KR101090600B1 - 센서 입력에 대한 프로그래밍이 가능한 ｅｌ 및 ｃｃｆｌ 구동용 인버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 센서 입력에 대한 프로그래밍이 가능한 EL 및 CCFL 구동용 인버터에 관한 것이다.

본 발명은 AC 220V의 상용전원을 공급하는 AC 전원부(1)와;

충전할 수 있는 2차 전지 리튬 배터리(8)를 갖는 DC 전원부(2)와;

솔라셀 충전부(3)와;

슈미트 트리거(Schmitt Trigger) 회로를 사용하여 방형파로 기본 발진을 하고 가변저항(VR)을 삽입하여 기본 발진주파수를 제품에 맞는 주파수로 가변하며, 발진된 주파수출력을 반전증폭하여 방현파로 발진된 파형을 정현파로 파형 합성하는 발진 및 파형합성 회로부(4)와;

선택스위치(S/W2)로 인버터의 용도에 맞게 전압을 조절하고 저항(R4)(R4-1)을 삽입하여 EL이나 CCFL의 밝기 및 휘도를 조절하며, 마이크로 프로세스(10)에서 입력된 출력을 MOS 포토 릴레이를 구동하여 EL이나 CCFL에 공급하는 인버터 출력제어부(5)와;

온도, 조도, 압력, 가스 등의 센서를 장착할 수 있는 센서 입력부와 센서의 출력을 증폭하는 센서 입력 및 증폭부(6)와;

증폭된 센서의 출력을 A/D Converter(9)로 보내 아날로그 신호에서 디지털로 변환하고 디지털로 변환된 데이터는 센서 출력에 따라 그에 맞는 신호를 데이터버스로 마이크로 프로세스(10)에 전달하며, 마이크로 프로세서(10)는 프로그램된 내부의 데이터와 센서의 데이터를 비교하여 출력하는 디지털 변환 및 프로그램 제어부(7) 및;

시리얼 통신포트 사용하여 RS-232로 프로그램의 데이터를 다운로드 하거나 업그레이드하여 인버터를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상술한 본 발명은 하나의 인버터로 EL 및 CCFL의 규격에 맞는 출력을 조정하여 사용할 수 있으며, 센서의 입력을 받아서 밝기와 휘도를 자동으로 조절하여 기기의 수명을 연장하고 주위 환경에 맞게 전류와 전압을 조정함으로써 에너지 절약에 기여할 수 있는 효과가 있다.

EL 및 CCFL, 인버터, 주파수 발진, 파형 합성, 센서 입력, 프로그램

Description

센서 입력에 대한 프로그래밍이 가능한 ＥＬ 및 ＣＣＦＬ 구동용 인버터{Inverter for EL and CCFL drive}

본 발명은 전계발광(이하, 'EL'이라 함)이나 냉음극 형광램프(이하, 'CCFL'이라 함)의 사용에 반드시 필요한 인버터의 입력을 프로그래밍하여 외부의 센서 입력이나 이미 프로그램 된 데이터를 근거로 하여 주위 환경에 알맞게 인버터의 출력을 조정할 수 있도록 함으로써 하나의 인버터로 여러 종류의 인버터를 대신 할 수 있도록 한 센서 입력에 대한 프로그래밍이 가능한 EL 및 CCFL 구동용 인버터에 관한 것이다.

현재 많이 사용하고 있는 전계발광(EL)이나 냉음극 형광램프(CCFL)는 그 사용시에 반드시 인버터를 필요로 하고 있다.

EL이나 CCFL은 길이나 폭 등에 따라 인버터의 사용주파수, 사용전압, 사용전류 등 사양이 다르기 때문에 하나의 EL이나 CCFL마다 규격이 다른 인버터를 설치하고 있다.

그리고 일반적으로 EL 및 CCFL을 구동할 수 있는 인버터는 출력이 고정되어 있어 외부의 센서 입력 또는 임의로 출력을 변환하여 밝기를 조정하고 싶어도 입력 과 출력이 고정되어 있으므로 일상의 용도에서 불편함이 많았다.

