KR100837152B1 - 오동작이 방지되는 사이리스터 보호회로를 갖는 전자식안정기 - Google Patents

오동작이 방지되는 사이리스터 보호회로를 갖는 전자식안정기 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 램프에 과전압이 인가되거나 램프의 결착불량 등과 같은 램프 불능시에 이를 구동하는 안정기를 보다 효율적이고 신뢰성 있게 보호할 수 있도록 하는 오동작을 방지하는 사이리스터 보호회로를 갖는 전자식 안정기에 관한 것으로써, 정류 및 평활부(100)와, 정류 및 평활부(100)로부터 출력되는 직류전원을 인가받아 내부 IC 칩(230)의 제어동작에 따라 소정의 발진 주파수로 스위칭하여 램프에 구동전원을 공급하는 램프 구동부(200')와, 램프 구동부(200')로부터 구동전원을 인가받아 점등되는 램프부(300)를 포함하며, 램프 구동부(200')는, 램브부(300)의 출력이 이상 전압일 경우에 정류기(SCR)를 턴온시켜 IC 칩(230)을 셧다운시킴으로써 램프 출력의 과전압으로부터 램프 구동회로를 보호하는 보호회로(220'), 및 상기 램프부(300)의 램프불능시 이를 센싱하여 IC 칩(230)에 인가되는 구동전원을 차단하여 IC 칩(230)의 동작을 제어하는 한편, 램프 결착에 따라 보호회로(220')에서 '온' 상태의 정류기(SCR)를 리셋시키는 피드백 회로부(210)를 포함하되, 보호회로(220')의 정류기(SCR)의 애노드는 감압저항을 통하지 않고 전원단(Q점)에 직접 접속되는 것을 특징으로 한다.
Figure R1020070022457
안정기, 보호회로, 사이리스터, 오동작, 리셋

Description

오동작이 방지되는 사이리스터 보호회로를 갖는 전자식 안정기{ELECTRONIC BALLAST HAVING PROTECTION CIRCUIT}
도 1은 제1 종래 기술의 전자식 안정기의 회로도.
도 2는 제2 종래 기술의 사이리스터 보호회로를 갖는 전자식 안정기의 회로도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 오동작이 방지되는 사이리스터 보호회로를 갖는 전자식 안정기의 회로도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 정류 및 평활부 200, 200' : 램프 구동부
210 : 피드백 회로부 220, 220' : 보호회로
300 : 램프부 310 : 제 1 램프
320 : 제 2 램프
본 발명은 사이리스터 보호회로를 갖는 전자식 안정기에 관한 것으로, 특히 램프에 과전압이 인가되거나 램프의 결착불량 등과 같은 램프 불능시에 이를 구동하는 안정기를 효율적으로 보호할 수 있도록 하면서, 사이리스터의 오동작을 방지하는 기능을 추가한 사이리스터 보호회로를 갖는 전자식 안정기에 관한 것이다.
일반적으로 안정기는 방전시 높은 전압을 만들고 방전후의 전류제한 역할을 하는 것으로 현재까지 50Hz~60Hz 로 동작하는 자기식 안정기가 많이 사용되고 있다.
하지만 이러한 자기식 안정기는 부피가 크고 무거우며, 깜박임과 가청잡음이 있고, 큰 전력손실로 인한 낮은 효율 등의 단점을 가지고 있어 최근에는 전자식 안정기(electronic ballast)가 많은 부분에서 자기식 안정기를 대체하고 있다.
전자식 안정기는 안정기에 시동용 반도체 소자를 포함시킨 것으로, 그 스위칭 작용이나 전극 가열용 권석으로 전극을 예열하고 반도체 스위칭 작용으로 램프를 시동시키며, 점등 중에는 램프 전류 및 전극 가열용 권선에 의해 전극이 가열되는 회로방식에 사용되는 안정기로서, 자체의 LC 공진회로에 의해 발진되는 자려식과, 별도의 발진기를 사용하는 본 발명에 관한 타려식이 있다.
전자식 안정기는 재래식 안정기보다 여러 가지 장점이 있으나, 전압변동 및 서지 전압에 약하다는 문제점이 있어, 반드시 보호회로를 내장하게 되어 있다.
제1 종래기술로서, 발진용 IC 칩을 채용하고 있는 타려식 전자식 안정기의 일예를 도 1을 들어 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 종래의 전자식 안정기는, 인가되는 상용교류전원의 전압을 안정화시키도록 하는 전압안정화부(10)와, 상기 전압안정화 부(10)에서 안정화된 교류전압을 전파 정류하여 직류전압으로 변환하는 브릿지 다이오드(D1-D4)로 이루어지는 정류부(20)와, 상기 브릿지 다이오드(D1-D4)를 통해 정류된 직류 전압을 평활화시키는 한편, 이를 발진용 IC 칩(35)에 인가함으로써 동작전원을 제공하여 램프부(40)의 램프를 점등시키도록 하는 램프구동부(30)를 포함한다.
