KR100861490B1 - 소프트 스타트 방식의 전자식 안정기 회로 - Google Patents

소프트 스타트 방식의 전자식 안정기 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소프트 스타트 방식의 전자식 안정기 회로 관한 것으로, 더욱 상세하게는 메인 전류를 유기 받아 초기 램프 점등시 상당 전류 및 전압이 램프양단에 걸리며 공진 포인트 최대치까지 올릴 때, 전류 센싱을 저항을 통해 제너 전압이상 올라가면 SCR 게이트 전압을 인가하게 되어 SCR이 동작하게 된다. SCR의 동작은 FET의 게이트 전압을 SCR게이트의 RC 시정수의 의해서 FET를 수 ms동안 잘라 주어 주파수를 높여 램프의 필라멘트를 예열하게 된다. 그로 인해 램프의 수명을 연장 할 수 있는 것을 특징으로 하는 소프트 스타트 방식의 전자식 안정기 회로에 관한 것이다.
형광등, 전자식, 소프트스타트, 안정기, 램프

Description

소프트 스타트 방식의 전자식 안정기 회로{Electronic ballast circuit of soft start formula}
도 1은 종래의 형광등 점등회로도.
도 2은 본 발명에 따른 소프트 스타트 방식의 전자식 안정기 회로를 도시한 회로도.
도 3은 본 발명에 따른 소프트 스타트 방식의 전자식 안정기 회로의 내부를 도시한 블록도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
401 : 써지 억제회로 402 : 라인필터 및 EMI
403 : 정류회로 404 : 역률 개선회로
405 : 평활회로 406 : 발진회로
407 : 인버터회로 408 : 공진회로
409 : 소프트 스타트 회로 및 보호회로 410 : 램프
본 발명은 전자식 안정기 회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 램프의 필라멘트에 가해지는 충격전류를 탄력적으로 제거하여 램프의 수명을 연장하는 소프트 스타트 방식의 전자식 안정기 회로에 관한 것이다.
통상적으로 안정기는 고전압의 전원을 순간적으로 인가하여 램프의 필라멘트를 순간적으로 가열함으로 점등시키는 것으로 램프의 수명이 단축한다는 점에서 램프 사용자들은 보다 오랜 기간 사용 할 수 있는 램프를 원하고 있다.
이하, 도 1은 종래기술에 따른 램프 점등회로도로서, 램프의 점등회로는 상용전원을 공급하는 전원부(302)와, 상기 상용전원을 공급받아 점등하는 램프(304)와, 상기 전원부(302)와 상기 램프(304) 사이에 위치하며, 상기 전원부(302)의 상용전원을 순간적으로 고전압으로 승압하여 상기 램프(304)의 필라멘트에 초기점등전원을 공급하는 안정기(303)와, 상기 안정기(303)와 인접하게 마련되어 상기 고전압의 공급과 차단을 스위칭하는 점등스위치부(301)를 가지고 있다. 특히 상기 필라멘트의 양단에 연결되어 상기 초기점등전원으로 점등포인터를 설정하는 스타터(305)를 포함하고 있다.
