KR100855030B1

KR100855030B1 - 다중 보호회로를 구비한 전자식 방전램프 구동장치

Info

Publication number: KR100855030B1
Application number: KR1020070042671A
Authority: KR
Inventors: 이창호; 권시현
Original assignee: 금호전기주식회사
Priority date: 2007-05-02
Filing date: 2007-05-02
Publication date: 2008-08-29

Abstract

본 발명은 다중 보호회로를 구비한 전자식 방전램프 구동장치에 관한 것으로서, 정류전원을 인가받아 방전램프 구동장치의 역률 개선을 위한 DC 전압을 공급하는 PFC 회로부와, 상기 PFC 회로부에서 공급된 DC 전압을 고주파 스위칭하는 인버터와, 상기 인버터의 스위칭 출력을 공진시켜 램프를 점등 구동하는 공진탱크를 포함하는 전자식 방전램프 구동장치에 있어서, 상기 공진탱크에 구비된 트랜스포머 2차측 유기전압을 검출하여 제1 설정치 이상으로 상승할 경우 상기 PFC 회로부에 인가되는 정류전원을 차단시키는 제1 보호회로부와, 상기 트랜스포머 2차측 유기전압을 검출하여 제2 설정치 이상으로 상승할 경우 상기 인버터에 구비된 스위칭소자 중 적어도 하나의 스위칭소자 트리거전원을 차단시키는 제 2보호회로부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며, 제1 보호회로부와 제2 보호회로부가 각기 PFC 회로부와 인버터의 스위칭소자를 개별적으로 보호함으로써, FET와 방전램프 구동장치 주요부품들을 동시에 보호하며, 어느 하나의 보호회로 이상시에도 방전램프 구동장치의 안정된 작동을 보장하는 효과를 갖는다.

방전램프 구동장치, 보호회로, 인버터, 공진탱크, PFC, FET, 제너다이오드, SCR

Description

다중 보호회로를 구비한 전자식 방전램프 구동장치{Electronic discharge lamp control equipment having multiple protection circuit module}

도 1은 본 발명에 따른 전자식 방전램프 구동장치를 개념적으로 도시한 블록도

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 회로도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : PFC 회로부 12 : PFC IC

20 : 인버터 30 : 공진탱크

40 : 램프 50 : 제1 보호회로부

55 : 제2 보호회로부

본 발명은 다중 보호회로를 구비한 전자식 방전램프 구동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인버터의 스위칭소자뿐 아니라 PFC 등과 같은 방전램프 구동 장치 주요부품을 다중으로 보호하여 회로구성품들의 안정성을 높인 다중 보호회로를 구비한 전자식 방전램프 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전자식 방전램프 구동장치의 구성품 중 FET(Field Effect Transistor) 등과 같은 스위칭소자들은 열에 매우 취약하여, 이상전력 발생시, 무부하시, 부하측 이상전류 등과 같은 상황에서 쉽게 파손된다. 따라서, 전자식 방전램프 구동장치에는 이상전류로부터 FET를 보호하기 위한 보호회로가 수반된다.

종래 전자식 방전램프 구동장치의 보호회로는, 공진탱크에 구비된 트랜스포머의 2차측 유기전압을 검출하여, 2차측 유기전압이 설정치 이상으로 상승될 경우 FET 게이트 측의 드라이브 전압을 차단하는 방식으로 구성되었다. 또한, 2차측 유기전압이 설정치 이하로 떨어지면, FET는 다시 정상작동 함으로써, 방전램프 구동장치의 안정적인 작동을 보장하였다.

그러나, 종래 보호회로에서는 FET 이외의 타 구성품에 대하여는 보호수단이 마련되지 않아, FET의 스위칭이 중단되어도 그 전단의 구성품들에 이상전류가 유기되어 타 구성품들이 손상되는 문제점이 있었다. 예컨대, 트랜스포머 2차측에 이상전압이 유기되어 보호회로가 작동되어도, 방전램프 구동장치의 역률 개선을 위해 장치되는 PFC(Power Factor Correction) 회로 등에는 계속하여 정류전원이 인가되며, PFC는 FET 전단의 타 구성품들에 정상적으로 DC 전압을 공급하게 된다. 따라서, FET 전단의 전기소자들이 이상전류에 의해 소손되거나 고장이 발생되는 등의 문제점이 있었다.

