KR100278049B1 - Power converting circuit of high intensity discharge lamp stabilizer for automobile headlight by using auxiliary wire - Google Patents
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Abstract
본 발명은 보조권선을 사용한 자동차 헤드라이트용 고압방전등 안정기의 전력 변환 회로에 관한 것이다. 자동차용 밧데리 DC 전압(Vin)을 변압비와 플라이백 컨버터 스위치(SW1)의 온/오프 비율에 따라서 DC 전압을 승압하여 승압된 DC 전압(Vdc)을 제공하는 DC-DC 컨버터(10); 변압기의 보조권선, 다이오드(D2), 콘덴서(C1)로 구성된 보조권선부(16); 상기 승압된 DC 전압을 인가받아 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 교류 구형파 전압을 제공하는 DC-AC 인버터(20); 상기 승압된 DC 전압을 인가받아 고압방전등을 구동을 시작하도록 순간적으로(1μs 정도) 고압 펄스를 발생하는 고압 이그니터(igniter)(30); 및 상기 고압 펄스를 인가받아 절연 파괴후 상기 교류 구형파 전압이 인가되어 아크 방전하여 빛을 출력하는 아크 고압방전등(40)으로 구성된다. 따라서, 보조권선을 사용하여 자동차 헤드라이트용 고압방전등 안정기의 전력 변환 회로를 구성함으로써 배부 회로 소자의 정격 전압을 낮출 수가 있어 기존 고압방전등 안정기 시스템의 100V 소자 대신 자동차용으로 많이 사용되는 60V 소자를 사용하여 시스템의 효율을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a power conversion circuit of a high-pressure discharge ballast for automobile headlights using auxiliary windings. A DC-DC converter 10 for boosting a DC voltage Vdc of the automotive battery DC voltage Vin according to a transformer ratio and an on / off ratio of the flyback converter switch SW1 to provide a boosted DC voltage Vdc; An auxiliary winding unit 16 including an auxiliary winding of a transformer, a diode D2, and a capacitor C1; A DC-AC inverter 20 that receives the boosted DC voltage and converts the DC voltage into an AC voltage to provide an AC square wave voltage; A high-pressure igniter 30 that generates a high-voltage pulse instantaneously (about 1 μs) to receive the boosted DC voltage and start driving the high-voltage discharge lamp; And an arc high voltage discharge lamp 40 that receives the high voltage pulse and breaks the insulation and then applies the arc square wave voltage to discharge the light by arc discharge. Therefore, by configuring the power conversion circuit of the high-voltage discharge ballast for car headlights using auxiliary windings, the rated voltage of the distribution circuit element can be lowered, and instead of the 100 V device of the existing high-voltage discharge ballast system, a 60 V element used for automobiles is used. The efficiency of the system can be improved.
Description
본 발명은 보조권선을 사용한 자동차 헤드라이트용 고압방전등 안정기의 전력 변환 회로에 관한 것으로서, 특히 자동차 헤드라이트에 고압 방전등을 사용하는 경우 고압 방전등의 순시점등을 위해 고압 펄스를 내는 고압 펄스 발생장치에 입력 전압을 공급하기 위한 보조권선을 사용한 자동차 헤드라이트용 고압방전등 안정기의 전력 변환 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a power conversion circuit of a high-voltage discharge ballast for a vehicle headlight using an auxiliary winding, and particularly to a high-voltage pulse generator for generating a high voltage pulse for instantaneous lighting of a high-pressure discharge lamp when using a high-pressure discharge lamp for an automobile headlight. The present invention relates to a power conversion circuit of a high voltage discharge lamp ballast for an automobile headlight using an auxiliary winding for supplying an input voltage.
