KR101050410B1 - Driving circuit for dimming control of electrodeless lamp - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무전극 램프의 디밍제어를 위한 구동회로에 관한 것으로서, 기존에는 무전극 램프의 특성상 출력전압을 피드백 받을 수 없어서 디밍제어가 불가능하였다. 본 발명은 이를 해결하기 위하여 전원회로(10)에서 공급되는 직류전원을 제1,제2스위칭소자(FET1, FET2)를 통해 스위칭하여 공진회로(30)를 통해 무전극 램프(40)를 구동시키는 무전극 램프 구동회로에 있어서, 상기 제1,제2스위칭소자(FET1, FET2)에 의해 발생되는 출력을 상기 공진회로(30)에 전달하기 위한 제1트랜스포머(T1)와; 상기 제1트랜스포머(T1)의 일차코일에 흐르는 전류를 제2트랜스포머(T2)를 이용하여 검출하는 전류 검출수단과; 상기 전류 검출수단에 의해 검출되는 전류에 의거한 출력전압과 디밍제어신호에 의거한 디밍전압을 입력받아 두 신호의 차에 의해 펄스폭 및 주파수 제어를병행하여 상기 제1,제2스위칭소자(FET1, FET2)를 제어하여 무전극 램프의 디밍제어를 하는 콘트롤 회로(100)를 포함하여 구성함으로써 무전극 램프의 디밍제어가 가능하도록 한 것이다.The present invention relates to a driving circuit for dimming control of an electrodeless lamp. In the related art, dimming control was not possible because the output voltage was not fed back due to the characteristics of the electrodeless lamp. In order to solve the problem, the present invention switches the DC power supplied from the power supply circuit 10 through the first and second switching devices FET1 and FET2 to drive the electrodeless lamp 40 through the resonance circuit 30. 1. An electrodeless lamp driving circuit comprising: a first transformer (T1) for transmitting output generated by the first and second switching elements (FET1, FET2) to the resonant circuit (30); Current detecting means for detecting a current flowing in the primary coil of the first transformer T1 by using a second transformer T2; The first and second switching elements (FET1) are inputted in parallel with the pulse width and the frequency control by receiving the output voltage based on the current detected by the current detecting means and the dimming voltage based on the dimming control signal. , FET2) to control the dimming control of the electrodeless lamp to configure the dimming control of the electrodeless lamp.

무전극 램프, 디밍, 하프 브릿지, 주파수, 펄스폭, 출력 피드백 Induction lamp, dimming, half bridge, frequency, pulse width, output feedback

Description

무전극 램프의 디밍제어를 위한 구동회로{Drive circuit for dimming control of induction lamp}Drive circuit for dimming control of induction lamp

본 발명은 무전극 램프의 구동 회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무전극 램프의 공진 조건에 영향을 주지않고 출력을 제어할 수 있도록 함으로써 무전극램프의 밝기조절이 가능하도록 한 무전극 램프의 디밍제어를 위한 구동회로에 관한 것이다.The present invention relates to a driving circuit of an electrodeless lamp, and more particularly to dimming an electrodeless lamp which enables brightness control of the electrodeless lamp by controlling the output without affecting the resonance condition of the electrodeless lamp. It relates to a driving circuit for the control.

최근 들어 대형건물, 터널 및 공장 등 대규모 조명설비가 시설된 장소에 대해서 자연조도 등의 주변조건에 따라 램프의 광 출력을 제어함으로써 전력소비를 절감하기 위한 조광제어기법에 대한 관심과 발명이 활발히 진행되고 있다.Recently, the interest and invention of dimming control technique to reduce the power consumption by controlling the light output of the lamp according to the ambient conditions such as natural light intensity in places with large lighting facilities such as large buildings, tunnels and factories are actively progressed. It is becoming.

종래의 형광램프가 램프 양단 전극간의 전계에 의해 발생되는 열전자들에 의해 형광체가 발광하는 것과 달리, 램프 내부 또는 외부에 장착된 코일에서 발생하는 강력한 자계에 의해 램프가 점등되는 무전극 램프가 알려져 있다.Unlike conventional fluorescent lamps, in which phosphors emit light due to thermal electrons generated by an electric field between the two electrodes, an electrodeless lamp in which the lamp is turned on by a strong magnetic field generated from a coil mounted inside or outside the lamp is known. .

따라서 종래의 형광램프 수명을 결정하는데 있어 가장 큰 영향을 미치는 흑화현상을 무전극 램프에서는 피할 수 있다.Therefore, the blackening phenomenon which has the greatest influence in determining the life of a conventional fluorescent lamp can be avoided in an electrodeless lamp.

도 1은 일반적인 무전극 램프의 구조 및 점등원리를 나타내는 개념도이고, 도 2는 무전극 램프의 사진 예시도이다.1 is a conceptual diagram showing the structure and lighting principle of a typical electrodeless lamp, Figure 2 is a photographic illustration of the electrodeless lamp.

종래의 형광램프와 달리 가스가 봉입된 방전관 외부에 전극대신 코일이 감겨진 페라이트 코아가 장착된 램프로써 외부의 인버터로부터 고주파 전압이 인가되면 램프에 자계가 형성되어 방전관 내부의 봉입가스를 여기시켜 발광되는 광원으로 기존의 형광램프에 비해 긴 수명을 가지고, 소형이며, 고출력에 적합하다.Unlike conventional fluorescent lamps, a ferrite core with a coil wound instead of an electrode on the outside of a discharge tube filled with gas. When a high frequency voltage is applied from an external inverter, a magnetic field is formed in the lamp to excite the contained gas inside the discharge tube to emit light. As a light source, it has a long service life compared to a conventional fluorescent lamp, and is compact and suitable for high power.