따라서 소비자는 크기와 종류가 다양한 EL이나 CCFL의 사양에 맞는 인버터를 선택하는데 많은 혼란을 겪고 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로서, 하나의 인버터로 EL 및 CCFL의 규격에 맞는 출력을 조정함으로써 하나의 인버터로 여러 종류의 인버터를 대신할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적 달성을 위해 EL 및 CCFL의 인버터 입력을 프로그래밍하여 외부의 센서 인력이나 이미 프로그램된 데이터를 근거로 하여 주위 환경에 알맞게 인버터의 출력을 조정할 수 있도록 하여 EL 및 CCFL의 수명연장을 도모하고 전원 배터리를 효율적으로 관리하도록 하였다.

또한, 외부의 데이터 교환과 프로그램의 수정을 관리하기 위하여 시리얼 통신포트를 내장하여 데이터를 쉽게 입, 출력할 수 있으며 프로그램의 다운로드 및 업그레이드 시에 불편을 해소함으로써 하나의 인버터로 여러 종류의 인버터를 대신 한다.

상술한 본 발명은 하나의 인버터로 EL 및 CCFL의 규격에 맞는 출력을 조정하여 사용할 수 있으며, 센서의 입력을 받아서 밝기와 휘도를 자동으로 조절하여 기기의 수명을 연장하고 주위 환경에 맞게 전류와 전압을 조정함으로써 에너지 절약에 기여할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 센서 입력에 대한 프로그래밍이 가능한 EL 및 CCFL 구동용 인버터의 구성을 이하, 첨부 도면과 관련하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 EL 및 CCFL 구동용 인버터 회로도로서, 본 발명의 인버터는 AC 전원부(1)와; DC 전원부(2)와; 솔라셀 충전부(3)와; 발진 및 파형합성 회로부(4)와; 인버터 출력제어부(5)와; 센서 입력 및 증폭부(6) 및; 디지털 변환 및 프로그램 제어부(7)로 구성된다.

상기 AC 전원부(1)의 AC 220V 상용전원은 과전류 보호용 퓨즈(F1)와 콘덴서(MF-C)를 거쳐 브리지 정류에 전원을 공급하며 부하저항(R1)(ZD1)으로 이루어진 정전압으로 구성하여 DC 전원부(2)의 충전용 배터리(8)에 전력을 충전하고, 정전 시험용으로 TEST S/W를 회로에 삽입하여 정전이나 고장 등으로 인한 DC 회로의 이상 유무를 판단한다. 그리고 D1은 배터리 전류의 역류 방지용으로 사용되고 C1, C2는 상용전원의 리플 전압을 억제하면서 DC 전압을 평활화한다.

상기 DC 전원부(2)는 충전할 수 있는 2차 전지 리튬 배터리(8) 3.6V, 용량 1200㎃를 표준으로 사용하며 부하에 따라 전류용량을 가감할 수 있도록 하였다.

상기 DC 전원부(2)는 과전압일 때, 즉 충전된 전압이 배터리(8)의 기준을 초과하여 제너다이오드(ZD3)가 3.8V 이상 되었을 때는 상기 제너다이오드(ZD3)가 도통하면서 저항(R2)을 거쳐 MOS 포토커플러 릴레이(PC1)의 LED가 동작하여 Normally Close 접점(b접점)을 오픈하여 배터리(8)와 회로를 보호한다. 즉 과전압 보호기로써 작용한다. 한편, 저전압이 되어 제너다이오드(ZD4)의 설정전압(3V) 이하가 되면 R3, R4, R5로 형성된 Q1이 오프되어 Q1의 콜렉트 전압이 상승하면 LED1이 점등하여 배터리(8) 및 충전 전원의 이상 유무를 점검할 수 있다.

상기 솔라셀 충전부(3)는 출력전압 4.5V, 출력전류 50~60㎃ 솔라셀 2개를 병렬로 연결하여 충전시 비상등 또는 외부 조명 및 태양광으로 전력을 생산하며 충전지에 충분한 전류를 공급하여 배터리(8)에 전압을 공급하도록 하였다. 그리고 R2, ZD2는 정전압을, D2는 배터리(8) 전류의 역류방지용으로 삽입하였다.

상기 발진 및 파형합성 회로부(4)의 주파수 발진은 슈미트 트리거(Schmitt Trigger) 회로를 사용하여 R11, C11에서 방형파로 기본 발진을 한다. EL, CCFL 및 기타 인버터를 필요로 하는 전기제품의 사용용도에 따라 주파수를 변환할 수 있게 가변저항(VR)을 발진회로의 슈미트트리거 피이드백 부분에 삽입하여 기본 발진주파수 200~1200㎐까지 주파수를 가변하여 사용할 수 있으므로 인버터를 사용하는 모든 제품에 적절한 주파수를 선택하여 동작시킬 수 있다.