일반적으로, 현재까지 상용화된 자동차 헤드라이트용 고압방전등 안정기 시스템에서는 자동차 밧데리 전압 12V를 방전등의 정격 전압(85V)까지 승압하면서, 빠른 광출력 특성을 얻기 위한 과도 상태 전력 제어 및 균일한 광출력을 유지하기 위한 정상상태 전력제어가 가능하도록 DC-DC 컨버터와 DC-AC 인버터 및 고압 펄스 발생 장치(고압 이그니터)를 사용하고 있다. 고압 펄스 발생에 의해 방전등의 초기 점등을 하는 방법으로는 통상 도 1에 도시한 바와 같은 방식으로 방전등과 직렬로 연결된 고압 변압기의 2차단에 유도된 고압 펄스를 이용하고 있다.In general, the high-voltage discharge ballast system for automobile headlights commercially available up to now boosts the battery voltage of 12V to the rated voltage (85V) of the discharge lamp, while maintaining the transient power control and uniform light output for fast light output characteristics. DC-DC converter, DC-AC inverter and high voltage pulse generator (high voltage igniter) are used to enable steady state power control. As a method of initial lighting of the discharge lamp by the generation of a high voltage pulse, a high voltage pulse induced in the second stage of the high voltage transformer connected in series with the discharge lamp is generally used as shown in FIG.
이 때, 자동차 헤드라이트용 고압방전등 안정기는 고압변압기의 1차단에 전압을 공급하여야 하며, 이 전압이 높을수록 고압변압기의 부담을 줄일 수 있으나 고압 콘덴서의 정격을 고려하여 통상 400V 정도로 제어된다.At this time, the high voltage discharge lamp ballast for automobile headlights must supply a voltage to the first stage of the high voltage transformer, and the higher the voltage, the less the burden on the high voltage transformer can be controlled, but is generally controlled to about 400V considering the rating of the high voltage capacitor.
도 1을 참조하면, 종래의 자동차 헤드라이트용 고압방전등 안정기의 전력 변환 회로는 DC-DC 컨버터(10), 천이 전류 공급 회로(21)를 포함한 DC-AC 인버터(20), 고압 이그니터(igniter)(30) 및 아크 고압방전등(40)으로 구성된다.Referring to FIG. 1, a power conversion circuit of a conventional high voltage discharge lamp ballast for a vehicle headlight includes a DC-DC converter 10, a DC-AC inverter 20 including a transition current supply circuit 21, a high voltage igniter ( igniter 30 and arc high-pressure discharge lamp 40.
상기 DC-DC 컨버터(10)는 자동차용 밧데리 DC 전압(Vin)을 변압비와 플라이백 컨버터 스위치(SW1)의 온/오프 비율에 따라서 DC 전압을 승압하여 승압된 DC 전압(Vdc)을 제공한다.The DC-DC converter 10 boosts the DC voltage according to the automotive battery DC voltage Vin according to the transformer ratio and the on / off ratio of the flyback converter switch SW1 to provide a boosted DC voltage Vdc. .
상기 DC-AC 인버터(20)는 상기 승압된 DC 전압을 인가받아 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 교류 구형파 전압을 제공한다.The DC-AC inverter 20 receives the boosted DC voltage and converts the DC voltage into an AC voltage to provide an AC square wave voltage.
상기 고압 이그니터(igniter)(30)는 상기 승압된 DC 전압을 인가받아 고압방전등을 구동하도록 순간적으로(1μs 정도) 고압 펄스를 발생한다.The high voltage igniter 30 receives the boosted DC voltage and instantaneously generates a high voltage pulse to drive a high voltage discharge lamp.
상기 아크 고압방전등(40)은 상기 고압 펄스를 인가받아 절연 파괴후 상기 교류 구형파 전압을 인가받아 아크 방전을 하여 빛을 출력한다.The arc high-pressure discharge lamp 40 receives the high-voltage pulse and then breaks down the insulation and receives the AC square wave voltage to discharge the arc to output light.
