KR101382692B1 - 조명 구동 장치 - Google Patents

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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시 예에 따른 조명 구동 장치는, 상용 교류 전력을 입력받는 전력 입력부; 상기 입력된 상용 교류 전력에 따른 전류 및 전압의 크기를 변환하여 부하로 공급하는 전력 변환부; 상기 부하와 연결되고, 상기 부하로의 출력 전압에 비례하여 출력되는 보상 전압을 증가시키는 과전압 보호부; 및 상기 과전압 보호부를 통해 출력되는 보상 전압을 수신하고, 상기 수신된 보상 전압에 의거하여 상기 전력 변환부에 제공되는 스위칭 신호를 보정하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 보상 전압에 따라 상기 출력 전압을 감소시키기 위한 스위칭 신호를 발생한다.

Description

조명 구동 장치{Device of operating the illumination apparatus}
실시 예는, 조명 구동 장치에 관한 것으로, 특히 부하의 오픈 상태에 따라 출력 전압을 조절할 수 있는 조명 구동 장치에 관한 것이다.
이러한 전력변환장치는 전동기, 조명기기 및 각종 통신기기 등에 전력을 공급하기 위하여 사용되며 트랜스포머(Transformer)를 통해 공급되는 전압을 일정 크기의 전압으로 제어하여 상기 장치들을 구동시킨다.
특히, LED(Light Emitting Diode)는 통신기기, TV, 모니터 등의 전자제품에서 여러 가지 신호 전달용으로 사용되고 있는데, 신호 전달용으로 사용되는 LED는 인가되는 전압이 문턱 전압(Threshold)보다 높을 경우 발광하게 되고, 문턱 전압보다 낮을 경우 발광하지 않는 특성을 지니고 있다.
최근, 조명기기로 사용되는 백열전구보다 조명 효율이 높은 백색 LED가 개발됨에 따라 백열등 또는 형광등과 같은 조명기기를 LED로 대체하기 위한 연구가 진행되고 있으며, 조명용 LED는 저휘도의 신호 전달용 LED와는 달리 LED에 흐르는 전류량이 많고 밝은 빛을 낼 수 있는 고휘도 LED를 사용해야 한다.
한편, 상기와 같은 조명용 LED를 구동하는 회로에는 원 스테이지 드라이버 및 투 스테이지 드라이버가 있다.
상기 원 스테이지 드라이버 및 투 스테이지 드라이버에서는 부하가 개방되어 출력 전압이 증가하거나, 기구물의 충격에 의해 부하가 떨어졌다가 다시 접촉되는 현상(HOT WIRING)이 발생하게 되면, 출력 전압이 증가하게 된다. 이때 상기 부하가 다시 접촉을 하게 되면, 출력 커패시터에 저장된 높은 전압에 의해 순간적으로 높은 전압이 부하에 전달하게 되며, 이는 부하의 동작 불능(파손) 등의 요인으로 작용하게 된다.
이러한 문제를 개선하기 위해, 종래에는 원 스테이지 드라이버의 경우, 보조 권선의 전압을 검출하여 제어 IC를 동작시키지 않도록 하는 OVP(OVER VOLTAGE PROTECTION) 회로를 채택하여 사용하고 있다.
하지만, 상기 원 스테이지 드라이버의 경우, 변압기는 제어 IC의 구동을 위한 전압(예를 들어, 15V)을 만족하기 위해 턴-비를 1:2로 설정하게 된다. 이때, 출력 전압의 변화가 10V 정도로 발생하게 되면, 보조 권선의 전압 변화는 약 5V 정도로 미소하게 발생하게 되며, 이에 따라 출력 전압을 정확하게 제한하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 투 스테이지 드라이버의 경우, 부하가 개방 상태를 가지게 되면, 출력 전압이 상승하게 되며, 이에 따라 전류-전압 제어를 통한 동작에 의해 출력 전압은 항상 정상 상태의 동작 전압보다 높게 나타난다. 이때, 상기 부하가 다시 연결되면, 출력단에 연결된 커패시터에 저장된 에너지가 부하로 공급되며, 이때 상기 부하로는 피크 전류가 흐르게 되어, 상기 부하가 파괴되는 문제점이 있다.
