KR100306647B1

KR100306647B1 - 내단락 및 자기복구 기능을 갖는 인버터방식의 안정기

Info

Publication number: KR100306647B1
Application number: KR1019990009729A
Authority: KR
Inventors: 이두환; 이상선
Original assignee: 이두환
Priority date: 1999-03-22
Filing date: 1999-03-22
Publication date: 2001-09-26
Also published as: KR19990046494A

Abstract

고압 방전등의 고효율 및 안정적인 동작을 위한 고주파 전자식 안정기에 관한 것으로 영전압 스위칭 방식의 인버터를 이용하여 스위칭 손실 및 전자파 장애를 줄이고, 다양한 매칭 트랜스포머로 점등시의 고압 공급 기능 및 전원전압의 변동에 따른 램프의 광출력 변화를 줄이고, 부하의 단락시 내부회로가 보호되고 부하의 변동이 극심한 악조건에서도 정상동작을 하여 전력절감, 소형화 및 경량화, 동작의 안정성 등의 효과를 갖는다.

Description

내단락 및 자기복구 기능을 갖는 인버터방식의 안정기{AAAAA}

본 발명은 고압 방전등의 고효율 및 안정적인 동작을 위한 고주파 전자식 안정기에 관한 것이다. 종래의 고압 방전등용 전자식 안정기는 점등시에 요구되는 고압펄스를 발생하는 장치의 불완전한 제어 및 열 손실에 의한 전력효율의 저하 등 문제점이 내재되어 있다. 고주파 전자식 안정기에서는 인버터를 사용하여 상용 전원 전압을 수십 KHz의 램프 구동 전압으로 전환하는데 있어서 강제 스위칭의 펄스폭 변조 방식을 사용할 경우 주파수에 비례하여 손실이 증가하고 전자파 장애가 발생하므로 전체 성능 면에서 큰 효과를 볼 수 없다. 또한 초기 점등시 필요한 고압 공급 기능 및 전원전압의 변동에 따른 램프의 광출력 변동, 부하의 단락시 내부회로의 손상 등, 여러 가지 개선점을 남기고 있다.

본 발명에서는 영전압 스위칭 방식의 인버터를 이용하여 스위칭 손실 및 전자파 장애를 줄이고, 다양한 매칭 트랜스포머로 점등시의 고압 공급 기능 및 전원전압의 변동에 따른 램프의 광출력 변화를 줄이고, 부하의 변동이 극심한 악조건에서도 정상동작을 하는 고주파 전자식 안정기를 구현한다.

제1도는 본 발명에서 제안된 전자식 안정기의 개략적 구성도.

제2도는 본 발명의 전자식 안정기의 인버터와 매칭 트랜스포머의 제1실시예.

제3도는 본 발명의 전자식 안정기의 인버터와 매칭 트랜스포머의 제2실시예.

제4도는 본 발명의 전자식 안정기의 인버터와 매칭 트랜스포머의 제3실시예.

제5도는 본 발명의 전자식 안정기의 인버터와 매칭 트랜스포머의 제4실시예.

제6도는 본 발명의 전자식 안정기의 인버터와 매칭 트랜스포머의 제5실시예.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

