KR100707400B1 - 고 입력전압 및 고 출력전류 보호회로를 갖는 직류전압용전자식 안정기 - Google Patents

고 입력전압 및 고 출력전류 보호회로를 갖는 직류전압용전자식 안정기 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 고 입력전압 및 고 출력전류 보호회로를 갖는 직류전압용 전자식 안정기로서, 다양한 제어기능을 갖추어, 과전압이 입력이 되거나 램프의 불량으로 인한 과부하, 오결선이나 무부하 상태를 검출하는 전류검출부 회로를 개발하여 안정기를 제어함으로써 안정기의 불량을 최소화 하였으며, 이를 위해, 직류 전압을 입력받아 고주파 출력을 발생시켜 램프(8)를 구동하는 인버터 회로부(5); 상기 인버터 회로부(5)의 고주파 출력에 의해 램프(8)와 공진회로를 구성하는 공진회로부(6); 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 포함하는 것을 특징으로 한다.
안정기, 직류, 고전압, 고전류, 보호회로, 고압 비교기

Description

고 입력전압 및 고 출력전류 보호회로를 갖는 직류전압용 전자식 안정기{ELECTRONIC BALLAST DRIVEN BY DC POWER SUPPLY HAVING THE CIRCUIT PROTECTED FROM HIGH INPUT VOLTAGE AND HIGH OUTPUT CURRENT}
도 1은 본 발명에 관한 전자식 안정기의 블록도.
도 2는 본 발명에 관한 전자식 안정기의 상세회로도.
도 3은 본 발명과 관련된 저전압 및 저전류비교기 회로의 동작특성도.
도 4는 본 발명의 고전압 및 고전류비교기 회로의 동작특성도.
도 5는 본 발명의 제어부 회로의 동작특성도.
도 6은 본 발명의 인버터전류 검출부 회로의 동작특성도.
도 7은 본 발명과 관련된 저전압 스타트회로의 동작특성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1. 고전압 및 고전류 비교부 2. 저전압 및 저전류 비교부
3. 제어부 4. 초기 스타트회로부
5. 인버터 회로부 6. 공진회로부
7. 전류감지부 8. 램프
본 발명은 고 입력전압 및 고 출력전류 보호회로를 갖는 직류전압용 전자식 안정기에 관한 것으로, 제반 제어기능을 갖추어 입력전압이 설정 전압보다 과도하게 높을 경우 입력전압 비교회로(op amp)에서 설정된 전압과 입력전압을 비교하여 이의 비교출력으로 안정기를 제어한다.
또한, 정상적인 입력전압에서 형광램프 또는 인버터 전류가 설정치 (예를들어 ±20%) 에서 과전류가 발생되면 전류감지부의 제어전압으로 전자식 안정기의 동작을 제어하는 바, 과전류에 의한 전자식 안정기의 동작을 제어하여 안정기의 수명을 연장시키고, 전류감지부의 제어전압으로 안정기의 동작을 멈추게 한다.
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,
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 따 른 제어기능을 갖출 수 없고, 이를 제어하기에는 많은 회로가 첨부되며, 효율이 떨어지는 등, 많은 단점을 안고 있었다.
따라서, 본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하고자 종래의 D.C용 형광등용 안정기의 단점인 효율을 향상시키고, 고전력용에 적합하고, 다양한 제어기능을 갖추어, 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.
또한, 과전류 및 과전압을 방지함과 동시에 램프전류를 소정의 범위 내로 제한하므로 인하여 램프의 수명을 연장시켰다.
그리고, 본 발명은 D.C전압의 극성이 바뀌어 입력이 되면 안정기의 동작을 멈추게 하여 회로를 보호하였다.
본 발명의 추가의 목적이나 효과는, 첨부한 도면을 참고하여 기술한 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 관한 고 입력전압 및 고 출력전류 보호회로를 갖는 직류전압용 전자식 안정기는, 직류 전압을 입력받아 고주파 출력을 발생시켜 램프(8)를 구동하는 인버터 회로부(5); 상기 인버터 회로부(5)의 고주파 출력에 의해 램프(8)와 공진회로를 구성하는 공진회로부(6); 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 포함하는 것을 특징으로 한다.
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 하며,
더욱 바람직하기는, 상기 고압 비교기(U1B)의 기준전압(V2) 입력단자에는, 정전압으로 유지되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 입력전압(V+) 또는 인버터전류의 출력값(I1)에 해 당하는 비교전압(V5)을 기준전압(V6)과 비교하는 저전압 및 저전류 비교부(2) 를 더 포함하며, 상기 제어부(3)는, 상기 고전압 및 고전류 비교부(1)의 출력은 물론, 상기 저전압 및 저전류 비교부(2)의 출력에 응하여서도 상기 안정기의 동작을 정지시켜 회로를 보호하도록 하는 것을 특징으로 하며,
더욱 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 이루어짐으로서, 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.
더욱이 바람직하기로는, 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 포함하며,
가장 바람직하기로는, 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.
더욱이, 상기 직류 입력전압 입력단에 역류방지용 다이오드(D1)가 접속되어 있어, 상기 직류 입력전압(V+)의 극성이 바뀌어 인가되더라도, 안정기의 보호가 가능한 것이 좋다.
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) 입력전압 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.
