KR100707398B1 - Electronic ballast driven by dc power supply having the circuit started at a low voltage - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 저 전압 스타트 회로를 갖는 직류전압용 전자식 안정기에 관한 것으로, 고전력용에 적합하고, 특히, 저전압용에서도 동작을 할수 있도록 인버터 회로의 스타트를 향상시키는 회로를 첨가하는 바, 이를 위해, 직류 전압을 입력받아 고주파 출력을 발생시켜 램프(8)를 구동하는 인버터 회로부(5); 및 상기 인버터 회로부(5)의 고주파 출력에 의해 램프(8)와 공진회로를 구성하는 공진회로부(6); 를 포함하는 직류전압용 전자식 안정기로서, 상기 안정기는, 상기 인버터 회로부(5)의 구동과 동시에, 초크트랜스(L1)에서 유도된 높은 유도전압을 정전압회로(D10, C4)에서 정전압으로 유지하여 인버터의 스위칭 소자에 공급함으로써, 인버터 회로부를 안정적으로 구동하도록 하는 초기 스타트 회로부(4) 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an electronic ballast for direct current voltage having a low voltage start circuit, and is suitable for high power, in particular, to add a circuit for improving the start of the inverter circuit to operate even at low voltage, for this purpose, An inverter circuit unit 5 which receives a DC voltage and generates a high frequency output to drive the lamp 8; And a resonant circuit part 6 constituting the resonant circuit with the lamp 8 by the high frequency output of the inverter circuit part 5; An electronic ballast for direct current voltage comprising: the ballast maintains a high induced voltage induced in the choke transformer (L1) at a constant voltage in the constant voltage circuits (D10, C4) at the same time as the drive of the inverter circuit unit (5); It is characterized in that it further comprises an initial start circuit section 4 for stably driving the inverter circuit section by supplying it to the switching element of.
안정기, 직류, 저전압, 초기 스타트, 초크트랜스 Ballast, DC, Low Voltage, Initial Start, Choke Trans
Description
도 1은 본 발명에 관한 전자식 안정기의 블록도.1 is a block diagram of an electronic ballast according to the present invention.
도 2는 본 발명에 관한 전자식 안정기의 상세회로도.2 is a detailed circuit diagram of the electronic ballast according to the present invention.
도 3은 본 발명의 저전압 및 저전류비교기 회로의 동작특성도.3 is an operational characteristic diagram of a low voltage and low current comparator circuit of the present invention.
도 4는 본 발명의 고전압 및 고전류비교기 회로의 동작특성도.4 is an operating characteristic diagram of a high voltage and high current comparator circuit of the present invention.
도 5는 본 발명의 제어부 회로의 동작특성도.5 is an operation characteristic diagram of a control unit circuit of the present invention.
도 6은 본 발명의 인버터전류 검출부 회로의 동작특성도.6 is an operation characteristic diagram of the inverter current detector circuit of the present invention.
도 7은 본 발명의 저전압 스타트회로의 동작특성도.7 is an operation characteristic diagram of a low voltage start circuit of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1. 고전압 및 고전류 비교부 2. 저전압 및 저전류 비교부 1. High voltage and high
3. 제어부 4. 초기 스타트회로부3.
5. 인버터 회로부 6. 공진회로부5.
7. 전류감지부 8. 램프7.
본 발명은 저 전압에서도 안정적으로 스타트되는 초기 스타트 회로를 갖는 직류전압용 전자식 안정기에 관한 것으로, 인버터 구동시 초크트랜스에서 유도된 고 전압을 정전압 회로에서 일정하게 유지시킴으로써, 낮은 입럭전압으로도 안정적으로 구동이 가능한 직류전압용 전자식 안정기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
또한, 정상적인 입력전압에서 형광램프 또는 인버터 전류가 설정치 (예를들어 ±20%) 에서 저전류 (또는 과전류) 가 발생되면 전류감지부의 제어전압으로 전자식 안정기의 동작을 제어하는 바, 과전류에 의한 전자식 안정기의 동작을 제어하여 안정기의 수명을 연장시키고, 저전류의 현상인 램프 연결선이 연결되지 않고 탈피되어 한쪽의 연결선이 등기구와 접촉이 되거나, 무부하 상태로 안정기가 설치되면, 전류감지부의 제어전압으로 안정기의 동작을 멈추게 한다. In addition, if a low current (or overcurrent) is generated at a set value (for example, ± 20%) at a normal input voltage, the operation of the electronic ballast is controlled by the control voltage of the current sensing unit. By controlling the operation of the ballast, the life of the ballast is prolonged, and the lamp connection wire, which is a phenomenon of low current, is disconnected and is disconnected so that one wire is in contact with the luminaire, or when the ballast is installed under no load, Stop the ballast.
