KR100458997B1 - 회로장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고압 방전 램프 (7) 를 점화하고 동작시키는 회로 장치에 관한 것으로, 램프에 접속하기 위한 출력단자 (6) 와 전원에 접속하기 위한 입력단자에 접속되어 있으며, 버크 컨버터를 함께 형성하는 스위칭 수단 (1) 과, 유도 수단 (2) 및 정류 수단 (4) 을 구비하고, 스위치 온 신호 및 스위치 오프 신호에 의해 각각 전도 상태 및 비전도 상태로 교대로 스위칭 수단을 주기적으로 스위칭하여 램프에 전류를 공급하는 수단을 구비하며, 상기 유도 수단 (2) 은 주 권선 (21) 과, 스위치 오프 신호를 발생시키기 위한 출력 (9) 을 갖는 적분 회로망 (9) 의 일부를 형성하는 2차 권선 (22) 을 구비한다.

Description

회로 장치 {CIRCUIT ARRANGEMENT}

본 발명은 고압 방전 램프를 점화하고 동작시키는 회로 장치에 관한 것으로, 전원에 접속하기 위한 입력단자 및 램프에 접속하기 위한 출력단자에 접속되고, 버크 컨버터를 함께 형성하는 스위칭 수단, 유도 수단, 및 정류 수단을 구비하며, 스위치 온 신호와 스위치 오프 신호에 의해 각각 전도 상태와 비전도 상태로 교대로 스위칭 수단을 주기적으로 스위칭하여 램프로 전류를 공급하는 수단을 구비하며, 유도 수단은 주 권선과, 스위치 오프 신호를 발생시키기 위한 적분 회로망의 일부를 형성하는 2차 권선을 구비한다.

상기 설명한 종류의 회로 장치는 EP-A-0 401 931 = USP 5,068,572 호에 개시되어 있다. 공지된 회로 장치는 프로젝션 TV 장치의 일부를 형성하는 고압 방전 램프를 점화하고 동작시키는 데에 매우 적합하다. 버크 컨버터로 알려진 스위치 모드 전원의 타입은 또한 다운 컨버터, 스텝-다운컨버터, 인덕터-연결된 스텝-다운컨버터 및 다이렉트-다운컨버터와 같은 다른 명칭으로도 알려져 있다. 변압기 형태의 전기 절연이 입력단자와 출력단자 사이에 제공된다.

버크 컨버터는 공지된 회로 장치에서 자기 발진 모드로 동작한다.

공지된 회로 장치에서 매우 일정한 밝기의 플럭스가 램프에 의해 발생되도록 비교적 광역인 전류 및 전압 범위에 걸쳐 일정한 전력을 접속된 램프에 실제로 공급하는 것이 가능하다. 자기 발진 모드는 스위칭 수단의 주기적인 스위칭에서, 특히 램프 동작이 안정한 전류 전압 범위 내에서 낮은 스위칭 손실을 특징으로 한다. 바람직하게는, 다운 컨버터는 비전도 상태에서 전도 상태로의 스위칭이 안정된 램프 동작동안 인간의 가청 한계 이상의 주파수에서 발생하도록 구성된다. 그 결과, 유도 수단의 크기를 비교적 작게 유지할 수 있다.

스위치 오프 신호를 발생시키기 위해, 공지된 회로 장치에서, 개별적인 세트 제어 신호와, 적분 회로망의 출력에서 나오며 유도 수단을 통과하는 전류의 값에 비례하는 신호가 비교된다. 적분 회로망의 출력에서의 신호가 개별적인 세트 제어 신호와 같게 되면, 스위치 오프 신호가 발생되고, 스위칭 수단은 전도 상태에서 비전도 상태로 스위칭된다.

