KR0168001B1

KR0168001B1 - 램프구동용 안정기의 초기 과전류 제한회로

Info

Publication number: KR0168001B1
Application number: KR1019950051443A
Authority: KR
Inventors: 이경근
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1995-12-18
Filing date: 1995-12-18
Publication date: 1999-04-15
Also published as: KR970058380A

Abstract

사용전원을 DC변화하기 위한 정류부와, 램프에 전압, 전류를 공급하기 위한 램프 전력공급부와, 상기 램프에 DC전압을 AC전압으로 변화시키기 위한 브리지 스위칭부와, 상기 램프의 초기 방전을 일으키기 위한 고압 트리거 펄스 발생부로 구성된 안정기에 있어서, 상기 램프의 전류가 일정 전류이상 흐르는 과전류를 감지하여 이러한 과전류 차단할 수 있는 과전류 제한회로로 구성됨을 특징으로 하는 램프 구동용 안정기의 초기 과전류 제한회로.

Description

램프 구동용 안정기의 초기 과전류 제한회로

제1도는 종래의 램프 구동용 안정화 회로도.

제2,3도는 제1도의 제1-4드라이브회로(103-106)의 구체회로도.

제4도는 본 발명의 실시예에 따른 회로도.

제5도는 본 발명의 실시예에 따른 램프 동작 전류 특성도.

본 발명은 램프 구동용 안정기의 초기 과전류 제한회로에 관한 것이다.

일반적으로 방전관 램프전류는 임피던스의 급격한 변화가 일어나는 초기에 큰 과전류가 발생된다. 종래의 과전류에 따른 보호기능은 제1도의 안정기에서 구체적으로 살펴볼 수 있다. 제1도에서 램프 구동용 안정기는 크게 제어부(U5), 입력정류부(U1), 램프전압 전류공급부(U2), 브리지 스위칭부(U3), 고압 트리거 펄스발생부(U4), 전원부(U6)로 나누어 진다. 이는 브리지 다이오드(D1), 캐패시터(C1)으로 이루어진 부분이 상기 입력정류부(U1)이며, FET(Q1), 다이오드(D2), 코일(L1), 캐패시터(C2) 및 램프전압 전류제어부(101)으로 구성된 부분이 램프전압 전류공급부(U2)이며, FET(Q2,Q3,Q4,Q5)로 구성되어 램프에 공급되는 전압을 제어하는 부분이 브리지 스위칭부(U3)이고, 상기 고압 트리거 펄스 발생부(U4)의 고압 트리거 펄스 발생부 초기동작 시간을 제어하며, FET(Q2,Q3,Q4,Q5)의 온/오프 스위칭 시간을 제어하기 위한 제어부(U5)로 구성되어 있으며, 상기 각부를 동작시키기 위한 전원을 공급하는 전원부(U6)로 구성되어 있다. 상기 입력정류부(U1)는 상용 전원(110/220V, 60HZ)을 입력받아 정류회로를 통하여 DC전압으로 변환하고, 램프전압전류공급부(U2)는 램프에서 필요로 하는 전압, 전류를 공급하기 위해 램프의 전압, 전류를 감지하여 램프에서 필요한 전압, 전류로 DC전압을 강압한다. 상기 브리지 스위칭부(U3)는 상기 램프에 반복되는 교류 전류를 발생하기 위해 제1-제4드라이브회로(103-106)에서 FET(Q2,Q5)또는 (Q3,Q4)의 동시 도통으로 램프에 VDC전압을 교호적으로 스위칭하고, 고압 트리거 펄스발생부(U4)는 방전관인 램프에서 방전이 이루어지지 않은 상태에서 초기 방전을 일으키기 위해 정상 동작시 입력전압보다 훨씬 높은 고압 트리거 펄스를 발생하여 방전관내에서 초기 방전이 이루어지도록 점등시켜 주게 된다. 상기 제어부(U5)는 고압 트리거 펄스발생부(U4)의 초기 동작 타임을 결정하고, 상기 브리지 스위칭부(U3)의 제1-4드라이브회로(103-106)의 구동으로 스위칭 소자의 FET(Q2-Q5)를 온/오프(on/off)하고, 정상동작 유, 무를 판정한다. 상기 제3,4드라이브(105,106)는 제2도예이고, 제1,2드라이브(103,104)는 제3도와 같다. 상기 램프의 전압, 전류공급은 램프전압 전류공급부(U2)에서 발생되는 출력을 램프전압 전류제어부(101)에 의해 제어되어 공급되도록 구성되어 있으나 고압 트리거 펄스발생부(U4)의 초기 램프의 트리거 펄스에 의한 방전이 개시되어 질 때 림프 임피던스가 갑작이 작아지고, 큰 전류가 발생한다. 이때 림프전압전류 제어부(101)의 동작 반응속도 보다 램프의 변화속도가 빠르고, 여러 가지 조건에 의해 초기 큰 전류를 발생시켜 램프 및 안정기에 악영향을 주게 되며, 그리고 별도의 과전류 제한회로를 필요로 하게 되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 램프 구동용 안정기에 있어서 램프의 점등 초기에 임피던스의 급격한 변화에 따른 과전류에 대해 과전류 제한회로를 통하여 차단하고 항상 일정 전류 이하에서 동작토록 하여 안정기 램프의 동작 수명을 개선하고 동작 안정 영역에서만 동작하도록 하기 위한 회로를 제공함에 있다.