전자식 안정기는 안정기에 시동용 반도체 소자를 포함시킨 것으로, 그 스위칭 작용이나 전극 가열용 권선으로 전극을 예열하고 반도체 스위칭 작용으로 램프를 시동시키며, 점등 중에는 램프 전류 및 전극 가열용 권선에 의해 전극이 가열되는 회로방식에 사용되는 안정기인 바, Electronic ballasts contain a starting semiconductor element in the ballast, which preheats the electrode with its switching action or electrode heating winding and starts the lamp by the semiconductor switching action, while the lamp is heated by the lamp current and the electrode heating winding during lighting. It is a ballast used for the circuit method
일반적으로 D.C용 형광등용 안정기는 트랜지스터를 이용한 인버터를 사용하므로 주로 저전력용에 사용되어 왔다. 또한, 낮은 전압에서도 동작을 시킬 수 있는 장점도 갖고는 있지만 트랜지스터의 베이스전압이 낮아(0.7V) 안정기의 상황에 따른 제어기능을 갖출 수 없고, 이를 제어하기에는 많은 회로가 첨부되며, 효율이 떨어지는 등, 많은 단점을 안고 있었다. In general, the ballast for fluorescent lamps for D.C. has been mainly used for low power because it uses an inverter using a transistor. In addition, it has the advantage that it can operate at low voltage, but the base voltage of transistor is low (0.7V), so it cannot be equipped with the control function according to the situation of the ballast. , Had many disadvantages.
따라서, 본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하고자 종래의 D.C용 형광등용 안정기의 단점인 효율을 향상시키고, 고전력용에 적합하고, 다양한 제어기능을 갖추어, 저전압이나 과전압이 입력이 되거나 램프의 불량으로 인한 과부하, 오결선이나 무부하 상태를 검출하는 전류검출부 회로를 개발하여 안정기를 제어함으로써 안정기의 불량을 최소화 하였으며, 특히, 저전압용에서도 동작을 할수 있도록 인버터 회로의 스타트를 향상시키는 회로를 첨가하였다.Therefore, the present invention, to solve the above problems, improve the efficiency, which is a disadvantage of the conventional fluorescent ballast for DC, suitable for high power, equipped with various control functions, low voltage or overvoltage is input or defective lamp By developing a current detector circuit that detects overload, miswiring or no-load condition due to the controller, the ballast is minimized by controlling the ballast. In particular, a circuit that improves the start of the inverter circuit is added to operate at low voltage.
또한, 과전류 및 과전압을 방지함과 동시에 램프전류를 소정의 범위 내로 제한하므로 인하여 램프의 수명을 연장시켰다.In addition, while preventing overcurrent and overvoltage, the lamp current is limited within a predetermined range, thereby extending the life of the lamp.
그리고, 본 발명은 D.C전압의 극성이 바뀌어 입력이 되면 안정기의 동작을 멈추게 하여 회로를 보호하였다. The present invention protects the circuit by stopping the operation of the ballast when the polarity of the D.C voltage is changed and input.
본 발명의 추가의 목적이나 효과는, 첨부한 도면을 참고하여 기술한 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.Further objects and effects of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention described with reference to the accompanying drawings.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 관한 저 전압 스타트 회로를 갖는 직류전압용 전자식 안정기는, 직류 전압을 입력받아 고주파 출력을 발생시켜 램프(8)를 구동하는 인버터 회로부(5); 및 상기 인버터 회로부(5)의 고주파 출력에 의해 램프(8)와 공진회로를 구성하는 공진회로부(6); 를 포함하는 직류전압용 전자식 안정기로서, 상기 안정기는, 상기 인버터 회로부(5)의 구동과 동시에, 초크트랜스(L1)에서 유도된 높은 유도전압을 정전압회로(D10, C4)에서 정전압으로 유지하여 인버터의 스위칭 소자에 공급함으로써, 직류 입력전압이 저전압인 경우에도 인버터 회로부를 안정적으로 구동하도록 하는 초기 스타트 회로부(4) 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.An electronic ballast for a direct current voltage having a low voltage start circuit according to the present invention for achieving the above object comprises: an inverter circuit unit (5) for receiving a direct current voltage and generating a high frequency output to drive a lamp (8); And a
바람직하게는, 상기 초크트랜스(L1)에서 유도된 높은 유도전압은 콘덴서(C6) 및 저항(R14)을 거쳐 정전압회로(D10, C4)에서 정전압으로 유지되는 바, 상기 정전압회로는 상기 저항(R14)에 접속되는 제너다이오드(D10)와 콘덴서(C4)의 병렬회로로 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the high induced voltage induced in the choke transformer L1 is maintained at a constant voltage in the constant voltage circuits D10 and C4 through the capacitor C6 and the resistor R14, and the constant voltage circuit is the resistor R14. It is characterized by consisting of a parallel circuit of the zener diode (D10) and the capacitor (C4) connected to.