21 : 전압원 2E, 22 : 제1 매칭 트랜스포머,

C1-C5, C33, C41, C51, C61 : 콘덴서, L1 : 코일,

D1, D2 : 다이오드, S1, S2 : MOSFET,

LAMP : 램프, 31 : 제1 매칭 트랜스포머-A,

32 : 제1 매칭 트랜스포머-B, 34 : 제1램프,

35 : 제2램프, 42 : 제2 매칭 트랜스포머,

43 : 쵸크코일, 44 : 가포화 변압기,

52 : 제3 매칭 트랜스포머, 62 : 제4 매칭 트랜스포머,

본 발명의 개략적인 구성은 제1도에 보인 바와 같이 입력된 상용 교류 전압은 라인필터를 거쳐 입력단자들 사이 또는 입력단자와 접지사이에 발생하는 노이즈를 제거하여 고주파로 스위칭시 발생되는 노이즈를 억제한다. 또한 브릿지 다이오드를 사용하여 직류전원으로 정류하고 콘덴서로 평활함은 공지의 것이다. 본 발명에 사용되는 인버터는 전압, 전류 효율이 좋은 하프 브릿지 방식으로 구성하며, 제어 및 구동회로는 자려식 발진 방식을 사용한다. 매칭트랜스포머는 초기 점등시 고압 공급 기능 및 부하의 단락시 내부회로가 보호되고 부하의 변동이 극심한 악조건에서도 정상동작을 할 수 있는 기능을 가지며, 2차 무부하 전압과 램프전압의 비는 방전램프의 종류에 따라 다르다.

본 발명의 실시 예로서 첨부 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 제2도에 보인 회로가 본 발명에서 제안된 인버터 및 제1 매칭 트랜스포머(22)로 이루어진 제1실시예이다. 전압원 2E(21)는 상용 전원을 라인필터 및 고역률 평활 회로에 의해 얻어지며, C1, C2는 입력필터용 콘덴서로 입력전압 2E(21)를 나누어서 전압원으로 작용한다. 스위칭 소자로는 MOSFET(S1, S2)를 사용하였으며 내부에 역병렬로 다이오드(D1, D2)가 있어 양방향으로 동작한다. 다이오드(D1, D2)와 병렬로 연결된 콘덴서(C4, C5)는 스위칭을 하는 순간에만 공진하여 영전압 스위칭의 조건을 만드는 공진용 콘덴서이다. S1과 S2는 하프 브릿지의 구조를 이루면서 교대로 온(On), 오프(Off)를 한다.그 결과 저항(R1)과 콘덴서(C3)의 스너버 회로를 거친 구형파 전압이 인가되어 교류 전류가 흘러 부하 측으로 전력을 공급한다. S1, S2의 스위칭은 스위치 양단의 전압이 영인 상태에서 이루어지며, 스위칭의 한 주기 중 온(On) 구간이 차지하는 비에 따라 부하로 전달되는 전력이 달라져 광출력을 제어할 수 있다. 상기의 인버터에서 발생된 고주파(10 KHz - 100 KHz)의 구형파 전압은 누설형 권선 코어를 가진 제1 매칭 트랜스포머(22)의 1차 권선과 2차 권선의 각 단이 상호 접속되어 있는 한 단자와, 1차 권선의 다른 한 단 및 램프의 한 단에 상호 접속되어 있는 한 단자에 공급된다. 승압변압기의 2차 코일과 전류제한용 쵸크코일의 작용을 하는 2차 권선의 다른 한 단은 램프의 다른 한 단에 연결하여 최적의 2차 무부하 전압으로 승압한다.

본 발명의 제2 실시 예는 제3도에 보인 바와 같이 전압원 2E(21)는 상용 전원을 라인필터 및 고역률 평활 회로에 의해 얻어지며, C1, C2는 입력 필터용 콘덴서로 입력전압 2E(21)를 나누어서 전압원으로 작용한다. 스위칭 소자로는 MOSFET(S1, S2)를 사용하였으묘 내부에 역병렬로 다이오드(D1, D2)가 있어 양방향으로 동작한다. 다이오드(D1, D2)와 병렬로 연결된 콘덴서(C4, C5)는 스위칭을 하는 순간에만 공진하여 영전압 스위칭의 조건을 만드는 공진용 콘덴서이다. S1과 S2는 하프 브릿지의 구조를 이루면서 교대로 온(On), 오프(Off)를 한다. 그 결과 저항(R1)과 콘덴서(C3)의 스너버 회로를 거친 구형파 전압이 인가되어 교류 전류가 흘러 부하 측으로 전력을 공급한다. S1, S2의 스위칭은 스위치 양단의 전압이 영인 상태에서 이루어지며, 스위칭의 한 주기 중 온(On) 구간이 차지하는 비는 부하로 전달되는 전력이 달라져 광출력을 제어할 수 있다. 상기의 인버터에서 발생된 고주파(10 KHz - 100 KHz)의 구형파 전압은 2개의 제1 매칭 트랜스포머(22)를 병렬로 공급되고, 제1 매칭 트랜스포머-A(31)에는 제1 램프(34)를 직접 접속하고, 제1 매칭 트랜스포머-B(32)에는 콘덴서(C33)와 직렬 연결된 제2램프(35)를 접속하여 램프전류의 위상이 2차 무부하 전압의 위상보다 앞서게 하여 램프 출력광의 명멸을 줄일 수 있는 2등용 고역률의 회로를 구성한다.

