KR100458358B1 - 램프동작용회로장치 - Google Patents

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파텐트-트로이한트-게젤샤프트 퓌어 엘렉트리쉐 글뤼람펜 엠베하
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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 인덕터(L2) 및 적어도 하나의 캐패시터(C7, C8, C9)를 가진 로드 회로, 두 개의 스위칭 엘리먼트(T1, T2)를 가진 하프 브리지 장치로서 구성될 수 있는 인버터, 및 스위칭 엘리먼트(T1, T2)를 구동하기 위한 구동회로(AS)를 가지고 램프(EL), 특히 저압 방전 램프를 동작시키기 위한 회로 장치에 관한 것이다. 본 발명은 구동 회로(AS)가 적어도 하나의 LC 병렬 동조 회로(L3C3, L4C4)를 가지는 것을 제공한다. 본 발명에 따른 회로 장치는 단독의 가격 집약적 권선부없이 생산될 수 있다.

Description

램프 동작용 회로 장치
본 발명은 적어도 하나의 인덕터 및 적어도 하나의 캐패시터를 가진 로드 회로, 두 개의 스위칭 엘리먼트를 가진 하프 브리지 장치로서 구성될 수 있는 인버터, 및 상기 스위칭 엘리먼트를 구동하기 위한 구동 회로를 가진 램프, 특히 저압 방전 램프를 동작시키기 위한 회로 장치에 관한 것이다.
상기 프리 런닝(free-running) 회로에서, 스위칭 엘리먼트는 스위칭 주파수에 맞게 구동 전력을 공급하여야 한다.
이런 목적을 위하여, 공지된 장치는 독립된 변류기를 사용하고, 이러한 변류기는 포화 전류(환상면-코어) 트랜스포머 또는 한정된 공기 갭을 갖는 트랜스포머(히르쉬만, 떠블유. : "엘렉트로닉쉬할퉁겐" 지멘스 아게, 1982, 페이지 148 및 150)로 설계된다.
이런 장치의 단점은 독립의, 값비싼 권선부가 요구되고, 동시에 제조 허용오차가 전 장치의 기능적인 파라미터상에 중요한 영향을 미친다는 것이다.
다른 단점은 이미 요구된(예를들어, 도 1에서 L2) 공진 또는 전류 제한 인덕터에 추가의 보조 권선부를 설비해야하고 이로써 얻어진 제어 신호를 이상기(phase-shifter) 네트워크(P 41 29 430.0)를 통하여 스위칭 트랜지스터의 게이트 또는 베이스 입력에 인가하는 것이다.
상기 회로 장치의 단점은 높은 DC 전압 중간 회로 전압에서, 하프 브리지(half-bridge) 스위치의 스위치 오버에 의해 유발된 공진 코일 양단 전압의 계단 형태 성분이 공진 전류 발진에 의해 형성된 전압의 사인 성분에 매우 강하게 중첩된다는 것이다. 결과적으로, 보조 권선에 의해 제공된 신호 형태는 사인 함수보다 큰 구형파 함수와 비슷하다. 그러므로 종래 기술(P4129430.0)에 제안된 이상기는 지연 소자로서만 동작하고, 이상기의 캐패시터는 온 로드(on-load) 하프 사이클동안 하프 브리지 스위치의 신뢰할 수 있는 스위칭 오프를 보장하기에 충분히 빠른 제 2전압을 사인적으로 감소시킴으로써 하나의 RF 주기동안 더 이상 방전되지 않는다.
본 발명의 목적은 상기 독립형 고비용 권선부(포화-전류 트랜스포머, 한정된 공기 갭을 갖는 트랜스포머)없이 제조될 수 있는 회로 장치를 기술하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구범위에 형성된 회로 장치에 의해 이루어진다.
본 발명은 많은 장점을 갖는다.
본 발명에 따른 회로 장치는 권선부의 제조가 완전히 자동화될 수 있는 비교적 값싼 권선부를 요구하기 때문에 비교적 경제적인 가격으로 제조될 수 있다.
본 발명에 따라, 높은 DC 전압의 중간 회로 전압을 처리할 수 없었던 공지된 이상기 회로는 이런 형태의 임계 전압에서도, 안정기 및 램프로 구성된 전체 장치가 안정하게 동작하는 방식으로 더욱 발전된다.
본 발명에 따른 회로 장치의 바람직한 실시예는 로드 회로로부터의 에너지를 결합하기 위하여, LC 병렬 동조 회로가 저항기를 통하여 로드 회로의 적어도 하나의 인덕터에 있는 보조 권선에 전기적으로 접속될 수 있는 것을 특징으로 한다. 전기 접속을 사용하여 로드 회로로부터 구동 회로로 에너지를 결합시키는 것은 제조가 간단하며, 형상적인 제조 허용오차에 무관하다.
본 발명에 따른 회로 장치의 다른 바람직한 실시예는 로드 회로로부터 LC 병렬 동조 회로로 에너지를 결합시키기 위하여, LC 병렬 동조 회로의 인덕터가 로드 회로의 인덕터에 자기적으로만 결합되고, 저항기는 LC 병렬 동조 회로(예를들어, 도 2)에 접속될 수 있는 것을 특징으로 한다. LC 병렬 동조 회로의 인덕터 및 로드 회로의 인덕터 사이의 자기 결합을 이용함으로써, 로드 회로의 인덕터에 있는 보조 권선없이, 더 빠르고 값싸게 제조할 수 있다. 인쇄회로판상에 전도성 트랙 레이아웃(layout)은 더 단순해진다.
본 발명에 따른 회로 장치의 다른 바람직한 실시예는 로드 회로의 인덕터가 통합된 공기 갭을 가진 자기 회로를 가지며, LC 병렬 동조 회로의 인덕터는 외부 공기 갭을 가지거나 공기 코어 인덕터로서 구성될 수 있는 것을 특징으로 한다. 이런 실시예의 LC 병렬 동조 회로의 인덕터 및 로드 회로의 인덕터는 자기 결합을 최적으로 이루고 저렴하게 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 회로 장치의 다른 바람직한 실시예는 구동 회로가 스위칭 엘리먼트에 지정된 회로부로 구성되고, 스위칭 엘리먼트에 지정된 각각의 회로부는 LC 병렬 동조 회로(예를 들어, 도 1)를 가지는 것을 특징으로 한다. 그래서 구동 성분의 비교적 빠른 특성이 이루어진다.
본 발명에 따른 회로 장치의 다른 바람직한 실시예는 한편, 스위칭 엘리먼트에 지정된 각각의 회로부중 LC 병렬 동조 회로의 고유 공진 주파수는 동일하고, 다른 한편, 스위칭 엘리먼트에 지정된 각각의 회로부중 LC 병렬 동조 회로는 각각 동일한 인덕터와 동일한 캐패시터를 가지는 것을 특징으로 한다. LC 병렬 동조 회로의 캐패시터와 인덕터 및 목표된 똑같은 고유 공진 주파수는 인버터 장치의 두 스위칭 엘리먼트의 대칭 동작을 보장한다.
본 발명에 따른 회로 장치의 다른 바람직한 실시예는 다수의 LC 병렬 동조 회로의 인덕터가 자기적으로 결합되는 것을 특징으로 한다. LC 병렬 동조 회로의 인덕터 자기 결합은 구동 회로에서 제조 허용오차(인덕터 및 캐패시터의 허용오차)를 감소시킨다.