또한 순간점등이 이루어지고, 전광속 및 효율, 광색, 온도특성 등이 기존의 일반 형광램프에 비해 우수하다.In addition, instantaneous lighting is achieved, and the luminous flux, efficiency, light color, and temperature characteristics are superior to conventional fluorescent lamps.

이와 같이 무전극 램프는 종래의 일반적인 형광램프에 비해 여러가지 장점이 있음에도 불구하고 출력 즉 밝기를 쉽게 제어할 수 없다는 단점이 있었다.As described above, the electrodeless lamp has a disadvantage in that the output, that is, the brightness cannot be easily controlled despite the advantages of the conventional fluorescent lamp.

도 3은 종래 기술에 의한 무전극 램프 구동회로도로서 이에 도시된 바와 같이, 외부 입력전원(L, N)을 무전극램프 구동을 위한 소정의 직류전압(DC 400V)로 변환시켜 공급하는 전원회로(PFC Circuit)(10)와; 상기 전원회로(10)의 출력 양단간에 직렬로 연결 설치되는 2개의 스위칭소자(FET1, FET2)와; 램프제어신호에 의거하여 상기 2개의 스위칭소자(FET1, FET2)를 소정의 주파수로 의해 스위칭시키는 콘트롤회로(20)와; 상기 2개의 스위칭소자(FET1, FET2)의 중간 접점의 출력신호를 쵸크코일(Choke)과 공진 콘덴서(C1, C2)에 의해 공진시켜 무전극 램프(40)로 공급하는 공진회로(30)로 구성된다.FIG. 3 is a circuit diagram of an electrodeless lamp driving apparatus according to the prior art, and as shown therein, a power circuit for converting and supplying external input powers L and N to a predetermined DC voltage (DC 400V) for driving an electrodeless lamp ( A PFC circuit 10; Two switching elements FET1 and FET2 connected in series between the output ends of the power supply circuit 10; A control circuit 20 for switching the two switching elements FET1 and FET2 at a predetermined frequency based on a ramp control signal; Composed of a resonant circuit 30 for resonating the output signal of the intermediate contact of the two switching elements (FET1, FET2) by the choke coil (Choke) and the resonant capacitor (C1, C2) to supply to the electrodeless lamp 40 do.

이와 같이 구성되는 종래의 무전극 램프 구동회로는 전원회로(10)에서 외부 일반 전원을 직류전원으로 변환하여 스위칭소자(FET1, FET2)에 공급하고, 스위칭소 자(FET1, FET2)를 콘트롤 회로(20)가 소정의 주파수로 스위칭시킴으로써 공진회로(30)의 공진조건을 맞추어서 무전극램프(40)를 점등 제어하게 된다.The conventional electrodeless lamp driving circuit configured as described above converts an external general power source into a DC power source in the power supply circuit 10 and supplies the same to the switching elements FET1 and FET2, and supplies the switching elements FET1 and FET2 to the control circuit. 20 switches the predetermined frequency so that the electrodeless lamp 40 is turned on in accordance with the resonance condition of the resonance circuit 30.

그런데 이와 같은 무전극 램프는, 램프의 방전이 코일을 통해 이루어지는 간접부하 조건이므로, 램프 특성상 피드백을 연결하여 직접 출력을 제어하기가 불가능하다.However, in the electrodeless lamp as described above, since the discharge of the lamp is an indirect load condition through the coil, it is impossible to directly control the output by connecting feedback due to the characteristics of the lamp.

또한 무전극 램프의 특성상 밝기를 제어하기 위하여 주파수를 변화시키게 되면, 공진회로(30)의 공진 조건이 틀어지게되어 램프가 꺼지게 된다.In addition, when the frequency is changed to control the brightness due to the characteristics of the electrodeless lamp, the resonance condition of the resonance circuit 30 is changed so that the lamp is turned off.

따라서 종래의 무전극 램프 구동회로에 의하면 출력을 제어할 방법이 없으며 이로인하여 무전극 램프는, 소등 또는 최대출력 점등만 있기 때문에 출력 편차가 크고, 이는 안정기의 수명단축의 원인이 되기도 한다.Therefore, according to the conventional electrodeless lamp driving circuit, there is no method of controlling the output, and therefore, the electrodeless lamp has a large output deviation because only the light is turned off or the maximum output is turned on, which may cause a shortened life of the ballast.

본 발명은 이러한 종래 무전극 램프의 출력 조절이 불가능하였던 문제점을 해결하여 출력을 조절할 수 있도록 하기 위한 무전극 램프의 디밍제어를 위한 구동회로를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a driving circuit for the dimming control of the electrodeless lamp to adjust the output to solve the problem that the output control of the conventional electrodeless lamp was impossible.

본 발명은 공진회로와 2개의 스위칭소자 사이에 에너지 전달용 트랜스포머를 설치하고, 그 트랜스포머의 일차측에서 출력전류를 검출하여 콘트롤회로에서 주파수와 펄스폭 제어를 동시에 수행하여 공진회로에 전달되는 주파수는 공진조건을 만족시키면서도 출력전압을 가변시켜 디밍제어를 가능하게 하기 위한 것이다.The present invention provides a transformer for energy transfer between the resonant circuit and the two switching elements, detects the output current at the primary side of the transformer, and simultaneously performs frequency and pulse width control in the control circuit. This is to enable dimming control by varying the output voltage while satisfying the resonance condition.

또한 본 발명은 무전극 램프의 방전이 가능한 허용 주파수를 초과하지 않는 한도내에서 출력전압을 제어할 수 있도록 하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to be able to control the output voltage within the limit does not exceed the allowable frequency of the discharge of the electrodeless lamp.

