KR101142072B1 - 고압방전 램프 구동용 인버터 제어기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스 방전등이 방전 플라즈마로 변할 수 있도록 초기에 고압의 이그니션 전압을 안전하게 공급할 수 있게 한 고압방전램프 구동용 고주파 인버터 제어기에 관한 것으로 특히, 이그니션(ignition)의 동작 순간에는 회로 소자에 큰 과부하가 걸리게 되지 않게 하기 위해 이그니션 전압을 공급할 수 있으며, 램프의 문제에 의해 이그니션이 원활히 진행될 수 없는 경우 회로의 동작을 차단하여 회로를 보호할 수 있게 한 고압방전램프 구동용 고주파 인버터 제어기에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 고압방전등 램프 구동용 인버터제어기는 전원부의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 램프에 공급하는 인버터와 ; 상기 전원부의 전류를 측정하는 전원전류감지기와 ; 상기 전원전류감지기에서 감지된 전류의 평균전류 값을 출력하는 평균전류 측정회로와 ; 상기 평균전류 측정회로의 출력과 전력 명령을 입력으로 하여 두 입력의 차이를 증폭하여 출력하는 오차 증폭기와 ; 상기 램프의 전류를 측정하는 램프전류감지기와 ; 상기 램프전류감지기에서 측정된 전류에 의해 이그니션 발생 여부를 감지하는 이그니션 감지회로와 ; 상기 이그니션 감지회로의 출력 신호에 따라 전력제어모드 또는 시동모드 중 어느 하나의 모드로 동작 모드를 절환하는 모드절환스위치와 ; 상기 모드절환스위치가 전력제어모드로 스위칭 되었을 때 인버터를 통해 램프에 공급되는 전원을 제어하는 프로그램VCO를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
고압방전등 안정기, 공진형 인버터 제어, 이그니션, 고주파 인버터

Description

고압방전 램프 구동용 인버터 제어기{Control means of high frequency inverter for HID lamp}
본 발명은 나트륨 램프, 메탈핼라이드 램프를 포함한 고압방전등 램프 구동용 인버터 제어기에 관한 것으로서, 상세하게는 가스 방전등이 방전 플라즈마로 변할 수 있도록 초기에 고압의 이그니션 전압을 안전하게 공급할 수 있게 한 고압방전램프 구동용 고주파 인버터 제어기에 관한 것이다.
또한, 이그니션(ignition)의 동작 순간에는 회로 소자에 큰 과부하가 걸리지 않도록 이그니션 전압을 공급할 수 있으며, 램프의 문제에 의해 이그니션이 원활히 진행될 수 없는 경우 회로의 동작을 차단하여 회로를 보호할 수 있게 한 고압방전램프 구동용 고주파 인버터 제어기에 관한 것이다.
일반적으로, 램프용 안정기는 형광등에서부터 고압 나트륨램프 또는 메탈 할라이드 램프 등과 같은 고압방전등과 같은 램프에 전원을 안정되게 공급하기 위한 것이다.
여기서 고압방전등을 전자식안정기로 구동시킬 경우 인버터의 구동 주파수가 램프 아크관의 고유주파수와 일치하게 되면 아크관 내부에 압력 정재파가 형성되어 빛이 떨리는 음향 공명 현상이 나타나게 된다.
이러한 음향 공명 현상은 불꽃의 떨림을 유발하는 것으로서, 아크가 휘거나 뒤틀려 램프를 불안정하게 하거나 꺼지게 한다.
이러한 음향 공명 현상은 주로 1 kHz-200kHz 대역에서 나타나며, 음향공명현상을 최소화하기 위한 고압방전등용 전자식안정기는 고주파 구동방식과 저주파 구동방식이 있고, 저주파 방식은 400㎐ 이하의 낮은 주파수로 구동하고, 고주파 방식은 수백kHz이상의 높은 주파수로 구동한다.
이러한 구동 방식 중 저주파 방식의 구동은 가스를 전리시켜서 플라즈마 상태로 변환시키기 위해 시동에 필요한 이그니션 기능을 갖는 이그나이터(igniter)가 따로 부착되어야 하고, 동작 주파수가 낮기 때문에 회로 제작시 크기가 커져 소형 제품을 선호하는 소비자의 기호를 맞출 수 없는 단점이 있다.