본 발명에 따른 회로 장치의 다른 실시예는 하프 브리지 장치가 두 개의 상보성 트랜지스터로서 구성되고, LC 병렬 동조 회로가 한편으로는, 두 개의 스위칭 엘리먼트의 접속 포인트(하프 브리지 중간 포인트)에 접속되고, 다른 한편으로는, 서로 접속된(예를들어, 도 13) 스위칭 엘리먼트의 두 개의 제어 입력에 접속되는 방식으로 구동 회로가 구성되는 것을 특징으로 한다. 이런 경우에, 하나의 LC 병렬 동조 회로는 하프 브리지의 양쪽 스위칭 엘리먼트를 구동시키기에 충분하고, 예를 들어 트랜스포머와 같은 추가의 스위칭 엘리먼트는 필요하지 않다.
본 발명에 따른 회로 장치의 다른 바람직한 실시예는 구동 회로가 LC 병렬 동조 회로에 의해 형성된 구동 신호를 반전시키는(invert) 추가의 스위칭 엘리먼트를 가지며, 게다가 LC 병렬 동조 회로의 구동 신호가 하나의 스위칭 엘리먼트에 공급되고 LC 병렬 동조 회로의 반전된 구동 신호가 다른 스위칭 엘리먼트에 각각 공급되는 방식으로(도 3) 구동 회로가 구성되는 것을 특징으로 한다. 상기 실시예의 하나의 장점은 인버터의 두 스위칭 엘리먼트의 동작시 비대칭이 발생하지 않고 LC 병렬 동조 회로의 소자들에 있어서 제조로 인한 허용 오차가 양쪽 스위칭 엘리먼트 상에 동일한 효과를 가진다는 것이다. 추가의 회로 부분에 대한 비용은 하나의 보조 권선만이 로드 회로의 인덕터상에 요구되기 때문에 부분적으로 보상된다. 게다가, 스위칭 엘리먼트 TR은 인덕터(L3, L4)를 대치하도록 설계될 수 있다.
본 발명에 따른 회로 장치의 다른 바람직한 실시예는 구동 회로가 제 1출력에서 반전된 형태로 LC 병렬 동조 회로에 의해 형성된 구동 신호를 생산하고, 제 2 출력에서 비반전된 형태로 LC 병렬 동조 회로의 구동 신호를 생산하는 추가의 회로부를 가지며, 그리고 하나의 스위칭 엘리먼트의 제어 입력이 스위칭 엘리먼트의 하나의 출력에 접속되고, 다른 스위칭 엘리먼트의 제어 입력이 스위칭 엘리먼트(도 4)의 다른 출력에 접속되는 방식으로 구동 회로가 구성되는 것을 특징으로 한다. 이것은 LC 병렬 동조 회로가 동시에 두 개의 스위칭 엘리먼트중 하나의 기준 전위이지 않은 기준 전위에 있을 수 있는 추가의 장점을 이룬다.
본 발명에 따른 회로 장치의 다른 바람직한 실시예는 다른 스위칭 엘리먼트가 트랜스포머이고, 상기 트랜스포머는 하나 이상의 2차 권선을 가지며, 각각의 2차 권선은 인버터의 적어도 하나의 스위칭 엘리먼트에 할당되는 것을 특징으로 한다. 하프 브리지의 두 스위칭 엘리먼트에 대한 구동 신호의 요구된 DC 절연은 간단한 방식으로 트랜스포머에 의해, 특히 제 2권선에 의해 생성된다.
본 발명에 따른 회로 장치의 다른 바람직한 실시예는 보조 권선이 LC 병렬 동조 회로에 접속될 수 있는 저항기가 선형, 비선형 또는 온도 종속적인 것을 특징으로 한다. 비록 선형 저항기가 상기 저항기에 대해 가장 경제적인 실시예를 나타내지만, 비선형 또는 온도 종속 저항기의 사용은 구동 회로가 특정 환경 조건(예를 들어 높은 주위 온도) 또는 전체 장치의 조건(예를들어 일반적인 램프 동작 전압)에 매칭하도록 한다.
본 발명에 따른 회로 장치의 다른 바람직한 실시예는 하프 브리지의 부동 시간(dead time)이 연장되도록(예를들어, 도 5) 인버터의 스위칭 엘리먼트 제어 입력에서 제어 전압이 음인동안 LC 병렬 동조 회로의 하프 사이클이 보다 강하게 댐핑되는 방식으로 다이오드 및 저항기로 구성된 직렬 회로가 LC 병렬 동조 회로와 병렬로 접속되는 것을 특징으로 한다. 본 실시예의 한가지 장점은 스위칭 엘리먼트가 활성화되는 시간이 일주기내로 짧아지는 방식으로 스위칭 엘리먼트의 효율이 변경되는 것이다.
본 발명에 따른 회로 장치의 다른 바람직한 실시예는 LC 병렬 동조 회로 및 스위칭 엘리먼트 사이에 추가의 저항기가 배열되어, 스위칭 로드 감소 캐패시터 전하의 전달동안 스위칭 엘리먼트의 스위칭 온이 방지되도록(예를들어, 도 6) 캐패시터의 전하 전달에 의해 스위칭 로드 감소 캐패시터의 전하 전달 단계동안 LC 병렬 동조 회로의 구동 전압이 방해되어 전압 강하를 생성하는 것을 특징으로 한다. 스위칭 엘리먼트의 프리휠링(freewheeling) 다이오드가 전류를 전달할 때까지 스위칭 온되지 않아야 한다. 이것은 본 발명에 따른 회로 장치의 실시예에서, 다른 각각의 스위칭 엘리먼트가 스위칭 오프된후 스위칭 로드 감소 캐패시터가 그것의 전하를 완전히 전달하는 경우이다. 본 실시예는 스위칭 로드 감소 캐패시터의 전하 전달 단계에 따라 스위칭 엘리먼트의 스위칭을 온시키는 것을 가능하게 한다.
이것과 관련하여, 다이오드의 애노드가 스위칭 엘리먼트의 제어 입력에 접속되지 않는 LC 병렬 동조 회로의 단자에 접속되고 캐소드가 스위칭 엘리먼트의 기준 전위에 접속되는 방식으로 다이오드가 추가의 저항기와 병렬로 접속되는 것이 제안되었다. 이 다이오드는 스위칭 엘리먼트를 빠르게 스위칭 오프시킨다.
본 발명에 따른 회로 장치의 다른 바람직한 실시예는 스위칭 엘리먼트의 제어 입력 및 대응 LC 병렬 동조 회로 사이에, 펄스 모양 및 임피던스 컨버팅 4극이 루핑되어 스위칭 엘리먼트(예를들어, 도 7 및 8)의 스위칭 오프를 가속화시키는 것을 특징으로 한다. 이것은 스위칭 엘리먼트의 개선된 스위칭 오프 응답을 만들어 스위칭 손실을 최소화시킨다.
본 발명에 따른 회로 장치의 다른 바람직한 실시예는 전압 종속 댐핑 성분이 LC 병렬 동조 회로(예를들어, 도 9)와 병렬로 배열되는 것을 특징으로 한다. 이런 댐핑 성분은 전압 과부하로부터 스위칭 엘리먼트의 제어 입력을 보호한다.