상기 목적을 수행하기 위한 본 발명은 방전관인 램프의 구동용 안정기에 있어서 사용 전원을 DC로 변환하기 위한 정류부와, 상기 램프에 전압, 전류를 공급하기 위한 램프 전력공급부와, 상기 램프에 DC전압을 AC전압으로 변환시키기 위한 브리지 스위칭부와, 상기 램프의 초기 방전을 일으키기 위한 고압 트리거 펄스발생부로 구성된 안정기에 있어서, 상기 램프의 전류가 일정 전류 이상 흐르는 과전류를 감지하고, 이러한 과전류를 차단할 수 있는 과전류 제한회로로 구성됨을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제4도는 본 발명의 실시예에 따른 회로도로서,

제1도에 도시하고 있는 바와 같이 저항(R32,R33,R34), 트랜지스터(Q31,Q32)로 구성된 종래의 제4드라이브회로(106)에 상기 트랜지스터(Q32)의 콜렉터로부터 저항(R02)과 캐패시터(CO1)를 직렬로 연결하고, 상기 저항(R02)과 캐패시터(C01)의 사이에 트랜지스터(Q01)의 베이스를 연결하며, 상기 트랜지스터(Q01)의 콜렉터에 저항(R01)를 연결하여 상기 FET(Q2)의 게이트에 연결하며, 상기 트랜지스터(Q01)의 에미터는 접지되고, 상기 트랜지스터(Q01)의 베이스에 저항(R03)을 연결하여 접지시킨 과전류 리미터부(400)를 추가하여 램프에 전류가 일정 이상 흐르게 되는 과전류의 감지로 이상이 있을시 차단하도록 구성되어 있다.

상기 과전류 리미터부(400)는 램프의 전류를 감지할 수 있는 저항(RL)를 통하여 램프의 전류를 감지하고, 상기 램프 전류에 해당하는 저항(RL)의 양단 전압이 일정크기의 이상이 있을 때 트랜지스터(Q01)의 베이스 전류공급용 저항(R02)을 통하여 인가하면 과전류 제한용 트랜지스터(Q01)가 도통(on)되고, 상기 트랜지스터(Q01)가 도통되어 트랜지스터(Q01)의 콜렉터가 로우로 되어 스위칭 소자 FET(Q2)의 게이트를 로우로 하므로 상기 FET(Q2)의 공급전압을 차단하도록 되어있다. 상기와 같이 제2,3드라이브회로(104,105)의 스위칭 소자로 부터 램프의 전류를 제한하도록 구성되어 있다.즉, 본 발명은 상기 과전류의 발생시 과전류 제한용 트랜지스터 FET(Q2)의 도통을 통하여 스위칭소자로 부터 일정 전류 이하에서 스위칭소자를 도통시킬 수 있도록 제한함으로써 과전류의 발생을 방지시키도록 되어 있다.

제5도는 본 발명에 따른 램프의 동작 전류 특성도,

T1은 전류제한치를 나타내고 있고, 501은 과전류 리미트가 없을 때 전류파형을 도시한 예이다.