그러나, 종래의 자동차 헤드라이트용 고압방전등 안정기의 전력변환 회로는 직류단 전압과 고압펄스 발생 장치의 1차측 전압을 같이 사용하여 방전등이 점등 개시 전까지 직류단 전압이 높아져, DC-DC 컨버터의 2차측 소자 및 인버터에 사용되는 전력 소자의 정격이 높아지는 단점이 있다. 또한, DC-DC 컨버터 1차측 스위치의 전압 정격도 높아지므로 이를 해결하기 위해서 변압기의 권선비를 크게 하면 전압 정격이 낮은 스위치를 사용할 수 있지만, 최대 전류에서 변압기가 포화되기 쉽고 이를 방지하기 위해서는 변압기의 크기가 커지는 문제점이 있다.However, the power conversion circuit of the conventional high voltage discharge lamp ballast for automobile headlights uses the DC voltage together with the primary voltage of the high voltage pulse generator to increase the DC voltage until the discharge lamp starts lighting, and thus the secondary side of the DC-DC converter. There is a disadvantage that the rating of the power device used in the device and the inverter is increased. In addition, since the voltage rating of the DC-DC converter primary switch is also increased, a switch with a lower voltage rating can be used by increasing the turns ratio of the transformer to solve this problem. There is a problem that increases.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로써, 보조 권선 및 다이오드(D2), 콘덴서(C1)를 사용하여 고압 펄스 발생 장치의 입력 전압과 직류단 전압을 분리하여, 보조권선부에 의해 기존의 자동차 헤드라이트용 고압방전등 안정기 회로에 비해 직류단 전압(Vdc)이 낮아지므로 DC-DC 컨버터 스위치(SW1)의 정격 전압, 다이오드(D1, D2)의 정격 전압, 콘덴서(Ct, C2)의 정격 전압 및 인버터 스위치(S1, S2, S3, S4)의 정격 전압 등의 정격을 낮출수가 있어 많은 전류가 흐르는 컨버터 스위치에 기존 시스템의 100V 소자 대신 자동차용으로 많이 사용되는 60V 소자를 사용하여 시스템의 효율을 향상시키기 위한 보조권선을 사용한 자동차 헤드라이트용 고압방전등 안정기의 전력 변환 회로를 제공한다.An object of the present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, by separating the input voltage and the DC terminal voltage of the high-voltage pulse generator using an auxiliary winding, a diode (D2), a capacitor (C1), The auxiliary winding unit lowers the DC terminal voltage (Vdc) as compared to the conventional high voltage discharge lamp ballast circuit for automobile headlights, so that the rated voltage of the DC-DC converter switch (SW1), the rated voltage of the diodes (D1, D2), and the capacitor ( It is possible to lower the rated voltage of Ct, C2 and the rated voltage of inverter switches (S1, S2, S3, S4), etc. To provide a power conversion circuit of a high-voltage discharge ballast ballast for automotive headlights using auxiliary windings to improve the efficiency of the system.
도 1은 종래의 자동차 헤드라이트용 고압방전등 안정기의 전력 변환 회로.1 is a power conversion circuit of a high-pressure discharge ballast for a conventional vehicle headlight.
도 2는 본 발명에 의한 보조권선을 사용한 자동차 헤드라이트용 고압방전등 안정기의 전력 변환 회로.2 is a power conversion circuit of a high-pressure discharge ballast for a vehicle headlight using the auxiliary winding according to the present invention.
도 3(a)는 도 2의 제안된 고압방전등 안정기의 전력 변환 회로의 점등전 상태, 도 3(b)는 점등후 상태의 회로도.Figure 3 (a) is a circuit diagram before the lighting state of the power conversion circuit of the proposed high-voltage discharge ballast of Figure 2, Figure 3 (b) is a circuit diagram of the state after the lighting.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : DC-DC 컨버터 16 : 보조 권선부10 DC-DC converter 16 auxiliary winding
20 : DC-AC 인버터 21 : 천이 전류 공급 회로20: DC-AC inverter 21: transition current supply circuit
30 : 고압 이그니터(igniter) 40 : 아크 고압방전등30: high pressure igniter 40: arc high pressure discharge lamp
Vin: 자동차용 밧데리 전압 Vig : 점등 개시 전압V in : Battery voltage for cars Vig: Start-up voltage
Vdc : 직류단 전압Vdc: DC link voltage
SW1 : 플라이백 컨버터 스위치(N-MOSFET)SW1: Flyback Converter Switch (N-MOSFET)