또한 바람직하게는, 상기 입력전압(V+)에 해당하는 비교전압(V5)을 기준전압(V6)과 비교하는 저전압 비교부(R4,R5,R7,R8,C2,U1A); 및 상기 저전압 비교부의 출력에 응하여 저 전압시에 상기 안정기의 동작을 정지시켜 회로를 보호하도록 상기 인버터부의 동작을 정지시키는 제어신호를 발생시키는 제어부(3); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하거나,Also preferably, the low voltage comparison unit (R4, R5, R7, R8, C2, U1A) for comparing the comparison voltage (V5) corresponding to the input voltage (V +) with the reference voltage (V6); And a control unit (3) in response to the output of the low voltage comparator, generating a control signal to stop the operation of the inverter unit to stop the operation of the ballast at low voltage to protect the circuit. Characterized in that it further comprises;
상기 램프 출력전류에 대응하는 인버터회로부(5)의 인버터 전류를 감지하는 전류감지부(7); 상기 입력전압(V+) 또는 인버터전류의 출력값(I1)에 해당하는 비교전압(V5)을 기준전압(V6)과 비교하는 저전압 및 저전류 비교부(2); 및 상기 저전압 및 저전류 비교부(1)의 출력에 응하여 저 전압시에 상기 안정기의 동작을 정지시켜 회로를 보호하도록 상기 인버터부의 동작을 정지시키는 제어신호를 발생시키는 제어부(3); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하며, A
더 바람직하게는, 상기 저전압 및 저전류 비교부(2)는, 저압 비교기(U1A)를 포함하되, 상기 저압 비교기(U1A)의 비교전압(V5) 입력단자는, 입력전압(V+)의 분압저항(R4,R5)의 접속점이 접속됨과 동시에, 상기 분압저항의 접속점에 접속되는 상기 전류감지부(7)의 출력단이 동시에 접속되어 이루어짐으로써, 상기 비교전압 입력단자에는 상기 입력전압의 분압전압이 인가됨과 동시에 상기 전류감지부의 출력전류의 비교전압이 인가되며, 상기 저압 비교기(U1A)의 기준전압(V6) 입력단자는, 상기 입력전압의 분압저항(R7.R8)의 접속점이 접속됨과 동시에, 상기 분압저항의 접속점에 상기 일측 분압저항(R8)과 병렬로 접속되는 콘덴서(C3)가 접속되어 구성되며, 상기 타측 분압저항(R7)과 콘덴서(C3)에 의한 적분 회로를 형성하도록 함으로써, 저압 비교기(U1A)의 비교전압 입력이 기준전압 입력인 상기 적분회로의 적분전압보다 낮아지면 상기 저압 비교기(U1A)의 출력을 로우에서 하이로 반전시켜 안정기의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 한다.More preferably, the low voltage and low
더욱 바람직하게는, 상기 램프 출력전류에 대응하는 인버터회로부(5)의 인버터 전류를 감지하는 전류감지부(7); 상기 입력전압(V+) 또는 인버터전류의 출력값(I1)에 해당하는 비교전압(V3)을 기준전압(V2)과 비교하는 고전압 및 고전류 비교부(1); 및 상기 고전압 및 고전류 비교부(1)의 출력에 응하여 상기 안정기의 동작을 정지시켜 회로를 보호하도록 상기 인버터부의 동작을 정지시키는 제어신호를 발생시키는 제어부(3); 를 더 포함하며, 상기 제어부(3)는, 상기 저전압 및 저전류 비교부(2)의 출력은 물론, 상기 고전압 및 고전류 비교부(1)의 출력에 응하여서도 고 전압시에 상기 안정기의 동작을 정지시켜 회로를 보호하도록 하는 것을 특징으로 하며, More preferably, the
가장 바람직하게는, 상기 고전압 및 고전류 비교부(1)는, 고압 비교기(U1B)를 포함하되, 상기 고압 비교기(U1B)의 비교전압(V3) 입력단자는, 입력전압(V+)의 분압저항(R2,R3)의 접속점이 접속됨과 동시에, 상기 분압저항의 접속점에 접속되는 상기 전류감지부(7)의 출력단이 동시에 접속되어 이루어짐으로써, 상기 비교전압 입력단자에는 상기 입력전압의 분압전압이 인가됨과 동시에 상기 전류감지부의 출력전류의 비교전압이 인가되도록 함으로써, 고압 비교기(U1B)의 비교전압 입력이 기준전압 보다 높으면 상기 고압 비교기(U1B)의 출력을 로우에서 하이로 반전시켜 안정기의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 한다.Most preferably, the high voltage and high
상기 직류 입력전압 입력단에 역류방지용 다이오드(D1)가 접속되어 있어, 상기 직류 입력전압(V+)의 극성이 바뀌어 인가되더라도, 안정기의 보호가 가능한 것이 좋다.The reverse current prevention diode D1 is connected to the DC input voltage input terminal, so that the ballast can be protected even if the polarity of the DC input voltage V + is changed.
결국, 본 발명과 관련된 직류전압용 전자식 안정기는, D.C전압의 극성이 바뀌어 입력이 되면 안정기의 동작을 멈추게 하는 회로와, 고(High) 입력 전압이 인가될 경우 이를 비교하여 안정기의 동작을 멈추게 하는 고(High) 입력전압 비교회로, 저(Low) 입력전압이 인가될 경우 2차 전지의 수명을 연장시키는 저(Low) 입력 전압 비교 회로, 램프의 이상이나 오결선 및 그외의 상황으로 과전류의 발생시 이를 감지하여 안정기의 동작을 멈추게 하는 전류 감지부 회로, 전류감지부의 감지된 전류를 비교하는 저전류(Low Current) 비교회로 및 고전류(High Current) 비교회로, 인버터부를 제어하는 제어회로, 저전압용에서 인버터의 기능을 향상시키는 스타트 회로, 고주파 스위칭 인버터부 및 공진회로를 구성함을 그 특징으로 한다.As a result, the electronic ballast for the DC voltage according to the present invention compares a circuit for stopping the operation of the ballast when the polarity of the DC voltage is input and a high input voltage is applied to stop the operation of the ballast. High input voltage comparison circuit, Low input voltage comparison circuit that extends the life of secondary battery when low input voltage is applied, Over current occurs due to lamp abnormality, wrong wiring or other situation In the current sensing unit circuit for detecting this and stopping the operation of the ballast, the low current comparison circuit and high current comparison circuit for comparing the sensed current of the current sensing unit, the control circuit for controlling the inverter unit, and the low voltage And a start circuit, a high frequency switching inverter unit, and a resonant circuit for improving the function of the inverter.