이와 같은 본 발명은, 공진회로와 2개의 스위칭소자 사이에 에너지 전달용 트랜스포머를 설치하고, 그 트랜스포머의 일차측에서 출력전류를 검출하여 콘트롤회로에서 주파수와 펄스폭 제어를 동시에 수행하여 공진회로에 전달되는 주파수는 공진조건을 만족시키면서도 출력전압을 가변시켜 디밍제어를 가능하도록 하는 것으로서, 상기 콘트롤회로에서 주파수와 펄스폭 제어를 동시에 가능하게 하여 출력 전력을 제어하는 기술은 한국특허등록 10-0825378호 '하프브릿지 회로를 사용하는 전력공급장치'의 기술을 응용한 것이다.As described above, the present invention provides a transformer for transmitting energy between the resonant circuit and the two switching elements, detects the output current at the primary side of the transformer, and simultaneously performs frequency and pulse width control in the control circuit to transmit the resonant circuit. In order to control the output power by varying the output voltage while varying the output voltage while satisfying the resonance condition, the frequency and the pulse width control are simultaneously enabled in the control circuit. The Korean Patent Registration No. 10-0825378 It is an application of the technology of a 'power supply device using a half bridge circuit'.

상기 특허에 의하면, 주파수제어와 함께 펄스폭 변조제어를 가능하게 하여 출력 전력을 가변시킬 수 있는 것으로서, 본 발명에서는 이러한 기능을 이용하여 2개의 스위칭소자를 제어하는 주파수는 공진 조건에 만족하는 범위 이내에서 주파수를 가변시키고, 펄스폭 변조에 의거하여 출력 전압을 가변시킴으로써 무전극 램프의 디밍 제어를 가능하게 하는 것이다.According to the above patent, it is possible to vary the output power by enabling pulse width modulation control with frequency control. In the present invention, the frequency for controlling two switching elements using this function is within a range satisfying the resonance condition. The dimming control of the electrodeless lamp is made possible by varying the frequency at and varying the output voltage based on the pulse width modulation.

본 발명은, 전원회로에서 공급되는 직류전원을 제1,제2스위칭소자(FET1, FET2)를 통해 스위칭하여 공진회로를 통해 무전극 램프를 구동시키는 무전극 램프 구동회로에 있어서,In the electrodeless lamp driving circuit for driving the electrodeless lamp through the resonance circuit by switching the DC power supplied from the power supply circuit through the first and second switching elements (FET1, FET2),

상기 제1,제2스위칭소자에 의해 발생되는 출력을 상기 공진회로에 전달하기 위한 제1트랜스포머와;A first transformer for transmitting the output generated by the first and second switching elements to the resonant circuit;

상기 제1트랜스포머의 일차코일에 흐르는 전류를 제2트랜스포머를 이용하여 검출하는 전류 검출수단과;Current detecting means for detecting a current flowing in the primary coil of the first transformer by using a second transformer;

상기 전류 검출수단에 의해 검출되는 전류에 의거한 출력전압과 디밍제어신호에 의거한 디밍전압을 입력받아 두 신호의 차에 의해 펄스폭 및 주파수 제어를병행하여 상기 제1,제2스위칭소자를 제어하여 무전극 램프의 디밍제어를 하는 콘트롤 회로를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The output voltage based on the current detected by the current detecting means and the dimming voltage based on the dimming control signal are input to control the first and second switching elements by performing pulse width and frequency control in parallel with the difference between the two signals. And a control circuit for dimming the electrodeless lamp.

상기 제1트랜스포머는 1차측코일의 일측단자가 상기 제1,제2스위칭 소자의 중간 연결점에 연결되고, 2차측코일의 양단자가 상기 공진회로에 연결된다.In the first transformer, one terminal of the primary coil is connected to an intermediate connection point of the first and second switching elements, and both terminals of the secondary coil are connected to the resonance circuit.

상기 전류검출수단은, 상기 제1트랜스포머의 1차측코일의 타측단자에 제2트랜스포머의 1차측코일의 일측단자가 연결되며, 상기 제2트랜스포머의 1차측코일의 타측단자는 상기 전원회로의 출력단자(+)(-) 직렬접속된 두개의 콘덴서의 중간 접속점에 연결되며, 상기 제2트랜스포머의 2차측코일의 일측단자는 상기 콘트롤회로의 전류검출단자에 연결되고, 타측단자는 상기 전원회로의 음(-)단자에 연결되어 구성됨을 특징으로 한다.The current detecting means is connected to one terminal of the primary coil of the second transformer to the other terminal of the primary coil of the first transformer, and the other terminal of the primary coil of the second transformer is an output terminal of the power supply circuit. (+) (-) Is connected to the intermediate connection point of two capacitors connected in series, one terminal of the secondary coil of the second transformer is connected to the current detection terminal of the control circuit, the other terminal of the negative voltage of the power circuit It is characterized by being connected to the (-) terminal.

상기 콘트롤회로는, The control circuit,

사용자의 디밍제어신호에 의거하여 디밍전압을 발생하는 디밍전압 발생부와;A dimming voltage generator configured to generate a dimming voltage based on a dimming control signal of a user;

상기 전류검출수단의 제2트랜스포머로부터 검출되는 신호에 의거하여 출력전압을 발생하는 출력전압 검출부와;An output voltage detector for generating an output voltage based on a signal detected from a second transformer of the current detection means;

상기 디밍전압 발생부와 상기 출력전압 검출부의 두 전압 차를 비교하여 증폭하는 디밍전압 변환 증폭부와;A dimming voltage conversion amplifier configured to compare and amplify two voltage differences between the dimming voltage generator and the output voltage detector;

상기 디밍전압 변환 증폭부의 출력전압에 의거하여 주파수를 발생하는 주파수 발생부와;A frequency generator for generating a frequency based on an output voltage of the dimming voltage conversion amplifier;

