KR0119391Y1 - 소프트스타트 전자식 형광등용 안정기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 소프트 스타트 전자식 형광등용 안정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입력단에 수동필터를 장착하여 입력 전압 전류의 위상차를 서로 상쇄시켜 입력 전류의 왜곡 현상을 감소시키고, 입력 역률은 향상시켜 무효 전력을 최소화하며, 초기 점등시 발진 주파수를 제어하여 공진 전류를 제어하여 형광램프를 서서히 발진시켜 형광램프의 수명 연장과 인버터부의 초기 과전류 스위칭을 제어하므로 인버터부의 수명 또한 현저히 연장되며 과부하 발생이 되더라도 과부하 보호부에서 회로의 동작을 정지시켜 안정기를 보호하므로 전체적으로 안정기의 수명을 연장시킬 수 있게 되는 등 여러가지의 잇점을 제공할 수 있는 것이다.

Description

소프트스타트 전자식 형광등용 안정기

제1도는 본 고안의 전체 구성을 개략적으로 도시한 블럭도.

제2도는 본 고안의 구체적인 회로도.

제3도는 소프트 스타트 과정 설명도.

제4도는 과전류 상태의 동작 특성 설명도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30:브릿지 정류부 40:주파수 발생부

50:주파수 제어부 60:인버터부

70:전류 공진부 80:공진 전류 감지부

본 고안은 세탁기 전자식 형광등용 안정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초기 형광램프를 점등시킬 때 공진 주파수의 제어로 공진 전류를 제어함으로 형광램프의 방전 전류를 감소시켜 초기의 형광램프의 과전류흐름을 억제하여 램프의 수명이 연장되도록 하고 안정기의 주요부분인 인버터부의 초기 스위칭 전류를 감소시켜 불량의 요인을 제거함으로서 안정성과 신뢰도를 월등히 향상시켜 주게되는 소프트스타트 전자식 형광등용 안정기 회로에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 세탁기 전자식 형광등용 안정기는 주파수 제어로 공진전류를 감소시키는 방법이 아닌 입력 전류제어방식을 이용하고 있어 초기 방전시 램프점등 특성으로 비록 순간점등방식보다는 작지만 많은 양의 방전전류의 흐름이 발생되어 형광등수명을 저하시키는 요인을 안고 있다.

본 고안은 상기와 같은 입력 전류 제어방식의 세탁기 방식의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 본 고안의 목적은 전자식 형광등용 안정기의 초기 점등시 발생되는 과 스위칭 전류에 의한 인버터부의 파손이나 또는 형광램프의 초기 흑화 현상을 방지하여 램프의 수명을 현저하게 항상 시켜줄 수 있는 개선된 형태의 소프트스타트 전자식 형광등용 안정기를 제공하고자 하는데 있다.

또한, 본 고안의 소프트스타트 전자식 형광등용 안정기는 소프트스타트 기능외에 입력단에 수동필터를 사용하여 입력 전압 전류의 하모닉을 감소시켜 무효 전력 발생을 최소화시키는 한편 형광램프의 수명종료시나, 램프의 오결선으로 인하여 과전류의 흐름이 발생되면 공진 전류 감지부에서 과전류를 감지하여 안정기의 동작을 멈추게 하여 사용 부품 및 안정기의 불량발생요인을 제거할 수 있도록 고안된 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, A.C 입력부를 통한 상용 교류 입력 전압은 수동필터를 거쳐 입력 전압, 전류의 위상차 발생을 상쇄시키고, 인버터 구동전압을 형성하는 브릿지 정류부와 인버터부의 스위칭 주파수를 결정하는 주파수 발생부, 초기점등 과정에서 주파수 발생부의 주파수 제어를 하는 주파수 제어부와 인버터부, 인버터부의 스위칭 동작으로 발생되는 구형파를 정형하여 형광램프를 점등시키는 전류 공진부, 형광램프의 수명 종료시나 오결선에 의한 과부하 상태를 감지 신호에 따라 안정기의 동작을 멈추게 하는 과부하 보호부를 구성함을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 고안의 전체 구성을 도시한 블록 구성도로서, 상용 교류 입력전압은 수동필터부(20)를 거쳐 인버터구동전압을 발생시키는 브릿지 정류부(30)에 연결된다.

상기 브릿지정류부(30)의 정류전압은 인버터부(60)와 주파수발생부(40)에 연결되며, 상기 주파수 발생부는 주파수제어부(50)의 제어 신호에 따라 주파수를 발생시켜 인버터부(60)에 연결된다. 상기 인버터부(60)의 스위칭 전압은 전류공진부(70)에 연결되어 파형 정형하여 형광램프를 구동시킨다.

상기 전류공진부(70)의 공진전류는 공진전류감지부(80)에서 전류를 감지하여 과부하보호부(90)에 연결되며, 램프의 수명 종료시나 오결선에 의한 과정류의 흐름을 제어하는 전자식 형광등용 안정기이다.