또한, 종래 전자식 방전램프 구동장치는 단일의 보호회로만을 구비함으로 인해, 보호회로 자체에 이상이 발생될 경우 보호회로가 제 기능을 수행하지 못하게 되며, 따라서 FET를 비롯한 주요 구성품들이 이상전류에 그대로 노출되게 된다. 통상 보호회로에 이상이 발생하여도 방전램프 구동장치는 정상적으로 작동하므로, 위와 같은 문제점은 방전램프 구동장치의 안정성을 크게 저하시키는 원인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, FET 등과 같은 스위칭소자와, 인버터에 DC 전압을 공급하는 PFC를 각기 개별적으로 보호하는 다중 보호회로를 구비하여, FET 및 방전램프 구동장치의 주요부품들을 동시에 보호하며, 어느 하나의 보호회로에 이상이 발생하여도 방전램프 구동장치의 안정적인 작동을 보장할 수 있는 다중 보호회로를 구비한 전자식 방전램프 구동장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다중 보호회로를 구비한 전자식 방전램프 구동장치는, 정류전원을 인가받아 방전램프 구동장치의 역률 개선을 위한 DC 전압을 공급하는 PFC 회로부와, 상기 PFC 회로부에서 공급된 DC 전압을 고주파 스위칭하는 인버터와, 상기 인버터의 스위칭 출력을 공진시켜 램프를 점등 구동하는 공진탱크를 포함하는 전자식 방전램프 구동장치에 있어서, 상기 공진탱크에 구비된 트랜스포머 2차측 유기전압을 검출하여 제1 설정치 이상으로 상승할 경우 상기 PFC 회로부에 인가되는 정류전원을 차단시키는 제1 보호회로부와, 상기 트랜스포머 2차측 유기전압을 검출하여 제2 설정치 이상으로 상승할 경우 상기 인버터에 구비된 스위칭소자 중 적어도 하나의 스위칭소자 트리거전원을 차단시키는 제2 보호회로부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1 보호회로부는 공진탱크의 트랜스포머 2차측에 역바이어스 연결된 제1 제너다이오드와, 상기 제1 제너다이오드가 항복될 때 턴온되어 상기 PFC 회로부에 인가되는 정류전원을 접지측으로 바이패스 시키는 제1 SCR을 포함하며, 상기 제2 보호회로부는 공진탱크의 트랜스포머 2차측에 역바이어스 연결된 제2 제너다이오드와, 상기 제2 제너다이오드가 항복될 때 턴온되어 인버터의 스위칭소자 게이트단에 인가되는 트리거전원을 접지측으로 바이패스 시키는 제2 SCR을 포함한다.

또한, 상기 제2 제너다이오드는 상기 제1 제너다이오드에 비해 상대적으로 높은 항복전압을 가져, PFC 회로부와 인버터의 스위칭소자를 단계적으로 보호하도록 구성될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 다중 보호회로를 구비한 전자식 방전램프 구동장치를 개념적으로 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예를 보인 회로도이다.

먼저, 본 발명은 공진탱크(30)의 트랜스포머 2차측 유기전압을 검출하여 PFC 회로부(10) 및 인버터(20)의 스위칭소자를 개별적으로 보호하기 위한 전자식 방전램프 구동장치를 특징으로 하는 것으로서, 이하의 설명에서는 정류부 등과 같은 방전램프 구동장치의 타 구성품에 대한 구체적인 설명은 생략하며, 각각의 보호회로부(50, 55)와 보호 대상이 되는 구성품에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 1의 블록도를 참조하면, 본 발명의 전자식 방전램프 구동장치는 정류전원을 인가받아 방전램프 구동장치의 역률을 개선하고 안정된 DC 전압을 출력하는 PFC 회로부(10)와, PFC 회로부(10)에서 출력되는 DC 전압을 고주파 스위칭하는 인버터(20)와, 인버터(20)의 스위칭 출력을 공진시켜 램프(40)를 점등 구동시키는 공진탱크(30)와, 공진탱크(30)의 트랜스포머 2차측 유기전압을 검출하여 각각 상기 PFC 회로부(10) 및 인버터(20)의 스위칭소자를 보호하는 제1 보호회로부(50) 및 제2 보호회로부(55)로 구성된다.