따라서 본 발명의 구체적 일 실시예를 제4도-제5도를 참조하여 상세히 설명하면,

제1도의 종래기술에서, 램프전압 전류공급부(U2)로 부터 램프 전압 VDC을 입력 받아 스위칭소자 FET(Q2,Q5)를 동시에 도통(ON)또는 FET(Q3,Q4)를 동시 도통 상태로 하여 램프에 VDC전압이 인가될 수 있도록 구성된다. 상기 FET(Q3,Q2)의 제3,4드라이브회로(105,106) 및 FET(Q5,Q4)의 제1,2드라이브회로(104,103)는 제2,3도와 같이 구성한다. 즉, 상기 제3,4드라이브회로(105,106)는 구체적으로 제2도와 같이 구성되어 있다. 제2도에서 이를 구체적으로 보면, 제어부(U5)로 부터 A또는 B의 제어신호를 저항(R32)을 통해 트랜지스터(Q31,Q32)의 베이스에 인가된다. 그리고 전원단(Vcc)에 연결된 저항(R31)은 발광다이오드(IC3-1)의 풀업저항이고, 저항(R32)을 통해 트랜지스터(Q31,Q32)를 구동토록 되어 있다. 제1,2드라이브회로(104,103)는 제3도와 같이 제2도의 발광다이오드(IC3-1)로 부터 절연된 상태의 전달신호(A1)를 받아 포토트랜지스터(IC3-2)에 전달되고, 포토트랜지스터(IC3-2)의 온/오프(ON/OFF)에 따라 Vcc'(Vcc')의 Vcc전압으로 부터 풀업저항(R35)을 통해 트랜지스터(Q33,Q34)의 베이스 공급전류를 차단/공급하도록 구성되어 있다. 상기 트랜지스터(Q33,Q34)의 에미터단에 스위칭 소자 FET(Q4,Q5)의 게이트측으로 저항(R36)을 통해 연결되어 FET(Q4,Q5)가 온/오프 되도록 구성되어 있다.

제4도의 개선된 기술에서 본 발명의 과전류 제한은 과전류 리미트부(400)에서 이루워진다.

상기 제4드라이브회로(106)의 동작예에서 FET(Q2)를 통해 흐르는 램프전류(IL)는 감지용 저항(RL)의 양단 전압이 되는데, 상기 FET(Q2)는 저항(R01)에 걸리는 전압에 의해 차단된다. 상기 저항(R01)은 트랜지스터(Q01)의 콜렉터에 연결되고, 상기 트랜지스터(Q01)의 베이스에는 GND와 저항(R03), 캐패시터(C01)를 통하여 안정하게 동작0을 하도록 구성되어 있다.

제4도에서 램프전압 VDC는 제어부(U5)로 부터 제어신호에 의해 FET(Q2,Q5)가 동시에 도통시켜 램프 양단의 VDC전압이 인가되도록 하여 램프전류가 발생되며, 또는 FET(Q3,Q4)를 동시 도통하여 램프전류가 발생되도록 한다. 상기 이러한 FET(Q2,Q3,Q4,Q5)의 온/오프 제어회로는 제2,3도의 제2,3드라이브회로(104,105)또는 제1,4드라이브회로(103,106)의 상세 동작회로에 의해 스위칭 소자 FET(Q2-Q5)의 스위칭이 제어된다. 상기 제2,3드라이브회로(105,104)의 동작은 제어부(U5)으로 부터 A 또는 B의 단자에 하이 또는 로우 레벨신호를 받아 하이레벨의 경우 저항(R31), 발광다이오드(IC3-1)에는 전위차가 없음으로 전류가 흐르지 않고, A(B)의 하이레벨에 의해 저항(R32)에 트랜지스터(Q31)의 베이스 전류가 흐르고 트랜지스터(Q31)은 도통이 된다. 따라서 게이트 저항(R33)에는 Vcc전원으로 부터 게이트 전류가 발생하여 FET(Q2)또는 (Q3)가 도통된다. 상기 제어부(U5)의 A 또는 B가 로우레벨이 되면 풀업 저항(R31), 발광다이오드(IC3-1)에 전류가 흐르고, 상기 트랜지스터(Q32)의 베이스 전류를 저항(R32)을 통해 A(B)으로 방전전류가 발생되고, 트랜지스터(Q32)는 도통이 되어 FET(Q2) 또는 (Q3)의 게이트에 충전되어 있던 전압이 로우로 방전되어 FET(Q2) 또는 (Q3)는 차단된다.