그러나, 이와 같은 안정기는 상기 스타터와 연동하여 동작하기 때문에 소비전력이 많이 소요되는 문제점이 있으며, 상용전원의 동작주파수인 60Hz에 의해 깜빡거리는 플리커 현상이 발생하는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 전자식 안정기가 최근에 개발되고 있는 추세이며, 이와 같은 전자식 안정기는 초기 점등시의 고전압과 점등 후에 발생하는 이상전압은 변압기를 고온상태로 변화시켜 상당히 높은 전압이 발생되고, 이에 따른 충격 전류가 회로의 오동작을 유발시키는 요인이 되는 문제점이 있으며, 이와 같은 충격 전류는 사이리스터 게이트의 전류를 증가시켜 FET의 스위칭 주파수를 변화시키고, 이에 의해 형광등의 램프 출력을 감소시키는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 램프의 필라멘트에 가해지는 충격전류를 탄력적으로 제거하여 회로와 램프를 안정화 시키도록 하여 램프의 수명을 연장하는 소프트 스타트 방식의 전자식 안정기 회로를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 소프트 스타트 방식의 전자식 안정기 회로는, 자연적으로 발생하는 써지 전압과 외부전원에 의해 인가되는 써지 전압으로부터 안정기를 보호하며 교류전압이 인가되는 것을 차단하는 퓨즈와 이상전압을 자동 제어하는 전압자동제어단이 병렬로 연결된 써지 억제회로와; 상기 전압자동제어단와 로우패스필터를 병렬연결하고 상기 로우패스필터와 무극성인 제1 캐패시터(C1) 및 제2 캐패시터(C2)를 병렬로 연결하고 노이즈를 격감시켜 회로동작의 안정성을 보장하는 라인필터 및 EMI와; 상기 제2 캐패시터(C2)와 브리지 회로를 연결하고, 상기 브리지 회로 출력단에 제3 캐패시터(C3)을 연결하며 상용 교류전압을 변환하여 맥류전압을 발생시키는 정류회로와; 상기 브릿지 회로 출력부와 PWM을 연결하고 상기 PWM과 제1 다이오드(D1)와 직렬로 연결하며, 상기 제1 다이오드(D1)과 제5 캐패시터(C5)를 병렬로 연결하고, 공진회로의 제4 캐패시터(C4)와 병렬로 연결된 제4 다이오드(D4)로 구성한 역률개선회로와; 상기 제3 캐피시터(C3)와 제2 다이오드(D2) 및 제3다이오드(D3)를 병렬로 연결하되 상기 제2 다이오드(D2) 및 제3다이오드(D3)는 직렬로 연결하고 상기 제3다이오드(D3)와 제4캐패시터(D4)를 병렬로 연결한 공진회로와; 유극성인 두 개의 캐패시터(C8, C9)를 직렬로 연결하고, 교류를 직류로 바꿀 때 안정된 직류를 얻기 위해 사용하는 평활회로와; 상기 두 개의 캐패시터(C8, C9)와 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)을 병렬로 연결하되 상기 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)은 직렬로 연결하고, 상기 제2 저항(R2), 제6캐패시터(C6), 및 PWM을 병렬로 연결하고, 상기 제6 캐패시터(C6)와 PWM 사이에 쌍방향 트리거 다이오드를 접지하여 제 6 다이오드(D6)와 병렬로 연결하며, 2개의 PWM이 직렬로 연결하고, 상용 교류전압을 고주파 변환 신호 전압으로 만들어 주는 발진회로와; 상기 발진회로에서 생성된 고주파 신호로 입력직류전압을 고주파 전압으로 변환시키며 제5 다이오드(D5)와 제1 제너 다이오드(Z1)가 직렬로 연결되고, 상기 제5다이오드(D5) 타단과 FET1의 게이트 사이에 제 3저항(R3)이 연결되고, 상기 FET1 소스부와 FET2 드레인부가 연결되고, 상기 FET2의 게이트와 제4저항(R4)이 연결되며, 상기 제4저항(R4)의 타단에 제7다이오드(D7)와 제2 제너 다이오드(Z2)가 직렬로 연결된 인버터 회로와; 램프 수명 말기 시 램프의 과도한 전류를 감지하여 안정기가 파손되지 않도록 보호하는 소프트 스타트 회로 및 보호회로; 및 상기 발진회로의 PWM주파수에 해당하는 만큼 기동전압이 인가되는 램프;를 포함하는 안정기 회로에 있어서,
상기 소프트 스타트 회로 및 보호회로는 제1 FET의 게이트와 SCR을 연결하고, RC 시정수를 결정시키는 제5저항(R5)과 제7 캐패시터(C7)를 연결하고, 상기 제7 캐패시터(C7)과 병렬 연결된 전류를 고정용 제3 제너 다이오드(Z3)는 전압을 분배하는 제6저항(R6) 및 제7 저항(R7)사이에 연결되고, 상기 공진부의 2차측 일단에 연결된 제8 다이오드(D8)와 제7 저항(R7)에 연결된 캐패시터(C10)로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 소프트 스타트 회로 및 보호회로는 상기 램프에게 손상을 입힐 만큼 고전압일 경우 그 고전압을 일시적으로 억제시키도록 상기 인버터의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
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이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 소프트스타트방식의 전자식 안정기 회로를 도시한 회로도이고, 도 3은 본 발명에 따른 소프트스타트방식의 전자식 안정기 회로의 내부를 도시한 블록도이다.