본 발명의 최적의 실시예를 첨부도면에 따라서 상세히 설명한다.Best Mode for Carrying Out the Invention The preferred embodiment of the present invention will be described in detail according to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 D.C용 전자식 형광등용 안정기의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 상세 회로도로서, 이에 따라 상세히 설명한다.1 is a block diagram of a D.C electronic fluorescent ballast of the present invention, Figure 2 is a detailed circuit diagram of the present invention, and will be described in detail accordingly.
먼저, D.C입력 전압은 다이오드(D1)를 통해 입력된다. 따라서, D.C전압의 극성이 바뀌게 되면, 안정기의 동작이 멈추게 된다. First, the D.C input voltage is input through the diode D1. Therefore, when the polarity of the D.C voltage is changed, the operation of the ballast is stopped.
이제, 상기 다이오드(D1)를 통해 입력된 전압(도 7의 (c) 참조)은 초기스타트 회로(4)의 저항(R13)을 거쳐, 트랜스(T1)의 유도 코일을 통해서, 인버터부(5)의 고주파 스위칭소자인 FET(Q1, Q2)의 게이트에 전압을 인가하여 인버터를 초기스타트시킨다.Now, the voltage input through the diode D1 (see (c) of FIG. 7) passes through the resistor R13 of the
인버터부의 스타트로 FET(Q1,Q2)는 고주파 스위칭을 행한다(도 7의 (b)의 첫번째 낮은 톱니파 파형 참조).By the start of the inverter section, the FETs Q1 and Q2 perform high frequency switching (see the first low sawtooth waveform in Fig. 7B).
한편, 인버터부의 FET의 고주파 스위칭은 결국 초크 트랜스(Choke trans)(L1)에 높은 고주파 전압을 유기시킨다(도 7의 (b)의 첫번째 높은 톱니파 파형 참조). 초크 트랜스(L1)의 고주파 유도전압은 콘덴서(C6) 및 저항 (R14)를 거쳐, 제너다이오드(D10) 및 콘덴서(C4)로 구성되는 정전압회로에서 정전압을 유지시킴으로써(도 7의 (a) 참조), 인버터부(5)를 안정적으로 구동시키게 된다.On the other hand, high frequency switching of the FET of the inverter section induces a high high frequency voltage in the choke trans L1 (see the first high sawtooth waveform in Fig. 7B). The high frequency induction voltage of the choke transformer L1 passes through the capacitor C6 and the resistor R14 to maintain a constant voltage in the constant voltage circuit composed of the zener diode D10 and the capacitor C4 (see FIG. 7A). ), The
인버터부(5)의 고속 스위칭 전압은, 공진회로(6)인 트랜스(T1) 및 콘덴서 (C5)에서 구형파를 정형화하여, 콘덴서(C7)을 거쳐 필라멘트에 고주파 전압을 인가함으로써, 램프(8)를 구동시킨다.The high-speed switching voltage of the
한편, 인버터부(5)의 스위칭 전류는 전류감지부(7)의 트랜스(T2)를 거쳐 흐르게 된다. 상기 트랜스(T2)는 인버터 전류(I1)를 감지하여 저항(R15), 다이오드(D11) 및 콘덴서(C3)에서 검출전압(Vo)을 형성한다.On the other hand, the switching current of the
인버터전류 감지부(7)에서 형성된 검출전압(Vo)은, 저항(R9)과 다이오드(D4)를 거쳐 고전압 및 고전류(High current) 비교회로(1)의 비교기(U1B)의 (+)입력(V3)으로 인가된다. 아울러, 상기 비교기(U1B)의 (+)입력단에는 입력전압(V+)의 분압 저항(R2,R3)에 의한 브리더 전압(V4)이 동시에 인가된다.The detection voltage Vo formed by the inverter
상기 비교기(U1B)의 (-)입력은, 저항(R1) 및 제너다이오드(D5)에 의해 일정한 기준전압(V2)을 형성하여 인가된다.The negative input of the comparator U1B is applied by forming a constant reference voltage V2 by the resistor R1 and the zener diode D5.
그리고, 상기 비교기(U1B)는 입력전압(V+)의 분압 저항(R2,R3)에 의한 브리더 전압(V4) 또는 전류감지부(7)의 검출전압(Vo)에 비례하는 제어전압(V3)을 기준전압(V2)과 비교한다. The comparator U1B receives a control voltage V3 proportional to the breather voltage V4 by the voltage divider resistors R2 and R3 of the input voltage V + or the detection voltage Vo of the
이상의 본 발명의 저 입력전압 및 저 입출력전류 보호회로를 갖는 직류전압용 전자식 안정기의 동작을 도3 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the electronic ballast for DC voltage having the low input voltage and the low input / output current protection circuit of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 7 as follows.
도 3은 본 발명의 저전압 및 저전류비교기 회로의 동작특성도이고, 도 4는 본 발명과 관련된 고전압 및 고전류비교기 회로의 동작특성도이고, 도 5는 본 발명의 제어부 회로의 동작특성도이고, 도 6은 본 발명과 관련된 인버터전류 검출부 회로의 동작특성도이며, 도 7은 본 발명과 관련된 저전압 스타트회로의 동작특성도이 다.3 is an operation characteristic diagram of the low voltage and low current comparator circuit of the present invention, FIG. 4 is an operation characteristic diagram of the high voltage and high current comparator circuit related to the present invention, FIG. 5 is an operation characteristic diagram of the control circuit of the present invention, 6 is an operation characteristic diagram of the circuit of the inverter current detector according to the present invention, and FIG. 7 is an operation characteristic diagram of the low voltage start circuit according to the present invention.