공지된 회로 장치에서, 적분 회로망은 용량성 수단을 구비하고, 용량성 수단 양단의 전압은 유도성 수단을 통하는 전류값에 비례하는 신호를 발생시킨다. 비교적 간단한 구성의 제어된 전류원은 접속된 부하 (램프) 내의 전력이 제어될 수 있는 공지된 회로 장치로 실현된다. 공지된 회로 장치의 자기 발진 모드는 스위치 온 신호의 발생과 비전도 상태에서 전도상태로의 스위칭 수단의 스위칭 동작이 유도성 수단의 주 권선을 통과하는 전류가 0 이 되고, 이후에 유도성 수단의 주 권선을 포함한 동조 회로가 활성화되는 경우 발생한다는 사실을 특징으로 한다. 이는 주 권선 양단에 전압을 발생시킨다. 발생된 전압은 유도성 수단의 2차 권선으로 변압된다. 또 다른 2차 권선은 스위치 온 신호를 발생시키기 위한 전압원을 교대로 형성한다. 이는 복잡한 구성의 회로 장치로 귀결되고, 이는 제조 비용 면과 회로 장치의 소형화의 가능성 면에서 단점이 된다.

도 1 은 고압 방전 램프 (7)를 점화하고 동작시키는 회로 장치를 나타내는 도면이다.

본 발명의 목적은 상기 단점을 없애기 위한 수단을 가진 회로 장치를 제공하는 것이다. 본 발명에 따르면, 상기 목적을 위해, 개시부에서 언급한 종류의 회로 장치는 2차 권선이 스위치 온 신호를 발생시키기 위한 전압 분할 회로의 일부도 형성하는 것을 특징으로 한다.

2차 권선이 스위치 오프 신호와 스위치 온 신호를 모두 발생시키는 전압원으로서 동작할 수 있다고 알려져 있다. 이는 회로 장치의 구성을 상당히 단순화시킬 수 있으므로, 소형화 및 제조시 비용의 절감 면에서 더 큰 장점을 갖는다. 상술한 수단은 스위치 온 및 스위치 오프 신호가 교대로 발생되어야 한다는 사실을 바람직하게 이용한다.

본 발명에 따른 회로 장치의 바람직한 실시형태에서, 주 권선은 버크 컨버터의 정류 수단을 단락시키는 캐패시턴스를 갖는 동조 회로를 형성한다. 주 권선을 포함한 동조 회로의 캐패시터가 입력단자 중의 하나에 접속되는 공지된 회로 장치와는 대조적으로, 상술한 바람직한 실시형태에서 캐패시턴스는 공통 접지점에 의해 회로 장치의 출력단자 중의 하나에 접속된다. 그 결과, 캐패시턴스 양단의 최대 전압이 공지된 회로 장치에서의 상황과 비교하여 크게 제한된 상태로 남아있게 된다. 이는 결과적으로 회로 장치의 구성을 더욱 단순하게 한다.

스위칭 수단의 전도 기간의 시작시 적분 회로망에 대해 정확한 전압 분포를 실현시키도록 스위칭 수단이 비전도 상태인 동안, 정류 수단을 통과하여 흐르는 전류의 검출에 의해 발생된 신호를 적분 회로망에 공급하는 것이 바람직하다는 것이 알려져 있다. 이 목적을 위해, 회로 장치에는 간단한 방법으로 적당한 검출 수단이 제공된다. 검출 수단의 매우 간단한 구현은 옴 (ohmic) 임피던스의 형태를 취한다. 바람직하게는, 검출 수단이 입력단자 중의 하나와 출력단자 중의 하나 사이에 있는 직접 전기 접속선과 정류 수단 사이에 접속된다. 이와 같이 위치된 검출 수단은, 그 위치가 입력단자 및 전원으로 고주파 간섭 신호의 공급을 초래하지 않는다는 이점을 갖는다. 또 다른 이점은 검출 수단에 의해 발생된 신호가 전원에 의해 전달된 전압과는 무관하다는 것이다. 결과적으로, 적분 회로망의 공급은 출력이 적분 회로망의 출력에 접속되는 연산 증폭기 (op-amp) 에 의한 옴 임피던스의 단락을 통해 매우 바람직한 방식으로 구현될 수도 있다. 이는 비교적 간단한 회로 장치를 형성할 수 있게 하여 소형화의 부수적인 장점을 갖는다. 상술한 방식에서, 유도 수단을 통하는 전류의 값에 비례하는 신호가 적분 회로망의 출력에서 항상 존재한다는 것이 확인되었다.