본 발명에 따른 다른 바람직한 실시예는 제너 다이오드의 애노드에 접속된 저항기 및 제너 다이오드로 구성된 직렬 회로가 LC 병렬 동조 회로와 병렬로 접속되고, 스위칭 엘리먼트의 제어 입력이 제너 다이오드의 애노드에 접속되고 스위칭 엘리먼트의 기준 전위가 저항기 및 LC 병렬 동조 회로(예를들어, 도 10) 사이의 접속 포인트에 접속되는 것을 특징으로 한다. 제너 다이오드를 삽입하는 것은 스위칭 엘리먼트의 외관상 매우 높은 임계 전압을 이루어 스위칭 엘리먼트가 LC 병렬 동조 회로에 의해 활성화되는 시간을 감소시킨다.
이런 시간은 본 발명에 따른 회로 장치의 바람직한 실시예에 의해 보다 짧아지고 다이오드의 캐소드 및 저항기의 단자가 스위칭 엘리먼트의 제어 입력 기준 전위에 접속되고, 다이오드의 애노드 및 저항기의 다른 단자가 LC 병렬 동조 회로의 인덕터에 접속되거나, 또는 다이오드의 애노드 및 저항기의 단자가 스위칭 엘리먼트의 제어 입력에 접속되고 다이오드의 캐소드 및 저항기의 다른 단자가 LC 병렬 동조 회로의 인덕터에 접속되고, 결과적으로 저항기의 레지스턴스를 통하여 조절 가능한 음의 DC 전압 오프셋은 스위칭 엘리먼트(예를들어, 도 11)의 제어 입력에 비례하여 LC 병렬 동조 회로의 출력 전압으로 이루어지는 방식으로 LC 병렬 동조 회로의 인덕터와 직렬로, 다이오드 및 저항기로 구성된 병렬 회로가 배열되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 회로 장치의 다른 바람직한 실시예는 클램핑 저항기가 스위칭 엘리먼트의 제어 입력 및 상기 제어 입력에 대한 기준 전위 사이에 삽입되고, 부동 시간을 연장하기 위하여, 저항 분할기 및 추가의 스위칭 엘리먼트가 LC 병렬 동조 회로 및 스위칭 엘리먼트의 제어 출력 사이에 삽입되고, 이러한 추가의 스위칭 엘리먼트를 위하여, LC 병렬 동조 회로의 제어 전압으로부터 저항 분할기에 의해 형성된 제어 전압이 나중의 임계 전압을 초과하고 스위치 온되면(예를들어, 도 12), 상기 스위칭 엘리먼트가 LC 병렬 동조 회로의 출력 전압을 스위칭 엘리먼트에 인가하는 것을 특징으로 한다. 상기 실시예는 (구동 전압과 비교하여) 위상각 90˚까지 실제 부동 시간을 연장한다.
마지막으로, 본 발명에 따른 회로 장치의 다른 바람직한 실시예는 스위칭 엘리먼트의 소정 온 시간이 생성되는 방식으로 스위칭 엘리먼트의 임계 전압이 미리 결정될 수 있는 것을 특징으로 한다. 스위칭 엘리먼트의 임계 전압이 유달리 높은 값을 취하는 이런 실시예는 부동 시간(tT)의 연장을 고려하는한 특정한 이들 스위칭 엘리먼트를 사용할 때, 동일 효과가 추가의 성분없이 상기된 다른 실시예와 같이 이루어질 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다음 도면을 참조하여 기술될 것이다.
도 1은 저전압 방전 램프(EL)를 동작시키기 위하여 푸쉬풀 하프 브리지를 가진 회로 장치의 회로 다이어그램을 도시한다. 직접적으로 메인 입력에서, 퓨즈(SI)는 리드에 접속된다. 이것은 정류기의 출력이 평활 캐패시터(C1)에 의해 접속되는 정류기(GL) 다음에 오고, 무선 간섭 중첩 성분은 양의 리드에 연결된 필터 코일(L1)과 평활 캐패시터(C1)와 병렬인 캐패시터(C2)로 구성된다. 자기 조절 프리런닝 인버터(푸쉬풀 하프 브리지)는 두 개의 스위칭 엘리먼트(바람직하게 MOSFET 트랜지스터 또는 프리휠링 다이오드를 가진 IGBT 트랜지스터)(T1 및 T2) 및 저항기(R1, R2), 캐패시터(C5), 다이오드(D1) 및 다이악(diac) DC를 가진 시작 회로로 구성된다. 램프(EL)는 제 1전극의 하나의 단자, 공진 인덕터(L2)를 통하여 두 개의 트랜지스터(T1, T2) 사이의 중앙 탭에 접속되고, 제 2전극의 하나의 단자, 결합 캐패시터(C7)를 통하여, 캐패시터(C2)의 양극(positive pole)에 접속된다.
게다가, 공진 인덕터(L2), 결합 캐패시터(C7) 및 두 개의 공진 캐패시터(C8, C9)로 구성되는 직렬 공진 회로가 제공되며, 상기 두 개의 공진 캐패시터(C8, C9)는 직렬로 램프(EL)의 가열 회로에 접속된다. PTC 저항기(KL)는 캐패시터(C9)와 병렬로 접속된다. 캐패시터(C6)는 스위칭 엘리먼트상의 로드를 감소시키기 위하여 트랜지스터(T2)의 스위칭 경로와 병렬로 접속된다.
도 1에 도시된 실시예에서, 트랜지스터(T1 및 T2)는 본래 공지된 방식으로, 공진 인덕터(L2)에 설비된 보조 권선(HW1 및 HW2)을 통하여 구동된다. 본 발명에 따라, L3 또는 L4 및 C3 또는 C4 및 안정 저항기(R3 또는 R4)로 구성된 LC 병렬 동조 회로 형태의 네트워크는 각 경우에 보조 권선(HW1, HW2) 및 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 게이트 입력 사이에 설비된다. 이들 회로 기술 측정에 의해 이루어진효과는 상기 회로가 평활 캐패시터(C1) 양단에 고전압이 인가되더라도 안전하게 동작시킨다는 것이다. 도 1에 도시된 실시예에서, 보조 권선(HW1 및 HW2) 각각은 동일한 권선수(nHW1=nHW2)를 가진다.
도 1에 도시된 실시예에서, 하프 브리지의 두 개의 스위칭 엘리먼트(T1, T2)를 구동시키는 것에 관한 구동 회로(AS)는 회로 엘리먼트에 대해 나타내는 두 개의 회로부(AS1 및 AS2)를 포함한다. 본 발명의 일반적인 제안은 구동 회로가 적어도 하나의 LC 병렬 동조 회로를 가진다는 것이다.
로드 회로로부터 에너지를 결합하기 위하여, LC 병렬 동조 회로는 저항기(R3, R4)를 통하여 로드 회로의 인덕터(L2)상의 보조 권선(HW1, HW2)에 전기 접속되거나 접속 가능하다.
도 2는 본 발명에 따른 회로 장치의 실시예를 도시한다. 이 회로 장치에서, 로드 회로로부터 LC 병렬 동조 회로에 에너지를 결합하기 위하여, LC 병렬 동조 회로의 인덕터(L3, L4)는 로드 회로의 인덕터(L2)에 자기적으로 결합되고, 저항기(R13, R14)는 LC 병렬 동조 회로와 병렬로 접속할 수 있다. 자기 결합은 인덕터(L2)에 근접하여 인덕터(L3, L4)를 배치시킴으로써 형성된다.
이것과 연관하여, 로드 회로의 인덕터(L2)가 특히 대응 코어 설계(예를들어 "E-코어" )를 사용함으로써 통합된 공기 갭을 가지는 자기적으로 폐쇄된 회로를 가진다는 것이 제안될 수 있다. LC 병렬 동조 회로의 인덕터(L3, L4)는 이 경우에 외부 공기 갭 또는 공기 코어 인덕터로 구성된다. 인덕터(L3, L4)는 바람직하게 로드(rod) 코어 코일에 의해 형성된다.