상기 주파수 발생부의 발생 주파수 범위를 상기 공진회로의 공진 주파수 범위 이내가 되도록 제한하는 공진 주파수 제한부와;A resonance frequency limiting unit for limiting a frequency range of the frequency generating unit to be within a resonance frequency range of the resonance circuit;

상기 주파수 발생부의 주파수에 의하고 상기 디밍전압 변환 증폭부의 출력전압에 따라 펄스폭이 변환되는 펄스폭 변조신호를 발생하는 펄스폭변환부와;A pulse width converting unit generating a pulse width modulated signal whose pulse width is converted according to an output voltage of the dimming voltage converting and amplifying unit according to the frequency of the frequency generating unit;

상기 펄스폭 변환부의 펄스폭 변조신호의 라이징엣지만 일정 시간 지연시켜 하이사이드 구동신호로, 상기 펄스폭변조신호를 반전시킨 후 폴링엣지만 일정 시간 지연시켜 로우사이드 구동신호로 출력하는 대드타임 제어부와;A dead time controller for delaying only the rising edge of the pulse width modulation signal of the pulse width conversion unit as a high side driving signal, and inverting the pulse width modulation signal and then delaying the falling edge only for a predetermined time and outputting the low side driving signal; ;

상기 대드타임 제어부의 하이사이드 구동신호와 로우사이드 구동신호에 의거 하여 각각 상기 제1스위칭소자와 제2스위칭소자를 구동시키는 하이사이드 드라이버 및 로우사이드 드라이버로 구성됨을 특징으로 한다.And a high side driver and a low side driver for driving the first switching element and the second switching element, respectively, based on the high side driving signal and the low side driving signal of the dead time controller.

이와 같은 본 발명에서는 콘트롤회로에서 램프의 작동주파수와 동일한 주파수로 스위칭소자를 제어하되, 펄스폭 변조 제어를 겸함으로써 제1트랜스포머의 출력전압을 가변시켜 램프의 출력제어가 가능해진다.In the present invention as described above, the control circuit controls the switching element at the same frequency as the operating frequency of the lamp, and by controlling the pulse width modulation, the output voltage of the first transformer can be varied to control the output of the lamp.

이와 같이 기존에는 무전극 램프의 특성상 출력을 피드백 받을 수 없어서 출력제어가 불가능하였으나, 본 발명에서는 스위칭 출력과 공진 회로 사이에 에너지 전달용 트랜스포머를 설치하고, 그 에너지 전달용 트랜스포머의 1차측에서 전류를 센싱하여 피드백시킴으로써 에너지 전달과 공진회로의 역할을 분담시켜 무전극 램프의 출력제어가 가능해져서 디밍제어를 할 수 있다는 효과가 있다.As described above, output cannot be controlled because the output cannot be fed back due to the characteristics of the electrodeless lamp. However, in the present invention, an energy transfer transformer is installed between the switching output and the resonance circuit, and a current is supplied from the primary side of the energy transfer transformer. By sensing and feeding back the energy transfer and the role of the resonant circuit, the output control of the electrodeless lamp becomes possible, thereby dimming control can be performed.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 의한 무전극 램프의 디밍제어가 가능한 구동회로도이다.4 is a driving circuit diagram of the dimming control of the electrodeless lamp according to the present invention.

이에 도시된 바와 같이,As shown therein,

전원회로(10)에서 공급되는 직류전원을 제1,제2스위칭소자(FET1, FET2)를 통해 스위칭하여 공진회로(30)를 통해 무전극 램프(40)를 구동시키는 무전극 램프 구 동회로에 있어서,In the electrodeless lamp driving circuit for driving the electrodeless lamp 40 through the resonant circuit 30 by switching the DC power supplied from the power supply circuit 10 through the first and second switching elements (FET1, FET2). In

상기 제1,제2스위칭소자(FET1, FET2)에 의해 발생되는 출력을 상기 공진회로(30)에 전달하기 위한 제1트랜스포머(T1)와;A first transformer (T1) for transferring the output generated by the first and second switching elements (FET1, FET2) to the resonant circuit (30);

상기 제1트랜스포머(T1)의 일차코일에 흐르는 전류를 제2트랜스포머(T2)를 이용하여 검출하는 전류 검출수단과;Current detecting means for detecting a current flowing in the primary coil of the first transformer T1 by using a second transformer T2;

상기 전류 검출수단에 의해 검출되는 전류에 의거한 출력전압과 디밍제어신호에 의거한 디밍전압을 입력받아 두 신호의 차에 의해 펄스폭 및 주파수 제어를병행하여 상기 제1,제2스위칭소자(FET1, FET2)를 제어하여 무전극 램프의 디밍제어를 하는 콘트롤 회로(100)를 포함하여 구성된다.The first and second switching elements (FET1) are inputted in parallel with the pulse width and the frequency control by receiving the output voltage based on the current detected by the current detecting means and the dimming voltage based on the dimming control signal. And a control circuit 100 for controlling the FET2 to perform dimming control of the electrodeless lamp.

상기 제1트랜스포머(T1)는 1차측코일의 일측단자가 상기 제1,제2스위칭 소자(FET1, FET2)의 중간 연결점에 연결되고, 2차측코일의 양단자가 상기 공진회로(30)에 연결된다.In the first transformer T1, one terminal of the primary coil is connected to an intermediate connection point of the first and second switching elements FET1 and FET2, and both terminals of the secondary coil are connected to the resonance circuit 30. .