우선, 인버터부(5)의 동작 도중에 램프의 오결선이나 과부하가 발생되면, 전류감지부(7)에서 전류를 감지하여 고전압 및 고전류 비교부(1)의 고압 비교기(U1B)의 (+)입력전압(V3)을 상승시킨다.First, if a miswiring or overload of the lamp occurs during the operation of the
기준전압(V2: U1B의 -입력)보다 제어전압(V3: U1B의 +입력)이 높아지는 순간, 상기 비교기(U1B)는 출력(V1)을 로우(Low)에서 하이(High)로 반전시켜, 다음 단의 제어부(3)에 인가하는 바, 다이오드(D3)를 거쳐, 저항(R10)을 통하여 트랜지스터(Q3)를 동작시키게 된다. 따라서, 상기 트랜지스터(Q3)가 턴온됨으로써, 인버터부(5)의 발진 전압을 다이오드(D6,D7)를 통하여 스위칭 소자인 FET(Q1,Q2)의 게이트 전압을 쇼트시켜, 인버터부의 동작을 멈추게 한다.As soon as the control voltage (V3: + input of U1B +) is higher than the reference voltage (V2:-input of U1B), the comparator U1B inverts the output V1 from low to high, and then When applied to the
또한, 상기 고압 비교기(U1B)는, 고(High) 입력전압이 인가되는 경우에도, 분압 저항(R2, R3)에서 분압된 전압(V4)이 상기 고압 비교기(U1B)의 (+) 입력전압을 상승시켜, 비교기의 출력을 하이(High)로 하기 때문에, 결국 제어부의 트랜지스터(Q3)를 동작시킴으로써, 상기 제어전압이 고 전압인 경우와 마찬가지로 인버터부(5)의 동작을 멈추게 한다.In addition, even when a high input voltage is applied, the voltage V4 divided by the voltage dividing resistors R2 and R3 causes the high voltage comparator U1B to provide a positive input voltage of the high voltage comparator U1B. Since the output of the comparator is raised to high, the transistor Q3 of the control unit is eventually operated to stop the operation of the
다른 한편, 램프(8)의 연결 불량과 작업중 무부하시에 전원이 인가되면, 작업자는 높은 고주파 전압으로 위험에 처하게 된다.On the other hand, if the power is applied at the time of poor connection of the
이를 보완한 회로가 무부하 및 저전류(Low current) 비교회로(2)이다. 저전압 및 저전류 비교부(2)라고도 한다.A complementary circuit is the no-load and low current comparison circuit (2). Also referred to as the low voltage and low
저전류(Low current) 비교회로(2)는 저항(R4,R5,R7,R8), 콘덴서(C2) 및 저압 비교기(U1A)로 구성된다.The low
먼저, 초기전원이 인가되면 분압 저항(R4,R5)에서 입력전압(V+)을 브리더하여, 분압된 전압(V5)을 상기 저압 비교기의 (-)입력전압으로 인가한다. 한편, 후술하는 바와 같이, 상기 저압 비교기의 (-)입력단에는, 인버터 전류(I1)의 전류검출부(7)의 출력단이 동시에 접속되어, 안정기의 출력전류에 대응하는 신호가 검출되어 비교된다. 따라서, 상기 저압 비교기의 (-)입력단에서는, 저 입력전압, 저 입력전류 및 저 출력전류 신호가 모두 비교된다.First, when the initial power is applied, the input voltage V + is breathed by the divided resistors R4 and R5, and the divided voltage V5 is applied as the negative input voltage of the low voltage comparator. On the other hand, as will be described later, the output terminal of the
상기 저압 비교기의 (+)입력전압은 분압 저항(R7,R8) 및 콘덴서(C2)에서 기준전압(V6)을 형성한다. 상기 (+)입력전압(V6)은 저항(R7)과 콘덴서(C2)로 구성되는 적분회로에 의해서 서서히 증가하는 바, 상기 콘덴서(C2)의 충전 전압은 저항 (R7,R8)의 브리더 전압만큼 상승하여 멈추게 된다.The positive input voltage of the low voltage comparator forms a reference voltage V6 at the divided resistors R7 and R8 and the capacitor C2. The positive input voltage V6 is gradually increased by an integrating circuit composed of a resistor R7 and a capacitor C2, and the charging voltage of the capacitor C2 is equal to the breather voltage of the resistors R7 and R8. Ascend and stop.
이때, 상기 저압 비교기(U1A)의 (-)입력은 (+)입력보다 초기 스타트부터 콘덴서(C2)의 충전전압보다 약간 크게 설정이 되어야 한다.At this time, the negative input of the low voltage comparator U1A should be set slightly larger than the charging voltage of the capacitor C2 from the initial start than the positive input.
