KR0150539B1 - 인버터형 조명장치의 제어회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인버터형 조명장치의 제어회로에 관한 것으로, 조명램프(97)의 점등을 지시하기 위한 스위칭부(10)와, 그 스위칭부(10)에서 상기 조명램프(97)의 점등이 지시되는 경우 상기 조명램프(97)에 대한 점등의 주기를 PWM방식으로 결정하기 위한 듀티비제어를 수행하는 제어IC(20), 그 제어IC(20)에 의해 결정된 PWM신호의 듀티비에 의해 1차측 코일의 전류가 단속되고 2차측에 유기되는 전압이 상기 발진소자의 발진주기로서 결정되는 트랜스의 1차측 코일(30), 그 1차측 코일(30)에 나타나는 전류의 제한을 위한 전류제한 캐패시터(40), 그 캐패시터(40)에 의해 제한된 전류의 레벨을 상기 조명램프(97)의 점등주기를 결정하기 위한 듀티비제어신호로서 검출하여 상기 제어IC(20)에 인가하는 분압저항(50, 60)을 갖추어 구성되어, 조명램프(97)의 정도 높은 PWM제어가 가능하도록 된 것이다.

Description

인버터형 조명장치의 제어회로

제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인버터형 조명장치의 제어회로를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 스위칭부 11 : 스위치

13 : D플립플롭 14 : 트랜지스터

20 : 제어IC 30 : 트랜스의 1차측 코일

40 : 캐패시터 50, 60 : 분압저항

70 : 조명램프전원부 76 : 전압레귤레이터

80 : 조명램프구동부 87, 91 : FET트랜지스터

97 : 조명램프

본 발명은 인버터형 조명장치의 제어회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인버터형 조명장치에 대해 PWM제어방식을 적용하여 조명램프의 구동을 위한 제어신호의 듀티비(duty ratio)를 가변하여 조명램프를 점등제어하도록 된 인버터형 조명장치의 제어회로에 관한 것이다.

현재, 일반적으로 탁상형 조명장치에 사용되는 형광등 또는 백열전구를 조명램프에서 그 특성상 야기되는 눈부심 현상이라든지 AC전원의 반복주기에 의한 순간적인 점멸현상에 의한 악영향을 해결하기 위해 3파장 램프에 의한 인버터형 조명장치가 실용화된 상태인 바, 그 인버터형 조명장치는 조명램프에 가해지는 DC전원의 듀티비를 가변제어하여 발진소자의 발진주기를 변화시켜 DC레벨에 의해 작동되는 조명램프의 점등을 제어하게 된다.

통상적으로, 그 조명램프의 전등을 제어하기 위한 신호의 듀티비를 결정하기 위한 수단으로서는 그 듀티비의 가변을 위한 시정수소자, 즉 저항과 캐패시터소자의 결합이 적용되지만, 그 저항과 캐패시터만의 결합에 의해 얻어지는 듀티비의 제어는 회로적인 작동환경의 영향, 즉 실온의 상승이라든지 회로소자의 열특성에 상당히 민감하게 되고, 그에 따라 조명램프의 듀티비를 결정하여 눈부심 현상이라든지 점멸현상을 제거하기에는 어려움이 있다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, PWM제어신호의 생성이 가능한 집적회로를 사용하여 정도(精度) 높은 조명램프의 듀티비 제어가 실현되도록 한 인버터 조명장치의 제어회로를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 예에 따르면 상용 AC전원을 정류하여 DC레벨화하는 브리지 정류부와, 그 DC레벨에 의해 교번적으로 발진하여 조명램프의 점등을 유지하는 발진소자를 포함하여 구성된 인버터형 조명장치에 있어서, 상기 조명램프의 점등을 지시하기 위한 스위칭수단과, 그 스위칭수단에서 상기 조명램프의 점등이 지시되는 경우 상기 조명램프에 대한 점등의 주기를 PWM방식으로 결정하기 위한 듀티비제어를 수행하는 제어IC수단, 그 제어수단에 의해 결정된 PWM신호의 듀티비에 의해 1차측 코일의 전류가 단속되고 2차측에 유기되는 전압이 상기 발진소자의 발진주기로서 결정되는 변압수단, 그 변압수단의 1차측에 나타나는 전류의 제한을 위한 전류제한수단, 그 전류제한수단에 이해 제한된 전류의 레벨을 상기 조명램프의 점등주기를 결정하기 위한 듀티비제어신호로서 검출하여 상기 제어IC수단에 인가하는 전압레벨검출수단을 포함하여 구성된 인버터형 조명장치의 제어회로가 제공된다.