상기 전류검출수단은, 상기 제1트랜스포머(T1)의 1차측코일의 타측단자에 제2트랜스포머(T2)의 1차측코일의 일측단자가 연결되며, 상기 제2트랜스포머(T2)의 1차측코일의 타측단자는 상기 전원회로의 출력단자(+)(-) 직렬접속된 두개의 콘덴서(C11)(C12)의 중간 접속점에 연결되며, 상기 제2트랜스포머(T2)의 2차측코일의 일측단자는 상기 콘트롤회로(100)의 전류검출단자에 연결되고, 타측단자는 상기 전원회로(10)의 음(-)단자에 연결되어 구성됨을 특징으로 한다.The current detecting means is connected to one terminal of the primary coil of the second transformer T2 to the other terminal of the primary coil of the first transformer T1 and to the primary coil of the second transformer T2. The other terminal is connected to an intermediate connection point of two capacitors C11 and C12 connected in series with the output terminal (+) (-) of the power circuit, and one terminal of the secondary coil of the second transformer T2 is It is connected to the current detection terminal of the control circuit 100, the other terminal is characterized in that it is configured to be connected to the negative (-) terminal of the power supply circuit (10).

도 5는 본 발명에 의한 주파수와 펄스폭을 병행하여 제어하기 위한 콘트롤회로의 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이, 5 is a block diagram of a control circuit for controlling the frequency and the pulse width in accordance with the present invention, as shown here,

상기 콘트롤회로(100)는, The control circuit 100,

사용자의 디밍제어신호에 의거하여 디밍전압을 발생하는 디밍전압 발생부(110)와;A dimming voltage generator 110 generating a dimming voltage based on a dimming control signal of a user;

상기 전류검출수단의 제2트랜스포머(T2)로부터 검출되는 신호에 의거하여 출력전압을 발생하는 출력전압 검출부(120)와;An output voltage detector 120 generating an output voltage based on a signal detected from the second transformer T2 of the current detection means;

상기 디밍전압 발생부(110)와 상기 출력전압 검출부(120)의 두 전압 차를 비교하여 증폭하는 디밍전압 변환 증폭부(130)와;A dimming voltage conversion amplifier 130 for comparing and amplifying two voltage differences between the dimming voltage generator 110 and the output voltage detector 120;

상기 디밍전압 변환 증폭부(130)의 출력전압에 의거하여 주파수를 발생하는 주파수 발생부(140)와;A frequency generator 140 generating a frequency based on an output voltage of the dimming voltage conversion amplifier 130;

상기 주파수 발생부(140)의 발생 주파수 범위를 상기 공진회로(30)의 공진 주파수 범위 이내가 되도록 제한하는 공진 주파수 제한부(141)와;A resonance frequency limiting unit (141) for limiting the frequency range of the frequency generating unit (140) to be within the resonance frequency range of the resonance circuit (30);

상기 주파수 발생부(140)의 주파수에 의하고 상기 디밍전압 변환 증폭부(120)의 출력전압에 따라 펄스폭이 변환되는 펄스폭 변조신호를 발생하는 펄스폭변환부(150)와;A pulse width converter (150) for generating a pulse width modulated signal whose pulse width is converted according to the output voltage of the dimming voltage conversion amplifier (120) based on the frequency of the frequency generator (140);

상기 펄스폭 변환부(150)의 펄스폭 변조신호의 라이징엣지만 일정 시간 지연시켜 하이사이드 구동신호로, 상기 펄스폭변조신호를 반전시킨 후 폴링엣지만 일정 시간 지연시켜 로우사이드 구동신호로 출력하는 대드타임 제어부(160)와;Delaying only the rising edge of the pulse width modulation signal of the pulse width conversion unit 150 as a high side drive signal, and inverting the pulse width modulation signal after delaying the falling edge only a predetermined time to output the low side driving signal. A dead time controller 160;

상기 대드타임 제어부(160)의 하이사이드 구동신호와 로우사이드 구동신호에 의거하여 각각 상기 제1스위칭소자(FET1)와 제2스위칭소자(FET2)를 구동시키는 하이사이드 드라이버(170) 및 로우사이드 드라이버(180)로 구성됨을 특징으로 한다.A high side driver 170 and a low side driver for driving the first switching element FET1 and the second switching element FET2 based on the high side driving signal and the low side driving signal of the dead time controller 160, respectively. Characterized in that 180.

이와 같이 구성된 본 발명은, 전원회로(10)에서 직류전압이 입력되어 제1,제2스위칭소자(FET1)(FET2)에 로드되면, 콘트롤회로(100)가 의해 디밍신호에 의거하여 제1,제2스위칭소자(FET1)(FET2)를 주파수 및 펄스폭제어에 의해 제어하게 된다.According to the present invention configured as described above, when a DC voltage is input from the power supply circuit 10 and loaded into the first and second switching elements FET1 and FET2, the control circuit 100 causes the first and second switching circuits to be based on the dimming signal. The second switching element FET1 (FET2) is controlled by frequency and pulse width control.

이에 따라 제1,제2스위칭소자(FET1)(FET2)의 출력이 제1트랜스포머(T1)의 1차측코일에 인가되고, 제1트랜스포머(T1)의 2차코일에 출력전압이 유기되어 공진회로(30)에 공급된다. 공진회로(30)는 쵸크코일(Choke)과 공진 콘덴서(C1)(C2) 및 부하인 무전극램프(40)의 코일에 의하여 소정의 공진주파수로 공진되면서 무전극램프(40)의 점등을 제어하게 된다.Accordingly, the outputs of the first and second switching elements FET1 and FET2 are applied to the primary coil of the first transformer T1, and the output voltage is induced to the secondary coil of the first transformer T1, thereby resonating the circuit. 30 is supplied. The resonance circuit 30 controls the lighting of the electrodeless lamp 40 while resonating at a predetermined resonance frequency by the choke coil, the resonant capacitor C1, C2, and the coil of the electrodeless lamp 40 serving as a load. Done.

