전압을 직류전압으로 정류시키는 브릿지정류부와, 상기 브릿지정류부에서 인가된 신호를 받아 트리거 신호를 발생시키는 트리거 신호 발생부와, 상기 트리거 신호발생부에서 인가된 트리거 신호를 받아 스위칭 동작을 통해 고주파 구형파를 발생시키는 인버터부와, 상기 인버터부에서 발생된 고주파구형파를 파형정형하여 형광램프에 사이파를 공급하는 전류공진부와, 상기 형광램프의 이상발생시 인버터부의 스위칭 동작을 제어하는 과부하보호부를 구비하는 트랜지스터을 사용한 하프 브릿지형 전자식 형광등용 안정기의 보호회로에 있어서; 상기 인버터부는 , 2개의 전계효과 트랜지스터(Q1) (Q2)와 다이오드(D6)(D7)와, 저항(R2)(R3)(R4)(R5)(R6)(R7), 콘덴서(C6)(C7) 및 발진코일(OSC`)을 구비하여 스위칭 동작을 하는 하프브릿지형 인버터이고, 상기 과부하 보호부는, 형광램프의 이상발생에 의한 공진코일(T2)(T3)에 2차 권선으로 과부하 상태의 과전류를 감지하는 과전류감지수단과, 상기 과전류 감지수단에 의해 감지된 신호를 받아 인버터부의 스위칭동작을 제어수단을 갖는 것을 특징으로 하는 트랜지스터를 사용한 하프브릿지형 전자식 형광등용 안정기의 보호회로.