예를 들면 명함판 크기의 EL과 A4용지 크기의 EL 또는 램프 지름이 다른 CCFL을 비교하면 사용 주파수 및 사용 전압에 많은 차이점을 볼 수 있으나 본 발명의 인버터는 주파수 및 사용 전압을 선택할 수 있으므로 아무런 제약 없이 인버터를 필요로 하는 모든 제품에 그대로 응용할 수가 있다.

그리고 R11, C11, VR에서 발진된 주파수출력은 반전증폭을 거쳐 Q2 베이스에 전달되고 방형파로 발진된 파형은 인버터에 사용할 수 있게 파형 합성회로에서 정현파로 합성 된다.

Q2에서 충분히 증폭된 발진파형이 쵸크코일(L1)에 나타나면 이 파형을 C12, C13, D2로 구성된 회로에서 사인파로 합성하여 승압용 트랜스(T1)에 보낸다. 상기 쵸크코일(L1)에서 나타난 파형의 주기는 그대로 합성사인파에도 적용되어 같은 주파수가 승압용 트랜스(T1)에 여기 된다.

상기 승압용 트랜스(T1)의 1차 코일에 여기 된 전압과 발진파형 및 주파수는 승압용 트랜스(T1)의 2차 코일에 전압이 상승되어 나타나며 C12, C13, D2에서 충전과 방전이 되풀이되면서 충전시에 반사이클, 방전시에 부전원 반사이클 이렇게 하여 완전한 사인정현파가 만들어진다.

상기 인버터 출력 제어부(5)에서는 합성 정현파가 승압트랜스(T1)의 1차 코일에 여기 되어지면 승압트랜스(T1)의 2차 코일에는 높은 전압의 정현파가 생성되고, 인버터의 용도에 맞게 전압을 조절할 수 있도록 선택 스위치(S/W2)를 부착하여 전압 선택을 자유롭게 하였다.
상기 트랜스(T1)의 1차 코일에 유기된 저전압의 AC전압은 트랜스(T1)의 2차 코일에 승압된 AC전압으로 발생하고, 이 2차 코일에 전압별로 탭을 인출하여 선택 스윗치(S/W2)로 인버터의 용도에 맞게 전압을 조절하게 되는 것이다.

그리고 EL이나 CCFL 전단에 저항(R4)(R4-1)을 삽입하여 일정한 전압 강하를 유도하고, 이 강하된 전압으로 EL이나 CCFL 등 밝기 및 휘도를 조절한다.
마이크로 프로세스(10)에서 입력된 출력을 MOS 포토 릴레이를 구동하여 EL이나 CCFL 등에 공급하면 저항(R4) 라인은 출력의 30%를, 저항(R4-1) 라인은 출력의 60% 정도로 밝기와 전류소모를 줄일 수 있다.

상기 MOS 포토 릴레이는 쌍방향 소자로써 AC, DC 모두에 사용할 수 있어 주파수의 손실이나 전압의 손실 없이 EL이나 CCFL 등을 구동할 수 있다.

이렇게 하여 전압과 전류 및 주파수 선택이 자유롭고 EL이나 CCFL의 밝기와 휘도 등을 임의로 조절할 수 있으며, EL과 CCFL의 크기나 길이 등 규모에 따른 별도의 인버터가 없어도 본 발명의 인버터 하나로 해결할 수 있다.

상기 센서 입력 및 증폭부(6)는 센서 입력부에는 온도, 조도, 압력, 가스 등 등 모든 종류의 센서를 장착할 수 있으며 센서의 출력이 전압, 전류에 관계없이 사용할 수 있게 설계하여 일반적으로 사용되는 다양한 종류의 센서를 입력단에 설치할 수 있다. 그리고 센서의 출력은 C21을 통하여 노이즈를 제거하고 OP Amp로 하여금 충분히 증폭하여 실용화 단계로 형성하여 A/D Converter(9)에서 디지털로 변환하여 사용한다.

상기 디지털 변환 및 프로그램 제어부(7)는 OP Amp에서 증폭된 센서의 출력을 A/D Converter(9)로 보내고, 여기에서는 아날로그 신호를 디지털로 변환하여 마이크로 프로세서(10)와 연동하여 인버터를 제어하는 기능으로 구성된다.