이때, 상기 제1트랜스포머(T1)의 1차측코일의 타단부에 연결된 전류검출수단의 제2트랜스포머(T2)에 제1트랜스포머(T1)를 통해 출력되는 출력전류가 유기되어 제2트랜스포머(T2)의 2차측 코일로부터 출력전류를 검출할 수 있게 되는 것이다.At this time, the output current output through the first transformer T1 is induced in the second transformer T2 of the current detecting means connected to the other end of the primary coil of the first transformer T1, and thus the second transformer T2. The output current can be detected from the secondary coil.

따라서, 본 발명에서는 제1트랜스포머(T1)를 공진회로(30) 앞에 설치하여 에너지를 전달하게 하고, 제2트랜스포머(T2)를 통해 제1트랜스포머(T1)의 출력전류를 검출하게 함으로써 콘트롤회로(100)에서는 무전극 램프(40)를 구동시키는 출력전류를 검출할 수 있게 된다.Accordingly, in the present invention, the first transformer T1 is installed in front of the resonant circuit 30 to transfer energy, and the output current of the first transformer T1 is detected through the second transformer T2 so as to control the control circuit ( In 100, the output current for driving the electrodeless lamp 40 can be detected.

그러므로 콘트롤회로(100)에서는 출력전압을 검출하여 디밍신호에 따른 디밍전압과의 차에 따라 제1,제2스위칭소자(FET1)(FET2)를 제어함으로써 디밍제어가 가능해진다. 이때 무전극램프(40)의 특성상 출력 주파수의 변동이 공진회로(30)의 공진조건을 만족시키지 못하게 되면, 무전극램프(40)를 점등시키지 못하게 되므로, 한국특허 10-0825378호에서 제안된 '하프브릿지 회로를 사용하는 전력 공급장치'에서 펄스폭 및 주파수 제어를함께 할 수 있는 기능을 활용하여 공진조건이 틀어지는 것을 방지한다.Therefore, in the control circuit 100, the dimming control is possible by detecting the output voltage and controlling the first and second switching elements FET1 and FET2 according to the difference with the dimming voltage according to the dimming signal. At this time, if the variation of the output frequency does not satisfy the resonant condition of the resonant circuit 30 due to the characteristics of the electrodeless lamp 40, the electrodeless lamp 40 may not be turned on. In the power supply using the half bridge circuit, the resonance condition is prevented by utilizing the function of the pulse width and frequency control together.

이를 위하여 본 발명에서는 도 5에 도시된 바와 같이 제1,제2스위칭소자(FET1)(FET2)를 이용하는 하프브릿지형 램프구동회로에서 펄스폭 및 주파수 제어를함께 할 수 있도록 한 것이다.To this end, in the present invention, as shown in FIG. 5, the pulse width and frequency control can be performed together in the half-bridge type lamp driving circuit using the first and second switching elements FET1 and FET2.

상기 제2트랜스포머(T2)로부터 출력전류를 검출하여 입력하면, 출력전압 검출부(120)에서 출력전압으로 변환하고, 사용자가 디밍조작수단을 통해 디밍조작을 하게 되면, 디밍전압 발생부(110)에서 디밍 전압을 발생한다. 디밍 전압 변환 증폭부(130)는 상기 출력전압과 디밍전압을 비교하여 그 차이를 증폭하여 디밍 제어를 위한 제어전압으로 변환증폭하게 된다.When the output current is detected and input from the second transformer T2, the output voltage detector 120 converts the output current into an output voltage, and when the user performs dimming operation through the dimming operation means, the dimming voltage generator 110 Generate a dimming voltage. The dimming voltage conversion amplifier 130 compares the output voltage with the dimming voltage, amplifies the difference, and converts the amplification into a control voltage for dimming control.

상기 디밍전압 변환 증폭부(130)의 출력은 주파수 발생부(140)와 펄수폭변환부(150)에 입력되며, 주파수 발생부(140)는 공진 주파수 제한부(141)에 의해 상기 공진회로(30)의 공진 조건에 맞는 주파수로 제한한다. 즉, 최적의 공진 주파수가 250Hz라고 할때 통상 230 ~ 280Hz 범위에서 주파수를 가변하여도 공진 회로(30)의 공진조건을 만족시킬 수 있게 된다. 그러므로 주파수 제한부(141)는 공진 회로(30)의 특성에 따라 주파수 범위를 제한하여 공진 조건을 만족시키도록 제어하며, 주파수 발생부(140)는 상기 디밍전압 변환 증폭부(130)의 출력전압에 의거하여 주파수를 가변시켜 펄스폭 변환부(150)에 입력한다.The output of the dimming voltage conversion amplifier 130 is input to the frequency generator 140 and the pulse width converter 150, the frequency generator 140 is a resonance frequency limiting unit 141 by the resonance circuit ( The frequency is limited to the resonance condition of 30). That is, when the optimum resonant frequency is 250 Hz, the resonant condition of the resonant circuit 30 can be satisfied even if the frequency is varied in the range of 230 to 280 Hz. Therefore, the frequency limiter 141 controls the frequency range according to the characteristics of the resonance circuit 30 to satisfy the resonance condition, and the frequency generator 140 controls the output voltage of the dimming voltage conversion amplifier 130. The frequency is varied according to the input to the pulse width converter 150.

펄스폭변환부(150)는 상기 주파수 발생부(140)에서 발생된 주파수에 따른 펄 스 신호를 상기 디밍전압 변환 증폭부(130)의 출력전압에 의해 펄스폭을 변환하게 된다.The pulse width converter 150 converts the pulse width according to the frequency generated by the frequency generator 140 by the output voltage of the dimming voltage conversion amplifier 130.