또한, 수백 kHz로 구동하는 고주파 방식의 경우 공진회로의 특성을 이용해서 별도의 이그나이터가 없이도 이그니션이 가능한 장점이 있다.
그러나 회로 자체가 3000V이상의 높은 이그니션 전압을 직접 발생시키고, 이 때 순간적으로 구동 스위치에 과부하가 걸리게 되므로 이그니션 기간이 길어지면 구동 스위치는 손상되게 되며 이그니션 기간이 너무 짧으면 램프가 점등이 되지 못한다.
또한, 램프가 오랜 기간 동작되어 특성이 바뀌거나 손상된 경우 정상적인 이그니션 전압을 공급하여도 점등이 되지 못하고, 이 때 이그니션 과정이 계속 지속된다면 역시 반도체 스위치가 과부하되어 손상되게 된다.
고주파구동방식은 위에서 언급한 바와 같은 장점이 있지만, 초고주파 구동방식에서는 이그니션이 발생되고, 안정적인 출력을 얻기 위해서는 이그니션 시 모든 과정을 정교하게 제어할 필요가 있고, 제어가 적절히 이루어지지 못할 경우 램프가 이그니션 단계에서 꺼지거나 아니면 이그니션 전압이 너무 높아져서 안정기 구동회로를 파괴시키게 되는 문제가 발생된다.
본 발명의 목적은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로써, 처음 정해진 시간내에 특정한 패턴의 신호로 제어를 하고, 정상적인 이그니션이 발생되지 못하면 일정기간 휴지기간을 갖고 다시 시도할 수 있게 함으로써 시동시 인버터에 과부하가 걸리지 않고 안정적으로 점화될 수 있게 한 고압방전램프 구동용 고주파 인버터 제어기를 제공함에 있다.
또한, 이그니션이 발생되면 이그니션 과정을 벗어나 램프에 정격 전력을 공급하는 전력제어를 할 수 있게 하고, 부하가 변화하더라도 일정 전력을 공급할 수 있도록 제어할 수 있게 한 고압방전램프 구동용 고주파 인버터 제어기를 제공함에 있다.
즉, 이그니션 과정의 초기에 매우 높은 주파수에서 인버터를 구동하도록 전원을 공급하면서 점차 주파수를 감소시켜서 정해진 시간 안에 높은 전압을 공급할 수 있는 동작점에 오도록 하되, 일정 시간이 경과해도 이그니션이 발생하지 않으면 구동 신호를 차단할 수 있게 하고, 구동신호 차단 후 일정시간 후 다시 재 이그니 션 과정을 반복하며, 방전등내의 가스 상태 변화를 감지하여 이그니션 여부를 판단하는 회로로 이그니션이 성공하게 되면 이그니션 과정을 탈피하고 정상 출력 제어 과정으로 절환할 수 있게 하여 회로를 보호한 고압방전램프 구동용 고주파 인버터 제어기를 제공함에 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 고압방전등 램프 구동용 인버터제어기는
고압방전등 램프 구동용 인버터제어기에 있어서, 전원부의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 램프에 공급하는 인버터와 ; 상기 전원부의 전류를 측정하는 전원전류감지기와 ; 상기 램프의 전류를 측정하는 램프전류감지기와 ; 상기 전원전류감지기에서 감지된 전류의 평균전류 값을 출력하는 평균전류 측정회로와 ; 상기 평균전류 측정회로의 출력과 전력 명령을 입력으로 하여 두 입력의 차이를 증폭하여 출력하는 오차증폭기와 ; 상기 램프전류감지기에서 측정된 전류에 의해 이그니션 발생 여부를 감지하는 이그니션 감지회로와 ; 상기 이그니션 감지회로의 출력이 프로그램VCO의 최소입력전압 이하인 로우(low)이면 프로그램VCO를 이그니션모드로 절환하고, 이그니션 감지회로의 출력이 프로그램VCO의 최대입력전압인 하이(high)이면 프로그램VCO를 전력제어모드로 절환하는 모드절환스위치와 ; 상기 모드절환스위치가 이그니션 모드의 경우는 정해진 패턴의 신호로 램프의 시동 전압을 제어하고, 전력제어모드로 스위칭 되었을 때는 인버터를 통해 램프에 공급되는 전원을 제어하는 프로그램VCO를 포함하여 구성되되;
상기 프로그램VCO는 상기 모드절환스위치가 이그니션 모드로 접속되었을 때에는 시동 주파수에서부터 주파수가 감소하여 300usec 내지 500usec의 도달시간(t1)에 이그니션 전압에 도달하고, 이그니션 전압에 도달한 상태에서 1usec 내지 100usec의 이그니션시간(t2) 동안 이그니션 전압을 유지하며, 이그니션시간(t2)동안 이그니션이 발생되지 않는 경우 1msec 내지 10msec의 휴지시간(td)를 갖는 과정을 반복함을 특징으로 한다.