T1,T2 : 변압기 S1,S2,S3,S4 : N-MOSFETT1, T2: Transformer S1, S2, S3, S4: N-MOSFET
D1,D2,D3,D4 : 다이오드 R1,Rch,Rdis,Rig : 저항D1, D2, D3, D4: Diodes R1, Rch, Rdis, Rig: Resistance
C1,Ct,Cig : 콘덴서C1, Ct, Cig: Capacitor
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 보조권선부(16)와 연결되어 자동차용 밧데리 DC 전압(Vin)을 변압비와 플라이백 컨버터 스위치의 온/오프 비율에 따라서 DC 전압을 승압하여 승압된 DC 전압(Vdc)을 제공하기 위한 DC-DC 컨버터(10); 상기 승압된 DC 전압을 인가받아 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 교류 구형파 전압을 제공하기 위한 DC-AC 인버터(20); 상기 승압된 DC 전압을 인가받아 고압방전등을 구동하도록 순간적으로(1μs 정도) 고압 펄스를 발생하기 위한 고압 이그니터(igniter)(30); 및 상기 고압 펄스를 인가받아 절연 파괴후 상기 교류 구형파 전압을 인가받아 아크 방전을 하여 빛을 출력을 하기 위한 아크 고압방전등(40)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 보조권선을 사용한 자동차 헤드라이트용 고압방전등 안정기의 전력 변환 회로를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is connected to the auxiliary winding unit 16, DC boosted by boosting the DC voltage (Vin) for the vehicle according to the voltage ratio and the on / off ratio of the flyback converter switch A DC-DC converter 10 for providing a voltage Vdc; A DC-AC inverter 20 for receiving the boosted DC voltage and converting the DC voltage into an AC voltage to provide an AC square wave voltage; A high voltage igniter 30 to generate a high voltage pulse instantaneously (about 1 μs) to receive the boosted DC voltage to drive a high voltage discharge lamp; And an arc high-pressure discharge lamp 40 for outputting light by arc discharge by applying the AC square wave voltage after the breakdown of the insulation by receiving the high voltage pulse. Provide a power conversion circuit of the ballast.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 보조권선을 사용한 자동차 헤드라이트용 고압방전등 안정기의 전력 변환 회로도는 DC-DC 컨버터(10), 보조 권선부(16), 천이 전류 공급 회로(21)를 포함한 DC-AC 인버터(20), 고압 이그니터(igniter)(30) 및 아크 고압방전등(40)으로 구성된다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. 2, a power conversion circuit diagram of a high-voltage discharge ballast for a vehicle headlight using an auxiliary winding according to the present invention includes a DC-DC converter 10, an auxiliary winding 16, a transition current supply circuit 21. DC-AC inverter 20, a high-pressure igniter (igniter) 30 and the arc high-pressure discharge lamp (40).
상기 DC-DC 컨버터(10)는 자동차용 밧데리 DC 전압(Vin)을 변압비와 플라이백 컨버터 스위치의 온/오프 비율에 따라서 DC 전압을 승압하여 승압된 DC 전압(Vdc)을 제공한다.The DC-DC converter 10 boosts the DC voltage of the vehicle battery DC voltage Vin according to the transformer ratio and the on / off ratio of the flyback converter switch to provide a boosted DC voltage Vdc.
상기 DC-AC 인버터(20)는 상기 승압된 DC 전압을 인가받아 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 교류 구형파 전압을 제공한다.The DC-AC inverter 20 receives the boosted DC voltage and converts the DC voltage into an AC voltage to provide an AC square wave voltage.
상기 고압 이그니터(igniter)(30)는 상기 승압된 DC 전압을 인가받아 고압방전등을 구동하도록 순간적으로(1μs 정도) 고압 펄스를 발생한다.The high voltage igniter 30 receives the boosted DC voltage and instantaneously generates a high voltage pulse to drive a high voltage discharge lamp.
상기 아크 고압방전등(40)은 AC 전압으로 구동되며 상기 고압 펄스를 인가받아 절연 파괴 전압후 일시적으로 글로우 방전 상태에 있다가 상기 교류 구형파 전압을 인가받아 아크 방전을 하여 빛을 출력한다.The arc high voltage discharge lamp 40 is driven by an AC voltage and is temporarily in a glow discharge state after an insulation breakdown voltage by applying the high voltage pulse, and then receives an arc square wave voltage to perform arc discharge to output light.