본 발명에 따라, 구동 회로(AS)가 회로 엘리먼트를 나타내는 회로부(AS1, AS2)로 구성되었다는 것이 제안된다. 회로 엘리먼트를 나타내는 각 회로부는 도 1 및 도 2에 도시된 바와같이 LC 병렬 동조 회로를 가진다.
회로 엘리먼트를 나타내는 각 회로부터의 LC 병렬 동조 회로의 고유 공진 주파수는 바람직하게 동일하다.
바람직하게, 회로 엘리먼트를 나타내는 각 회로부의 이들 LC 병렬 동조 회로는 동일한 인덕터 및 동일한 캐패시터를 가지도록 제안된다.
하프 브리지의 두 개의 스위칭 엘리먼트(T1, T2)에서 전압 및 전류의 파형은 도 14 및 도 15를 참조하여 기술될 것이고, 도 14는 시작동안 두 개의 구동 회로 및 대응 트랜지스터(I(T1), I(T2))의 전압 응답(U(T1, 게이트), U(HW1) ; U(12, 게이트), U(HW2))을 도시하고, 도 15는 정상 동작 상태동안 전압 및 전류의 파형을 도시한다.
시간(ZP1)(도 14)에서, 도 1에 도시된 다이악 DC를 사용하는 회로의 초기 활성화 결과로서, 캐패시터(C3)는 충전되고 트랜지스터(T1)를 턴온한다. 보조 권선(HW1) 양단 전압은 권선비(=코일(L2) 보조 권선(HW1)상의 권선 수(nHW1)에 대한 코일(L2) 1차 권선상의 권선수(npriminary)의 비율) 및 중간 회로 DC 전압에 의해 형성된 값으로 상승한다.
사인 전류는 코일(L2)로 흐르기 시작한다.
코일(L2) 양단 전압, 즉 보조 권선(HW1) 양단 전압은 하기 식에 따라 감소된다.
(도 14에서, ZP1 및 ZP2 사이의 시간 간격). 그러나, 이런 감소에도 불구하고, 보조 권선(HW1) 양단 전압은 저항기(R3)를 통하여 부가적으로 충전될 캐패시터(C3)를 위하여 충분히 크게 남는다. 캐패시터 전압(C3)으로 인해, 사인적으로 증가하는 전류는 코일(L3)로 흐르기 시작하여, 전류는 캐패시터(C3)를 방전시킨다. 그러므로 트랜지스터(T1)의 제어 입력(게이트)에서의 전압은 그것이 T1 및 T2 스위칭 오프(시간 ZP2, 도 14)의 임계 전압 이하일 때까지 감소한다.
이런 스위칭 처리의 결과로서, 코일(L2)에 인가된 공진 전류는 인덕터를 양단 전압을 역전시키며, 보조 권선(HW1, HW2)의 양단전압도 역전시킨다. 그리고 나서 캐패시터(C3)는 HW1 양단 전압과 LC 병렬 동조 회로의 코일(L2)에 인가된 전류에 의해 R3를 통하여 전달된 전하를 가지며, T1의 게이트 전압은 음으로된다. R4를 통하여 HW2에 의해 우선 음으로 충전된 캐패시터(C4)는 하프 브리지가 스위칭 오버될 때(도 14, 시간 ZP2 및 ZP3 사이의 시간 주기 b), HW2 양단 전압이 갑자기 증가하기 때문에, 보조 권선(HW2)으로부터 R4를 통하여 충전된다. R4/C4의 로우 패스 기능 결과로서, C4 양단 전압, 코일(L4) 및 T2의 게이트는 사인적으로 증가한다. T2의 임계 전압이 초과될 때, 그것은 스위칭 온된다(시간 ZP4, 도 14). L2에서 공진 전류 및 T2에서 게이트 전압 사이의 위상 이동 때문에, 스위칭 온은 스위칭 엘리먼트(T2)의 프리휠링 다이오드가 공진 전류를 운반하는 동안(도 14, 시간 ZP3 및 ZP5 사이의 시간 간격 c) 발생한다. 보조 권선(HW2)에 의해 제공된 구동 전압은 사인적으로 감소하지만, C4를 거의 또는 전혀 방전시키지 않는다.
그리고나서 비록 높은 구동 전압이 여전히 유용하고 인가된 전류에 의해 C4로부터 전하를 전달하여 트랜지스터를 신뢰할수있고 빠르게 스위칭 오프할 수 있지만(도 14, 시간 ZP6), 코일(L4)은 캐패시터(C4)를 방전시킨다. 하프 브리지의 현재 스위칭 오버로 인해, 코일(L2)에 인가된 공진 전류는 보조 권선(HW1 및 HW2) 및 1차 권선 양단 전압을 역전시킨다. 그리고나서 캐패시터(C4)는 HW2에 의해 R4를 통하여 음으로 충전되고, 캐패시터(C3)는 HW1에 의해 R3를 통하여 양으로 충전된다(도 14, 시간 ZP6 및 ZP7사이의 시간 간격 d). 결과적으로, 트랜지스터(T1)는 다시 스위칭 온되고 상기된 처리는 시작부터 다시 시작한다.
만약 도 1-13에 도시된 캐패시터(C6)(예를들어, 트랜지스터 T2와 병렬로)가 스위칭 로드 감소를 위하여 사용되면, 한쪽 하프 브리지 트랜지스터의 스위칭 오프 및 다른쪽의 스위칭 온 사이에 충분한 부동 시간(tT)(=시간 간격b = 캐패시터 C6 전하의 전달 시간)이 있을 필요가 있다.
정상적인 경우에(스위칭 로드 감소 캐패시터(C6)는 통상적으로 사용된 캐패시턴스를 가진다) 이런 부동 시간은 관련 구동 회로의 출력 전압이 영이되기전에 하나의 트랜지스터 임계 전압이하로 전압이 떨어지는 것에 의해 제공되고, 한편 상기에 대칭인 다른 구동 회로의 출력 전압은 추후에 실제적으로 턴온되기 전에 스위칭될 트랜지스터의 임계 전압 값으로 상승하여야 한다.
도 15는 전체 장치가 정상 동작 상태일 때 스위칭 엘리먼트(T1, T2)에서 전류 및 보조 권선의 전압 및 LC 병렬 동조 회로 제어 전압의 전압 및 전류 파형을 도시한다. 스위칭 엘리먼트에 대해 나타내는 구동 회로의 상기 전압 및 전류 파형은 대칭적인 프로파일을 가진다.
실제적으로, 도 1에 도시된 LC 병렬 동조 회로의 엘리먼트는 무시할 수 없는 제조 허용 오차에 영향을 받는다. 만약 두 개의 구동 회로(AS1, AS2)의 고유 공진 주파수가 크게 다르면 두 개의 구동 회로(AS1 및 AS2)에서 상호 대칭 구동 전압 파형이 더 이상 가정될 수 없기 때문에 이들은 우선적으로 영향을 받는다.
도 5, 6, 10, 11 및 12에 도시된 본 발명에 따른 회로 장치의 실시예는 인덕터(L2)에 저장된 프리휠링 에너지에 의해 스위칭 로드 감소 캐패시터(C6)에 전하를 완전히 전달하는 것을 보장하기 위하여 트랜지스터의 지연된 스위칭 온에 의해 하프 브리지를 스위칭 오프할 때 이를 수 있는 부동 시간을 증가시킨다.