본 발명은 램프의 이그니션 과정에서 정해진 패턴의 이그니션 전압 파형을 공급하고 정해진 시간 안에 이그니션이 발생되지 않으면 이그니션 전압 공급을 중 지시키게 함으로써 반도체 소자의 안정성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 램프의 상태가 불안정하여 처음 이그니션이 발생하지 않더라도 일정 시간이 경과 후 다시 반복적으로 이그니션을 다시 시도하게 되어 램프의 특성 변화에 대해서도 이그니션을 가능하게 하는 효과가 있다.
더욱이, 이그니션이 이루어지면 이를 감지하여 램프 전력을 제어하는 동작 모드로 절환되도록 하여 고압 방전등의 점등을 안정하게 유지시키는 효과도 있다.
이하, 본 발명에 따른 고압방전램프 구동용 고주파 인버터 제어기를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 고압방전등 구동용 인버터와 제어기의 구성도이고, 도 2는 모드절환스위치의 동작에 따른 동작 모드 변환도이고, 도 3은 주파수에 따른 램프 전압의 특성 곡선 그래프이고, 도 4는 이그니션 과정에서 도 1의 프로그램VCO의 입력 신호의 발생 순서를 나타낸 그래프이고, 도 5는 이그니션 감지와 이에 따른 동작 모드 변환 과정을 나타낸 그래프이고, 도 6은 전력모드의 경우 프로그램VCO의 입출력 특성 곡선을 나타낸 그래프이다.
본 발명에 따른 고압방전등 램프 구동용 인버터제어기는 램프의 이그니션(ignition) 과정에서 이그니션 여부를 감지하여 이그니션을 제어함으로써 이그니션 시간이 길어지거나 짧아짐에 의한 램프의 오동작이나 회로의 손상을 방지할 수 있게 한 것으로서, 이러한 본 발명의 고압방전등 램프 구동용 인버터제어기는 전원부(11)의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 램프(2)에 공급하는 인버터(1)와 ; 상기 전원부(11)의 전류를 측정하는 전원전류감지기(3)와 ; 상기 램프(2)의 전류를 측정하는 램프전류감지기(4)와 ; 상기 전원전류감지기(3)에서 감지된 전류의 평균전류 값을 출력하는 평균전류 측정회로(5)와 ; 상기 평균전류 측정회로(5)의 출력과 전력 명령을 입력으로 하여 두 입력의 차이를 증폭하여 출력하는 오차증폭기(6)와 ; 상기 램프전류감지기(4)에서 측정된 전류에 의해 이그니션 발생 여부를 감지하는 이그니션 감지회로(7)와 ; 상기 이그니션 감지회로(7)의 출력 신호에 따라 동작 모드를 절환하는 모드절환스위치(8)와 ; 상기 모드절환스위치(8)가 이그니션 모드의 경우는 상기 도 4의 정해진 패턴의 신호로 램프의 시동 전압을 제어하고, 전력제어모드로 스위칭 되었을 때는 인버터를 통해 램프에 공급되는 전원을 제어하는 프로그램VCO(9)를 포함하여 구성된다.
이러한 본 발명의 고압방전등 램프 구동용 인버터제어기의 구성을 도 1에 도시하였다.