본 발명의 제3 실시 예는 제4도에 보인 바와 같이 인버터와, 쵸크 코일(43)과 가포화변압기(44)의 제2 매칭 트랜스포머(42)로 구성된 정전력형 안정기이다. 전압원 2E(21)는 상용 전원을 라인필터 및 고역률 평활 회로에 의해 얻어지며, C1, C2는 입력 필터용 콘덴서로 입력 전압 2E(21)를 나누어서 전압원으로 작용한다. 스위칭 소자로는 MOSFET(S1, S2)를 사용하였으며 내부에 역병렬로 다이오드(D1, D2)가 있어 양방향으로 동작한다. 다이오드(D1, D2)와 병렬로 연결된 콘덴서(C4, C5)는 스위칭을 하는 순간에만 공진하여 영전압 스위칭의 조건을 만드는 공진용 콘덴서이다. S1과 S2는 하프 브릿지의 구조를 이루면서 교대로 온(On), 오프(Off)를 한다. 그 결과 저항(R1)과 콘덴서(C3)의 스너버 회로를 거친 구형파 전압이 인가되어 교류 전류가 흘러 부하 측으로 전력을 공급한다. S1, S2의 스위칭은 스위치 양단의 전압이 영인 상태에서 이루어지며, 스위칭의 한 주기 중 온(On) 구간이 차지하는 비는 부하로 전달되는 전력이 달라져 광출력을 제어할 수 있다. 상기의 인버터에서 발생된 고주파(10 KHz - 100 KHz)의 구형파 전압은 스위칭 인버터에서 발생된 고주파(10 KHz - 100 KHz)의 정현파 전압은 쵸크코일(43)의 한 단 및 가포화 변압기(44)의 한 단에 공급되며, 쵸크코일(43)의 다른 단은 가포화 변압기(44)의 중간 탭에 접속되고, 가포화 변압기(44)의 다른 단은 콘덴서(C41)와 램프가 직렬로 연결되어 인버터로 접속된다. 상기의 쵸크코일(43)은 전원전압의 변동을 흡수하여 상기의 가포화 변압기(44)의 2차 전압을 일정하게 유지시켜 작용을 하여, 램프의 전력과 광속을 안정시킨다.

본 발명의 제4 실시 예는 제5도에 보인 바와 같이 인버터와, 1차 권선과 2차 권선사이에 누설자로가 설치되어 있는 누설형 권선 코어를 가진 제3 매칭 트랜스포머(52)로 이루어진다. 전압원 2E(21)는 상용 전원을 라인필터 및 고역률 평활 회로에 의해 얻어지며, C1, C2는 입력 필터용 콘덴서로 입력 전압 2E(21)를 나누어서 전압원으로 작용한다. 스위칭 소자로는 MOSFET(S1, S2)를 사용하였으며 내부에 역병렬로 다이오드(D1, D2)가 있어 양방향으로 동작한다. 다이오드(D1, D2)와 병렬로 연결된 콘덴서(C4, C5)는 스위칭을 하는 순간에만 공진하여 영전압 스위칭의 조건을 만드는 공진용 콘덴서이다. S1과 S2는 하프 브릿지의 구조를 이루면서 교대로 온(On), 오프(Off)를 한다. 그 결과 저항(R1)과 콘덴서(C3)의 스너버 회로를 거친 구형파 전압이 인가되어 교류 전류가 흘러 부하 측으로 전력을 공급한다. S1, S2의 스위칭은 스위치 양단의 전압이 영인 상태에서 이루어지며, 스위칭의 한 주기 중 온(On) 구간이 차지하는 비는 부하로 전달되는 전력이 달라져 광출력을 제어할 수 있다. 상기의 인버터에서 발생된 고주파(10 KHz - 100 KHz)의 구형파 전압은 1차 권선의 중간 탭과 2차 권선의 한 단이 상호 접속되어 있는 한 단자와, 1차 권선의 다른 한 단 및 램프의 한 단에 상호 접속되어 있는 한 단자에 공급된다. 또한 전원측에 콘덴서를 접속하여 입력역률을 개선 할 수 있지만, 전원전압이 낮은 경우 콘덴서의 용량이 그 인가전압의 2승에 반비례하여 커져야 하므로 3차 권선으로 전원전압을 승압시켜 콘덴서(C51)를 병렬로 연결하여 구성한다.

