KR101005557B1 - 냉음극 형광 램프용 전자식 안정기 - Google Patents

냉음극 형광 램프용 전자식 안정기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실외에서 많이 사용되는 냉음극 형광 램프에서 파손에 따른 사고 회피가 가능하고 능동적으로 고역률의 동작이 가능한 냉음극 형광 램프의 전자식 안정기에 관한 것으로, 상용 교류전원을 입력받는 전원 입력부, 입력된 교류전원의 EMI노이즈를 제거하는 EMI필터부, 입력된 교류전원을 정류하는 정류부, 상기 정류부의 출력에 연결된 역률 보상 인덕터, 상기 역률 보상 인덕터의 전류를 감지하는 역률 보상 제1 및 제2분압 저항, 상기 역률 보상 인덕터의 일측에 연결되어 있는 역률 보상 스위치, 상기 역률 보상 인덕터의 상기 일측에 연결되며 상기 역률 보상 스위치와 병렬로 연결되는 역률 보상 커패시터와 상기 역률 보상 인덕터에 흐르는 전류값을 입력받는 영전류 검출단자(Z)와 상기 역률 보상 스위치를 제어하는 제어신호를 출력하는 게이트 드라이버 단자(O)를 포함하는 역률 보상 제어부를 포함하여 상기 정류부를 통해 정류된 정류전원의 역률을 능동적으로 보상하는 능동 역률 보상부, 상기 능동 역률 보상부에 의해 보상된 정류 전원을 입력받아 소정값의 교류전원으로 변환하여 냉음극 형광 램프에 출력하는 인버터부 및 상기 인버터부의 출력을 검출하여 과전압 또는 과전류로 검출되는 경우, 상기 인버터부의 동작을 제어하는 제어신호를 출력하는 보호 회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉음극 형광 램프용 전자식 안정기{A electronic ballast for cold cathode fluorescent lamps}
본 발명은 냉음극 형광 램프용 전자식 안정기에 관한 것으로, 상세하게는 실외에서 많이 사용되는 냉음극 형광 램프에서 파손에 따른 사고 회피가 가능하고 고역률 구현할 수 있도록 능동형 역률보상회로가 구비된 냉음극 형광 램프의 전자식 안정기에 관한 것이다.
최근 급속한 경제 발전을 이루면서 경관 조명, 광고 조명 및 실내 조명 시장이 늘어나며 계속 늘어나며 계속 발전해가고 있는 추세이다. 근래에 광고, 조명 및 인테리어 조명용으로 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Fluoscent Lamp: CCFL)가 많이 이용되고 있다.
냉음극 형광 램프는 관경이 약 18~32[mm]의 유리관 양단에 한쪽 끝에 열려있는 원통형 나팔 형태의 전극을 설치하고 유리관 내면에는 형광물질을 도포한 램프이다.
유리관 내부에는 일정량의 수은과 아르곤, 네온의 혼합가스가 들어 있으며, 점등 시 전극에 예열 과정 없이 판 양단에 고전압을 인가하여 방전을 일으키고 이때 음극 강하의 강한 전계에 의하여 가속된 양이온과 음극과 충돌함으로써 음극으로부터 전자가 방출된다.
이 전자는 다시 분자, 원자와 충돌하여 여기되면서 발광을 하거나 전리시키며 방전을 지속한다.
이러한 수은 증기 중의 방전에서 발생하는 강력한 자외선이 관 내벽에 도포된 형광체를 자극하여 파장이 긴 가시광선으로 변환된다.
이 냉음극 형광 램프는 유리관이 가늘고 전극이 냉음극인 점을 제외하고 일반 형광 램프와 같은 구조와 원리로 발광한다고 볼 수 있으며, 수명은 일반 형광 램프보다 3~5배가량 길고 색상을 다양하게 표현할 수 있다.
일반 형광 램프의 경우 점등 가능 온도가 +10도인 것에 반해 냉음극 형광 램프의 점등 가능 온도는 -20도로 낮은 온도에서도 점등이 가능하기 때문에 실내 조명은 물론 온도변화가 큰 실외 조명으로 사용하기에 적당한 램프이다.
또한 광고 조명뿐만 아니라, 백화점, 호텔, 병원, 극장, 연회장 등에서 실내 인테리어용 직/간접 조명으로 사용 가능하며 특히 형광램프를 사용하기 힘든 곡선이나 형태가 특이한 곳에 사용이 적합하다.
한편 방전 램프는 기체 또는 금속 증기 방전 중의 여기 전자에 의한 발광을 이용한 것으로 다음과 전기적 특성을 가진다.
- 시동 전압이 점등 상태의 램프 전압보다 높다.
- 직류-전압 특성이 부특성이다.
- 상용전원 교류 점등 시에 높은 재점호 전압이 요구된다.
이와 같은 방전 램프의 특성으로 인해서 냉음극 형광 램프를 안정적으로 점등하기 위해서는 별도의 점등회로인 안정기가 요구된다.
도 1은 종래 기술에 따른 과전압 보호회로를 갖는 형광등용 전자식 안정기의 회로도이다.
도 1의 전자식 안정기는 형광등에 일정시간 이상의 과전압이 계속되는 경우 안정기의 동작을 셧다운시켜 형광등과 안정기의 손상을 방지할 수 있는 보호회로를 갖는 것으로, 교류전원을 전파정류하는 정류부와, 정류전압을 충전하는 충전부와, 충전전압을 하프브릿지방식의 한 쌍의 고주파스위칭회로를 통해 방전시키면서 형광등에 구동전력을 공급하는 고주파구동부를 갖는다. 이 고주파구동부의 출력단자에는 형광등의 전극을 통해 고주파구동부가 형광등에 제공하는 구동전압을 1차측으로 제공받는 변압기가 연결된다. 2배압정류부가 변압기의 2차측에 연결되어 변압기 2차전압을 2배압정류한다. 스위칭제어부는 2배압정류부의 고압측 전압을 입력받아 형광등에 한계전압 이상의 과전압이 제공되고 있는지를 검출한다. 일정시간 이상 과전압이 계속적으로 형광등에 공급되면, 스위칭제어부는 SCR의 게이트단으로 턴온신호를 전달한다. 턴온된 SCR은 고주파구동부의 제1스위칭회로내의 DIAC과 트랜지스터의 구동전압을 2배압정류부의 저전압측으로 방전시켜 고주파구동부의 동작을 셧다운시켜 안정기세트의 동작을 멈추게 한다. 사용자가 새 형광등으로 교체하면 SCR은 정상동작상태로 다시 자동 리셋되도록 하고 있다.
그러나 상기 종래 기술에 따른 안정기는 보호회로를 구비하고 있으나 스위치로서 고가의 SCR을 사용하고 있으며 실제 구현시에 안정기가 고가이며, 철손과 동손에 인한 손실로 인한 저효율, 정류기에서 발생하는 불연속 피크에 의한 역률이 낮은 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 정류기를 통해서 정류하는 과정에서 생기는 불연속 피크 전류에 의한 역률이 감소되는 것과 고조파 발생에 의한 입력 파형의 왜곡에 의한 역률이 감소되는 것을 방지할 수 있는 능동형 역률 보상회로와 구동주파수가 변하지 않아 신뢰성이 높고 램프의 파괴나 무부하 시 2차측에 이상 전압이 인가되는 것을 방지할 수 보호회로를 구비한 냉음극 형광 램프용 전자식 안정기를 제공하고자 한다.