실시 예에서는, 부하의 연결 상태에 따라 출력 전압을 조절할 수 있도록 한 조명 구동 장치 및 이의 조명 구동 방법을 제공하도록 한다.
또한, 실시 예에서는 부하가 떨어졌다 다시 연결되어도, 출력단의 커패시터의 낮은 전압에 의해 상기 연결된 부하로 전달되는 에너지를 최소화하여 회로의 신뢰성을 높일 수 있는 조명 구동 장치 및 이의 조명 구동 방법을 제공하도록 한다.
제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시 예에 따른 조명 구동 장치는, 상용 교류 전력을 입력받는 전력 입력부; 상기 입력된 상용 교류 전력에 따른 전류 및 전압의 크기를 변환하여 부하로 공급하는 전력 변환부; 상기 부하와 연결되고, 상기 부하로의 출력 전압에 비례하여 출력되는 보상 전압을 증가시키는 과전압 보호부; 및 상기 과전압 보호부를 통해 출력되는 보상 전압을 수신하고, 상기 수신된 보상 전압에 의거하여 상기 전력 변환부에 제공되는 스위칭 신호를 보정하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 보상 전압에 따라 상기 출력 전압을 감소시키기 위한 스위칭 신호를 발생한다.
또한, 상기 과전압 보호부는, 상기 부하로의 출력 전압이 기설정된 동작 개시 전압보다 높아지는 시점에 동작을 개시한다.
또한, 상기 과전압 보호부는, 상기 부하에 연결되는 복수의 제 1 제너 다이오드와, 상기 복수의 제 1 제너 다이오드 사이에 연결된 제 1 및 2 접합형 트랜지스터와, 상기 제 1 접합형 트랜지스터에 연결된 제 2 제너 다이오드와, 상기 복수의 제 1 제너 다이오드와 연결된 저항에 흐르는 전압에 따라 동작을 개시하는 션트 레귤레이터를 포함한다.
또한, 상기 복수의 제 1 제너 다이오드가 가지는 제너 전압은, 상기 부하로의 출력 전압에 따른 상기 과전압 보호부의 동작 개시 시점을 결정한다.
또한, 상기 제 2 제너 다이오드가 가지는 제너 전압은, 상기 부하로의 출력 전압에 따라 상기 제어부로 전달되는 보상 전압의 제한 범위를 결정한다.
또한, 상기 제 2 접합형 트랜지스터는, 상기 부하로의 출력 전압 및 상기 제 2 제너 다이오드가 가지는 제너 전압의 차이에 따라 상기 제어부로 출력되는 보상 전압을 증가시킨다.
또한, 상기 제어부는, 상기 과전압 전압부를 통해 출력되는 보상 전압을 수신하고, 상기 수신된 보상 전압에 따른 보상 신호를 발생하는 보상기와, 상기 보상기를 통해 발생한 보상 신호를 출력하는 신호 출력부와, 상기 신호 출력부를 통해 출력된 보상 신호를 이용하여 상기 전력 변환부로 제공되는 스위칭 신호를 발생하는 스위칭 신호 발생부를 포함한다.
또한, 상기 부하에 연결된 복수의 제 1 제어 다이오드는, 상호 직렬 연결된 복수의 직렬 저항으로 대체 가능하다.
또한, 상기 션트 레귤레이터는, OP 앰프로 대체 가능하다.
또한, 상기 스위칭 신호는, 상기 출력 전압 및 보상 전압에 반비례하여 듀티가 감소한다.
실시 예에 의하면, 정상 동작시에 전혀 에너지 소모가 없는 고효율, 고성능 및 저가형 과전압 보호 회로를 구성할 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면, 부하의 개방에 의해 출력 전압이 상승하게 되면, 상기 정상 동작 시에 비해 출력 전압을 감소시킴으로써, 상기 부하가 다시 연결되는 시점에 발생하는 문제를 해결하여, 회로의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 조명 구동 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 제 1 실시 예에 따른 과전압 보호부 및 제어부의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 제 1 실시 예에 따른 과전압 보호부(150)의 동작을 설명하는 도면이다.
도 4는 제 2 실시 예에 따른 과전압 보호부를 설명하는 도면이다.
도 5는 제 3 실시 예에 따른 과전압 보호부를 설명하는 도면이다.
도 6은 실시 예에 따른 실험 파형을 나타낸 도면이다.