상기 PFC 회로부(10)는 정류전원을 인가받아 방전램프 구동장치의 역률 개선을 위한 DC 전압을 공급하는 것으로서, 도 2의 회로도를 참조하면 PFC IC(12), 스위칭소자(Q1), 다이오드(D1), 저항(R1)으로 구성된다. 이때, 도시하지 않았지만 브리지 다이오드 또는 정전압 레귤레이터 등과 같은 정류수단에 의해 IC 구동용 정류전원이 발생되며, 이 정류전원은 PFC IC(12)의 전원단자(Vcc)에 인가된다. PFC IC(12)의 접지단자(GND)는 접지측에 접속되며, 출력단자(CD)에서는 정류전원의 파 형을 조절한 안정된 DC 전압이 출력된다. 이 DC 전압은 다이오드(D1)를 거쳐 인버터(20)측에 공급된다.

상기 인버터(20)는 발진자(T1)와 발진자(T1)에 의한 발진전압에 의해 고주파 스위칭되는 한 쌍의 스위칭소자(Q2, Q3)로 구성된다. 스위칭소자(Q2, Q3)는 바람직하게 FET지만, IGBT 등과 같은 다른 스위칭소자로 대체될 수 있음은 물론이다. 인버터(20)에서 발생된 스위칭 출력은 공진탱크(30)에 공급된다. 공진탱크(30)는 트랜스포머(T2)의 1차측(T2-A)과 커패시터(C1)로 LC 공진회로를 구성하여 램프(40)의 공진주파수를 맞춰 램프(40)를 점등 구동한다.

상기 제1 보호회로부(50) 및 제2 보호회로부(55)는 각기 공진탱크(30)의 트랜스포머 2차측(T2-B)에 유기되는 전압을 검출하여, 각기 PFC 회로부(10)와 인버터(20)의 스위칭소자(Q3)를 보호한다. 도 2의 회로도를 참조하면, 트랜스포머의 2차측(T2-B)에는 전류의 방향을 각 보호회로부(50, 55)로 향하도록 순방향으로 다이오드(D2)가 연결된다. 그리고, 각 보호회로부(50, 55)에는 이 다이오드(D2)를 거친 트랜스포머 2차측(T2-B) 전류가 인가된다. 제1 보호회로부(50)는 트랜스포머 2차측(T2-B)에 역바이어스 연결되는 제1 제너다이오드(ZD1)와, 이 제1 제너다이오드(ZD1)가 항복될 때 턴온되어 PFC IC(12)의 Vcc단에 인가되는 정류전원을 접지측으로 바이패스 시키는 제1 SCR(SCR1)과, 전압강하를 위한 저항(R2)으로 구성된다. 이와 유사하게, 제2 보호회로부(55)는 트랜스포머 2차측(T2-B)에 역바이어스 연결되는 제2 제너다이오드(ZD2)와, 이 제2 제너다이오드(ZD2)가 항복될 때 턴온되어 인버터(20)를 구성하는 스위칭소자(Q2, Q3) 중 어느 하나의 스위칭소자(Q3)에 인가 되는 트리거전원을 접지측으로 바이패스 시키는 제2 SCR(SCR2)과, 전압강하를 위한 저항(R3)으로 구성된다.

상술한 제1 보호회로부(50) 및 제2 보호회로부(55)는 다음과 같은 방식으로 작동된다.

예컨대, 부하측의 이상으로 과전류가 흐르게 되면, 트랜스포머 1차측(T2-A) 전압이 상승하고, 이에 따라 2차측(T2-B)에 유기되는 전압도 함께 상승한다. 트랜스포머 2차측(T2-B)에 유기된 전압은 D2를 거쳐 제1 제너다이오드(ZD1)와 제2 제너다이오드(ZD2)에 전달된다. 트랜스포머 2차측(T2-B) 전위가 점차 상승하면서 제1 제너다이오드(ZD1) 또는 제2 제너다이오드(ZD2)의 항복전압을 넘으면, SCR1 또는 SCR2가 턴온된다.