상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉음극 형광 램프용 전자식 안정기는, 상용 교류전원을 입력받는 전원 입력부, 상기 전원 입력부를 통해 입력된 교류전원의 EMI(Electron부 Magnet부 Interference)노이즈를 제거하는 EMI필터부, 상기 EMI필터부를 통해 입력된 교류전원을 정류하는 정류부, 상기 정류부의 출력에 연결된 역률 보상 인덕터, 상기 역률 보상 인덕터의 흐르는 전류를 감지하는 역률 보상 제1 및 제2분압 저항, 상기 역률 보상 인덕터의 일측에 연결되어 있는 역률 보상 스위치, 상기 역률 보상 인덕터의 상기 일측에 연결되며 상기 역률 보상 스위치와 병렬로 연결되는 역률 보상 커패시터와 상기 역률 보상 인덕터에 흐르는 전류값을 입력받는 영전류 검출단자(Z)와 상기 역률 보상 스위치를 제어하는 제어신호를 출력하는 게이트 드라이버 단자(O)를 포함하는 역률 보상 제어부를 포함하여 상기 정류부를 통해 정류된 정류전원의 역률을 능동적으로 보상하는 능동 역률 보상부, 상기 능동 역률 보상부에 의해 보상된 정류 전원을 입력받아 소정값의 교류전원으로 변환하여 냉음극 형광 램프에 출력하는 인버터부 및 상기 인버터부의 출력을 검출하여 과전압 또는 과전류로 검출되는 경우, 상기 인버터부의 동작을 제어하는 제어신호를 출력하는 보호 회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 능동 역률 보상부는, 상기 게이트 드라이버 단자(O)와 상기 역률 보상 스위치 사이에는 전류 감지 저항이 더 연결되어 있고, 상기 역률 보상 인덕터의 일측과 상기 역률 보상 커패시터 사이에는 역률 보상 다이오드가 더 연결되어 있어, 상기 영전류 검출 단자에 입력되는 역률 보상 인덕터에 흐르는 전류값이 영이 되는 경우, 상기 역률 보상 스위치를 턴온하는 제어신호를 상기 게이트 드라이버 단자(O)을 통해 출력하고, 상기 전류 감지 저항의 전압이 소정의 기준값 이상인 경우 상기 역률 보상 스위치를 턴오프 되도록 하여 상기 역률 보상 다이오드를 통해 상기 역률 보상 커패시터가 충전되도록 하여 역률 보상 인덕터에 흐르는 전류가 감소되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 역률 보상 제어부에는 피드백 출력단자가 더 구비되어 있으며, 상기 역률 보상 다이오드의 출력측에는 상기 역률 보상 제어부의 피드백 전압을 상기 피드백 출력단자로 제공하기 위한 출력 전압 검출 제1 및 제2 분압저항이 상기 역률 보상 커패시터와 병렬로 연결되어 있어, 상기 출력 전압 검출 제1 및 제2 분압저항에 의해 검출된 정류부의 출력전압을 상기 피드백 출력단자를 통해 역률 보상 제어부에 입력하여 상기 역률 보상 제어부에 미리 설정된 기준전압과 비교하여 상기 역률 보상 스위치의 턴온/오프를 제어하는 제어신호를 출력하여 상기 정류부의 출력전압이 일정하게 유지되도록 하는 것을 특징으로 한다.
한편 상기 인터부는 두 개의 스위치에 의해 구동되는 하프 브리지형 인버터이며, 상기 두 개의 스위치를 구동하기 위한 인버터 구동 제어부를 포함하는 구동 회로부가 포함되며, 상기 인버터 구동 제어부에는 내부의 발진기 타이밍 설정 저항 입력단자와 발진기 타이밍 설정 커패시터 입력단자가 구비되어 있어, 상기 발진기 타이밍 설정 저항 입력단자에는 가변저항을 포함하는 적어도 두 개의 발진기 타이밍 설정 저항이 연결되며, 상기 발진기 타이밍 설정 커패시터 입력단자에는 발진기 타이밍 설정 가변 커패시터가 연결되고, 상기 발진기 타이밍 설정 저항과 상기 가변 커패시터 커패시터는 직렬로 연결되며,
상기 인버터부의 출력측에는 공진 인덕터와 공진 커패시터가 직렬로 연결된 공진부가 더 연결되며, 상기 보호 회로부는 상기 공진부의 출력측에 연결되는 보호 커패시터, 상기 보호 커패시터와 병렬로 연결되며, 일측이 상기 공진부의 출력측에 연결되어 상기 보호 커패시터에 인가되는 전압을 분압하는 두 개의 저항이 직렬로 연결된 출력 전압 검출 제1 및 제2 분압저항, 상기 출력 전압 검출 제1 및 제2 분압저항에 인가되는 전압에 의해 충전되고 상기 두 개의 저항의 중간 연결단자에 상기 출력 전압 검출 제2 분압저항과 병렬로 연결되는 충전 커패시터, 상기 충전 커패시터의 일측과 상기 두 개의 저항의 중간 연결단자에 연결되는 제너 다이오드, 상기 제너 다이오드의 다른 일측에 병렬로 연결되는 시정수 저항 및 시정수 커패시터, 상기 시정수 저항 및 시정수 커패시터 구동전압을 입력받아 상기 구동 제어 부의 구동을 정지시키는 신호를 출력하는 구동제어부 구동 스위치를 포함한다.
다른 한편으로 상기 역률 보상 제어부는, 전압피드백을 반전하여 증폭기에 입력하는 반전단자(I), 역률 보상 제어부 내부의 피드백 제어를 통해 생성된 상기 증폭기의 제어 신호를 출력하는 출력하는 피드백 출력단자(C), 정류부의 출력전압을 입력받는 곱셈기 입력단자(M), 부하에 흐르는 전류가 저항에 의해 전압으로 변환되어 제어 루프의 비교기에 입력되도록 하는 전류 신호 입력단자(S), 역률 보상 제어부의 구동 전압을 공급하는 전원 공급단자(V), 회로의 접지단과 연결되어 있는 접지단자(G)가 구비되어 있고, 상기 피드백 출력단자(C)와 상기 반전단자(I) 사이에는 보상 커패시터가 더 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 냉음극 형광 램프용 전자식 안정기는 정류기를 통해서 정류하는 과정에서 생기는 불연속 피크 전류에 의한 역률이 감소되는 것을 방지할 수 있으며, 또한 고조파 발생에 의한 입력 파형의 왜곡에 의한 역률이 감소되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 냉음극 형광 램프용 전자식 안정기는 능동형 역률 보상회로를 사용하여 다양한 입력전원에 대해 능동적으로 역률을 보상할 수 있으며, 회로의 구동주파수가 변하지 않아 신뢰성이 높으며, 보호회로를 구비하여 램프의 파괴나 무부하 시 2차측에 이상 전압이 인가되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 과전압 보호회로를 갖는 형광등용 전자식 안정기의 회로도이다.