이와 같이 구성되는 본 고안의 동작을 상세 회로인 제2도에 의거하여 보다 구체적으로 살펴보면, 먼저 A.C 입력부(10)를 통한 상용 교류전압은 서멀 프로텍터(THERMAL PROTECTOR)를 통해 수동필터부(20)인 라인 필터(LINE FILTER)(T1), 콘덴서(C1,C2,C3)에서 입력 전압 전류의 위상차를 서로 상쇄시켜 다이우드(D1-D4), 콘덴서(C4)로 구성되는 브릿지정류부(30)에서 인버터 구동 전압을 얻는다.

상기 브릿지정류부에서 발생된 인버터 구동전압은 주파수발생부(40)와 주파수제어부(50)에 저항(R1)을 거쳐 콘덴서(C8)에 전압을 충전시킨다.

즉 저항(R1)에 의한 콘덴서(C8)의 충전전압은 주파수발생부(40)의 I.C를 구동시키며, 상기 I.C는 저항(R2), 콘덴서(C7)로 구성되는 시정수에 따라 초기 발진 주파수를 발생시킨다.

상기 주파수발생부(40)의 발진주파수는 인버터부(60)의 FET(Q1,Q2)에 서로 상반된 신호를 인가하여 스위칭 동작이 이루어진다.

상기 FET(Q1,Q2)의 스위칭 동작으로 발생되는 고주파수 구형파는 전류공진부(70)의 쵸크코일(T2,T3)과 콘덴서(C12,C13,C14)에서 정현파로 파형 정형하여 형광램프(15)를 점등시킨다.

상기 형광램프(15)의 초기 점등시, 형광램프의 방전 전류는 트랜지스터(TR1), 저항(R3,R4) 및 콘덴서(C5,C6)로 구성되는 주파수제어부(50)에 의해서 과전류의 흐름이 제어된다.

상기 주파수제어부(50)는 저항(R3)으로 콘덴서(C5)에 전압을 충전하며 충전 전압이 약 0.7V에 이르게 되면 트랜지스터(TR1)은 활성 영역에 들어가게 된다.

상기 트랜지스터(TR1)이 온(ON)이 되면 콘덴서(C6)와 콘덴서(C7)은 병렬용량의 저항(R2)의 충전시간이 길어지게 되어 주파수발생부(40)는 발진주파수가 낮아지게 된다.

아래 식은 주파수 제어부(50)의 온/오프에 따른 발진 주파수의 변화식을 나타낸 것이다.

a) 주파수 제어부(OFF)→초기 점등시 약 1.0SEC 이내

b) 주파수 제어부(ON)→1.0SEC 이후

상기 식(a)와 (b)에서 볼 수 있듯이 초기 점등시 약 1.0SEC 이내는 주파수 발생부는 약 40KHz정도의 주파수를 발생시켜 FET(Q1,Q2)를 동작시키며, FET(Q1,Q2)의 스위칭동작으로 40KHz 구형파가 발생되며 이는 공진 회로의 공진 특성으로 적은 양의 공진 전류가 흐르게 되며 따라서 형광램프는 흐리게 점등이 유지되며, 1.0SEC 후에 약 23KHz의 구형파가 발생되면 형광램프는 정상적인 공진전류로 완전 점등이 이루어진다.

이와 같은 주파수 제어부(50)와 주파수발생부(40)의 발진주파수 제어로 형광램프는 1.0SEC 사이에서 서서히 방전이 이루어진다.

또한 안정기의 동작시 과부하 상태나, 형광램프의 수명종료시, 또한 오결선이 되면 공진 전류는 증대되며 인버터부인 FET(Q1,Q2)의 스위칭 전류도 상승하여 이러한 상태로 계속 동작을 하게 되면 스위칭 소자인 FET(Q1,Q2)는 열발생이 심하여 결국 불량의 원인이 된다.

이와 같이 과부하 상태나 과전류가 흐르게 되면 공진 전류 감지부(80)인 쵸크트랜스(T2,T3)에서 과전압, 과전류를 감지하여 다이오우드(D6,D7)로 정류하여 저항(R6)를 거쳐 콘덴서(C6)에 충전시켜 제너다이오우드(ZD1)를 도통시켜 SCR의 GATE를 트리거시켜 SCR은 도통이 된다.

상기 SCR이 도통이 되면 I.C의 전원 전압은 0V가 되어 주파수를 발생시키지 못하므로 인버터부도 스위칭 동작을 멈추게 된다.

제3도는 세탁기 과정시 각 부의 파형도를 나타낸 것이다.

(a)의 전원 스위치 온(ON)이 되면 (b)와 같이 입력 전류는 1.0SEC 동안 약 0.15A 정도 흐르며 1.0SEC 이후에는 정상적인 0.34A로 상승하는 과정이며, (c)는 주파수 제어부의 동작 특성으로 주파수 제어부의 기능이 오프(OFF)이면 (d)의 주파수 발생부의 발진 주파수는 상승하여 (f)의 회로의 동진 특성에 따라(e)의 램프 전류 흐름도에서 볼 수 있듯이 램프 전류도 감소한다.