본 발명의 최적의 실시예를 첨부도면에 따라서 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 D.C용 전자식 형광등용 안정기의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 상세 회로도로서, 이에 따라 상세히 설명한다.
먼저, D.C입력 전압은 다이오드(D1)를 통해 입력된다. 따라서, D.C전압의 극성이 바뀌게 되면, 안정기의 동작이 멈추게 된다.
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.
인버터부의 스타트로 FET(Q1,Q2)는 고주파 스위칭을 행한다(도 7의 (b)의 첫번째 낮은 톱니파 파형 참조).
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.
인버터부(5)의 고속 스위칭 전압은, 공진회로(6)인 트랜스(T1) 및 콘덴서(C5)에서 구형파를 정형화하여, 콘덴서(C7)를 거쳐 필라멘트에 고주파 전압을 인가함으로써, 램프(8)를 구동시킨다.
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.
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.
상기 비교기(U1B)의 (-)입력은, 저항(R1) 및 제너다이오드(D5)에 의해 일정한 기준전압(V2)을 형성하여 인가된다.
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.
이상의 본 발명의 고 입력전압 및 고 출력전류 보호회로를 갖는 직류전압용 전자식 안정기의 동작을 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
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 동작특성도이다.
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.
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 트랜지 스터(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.
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.
다른 한편, 램프(8)의 연결 불량과 작업중 무부하시에 전원이 인가되면, 작업자는 높은 고주파 전압으로 위험에 처하게 된다.
이를 보완한 회로가 무부하 및 저전류(Low current) 비교회로(2)이다. 저전압 및 저전류 비교부(2)라고도 한다.
저전류(Low current) 비교회로(2)는 저항(R4,R5,R7,R8), 콘덴서(C2) 및 저압 비교기(U1A)로 구성된다.
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.
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.
이때, 상기 저압 비교기(U1A)의 (-)입력은 (+)입력보다 초기 스타트부터 콘덴서(C2)의 충전전압보다 약간 크게 설정이 되어야 한다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
한편, 본 발명의 저전압 및 저전류 비교부(2)에 의해, 높은 온도에서 안정기의 동작을 멈추게 하는 회로의 구성이 가능하다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
또한, 인버터에서 과전류가 발생이 되는 경우에도, 전류감지부(7)는 높은 제 어전압을 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.
여기서, 인버터부(5)의 동작이 멈추게 되면. 전류감지부(7)의 감지전압이 낮아지는데, 이때는 저전압 및 저전류 비교부(2) 회로의 동작으로, 안정기의 동작이 멈추게 된다.
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.
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.
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.
이러한 경우, 저압 비교기(U1A)의 출력(V7)은 하이(High)로 되어, 인버터의 동작을 멈추게 한다.
도 6은, 전류감지부(7) 회로의 동작특성도인 바, (a)는 램프(8)의 전류이며, (b)는 전류감지부(7)가 감지한 전류(I1) 이다.
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.
인버터부의 3~4회에 걸친 ON/OFF 동작으로, 인버터전류 감지는 설정 전류보다 상당히 낮게 (일례로, 약 -20%이하로) 감지가 된다.
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.
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.
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 상승시 켜 인버터부를 안정적으로 동작을 시킨다.
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.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 안정기에 의하면, DC 입력전압(V+)이 고전압이거나 출력 전류가 고전류일 경우에, 게다가 DC 입력전압(V+)이 저전압이거나 입력 또는 출력 전류가 저전류일 경우 또는 접지 불량의 경우에도, 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.
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, 램 프 부재시 출력 전압은 거의 0V 로 하는 것이 가능하며, 출력 쇼트회로 인버터전류는 95mA 이하로 하는 것이 가능하다.