먼저, SCR1이 턴온될 경우 PFC IC(12)의 Vcc단에 인가되는 정류전원은 접지측으로 바이패스되며, PFC IC(12)에서 공급되는 DC 전압은 제로로 떨어진다. 이와 함께 발진자(T1)의 출력이 감소하며 인버터(20)의 스위칭주기가 떨어지게 된다. 만약, 부하측 이상상황이 일시적인 것이라면, 트랜스포머의 1차측(T2-A) 전압 감소와 함께 2차측(T2-B) 유기전압이 감소되고, SCR1이 턴오프되면서 방전램프 구동장치는 다시 초기와 같이 작동할 것이다. 그러나, 부하측 이상상황이 장시간 발생되면, 방전램프 구동장치는 작동을 정지할 것이다. SCR2가 턴온될 경우, 스위칭소자 Q3의 트리거전원은 SCR2를 통해 접지측으로 바이패스 되며, 인버터(20)는 작동을 정지할 것이다.

본 발명에서 제1 보호회로부(50)와 제2 보호회로부(55)는 트랜스포머 2차 측(T2-B)의 유기전압이 각각 제1 설정치 및 제2 설정치 이상으로 상승하는지를 검출한다. 제1 설정치 및 제2 설정치는 각기 제1 제너다이오드(ZD1) 및 제2 제너다이오드(ZD2)의 항복전압에 의해 결정되는 것으로서, 각 설정치가 동일하게 설계될 수 있다. 이 경우, 제1 보호회로부(50)와 제2 보호회로부(55)는 동시에 작동할 것이다. 한편, 제1 설정치와 제2 설정치는 차등지게 설계될 수도 있으며, 이 경우 제1 보호회로부(50) 및 제2 보호회로부(55)는 단계적으로 작동된다. 예컨대, ZD2의 항복전압을 ZD1의 항복전압보다 높게 설계하여, 보다 낮은 이상전류에 대하여는 제1 보호회로부(50)가 먼저 반응하여 PFC 회로부(10)의 DC 전압 공급을 일시적으로 차단함으로써 부하측 전류를 안정시키도록 하며, 보다 높은 이상전류에 대하여는 제2 보호회로부(55)가 인버터(20)의 스위칭소자(Q2, Q3)를 즉각적으로 보호하도록 구성할 수 있다.

이상 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 보호회로를 구비한 전자식 방전램프 구동장치는 부하측 이상전류와 같은 이상상황 발생시, 제1 보호회로부로 방전램프 구동장치에 DC 전원을 공급하는 PFC 회로부를 차단하고, 제2 보호회로부로 인버터의 스위칭소자 트리거전원을 차단함으로써, FET와 같은 스위칭소자뿐 아니라 방전램프 구동장치의 타 주요부품들을 동시에 보호할 수 있으며, 다중 보호회로 방식을 이용함으로써 어느 하나의 보호회로에 이상이 발생하여도 방전램프 구동장치의 안정적인 작동을 보장할 수 있는 효과가 있다.

Claims

정류전원을 인가받아 방전램프 구동장치의 역률 개선을 위한 DC 전압을 공급하는 PFC 회로부와, 상기 PFC 회로부에서 공급된 DC 전압을 고주파 스위칭하는 인버터와, 상기 인버터의 스위칭 출력을 공진시켜 램프를 점등 구동하는 공진탱크를 포함하는 전자식 방전램프 구동장치에 있어서,

상기 공진탱크의 트랜스포머 2차측에 역바이어스 연결된 제1 제너다이오드와, 상기 제1 제너다이오드가 항복될 때 턴온되어 상기 PFC 회로부에 인가되는 정류전원을 접지측으로 바이패스 시키는 제1 SCR을 포함하는 제1 회로부; 및

상기 공진탱크의 트랜스포머 2차측에 역바이어스 연결된 제2 제너다이오드와, 상기 제2 제너다이오드가 항복될 때 턴온되어 인버터의 스위칭소자 게이트단에 인가되는 트리거전원을 접지측으로 바이패스 시키는 제2 SCR을 포함하는 제2 회로부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 보호회로를 구비한 전자식 방전램프 구동장치.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 제2 제너다이오드는 상기 제1 제너다이오드에 비해 상대적으로 높은 항복전압을 갖는 것을 특징으로 하는 다중 보호회로를 구비한 전자식 방전램프 구동장치.