도 5에 도시된 본 발명에 따른 회로 장치의 실시예에서, 다이오드(D3 또는 D4) 및 저항기(R5 또는 R6)로 구성된 직렬 회로는 LC 동조 회로의 발진중 음의 하프 사이클(음의 게이트 전압)만 댐핑되는 방식으로 두 개의 LC 동조 회로의 각각과 병렬로 각각 접속된다.
이것은 구동 전압 곡선의 변형을 유도하고, 상기 곡선은 보다 높은 진폭을 가지는 보다 짧은 양의 하프 사이클 및 보다 낮은 진폭을 가진 보다 긴 음의 하프 사이클을 가지며, 듀티 비의 이동은 상기에 의해 이루어진다.
도 5를 참조하여 상기된 회로 장치를 보충할 수 있는 스위칭 온 지연의 다른 실시예는 도 6에 도시된다.
이 회로 장치에서, 스위칭 로드 감소 캐패시터(C6)의 전류는 두 개의 저항기(R7, R8)에 의해 수신된다. 이런 목적을 위하여, 두 개의 저항기(R7, R8) 및 캐패시터(C6)로 구성된 직렬 회로는 하나의 저항기(R8)가 접지 전위이고, 다른 저항기(R7)가 두 개의 스위칭 트랜지스터(T1, T2)의 접속 포인트에 접속되고, 캐패시터(C6)가 두 개의 저항기(R7, R8) 사이에 접속되는 방식으로 트랜지스터(T1)와 병렬로 접속된다. 애노드가 스위칭 로드 감소 캐패시터(C6)의 각 단자에 접속되는 다이오드(D7, D8)는 저항기(R7, R8)의 각각과 병렬로 접속된다.
도 6에 도시된 회로 장치에서, LC 병렬 동조 회로는 트랜지스터(T1, T2)의 게이트 소스 경로와 병렬로 접속되는 것이 아니라, 하나의 단자를 통하여 각각의 트랜지스터 게이트에 접속되고 다른 단자를 통하여 다이오드(D7)(L4, C4) 및 D8(L3, C3)의 캐소드에 접속된다.
트랜지스터(T1)가 스위칭 온될 때, 스위칭 로드 감소 캐패시터(C6)는 방전된다. 만약 T1의 게이트 전압이 특정 임계값 이하로 떨어질 때, T1은 스위칭 오프한다. 이것은 C6를 충전시키고 전압은 R7 및 R8 양단에서 강하한다.
T2의 스위칭 온은 지연되어 C6의 방전 처리로 인한 저항기(R7) 양단 전압 강하는 T2를 위하여 구동 전압으로부터 감해지고, 이것은 L4, C4, R4 및 HW1으로 구성된 구동 회로에 의해 유도된다.
T1의 스위칭 오프를 방해하여 매우 높은 스위칭 손실을 유발하는 R8 양단 전압 강하는 다이오드(D8)에 의해 그것의 순방향 전압으로 제한된다.
T2의 게이트 전압이 임계값 이하일 때, T2는 스위칭 오프하고, 캐패시터(C6)는 코일(L2)에 제공된 전류에 의해 저항기(R7 및 R8)를 통하여 다시 방전된다. R7양단 전압 강하는 다이오드(D7)에 의해 순방향 전압으로 제한되고 R8 양단 전압은 트랜지스터(T1)에 배열된 구동 회로에 의해 유도된 전압으로부터 감해져서 T1의 스위칭 온은 지연된다.
저항기(R3, R4 또는 R13, R14)(도 5)는 선형, 비선형 또는 온도 종속적일 수 있다. 그것에 의해 환경 조건 또는 전체 장치 상태에 따라 두 개의 스위칭 엘리먼트를 구동하는 것이 가능하다. 예를들어, 매우 높은 환경 온도에서, 전체 장치의 전력 소비는 온도 증가와 비례하여 저항기(R3, R4, R13, R14)의 저항이 작아짐으로써 감소된다는 것이 제안되었다.
특별한 조건하에서 조차 신뢰할 수 있는 동작을 보장하기 위한 방식으로 전체 장치의 임시 동작 상태(램프의 대량 생산시 매우 높은 동작 전압같은)에 반응하도록 구동 회로가 의도되면 비선형 저항기는 사용될 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 회로 장치의 다른 실시예를 도시한다. 이런 회로 장치에서, 구동 회로(AS)는 LC 병렬 동조 회로에 의해 형성된 구동 신호를 반전시키는 다른 스위칭 엘리먼트(TR)를 가진다. 이런 추가의 스위칭 엘리먼트(TR)는 바람직하게 트랜스포머이고, 상기 트랜스포머가 LC 병렬 동조 회로의 인덕터(L3, L4)를 구성하는 것은 가능하다. 구동 회로는 LC 병렬 동조 회로의 구동 신호가 하나의 스위칭 엘리먼트에 유도되고(예를들어 T1) LC 병렬 동조 회로의 반전된 구동 신호가 다른 스위칭 엘리먼트에 유도되는(예를들어 T2) 방식으로 구성된다. 이것은 인버터의 두 개의 스위칭 엘리먼트의 동작시 비대칭을 생성하지 않는다. LC 병렬 동조 회로 성분을 제조하기 위한 허용오차는 스위칭 엘리먼트(T1, T2) 양쪽에 똑같은 효과를 가진다.
도 4에 도시된 바와같이, 구동 회로는 스위칭 엘리먼트(예를들어 T1)의 제어 입력이 추가의 스위칭 엘리먼트(TR)의 한 출력에 접속되고, 다른 스위칭 엘리먼트(예를들어 T2)의 제어 입력이 추가의 스위칭 엘리먼트(TR)의 다른 출력에 접속되는 방식으로 구성된다. LC 병렬 동조 회로는 동시에 두 개의 스위칭 엘리먼트(T1, T2)중 하나의 기준 전위가 아닌 기준 전위에 있다.
상기된 바와같이, 추가의 스위칭 엘리먼트는 예를들어, 하나 또는 그이상의 제 2권선을 가지는 트랜스포머이다. 각 제 2권선은 인버터의 적어도 하나의 스위칭 엘리먼트에 할당된다. 트랜스포머를 가지고, 하프 브리지의 두 스위칭 엘리먼트(T1, T2)에 대한 구동 신호의 요구된 DC 절연은 간단한 방식으로 제 2권선에 의해 생성된다.
도 7 및 8은 본 발명에 따른 회로 장치의 실시예를 도시하는데 펄스 모양 및 임피던스 컨버팅 4극(VP)은 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 제어 입력 및 대응 LC 병렬 동조 회로 사이에 루핑된다. 이런 4극은 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 스위칭 오프를 가속화한다.
도 7에 따른 회로 장치에서, 펄스 모양 또는 임피던스 컨버팅 4극(VP)은 두개의 다이오드와 하나의 작은 신호 바이폴라 트랜지스터를 가진 클리어링(clearing) 네트워크로서 설계된다.
도 8에 도시된 회로 변형은 MOSFET 트랜지스터 및 다이오드를 사용한다.
LC 병렬 동조 회로의 구동 전압이 감소할 때 오프 상태 전압을 만들음으로써, 다이오드가 LC 병렬 동조 회로 및 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 제어 입력 사이에 접속되는 4극 다이오드(VP)는 4극(VP)의 각 작은 신호 트랜지스터상에 스위칭하는 임계 전압을 형성한다. 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 입력 캐패시터는 상기에 의해 갑자기 방전되고 스위칭 엘리먼트는 스위칭 오프된다.