본 발명의 고압방전등 램프 구동용 인버터제어기에 의해 제어되는 인버터(1)는 도시한 바와 같이, 일정한 값으로 고정된 직류 전원부(11)와, 인버터스위치부(12)와, 스위치 구동회로(13)와, 출력공진회로(14)로 구성되며, 이렇게 구성된 인버터(1)의 출력은 램프(2)에 전달되어 램프를 점등하게 된다.
상기 전원부(11)는 실제로는 상용 교류 전원을 정류하고 역율제어기로 직류 전압을 350V-400V사이에서 일정하게 공급한 것이다.
상기 인버터스위치부(12)는 하프브리지(Half bridge)로 구성될 경우는 2개의 반도체 스위치로, 풀브리지 형태의 경우는 4개의 반도체 스위치로 구성되며, 반도 체 스위치로는 MOSFET 또는 IGBT로 구성될 수 있다.
상기 인버터스위치부(12)를 구성하는 반도체스위치들은 스위치구동회로(13)에 의해서 스위치가 온 또는 오프로 동작이 제어되어 직류 전원을 고주파의 교류 전원으로 공급하게 된다.
상기 출력공진회로(14)는 인덕터(Ls)와, 인덕터(Ls)에 직렬로 연결된 커패시터(Cs)와, 이들과 병렬로 연결된 캐패시터(Cp)로 구성된다.
상기 램프(2)는 등가적으로 저항으로 볼 수 있으므로, 도 1에서는 등가저항(Rlamp)로 표시하였다.
점등 전에는 상기 램프(2)의 등가저항의 값은 매우 커서 개방된 상태로 볼 수 있으며, 이그니션 이후에는 정격 전력을 사용하는 유한한 저항이 연결된 것으로 볼 수 있고, 등가저항의 값은 아래의 수식 (1)과 같이 램프의 정격 관전압 Vrat의 제곱을 램프의 정격 전력 Prat으로 나눈 값으로 계산된다.
Figure 112009079462304-pat00001
(1)
통상적으로 이그니션 이전의 저항값은 수십 Mohm이나, 이그니션 이후는 150W기준의 램프의 경우 관전압이 100V 정도이므로 램프의 등가저항은 약 67ohm의 낮은 저항 값을 갖게 된다.
상기한 바와 같이 본 발명의 고압 방전등 구동용 인버터 제어기는 모드절환스위치(8)의 동작에 따라 전체 제어 모드가 결정된다.
이렇게 모드절환스위치(8)를 작동시키는 수단이 상기한 이그니션감지회로(7)이고, 이 이그니션 감지회로(7)는 상기 램프전류감지기(4)의 출력 전류를 입력으로 받아 이그니션 상태를 확인하여 이그니션이 발생되면 신호를 출력하여 상기 모드절환스위치(8)를 작동시킨다.
상기 이그니션 감지회로(7)는 TTL IC 또는 CMOS IC로 구성될 수 있고, 상기 이그니션 감지회로(7)의 출력은 회로를 구성하는 IC의 종류에 따라 달라지며, IC가 TTL IC일 경우 5V의 하이(high)신호이고, CMOS IC일 경우에는 15V의 하이 신호가 된다.
상기 모드절환스위치(8)는 이그니션 감지회로(7)의 출력이 로우(low)이면 상기 프로그램VCO(9)를 이그니션모드로 절환하고, 이그니션 감지회로(7)의 출력이 하이(high)이면 상기 프로그램VCO(9)를 전력제어모드로 절환한다.
즉, 상기 모드절환스위치(8)는 이그니션모드와 전력제어모드 중 어느 하나의 모드로 절환되고, 도 1에 도시한 바와 같이 스위치가 A의 위치에 있는 경우 이그니션 모드(또는 시동모드)로 동작하고, B의 위치에 있는 경우에는 전력제어모드로 동작한다.
따라서, 처음 시동시에는 모드절환스위치(8)는 A위치에서 이그니션 모드로 동작하고, 이때 프로그램VCO(9)의 동작은 사전에 프로그램된 패턴의 값으로 스위치구동회로(13)를 제어한다.