이하, 실시형태의 도면을 참조하여 상술한 본 발명의 양태와 또 다른 양태들을 더욱 상세히 설명한다.

도시된 바와 같이, 본 회로 장치는 전원에 접속하기 위한 입력단자 (5) 및 램프에 접속하기 위한 출력단자 (6) 에 접속되고, 버크 컨버터를 함께 형성하는 스위칭 수단 (1), 유도 수단 (2) 및 정류 수단 (4) 을 구비하고; 스위치 온 신호 및 스위치 오프 신호에 의해 각각 전도 상태 및 비전도 상태로 교대로 스위칭 수단을 주기적으로 스위칭하여 램프에 전류를 공급하는 수단을 구비하며; 유도 수단 (2) 은 주 권선 (21) 과, 스위치 오프 신호를 발생시키기 위한 출력 (90) 을 갖는 적분 회로망 (9) 의 일부를 형성하는 2차 권선 (22)을 구비한다.

2차 권선은 스위치 온 신호를 발생시키기 위한 전압 분할 회로 (10) 의 일부를 또한 형성한다.

또한, 버크 컨버터는 용량성 버퍼 수단 (3) 을 구비한다.

입력단자 (5) 중의 하나와 출력단자 (6) 중의 하나 사이에는 직접 전기접속선 (15) 이 제공된다. 옴 임피던스 (13) 는 여기서 직접 접속선 (15) 과 정류 수단 (4) 사이에 접속되어 있다. 옴 임피던스는 정류 수단을 통하여 흐르는 전류를 검출하기 위한 검출 수단 (12) 의 일부를 형성한다. 옴 임피던스는 출력 (140) 이 적분 회로망 (9) 의 출력 (90) 에 접속되는 연산 증폭기 (14) 에 의해 단락된다. 그러므로, 정류 수단을 통하는 전류의 값이 신뢰성 있게 검출되며 적분 회로망의 출력에서의 신호는 유도 수단을 통과하는 전류의 값과 비례하게 된다.

회로 장치는, 비전도 상태인 스위칭 수단 (1) 에 의해 정류 수단 (4) 에 전류가 더 이상 흐르지 않는 경우, 주 권선 (21) 과 함께 동조 회로를 형성하는 캐패시턴스 (11) 를 추가로 구비한다. 따라서, 주 권선 양단에서 상승하는 전압은 2차 권선 (22) 내의 전압을 유도하여, 전압 분할 회로 (10) 를 통해 스위치 온 신호를 발생시키는 전압원을 교대로 형성한다. 대체적인 실시형태에서, 전원의 전압을 스위칭 수단을 동작시키기에 적합한 DC 전압으로 변환시키는 스위칭 수단 (1) 과 입력단자 (5) 사이에 컨버터 부분 (미도시) 이 포함된다. 컨버터 부분은 특히 입력단자들 사이에 접속된 비교적 큰 캐패시터 (C) 를 구비한다. 이 경우의 동조 회로는 캐패시터 (C) 와 스위칭 수단 양단에 접속된 캐패시터 (11') 를 구비한다. 이 실시형태에서는 캐패시턴스 (11) 는 필요하지 않다.

적분 회로망 (9) 에서 발생된 스위치 오프 신호는 제어 회로 (100) 로 보내지고, 전압 분할 회로 (10) 에서 발생된 스위치 온 신호도 제어 회로 (100) 로 보내진다. 제어 회로 (100) 는 스위칭 수단을 스위칭하기 위해 필요한 실제적인 제어를 제공한다.

주기적으로 극성이 변하는 전류가 램프 동작동안 램프를 통해 흐르기 때문에, 램프를 포함한 수단 (8) 은 많은 실제 경우에 정류 회로를 구비한다. 또한, 수단 (8) 은 일반적으로 램프를 점화하기 위한 전압 펄스를 발생시키는 점화 회로를 구비한다. 정류 회로와 점화 회로 모두는 일반적으로 본 발명에 따른 회로 장치의 일부를 형성한다. 정류 수단은 램프가 DC 동작에 적합한 경우에 생략될 수도 있다.