이때 발광다이오드(IC3-1)의 다이오드 전류가 흐르면 다이오드의 절연된 신호로부터 제1,4드라이브회로(104,103)의 포토 트랜지스터(IC3-2)가 도통이 되고, 베이스 전류 공급을 저항(R35)는 풀업트랜지스터(Q33)에 공급되지 못하고 트랜지스터(Q34)의 베이스 전류도 포토트랜지스터(IC3-2)에 방전전류가 발생하게 된다. 따라서, 스위칭소자 FET(Q4,Q5)는 차단이 된다. 반대로 포토트랜지스터(IC3-1)의 다이오드에 전류가 흐르지 않으면 포트트랜지스터(IC3-2)가 오프되고, 베이스 전류공급용 저항(R35)에 전류가 트랜지스터(Q33)의 베이스에 흘러 트랜지스터(Q33)은 도통시키고, 저항(R36)을 통한 FET(Q4,Q5)는 도통이 되어 램프에 전류를 공급할 수 있도록 한다.

본 발명 회로인 과전류 리미트부(400)는 제4도에 도시된 것과 같이 제3,4드라이브회로(105,106)에 스위칭소자 FET(Q2,Q3)의 게이트 전압을 과전류시 차단할 수 있도록 구성된 회로로서, 램프의 전류감지용 저항(RL)의 양단 전위차가 일정레벨 이상이 될 경우에 과전류 리미트용 스위칭 트랜지스터(Q01)의 베이스 전류 공급용 저항(R02)를 통하여 트랜지스터(Q01)을 도통시키고, 트랜지스터(Q01)가 도통되면 트랜지스터(Q01)의 콜렉터부에 전류 조정용 저항(R01)를 통하여 FET(Q2,Q3)의 게이트 전압을 일정레벨이하로 차단시킨다.

따라서 FET(Q2)또는 (Q3)를 통하여 발생되는 램프 전류(IL)은 FET(Q2,Q3)의 게이트 전압 일정 레벨이하의 차단으로 램프전류(IL)가 일정치 이하로 차단시킬 수 있다.

제5도의 램프 동작전류 특성과 같이 점등 초기 과전류 발생을 스위칭소자 FET(Q2,Q3)의 게이트 전압을 조정에 의해 차단할 수 있다. 따라서 과전류 제한회로에 의해 램프의 초기 과전류를 개선할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예로서, 본 발명의 스위칭 소자를 FET로 도시하였으나 트랜지스터로 구성되어도 트랜지스터의 베이스 전류를 일정치 이하로 제한함으로 램프전류를 제한할 수 있다.

상술한 바와같이 램프의 초기 전류에 있어서 과전류의 발생에 따른 램프의 수명을 20-30% 이상 증가시킬 수 있으며, 램프 구동용 안정기의 전원회로를 항상 안정 영역내에서 동작시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims

사용 전원을 DC로 변환하기 위한 정류부와, 제어부와, 램프에 전압, 전류를 공급하기 위한 램프 전력공급부와, 상기 램프에 DC전압을 AC전압으로 변환시키기 위한 브리지 스위칭부와, 상기 램프의 초기 방전을 일으키기 위한 고압 트리거 펄스 발생부와, 상기 제어부에 의해 구동되는 제1-4드라이브회로와, 상기 제1-4드라이브회로의 출력에 의해 온/오프되는 FET(Q2-Q5)와, 상기 램프의 전류가 일정 전류 이상 흐르게 되는 과전류를 감지하는 저항(RL)를 구비한 안정기에 있어서, 상기 제4드라이브회로에 상기 저항(RL)과 병렬로, 이에 저항(R02)과 캐패시터(C01)를 직렬로 연결하고, 상기 저항(R02)과 캐패시터(C01)의 사이에 트랜지스터(Q01)의 베이스를 연결하며, 상기 트랜지스터(Q01)의 콜렉터에 저항(R01)를 연결하여 상기 저항(RL)에서 감지한 전류가 일정 이상이 될시 상기 FET(Q2)에 흐르는 전류를 차단하기 위해 상기 저항(R01)를 상기 FET(Q2)의 게이트에 연결하며, 상기 트랜지스터(Q01)의 에미터는 접지되고, 상기 트랜지스터(Q01)의 베이스에 저항(R03)을 연결하여 접지시켜 구성됨을 특징으로 하는 램프 구동용 안정기의 초기 과전류 제한회로.