이때, 상기 램프구동부(30)는 피드백회로부(31)를 포함하는데, 이러한 피드백 회로부(31)는 램프가 정상 동작시에는 트랜지스터(Q1)의 베이스단에 '하이' 신호가 인가되어 '온' 상태이므로 IC 칩(35)에 구동전압을 공급하게 되나, 램프가 소켓에 결착되어 있지 않은 경우와 같이 램프불능시에는 트랜지스터(Q1)의 베이스단은 '로우' 상태가 되어 트랜지스터(Q1)이 '오프' 상태로 '턴오프'되므로 램프구동부(30)로 인입되는 직류전압이 상기 칩에 인가되지 않으며 칩이 동작을 중지하게 된다.
한편, 램프출력 과전압 시에 램프 구동회로를 셧다운시키기 위하여 보호회로부(50)를 구비하게 되는데, 이러한 보호회로부(50)는 상기 램프로의 출력전압이 소정치 이상일 때에 정전압 다이오드(ZD2)가 브레이크 다운을 일으켜서 스위칭 트랜지스터(Q2)를 '온'시키고, 결국 상기 IC칩(35)의 제어단자(4번 단자)는 2V 미만의 전압이 인가되어 IC칩을 셧다운시킴으로써 구동회로의 동작을 중지시키게 되어, 출력측의 과전압으로부터 구동회로를 보호하게 된다.
하지만, 이상 상술한 종래의 안정기는 보호회로부(50)에서 스위칭 트랜지스터(Q2)를 제어소자로 채용함으로써, 스위칭 트랜지스터(Q2)가 턴온되어 제어동작을 수행한 후 IC 칩이 다시 동작하기 위해서는 시정수 소자(R7, C10)가 결정하는 일정한 지연 시간이 필요하게 되고 또한, 램프 이상시에도 센싱을 위한 지연 시간 중에 스위칭 소자(Q3, Q4)가 동작하게 되어 안정기가 과열되는 등의 문제가 발생하게 된다.
본 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 특허 제 493923호에서 보는 바와 같이, 램프출력의 과전압 시에 램프 구동회로를 셧다운 시키기 위해 사이리스터(SCR)를 채용하여 그 게이트측의 전류 인가에 따라 IC 칩을 셧다운 시키도록 하는 한편, 이러한 사이리스터의 리셋이 램프의 결착에 따라 이루어지도록 하는 사이리스터 보호회로를 갖는 전자식 안정기를 개발하였다.
이를 도 2를 참조하여 설명하면, 제2 종래기술의 사이리스터 보호회로를 갖는 전자식 안정기는, 상용교류전압을 인가받아 이를 정류하여 직류전원으로 변환시키는 정류 및 평활부(100)와, 상기 정류 및 평활부(100)로부터 출력되는 직류전원을 인가받아 램프부(300)의 램프를 점등시키는 램프 구동부(200)와, 상기 램프부(300)의 출력이 이상 전압일 경우에 램프 구동부(200)를 셧다운시키는 보호회로(220)와, 램프부(300)의 램프불능시에 램프 구동부(200)의 IC 칩(230)에 구동 직류전압이 인가되지 않도록 하는 피드백 회로부(210)를 포함한다.
도 2를 참조하여 제2 종래기술의 2 램프 구동방식에 적용되는 사이리스터 보호회로를 갖는 전자식 안정기에 대해 좀더 상세하게 설명하면,
상기 정류 및 평활부(100)는 상용교류전압이 입력되는 입력단(BK, WH)을 통 해 입력되는 전원에서 발생하는 이상전압을 제거하는 바리스터(VA)와 과전압의 교류전압이 인가되는 것을 차단하는 퓨즈(FUSE)에 로우패스필터(LF) 및 리플제거용 캐패시터(C1-C3)가 연속해서 연결되어 인가되는 교류전원의 전압을 안정화하며, 그 타측으로 상용교류전압을 직류전압으로 변환시켜주는 브릿지다이오드(D1-D4)와, 상기 브릿지다이오드(D1-D4)로부터 정류된 전압의 평활을 담당하는 평활용캐패시터(C4)를 포함한다.
상기 램프 구동부(200)는 상기 정류 및 평활부(100)를 통하여 인가되는 직류전원으로 상기 램프부(300)의 램프를 점등시키게 되는데, 이러한 램프 구동부(200)는 상기 정류 및 평활부(100)의 타측에 접속된 전류제어용 저항(R1, R2)을 통해 평활화된 직류전원을 인가받게 되어 이를 피드백 회로부(210)를 통해 제어용 IC 칩(230)의 VCC 단자(8번 단자)에 인가하여 IC 칩(230)의 동작전원을 공급하게 된다.
상기 IC 칩(230)은 8개의 칩단자를 갖게 되는데, 제어단자(Ldet)인 4번 단자에도 제 7 저항(R7)을 통해 상기 직류전원이 인가된다.
또한, 상기 IC 칩(230)에서 1번 단자인 소프트 스타트 캐패시터 접속단자 및 3 번 단자인 소프트 스타트 레지스터 접속단자는 각각, 제 8 캐패시터(C8) 및 제 8 저항(R8)을 통해 접지 단자에 접속되는 바, 상기 제 8 캐패시터(C8) 및 제 8 저항(R8)의 파라미터값은 소프트 스타트가 이루어지도록 초기 주파수 및 위상을 결정하게 된다.