도 2는 본 발명에 따른 냉음극 형광 램프 전자식 안정기 시스템의 구성도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 냉음극 형광 램프 전자식 안정기의 전체 회로도이다.
도 4는 본 발명에 따른 냉음극 형광 램프 전자식 안정기의 역률 보상 회로도이다.
도 5는 본 발명에 따른 냉음극 형광 램프 전자식 안정기의 구동회로도이다.
도 6은 본 발명에 따른 냉음극 형광 램프 전자식 안정기의 보호회로도이다.
도 7은 본 발명에 따른 냉음극 형광 램프 전자식 안정기의 역률 보상 제어부의 구체적인 구성도이다.
도 8은 본 발명에 따른 냉음극 형광 램프 전자식 안정기의 역률 보상 제어부에서 에러 증폭기를 포함하는 부분에 대한 구성도이다.
도 9는 본 발명에 따른 냉음극 형광 램프 전자식 안정기의 역률 보상 제어부에서 영전류 검출부 및 시동부를 포함하는 부분에 대한 구성도이다.
도 10은 본 발명에 따른 냉음극 형광 램프 전자식 안정기의 역률 보상 제어부에서 곱셈기를 포함하는 부분에 대한 구성도이다.
도 11은 본 발명에 따른 냉음극 형광 램프 전자식 안정기의 역률 보상 제어부에서 역률 보상 스위치 구동부를 포함하는 부분에 대한 구성도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
도 2는 본 발명에 따른 냉음극 형광 램프 전자식 안정기 시스템의 구성도를 나타낸 것이며,
도 3은 본 발명에 따른 냉음극 형광 램프 전자식 안정기의 전체 회로도이다.
본 발명에 따른 냉음극 형광 램프 전자식 안정기는 제1교류전원 입력부(211) 및 제2교류 전원 입력부(212)를 통해 입력된 교류 전원을 변압부(215)를 통해 소정의 값으로 승압 또는 강압한다.
한편 변압부(215)에는 외부의 써지 전류 또는 전압에 대해 상기 변압부(215)를 보호하기 위한 써어지 보호부(214)가 구비되어 있다.
상기 변압부(215) 및 상기 써어지 보호부(214)는 당해 기술 분야에서 잘 알려진 공지 기술로서 본 발명의 주요 구성과 무관하므로 자세한 설명은 생략한다.
상기 변압부(215)를 통해 승압 또는 강압된 교류전원에는 승압 또는 강압 과정에서의 노이즈 또는 외부 교류전원에 포함된 노이즈가 포함될 수 있으며, 상기 노이즈는 정류부에 입력되어 회로의 역률 또는 동작에 나쁜 영향을 미치므로 제거되어야 한다.
이를 상기 노이즈를 제거하기 위한 EMI(Electronic Magnetic Interference) 필터부(210)가 교류 전원 입력단에 연결된다.
상기 EMI필터부(210)에서 노이즈가 제거된 교류 전원은 이후 정류부(220)에 의해 정류 전원으로 변환되어 본 발명에 따른 능동 역률 보상부(230)에 입력된다.
상기에서 정류 전원은 직류 형태일 수 있으며, 반파 정현파 형태의 교류 전원 또는 다양한 형태일 수 있으나 직류 형태로 변환된 것이 바람직하다.
삭제
상기 능동 역률 보상부(230)를 통해 정류부(220)의 입력 전원 대비 출력 전원의 역률은 보상되며, 상기 정류부(220)의 출력은 하기에서 설명될 인버터부(240)에 인가되며, 상기 인버터부(240)는 인버터 구동부(241)에 의해 제어신호를 공급받는다.
상기 인버터부(240)에 의해 상기 정류전원은 고주파 구형 전원으로 변환된다.
상기 인버터부(240)에 의해 변환된 고주파 구형 전원은 공진부에서 필터링되어 정현파로 변화되어 냉음극 형광 램프에 입력되어 램프를 점등하게 된다.
특히 본 발명에서는 램프에 전원을 인가하여 점등 시 고압을 사용하는 냉음극 형광 램프는 부하단에 변압기를 사용하며 전원을 인가하며, 무 부하시나 점등 상태에 램프의 파괴 시 과전류로 인한 사고를 방지하기 위하여 보호회로부(270)가 부가되어 있다.
상기에서 EMI필터부(210) 및 정류부(220)는 당해 기술 분야에서 잘 알려진 공지 기술로서 본 발명의 주요 구성과 무관하므로 자세한 설명은 생략한다.
상기에서 본 발명에 따른 능동 역률 보상부(230)를 제어하는 역률 보상 제어부(290) 및 인버터 구동부(241)를 제어하는 인버터 구동 제어부(280)는 별도의 집적회로(IC, Integrated Circuit)로 구현될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 냉음극 형광 램프 전자식 안정기의 능동 역률 보상부의 회로도이다.
통상 역률 보상회로는 수동형 소자를 사용하는 수동형 역률 보상회로와 제어 IC(Integrated Circuit)를 사용하여 출력을 모니터링한 다음 역률을 가변하여 보상하는 것이 가능한 능동형 역률 보상회로가 알려져 있다.
그런데 수동형 역률 보상회로에 의해서는 역률 보상에 한계가 있으므로 본 발명은 간단한 구조에 의하여 능동적으로 역률이 보상가능한 IC와 상기 IC를 사용한 능동 역률 보상부를 제안한다.
본 발명에 따른 능동 역률 보상부(400)의 동작을 살펴보면,
먼저 역률 보상 제어부(410)의 영전류 검출기(Zero Current Detector, ZCD)단자(Z)에서 역률 보상 인덕터(420)에 흐르는 전류를 감지하여 영전류가 되면 역률 보상 스위치(430)를 턴온시키게 된다.
이후 역률 보상 인덕터(420)에 흐르는 전류는 선형적으로 증가하게 되고, 역률 보상 스위치(430)의 출력측, 즉 상기 역률 보상 스위치(430)가 N형 바이폴라 트랜지스터인 경우 에미터에 연결되어 있고, N형 전계 효과 트랜지스터인 경우 소스에 연결되는 전류 감지 저항(431)의 전압이 기준값 이상으로 증가하게 되면 역률 보상 스위치(430)를 턴오프시키고, 역률 보상 다이오드(450)를 턴온시켜 정류부(220)의 출력단에 연결되어 있는 역률 보상 커패시터(440)을 충전시킨다.
한편 상기 역률 보상 스위치(430)에 과도한 전류가 인가되는 것을 방지하기 위해 상기 역률 보상 스위치(430)과 게이트 드라이버 단자(O) 사이에는 저항과 다이오드가 병렬로 연결된 역률 보상 스위치(430) 보호회로가 더 구비되어 있다.