도 3은 이그니션모드와 전력제어모드에서 주파수에 따른 램프 전압의 특성 곡선을 나타낸 것으로 이그니션모드의 경우 프로그램VCO(9)의 출력 주파수는 시동 주파수(fstart)에서 시작하여 점차 감소하면서 이그니션주파수(fign)로 이동한다.
시동주파수(fstart)에 해당하는 동작점(OP1)에서 이그니션주파수(fign)에 해당되는 동작점 (OP2)로 이동하면서 램프의 전압은 점점 증가하고, 결국은 동작점(OP2)에서 램프의 이그니션 전압(Vign)에 도달하여 램프는 이그니션하게 된다.
이그니션 전압은 통상 고압방전등의 경우는 약 3000V이상의 고전압이다.
기존의 고주파 공진형 인버터 방식의 안정기에서 전형적으로 사용하는 방식이지만 램프의 상태가 정상이 아닌 경우 그리고, 주변 온도 등의 상태에 따라 이그니션 전압(Vign)이 인가되어도 이그니션이 되지 않는 경우가 발생할 때는 안정기가 계속 동작점(OP2)에 해당되는 이그니션전압(Vign) 전압 또는 이그니션전압(Vign)보다도 높은 이그니션 전압을 공급하게 되어 반도체 스위치가 과부하가 지속적으로 걸리게 되어 손상된다.
본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 프로그램VCO(9)의 출력이 도 4에 도시한 바와 같이 출력되게 프로그램 되어있다.
즉, 모드절환스위치(8)가 이그니션모드로 절환되면, 시동 주파수에서부터 주파수가 감소하여 설정된 도달시간(t1)에 동작점(OP1)에서 동작점(OP2)로 이동하며 동작점(OP2)에서는 이그니션전압(Vign)에 도달하고, 이그니션시간(t2) 동안 이그니션 전압을 유지한다.
높은 이그니션 전압이 계속 유지되는 경우 반도체 스위치가 손상되므로 이그 니션시간(t2)이 종료되면 상기 프로그램VCO(9)의 출력신호가 중지되어 이그니션이 멈추게 된다.
상기 램프(2)가 방전관내의 가스 상태에 따라 한번의 회수로 이그니션이 발생되지 않을 수 있으므로 다시 이그니션 동작을 하여야 할 필요가 있으며, 이에 따라기 설정된 휴지시간(td)이 경과하면 다시 램프를 이그니션하는 과정이 반복된다.
상기 도달시간(t1), 이그니션시간(t2), 휴지시간(td)은 램프의 종류나 회로의 구성에 따라 달라질 수 있으나, 통상적으로 도달시간(t1)은 300usec내지 500usec이고, 상기 이그니션시간(t2)은 1usec내지 100usec이며, 상기 휴지시간(td)은 1msec내지 10msec으로 설정하는 것이 바람직하다.
도 5는 이그니션이 발생되고 감지되는 과정으로 램프 전압이 이그니션전압(Vign)에 도달하여 이그니션이 성공적으로 진행되게 되면 램프의 전류가 급격히 증가하고, 이 전류의 급격한 증가를 램프전류감지기(4)가 감지하며, 이 감지된 전류변화는 상기 이그니션감지회로(7)에 전달되어 이그니션이 이루어졌는 지 여부를 판단하게 된다.
전류의 증가를 통해서 이그니션이 발생된 것을 감지하게 되면 이그니션 감지회로(7)의 출력(sw-con)에서 5V-15V의 높은 수준의 제어신호가 발생되어 모드절환스위치(8)가 작동하여 스위치가 A위치에서 B위치로 절환되어 전력제어 모드로 동작하게 된다.
이그니션이 발생되는 경우는 램프의 등가저항이 수십 Mohm에서부터 수십 ohm 으로 낮아져 상기 수식(1)의 저항값으로 바뀌게 되고, 도 3에 도시한 바와 같이 출력 전압 특성 곡선은 전력제어모드 곡선을 따라서 움직이게 되며, 동작점(OP2)에서 동작점(OP3)로 이동하게 된다.