또한, 2번 단자인 타이밍 캐패시터 접속단자는 제 7 캐패시터(C7)를 통해 접 지 단자에 접속되는 바, 상기 제 7 캐패시터(C7)는 발진 주파수를 결정하는 톱니파형을 발생시키기 위해 주기적으로 충방전되며, 또한, 여기서 5번 단자는 접지 단자이며, 7번 및 6번 단자는 출력 단자이다.
상기 IC 칩(230)의 출력 단자인 상기 6번 단자 및 7번 단자는 각각 제 15 다이오드(D15) 및 제 16 다이오드(D16)와 역방향 접속되는 한편, 발진기(OSC)의 입력측(OSC-1)에 접속되게 되며, 상기 발진기(OSC)의 제 1 출력측(OSC-2)은 제 9 저항(R9)를 통해 제 1 스위칭 소자(Q3)의 게이트 단자 및 제 1 및 제 2 스위칭 소자의 접속단자에 접속되며, 상기 발진기(OSC)의 제 2 출력측(OSC-3)은 제 10 저항(R10)을 통해 제 2 스위칭 소자(Q4)의 게이트 단자 및 접지 단자에 접속되어 결국 상기 발진기(OSC)는 일정 주파수로 발진하여 스위칭 소자(Q3, Q4)를 주기적으로 스위칭하게 된다.
이때, 제 1 스위칭 소자(Q3)의 일측 단자는 상기 정류 및 평활부(100)의 출력측에 접속되고, 그리고 제 2 스위칭 소자(Q4)의 일측 단자는 접지된다.
한편, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자(Q3, Q4)의 타측 단자들은 서로 접속되며, 상기 접속단자는 다시 제 1 변압기(PT1) 및 제 2 변압기(PT2)의 일측 권선을 통해 램프부(300)에서 제 1 램프(310)의 BA 단자 및 제 2 램프(320)의 RA 단자로 접속되며, 또한 상기 제 1 변압기(PT1) 및 제 2 변압기(PT2)의 타측 권선은 각각 다이오드 D12 및 D11을 통해 IC 칩(230)의 VCC 단자에의 커플링 저항(R6)에 접속되는 한편, 다이오드 D10 및 D9를 통해 보호회로부(220)의 입력제어저항(R12)에 접속된다.
한편, 램프 구동부(200)의 입력단에는 부트스트랩 회로(BT, C17)가 접속되게 되는데, 이러한 부트스트랩 회로(BT, C17)의 일측은 제 5 다이오드(D5)를 통해 상기 제 1 스위칭 소자(Q3) 및 제 2 스위칭 소자(Q4)의 접점에 연결된 제 21 저항(R21) 및 제 12 캐패시터(C12)의 병렬회로에 각각 연결된다.
한편, 상기 램프부(300)는 상기 제 1 변압기(PT1)의 일측 권선과 접속된 제 1 램프(310) 및 상기 제 2 변압기(PT2)의 일측 권선과 접속된 제 2 램프(320)로 구성되며, 이러한 제 1 램프(310)의 BB단자 및 BC단자는 임피던스 및 공진 조절용 콘덴서(C15)를 통해 접속되며, 이는 다시 제 21 저항(R21)을 통해 램프 구동부(200)의 입력단에서 전류제어용 저항(R2)과 접속된다. 이와 마찬가지로 제 2 램프(320)의 RB단자 및 RC단자 역시 임피던스 및 공진 조절용 콘덴서(C16)을 통해 접속되며, 이는 다시 제 20 저항(R20)을 통해 램프 구동부(200)의 입력단에서 전류제어용 저항(R2)과 접속된다.
또한, 상기 제 1 램프(310) 및 제 2 램프(320)의 BD단자와 RD단자는 콘덴서(C13, C14)를 통해 정류 및 평활부(100)의 출력 단자 및 접지 단자에 각각 접속되며, 또한 다이오드(D13, D14)를 통해 부트스트랩 회로 및 접지 단자에 각각 접속된다.
한편, 상기 피드백 회로부(210)는 상기 정류 및 평활부(100)의 출력 직류 전원을 공급하게 되는 저항(R1, R2)과 상기 출력 직류 전원을 공급받아 구동되는 IC 칩(230)의 사이에 삽입되어 지는데, 상기 저항(R1, R2)의 접점과 컬렉터단이 접속된 트랜지스터(Q1)의 이미터단은 상기 IC 칩(230)의 VCC 단자 및 제어 단자(Ldet) 에 연결되며, 또한, 이러한 트랜지스터(Q1)의 베이스단은 제 23 저항(R23)을 통해 상기 램프부(300)에서 제 1 램프(310)의 BD 단자 및 제 2 램프(320)의 RD 단자에 접속되는 한편, 제 1 제너다이오드(ZD1)을 통해 접지된다. 한편, 이러한 트랜지스터(Q1)의 이미터단과 접지 사이에는 각각 제 6 콘덴서(C6), 제 2 제너다이오드(ZD2)가 삽입되고, 상기 부트스트랩회로와 접지 사이에는 제 13 저항(R13) 및 제 5 콘덴서(C5)가 병렬 구성되어 삽입된다.