이때 정류부(220)는 교류 전원을 변환하고 있지 않은 상태이므로 역률 보상 인덕터(420)에 저장되어 있는 에너지가 역률 보상 커패시터(440)를 충전하는데 소모되므로 역률 보상 인덕터(420)에 흐르는 전류는 선형적으로 감소하게 된다.
한편 일정한 역률을 얻기 위해서는 출력을 모니터링하여 출력이 일정한 값을 유지하도록 하여야 한다. 이는 상기 역률 보상 인덕터(420)에 흐르는 전류를 전압으로 검출하여 역률 보상 스위치(430) 온-오프를 제어하여 생성된 정류부(220)의 출력 정류 전압과 역률 보상 커패시터(440)에 병렬로 연결된 역률 보상 제1분압 저항(441) 및 역률 보상 제2분압저항(442)의 분압비에 따라 검출된 전압을 역률 보상 제어부(410)에 구비된 피드백 회로를 통해 비교하여 일정하게 출력할 수 있도록 할 수 있다.
이에 대한 구체적인 동작은 하기에서 도 7을 참조하여 자세히 설명하도록 한다.
한편 통상의 역률 보상 회로에서 역률 보상 인덕터(420)는 실제 구현하기가 가장 어려운 소자로 역률 보상 인덕터(420)의 인덕턴스값을 최소의 값임과 동시에 동작 주파수 및 설계 역률에 따라 최대의 근접한 값으로 설계할 필요가 있다.
이하에서는 상기 역률 보상 인덕터(420)의 인덕턴스값(L)을 희망 역률 및 주파수에 기초하여 계산하는 과정에 대해 설명한다.
먼저 회로가 선형영역에서 동작한다고 가정한다.
이때 출력전압은 아래와 같이 구해진다.
Figure 112010056400347-pat00001
여기서 VO: 출력전압[V], VP: 최대입력전압[V],
T: 스위칭시간[S], Ton: 스위칭온 시간[S]이며 D = Ton/T이다.
한편 출력 전력 PO, 최대입력전압 VP, 최대입력전류 IP는 다음과 같이 관계가 성립한다.
Figure 112010056400347-pat00002
여기서 η: 역률, IS: 실효전류값, VS: 실효전압값이다.
역률 보상 인덕터(420)에 흐르는 최대 전류값 ILP를 최대 입력 전류 IP의 2배로 가정한다.
상기에서 최대 전류값을 최대 입력 전류의 2배 이상을 가정할 수 있으나 그만큼 역률 보상 인덕터(420)의 부피가 커져 실제 구현하기에 곤란하며, 2배 이하로 가정하는 경우에는 고장으로 인하여 과전류가 흐르는 경우에 이에 대한 내성이 약화하므로 2배로 설계하는 것이 바람직하나, 이는 설계자에 따라 임의로 설정될 수 있으며 상기 2배의 값으로 제한되지 아니함에 주의하여야 한다.
따라서 역률 보상 인덕터(420)에 흐르는 최대 전류값 ILP는 아래와 같이 주어진다.
Figure 112010056400347-pat00003
한편 역률 보상 인덕터(420)의 전류 iL과 최대 입력 전압 VP는 다음과 같은 관계가 있다.
Figure 112010056400347-pat00004
즉, 입력 전류의 정현파의 최고점에서 역률 보상 인덕터(420)의 최대 전류값 ILP를 구할 수 있고, 스위치가 턴온되면 역률 보상 인덕터(420)의 전류는 0에서 최대값으로 선형적으로 증가하게 되므로 역률 보상 인덕터(420)의 최대 전류값 ILP, 최대 입력 전압 VP, 스위치 온시간 Ton은 다음과 같은 관계가 성립한다.
Figure 112010056400347-pat00005
이를 역률 보상 인덕터(420)의 인덕턴스값 즉, L을 구하기 위해 정리하면,
Figure 112010056400347-pat00006
한편 Ton을 정류부(220)의 동작 주파수 f에 대하여 표시하면,
Figure 112010056400347-pat00007
이고,
이를 이용하여 역률 보상 인덕터(420)의 인덕턴스값을 주파수에 대해 표시하면 아래와 같다.
Figure 112010056400347-pat00008
상기에서 역률(η)와 최대 입력 전압(VP) 및 최대 출력 전압(VO)은 설계 시 미리 결정되므로 결국 역률 보상 인덕터(420)의 인덕턴스값은 정류부(220)의 동작 주기(T)에 비례 또는 주파수(f)에 반비례함을 알 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 냉음극 형광 램프 전자식 안정기의 인버터 구동 제어부이다.
상기 인버터 구동 제어부는 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되고 있는 오프셋 전압 600[V], 듀티사이클 50[%], 최대 발진 주파수 100[kHz]가 생성가능한 제어 IC 일 예로 International Rectifier사의 IR2153을 사용한다.
상기 IR2153의 동작에 대해서는 잘 알려진 것이나, 이해를 돕기 위하여 간단히 설명하도록 한다.
정상 상태에서 1번 단자(Vcc로 표기됨)를 통해 입력된 전압이 최저 동작 전압 이상이면, MOSFET M1이 오픈되고, 2번 단자(RT로 표기됨)를 통해 입력되는 전압은 점차적으로 증가하여 근사적으로 VCC(바이어스 전압)까지 증가하고 외부의 발진기 타이밍 설정 커패시터는 충전된다.
이후 발진기 타이밍 설정 커패시터(530)의 충전 전압이 바이어스 전압의 약 1/3이 되면, 제2하프 브리지 스위치(542)를 턴온시키는 신호가 5번 단자(LO로 표기됨)를 통해 출력된다.
이후 발진기 타이밍 설정 커패시터(530)의 충전 전압이 바이어스 전압의 약 2/3가 되면, 제2하프 브리지 스위치(542)를 턴온시키는 신호는 0으로 되고 1번 단자를 통해 입력되는 전압은 근사적으로 0이 된다. 이때 발진기 타이밍 설정 커패시터(530)는 방전하고 스위칭 천이시간인 데드타임 이후 제1하프 브리지 스위치(541)를 턴온하는 신호가 7번 단자(HO로 표기됨)를 통해 출력된다.
이후 발진기 타이밍 설정 커패시터(530)의 전압이 약 -2/3가 되면, 제1하프 브리지 스위치(541)를 턴온하는 신호는 0으로 되고 1번 단자를 통해 입력되는 전압이 다시 상승하고 동일하게 데드타임 이후 제2하프 브리지 스위치(542)를 턴온시키는 신호가 5번 단자(LO로 표기됨)를 통해 출력된다.
이후 상기의 과정이 반복된다.
상기와 같은 특성이 있는 인버터 구동 제어부의 동작주파수는 다음과 같다.
Figure 112010056400347-pat00009
여기서 RT는 발진기 타이밍 설정 저항부(520)의 등가 저항값이며, CT는 발진기 타이밍 설정 커패시터(530)의 커패시턴스값으로, RT는 발진기 타이밍 설정 제1저항(521)과 발진기 타이밍 설정 가변저항(522)의 합과 같다.