따라서 펄스폭 변환부(140)의 출력은 디밍신호에 따라 펄스폭과 주파수가 가변된 펄스폭 변조신호가 출력되며, 대드타임 제어부(160)에서 하이사이드 신호와 로우사이드 신호를 발생시킨다.Accordingly, the pulse width modulation signal in which the pulse width and the frequency are varied according to the dimming signal is output to the output of the pulse width converter 140, and the high-time signal and the low-side signal are generated by the dead time controller 160.

상기 대드타입 제어부(160)는, 도 6에 도시된 바와 같이 펄스폭 변환부(140)로부터 입력된 입력 펄스폭변환신호(PWM_IN)을 라이징엣지 딜레이(161)를 거쳐 라이징 엣지 타임을 소정시간 지연시킨 하이사이드 신호(H_DRV)를 발생시키고, 상기 펄스폭변환부(140)로부터 입력된 입력 펄스폭변환신호(PWM_IN)를 인버터(162)를 거쳐 반전시킨 후, 반전된 입력 펄스폭변환신호(PWM_N_B)를 폴링엣지 딜레이(163)를 거쳐 폴링 엣지 타임을 소정시간 지연시킨 로우사이드 신호(L_DRV)를 발생시킨다.As shown in FIG. 6, the dead type control unit 160 delays the rising edge time by a predetermined time from the input pulse width conversion signal PWM_IN input from the pulse width conversion unit 140 through the rising edge delay 161. Generate the high side signal H_DRV, invert the input pulse width conversion signal PWM_IN input from the pulse width conversion unit 140 through the inverter 162, and then invert the input pulse width conversion signal PWM_N_B. ) Is generated via the falling edge delay 163 to generate a low side signal L_DRV having a predetermined time delayed from the falling edge time.

상기와 같이 대드타임 제어부(160)에 의해 하이사이드신호와 로우사이드신호가 발생되어 하이사이드 드라이버(170) 및 로우사이드 드라이버(180)를 통해 제1,제2스위칭소자(FET1)(FET2)의 구동이 제어된다.As described above, the high-time signal and the low-side signal are generated by the dead time controller 160 to generate the first and second switching devices FET1 and FET2 through the high-side driver 170 and the low-side driver 180. The drive is controlled.

그러므로 본 발명의 콘트롤회로(100)에서는 제1,제2스위칭소자(FET1)(FET2)를 펄스폭 및 주파수 제어에 의해 구동시키되, 주파수는 공진회로(30)의 공진 주파수를 벗어나지 않도록 제한하여 제어하면서 펄스폭 변조제어를 수행하여 출력을 조절할 수 있게 되고, 이를 이용하여 무전극 램프의 디밍제어가 가능해지는 것이다.Therefore, in the control circuit 100 of the present invention, the first and second switching elements FET1 and FET2 are driven by pulse width and frequency control, and the frequency is controlled so as not to deviate from the resonance frequency of the resonant circuit 30. While the pulse width modulation control can be performed to adjust the output, it is possible to use the dimming control of the electrodeless lamp.

도 1은 일반적인 무전극 램프의 구조 및 점등원리를 나타내는 개념도.1 is a conceptual diagram showing the structure and lighting principle of a typical electrodeless lamp.

도 2는 무전극 램프의 사진 예시도.2 is a photographic illustration of an electrodeless lamp.

도 3은 종래 기술에 의한 무전극 램프 구동회로도.3 is an electrodeless lamp driving circuit according to the prior art.

도 4는 본 발명에 의한 무전극 램프의 디밍제어가 가능한 구동회로도.4 is a driving circuit diagram capable of dimming control of an electrodeless lamp according to the present invention;

도 5는 본 발명에 의한 주파수와 펄스폭을 병행하여 제어하기 위한 콘트롤회로의 블록도.5 is a block diagram of a control circuit for controlling the frequency and the pulse width in parallel with the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 대드타임 제어부의 상세 구성도.6 is a detailed configuration diagram of the dead time control unit according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 전원회로 20, 100 : 콘트롤회로10: power supply circuit 20, 100: control circuit

30 : 공진회로 40 : 무전극 램프30 resonant circuit 40 electrodeless lamp

110 : 디밍전압 발생부 120 : 출력전압 검출부110: dimming voltage generator 120: output voltage detector

130 : 디밍전압 변환증폭부 140 : 주파수 발생부130: dimming voltage conversion amplifier 140: frequency generator

141 : 공진주파수 제한부 150 : 펄스폭 변환부141: resonance frequency limiting unit 150: pulse width conversion unit

160 : 대드타임 제어부 170 : 하이사이드 드라이버160: dead time control unit 170: high side driver

180 : 로우사이드 드라이버 161 : 라이징엣지 딜레이180: low side driver 161: rising edge delay

162 : 인버터 163 : 폴링엣지 딜레이162: inverter 163: falling edge delay

FET1, FET2 : 제1,제2스위칭소자FET1, FET2: first and second switching elements

T1 T2 : 제1,제2트랜스포머T1 T2: 1st, 2nd transformer

Claims (3)