도 2및 도3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 소프트 스타트 방식의 전자식 안정기 회로는, 써지 억제회로(401), 라인필터 및 EMI(402), 정류회로(403), 역률개선회로(404), 평활회로(405), 발진회로(406), 인버터회로(407), 공진회로(408), 소프트스타트 회로 및 보호회로(409), 및 램프(410)로 구성된다.
구체적으로, 상기 써지 억제회로(401)는 자연적으로 발생하는 써지 전압과 외부전원에 의해 인가되는 써지 전압으로부터 안정기를 보호하는 수단으로서, 교류전압이 인가되는 것을 차단하는 퓨즈와 이상전압을 제거하는 전압자동 제어단을 병렬로 구성된다. 이때, 자기파가 발생되기 때문에 상기 써지 억제회로(401)는 이를 제거하는 필수 회로로 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 라인필터 및 EMI(402)는 전자기기에는 EMI가 발생하며 이것을 억제함으로써 EMI규정에 위배되지 않도록 함과 동시에 타 전자기기에 미치는 악영향을 최소화 하고 필요 이상의 노이즈를 격감시켜 회로동작의 안정성을 보장하는 수단으로서, 상기 전압자동제어단과 로우 패스 필터가 병렬로 연결되고, 상기 로우 패스 필터와 무극성 제1 및 제2 캐패시터가 병렬로 연결된다.
여기서, 상기 정류회로(403)는 상용 교류전압을 변환하여 맥류전압을 발생시키는 수단으로서, 교류전압의 양쪽을 효율적으로 정류할 수 있는 브릿지회로와 상기 브릿지회로의 출력단과 일단을 접지하여 병렬로 연결된 제3 캐패시터로 구성된다. 이때, 상기 캐패시터는 불안정 전류를 상기 브릿지 회로의 입력부로 피드백한다.
여기서, 상기 역률 개선회로(404)는 상기 브릿지 회로 출력부와 PWM과 직렬로 연결되고, 정상적인 전압 정전류를 출력 하기 위해 제1 다이오드를 구성된다. 이때, 제2 및 제3 다이오드를 직렬로 연결하고 일단은 상기 PWM과 다이오드 사이에 접지된다. 또한, 제4 및 제5캐패시터를 직렬로 연결하고 상기 제 1다이오드 출력단에 접지된다. 아울러, 상기 제2 및 제3 다이오드의 타단과 제4 캐패시터 타단과 제4다이오드와 직렬로 연결된다. 이때, 상기 제4 다이오드는 상기 제4 캐패시터 타단과 접지된다.
여기서, 상기 평활회로(405)는 교류를 직류로 바꿀 때 안정된 직류를 얻기 위해 사용하는 수단으로서, 유극성 캐패시터 2개를 직렬로 연결하여 구성된다.
여기서, 상기 발진회로(406)는 상용 교류 전압을 고주파 변환 신호 전압으로 만들어 주는 수단이며, 펄스의 듀티비를 조정하여 파워 출력을 조정할때 사용하는 3개의 PWM과 하나의 쌍방향 트리거 다이오드와, 직렬로 연결된 두 개의 저항과, 다이오드, 캐패시터로 구성된다.