Claims (6)

  1. 직류 입력전압(V+)을 입력받아 고주파 출력을 발생시켜 램프(8)를 구동하는 인버터 회로부(5);
    상기 인버터 회로부(5)의 고주파 출력에 의해 램프(8)와 공진회로를 구성하는 공진회로부(6); 및
    상기 램프 출력전류에 대응하는 인버터회로부(5)의 인버터 전류(I1)를 검출저항의 전압값(Vo)으로 감지하는 전류감지부(7);
    를 포함하는 직류전압용 전자식 안정기로서, 상기 안정기는,
    상기 전류감지부(7)에서 감지된 인버터전류(I1)에 해당하는 검출저항의 전압값(Vo) 및 상기 입력전압(V+)에 비례하는 비교전압(V3)을 기준전압(V2)과 비교하여, 상기 인버터전류(I1)가 고 전류이거나 상기 입력전압(V+)이 고 전압일 경우에 신호를 출력하는, 고전압 및 고전류 비교부(1); 및
    상기 고전압 및 고전류 비교부(1)의 출력에 응하여 상기 안정기의 동작을 정지시켜 회로를 보호하도록 상기 인버터부(5)의 동작을 정지시키는 제어신호를 발생시키는 제어부(3);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고 입력전압 및 고 출력전류 보호회로를 갖는 직류전압용 전자식 안정기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고전압 및 고전류 비교부(1)는, 고압 비교기(U1B)를 포함하되,
    상기 고압 비교기(U1B)의 비교전압(V3) 입력단자는, 입력전압(V+)의 분압저 항(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 하는 직류전압용 전자식 안정기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 입력전압(V+) 또는 인버터전류의 출력값(I1)에 해당하는 비교전압(V5)을 기준전압(V6)과 비교하는 저전압 및 저전류 비교부(2) 를 더 포함하며,
    상기 제어부(3)는, 상기 고전압 및 고전류 비교부(1)의 출력은 물론, 상기 저전압 및 저전류 비교부(2)의 출력에 응하여서도 상기 안정기의 동작을 정지시켜 회로를 보호하도록 하는 것을 특징으로 하는 직류전압용 전자식 안정기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    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 입력단 자에는 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 하는 직류전압용 전자식 안정기.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    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 하는 직류전압용 전자식 안정기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 초크트랜스(L1)에서 유도된 높은 유도전압은 콘덴서(C6) 및 저항(R14)을 거쳐 정전압회로(D10, C4)에서 정전압으로 유지되는 바, 상기 정전압회로는 상 기 저항(R14)에 접속되는 제너다이오드(D10)와 콘덴서(C4)의 병렬회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 직류전압용 전자식 안정기.
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