상술한 회로 장치의 실제 구현에서는, 후자가 Philips 에서 제조한 UHP 타입의 고압 금속 할로겐 램프를 동작시키는 데에 적합하다. 회로 장치의 실제적인 구현은 220V, 50Hz 전원에 접속하는 것이 적합하다. 이런 목적을 위해서, 회로 장치는 입력단자에 접속된 AC 전압을 스위칭 수단을 동작시키는 데에 적합한 DC 전압으로 변환시키는 스위칭 수단과 입력단자들 사이에 배치되어 있는 회로부 (공지된 것으로서 도면에 도시하지 않음) 를 구비한다. 컨버터 부분은 입력단자들 사이에 47㎌ 의 캐패시터 (C) 를 구비한다. International Rectifier에서 제조한 IRF840 타입의 MOSFET 가 스위칭 수단 (1) 으로 사용된다. 유도 수단 (2) 은 페라이트 코어와, 100 회 감긴 주 권선 및 30 회 감긴 2차 권선을 갖는 변압기에 의해 형성된다. 용량성 버퍼 수단은 0.82 ㎌ 의 캐패시턴스 값을 갖는다. 정류 수단 (4) 은 Philips 에서 제조한 BYV29F500 타입 다이오드로 형성된다. 스위칭 수단 (1) 은 560 ㎊ 의 캐패시터 (11') 에 의해 단락된다. 실제 실시형태에서 검출 수단 (12) 은 CA 1340 M96 타입의 연산 증폭기에 의해 단락된 0.15 Ω의 옴 임피던스를 포함한다. 옴 임피던스 (13) 의 값, 적분 회로망 소자의 치수 및 유도 수단 (2) 의 주 권선과 2차 권선 사이의 권선비와 무관하게 설정되는 증폭율은 100/30 이다.

상술한 회로 장치의 실제적인 구현은 프로젝션 TV 장치에서 사용하기에 매우 적합하다.

대체적인 가능한 응용은 예를 들면, 자동차 랜턴 시스템에서 방전 램프의 동작이다.

Claims (7)

1. 전원에 접속하기 위한 입력단자 및 상기 램프에 접속하기 위한 출력단자에 접속되고, 버크 컨버터를 함께 형성하는 스위칭 수단, 유도 수단, 및 정류 수단을 구비하며,

   스위치 온 신호 및 스위치 오프 신호에 의해 각각 전도 상태 및 비전도 상태로 교대로 상기 스위칭 수단을 주기적으로 스위칭하여 상기 램프로 전류를 공급하는 수단을 구비하며,

   상기 유도 수단은, 주 권선과, 상기 스위치 오프 신호를 발생시키기 위한 적분 회로망의 일부를 형성하는 2차 권선을 구비하는, 고압 방전 램프를 점화하고 동작시키기 위한 회로 장치로서,

   상기 2차 권선은, 상기 스위치 온 신호를 발생시키기 위한 전압 분할 회로의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 주 권선은 상기 버크 컨버터의 상기 정류 수단을 단락시키는 캐패시턴스를 갖는 동조 회로를 형성하는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 회로 장치는 상기 정류 수단을 통해 흐르는 전류를 검출하기 위한 검출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 검출 수단은 상기 스위칭 수단이 비전도 상태인 주기 동안 상기 적분 회로망에 공급하기 위한 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 입력단자 중의 하나와 상기 출력단자 중의 하나 사이에 직접 전기 접속선이 존재하며, 상기 검출 수단은 상기 직접 전기 접속선과 상기 정류 수단 사이에 접속되는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 검출 수단은 옴 임피던스를 구비하는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 옴 임피던스는 출력이 상기 적분 회로망의 출력에 접속된 연산 증폭기에 의해 단락되는 것을 특징으로 하는 회로 장치.

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