이제 상기 저전압 및 저전류 비교부(2)의 동작을 설명하면, 램프(8)의 연결 불량과 무부하시가 발생이 되면, 인버터 전류 감지부(7)는 정상 전류보다 상당히 낮은 전류(I1)를 검출전압(Vo)으로 감지하게 된다.Now, when the operation of the low voltage and low
전류감지부(7)의 낮은 검출전압(Vo)은 저항(R6)을 통해 저압 비교기(U1A)의 (-)비교입력 전압(V5)으로 되는 바, 기준전압인 (+)입력전압(V6)보다 낮게 되므로, 저압 비교기(U1A)는 비교부(2)의 출력(V7)을 로우(Low)에서 하이(High)로 반전시켜 다이오드(D2) 및 저항(R10)을 거쳐 제어부(3)의 트랜지스터(Q3)를 동작시키기 때문에, 트랜지스터(Q3)가 턴온되므로 결국, 인버터부(5)의 동작을 멈추게 한다.The low detection voltage Vo of the
결국 전류감지부(7)와 저전류비교부(2)의 결합저항(R6)의 유무에 따라, 상기 결합저항(R6)이 존재하지 않으면, 입력 저전압에 대한 비교부(R4,R5,R7,R8,C2,U1A)가 되어 입력전압의 과소 전압에 대한 비교가 행하여지나 (적분회로의 존재로 인하여 입력 저전류에 대한 비교도 사실상 행하여짐), 상기 결합저항(R6)이 전류감지부의 출력을 상기 저압비교기의 비교전압으로 인가하는 경우에는 입력 저전압은 물론, 출력 저전류에 대해서도 비교가 행하여지게 된다.As a result, when the coupling resistor R6 does not exist, depending on the presence or absence of the coupling resistor R6 between the
도 3은 저전류(Low current)회로부의 동작 특성도인 바, (a)는 저압 비교기(U1A)의 5번 핀의 (-)입력전압(V5)을, (b)는 비교기의 6번 핀의 (+)입력(V6)을, 그리고 (d)는 7번 핀의 출력전압(V7)을 나타내며, (c)는 전체 안정기 회로의 동작 여부를 나타낸다. 3 is an operation characteristic diagram of a low current circuit part, (a) is a negative input voltage (V5) of
상기 도면에서 보는 바와 같이, 전원이 온(ON)인 상태 및 정상적인 동작에서는, 저압 비교기(U1A)의 (-)입력(V5)은 (+)입력(V6) 보다 항상 높은 전압을 유지한다.As shown in the figure, in the state where the power is ON and in normal operation, the negative input V5 of the low voltage comparator U1A always maintains a higher voltage than the positive input V6.
그러나, 전류감지부(7)가 낮은(Low) 전류(I1)를 감지하게 되면, 상기의 도 3의 오른쪽에서와 같이, (-)입력전압(V5)을 낮추게 되며, 기준전압인 (+)입력전압(V6) 보다 낮아지는 순간, 저압 비교기(U1A)는 하이(High) 전압(V7)을 출력시켜, 결국 안정기의 동작을 멈추게 한다.However, when the
아울러, 저(Low) 입력전압 및 저 입력전류의 경우에도, 저항(R4,R5)의 브리더에 의한 (-)입력 전압(V5)을 낮추어, 저압 비교기(U1A)의 출력(V7)을 로우(Low)에서 하이(High)로 반전시켜 인버터부(5)의 동작을 멈추게 한다.In addition, in the case of the low input voltage and the low input current, the negative input voltage V5 caused by the breather of the resistors R4 and R5 is lowered, so that the output V7 of the low voltage comparator U1A is made low ( Inverting from Low to High will stop the operation of the
한편, 본 발명의 저전압 및 저전류 비교부(2)에 의해, 높은 온도에서 안정기의 동작을 멈추게 하는 회로의 구성이 가능하다. On the other hand, the low voltage and low
이는, 도 2의 회로에서, 저항(R7)을 N.T.C(Negative temperature coefficient Resistor) 저항을 사용하여 구현함으로써, 높은 온도에서 저항값이 떨어지는 특성을 이용하여, 기준온도 이상에서 안정기의 동작을 멈추게 하는 것이 가능하다.In the circuit of FIG. 2, the resistor R7 is implemented by using a negative temperature coefficient resistor (NTC) resistor to stop the operation of the ballast above a reference temperature by using a characteristic in which the resistance value falls at a high temperature. It is possible.
즉, 저항(R7)을 N.T.C를 사용하여 구현하면, 주변온도가 높아지거나 안정기에서 높을 발열이 발생되는 경우, 저항(R7)의 N.T.C 저항값이 낮아지게 된다.That is, when the resistor R7 is implemented using N.T.C, when the ambient temperature is high or heat is generated in the ballast, the N.T.C resistance of the resistor R7 is lowered.
저항(R7)의 N.T.C 값이 낮아지면, 저항(R8)과 콘덴서(C3) 접속점의 전압(V6)이 상승하여, 저압 비교기(U1A)는 출력을 로우(Low)에서 하이(High)로 반전하여 제어부(3)를 동작시킴으로써, 주변온도가 높아지거나 안정기에서 높은 발열이 발생되는 경우에, 안정기의 동작을 멈추게 하는 것이 가능하다.When the NTC value of the resistor R7 decreases, the voltage V6 of the connection point of the resistor R8 and the capacitor C3 increases, and the low voltage comparator U1A inverts the output from low to high. By operating the
역으로, 저항(R8)을 P.T.C(Positive temperature coefficient) 저항을 사용하여 구현하는 경우에도, 주변온도가 높아지거나, 안정기에서 높은 발열이 발생되면 저항(R8)의 P.T.C 저항값이 커지게 된다.Conversely, even when the resistor R8 is implemented using a positive temperature coefficient (P.T.C) resistor, the P.T.C resistance of the resistor R8 becomes large when the ambient temperature increases or a high heat generation occurs in the ballast.