상기 DC-DC 컨버터(10)는 제 1 변압기(T1), 플라이백 컨버터 스위치(SW1), 제 2 필터 콘덴서(C2) 및 제 1 다이오드(D1)로 구성된다.The DC-DC converter 10 includes a first transformer T1, a flyback converter switch SW1, a second filter capacitor C2, and a first diode D1.
상기 제 1 변압기(T1)는 보조권선은 주권선보다 얇은 선으로 감고 1차측 주권선의 일측으로 상기 자동차용 밧데리 DC 전압(Vin)이 인가되고, 1:n1:n2(aux)(n1,n2:권선비, 1이상의 정수)의 변압 비율에 의해 2차측 주권선의 중간측으로 상기 승압된 DC 전압을 제공하고, 2차측 보조권선의 일측으로 보조권선비에 의해 승압된 DC 전압을 제공한다.In the first transformer T1, the auxiliary winding is wound in a line thinner than the main winding, and the vehicle DC voltage Vin is applied to one side of the primary winding, and 1: n 1 : n 2 (aux) (n 1 , n 2 : winding ratio, an integer of 1 or more) provides the boosted DC voltage to the intermediate side of the secondary main winding, and provides the DC voltage boosted by the auxiliary winding ratio to one side of the secondary auxiliary winding.
상기 플라이백 컨버터 스위치(SW1)는 소스(Source)는 접지되고 드레인(Drain)은 상기 제 1 변압기(T1)의 1차측 권선의 타측에 연결된 N-MOSFET로 구성되어 온/오프(ON/OFF) 기능의 스위칭 소자로서 역할을 수행한다.The flyback converter switch SW1 has a source grounded and a drain formed of an N-MOSFET connected to the other side of the primary winding of the first transformer T1. Serves as a switching element for function.
상기 제 2 필터 콘덴서(C2)는 일측은 상기 제 1 변환기(T1)의 2차측 주권선의 중간측에 연결되고 타측은 접지된 DC-DC 승압된 전압을 충전하여 직류 평활을 한다.One side of the second filter capacitor C2 is connected to the middle side of the secondary main winding of the first converter T1, and the other side of the second filter capacitor C2 charges a DC-DC boosted voltage that is grounded to perform DC smoothing.
상기 제 1 다이오드(D1)는 (+)극은 상기 제 1 변환기(T1)의 2차측 주권선의 타측과 연결되고 (-)극은 상기 필터 콘덴서(C2)의 타측과 연결되어 정류 작용을 한다.The positive electrode of the first diode D1 is connected to the other side of the secondary main winding of the first converter T1, and the negative electrode of the first diode D1 is connected to the other side of the filter capacitor C2 to perform a rectifying function.
상기 보조 권선부(16)는 제 2 다이오드(D2) 및 제 1 필터 콘덴서(C1)로 구성된다.The auxiliary winding 16 includes a second diode D2 and a first filter capacitor C1.
상기 제 2 다이오드(D2)는 (+)극은 상기 제 1 변환기(T1)의 2차측 보조권선의 일측과 연결되어 정류작용을 한다.The positive electrode of the second diode D2 is connected to one side of the secondary winding of the first converter T1 to perform rectification.
상기 제 1 필터 콘덴서(C1)는 일측은 상기 제 2 다이오드(D2)의 (-)극과 연결되고 타측은 상기 제 2 필터 콘덴서(C2)의 일측과 연결되고, DC-DC 승압된 전압을 충전하여 직류 평활을 한다.One side of the first filter capacitor C1 is connected to the negative electrode of the second diode D2, and the other side of the first filter capacitor C1 is connected to one side of the second filter capacitor C2 to charge a DC-DC boosted voltage. DC smoothing.
상기 DC-AC 인버터(20)는 천이 전류 공급 회로(21), 제 1 저항(R1), 제 1 인버터 스위치(S1), 제 2 인버터 스위치(S2), 제 3 인버터 스위치(S3) 및 제 4 인버터 스위치(S4)로 구성된다.The DC-AC inverter 20 includes a transition current supply circuit 21, a first resistor R1, a first inverter switch S1, a second inverter switch S2, a third inverter switch S3, and a fourth inverter. It consists of inverter switch S4.