바람직하게, 상기 스위칭수단은 상기 조명램프의 점등을 위한 스위치와, 그 스위치의 접속에 대한 반전출력을 스위칭신호로서 출력하는 D플립플롭, 그 D플립플롭의 반전출력의 레벨에 의해 스위칭제어되어 상기 조명램프의 구동신호를 생성하는 트랜지스터를 포함하여 구성된다.

또, 상기 제어IC수단은 PWM펄스의 생성에 의해 상기 변압수단의 1차측 전류를 단속하는 스위칭 트랜지스터소자가 내장된 집적회로, 바람직하게는 TL494 IC가 채용된다.

상기 전류제한수단은 상기 제어IC수단의 스위칭 트랜지스터소자의 PWM 주기에 의한 스위칭작용에 의해 상기 변압수단의 1차측 전류의 임펄스성 노이즈의 제거를 위한 캐패시터로 구성된다.

상기 전압레벨검출수단은 상기 전류제한소자로서의 캐패시터와 상기 조명램프의 구동전원의 합성분을 검출하기 위한 분압저항으로 구성된다.

그와 같이 구성된 본 발명에 따른 인버터형 조명장치의 제어회로에 의하면, 조명램프의 스위칭ON신호의 검출시 제어IC수단이 PWM펄스신호를 생성하여 발진소자에 2차측 유기전압을 제공하는 변압수단의 1차측 전류를 PWM방식으로 단속하여 조명램프의 구동을 수행하게 되고, 그 변압수단의 1차측 전압과 실제의 조명램프 구동전압의 합성분에 의한 전압을 검출하여 상기 PWM펼스신호의 듀티비를 적정하게 조정함으로써 조명램프의 정도 높은 구동제어가 가능하게 된다.

이하, 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 인버터형 조명장치의 제어회로를 나타낸 도면으로, 참조부호 10은 인버터형 조명장치의 스위칭신호 즉, 조명램프의 점등을 지시하기 위한 스위칭부를 나타내는 바, 그 스위칭부(10)는 스위치(11)와 그 스위치(11)의 조작상태에 따라 전원(Vcc)에 의한 스위칭레벨을 설정하기 위한 저항(12), 그 저항(12)을 매개하여 형성되는 스위치(11)의 조작상태가 입력단(D)에 설정되고 그 반전출력단(Q')에서 스위치(11)의 조작에 관한 신호레벨이 출력되는 D플립플롭(13), 그 D플립플롭(13)의 출력측에 접속되어 그 D플립플롭(13)의 반전출력단(Q')의 출력레벨에 의해 스위칭제어되는 트랜지스터(14) 및 그 트랜지스터(14)의 컬렉터측과 전원(Vcc)에 공통적으로 접속되어 상기 스위치(11)의 조작에 관한 조명등의 ON/OFF신호를 형성하는 저항(15)을 포함하여 구성된다.

또, 20은 내부에는 스위칭 트랜지스터소자(21)가 구비되고 상기 스위칭부(10)에서 지시되는 조명램프의 ON구동시 저항(22)과 캐패시터(23)에 의한 시정수에 기초하여 PWM펄스신호를 생성하여 상기 스위칭 트랜지스터소자(21)를 구동함으로써 조명램프의 점등을 제어에 관한 PWM제어를 수행하는 제어IC로서, 바람직하게는 TL494 IC가 채용된다.

30은 상기 제어IC(20)에 구비된 스위칭 트랜지스터소자(21)의 컬렉터측에 접속되어 조명램프의 구동에 적용되는 발진소자의 구동을 위해 변압작용을 수행하는 변압수단, 즉 트랜스의 1차측 코일을 나타내는 바, 그 트랜스의 1차측 코일(30)의 일단이 상기 제어IC(20)의 스위칭 트랜지스터소자(21)의 컬렉터측에 접속되어 그 스위칭 트랜지스터소자(21)를 매개하여 그 제어IC(20)에서 생성되는 PWM펄스신호에 의해 전류가 단속된다.

40은 상기 트랜스의 1차측 코일(30)의 다른 단에 접속되어 상기 스위칭 트랜지스터소자(21)의 반복적인 ON/OFF작용에 대한 스파크성 또는 임펄스성 노이즈를 제거함과 더불어 전류레벨의 제한을 행하는 캐패시터를 나타낸다.

50과 60은 상기 캐패시터(40)를 통한 PWM펄스신호의 전압과 실제적으로 조명램프의 구동에 적용되는 DC전원의 전압과의 합성분을 전압검출하여 상기 제어IC(20)에 대한 PWM펄스의 듀티비를 결정하는 전압레벨(Vref)을 제공하는 분압저항을 나타낸다.