또한 주파수 제어부의 동작 특성이 ON이 되면 주파수 발생부의 발진주파수는 공진특성에 맞는 주파수를 발생하여 램프 공진전류도 정상으로 상승하는 특성도이다.

제4도는 과부하 발생시 각 부의 동작 특성도이다.

이와 같이 과부하가 발생되면 공진부의 공진 전류는 (b)와 같이 상승하게 되며 공진 전류의 상승은 콘덴서(C16)의 충전 전압을 (c)와 같이 상승시키며 충전 전압(C16)은 다이오우드(ZD1)을 거쳐 SCR을 도통시킨다.

(d)의 SCR의 도통은 주파수 발생부의 전압을 0V로 하므로 주파수 발생부는 주파수를 발생시키지 못하므로 인버터부(60)의 스위칭 동작도 멈추게 된다.

제4도에서 과부하 상태가 되어도 약 0.047SEC 동안은 지연이 되어 SCR의 동작 및 인버터의 동작을 제어하게 되는데 이는 저항(R6)과 콘덴서(C16)의 TIME CONSTANT에 의한 것으로 오동작의 원인을 제거하기 위한 필수적인 지연 시간이 필요하다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 입력단에 수동필터를 장착하여 입력 전압 전류의 위상차를 서로 상쇄시켜 입력 전류의 왜곡 현상을 감소시키고, 입력 역률은 향상시켜 무효 전력을 최소화하며, 초기 점등시 발진 주파수를 제어하여 공진 전류를 제어하여 형광램프를 서서히 발진시켜 형광램프의 수명연장과 인버터부의 초기 과전류 스위칭을 제어하므로 인버터부의 수명 또한 현저히 연장되며 과부하 발생이 되더라도 과부하 보호부에서 회로의 동작을 정지시켜 안정기를 보호하므로 전체적으로 안정기의 수명을 연장시킬 수 있게 되는 등 여러가지의 잇점을 제공할 수 있는 것이다.

Claims (3)

1. A.C 입력부를 통한 상용 교류 입력 전압을 필터링하는 수동필터부와, 상기 수동필터부를 거친 입력전압, 전류의 위상차 발생을 상쇄시키고 인버터 구동전압을 형성하는 브릿지정류부와, 인버터부의 스위칭 주파수를 결정하는 주파수 발생부와, 초기점등 과정에서 주파수 발생부의 주파수 제어를 하는 주파수 제어부와, 상기 주파수발생부로부터 인가된 신호에 따라 램프에 스위칭주파수를 인가하는 인버터부와, 상기 인버터부의 스위칭 동작으로 발생되는 구형파를 정형하여 형광램프를 점등시키는 전류공진부와, 형광램프의 수명 종료시나 오결선에 의한 과부하 상태를 감지 신호에 따라 안정기의 동작을 멈추게 하는 과부하 보호부로 구성되는 전자식 형광등용 안정기에 있어서, 주파수 변조방식을 이용하여 공진 전류를 제어하여 상기 주파수발생부를 세탁기시키는 주파수 제어부와, 과부하 상태에서 공진전류부를 감지하여 이상상태 발생시 안정기의 동작을 멈추게 하는 공진전류감지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 세탁기 전자식 형광등용 안정기.
2. 제1항에 있어서, 상기 주파수제어부는 초기 점등시 발진 주파수를 제어하여 형광등 점등 전류를 서서히 증가시키기 위해 I.C의 초기 전원은 저항 R1으로 공급받고 램프의 점등이 쵸크 트랜스(T2,T3)의 2차콘덴서(C8)에 충전시켜 I.C 전원으로 사용하고 초기 발진 주파수는 I.C 핀(2)에서 저항(R2)을 거쳐 핀(3)에 연결하고 핀(3)에서 콘덴서(C7)를 (-)선에 연결하고 I.C 핀(3)에서 콘덴서(C6)를 연결하여 트랜지스터(TR1)의 콘넥터에 연결하고 트랜지스터(TR1)의 베이스는 저항(R3)을 거쳐 I.C 핀(1)에 연결하고 콘덴서(C5)와 저항(R4)는 트랜지스터(TR1) 베이스에 연결하여(-)와 연결되어 주파수를 제어하여 소프트스타트 시키는 것을 특징으로 하는 전자식 형광등용 안정기.
3. 제1항에 있어서, 상기 공진전류감지부는 형광램프의 흑화 현상이 심하여 비방전 상태나 과부하가 될 경우에 쵸크 트랜스(T2,T3)에서 전류를 감지하여 제너다이오우드(ZD1)을 SCR의 게이트에 연결하여 SCR을 도통시켜 과부하 상태시 회로를 정지시키는 것으로 SCR의 애노드는 IC 핀(1)에 연결하고 캐소드는 (-)에 연결되어 제너다이오우드(ZD1)은 게이트에 연결하여 콘덴서(C16)충전 전압으로 SCR을 도통시켜 I.C의 발진 주파수를 정지시켜 인버터부의 스위칭 동작을 멈추어 지도록 하는 것을 특징으로 하는 전자식 형광등용 안정기.