따라서 동작주파수는 발진기 타이밍 설정 저항부(520)의 등가 저항값 RT와 발진기 타이밍 설정 커패시터(530)의 커패시턴스값 CT에 의해 조정될 수 있다.
한편 커패시턴스의 값을 조절하는 것보다는 저항값을 조절하는 것이 용이하므로 발진기 타이밍 설정 저항부(520)의 등가 저항값은 발진기 타이밍 설정 가변저항(522)을 가변하여 간편하게 조절되도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 냉음극 형광 램프 전자식 안정기의 보호회로도이다.
본 발명에 따른 냉음극 형광 램프 전자식 안정기의 보호회로의 설명에 앞서, 도 5의 설명에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 냉음극 형광 램프 전자식 안정기에는 직류를 교류로 변환하는 인버터부(540)가 구비되어 있으며, 상기 인버터부(540)는 두 개의 스위칭 소자(541, 542)를 스위칭하는 하프브리지형의 인버터가 사용되었다.
또한 상기 인버터부(540)의 출력에는 인버터부(540)의 출력에 포함된 노이즈를 제거하고 정현파의 출력파형을 생성하도록 하기 위한 공진부(250)가 구비되어 있으며, 상기 공진부(250)는 공진 인덕터(551)와 공진 커패시터(552)가 직렬로 연결되고 상기 공진부(250)의 출력은 냉음극 형광 램프(260)에 제공된다.
상기 하프 브리지형 인버터부(540) 및 공진부(250)는 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 것이며 본 발명은 인버터의 구조에 특징이 있는 것이 아니므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
상기에서 설명한 바와 같이 냉음극 형광 램프는 다양한 용도로 사용되고 있으며, 외부의 조명에서도 많이 사용되고 있음에 따라 파손 또는 습기 등의 여러 가지 요인에 의해 냉음극 형광 램프 안정기는 비정상적인 상황에 처할 가능성이 크다.
이러한 비정상적인 상황의 대표적인 경우는 램프에 과전류 또는 과전압이 인가되는 것이다.
이를 고려하여 본 발명에 따른 냉음극 형광 램프 전자식 안정기는 램프의 파괴나 2차측의 과전류와 이상 시 화재 및 사고를 방지하기 위해 보호회로가 구비될 필요성이 있다.
본 발명은 이를 위해 냉음극 형광 램프(260)에 전원을 공급하는 공진부(250)의 출력을 모니터링하여 과전압 또는 과전류인 경우 인버터부(540)의 구동을 중지하도록 하는 보호 회로부(600)가 구비된다.
이하에서는 본 발명에 따른 보호 회로부(600)의 동작에 대해 자세히 설명하도록 한다.
정상 상태에서 인버터부(540)의 출력이 공진부(250)를 통해 부하인 냉음극 형광 램프(260)에 공급되면 상기 냉음극 형광 램프에 병렬로 연결되어 있는 보호 커패시터(610)가 충전되고 상기 보호 커패시터(610)이 충전됨에 따라 상기 보호 커패시터(610)에 병렬로 연결되어 있는 출력전압 검출 제1분압 저항(621) 및 출력전압 검출 제2분압 저항(622)를 통해 충전 커패시터(630)가 충전된다.
상기와 같은 정상 상태에서 동작하는 중 램프의 파괴나 2차측의 과전류와 이상 시 화재 및 사고에 의하여 만일 램프에 과전류가 흐르거나 과전압이 인가되면 보호 커패시터(610)에 충전되는 전압이 상승한다. 또한 상기 보호 커패시터(610)에 병렬로 연결되어 있는 출력전압 검출 제1분압 저항(621) 및 출력전압 검출 제2분압 저항(622)를 통해 충전되는 충전 커패시터(630)의 충전 전압 역시 상승한다.
한편 상기 충전 커패시터(630)의 충전 전압이 상승함에 따라 임의의 시점에서 보호 제너 다이오드(640)에 인가되는 전압은 문턱 전압이상으로 상승하게 되고 보호 제너 다이오드(640)이 턴온되면, 상기 충전 커패시터(630)는 시정수 저항(650)과 시정수 커패시터(660)에 의해 결정되는 시정수로 방전하고 상기 충전 커패시터(630)의 전압이 구동제어부 구동 스위치(670)에 인가되어 상기 구동제어부 구동 스위치(670)가 턴온되고 상기 구동제어부 구동 스위치(670)가 턴온됨에 따라 도 5의 인버터 구동 제어부(510)의 구동을 정지하는 신호가 인버터 구동 제어부(510)의 인가된다.
이는 구동제어부 구동 스위치(670)가 턴온됨에 따라 구동 제어부(510)의 1번 단자에 입력되는 전압은 구동제어부 구동 스위치(670)가 도통되어 회로 접지와 연결되어 있으므로 접지 전압, 실질적으로 0에 해당하므로 구동 제어부(510)가 동작하기 위한 최소 전압이 미치지 못하게 되는 것에 가능해진다.
도 7은 본 발명에 따른 냉음극 형광 램프 전자식 안정기의 역률 보상 제어부의 구성도이며,
도 8 내지 11은 상기 역률 보상 제어부 세부 구성에 대한 개략적인 구성도들이다.
본 발명에 따른 역률 보상 제어부(700)는, 외부 회로에 신호를 출력하거나 외부 회로로부터 신호를 입력받기 위한 8개의 단자 즉, 전압피드백을 반전하여 증폭기에 입력하는 반전단자(I), 제어 IC내부의 피드백 제어를 통해 생성된 증폭기의 제어 신호를 출력하는 피드백 출력단자(C), 정류기의 출력신호를 입력받기 위한 곱셈기 입력단자(M), 부하에 흐르는 전류가 저항에 의해 변환되어 제어 루프의 비교기에 입력되기 위한 전류 신호 입력단자(S), 부하에 흐르는 전류를 감지하여 전압으로 변환한 신호를 입력하는 영전류 입력단자(Z), 외부의 게이트를 구동하는 신호를 출력하는 게이트 드라이버 단자(O), 역률 보상 제어 IC에 바이어스 전원을 공급하기 위한 전원 공급단자(V) 및 회로의 접지단과 연결되어 있는 접지단자(G)를 포함한다.