본 발명의 제5 실시 예는 제6도에 보인 바와 같이 인버터와 누설형 권선 코어를 가진 제4 매칭 트랜스포머(62)로 이루어진다. 전압원 2E(21)는 상용 전원을 라인필터 및 고역률 평활 회로에 의해 얻어지며, C1, C2는 입력 필터용 콘덴서로 입력 전압 2E(21)를 나누어서 전압원으로 작용한다. 스위칭 소자로는 MOSFET(S1, S2)를 사용하였으며 내부에 역병렬로 다이오드(D1, D2)가 있어 양방향으로 동작한다. 다이오드(D1, D2)와 병렬로 연결된 콘덴서(C4, C5)는 스위칭을 하는 순간에만 공진하여 영전압 스위칭의 조건을 만드는 공진용 콘덴서이다. S1과 S2는 하프 브릿지의 구조를 이루면서 교대로 온(On), 오프(Off)를 한다. 그 결과 저항(R1)과 콘덴서(C3)의 스너버 회로를 거친 구형파 전압이 인가되어 교류 전류가 흘러 부하 측으로 전력을 공급한다. S1, S2의 스위칭은 스위치 양단의 전압이 영인 상태에서 이루어지며, 스위칭의 한 주기 중 온(On) 구간이 차지하는 비는 부하로 전달되는 전력이 달라져 광출력을 제어할 수 있다. 상기의 인버터에서 발생된 고주파(10 KHz - 100 KHz)의 구형파 전압은 1차 권선의 중간 탭과 2차 권선의 한 단이 상호 접속되어 있는 한 단자와, 1차 권선의 다른 한 단 및 램프의 한 단에 상호 접속되어 있는 한 단자에 공급된다. 누설형 권선 코어의 2차 측 철심부분에 슬리트를 형성시켜 이 부분에 국부적으로 자기포화를 일으켜 실효치보다 높은 2차 전압을 일으킨다. 또한 2차 권선에 직렬로 콘덴서(C61)를 접속하여 자기포화에 의한 인덕턴스와 고주파진동을 발생시켜 램프전류를 단형파하여 램프의 발광효율을 증가시킨다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 수은등, 나트륨 등, 메탈핼라이드등과 같은 고압 방전등의 초기 점등시 고압 공급 기능을 가지며, 전원전압의 변동에 따른 램프의 광출력 변화를 줄이고, 부하의 단락시 내부회로가 보호되고 부하의 변동이 극심한 악조건에서도 정상동작을 하는 전자식 안정기로서 전력절감, 소형화 및 경량화, 동작의 안정성 등의 장점을 갖는다.