따라서, 램프부(300)의 램프가 정상 동작시에는 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스단으로 "하이" 신호가 인가되어 트랜지스터(Q1)가 온 상태이므로 상기 IC 칩(230)에 구동전압을 공급하게 된다.
하지만, 램프가 소켓에 결착되어 있지 않은 경우와 같이 램프 불능시에는 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스단은 "로우" 상태가 되어 트랜지스터(Q1)가 오프 상태로 턴오프되어 상기 정류 및 평활부(100)의 직류전압이 IC 칩(230)에 인가되지 않아 칩의 동작이 중지되게 된다.
따라서, 이를 통해 상기 피드백 회로부(210)는 램프부(300)의 램프 결착유무를 센싱할 수 있게 되어, 램프부(300)의 회로를 보호하게 되며, 전력 손실을 줄일 수 있게 된다.
한편, 상기 보호회로(220)는 상기 제 1 변압기(PT1) 및 제 2 변압기(PT2)와 접속된 다이오드(D9, D10) 및 저항(R12)을 통해 연결되는데, 이러한 보호회로(220)는 상기 저항(R12)의 타측에서 접지된 제 11 콘덴서(C11) 및 제 11 저항(R11)의 역방향으로 접속된 제 2 제너다이오드(ZD2)를 통해 스위칭용 사이리스터인 정류 기(SCR)의 게이트측에 접속되는 한편, 이러한 정류기(SCR)의 게이트측과 연결된 게이트 유지 전류용 소자(R23, C10)가 접지된다.
이때, 상기 정류기(SCR)의 캐소드측은 접지되고 애노드측은 제 9 콘덴서(C9)를 통해 접지되는 동시에 상기 IC 칩(230)의 제어단자(Ldet)인 4번 단자에도 접속된다.
따라서, 변압기에서 검출되는 램프의 동작전압이 정상일 때에는 보호회로(220)의 스위칭 소자인 정류기(SCR)의 게이트단에 제 2 제너다이오드(ZD2)가 역방향으로 접속되어 전류가 흐르지 않게 되므로 정류기(SCR)는 오프상태를 유지하게 되고, 따라서 IC 칩(230)의 제어단자(Ldet)에는 소정전압(예를 들면, 2V) 이상의 전압이 인가되므로 칩은 정상동작을 하게 된다.
하지만, 변압기에서 검출되는 램프의 출력전압이 소정치 이상일 때에 상기 보호회로(220)의 제 2 제너다이오드(ZD2)는 브레이크 다운을 일으키게 되고 이에 따라 상기 정류기(SCR)의 게이트측으로 전류가 인가되어 정류기(SCR)를 온 시키게 된다.
따라서, 상기 IC 칩(230)의 제어단자(Ldet)는 2V 미만의 전압이 인가되게 되고 그 결과 IC 칩(230)을 셧다운시키게 되어, 상기 보호회로(220)는 램프 출력의 과전압으로부터 램프 구동회로를 보호하게 된다.
한편, 이와 같은 온상태의 정류기(SCR)는 그 특성상 게이트에 흐르는 전류를 차단하여도 온 상태를 유지하게 되므로 이를 리셋 즉, 복원시키기 위해서 상기 램프부(300)에서 소켓에 결착되어 있지 않은, 즉 램프불능 상태의 램프를 재결착하게 되면, 상기 피드백 회로부(210)의 트랜지스터(Q1)가 살아나면서 그 베이스측에 접속된 제 1 제너다이오드(ZD1)가 브레이크 다운을 일으키게 되는 한편, 이미터측과 접지 사이에 접속된 충전용 콘덴서(C5, C6)가 충전되게 되어 상기 정류기(SCR)를 지나는 전압의 극성이 역으로 변환되게 됨으로써 상기 정류기(SCR)은 자동으로 리셋 즉, 턴오프되게 된다.
즉, 상기 피드백 회로부(210)는 램프의 유무를 센싱할 수 있어서 램프의 결착 유무에 따라 IC 칩(230)에 인가되는 전원을 차단할 뿐만 아니라 램프 출력의 과전압 인가시 IC 칩(230)을 셧다운 시키는 보호회로(220)의 정류기(SCR)를 리셋시키는 기능을 수행할 수 있게 된다.
그러나, 상기 제2 종래기술의 안정기 역시, 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 상기 보호회로(220)의 정류기(SCR)가 턴온이 되어 발진기의 동작을 정지시킴으로서 전체 안정기 회로를 보호하기 위해서는, 상기 정류기(SCR)의 애노드에 일정 범위의 전압이 인가되어야 상기 정류기(SCR)가 '온' 상태를 계속 유지하게 된다.
그런데, 상기 정류기(SCR)의 애노드가 도 2에서 보는 바와 같이, IC 칩(230)의 4번핀(P점)에 접속되어 있는 관계로, 전원전압이 상기 4번핀의 상단에 접속된 저항(R7)을 통해 소정의 전압강하가 생기게 된다. 물론, 일반적인 경우에는 상기 전압강하가 크지 않거나 크더라도 상기 정류기(SCR)에 충분한 전압이 인가되므로, 상기 정류기(SCR)는 정상적으로 동작할 수 있다.