한편 상기 역률 보상 제어부(700) 내부에는 상기 전원 공급단자(V)를 통해 공급된 바이어스 전원을 소정의 전압, 일 예로 7V로 변환하는 전압 레귤레이터(712), 정류부의 출력전압이 과전압인 경우 상기 역률 보상 제어부(700) 및 상기 능동 역률 보상부(230)를 보호하기 위한 제어신호를 생성하도록 하기 위한 과전압 검출부(711), 상기 반전단자(I)로부터 전압피드백을 입력받고 상기 전압 레귤레이터로부터 소정의 전압을 입력받아 둘 사이의 차이를 증폭하는 에러 증폭기(710), 상기 곱셈기 입력단자(M)로부터 상기 정류부(220)의 출력전압으로부터 분압저항에 의해 분압된 분압 전압을 입력받아 소정의 값의 비율로 증가시키는 곱셈기(720), 상기 곱셈기(720)의 출력과 상기 전류 신호 입력단(S)에 입력되는 전압으로 변환된 부하 전류값을 입력받아 전류 비교기(721), 전원 공급단자(V)를 통해 공급된 바이어스 전원을 분압하여 입력받고, 미리 정해진 소정의 기준 전압값을 입력받아 비교하는 공급전원 비교기(714), 상기 공급전원 비교기(714)의 출력과 상기 과전압 검출부(711)의 출력을 입력받아 논리 연산하여 하기의 역률 보상 스위치 구동부(740)에 출력하는 제1논리 연산부(713), 영전류 입력단자(Z)로부터 부하에 흐르는 전류가 전압으로 변환된 신호를 입력받고 미리 정해진 소정의 기준값을 입력받아 부하에 흐르는 전류가 영전류인지를 판단하는 영전류 증폭기(730), 상기 영전류 입력단자(Z)로부터 입력된 전압으로 변환된 신호가 소정의 기준값, 일 예로 150mV이하인 경우 하기의 역률 보상 스위치 구동부(740)의 구동을 중지하는 신호를 출력하는 디스에이블 구동부(731), 상기 역률 보상 제어부(700)가 구동 중지된 후 강제로 재시작하도록 하는 신호를 출력하는 시동부(732), 상기 시동부(732)와 상기 영전류 증폭기(730)로부터 신호를 입력받아 하기 역률 보상 스위치 구동부(740)에 출력하는 제2논리 연산부(733) 및 상기 전류 비교기(721)와 상기 제1논리 연산부(713)와 상기 제2논리 연산부(733)로부터 신호를 받아 상기 역률 보상 스위치(430)의 구동을 제어하는 신호를 출력하는 역률 보상 스위치 구동부(740)을 포함하고 있다.
이하에서는 상기와 같은 구성을 가지는 역률 보상 제어부(700)의 동작에 대하여 자세히 설명하도록 한다.
먼저 에러 증폭기(710)는 반전단자(I)로부터 정류부의 출력전압에 대한 분압 피드백을 입력받아 이를 전압 레귤레이터(712)에서 레귤레이션된 전압과 비교하여 일정한 직류전압이 상기 에러 증폭기(710)로부터 출력되도록 한다.
상기 에러증폭기(710)의 곱셈기에 입력되고 다른 한편으로 피드백 출력단자(C)로 출력되어 상기 반전단자(I)에 커패시터를 통하여 피드백된다.
한편 본 발명에 따른 역률 보상 제어부(700)에는 과전압 보호 기능이 구비되어 있다. 본 발명에 따른 과전압 보호 기능은 두 레벨에서 동작한다.
구체적으로 과전압인 경우, 상기 에러 증폭기(710)의 출력은 낮은 값으로 포화되는 경향이 있으나 통상적인 에러 증폭기(710)는 매우 느리게 반응하는 것이 일반적이므로 에러 증폭기(710)가 낮은 값으로의 포화영역에 들어가기까지 많은 시간이 소요된다.
정상상태에서 과전압 보호 제1저항(751)을 흐르는 전류와 과전압 보호 제2저항(752)을 흐르는 전류는 피드백 커패시터(460)가 DC전류가 흐르는 것을 허용하지 않으므로 동일한 값을 가진다.
그런데 정류부(220)의 출력 전압이 급작스러운 부하의 변동에 의하여 빠르게 상승하는 경우에, 과전압 보호 제1저항(751)에 흐르는 전류는 빠르게 상승하나 고정 내부 기준 전압에 의한 에러 증폭기(710)의 느린 반응속도에 기인하여 과전압 보호 제2저항(752)에 흐르는 전류는 과전압 보호 제1저항(751)에 흐르는 전류와 같이 빠르게 상승되지 않는다.
따라서 초과 전류는 피드백 커패시터(460)을 통해 흐르게 되고 에러 증폭기(710)의 출력은 정상 상태에서 커패시터가 개방되는 효과에 의한 고임피던스에 비해 상대적으로 낮은 저임피던스로 측정된다.
상기와 출력 전압에 과전압이 발생한 상태에서 피드백 커패시터(460)을 통해 흐르는 초과 전류가 제1기준값 일 예로, 37μA에 도달한 경우에,
과전압 보호기능은 곱셈기(720)의 출력 전압이 강제로 낮아지도록 하여 정류부(220)에서 생산되는 에너지가 감소하도록 하는 것에 의해 달성되는데 이는 출력 전압의 상승속도를 낮추게 하는 효과가 있다.
상기와 같은 보호 기능을 소위 "소프트 제동"이라 하며, 소프트 제동은 출력전압이 레귤레이션 전압보다 과도하게 초과하는 것을 방지하는 것이다.
상기와 같은 소프트 제동에도 불구하고 출력 전압이 더 증가하여, 에러 증폭기(710)에 입력되는 전류가 제2기준값 일 예로, 40μA에 도달한 경우에,
곱셈기의 출력은 접지를 통해 배출되도록 하고 역률 보상 스위치 구동부(740)을 오프시켜 역률 보상 스위치(430)의 구동을 중지시킨다. 한편 내부의 시동부(732)는 오프시킨다.
상기에서 시동부(732)를 오프시키는 이유는 상기 시동부(732)는 역률 보상 제어부(410)가 중지된 후 강제로 재가동되도록 하는 신호를 생성하므로 과전압이 해소될 때까지는 역률 보상 제어부(410)가 재가동되지 않도록 하기 위한 것이다.
이후 만일 에러 증폭기(710)에 입력되는 전류가 시동 기준값 일 예로, 10μA이하로 떨어지면 곱셈기의 출력이 접지로 배출되는 소위 풀-다운(pull-down)은 해제되고 역률 보상 스위치 구동부(740)은 재활성화된다.
상기와 같은 과전압 보호 기능을 소위 "급 제동'이라고 한다.
상기의 소프트 제동과 급제동은 출력 전류가 동적으로 변하는 경우에 적용되는 것으로 이를 동적 과전압 보호라고 한다.
그런데 동적 과전압 보호는 대다수의 부하 변동을 대처하는 것에 있어 효과적이나 완벽한 보호하지는 못한다.
즉, 상기의 동적 과전압 보호는 출력전압의 변동이 빈번하게 발생하는 경우에는 매우 민감하게 반응하여 효과적인 보호기능을 제공하나, 출력전압이 자주 변동되지 않는 정적인 과전압에 대해서는 이를 정확하게 반영하지는 못한다. 특히 부하가 제거되었을 때는 더욱 이를 인식하는 것은 어렵다.
상기와 같이 정적 과전압에 대한 보호기능을 대하여 설명하도록 한다.
만일 에러 증폭기(710)의 출력이 소정의 전압, 일 예로 2.25V이하로 떨어져서 과전압이 지속되는 경우에 이를 정적 과전압으로 판단하고 상기 급제동과 같이 역률 보상 스위치 구동부(740)을 오프시켜 역률 보상 스위치(430)의 구동을 중지시킨다.