70은 주지의 인버터형 조명장치에서 조명램프의 구동에 적용되는 DC전원을 생성하는 조명램프전원부로서, 상용 AC전원을 변압하는 변압기(71)와 그 변압기(71)의 2차측 양단에 접속되어 유기되는 전압을 정류하는 정류소자(72, 73) 및, 그 정류소자(72, 73)에 의해 정류되어 DC레벨화된 전원을 평활화하는 캐패시터(74, 75) 및 상기 DC레벨화된 전원을 조명램프의 구동에 필요한 DC레벨로 변환하는 전압레귤레이터(76)를 포함하여 구성되고, 그 전압레귤레이터(76)의 출력측에서 상기 캐패시터(40)에 나타나는 조명램프의 듀티비에 대한 전류가 합성됨과 더불어 상기 직렬접속의 분압저항(50, 60)이 결선되어 그 분압저항(50, 60)의 접속점에서 상기 제어IC(20)에 의한 듀티비결정에 적용되는 전압레벨(Vref)이 검출된다.

80은 상기 트랜스의 1차측 코일(30)에 대한 전류단속제어시 유기되는 전압을 기초로 조명램프의 발진주기를 결정하여 조명램프의 구동을 실행하는 조명램프구동부로서, 상기 상용 AC전원에 접속되어 그 AC전원을 전파 정류하는 브리지 정류부(81)와, 상기 트랜스의 1차측 코일(30)에 대한 2차측 코일(82, 83), 상기 2차측 코일(82)에 접속되어 조명램프의 구동을 위한 발진을 행하는 캐패시터(84)와 저항(85, 86) 및 FET트랜지스터(87)에 의한 제1발진소자, 그 제1발진소자와 역동작하도록 설계되어 상기 2차측 코일(83)에 접속되어 조명램프의 구동을 위한 발진을 행하는 캐패시터(88)와 저항(89, 90) 및 FET트랜지스터(91)에 의한 제2발진소자를 포함하여 구성됨과 더불어, 상기 제1발진소자의 FET트랜지스터(87)의 드레인측과 상기 제2발진소자의 FET트랜지스터(91)의 소오스측은 저항(92)을 매개하여 공통으로 접속되고, 상기 FET트랜지스터(87)의 소오스측과 상기 FET트랜지스터(87, 91)의 드레인-소오스의 공통접속점 사이에는 저항(94)과 캐패시터(95)가 접속되며, 상기 캐패시터(95)의 후단에는 캐패시터(96)와 조명램프(97) 및 발진루우프를 형성하는 인덕터(98)가 순차로 개재되며, 상기 FET트랜지스터(91)의 드레인측은 저항(93)을 매개하여 상기 브리지 정류부(81)의 접지측에 결합되어 구성된다.

이어, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 인버터형 조명장치 제어회로의 동작에 대해 상세하게 설명한다.

먼저, 스위칭부(10)의 스위치(11)가 조작되는 경우에는 전원(Vcc)이 저항(12)과 그 스위치(11)를 매개하여 접지측으로 바이패스되므로 상기 D플립플롭(13)의 반전출력단(Q')에서는 로우레벨이 출력되고, 그에 따라 트랜지스터(14)는 비작동상태로 유지되어 그 컬렉터측에 설정되는 저항(15)을 매개한 전원(Vcc)이 조명램프의 점등지시를 위한 신호로서 상기 제어IC(20)에 인가된다.

따라서, 그 제어IC는 저항(22)과 캐패시터(23)에 의해 설정되는 시정수를 갖는 PWM신호를 생성하여 내부의 스위칭 트랜지스터소자(21)를 구동하게 되고, 그에 따라 상기 스위칭 트랜지스터소자(21)에 접속된 트랜스의 1차측 코일(30)에 흐르는 전류가 단속되며, 그 단속되는 전류에 의해 상기 조명램프구동부(80)를 구성하는 제1 및 제2발진소자측에 결합된 트랜스의 2차측 코일(82, 83)에는 상호 역방향의 유기전압이 형성된다.