그러나, 같은 정류기(SCR)라도 편차가 없을 수 없으며, 게다가 상기 저항(R7)에서 전압강하가 클 경우에는, 램프 출력 과전압의 이상 동작하에서도 상기 정류기(SCR)의 애노드에 충분한 전압이 인가되지 않아 결국 상기 정류기(SCR)가 초기화되어 버려 (턴오프되어 버려), 램프에 과전압이 들어오는 이상상태에서도 안정기가 동작을 일으키거나 그로 인해 안정기가 훼손되는 경우가 종종 있었다.
반면, 이러한 상기 정류기(SCR)의 오동작을 배제하기 위하여, 상기 IC의 4번핀과 전원단 사이에 접속되는 저항(R7)의 크기를 작게 하면, 상기 4번 핀에 전류가 많이 흘러들어가 IC 칩(230) 자체가 오동작을 일으키게 되는 부작용이 생기게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 상기 제2 종래기술의 "램프출력의 과전압 시에 램프 구동회로를 셧다운 시키기 위해 사이리스터(SCR)를 채용하여 그 게이트측의 전류 인가에 따라 IC 칩을 셧다운 시키도록 하는 한편, 이러한 사이리스터의 리셋이 램프의 결착에 따라 이루어지도록 하는 사이리스터 보호회로를 갖는 전자식 안정기"를 제공하되, 상기 정류기(SCR)의 편차가 크고 애노드 단의 전압강하가 큰 경우에도, 오동작을 일으키지 않는 사이리스터 보호회로를 갖는 전자식 안정기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오동작이 방지되는 사이리스터 보호회로를 갖는 전자식 안정기는, 인가받은 상용교류전원을 정류하여 직류전원으로 변환시키는 정류 및 평활부(100)와, 상기 정류 및 평활부(100)로부터 출력되는 직류전원을 인가받아 내부 IC 칩(230)의 제어동작에 따라 소정의 발진 주파수로 스위칭하여 램프에 구동전원을 공급하는 램프 구동부(200')와, 상기 램프 구동부(200')로부터 구동전원을 인가받아 점등되는 램프부(300)를 포함하며, 상기 램프 구동부(200')는, 상기 램프부(300)의 출력이 이상 전압일 경우에 정류기(SCR)를 턴온시켜 상기 IC 칩(230)을 셧다운시킴으로써 램프 출력의 과전압으로부터 램프 구동회로를 보호하는 보호회로(220'); 및 상기 램프부(300)의 램프불능시 이를 센싱하여 상기 IC 칩(230)에 인가되는 구동전원을 차단하여 IC 칩(230)의 동작을 제어하는 한편, 램프 결착에 따라 상기 보호회로(220')에서 온 상태의 정류기(SCR)를 리셋시키는 피드백 회로부(210)를 포함하되, 상기 보호회로(220')의 상기 정류기(SCR)의 애노드는 감압저항(R7)을 통하지 않고 상기 피드백 회로부(210)의 전원단(Q점)에 직접 접속되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 보호회로(220')는 램프부(300)로 인가되는 출력전원을 변압기를 통해 검출하고 검출된 출력전원이 소정치 이상이면 상기 IC 칩(230)의 제어단자에 접속된 정류기(SCR)의 게이트측으로 전류가 인가되어 턴온됨으로써 IC 칩(230)의 동작을 셧다운시키는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 피드백 회로부(210)는 램프부(300)의 램프 결착에 따라 트랜지스터(Q1)의 베이스측으로 전류가 흘러 온 상태로 됨으로써 상기 정류 및 평활부(100)의 출력 직류 전원을 상기 IC 칩(230)으로 공급하는 한편, 이에 따라 상기 보호회로(220')에서 온 상태의 정류기(SCR)를 오프 상태로 리셋시켜 상기 IC 칩(230)을 구동시킴으로써 램프 구동부(200')의 재동작이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 안정기의 회로도인 바, 도 2의 제2 종래기술의 안정기 회로와 동일한 구성요소에는 동일한 번호를 붙이고 상세한 설명을 생략하며, 대응되는 구성요소에는 유사한 번호를 붙인다.
도 3의 본 발명에 관한 안정기 회로와 도 2의 제2 종래기술의 안정기 회로의 차이점은 보호회로(220')의 상기 정류기(SCR)의 애노드 단의 접속 관계에 있다.
즉, 도 2의 제2 종래기술의 안정기에서는 상기 보호회로(220')의 상기 정류기(SCR)의 애노드가 상기 IC 칩(230)의 4번핀에 접속되었으나, 본 발명의 안정기 보호회로(220')의 상기 정류기(SCR)의 애노드는 피드백 회로부(210)의 트랜지스터(Q1)의 이미터 측 (Q점) 에 접속된다. 물론 상기 Q점은 상기 IC 칩(230)의 8번핀에 접속되어 있다.
이를 도 4를 참조하여 상술하면, 본 발명의 안정기 역시, 정류 및 평활부(100)와, 램프 구동부(200')와, 램프부(300)를 포함하여 이루러지는 바, 상기 램프 구동부(200')는 상기 정류 및 평활부(100)를 통하여 인가되는 직류전원으로 상 기 램프부(300)의 램프를 점등시키게 되는데, 이러한 램프 구동부(200')는 상기 정류 및 평활부(100)의 타측에 접속된 전류제어용 저항(R1, R2)을 통해 평활화된 직류전원을 인가받게 되어 이를 피드백 회로부(210)를 통해 제어용 IC 칩(230)의 VCC 단자(8번 단자)에 인가하여 IC 칩(230)의 동작전원을 공급하게 된다.