상기에서 정적 과전압 보호 기능과 급 제동 보호 기능은 과전압이라고 판단되는 경우, 역률 보상 스위치 구동부(740)을 오프시켜 역률 보상 스위치(430)의 구동을 중지하는 것은 동일하나 과전압임을 판단함에 있어 급제동은 피드백 커패시터(460)에 흐르는 전류가 40μA에 도달 한 것이며, 정적 과전압 보호 기능은 에러 증폭기(710)의 출력이 약 2.25V이하로 떨어지는 것이다.
상기와 같이 정적 과전압 보호 기능이 전압을 기준으로 하는 이유는 정적 과전압 보호 기능은 램프 등이 파손되어 부하가 제거되었음에도 부하에 전류는 흐르지 않으나 전압이 지속적으로 공급되기 때문이다.
영전류 증폭기(730)는 역률 보상 스위치(430)의 스위치을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하기 위한 것으로, 역률 보상 인덕터(420) 양단의 전압의 극성이 바뀌고 역률 보상 인덕터(420)에 흐르는 전류가 영으로 된 직후 역률 보상 스위치(430)를 턴온하기 위한 신호를 생성한다.
한편 시동부(732)는 능동 역률 보상부(400)의 최초 기동 시나 중지 후 재가동시에 가동 신호를 생성하기 위한 것이다.
구체적으로 능동 역률 보상부(400)가 구동된 후 또는 중지 후 재가동시에는, 영전류 증폭기(730)에 입력되는 신호는 전혀 없기 때문에 역률 보상 스위치(430)를 턴온하기 위한 신호가 생성되지 아니하므로 역률 보상 스위치(430)를 턴온하기 위한 강제적인 신호가 요구된다.
이는 상기 시동부(732)에 달성되며, 상기 시동부(732)는 역률 보상 스위치 구동부(740)로 하여금 펄스를 역률 보상 스위치(430)의 게이트에 공급하도록 하고 영전류 증폭기(730)가 구동되도록 하는 신호를 생성한다.
상기에서 곱셈기(720)는 두 개의 입력이 있다. 제1입력은 곱셈기 입력단자(M)를 통해 입력되는 순시의 정류 라인 전압의 부분 전압이며, 제2입력은 에러 증폭기(710)의 출력이다.
만일 정류 라인 전압이 일정하면 곱셈기의 출력 역시 정류된 정현파 형태가 된다. 이것은 전류 비교기(721)의 기준 신호가 되어 상기 역률 보상 스위치(430)의 최대 전류에서 주기 단위로 일정하게 설정한다.
전류 비교기(721)는 상기 역률 보상 스위치(430)를 통해 흐르는 전류를 전류 감지 저항(431)을 통해 전압으로 측정하고, 측정된 전압을 곱셈기(720)에서 출력된 신호와 비교하여 상기 역률 보상 스위치(430)를 언제 스위치 오프할지에 대한 시간을 결정한다.
상기와 같이 본 발명에 따른 역률 보상 제어부(700)를 구성하는 주요 구성부의 동작에 기초하여 역률 보상 제어부(700)의 전체적인 동작을 이하에서 설명하도록한다.
먼저 에러 증폭기(710)는 정류부(220)의 출력의 분압 전압을 내부 기준 전압과 비교하여 이 차이에 비례하는 에러 신호를 생성한다. 만일 에러 증폭기의 대역폭이 충분히 좁다고 하면 에러 신호는 주어진 반주기 동안 거의 DC값이 될 것이다.
에러 신호는 곱셈기(720)에 입력되고 정류부의 출력 전압의 부분전압과 곱해지고 그 결과값은 정류된 정현파가 되고 그 피크진폭은 정류부 출력 전압의 피크 전압값과 에러 신호의 값에 따라 달라진다.
곱셈기(720)의 출력은 전류 비교기(721)의 단자에 입력되어, 역률 보상 스위치(430)에 대한 제어 신호 기준신호가 된다.
한편 전류 신호 입력 단자(S)를 통해 입력된 전류 감지 저항(431)에 의해 측정된 전압값이 전류 비교기(721)의 +단자에 입력되는 값 즉 곱셈기(720)의 출력과 동일하면, 역률 보상 스위치(430)의 도통이 제거된다.
이에 따라 역률 보상 인덕터(420)에 흐르는 전류의 포락선은 곱셈기의 출력과 동일한 형태의 포락선을 이룬다. 상기의 과정에 의해 일정한 온-타임이 각 정류부 출력 라인에서 반주기동안 유지되도록 하는 것이 보장된다.
역률 보상 스위치(430)이 턴오프된 후, 역률 보상 인덕터(420)는 에너지를 부하에 전류가 영이 될 때까지 방전한다.
이후 역률 보상 인덕터(420)는 에너지가 소진되고, 역률 보상 스위치(430)의 드레인 노드는 플로팅되고 역률 보상 스위치(430)의 드레인의 전체 커패시터와 공진한다.
역률 보상 스위치(430)의 드레인 전압은 순시 라인 전압 밑으로 빠르게 떨어지고 역률 보상 인덕터(420)에 흐르는 전류가 영이 되고, 영전류 검출부는 역률 보상 인덕터(420)에 흐르는 전류가 영이 되었음을 감지하여 역률 보상 스위치(430)를 다시 턴온하도록 하는 신호를 출력한다.