상기 천이 전류 공급 회로(21)는 저항(Rdis), 천이전류 콘덴서(Ct), 저항(Rch)가 각각 직렬로 연결되고, 상기 저항(Rdis)의 일측은 상기 제 2 콘덴서(C2)의 일측과 연결되며 상기 저항(Rch)의 타측은 상기 제 2 콘덴서(C2)의 타측과 연결되고, 제 3 다이오드(D3)의 (+)극은 상기 저항(Rch)의 일측과 연결되고 (-)극은 상기 저항(Rch)의 타측과 연결되며, 상기 천이전류 콘덴서(Ct)에서 충전시 상기 저항(Rch)와 저항(Rdis)로 저항을 크게 하여 충전하고, 상기 천이전류 콘덴서(Ct)에서 방전시 상기 저항(Rdis)와 상기 제 3 다이오드(D3)를 통해 저항을 줄여 방전 램프(방전등)로 천이 전류를 공급하기 위한 글로우 방전에서 아크 방전으로 상태 전환을 한다.The transition current supply circuit 21 has a resistor Rdis, a transition current capacitor Ct, and a resistor Rch connected in series, and one side of the resistor Rdis is connected to one side of the second capacitor C2. The other side of the resistor (Rch) is connected to the other side of the second capacitor (C2), the (+) pole of the third diode (D3) is connected to one side of the resistor (Rch) and the (-) pole It is connected to the other side of the resistor (Rch), when the charge in the transition current capacitor (Ct) to increase the resistance by the resistor (Rch) and the resistor (Rdis) to charge, and when the discharge in the transition current capacitor (Ct) The state is changed from glow discharge to arc discharge for supplying a transition current to the discharge lamp (discharge lamp) by reducing the resistance through the resistor Rdis and the third diode D3.
상기 제 1 저항(R1)은 전류 검출용으로 일측은 상기 제 3 다이오드(D3)의 (-)극과 연결된다.The first resistor R1 is connected to the negative terminal of the third diode D3 for current detection.
상기 제 1 인버터 스위치(S1)의 드레인(Drain)은 상기 저항(Rdis)의 일측과 연결되고 N-MOSFET로 구성되어 온/오프 기능을 하는 스위칭 역할을 수행한다.The drain of the first inverter switch S1 is connected to one side of the resistor Rdis and configured as an N-MOSFET to perform a switching function of on / off function.
상기 제 2 인버터 스위치(S2)의 드레인(Drain)은 상기 제 1 인버터 스위치(S1)의 소스(Source) 및 상기 아크 고압방전등(40)의 일측에 연결되고 소스(Source)는 상기 제 1 저항(R1)의 타측과 연결되며, N-MOSFET로 구성되어 온/오프 기능을 하는 스위칭 역할을 수행한다.A drain of the second inverter switch S2 is connected to a source of the first inverter switch S1 and one side of the arc high-voltage discharge lamp 40, and a source is connected to the first resistor (S). It is connected to the other side of R1) and is composed of N-MOSFET and performs switching function to turn on / off function.
상기 제 3 인버터 스위치(S3)의 드레인(Drain)은 상기 제 1 인버터 스위치(S1)의 드레인과 연결되고, N-MOSFET로 구성되어 온/오프 기능을 하는 스위칭 역할을 수행한다.The drain of the third inverter switch S3 is connected to the drain of the first inverter switch S1 and is configured as an N-MOSFET to perform a switching function of an on / off function.
상기 제 4 인버터 스위치(S4)의 드레인(Drain)은 상기 제 3 인버터 스위치(S3)의 소스(source)와 연결되고 소스(Source)는 상기 제 2 인버터 스위치(S2)의 소스와 연결되며, N-MOSFET로 구성되어 온/오프 기능을 하는 스위칭 역할을 수행한다.The drain of the fourth inverter switch S4 is connected to the source of the third inverter switch S3 and the source is connected to the source of the second inverter switch S2, N It is composed of MOSFET and performs switching function to turn on / off function.