따라서, 저항(R8)의 P.T.C 값이 커지면, 저항(R8)과 콘덴서(C3) 접속점의 전압(V6)이 상승하여, 저압 비교기(U1A)는 출력을 로우(Low)에서 하이(High)로 반전하여 제어부(3)를 동작시킴으로써, 주변온도가 높아지거나 안정기에서 높은 발열이 발생되는 경우에, 안정기의 동작을 멈추게 하는 것이 가능하다.Therefore, when the PTC value of the resistor R8 increases, the voltage V6 between the resistor R8 and the capacitor C3 connection point increases, and the low voltage comparator U1A inverts the output from low to high. By operating the
도 4는 고전압 및 고전류 (High Current/Voltage)비교기회로(1)의 동작특성도인 바, (a)는 고압 비교기(U1B)의 3번 핀의 (-)입력전압(V3)을, (b)는 비교기의 2번 핀의 (+)입력(V2)을, 그리고 (d)는 1번 핀의 출력전압(V1)을 나타내며, (c)는 전체 안정기 회로의 동작 여부를 나타낸다. 4 is an operation characteristic diagram of the high voltage and high
상기 도면에서 보는 바와 같이, 고압 비교기(U1B)는 입력전압(V+)의 고전압(High Voltage) 및 인버터부의 고전류(High current)를 동시에 비교하여 안정기의 동작을 제어한다.As shown in the figure, the high voltage comparator U1B controls the operation of the ballast by simultaneously comparing the high voltage of the input voltage V + and the high current of the inverter unit.
입력전압(V+)이 기 설정된 설정전압보다 높으면, 고압 비교기(U1B)의 (+)입력(pin 3)의 전압(V3)은 기준전압인 (-)입력(pin 2) 전압(V2) 보다 높게 되므로 고압 비교기는 그 출력을 하이(High)로 반전시켜, 제어부(3)의 트랜지스터(Q3)를 동작시킴으로써, 결국 인버터부(5)의 동작을 멈추게 한다.When the input voltage (V +) is higher than the preset setting voltage, the voltage (V3) of the (+) input (pin 3) of the high voltage comparator (U1B) is higher than the (-) input (pin 2) voltage (V2) that is the reference voltage. Therefore, the high voltage comparator inverts its output to high and operates the transistor Q3 of the
또한, 인버터에서 과전류가 발생이 되는 경우에도, 전류감지부(7)는 높은 제어전압을 형성한다. 즉, 전류감지부(7)의 높은 제어전압은 고압 비교기(U1B)의 (+)입력단자(pin 3)의 전압(V3)을 기준전압인 (-)입력단자(pin 2)의 전압(V2) 보다 높게 함으로써, 고압 비교기(U1B)는 출력(V1)을 로우(Low)에서 하이(High)로 반전시켜 제어부(3)의 트랜지스터(Q3)를 동작시키게 되고, 결국 인버터부(5)의 동작을 멈추게 한다.Further, even when overcurrent occurs in the inverter, the
여기서, 인버터부(5)의 동작이 멈추게 되면. 전류감지부(7)의 감지전압이 낮아지는데, 이때는 저전압 및 저전류 비교부(2) 회로의 동작으로, 안정기의 동작이 멈추게 된다.Here, when the operation of the
도 5는, 저압 및 고압 비교기(U1A,U1B)의 출력 신호에 따른 제어부(3)의 트랜지스터(Q3)의 동작 특성도인 바, (a)는 저압 비교기의 출력(V7) 특성도이고, (b)는 고압 비교기의 출력(V1) 특성도이며, (d)는 제어부(3)의 트랜지스터(Q3)의 동작 특성을, 그리고 (c)는 인버터부(5)의 동작 특성을 나타낸다. 5 is an operation characteristic diagram of the transistor Q3 of the
입력전압(V+)과 인버터 전류(IOU)가 규정 전압 및 전류보다 높아지면, 고압비교기(U1B)의 출력(V1)은 하이(High)로 되어, 제어부(3)의 트랜지스터(Q3)를 동작시켜, 인버터의 동작을 멈추게 한다.When the input voltage V + and the inverter current IOU become higher than the specified voltage and current, the output V1 of the high voltage comparator U1B becomes high to operate the transistor Q3 of the
입력전압(V+)이 규정 값보다 낮은 경우에도, 인버터 구동전류도 같이 낮아지게 되고, 또한, 무부하의 경우나 램프의 연결 불량인 경우도 인버터 구동전류가 낮거나 거의 전류가 흐르지 않게 된다.Even when the input voltage V + is lower than the specified value, the inverter driving current is also lowered, and the inverter driving current is low or almost no current flows even in the case of no load or a bad lamp connection.
이러한 경우, 저압 비교기(U1A)의 출력(V7)은 하이(High)로 되어, 인버터의 동작을 멈추게 한다.In such a case, the output V7 of the low voltage comparator U1A becomes high to stop the operation of the inverter.