210: EMI필터부 211: 제1교류전원 입력부
212: 제2교류전원 입력부 213: 접지부
214: 써어지 보호부 215: 변압부
220: 정류부 230: 능동 역률 보상부
240: 인버터부 241: 인버터 구동부
250: 공진부 260: 냉음극 형광 램프
270: 보호 회로부 280: 인버터 구동 제어부
290: 역률 보상 제어부
400: 능동 역률 보상부 410: 역률 보상 제어부
420: 역률 보상 인덕터 430: 역률 보상 스위치
431: 전류 감지 저항 440: 역률 보상 커패시터
441: 역률 보상 제1분압 저항 442: 역률 보상 제2분압 저항
450: 역률 보상 다이오드 460: 피드백 커패시터
510: 인버터 구동 제어부 520: 발진기 타이밍 설정 저항부
521: 발진기 타이밍 설정 제1저항 522: 발진기 타이밍 설정 가변 저항
530: 발진기 타이밍 설정 커패시터 540: 인버터부
541: 제1하프 브리지 스위치 542: 제2하프 브리지 스위치
551: 공진 인덕터 552: 공진 커패시터
600: 보호 회로부 610: 보호 커패시터
621: 출력전압 검출 제1분압 저항 622: 출력전압 검출 제2분압 저항
630: 충전 커패시터 640: 보호 제너 다이오드
650: 시정수 저항 660: 시정수 커패시터
670: 구동제어부 구동 스위치 700: 역률 보상 제어부
710: 에러 증폭기 711: 과전압 검출부
712: 전압 레귤레이터 713: 제1논리 연산부
714: 공급전원 비교기 720: 곱셈기
721: 전류 비교기 730: 영전류 증폭기
731: 디스에이블 구동부 732: 시동부
740: 역률 보상 스위치 구동부
751: 과전압 보호 제1저항 752: 과전압 보호 제2저항

Claims (6)

  1. 냉음극 형광 램프용 전자식 안정기에 있어서,
    상용 교류전원을 입력받는 전원 입력부;
    상기 전원 입력부를 통해 입력된 교류전원의 EMI(Electron부 Magnet부 Interference)노이즈를 제거하는 EMI필터부;
    상기 EMI필터부를 통해 입력된 교류전원을 정류하는 정류부;
    상기 정류부의 출력에 연결된 역률 보상 인덕터, 상기 역률 보상 인덕터의 흐르는 전류를 전압으로 감지하기 위해 상기 인덕터의 출력측에 일측이 연결되는 역률 보상 제1 분압 저항 및 상기 역률 보상 제1분압 저항의 다른 일측에 일측이 연결되는 역률 보상 제2분압 저항, 상기 역률 보상 인덕터의 일측에 연결되어 있는 역률 보상 스위치, 상기 역률 보상 인덕터의 상기 일측에 연결되며 상기 역률 보상 스위치와 병렬로 연결되는 역률 보상 커패시터와 상기 역률 보상 인덕터에 흐르는 전류값을 입력받는 영전류 검출단자(Z)와 상기 역률 보상 스위치를 제어하는 제어신호를 출력하는 게이트 드라이버 단자(O)를 포함하는 역률 보상 제어부를 포함하여 상기 정류부를 통해 정류된 정류전원의 역률을 능동적으로 보상하는 능동 역률 보상부;
    상기 능동 역률 보상부에 의해 보상된 정류 전원을 입력받아 소정값의 교류전원으로 변환하여 냉음극 형광 램프에 출력하는 인버터부; 및
    상기 인버터부의 출력을 검출하여 과전압 또는 과전류로 검출되는 경우, 상기 인버터부의 동작을 제어하는 제어신호를 출력하는 보호 회로부를 포함하되,
    상기 인버터부는 두 개의 스위치에 의해 구동되는 하프 브리지형 인버터이며, 상기 두 개의 스위치를 구동하기 위한 인버터 구동 제어부를 포함하는 구동 회로부가 포함되며,
    상기 인버터 구동 제어부에는 내부의 발진기 타이밍 설정 저항 입력단자와 발진기 타이밍 설정 커패시터 입력단자가 구비되어 있어, 상기 발진기 타이밍 설정 저항 입력단자에는 가변저항을 포함하는 적어도 두 개의 발진기 타이밍 설정 저항이 연결되며, 상기 발진기 타이밍 설정 커패시터 입력단자에는 발진기 타이밍 설정 가변 커패시터가 연결되고, 상기 발진기 타이밍 설정 저항과 상기 가변 커패시터는 직렬로 연결되고,
    상기 인버터부의 출력측에는 공진 인덕터와 공진 커패시터가 직렬로 연결된 공진부가 더 연결되며,
    상기 보호 회로부는 상기 공진부의 출력측에 연결되는 보호 커패시터;
    상기 보호 커패시터와 병렬로 연결되며, 일측이 상기 공진부의 출력측에 연결되어 상기 보호 커패시터에 인가되는 전압을 분압하는 두 개의 저항이 직렬로 연결된 출력 전압 검출 제1 및 제2 분압저항;
    상기 출력 전압 검출 제1 및 제2 분압저항에 인가되는 전압에 의해 충전되고 상기 두 개의 저항의 중간 연결단자에 상기 출력 전압 검출 제2 분압저항과 병렬로 연결되는 충전 커패시터;
    상기 충전 커패시터의 일측과 상기 두 개의 저항의 중간 연결단자에 연결되는 제너 다이오드;
    상기 제너 다이오드의 다른 일측에 병렬로 연결되는 시정수 저항 및 시정수 커패시터;
    상기 시정수 저항 및 시정수 커패시터 구동전압을 입력받아 상기 구동 제어 부의 구동을 정지시키는 신호를 출력하는 구동제어부 구동 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광 램프 구동용 전자식 안정기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 능동 역률 보상부는,
    상기 게이트 드라이버 단자(O)와 상기 역률 보상 스위치 사이에는 저항과 다이오드가 병렬로 연결되는 역률 보상 스위치 보호회로가 더 연결되어 있으며, 상기 역률 보상 스위치의 출력측에는 전류 감지 저항이 더 연결되고,
    상기 영전류 검출 단자에 입력되는 역률 보상 인덕터에 흐르는 전류값이 영이 되는 경우, 상기 역률 보상 스위치를 턴온하는 제어신호를 상기 게이트 드라이버 단자(O)을 통해 출력하고,
    상기 전류 감지 저항의 전압이 소정의 기준값 이상인 경우 상기 역률 보상 스위치를 턴오프 되도록 하여 상기 역률 보상 다이오드를 통해 상기 역률 보상 커패시터가 충전되도록 하여 역률 보상 인덕터에 흐르는 전류가 감소되도록 하는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광 램프 구동용 전자식 안정기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 역률 보상 제어부에는 피드백 출력단자가 더 구비되어 있으며,
    상기 역률 보상 다이오드의 출력측에는 상기 역률 보상 제어부의 피드백 전압을 상기 피드백 출력단자로 제공하기 위한 출력 전압 검출 제1 및 제2 분압저항이 상기 역률 보상 커패시터와 병렬로 연결되어 있어, 상기 출력 전압 검출 제1 및 제2 분압저항에 의해 검출된 정류부의 출력전압을 상기 피드백 출력단자를 통해 역률 보상 제어부에 입력하여 상기 역률 보상 제어부에 미리 설정된 기준전압과 비교하여 상기 역률 보상 스위치의 턴온/오프를 제어하는 제어신호를 출력하여 상기 정류부의 출력전압이 일정하게 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광 램프 구동용 전자식 안정기.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 역률 보상 제어부는,
    상기 역률 보상 제1분압 저항 및 역률 보상 제2분압 저항 사이에 연결되어 역률 보상 제1분압 저항(441) 및 역률 보상 제2분압저항(442)의 분압비에 따라 검출된 전압을 전압피드백으로서 반전하여 증폭기에 입력하는 반전단자(I), 역률 보상 제어부 내부의 피드백 제어를 통해 생성된 상기 증폭기의 제어 신호를 출력하는 출력하는 피드백 출력단자(C), 정류부의 출력전압을 입력받는 곱셈기 입력단자(M), 부하에 흐르는 전류가 저항에 의해 전압으로 변환되어 제어 루프의 비교기에 입력되도록 하는 전류 신호 입력단자(S), 역률 보상 제어부의 구동 전압을 공급하는 전원 공급단자(V), 회로의 접지단과 연결되어 있는 접지단자(G)가 구비되어 있고,
    상기 피드백 출력단자(C)와 상기 반전단자(I) 사이에는 보상 커패시터가 더 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광 램프 구동용 전자식 안정기.
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