상기 램프(2)에 공급되는 전력의 제어는 인버터(1)에 의해 이루어지며, 전원전류감지기(3)를 통해서 직류 전원부(11)의 전류를 측정하고, 평균전류측정회로(5)를 통해서 이 전류의 평균값(Iave)을 산출하게 된다.
상기 램프(2)에 공급되는 전력은 인버터(1)에서의 손실을 무시한다면 직류 전원부(11)에서 공급되는 전력과 같게 된다.
즉,
Figure 112009079462304-pat00002
가 램프(2)에 공급되는 전력으로 볼 수 있고, 상기 직류 전원부(1)의 값이 항상 일정하므로 이 전류의 평균값은 램프 전력과 비례하게 된다.
따라서 램프의 전력을 직접 측정하지 않더라도 직류 전원부(1)의 전류값으로 램프 전력의 변화를 감지할 수 있게 된다.
상기 평균전류측정회로(5)의 출력은 상기 오차증폭기(6)의 - 단자에 입력되고, 오차증폭기(6)의 + 단자에 입력된 램프의 정격 전력 제어값(Pref)과 비교하여 오차에 비례하는 신호가 출력되고 모드절환스위치(8)를 통해서 프로그램VCO(9)의 입력에 전송되어 스위치구동회로(13)를 제어하여 목표로 하는 램프(2)의 출력이 얻어지도록 인버터스위치부(12)의 동작을 제어하게 된다.
상기 모드절환스위치(8)가 전력제어모드로 절환된 상태에서 상기 프로그램 VCO(9)의 입출력 특성은 도 6에 도시한 바와 같이, 인버터부(2)의 구동 주파수가 프로그램VCO(9)의 입력 즉, 오차증폭기(6)의 출력 값에 따라 비례해서 변화된다.
상기 프로그램VCO(9)의 입력 전압이 커지면 프로그램VCO(9)의 출력 주파수가 비례해서 증가하고, 입력전압이 적어지면 출력주파수는 감소하게 된다.
즉, 상기 프로그램VCO(9)는 상기 모드절환스위치(8)가 전력제어모드로 절환되었을 때, 최소입력전압(Vmin)과 최대입력전압(Vmax)의 범위에서는 입력전압에 비례하여 최소주파수(fmin)와 최대주파수(fmax)사이의 주파수를 갖는 구형파 형태의 신호를 출력한다.
보다 안정적인 램프의 점등을 위한 최소입력전압(Vmin)은 0.6V이고, 최대입력전압(Vmax)은 5V 또는 15V이며, 최소 주파수(fmin)는 200kHz이고, 최대주파수(fmax)는 1MHz이다.
상기 최대입력전압(Vmax)은 상기 프로그램VCO(9)의 종류에 따라 달라질 수 있고, 프로그램VCO가 TTL IC일 경우 5V이고, CMOS IC일 경우 15V가 된다.
본 발명은 상기한 바와 같이, 이그니션감지회로, 절환스위치 및 프로그램VCO를 이용하여 이그니션 상태를 감지하고 램프에 공급되는 전력을 제어함으로써 보다 안정적으로 램프를 점등할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 고압방전등 구동용 인버터와 제어기의 구성도이고,
도 2는 모드절환스위치의 동작에 따른 동작 모드 변환도이고,
도 3은 주파수에 따른 램프 전압의 특성 곡선 그래프이고,
도 4는 도 1의 프로그램VCO의 입력 신호의 발생 순서의 그래프이고,
도 5는 이그니션 감지와 이에 따른 동작 모드 변환 과정의 그래프이고,
도 6은 전력모드의 경우 프로그램VCO의 입출력 특성 곡선의 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
1 : 인버터
11 : 전원부 12 : 인버터스위치부 13 : 스위치구동회로
14 : 출력공진회로
2 : 램프
3 : 전원전류감지기
4 : 램프전류감지기
5 : 평균전류 측정회로
6 : 오차증폭기
7 : 모드절환스위치
8 : 프로그램VCO
9 : 이그니션 감지회로

Claims (11)

  1. 고압방전등 램프 구동용 인버터제어기에 있어서,