상기 고압 이그니터(iginiter)(30)는 제 4 다이오드(D4), 이그니터 저항(Rig), 이그니터 콘덴서(Cig), 아크 갭(ARC GAP) 및 제 2 변환기(T2)로 구성된다.The high voltage igniter 30 includes a fourth diode D4, an igniter resistor Rig, an igniter capacitor Cig, an arc gap GAP, and a second converter T2. do.
상기 제 4 다이오드(D4)는 (-)극은 상기 제 1 필터 콘덴서(C1)의 일측과 연결되어 점등 개시 전압(Vig)이 인가되고 상기 고압 이그니터(iginiter)(30)로부터 역전압 방지용 다이오드이다.The fourth diode D4 has a negative pole connected to one side of the first filter capacitor C1 so that a lighting start voltage Vig is applied and a reverse voltage is prevented from the high voltage igniter 30. It is a diode.
상기 이그니터 저항(Rig)은 일측은 상기 제 4 다이오드(D4)의 (+)극과 연결된다.One side of the igniter resistor Rig is connected to the positive electrode of the fourth diode D4.
상기 이그니터 콘덴서(Cig)는 일측은 상기 이그니터 저항(Rig)의 타측과 연결되고 타측은 상기 제 4 인버터 스위치(S4)의 소스(Source)에 연결되어 상기 점등 개시 전압(Vig)을 충전한다.One side of the igniter capacitor Cig is connected to the other side of the igniter resistor Rig and the other side thereof is connected to a source of the fourth inverter switch S4 so as to supply the lighting start voltage Vig. To charge.
상기 아크 갭(ARC GAP)의 일측은 상기 이그니터 콘덴서(Cig)의 일측에 연결되고, 상기 이그니터 콘덴서(Cig)가 방전 파괴 전압까지 충전되면 동작되는(ON) 방 전등 스위치 역할을 한다.One side of the arc gap ARC GAP is connected to one side of the igniter capacitor Cig, and is operated when the igniter capacitor Cig is charged to a discharge breakdown voltage (ON). It serves as a light switch.
상기 제 2 변환기(T2)는 1차측 주권선의 일측은 상기 아크 갭(ARC GAP)의 타측과 연결되고 1차측 주권선의 타측은 상기 이그니터 콘덴서(Cig)의 타측에 연결되며, 2차측 주권선의 일측은 상기 제 4 인버터 스위치(S4)의 드레인과 연결되고 1차측 주권선의 타측은 상기 아크 고압방전등(40)의 타측과 연결되며, 고압 발생용 변압기이다.The second converter T2 is connected to the other side of the primary winding main winding of the primary side main winding and the other side of the primary winding main is connected to the other side of the igniter condenser (Cig), One side is connected to the drain of the fourth inverter switch (S4) and the other side of the primary winding main line is connected to the other side of the arc high-pressure discharge lamp 40, a high-voltage generating transformer.
도 3(a)는 도 2의 제안된 고압방전등 안정기의 전력 변환 회로의 점등전 상태, 도 3(b)는 점등후 상태의 회로도이다.3 (a) is a circuit diagram of a state before lighting of the power conversion circuit of the proposed high voltage discharge ballast of FIG. 2, and FIG. 3 (b) is a circuit diagram of a state after lighting.