그때, 상기 조명램프전원부(70)의 변압기(71)에서는 상용AC전원의 변압된 전압이 얻어지게 되고, 그 변압된 전압이 정류소자(72, 73)에 의해 정류되어 DC레벨화되고, 그 DC레벨화된 전압이 캐패시터(74, 75)에 의해 평활화됨과 더불어 전압레귤레이터(76)에 의해 일정한 전압레벨로 변환되고, 상기 트랜스의 1차측 코일(30)의 전류단속에 의한 PWM신호전압이 캐패시터(40)를 매개하여 상기 전압레귤레이터(76)의 출력측에 중첩되어 상기 조명램프(97)의 구동을 위한 듀티비를 갖는 DC전압신호로서 제공된다.

그 상태에서 상기 조명램프(97)의 전원으로 인가되는 DC전압신호의 레벨은 분압저항(50, 60)의 접속점에서 검출(Vref)되어 상기 제어IC(20)에 궤환되고, 그에 따라 제어IC(20)에서는 상기 검출된 전압(즉, 조명램프의 구동을 위한 듀티비를 갖는 전압신호)에 대응하여 조명램프(97)의 점등을 제어하기 위해 듀티비의 가변제어를 수행하게 된다.

그리고, 상기 트랜스의 1차측 코일(30)의 전류단속에 의해 그 2차측 코일(82, 83)에 유기된 전압에 의해 제1발진소자측의 FET트랜지스터(87)가 그 베이스측에 접속된 캐패시터와 저항(84, 85, 86)에 의해 발진작용을 위해 ON/OFF구동되는 반면, 제 2발진소자측의 FET트랜지스터(91)는 상기 FET트랜지스터(87)와는 역동작으로 그 베이스측에 접속된 캐패시터와 저항(88, 89, 90)에 의해 발진작용을 위해 ON/OFF구동되고, 그에 따라 상기 조명램프(97)가 제1 및 제2발진소자의 발진동작에 의존하여 점등된다.

따라서, 상기 조명램프(97)에 대해서는 제어IC(20)에서 조명램프의 구동을 위해 설정되는 듀티비의 전압신호에 의해 구동제어되게 되고, 그 듀티비에 대해서는 실제로 조명램프(97)의 구동을 위해 인가되는 전압신호에 중첩제공하여 인버터 조명장치의 조명램프에 대한 정도 높은 듀티사이클의 제어가 가능하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 인버터형 조명장치의 제어회로에 의하면 PWM펄스신호의 생성에 의해 조명램프의 제어를 위한 듀티비의 제어가 가능하게 되므로, 조명램프의 점등제어가 PWM방식에 의해 정도 높게 실행되고, 그에 따라 조명램프의 눈부심 현상이라든지 반복적인 점멸에 의한 악영향이 제거될 수 있다.

Claims (3)

1. 상용AC전원을 정류하여 DC레벨화하여 조명램프(97)의 전원을 생성하는 전원수단(70)과, 상기 AC전원의 레벨에 의해 교번적으로 발진하여 조명램프의 점등을 유지하는 제1 및 제2발진소자를 갖춘 조명램프구동수단(80)을 포함하여 구성된 인버터형 조명장치에 있어서, 상기 조명램프(97)의 점등을 지시하기 위한 스위칭수단(10)과, 상기 스위칭수단(10)에서 상기 조명램프(97)의 점등이 지시되는 경우 상기 조명램프(97)에 대한 점등의 주기를 PWM방식으로 결정하기 위한 듀티비제어를 수행하는 제어IC수단(20), 상기 제어수단(20)에 의해 결정된 PWM신호의 듀티비에 의해 1차측 코일의 전류가 단속되고 2차측에 유기되는 전압이 상기 발진소자의 발진주기로서 결정되는 변압수단(30), 상기 변압수단(30)의 1차측에 나타나는 전류의 제한을 위한 전류제한수단(40), 상기 전류제한수단(40)에 의해 제한된 전류의 레벨을 상기 조명램프(97)의 점등주기를 결정하기 위한 듀티비제어신호로서 검출하여 상기 제어IC수단(20)에 인가하는 전압레벨검출수단(50, 60)을 갖추어 구성된 것을 특징으로 하는 인버터형 조명장치의 제어회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어IC수단(20)은 PWM신호의 발진에 의해 스위칭 제어되는 스위칭트랜지스터소자(21)가 내재된 궤환제어 PWM제어방식의 IC소자로 구성된 것을 특징으로 하는 인버터형 조명장치의 제어회로.
3. 제1항에 있어서, 상기 전류제한수단(40)은 상기 제어IC수단(20)의 스위칭 트랜지스터소자(21)의 PWM주기에 의한 스위칭작용에 의해 상기 변압수단(30)의 1차측 전류의 임펄스성 노이즈의 제거를 위한 캐패시터로 구성된 것을 특징으로 하는 인버터형 조명장치의 제어회로.