    전원부(11)의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 램프(2)에 공급하는 인버터(1)와 ; 상기 전원부(11)의 전류를 측정하는 전원전류감지기(3)와 ; 상기 램프(2)의 전류를 측정하는 램프전류감지기(4)와 ; 상기 전원전류감지기(3)에서 감지된 전류의 평균전류 값을 출력하는 평균전류 측정회로(5)와 ; 상기 평균전류 측정회로(5)의 출력과 전력 명령을 입력으로 하여 두 입력의 차이를 증폭하여 출력하는 오차증폭기(6)와 ; 상기 램프전류감지기(4)에서 측정된 전류에 의해 이그니션 발생 여부를 감지하는 이그니션 감지회로(7)와 ; 상기 이그니션 감지회로(7)의 출력이 프로그램VCO의 최소입력전압 이하인 로우(low)이면 프로그램VCO(9)를 이그니션모드로 절환하고, 이그니션 감지회로(7)의 출력이 프로그램VCO의 최대입력전압인 하이(high)이면 프로그램VCO(9)를 전력제어모드로 절환하는 모드절환스위치(8)와 ; 상기 모드절환스위치(8)가 이그니션 모드의 경우는 정해진 패턴의 신호로 램프의 시동 전압을 제어하고, 전력제어모드로 스위칭 되었을 때는 인버터를 통해 램프에 공급되는 전원을 제어하는 프로그램VCO(9)를 포함하여 구성되되;
    상기 프로그램VCO(9)는 상기 모드절환스위치(8)가 이그니션 모드로 접속되었을 때에는 시동 주파수에서부터 주파수가 감소하여 300usec 내지 500usec의 도달시간(t1)에 이그니션 전압에 도달하고, 이그니션 전압에 도달한 상태에서 1usec 내지 100usec의 이그니션시간(t2) 동안 이그니션 전압을 유지하며, 이그니션시간(t2)동안 이그니션이 발생되지 않는 경우 1msec 내지 10msec의 휴지시간(td)를 갖는 과정을 반복함을 특징으로 하는 램프 구동용 인버터 제어기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모드절환스위치(8)는 이그니션모드와 램프전력모드 중 어느 하나의 모드로 스위칭됨을 특징으로 하는 램프 구동용 인버터 제어기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이그니션 감지회로(7)는 상기 램프전류감지기(4)의 출력 전류를 입력으로 받아 이그니션 상태를 확인하여 이그니션이 발생되면 신호를 출력함을 특징으로 하는 램프 구동용 인버터 제어기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 이그니션 감지회로(7)는 TTL IC 또는 CMOS IC로 구성되며, 상기 이그니션 감지회로(7)의 출력은 이그니션 발생시 TTL IC일 경우 5V의 하이(high)신호이고, CMOS IC일 경우에는 15V의 하이 신호임을 특징으로 하는 램프 구동용 인버터 제어기.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 오차증폭기(6)는 상기 전원전류감지기(3)의 출력을 -로 입력받고, 전력 제어값(Pref)이 +로 입력받으며, 두 입력의 오차를 증폭하여 출력하는 것을 특징으로 하는 램프 구동용 인버터 제어기.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로그램VCO(9)는 전력제어모드일 때 최소입력전압(Vmin)과 최대입력전압(Vmax)의 범위에서는 입력전압에 비례하여 최소주파수(fmin)와 최대주파수(fmax)사이의 주파수를 갖는 구형파 형태의 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 램프 구동용 인버터 제어기.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 최소입력전압(Vmin)은 0.6V이고, 상기 최대입력전압(Vmax)은 5V 또는 15V이며, 최소 주파수(fmin)는 200kHz이고, 최대주파수(fmax)는 1MHz임을 특징으로 하는 램프 구동용 인버터 제어기.
  11. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970003170B1 (ko) * 1994-01-20 1997-03-14 삼성전자 주식회사 전자식 안정기의 램프상태 감지회로와 이를 이용한 안정기 제어장치 및 전자식 안정기

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101432997B1 (ko) * 2013-08-13 2014-09-22 대한민국 전자식 안정기 및 그의 정 전력 제어방법

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