4극중 2극 실시예에서(도 7), 추가의 다이오드는 작은 신호 트랜지스터의 베이스 컬렉터 다이오드를 통하여 바람직하기 않은 전류의 흐름을 막는다.
도 9는 회로 장치의 추가의 실시예를 도시하고, 전압 종속 댐핑 성분(DG)(바람직하게 두 개의 제너 다이오드는 반대 직렬로 접속된다)은 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 제어 전압을 제한하기 위하여 LC 병렬 동조 회로와 병렬로 배열된다. 이런 배열은 스위칭 엘리먼트의 제어 입력에 대한 과전압을 보호한다.
상기된 실시예와 다른 또는 추가된것처럼 도 10에 도시된 바와같이, 제너 다이오드(ZD) 및 저항기(RZ)는 제너 전압이 스위칭 엘리먼트의 임계 전압에 가산되고 LC 병렬 동조 회로의 보다 높은 구동 전압이 스위칭 엘리먼트(T1 또는 T2)의 스위칭온을 유도하는 방식으로 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 제어 입력 및 LC 병렬 동조 회로 사이에 접속될 수 있다.
특히 비싸지 않은 구동 회로(AS)는 도 13에 도시된다. 두 개의 상보성 스위칭 엘리먼트(즉 : T1은 p 채널 MOSFET이고 T2는 n 채널 MOSFET이다)를 사용함으로써, 양쪽 스위칭 트랜지스터에 대한 공통 구동 전압을 생성할 수 있다. 스위칭 엘리먼트(T2)는 LC 병렬 동조 회로 구동 전압의 양의 하프 사이클에 의해 활성화되고, 스위칭 엘리먼트(T2)는 음의 하프 사이클에 의해 활성화된다. 부동 시간(양쪽 스위칭 엘리먼트는 스위칭 오프된다)은 구동 전압 값의 진폭이 스위칭 엘리먼트의 임계 전압보다 작은 구동 전압 값을 위하여 양쪽 스위칭 엘리먼트가 스위칭 오프된다는 사실에 의해 자동적으로 제공된다.
한편, 도 5에 따른 본 발명의 회로 장치에서, LC 병렬 동조 회로 구동 전압의 음의 하프 사이클의 일시적 연장은 상기에 비례하여 이루어지고 도 11에 따른 본 발명의 회로 장치가 LC 병렬 동조 회로 구동 전압의 DC 전압 오프셋을 이루는 것은 가능하여, 양의 하프 발진중 진폭은 음의 하프 발진중보다 진폭이 작다.
도 11에 다른 실시예에서, 다이오드(D9/D10) 및 저항기(R9/R10)로 구성된 병렬 회로는 다이오드(D9/D10)의 캐소드 및 저항기(R9/R10)의 한 단자가 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 제어 입력 기준 전위에 접속되는 방식으로 LC 병렬 동조 회로의 인덕터(L3, L4)와 직렬로 접속된다. 다이오드(D9/D10)의 애노드 및 저항기(R9/R10)의 다른 단자는 LC 병렬 동조 회로의 인덕터(L3, L4)에 접속된다.
이것에 대한 다른 변형에서처럼, 다이오드(D9/D10)의 애노드 및 저항기(R9/R10)의 한 단자는 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 제어 입력에 접속되고, 다이오드(D9/D10)의 캐소드 및 저항기(R9/R10)의 다른 단자는 LC 병렬 동조 회로의 인덕터(L3, L4)에 접속된다.
이것은 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 제어 입력에 관한 LC 병렬 동조 회로의 출력 전압에서 저항기(R9, R10)의 레지스턴스를 통하여 조절할 수 있는 음의 DC 전압 오프셋(T1, 게이트), (T2, 게이트) [sic]을 이루어, 똑같은 기간동안 양의 펄스 폭이 짧아지고, 스위칭 엘리먼트의 활성화를 유도한다.
도 16은 도 11에 도시된 회로 장치에 대한 시간 함수로서 관련 전압 파형을 도시한다. 이런 경우에, 도 16a는 U(T1, 게이트), (T1, 게이트) 및 U(HW1)의 파형을 도시하고, 도 16b는 U(T2, 게이트), (T2, 게이트)를 도시한다. (TX, 게이트)는 스위칭 엘리먼트(T1, T2) 구동 전압 U(TX, 게이트)의 평균 오버 타임을 나타낸다. 코일 양단에, DC 전압이 발생되어 코일을 통하여 흐르는 전류에 의해 그것의 오움 임피던스가 생성되는 것이 가능하기 때문에, LC 병렬 동조 회로(L3, L4)의 인덕터 양단의 전압 강하는 시간 평균 UL=0V를 가진다. 다이오드(D9/D10)의 병렬 접속으로 인해, 음의 전압은 저항기(R9/R10)를 가로지르는 평균 시간으로서 발생할 수있고, 키르히호프 전압 법칙을 바탕으로, 상기 전압은 LC 병렬 동조 회로의 캐패시터(C3, C4)의 DC 전압에 의해 보상되고 AC 전압(UC(t))상에 중첩된다.
키르히호프 법칙을 바탕으로, 직렬 회로내의 LC 병렬 동조 회로(L3, L4)의 인덕터 및 R9/R10 및 D9/D10의 병렬 회로 장치는 임의적이다.
중첩된 DC 전압 덕분에, 제어 신호는 하프 브리지 회로 엘리먼트의 제어 입력에서 셋업되고, 그것의 듀티 비는 하프 브리지 스위칭 엘리먼트상에 스위칭하기에 충분한 전압에 대해 50%작다. 이것은 도 16에 도시된다. 도 11에 따라 구성된 구동 회로부(AS1 및 AS2)의 제어 저압 시간 평균은 음이고, 양의 하프 사이클 진폭은 음의 하프 사이클 진폭보다 작은 크기를 가진다.
부동 시간(tT)을 늘리는 추가의 회로 장치는(양쪽 tT ; 하프 브리지 스위칭 엘리먼트(T1, T2)가 스위칭 오프된다) 도 12에 도시된다. 도 12에 따른 회로에 대한 관련 전압 파형은 도 17에 도시되고, 도 17a는 U(HW1), U(T1, 게이트) 및 U(L3), (T1, 게이트)를 도시하고, 도 17b는 U(HW2), U(T2, 게이트) 및 U(L4)(T2, 게이트)를 도시한다.
도 12에 도시된 회로 장치에서, 클램핑 저항기(RK1, RK2)는 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 제어 입력 및 상기 제어 입력에 대한 기준 전위 사이에 삽입된다. 부동 시간을 늘리기 위하여(tT ; T1, T2는 스위칭 오프된다), 저항 분할기(RS1/S3/RS2/S4) 및 추가의 스위칭 엘리먼트(T3, T4)는 LC 병렬 동조 회로의 제어 출력 및 스위칭 엘리먼트(T1, T2) 사이에 삽입된다.
사용된 스위칭 엘리먼트(T3, T4)는 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 제어 라인(게이트 라인)에 삽입된 pnp 트랜지스터이다.