전원회로(10)에서 공급되는 직류전원을 제1,제2스위칭소자(FET1, FET2)를 통해 스위칭하여 공진회로(30)를 통해 무전극 램프(40)를 구동시키는 무전극 램프 구동회로에 있어서,In the electrodeless lamp driving circuit for driving the electrodeless lamp 40 through the resonance circuit 30 by switching the DC power supplied from the power supply circuit 10 through the first and second switching elements (FET1, FET2). , 상기 제1,제2스위칭소자(FET1, FET2)에 의해 발생되는 출력을 상기 공진회로(30)에 전달하기 위한 제1트랜스포머(T1)와;A first transformer (T1) for transferring the output generated by the first and second switching elements (FET1, FET2) to the resonant circuit (30); 상기 제1트랜스포머(T1)의 일차코일에 흐르는 전류를 제2트랜스포머(T2)를 이용하여 검출하는 전류 검출수단과;Current detecting means for detecting a current flowing in the primary coil of the first transformer T1 by using a second transformer T2; 상기 전류 검출수단에 의해 검출되는 전류에 의거한 출력전압과 디밍제어신호에 의거한 디밍전압을 입력받아 두 신호의 차에 의해 펄스폭 및 주파수 제어를병행하여 상기 제1,제2스위칭소자(FET1, FET2)를 제어하여 무전극 램프의 디밍제어를 하는 콘트롤 회로(100)를 포함하되,The first and second switching elements (FET1) are inputted in parallel with the pulse width and the frequency control by receiving the output voltage based on the current detected by the current detecting means and the dimming voltage based on the dimming control signal. And a control circuit 100 for controlling dimming of the electrodeless lamp by controlling the FET2). 상기 콘트롤회로(100)는, The control circuit 100, 사용자의 디밍제어신호에 의거하여 디밍전압을 발생하는 디밍전압 발생부(110)와;A dimming voltage generator 110 generating a dimming voltage based on a dimming control signal of a user; 상기 전류검출수단의 제2트랜스포머(T2)로부터 검출되는 신호에 의거하여 출력전압을 발생하는 출력전압 검출부(120)와;An output voltage detector 120 generating an output voltage based on a signal detected from the second transformer T2 of the current detection means; 상기 디밍전압 발생부(110)와 상기 출력전압 검출부(120)의 두 전압 차를 비교하여 증폭하는 디밍전압 변환 증폭부(130)와;A dimming voltage conversion amplifier 130 for comparing and amplifying two voltage differences between the dimming voltage generator 110 and the output voltage detector 120; 상기 디밍전압 변환 증폭부(130)의 출력전압에 의거하여 주파수를 발생하는 주파수 발생부(140)와;A frequency generator 140 generating a frequency based on an output voltage of the dimming voltage conversion amplifier 130; 상기 주파수 발생부(140)의 발생 주파수 범위를 상기 공진회로(30)의 공진 주파수 범위 이내가 되도록 제한하는 공진 주파수 제한부(141)와;A resonance frequency limiting unit (141) for limiting the frequency range of the frequency generator (140) to be within the resonance frequency range of the resonance circuit (30); 상기 주파수 발생부(140)의 주파수에 의하고 상기 디밍전압 변환 증폭부(120)의 출력전압에 따라 펄스폭이 변환되는 펄스폭 변조신호를 발생하는 펄스폭변환부(150)와;A pulse width converter (150) for generating a pulse width modulated signal whose pulse width is converted according to the output voltage of the dimming voltage conversion amplifier (120) based on the frequency of the frequency generator (140); 상기 펄스폭 변환부(150)의 펄스폭 변조신호의 라이징엣지만 일정 시간 지연시켜 하이사이드 구동신호로, 상기 펄스폭변조신호를 반전시킨 후 폴링엣지만 일정 시간 지연시켜 로우사이드 구동신호로 출력하는 대드타임 제어부(160)와;Delaying only the rising edge of the pulse width modulation signal of the pulse width conversion unit 150 as a high side drive signal, and inverting the pulse width modulation signal after delaying the falling edge only a predetermined time to output the low side driving signal. A dead time controller 160; 상기 대드타임 제어부(160)의 하이사이드 구동신호와 로우사이드 구동신호에 의거하여 각각 상기 제1스위칭소자(FET1)와 제2스위칭소자(FET2)를 구동시키는 하이사이드 드라이버(170) 및 로우사이드 드라이버(180)로 구성된 것을 특징으로 하는 무전극 램프의 디밍제어를 위한 구동회로.A high side driver 170 and a low side driver for driving the first switching element FET1 and the second switching element FET2 based on the high side driving signal and the low side driving signal of the dead time controller 160, respectively. Driving circuit for dimming control of the electrodeless lamp, characterized in that consisting of (180). 제 1 항에 있어서, 상기 제1트랜스포머(T1)는,The method of claim 1, wherein the first transformer (T1), 1차측코일의 일측단자가 상기 제1,제2스위칭 소자(FET1, FET2)의 중간 연결점에 연결되고, 2차측코일의 양단자가 상기 공진회로(30)에 연결되고,One terminal of the primary coil is connected to an intermediate connection point of the first and second switching elements FET1 and FET2, and both terminals of the secondary coil are connected to the resonance circuit 30, 상기 전류검출수단은,The current detecting means, 상기 제1트랜스포머(T1)의 1차측코일의 타측단자에 제2트랜스포머(T2)의 1차측코일의 일측단자가 연결되며, 상기 제2트랜스포머(T2)의 1차측코일의 타측단자는 상기 전원회로의 출력단자(+)(-) 직렬접속된 두 개의 콘덴서(C11)(C12)의 중간 접속점에 연결되며, 상기 제2트랜스포머(T2)의 2차측코일의 일측단자는 상기 콘트롤회로(100)의 전류검출단자에 연결되고, 타측단자는 상기 전원회로(10)의 음(-)단자에 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 무전극 램프의 디밍제어를 위한 구동회로.One terminal of the primary coil of the second transformer T2 is connected to the other terminal of the primary coil of the first transformer T1, and the other terminal of the primary coil of the second transformer T2 is connected to the power supply circuit. Output terminal of (+) (-) is connected to the intermediate connection point of the two condenser (C11) (C12) connected in series, one side terminal of the secondary coil of the second transformer (T2) of the control circuit 100 A driving circuit for dimming control of an electrodeless lamp, characterized in that connected to the current detection terminal, the other terminal is connected to the negative terminal of the power supply circuit (10). 삭제delete
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