디지털로 변환된 데이터는 센서 출력에 따라 그에 맞는 신호를 D0~D3의 데이터버스로 마이크로 프로세스(10)에 전달하고 상기 마이크로 프로세스(10)는 미리 프로그램 된 내부의 데이터와 센서의 데이터를 비교하여 P0~P2라인에 출력을 보낸다.

이 출력은 P0~P2라인 중에 상황에 맞는 라인을 HIGH에서 LOW로 변화하여 MOS 포토 릴레이의 LED를 점등하고 포토커플러 된 PC2~PC4를 구동한다.

이렇게 하여 센서 출력에 따른 인버터 출력의 변화가 생기며, 주위 환경에 맞는 인버터의 제어가 가능하다.

또한, 프로그램의 데이터를 다운로드하거나 업그레이드할 수 있게 직렬통신포트, 즉 시리얼 통신포트(11)를 사용하여 RS-232로 쉽게 프로그램을 수정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 EL 및 CCFL 구동용 인버터 회로도이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : AC 전원부 2 : DC 전원부

3 : 솔라셀 충전부 4 : 발진 및 파형합성 회로부

5 : 인버터 출력제어부 6 : 센서 입력 및 증폭부

7 : 디지털 변환 및 프로그램 제어부

Claims (1)

1. EL 및 CCFL 구동용 인버터에 있어서,

   AC 220V의 상용전원을 공급하는 AC 전원부(1)는 브릿지 정류로 정류하여 DC전원부(2) 및 전체 인버터 회로에 DC전압과 전류를 공급하고 평소에는 이 전압으로 충전용 배터리((8)를 충전하도록 하며,

   솔라셀 충전부(3)는 태양광을 사용하여 솔라셀이 작동하고 여기서 발생되는 전력이 제너다이오드(ZD2)에 의하여 전압 안정화가 이루어지도록 하여 이 전력을 DC전원부(2)와 파형합성 회로부(4) 및 인버터 출력제어부(5)에 보조 전원으로 공급하며,

   발진 및 파형합성 회로부(4)는 DC전원부(2)로 공급받는 전력으로 슈미트 트리거(Schmitt Trigger) 회로를 사용하여 방형파로 기본 발진을 하고 가변저항(VR)을 상기 슈미트 트리거의 피이드백 부분에 삽입하여 상기 가변저항(VR)과 콘덴서(C11)에 의하여 발진 주파수가 결정되면 기본 발진주파수를 제품에 맞는 주파수로 가변하며. 발진된 주파수출력을 반전증폭하여 방현파로 발진된 파형을 정현파로 파형 합성하며,

   인버터 출력제어부(5)는 발진 및 파형합성 회로부(4)에서 정현파로 변환된 파형을 트랜스(T1)의 1차 코일에 유기된 저전압의 AC전압을 2차 코일에 승압된 AC전압이 발생되도록 하여, 상기 2차 코일에 전압별로 탭을 인출하여 선텍스위치(S/W2)로 인버터의 용도에 맞게 전압을 조절하고, EL이나 CCFL 전단에 삽입된 저항(R4)(R4-1)에 의하여 일정한 전압 강하를 유도하고 이 강하된 전압으로 EL이나 CCFL의 밝기 및 휘도를 조절하면서 마이크로 프로세스(10)에서 입력된 출력을 MOS 포토 릴레이를 구동하여 EL이나 CCFL에 공급하며,

   센서 입력 및 증폭부(6)는 외부센서(온도, 조도, 압력, 가스센서)에 의하여 유기되는 센서의 미약한 전압을 OP앰프로 증폭하여 디지털 콘버터에 입력하여 디지털화한 다음 마이크로 프로세스(10)의 입력부에 전달하며,

   디지털 변환 및 프로그램 제어부(7)는 증폭된 센서의 출력을 A/D Converter(9)로 보내 아날로그 신호에서 디지털로 변환하고 디지털로 변환된 데이터는 센서 출력에 따라 그에 맞는 신호를 데이터버스로 마이크로 프로세스(10)에 전달하며, 마이크로 프로세서(10)는 프로그램된 내부의 데이터와 센서의 데이터를 비교하여 출력하고,

   시리얼 통신포트 사용하여 RS-232로 프로그램의 데이터를 다운로드 하거나 업그레이드하여 인버터를 제어하는 센서 입력에 대한 프로그래밍이 가능한 EL 및 CCFL 구동용 인버터.

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