이것에 대한 다른 변형에서, 사용된 스위칭 엘리먼트(T3, T4)는 T3, T4의 컬렉터가 스위칭 엘리먼트(T1, T2), LC 병렬 동조 회로에 대한 에미터 및 전압 분할기(RS1, RS2 ; RS3, RS4)의 중앙 탭에 대한 베이스에 접속되는 방식으로, 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 제어 입력(소스)의 기준 전위 라인에 삽입되는 npn 트랜지스터일 수 있다.
이런 경우에 LC 병렬 동조 회로의 구동 전압은 저항 분할기(RS1/S3/RS2/S4)에 의해 LC 병렬 동조 회로의 제어 전압으로부터 형성되고, 스위칭 엘리먼트(T3, T4)를 위한 제어 전압이 T3, T4의 스위칭 온 임계 전압(임계 전압)을 초과하고 스위칭 온(도 12 및 도 17)할때까지 스위칭 엘리먼트(T1, T2)에 인가되지 않는다.
제어 트랜지스터(T3, T4)는 LC 병렬 동조 회로의 출력 및 하프 브리지 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 제어 입력 사이에 접속된다. 만약 제어 트랜지스터(T3, T4)가 오프되면, 하프 브리지 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 제어 전압은 0볼트이다. 이런 경우에, 저항기(RK1/RK2)는 게이트 소스 캐패시턴스를 충전시키지 않고(스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 입력 캐패시터) 그래서 외부 영향으로 인한 하프 브리지 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 갑작스러운 스위칭 온을 방지한다.
만약 LC 병렬 동조 회로의 구동 전압이 증가하면, 저항 분할기(RS1/S3/RS2/S4) 양단 전압 강하는 증가한다. RS1/S3 대 RS2/S4의 비율을 선택함으로써, 제어 저항기(RS1/S3) 양단의 전압 강하는 제어 트랜지스터(T3, T4)상에 스위칭하기에 충분히 크게되어 LC 병렬 동조 회로의 출력 전압을 세팅하는 것이 가능하다. 이런 동작 포인트에서, RS1 또는 RS3 양단 전압은 제어 트랜지스터(T3, T4)의 임계 전압만큼 크다(작은 신호 이극 트랜지스터의 경우에 약 0.6볼트).
LC 병렬 동조 회로의 추가 증가 출력 전압은 제어 트랜지스터(T3, T4)의 순방향 전압보다 작음에도 불구하고 제어 트랜지스터(T3, T4)상의 스위치를 통하여 하프 브리지 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 제어 입력으로 향해진다. 이것은 하프 브리지 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 스위칭 온을 유도한다. 저항기(RK1/RK2)는 제어 전압상에 중요한 효과를 가지지 않도록 충분히 높은 레지스턴스를 가지도록 선택된다.
제어 트랜지스터는 제어 저항기(RS1 또는 RS3) 양단 전압이 임계 전압 이하로 다시 떨어지고 제어 트랜지스터의 베이스 컬렉터 다이오드가 완전히 클리어될 때까지 스위칭 온 상태로 남는다.
하프 브리지 스위칭 엘리먼트는 LC 병렬 동조 회로의 구동 전압이 스위칭 온 을 위하여 요구된 하프 브리지 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 제어 전압보다 작기 때문에, 제어 트랜지스터(T3, T4)의 클리어링 단계와 무관하게, 신뢰적으로 스위칭 오프된다.
상기된 바와같이, 제어 트랜지스터(T3, T4)는 하프 브리지 회로 엘리먼트의 제어 입력 기준 전위 라인에 삽입될 수 있다. 이런 경우에, 저항 분할기(RS1/S3/RS2/S4)에 대한 값은 T3/T4의 베이스 및 에미터 사이에 접속된 전압 분할기의 저항기 양단 전압 강하가 제어 트랜지스터(T3, T4)의 스위칭 온을 유도하는 방식으로 선택된다.
도 13은 본 발명에 따른 회로 장치를 도시하는데, 하프 브리지 장치는 두 개의 상보성 트랜지스터(T1, T2)에 의해 형성된다. 구동 회로(AS)는 LC 병렬 동조 회로가 한편 두 개의 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 접속 포인트(하프 브리지 중간 포인트)에 접속되고, 다른 한편, 함께 접속된 두 개의 스위칭 엘리먼트의 제어 입력에 접속되는 방식으로 구성된다. 이런 실시예에서, 하나의 LC 병렬 동조 회로는 하프 브리지의 양쪽 스위칭 엘리먼트(T1, T2)를 구동시키기에 충분하고, 추가의 스위칭 엘리먼트, 예를들어, 트랜스포머는 요구되지 않는다.
상기된 회로 장치는 비록 다른 공통 프리 런닝 인버터(예를들어 비대칭 하프 브리지, 전체-브리지, 푸쉬 풀 또는 단일 트랜지스터 컨버터)가 사용될 수 있지만, 하프 브리지 장치가 바람직하게 장착된다.
230 볼트 AC 네트워크로부터 20와트의 전력을 소비하는 램프를 동작시키기 위한 도 1에 따른 회로 장치에 대한 회로 엘리먼트는 아래와 같이 도시된다.
본 발명의 효과는 권선부의 제조가 완전히 자동화될 수 있는 비교적 값싼 권선부분을 요구하기 때문에 본 발명에 따른 회로 장치는 비교적 경제적인 가격으로 제조될 수 있다.
도 1-13은 본 발명에 따른 회로 장치의 실시예.