Claims

상용 주파수의 교류전원을 직류로 변환하고 이를 10 KHz - 100 KHz의 교류로 변환하여 제1 매칭 트랜스포머(22)에 공급하고 제1 매칭 트랜스포머(22)의 2차 권선에 램프를 연결하는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.
제1 항에 있어서 제1 매칭 트랜스포머(22)는 누설형 권선 코어를 가지며 1차 권선과 2차 권선의 한 단이 상호 접속된 한 단자와, 1차 권선의 다른 한 단 및 램프의 한 단이 상호 접속된 다른 한 단자에 고주파의 정현파 전압을 공급하고, 2차 권선의 다른 한 단은 램프의 다른 한 단에 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.
상용 주파수의 교류전원을 직류로 변환하고 이를 10 KHz - 100 KHz의 교류로 변환하여 병렬 연결된 2개의 제1 매칭 트랜스포머에 공급하고, 제1 매칭 트랜스포머-A(31)의 2차 권선에 접속된 제1 램프(34)와, 제1 매칭 트랜스포머-B(32)의 2차 권선에 콘덴서(C33)와 직렬 연결된 제2 램프(35)가 접속된 것을 특징으로 하는 2등용 전자식 안정기.
제3 항에 있어서 제1 매칭 트랜스포머(22)는 누설형 권선 코어를 가지며, 각각의 제1 매칭 트랜스포머(22) 1차 권선과 2차 권선의 한 단이 상호 접속된 한 단자와, 각각의 제1 매칭 트랜스포머(22) 1차 권선의 다른 한 단에 고주파의 정현파전압을 공급하고, 제1 매칭 트랜스포머A(31) 2차 권선의 다른 한 단은 제1 램프(34)에 연결하고, 제1 매칭 트랜스포머-B(32) 2차 권선의 다른 한 단은 콘덴서(C33)와 직렬 연결된 제2 램프(35)에 연결하도록 구성된 것을 특징으로 하는 2등용 전자식 안정기
상용 주파수의 교류전원을 직류로 변환하고 이를 10 KHz - 100 KHz의 교류로 변환하여 제2 매칭 트랜스포머(42)에 공급하고 제2 매칭 트랜스포머(42)의 2차 권선에 콘덴서(C41)와 직렬로 연결된 램프가 접속 된 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.
제5 항에 있어서 제2 매칭 트랜스포머(42)는 쵸크코일(43)과 가포화 변압기(44)로 구성되며, 쵸크코일(43)의 한 단 및 가포화변압기(44)의 한 단에 고주파의 정현파전압을 공급하고, 쵸크코일(43)의 다른 단은 가포화 변압기(44)의 중간 탭에 접속되고, 가포화 변압기(44)의 다른 단은 콘덴서(C41)와 램프가 직렬로 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자식 안정기
상용 주파수의 교류전원을 직류로 변환하고 이를 10 KHz - 100 KHz의 교류로 변환하여 제3 매칭 트랜스포머(52)에 공급하고 제3 매칭 트랜스포머(52)의 2차 권선에 램프를 연결하는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.
제 7항에 있어서 제3 매칭 트랜스포머(52)는 누설형 권선 코어를 가지며 1차 권선의 중간 탭과 2차 권선의 한 단이 상호 접속되어 있는 한 단자와, 1차 권선의 다른 한 단 및 램프의 한 단에 상호 접속되어 있는 한 단자에 고주파의 정현파전압을 공급하고, 콘덴서(C51)가 병렬로 연결된 3차 권선으로 구성된 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.
상용 주파수의 교류전원을 직류로 변환하고 이를 10 KHz - 100 KHz의 교류로 변환하여 제4 매칭 트랜스포머(62)에 공급하고 제4 매칭 트랜스포머(62)의 2차 권선에 직렬 연결된 콘덴서(C61)와 램프를 연결하는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.
제 9항에 있어서 제4 매칭 트랜스포머(62)는 2차 측 철심부분에 슬리트가 형성된 누설형 권선 코어를 가지며 1차 권선의 중간 탭과 2차 권선의 한 단이 상호 접속되어 있는 한 단자와, 1차 권선의 다른 한 단 및 램프의 한 단에 상호 접속되어 있는 한 단자에 고주파의 정현파전압을 공급하고, 제4 매칭 트랜스포머(62)의 2차 권선에 직렬 연결된 콘덴서(C61)와 램프를 연결하는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.