상기 IC 칩(230)은 8개의 칩단자를 갖게 되는데, 제어단자(Ldet)인 4번 단자에도 제 7 저항(R7)을 통해 상기 직류전원이 인가된다.
또한, 상기 IC 칩(230)에서 1번 단자인 소프트 스타트 캐패시터 접속단자 및 3 번 단자인 소프트 스타트 레지스터 접속단자는 각각, 제 8 캐패시터(C8) 및 제 8 저항(R8)을 통해 접지 단자에 접속되는 바, 상기 제 8 캐패시터(C8) 및 제 8 저항(R8)의 파라미터값은 소프트 스타트가 이루어지도록 초기 주파수 및 위상을 결정하게 된다.
또한, 2번 단자인 타이밍 캐패시터 접속단자는 제 7 캐패시터(C7)를 통해 접지 단자에 접속되는 바, 상기 제 7 캐패시터(C7)는 발진 주파수를 결정하는 톱니파형을 발생시키기 위해 주기적으로 충방전되며, 또한, 여기서 5번 단자는 접지 단자이며, 7번 및 6번 단자는 출력 단자이다.
상기 IC 칩(230)의 출력 단자인 상기 6번 단자 및 7번 단자는 각각 제 15 다이오드(D15) 및 제 16 다이오드(D16)와 역방향 접속되는 한편, 발진기(OSC)의 입력측(OSC-1)에 접속되게 되며, 상기 발진기(OSC)의 제 1 출력측(OSC-2)은 제 9 저항(R9)를 통해 제 1 스위칭 소자(Q3)의 게이트 단자 및 제 1 및 제 2 스위칭 소자의 접속단자에 접속되며, 상기 발진기(OSC)의 제 2 출력측(OSC-3)은 제 10 저 항(R10)을 통해 제 2 스위칭 소자(Q4)의 게이트 단자 및 접지 단자에 접속되어 결국 상기 발진기(OSC)는 일정 주파수로 발진하여 스위칭 소자(Q3, Q4)를 주기적으로 스위칭하게 된다.
이때, 제 1 스위칭 소자(Q3)의 일측 단자는 상기 정류 및 평활부(100)의 출력측에 접속되고, 그리고 제 2 스위칭 소자(Q4)의 일측 단자는 접지된다.
한편, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자(Q3, Q4)의 타측 단자들은 서로 접속되며, 상기 접속단자는 다시 제 1 변압기(PT1) 및 제 2 변압기(PT2)의 일측 권선을 통해 램프부(300)에서 제 1 램프(310)의 BA 단자 및 제 2 램프(320)의 RA 단자로 접속되며, 또한 상기 제 1 변압기(PT1) 및 제 2 변압기(PT2)의 타측 권선은 각각 다이오드 D12 및 D11을 통해 IC 칩(230)의 VCC 단자(Q점)에의 커플링 저항(R6)에 접속되는 한편, 다이오드 D10 및 D9를 통해 보호회로부(220')의 입력제어저항(R12)에 접속된다. 전술하였듯이, 상기 VCC 단자(Q점)에 상기 보호회로(220')의 사이리스터(SCR)의 애노드가 접속된다.
한편, 램프 구동부(200')의 입력단에는 부트스트랩 회로(BT, C17)가 접속되게 되는데, 이러한 부트스트랩 회로(BT, C17)의 일측은 제 5 다이오드(D5)를 통해 상기 제 1 스위칭 소자(Q3) 및 제 2 스위칭 소자(Q4)의 접점에 연결된 제 21 저항(R21) 및 제 12 캐패시터(C12)의 병렬회로에 각각 연결된다.
한편, 상기 램프부(300)는 상기 제 1 변압기(PT1)의 일측 권선과 접속된 제 1 램프(310) 및 상기 제 2 변압기(PT2)의 일측 권선과 접속된 제 2 램프(320)로 구성되며, 이러한 제 1 램프(310)의 BB단자 및 BC단자는 임피던스 및 공진 조절용 콘 덴서(C15)를 통해 접속되며, 이는 다시 제 21 저항(R21)을 통해 램프 구동부(200')의 입력단에서 전류제어용 저항(R2)과 접속된다. 이와 마찬가지로 제 2 램프(320)의 RB단자 및 RC단자 역시 임피던스 및 공진 조절용 콘덴서(C16)을 통해 접속되며, 이는 다시 제 20 저항(R20)을 통해 램프 구동부(200')의 입력단에서 전류제어용 저항(R2)과 접속된다.
또한, 상기 제 1 램프(310) 및 제 2 램프(320)의 BD단자와 RD단자는 콘덴서(C13, C14)를 통해 정류 및 평활부(100)의 출력 단자 및 접지 단자에 각각 접속되며, 또한 다이오드(D13, D14)를 통해 부트스트랩 회로 및 접지 단자에 각각 접속된다.