도 14-17은 본 발명에 따른 회로 장치에서 선택된 전압 및 전류의 파형을 도시한 도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
EL : 저전압 방전 램프 SI : 퓨즈
C1 : 평활 캐패시터 GL : 정류기
L1 : 필터 코일 T1, T2 : 스위칭 엘리먼트
R1, R2 : 저항기 KL : PTC 저항기
HW1, HW2 : 보조권선 AS : 구동 회로

Claims (23)

  1. 적어도 하나의 인덕터(L2) 및 적어도 하나의 캐패시터(C7, C8, C9)를 가진 로드 회로, 두 개의 스위칭 엘리먼트(T1, T2)를 가진 하프 브리지 장치로서 구성될 수 있는 인버터, 및 상기 스위칭 엘리먼트(T1, T2)를 구동하기 위한 구동회로(AS)를 가진 램프(EL), 특히 저압 방전 램프를 동작시키기 위한 회로 장치에 있어서,
    상기 구동 회로(AS)는 적어도 하나의 LC 병렬 동조 회로(L3C3, L4C4)를 갖는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 로드 회로로부터의 에너지를 결합하기 위하여, 상기 LC 병렬 동조 회로는 저항기(R3, R4)를 통하여 로드 회로의 적어도 하나의 인덕터(L2)상의 보조 권선(HW1, HW2)에 전기 접속되는 것을 특징으로 하는 회로장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 로드 회로부터 LC 병렬 동조 회로로 에너지를 결합하기 위하여, LC 병렬 동조 회로의 인덕터(L3, L4)는 로드 회로의 인덕터(L2)에 자기적으로만 결합되고, 저항기(R13, R14)는 LC 병렬 동조 회로(도 2)에 접속될 수 있는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 로드 회로의 인덕터(L2)는 통합된 공기 갭을 가진 자기 회로이고 상기 LC 병렬 동조 회로의 인덕터(L3, L4)는 외부 공기 갭 또는 공기 코어 인덕터로 구성되는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 회로(AS)는 스위칭 엘리먼트에 지정된 회로부(AS1, AS2)로 구성되고, 스위칭 엘리먼트에 지정된 각각의 회로부(AS1, AS2)는 LC 병렬 동조 회로(도 1)를 가지는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 스위칭 엘리먼트에 지정된 각각의 회로부(AS1, AS2)중 LC 병렬 동조 회로(L3C3, L4C4)의 고유 공진 주파수는 동일한 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 스위칭부에 지정된 각각의 회로부(AS1, AS2)의 LC 병렬 동조 회로(L3C3, L4C4)는 각각 동일한 인덕터(L3, L4) 및 동일한 캐패시터(C3, C4)를 가지는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  8. 제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 다수의 LC 병렬 동조 회로의 인덕터는 자기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 하프 브리지 장치의 두 개의 스위칭 엘리먼트(T1, T2)는 두 개의 상보성 트랜지스터로부터 형성되고, 상기 구동 회로(AS)는 상기 LC 병렬 동조 회로가 한편, 두 개의 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 접속 포인트에 접속되고, 다른 한편, 서로 접속되는(도 13) 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 두 개의 제어 입력에 접속되는 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  10. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 회로(AS)는 LC 병렬 동조 회로에 의해 형성된 구동 신호를 반전시키는 추가의 스위칭 엘리먼트(TR)를 가지며, 상기 구동 회로는 LC 병렬 동조 회로의 구동 신호가 하나의 스위칭 엘리먼트(T1)에 공급되고 상기 LC 병렬 동조 회로의 반전된 구동 신호는 각각 다른 스위칭 엘리먼트(T2)에 공급되는 방식으로 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  11. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 회로(AS)는 반전된 형태로 LC 병렬 동조 회로에 의해 형성된 구동 신호를 제 1출력에 생성하고, 비반전된 형태로 LC 병렬 동조 회로의 구동 신호를 제 2출력에 생성하는 추가의 회로부(TR)를 가지며, 상기 구동 회로(AS)는 하나의 스위칭 엘리먼트(T2)의 제어 입력이 스위칭 엘리먼트(TR)의 제 1출력에 접속되고, 다른 스위칭 엘리먼트(T1)의 제어 입력이 스위칭 엘리먼트(TR)의 제 2출력에 접속되는(도 4) 방식으로 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  12. 제 10항 또는 제 11항에 있어서, 상기 추가의 스위칭 엘리먼트(TR)는 트랜스포머인 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 트랜스포머는 하나 또는 그 이상의 2차 권선을 가지며, 각각의 2차 권선은 인버터의 적어도 하나의 스위칭 엘리먼트(T1, T2)에 할당되는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  14. 제 2항 내지 제 13항중 어느 한 항에 있어서, 상기 저항기(R3, R4; R13, R14)는 선형, 비선형 또는 온도 종속적인 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  15. 제 1항 내지 제 14항중 어느 한 항에 있어서, 다이오드(D3, D4) 및 저항기(R5, R6)로 구성된 직렬 회로는 하프 브리지(T1, T2 스위칭 오프)의 부동시간(tT)이 연장되도록(도 5) 인버터의 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 제어 입력에서 제어 전압이 음인동안 LC 병렬 동조 회로의 하프 사이클이 매우 강하게 댐핑되는 방식으로 LC 병렬 동조 회로와 병렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  16. 제 1항 내지 제 10항중 어느 한 항에 있어서, LC 병렬 동조 회로 및 스위칭 엘리먼트(T1, T2) 사이에 추가의 저항기(R7, R8)는 배열되어, 캐패시터(C6)의 전하 전달에 의한 스위칭 로드 감소 캐패시터(C6)의 전하 전달 단계동안, 전압은 강하되고 LC 병렬 동조 회로의 구동 전압을 카운터액트하여(counteract) 스위칭 로드 감소 캐패시터(C6)의 전하 전달 동안 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 스위칭 온이 방지되는(도 6)것을 특징으로 하는 회로 장치.
  17. 제 16항에 있어서, 다이오드(D7, D8)는 상기 다이오드(D7, D8)의 애노드가 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 제어 입력에 접속되지 않는 LC 병렬 동조 회로의 단자에 접속되고 상기 다이오드(D7, D8)의 캐소드가 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 기준 전위에 접속되는 방식으로 추가의 저항기(R7, R8)와 병렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  18. 제 1항 내지 제 16항중 어느 한 항에 있어서, 스위칭 엘리먼트의 제어 입력과 대응 LC 병렬 동조 회로 사이에, 펄스 모양 및 임피던스 컨버팅 4극(VP)이 스위칭 엘리먼트의 스위칭 오프를 가속화시키도록 루핑(loop)되는(도 7 및 도 8) 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  19. 제 1항 내지 제 16항중 어느 한 항에 있어서, 전압 종속 댐핑 소자(DG)는 LC 병렬 동조 회로와 병렬로 배열되는(도 9) 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  20. 제 1항 내지 제 16항중 어느 한 항에 있어서, 제너 다이오드의 애노드에 접속된 저항기(RZ) 및 제너 다이오드(ZD)로 구성된 직렬 회로는 LC 병렬 동조 회로와 병렬로 접속되고, 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 제어 입력은 제너 다이오드의 애노드에 접속되고 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 기준 전위는 저항기(RZ) 및 LC 병렬 동조 회로 사이의 접속 포인트에 접속되는(도 10) 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  21. 제 1항 내지 제 14항중 어느 한 항에 있어서, LC 병렬 동조 회로의 인덕터(L3, L4)와 직렬로, 다이오드(D9/D10) 및 저항기(R9/R10)로 구성된 병렬 회로는 다이오드(D9/D10)의 캐소드 및 저항기(R9/R10)의 단자가 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 제어 입력중 기준 전위에 접속되고, 다이오드(D9/D10)의 애노드 및 저항기(R9/R10)의 다른 단자가 LC 병렬 동조 회로의 인덕터(L3, L4)에 접속되고, 또는 다이오드(D9/D10)의 애노드 및 저항기(R9/R10)의 단자가 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 제어 입력에 접속되고 다이오드(D9/D10)의 캐소드 및 저항기(R9/R10)의 다른 단자가 LC 병렬 동조 회로의 인덕터(L3, L4)에 접속되어, 결과적으로 저항기(R9/R10)의 저항을 통하여 조절할 수 있는 음의 DC 전압 오프셋은 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 제어 입력에 관한 LC 병렬 동조 회로의 구동 전압으로 이루어지는(도 11) 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  22. 제 1항 내지 제 14항중 어느 한 항에 있어서, 클램핑 저항기(RK1, RK2)는 스위칭 엘리먼트의 제어 입력 및 상기 제어 입력에 대한 기준 전위 사이에 삽입되고, 부동 시간(tT ; T1, T2 스위칭 오프)을 연장하기 위하여, 저항 분할기(RS1, RS2, RS3, RS4) 및 추가의 스위칭 엘리먼트(T3, T4)는 LC 병렬 동조 회로 및 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 제어 출력 사이에 삽입되고, 상기 스위칭 엘리먼트는 만약 저항 분할기(RSI1 RS2, RS3, RS4)에 의해 LC 병렬 동조 회로의 구동 전압으로부터 형성되고, 추가의 스위칭 엘리먼트(T3, T4)를 위한 제어 전압이 추후에 임계 전압을 초과하고 스위칭 온하면 LC 병렬 동조 회로의 구동 전압을 스위칭 엘리먼트에만 공급하는(도 12) 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  23. 제 1항 내지 제 22항중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위칭 엘리먼트(T1, T2)의 임계 전압은 소정 스위칭 엘리먼트의 온 타임이 생성될 수 있는 방식으로 미리 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
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