상기 고압 방전등은 점등 개시전까지는 방전등 내부 임피던스가 매우 높아 개방 회로 상태로 간주할 수 있기 때문에 도 3(a)와 같이 1차측 플라이백 컨버터는 권선비 1:(n1+n2) 으로 동작하고, 보조권선에 과도한 전류가 흐르지 못하도록 컨버터는 전류 제어를 하여 콘덴서 Cig가 충전한다. 이때, 직류단 전압 Vdc는 변압기의 권선비 및 상태 천이 전류 공급 회로의 임피던스에 따라 분배되어 직류단 전압은 기존 시스템에 비해 낮아지고 인버터 스위치 및 플라이백 컨버터 스위치의 전압 정격도 낮아질 수 있다. 또한, 일단 방전등이 점등되면, 컨버터의 직류단 전압(Vdc)은 방전등 내부 전압으로 고정되고, 방전등의 임피던스가 낮기 때문에 컨버터는 주로 제 1 다이오드(D1)를 통해 전류가 흐른다.Since the high voltage discharge lamp has a high discharge lamp internal impedance until the start of lighting, it can be regarded as an open circuit state, and thus the primary-side flyback converter operates at a winding ratio of 1: (n 1 + n 2 ) as shown in FIG. To prevent excessive current flow through the auxiliary winding, the converter controls current and charges the capacitor Cig. In this case, the DC stage voltage Vdc is distributed according to the winding ratio of the transformer and the impedance of the state transition current supply circuit, so that the DC stage voltage is lower than that of the existing system and the voltage rating of the inverter switch and the flyback converter switch may be lowered. In addition, once the discharge lamp is turned on, the DC terminal voltage Vdc of the converter is fixed to the internal voltage of the discharge lamp, and since the impedance of the discharge lamp is low, the converter mainly flows through the first diode D1.
따라서, 상기 변압기(T1)는 거의 1:n1을 갖는 변압기와 동일하게 동작하여, 초기 점등시 필요한 최대 전류에도 포화되지 않게 된다. 따라서, 작은 크기의 코아 를 사용할 수 있다.Therefore, the transformer T1 operates in the same manner as the transformer having almost 1: n 1 , so that the transformer T1 is not saturated even at the maximum current required for initial lighting. Therefore, small size cores can be used.
기존 자동차 헤드라이트용 고압방전등 안정기와 본 발명의 자동차 헤드라이트용 고압방전등 안정기의 비교를 다음 표 1에 도시하였다.Table 1 shows a comparison between the conventional high-pressure discharge ballast for car headlights and the high-pressure discharge ballast for car headlights of the present invention.
따라서, 보조권선을 사용하여 자동차 헤드라이트용 고압방전등 안정기의 전력 변환 회로를 구성함으로써 배부 회로 소자의 정격 전압을 낮출 수가 있어 기존 고압방전등 안정기 시스템의 100V 소자 대신 자동차용으로 많이 사용되는 60V 소자를 사용하여 시스템의 효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, by configuring the power conversion circuit of the high-voltage discharge ballast for car headlights using auxiliary windings, the rated voltage of the distribution circuit element can be lowered, and instead of the 100 V device of the existing high-voltage discharge ballast system, a 60 V element used for automobiles is used. The efficiency of the system can be improved.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 보조권선을 사용한 자동차 헤드라이트용 고압방전등 안정기의 전력 변환 회로는 보조 권선 및 다이오드(D2), 콘덴서(C1)를 사용하여 고압 펄스 발생 장치의 입력 전압과 직류단 전압을 분리하여, 보조권선부를 기존의 자동차 헤드라이트용 고압방전등 안정기 회로에 비해 직류단 전압(Vdc)이 낮아지므로 DC-DC 컨버터 스위치(SW1)의 정격 전압, 다이오드(D1, D2)의 정격 전압, 콘덴서(Ct, C2)의 정격 전압 및 인버터 스위치(S1, S2, S3, S4)의 정격 전압 등의 정격을 낮출 수가 있고 많은 전류가 흐르는 컨버터 스위치에 기존 시스템의 100V 소자 대신 자동차용으로 많이 사용되는 60V 소자를 사용하여 시스템의 효율을 향상시키는 효과가 있다.As described above, the power conversion circuit of the high voltage discharge lamp ballast for automobile headlights using the auxiliary winding according to the present invention uses an auxiliary winding, a diode (D2), and a capacitor (C1), and the input voltage and the DC terminal of the high voltage pulse generator. By separating the voltage, the DC winding voltage (Vdc) is lower than that of the conventional high voltage discharge lamp ballast circuit for automobile headlights, so the rated voltage of the DC-DC converter switch (SW1) and the rated voltage of the diodes (D1, D2) , Rated voltage of capacitors Ct, C2 and rated voltage of inverter switches S1, S2, S3, S4 It is effective to improve the efficiency of the system by using the 60V element that is used for automobiles instead of the 100V element of the existing system in the converter switch that can lower the rating and flow a lot of current.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.
Claims (2)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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