한편, 상기 피드백 회로부(210)는 상기 정류 및 평활부(100)의 출력 직류 전원을 공급하게 되는 저항(R1, R2)과 상기 출력 직류 전원을 공급받아 구동되는 IC 칩(230)의 사이에 삽입되어 지는데, 상기 저항(R1, R2)의 접점과 컬렉터단이 접속된 트랜지스터(Q1)의 이미터단은 상기 IC 칩(230)의 VCC 단자 및 제어 단자(Ldet)에 연결되며, 또한, 이러한 트랜지스터(Q1)의 베이스단은 제 23 저항(R23)을 통해 상기 램프부(300)에서 제 1 램프(310)의 BD 단자 및 제 2 램프(320)의 RD 단자에 접속되는 한편, 제 1 제너다이오드(ZD1)을 통해 접지된다. 한편, 이러한 트랜지스터(Q1)의 이미터단과 접지 사이에는 각각 제 6 콘덴서(C6), 제 2 제너다이오드(ZD2)가 삽입되고, 상기 부트스트랩회로와 접지 사이에는 제 13 저항(R13) 및 제 5 콘덴서(C5)가 병렬 구성되어 삽입된다.
따라서, 램프부(300)의 램프가 정상 동작시에는 상기 트랜지스터(Q1)의 베이 스단으로 "하이" 신호가 인가되어 트랜지스터(Q1)가 온 상태이므로 상기 IC 칩(230)에 구동전압을 공급하게 된다.
하지만, 램프가 소켓에 결착되어 있지 않은 경우와 같이 램프 불능시에는 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스단은 "로우" 상태가 되어 트랜지스터(Q1)가 오프 상태로 턴오프되어 상기 정류 및 평활부(100)의 직류전압이 IC 칩(230)에 인가되지 않아 칩의 동작이 중지되게 된다.
따라서, 이를 통해 상기 피드백 회로부(210)는 램프부(300)의 램프 결착유무를 센싱할 수 있게 되어, 램프부(300)의 회로를 보호하게 되며, 전력 손실을 줄일 수 있게 된다.
한편, 상기 보호회로(220')는 상기 제 1 변압기(PT1) 및 제 2 변압기(PT2)와 접속된 다이오드(D9, D10) 및 저항(R12)을 통해 연결되는데, 이러한 보호회로(220')는 상기 저항(R12)의 타측에서 접지된 제 11 콘덴서(C11) 및 제 11 저항(R11)의 역방향으로 접속된 제 2 제너다이오드(ZD2)를 통해 스위칭용 사이리스터인 정류기(SCR)의 게이트측에 접속되는 한편, 이러한 정류기(SCR)의 게이트측과 연결된 게이트 유지 전류용 소자(R23, C10)가 접지된다.
이때, 상기 정류기(SCR)의 캐소드측은 접지되고 애노드측은 상기 IC칩의 Vcc단자(Q점)에 접속되며, 상기 IC칩의 제어단자(Ldet)인 4번 단자(P점)는 제 9 콘덴서(C9)를 통해 접지된다.
따라서, 변압기에서 검출되는 램프의 동작전압이 정상일 때에는 보호회로(220')의 스위칭 소자인 정류기(SCR)의 게이트단에 제 2 제너다이오드(ZD2)가 역 방향으로 접속되어 전류가 흐르지 않게 되므로 정류기(SCR)는 오프상태를 유지하게 되고, 따라서 IC 칩(230)의 Vcc단자에 전원이 인가되고, 제어단자(Ldet)에도 소정전압(예를 들면, 2V) 이상의 전압이 인가되므로 칩은 정상동작을 하게 된다.
하지만, 변압기에서 검출되는 램프의 출력전압이 소정치 이상일 때에 상기 보호회로(220')의 제 2 제너다이오드(ZD2)는 브레이크 다운을 일으키게 되고 이에 따라 상기 정류기(SCR)의 게이트측으로 전류가 인가되어 정류기(SCR)를 온 시키게 된다.
따라서, 상기 IC 칩(230)의 Vcc 단자는 0V로 되어 그 결과 IC 칩(230)을 셧다운시키게 되어, 상기 보호회로(220')는 램프 출력의 과전압으로부터 램프 구동회로를 보호하게 된다.
한편, 이와 같은 온상태의 정류기(SCR)는 그 특성상 게이트에 흐르는 전류를 차단하여도 온 상태를 유지하게 되므로 이를 리셋 즉, 복원시키기 위해서 상기 램프부(300)에서 소켓에 결착되어 있지 않은, 즉 램프불능 상태의 램프를 재결착하게 되면, 상기 피드백 회로부(210)의 트랜지스터(Q1)가 살아나면서 그 베이스측에 접속된 제 1 제너다이오드(ZD1)가 브레이크 다운을 일으키게 되는 한편, 이미터측과 접지 사이에 접속된 충전용 콘덴서(C5, C6)가 충전되게 되어 상기 정류기(SCR)를 지나는 전압의 극성이 역으로 변환되게 됨으로써 상기 정류기(SCR)은 자동으로 리셋 즉, 턴오프되게 된다.
즉, 상기 피드백 회로부(210)는 램프의 유무를 센싱할 수 있어서 램프의 결착 유무에 따라 IC 칩(230)에 인가되는 전원을 차단할 뿐만 아니라 램프 출력의 과 전압 인가시 IC 칩(230)을 셧다운 시키는 보호회로(220')의 정류기(SCR)를 리셋시키는 기능을 수행할 수 있게 된다.