도 6은, 전류감지부(7) 회로의 동작특성도인 바, (a)는 램프(8)의 전류이며, (b)는 전류감지부(7)가 감지한 전류(I1) 이다.6 is an operation characteristic diagram of the circuit of the
인버터전류 감지부(7)에서 설정 전류보다 상당히 높은 (일례로 약 +20%이상의) 전류가 발생되면, 인버터(7)의 동작은 멈추게 되며, 이러한 동작은 3~4회 이루어지게 된다.When a current that is considerably higher than the set current (for example, about + 20% or more) is generated in the inverter
인버터부의 3~4회에 걸친 ON/OFF 동작으로, 인버터전류 감지는 설정 전류보다 상당히 낮게 (일례로, 약 -20%이하로) 감지가 된다.With three to four ON / OFF operations of the inverter section, the inverter current sensing is sensed significantly lower than the set current (for example, below about -20%).
한편, 인버터전류 감지부(7)에서 설정 전류보다 상당히 낮은 (일례로, 약 -20%이하의) 전류가 발생되면, 저압 비교기(U1A)의 출력(V7)으로, 인버터부(5)는 동작을 멈추게 된다.On the other hand, when a current that is significantly lower than the set current (for example, about −20% or less) is generated in the inverter
마지막으로, 도 7은, 저전압 스타트(Start) 회로의 동작특성도인 바, (a)는 인버터 구동특성을 나타내고, (b)는 초크 트랜스(L1)의 특성을 나타내며, (c)는 전압의 온/오프 상태를 나타낸다. Finally, FIG. 7 is an operation characteristic diagram of the low voltage start circuit, in which (a) shows inverter driving characteristics, (b) shows characteristics of the choke transformer L1, and (c) shows voltage characteristics. Indicates an on / off state.
입력전압(V+)이 FET(Q1, Q2)의 구동전압(4.5V)보다 작은 경우에는 인버터를 정상동작시키기에는 어려움이 발생된다. 이러한 경우에, 인버터(5)의 동작으로 초크 트랜스(Choke trans)의 높은 유기전압을, 도 2에서와 같이, 콘덴서(C6) 및 저항(R14) 회로를 구성하여, 인버터부(5)의 트랜지스터의 게이트(Gate) 전압을 상승시켜 인버터부를 안정적으로 동작을 시킨다.If the input voltage V + is smaller than the drive voltage 4.5V of the FETs Q1 and Q2, it is difficult to operate the inverter normally. In this case, the high induced voltage of the choke trans is formed by the operation of the
이상 본 발명을 첨부도면에 도시된 실시예들을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자가 용이하게 생각해 낼 수 있는 범위 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 한계는 다음의 특허청구범위에 의해서만 한정되어야 한다.Although the present invention has been described above with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings, the present invention is not limited thereto, and various modifications may be made within a range easily understood by those skilled in the art. Therefore, the limitation of the present invention should be limited only by the following claims.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 안정기에 의하면, DC 입력전압(V+)이 저전압이거나, 입력 또는 출력 전류가 저전류일 경우, 또는 접지 불량의 경우에, 안정기의 동작을 정지시켜 회로를 보호하는 것이 가능하며, 주변온도가 높아지거나 안정기에서 높은 발열이 발생되는 경우에, 안정기의 동작을 멈추게 하는 것이 가능하며, 아울러 DC 전원의 극성이 바뀌어 인가되더라도 안정기의 회로를 보호하는 것이 가능하게 된다.As described above, according to the ballast according to the present invention, when the DC input voltage (V +) is a low voltage, the input or output current is a low current, or in the case of poor grounding, the operation of the ballast to stop the circuit It is possible to protect, and when the ambient temperature is high or high heat generation occurs in the ballast, it is possible to stop the ballast operation, and also to protect the circuit of the ballast even if the polarity of the DC power supply is changed. .
일례로, 상기 본 발명에 사용되는 DC 전압 구동형 안정기는, 인스턴트 스타트 방식에 특히 적합하며, 최소 입력전압은 20VDC, 정상 입력전압은 27.6VDC, 최대 입력전압은 30VDC, 램프 전류는 200mA, 동작온도는 -20℃ 내지 55℃, 과전압 보호 범위는 400VDC 이상일 경우에, 셧다운시키는 온도 범위는 105℃ 이상일 경우에, 그리고 과부하 보호범위는 240mA 이상일 경우에 가능하도록 할 수 있다. 아울러, 램프 부재시 출력 전압은 거의 0V 로 하는 것이 가능하며, 출력 쇼트회로 인버터전류는 95mA 이하로 하는 것이 가능하다.For example, the DC voltage driven ballast used in the present invention is particularly suitable for the instant start method, the minimum input voltage is 20VDC, the normal input voltage is 27.6VDC, the maximum input voltage is 30VDC, the lamp current is 200mA, operating temperature Can be enabled when the over-voltage protection range is -20 ° C to 55 ° C, the overvoltage protection range is 400VDC or more, the shutdown temperature range is 105 ° C or more, and the overload protection range is 240mA or more. In addition, in the absence of the lamp, the output voltage can be almost 0 V, and the output short circuit inverter current can be 95 mA or less.
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Citations (2)
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JPH09129382A (en) * | 1995-10-17 | 1997-05-16 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | Detector and information processing system for anomaly in discharge tube circuit |
KR20030083846A (en) * | 2002-04-22 | 2003-11-01 | 테크웨어주식회사 | Electronic ballast circuit |
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