상기 인버터회로(407)은 상기 발진회로에서 생성된 고주파 신호로 입력직류전압을 고주파 전압으로 변환시켜주는 수단으로서, 상기 발진회로(406)의 듀티비를 갖는 PWM전압을 제공하는 FET1과 FET2로 구성되어 있으며, 상기 유극성 캐패시터와 제1 및 제2 저항과 직렬로 연결되고, 제 1저항과 FET1과 연결된다. 이때, FET1의 게이트는 제3의 저항이 접지되고, 상기 제3의 저항 타단에 직렬로 연결된 제5다이오드와 제1제너다이오드가 연결된다. 또한, 2개의 PWM이 직렬로 연결되어 있다. 상기 제2저항의 타단에 제6캐패시터가 접지되어 이와 직렬로 쌍방향 트리거 다이오드와 PWM이 연결된다. 또한, 상기 PWM과 제7 다이오드와 제2 제너다이오드가 병렬로 연결된다. 또한, 제7 다이오드와 제4저항과 FET2가 직렬로 연결되어 FET2 출력단이 GND와 연결된다. 이때, 상기 쌍방향 트리거 다이오드는 인버터회로의 구동순서를 제어한다. 이때, 상기 발진회로(406)가 상기 인버터회로(407)와 인접한 위치에 있는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 공진회로(408)는 상기 인버터 회로(407)에서 생성된 고주파 전압을 정현파로 변화시켜 주는 수단으로서, 상기 역률 개선회로(404)의 제2 및 제3다이오드가 직렬로 연결되고, 제3다이오드와 제4 캐패시터가 병렬로 연결되어 구성된다.
여기서, 상기 소프트 스타트 회로 및 보호회로(409)는 램프 수명 말기 시 램 프의 과도한 전류를 감지하여 안정기가 파손되지 않도록 보호해 주는 수단으로서, FET2의 게이트 전압을 SCR게이트의 RC의 시정수에 의해서 FET2를 수ms동안 잘라 주어 주파수를 높여 램프의 필라멘트를 예열한다. 또한, 상기SCR은 제7캐패시터 제5 저항을 병렬로 연결한다. 또한 제7 캐패시터는 제3 제너다이오드와 연결되어 상기 제3 제너다이오드는 제6 및 제7 저항을 병렬로 연결한다. 또한, 제6 저항 타단에서 유극성 캐패시터와 제8 다이오드를 병렬로 연결된다.
이때, 상기 소프트 스타트 회로 및 보호회로(409)는 상기 램프(410)에 손상을 입힐 만큼 고전압일 경우 그 고전압을 일시적으로 억제시키도록 상기 인버터의 동작을 제어한다.
마지막으로, 상기 램프(410)는 상기 인버터(407)의 FET2에 의해서 결정된 초기 기동소자로 설정되어 있으면 상기 발진부(406)의 PWM주파수에 해당 하는 만큼 기동전압이 인가된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 소프트 스타트 방식의 전자식 안정기 회로를 사용함으로써 순간점등방식처럼 램프 양단에 순간적인 전압, 전류를 인가하여 필라멘트의 형광물질을 빨리 비산시키지 않아 램프의 수명을 연장시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명서에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라, 이 특허와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 소프트 스타트 방식의 전자식 안정기 회로를 사용함으로써, 램프의 점등시 역기펄스로 인한 흑화 현상의 발생을 방지함과 아울러 보다 안정적으로 램프의 점등을 유지시켜 램프의 사용 수명을 연장 시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 자연적으로 발생하는 써지 전압과 외부전원에 의해 인가되는 써지 전압으로부터 안정기를 보호하며 교류전압이 인가되는 것을 차단하는 퓨즈와 이상전압을 자동 제어하는 전압자동제어단이 병렬로 연결된 써지 억제회로와; 상기 전압자동제어단와 로우패스필터를 병렬연결하고 상기 로우패스필터와 무극성인 제1 캐패시터(C1) 및 제2 