특히, 출력 과전압의 이상상태의 경우에, 상기 보호회로(220')의 제너 다이오드(ZD2)의 브레이크 다운이 일어나 상기 정류기(SCR)가 턴온되고, 따라서 상기 사이리스터의 애노드 단인 상기 IC칩의 8번핀이 0V가 되어, 역시 상기 발진 IC의 동작이 정지되어 전체 안정기를 보호하게 되는 것은 동일하나, 아울러, 상기 4번핀 상단에 접속된 저항(R7)의 전압 강하에 관계없이 (결국 상기 정류기(SCR)의 편차에 무관하게), 상기 정류기(SCR)는 계속해서 '온' 상태를 유지하게 되는 바, 안정기의 동작이 정지된 상태로 있게 된다.
다만, 램프를 교체하는 경우, 상기 정류기(SCR)의 리셋 동작은 상기 제2 종래기술의 경우와 같이, 상기 램프부(300)에서 소켓에 결착되어 있지 않은, 즉 램프불능 상태의 램프를 재결착하게 되면, 상기 피드백 회로부(210)의 트랜지스터(Q1)가 살아나면서 그 베이스측에 접속된 제 1 제너다이오드(ZD1)가 브레이크 다운을 일으키게 되는 한편, 이미터측과 접지 사이에 접속된 충전용 콘덴서(C5, C6)가 충전되게 되어, 상기 보호회로(220')의 상기 정류기(SCR)를 지나는 전압의 극성이 역으로 변환되게 됨으로써 상기 정류기(SCR)는 자동으로 리셋 즉, 턴오프되게 된다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아 니다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 나타난 사이리스터 보호회로를 갖는 전자식 안정기는 변압기를 통하여 검출한 램프출력의 과전압 시에 정류기(SCR)의 게이트단으로 전류가 인가되어 정류기를 온상태로 만들고 이에 따라 구동 IC 칩을 셧다운 시키는 보호회로를 구비함으로써 램프에 인가되는 과전압으로 인하여 발생되는 구동회로의 안정성 문제를 보호회로를 이용하여 용이하게 해결할 수 있으면서 아울러 상기 정류기의 리셋 동작도 용이하게 할 수 있도록 하면서도, 상기 보호회로(220')의 상기 정류기(SCR)의 유지전류 편차 및 전압강하로 인한 오동작을 방지할 수 있어 한층 신뢰성 있는 안정기를 제공하는 것이 가능하게 된다.

Claims (3)

  1. 인가받은 상용교류전원을 정류하여 직류전원으로 변환시키는 정류 및 평활부(100)와, 상기 정류 및 평활부(100)로부터 출력되는 직류전원을 인가받아 내부 IC 칩(230)의 제어동작에 따라 소정의 발진 주파수로 스위칭하여 램프에 구동전원을 공급하는 램프 구동부(200')와, 상기 램프 구동부(200')로부터 구동전원을 인가받아 점등되는 램프부(300)를 포함하며,
    상기 램프 구동부(200')는, 상기 램프부(300)의 출력이 이상 전압일 경우에 정류기(SCR)를 턴온시켜 상기 IC 칩(230)을 셧다운시킴으로써 램프 출력의 과전압으로부터 램프 구동회로를 보호하는 보호회로(220'); 및
    상기 램프부(300)의 램프불능시 이를 센싱하여 상기 IC 칩(230)에 인가되는 구동전원을 차단하여 IC 칩(230)의 동작을 제어하는 한편, 램프 결착에 따라 상기 보호회로(220')에서 온 상태의 정류기(SCR)를 리셋시키는 피드백 회로부(210)를 포함하되,
    상기 보호회로(220')의 상기 정류기(SCR)의 애노드는 감압저항(R7)을 통하지 않고 상기 피드백 회로부(210)의 전원단(Q점)에 직접 접속되는 것을 특징으로 하는 오동작이 방지되는 사이리스터 보호회로를 갖는 전자식 안정기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보호회로(220')는 램프부(300)로 인가되는 출력전원을 변압기를 통해 검출하고 검출된 출력전원이 소정치 이상이면 상기 IC 칩(230)의 제어단자에 접속된 정류기(SCR)의 게이트측으로 전류가 인가되어 턴온됨으로써 IC 칩(230)의 동작을 셧다운시키는 것을 특징으로 하는 오동작이 방지되는 사이리스터 보호회로를 갖는 전자식 안정기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 피드백 회로부(210)는 램프부(300)의 램프 결착에 따라 트랜지스터(Q1)의 베이스측으로 전류가 흘러 온 상태로 됨으로써 상기 정류 및 평활부(100)의 출력 직류 전원을 상기 IC 칩(230)으로 공급하는 한편, 이에 따라 상기 보호회로(220')에서 온 상태의 정류기(SCR)를 오프 상태로 리셋시켜 상기 IC 칩(230)을 구동시킴으로써 램프 구동부(200')의 재동작이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 오동작이 방지되는 사이리스터 보호회로를 갖는 전자식 안정기.
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