캐패시터(C2)를 병렬로 연결하고 노이즈를 격감시켜 회로동작의 안정성을 보장하는 라인필터 및 EMI와; 상기 제2 캐패시터(C2)와 브리지 회로를 연결하고, 상기 브리지 회로 출력단에 제3 캐패시터(C3)을 연결하며 상용 교류전압을 변환하여 맥류전압을 발생시키는 정류회로와; 상기 브릿지 회로 출력부와 PWM을 연결하고 상기 PWM과 제1 다이오드(D1)와 직렬로 연결하며, 상기 제1 다이오드(D1)과 제5 캐패시터(C5)를 병렬로 연결하고, 공진회로의 제4 캐패시터(C4)와 병렬로 연결된 제4 다이오드(D4)로 구성한 역률개선회로와; 상기 제3 캐피시터(C3)와 제2 다이오드(D2) 및 제3다이오드(D3)를 병렬로 연결하되 상기 제2 다이오드(D2) 및 제3다이오드(D3)는 직렬로 연결하고 상기 제3다이오드(D3)와 제4캐패시터(D4)를 병렬로 연결한 공진회로와; 유극성인 두 개의 캐패시터(C8, C9)를 직렬로 연결하고, 교류를 직류로 바꿀 때 안정된 직류를 얻기 위해 사용하는 평활회로와; 상기 두 개의 캐패시터(C8, C9)와 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)을 병렬로 연결하되 상기 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)은 직렬로 연결하고, 상기 제2 저항(R2), 제6캐패시터(C6), 및 PWM을 병렬로 연결하고, 상기 제6 캐패시터(C6)와 PWM 사이에 쌍방향 트리거 다이오드를 접지하여 제 6 다이오드(D6)와 병렬로 연결하며, 2개의 PWM이 직렬로 연결하고, 상용 교류전압을 고주파 변환 신호 전압으로 만들어 주는 발진회로와; 상기 발진회로에서 생성된 고주파 신호로 입력직류전압을 고주파 전압으로 변환시키며 제5 다이오드(D5)와 제1 제너 다이오드(Z1)가 직렬로 연결되고, 상기 제5다이오드(D5) 타단과 FET1의 게이트 사이에 제 3저항(R3)이 연결되고, 상기 FET1 소스부와 FET2 드레인부가 연결되고, 상기 FET2의 게이트와 제4저항(R4)이 연결되며, 상기 제4저항(R4)의 타단에 제7다이오드(D7)와 제2 제너 다이오드(Z2)가 직렬로 연결된 인버터 회로와; 램프 수명 말기 시 램프의 과도한 전류를 감지하여 안정기가 파손되지 않도록 보호하는 소프트 스타트 회로 및 보호회로; 및 상기 발진회로의 PWM주파수에 해당하는 만큼 기동전압이 인가되는 램프;를 포함하는 안정기 회로에 있어서,
    상기 소프트 스타트 회로 및 보호회로는 제1 FET의 게이트와 SCR을 연결하고, RC 시정수를 결정시키는 제5저항(R5)과 제7 캐패시터(C7)를 연결하고, 상기 제7 캐패시터(C7)과 병렬 연결된 전류를 고정용 제3 제너 다이오드(Z3)는 전압을 분배하는 제6저항(R6) 및 제7 저항(R7)사이에 연결되고, 상기 공진부의 2차측 일단에 연결된 제8 다이오드(D8)와 제7 저항(R7)에 연결된 캐패시터(C10)로 구성된 것을 특징으로 하는 소프트 스타트 방식의 전자식 안정기 회로.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 소프트 스타트 회로 및 보호회로는 상기 램프에게 손상을 입힐 만큼 고전압일 경우 그 고전압을 일시적으로 억제시키도록 상기 인버터의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 소프트 스타트 방식의 전자식 안정기 회로.
  11. 삭제
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KR20030075414A (ko) * 2002-03-18 2003-09-26 주식회사 이엘코리아 형광램프용 전자식 안정기 회로
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