도 7은 실시 예에 따른 조명 구동 장치의 조명 구동 방법을 설명하는 도면이다.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시 예들뿐만 아니라 특정 실시 예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 예를 들어, 본 명세서의 블록도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.
실시 예에는, 정상 동작시에 전혀 에너지 소모가 없는 고효율, 고성능 및 저가형 과전압 보호 회로를 구성할 수 있을 뿐 아니라, 부하의 개방에 의해 출력 전압이 상승하게 되면, 상기 정상 동작 시에 비해 출력 전압을 감소시킴으로써, 상기 부하가 다시 연결되는 시점에 발생하는 문제를 해결하여, 회로의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 조명 구동 장치 및 이의 조명 구동 방법에 개시된다.
도 1은 실시 예에 따른 조명 구동 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 조명 구동 장치는 전력 입력부(110), 정류부(120), 전력 변환부(130), 부하(140), 과전압 보호부(150) 및 제어부(160)를 포함한다.
전력 입력부(110)는 외부로부터 공급되는 상용 교류 전력을 입력받는다.
즉, 전력 입력부(110)는 조명 구동 장치(100)를 구성하는 각각의 구성 요소에 구동 전력을 공급한다. 이때, 전력 입력부(110)는 평상시 220V의 상용 전원을 상기 각 구성요소에 공급하여, 상기 각 구성요소가 정상적으로 구동되도록 한다.
이때, 상기 전력 입력부(110)는 비상 전력 공급부(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다. 상기 비상 전력 공급부는 비상 상황이 발생하여 상기 전력 입력부(110)에서 정상적인 상용 교류 전력이 입력되지 않는 경우, 상기 각 구성 요소에 구동 전력을 공급한다.
비상 전력 공급부는, 내부에 충전지를 포함하여, 이에 따라 평상시에 상기 전력 공급부(110)를 통해 공급되는 전원을 이용하여 충전 동작을 수행할 수 있다.
이후, 비상 전력 공급부는, 상기 조명 구동 장치(100)가 설치된 주변 환경에 이상(예를 들어, 화재나 지진 또는 정전 등과 같은 비상 상황)이 발생하여 정상적인 구동 전력이 공급되지 않는 경우, 상기 충전 완료된 충전지를 이용하여 상기 각 구성요소에 구동 전력을 공급한다.
정류부(120)는 상기 전력 입력부(110)를 통해 입력된 교류 전력을 정류하여 직류 전력으로 변환한다.
정류부(120)는 풀 브리지 다이오드 또는 하프 브리지 다이오드로 구현 가능하다.
또한, 정류부(120)는 스위칭 소자(도시하지 않음)의 스위칭 동작에 따라 인덕터 코일의 역기 전력에 의한 전류를 후단으로 흐르게 하여, 전력 변환 효율을 높여준다.
전력 변환부(130)는 상기 정류부(120)를 통해 정류된 직류 전력을 입력받고, 상기 입력받은 직류 전력을 부하에 필요한 전력으로 변환하여 출력한다.
전력 변환부(130)는 역률 보상부(도시하지 않음)와, 변압부(도시하지 않음)을 포함하여 구성될 수 있다.
역률 보상부는 상기 정류부(120)를 통해 변환된 직류 전력에 대한 역률을 보상하여 출력한다.
역률 보상부는 승압 변환부라고도 부를 수 있는 바와 같이, 입력 전압과 같은 위상의 입력 전류를 만들어 역률을 보정하는 기능 외에 상기 직류 전력을 승압하는 승압 기능을 가진다.
역률 보상부는 상기 정류부(120)를 통해 정류된 직류 전력을 입력받고, 상기 입력된 직류 전력으로부터의 전압을 승압하여 제공하기 위해 스위칭 소자, 인덕터 코일 및 전해 콘덴서를 포함한다.
상기 역률 보상부의 출력 전압과 입력 전압과 같은 위상의 입력 전류를 만드는 것은 스위칭 소자의 스위칭 동작 제어에 의해 달성될 수 있다. 상기 전해 콘덴서는 그의 충전 전압에 의해 상기 역률 보상부를 통해 출력되는 직류 출력 전압을 일정하기 유지하여 출력하기 위한 정전압 출력용 커패시터이다.
변압부(미도시)는 역률 보상부를 통해 출력되는 전압의 크기를 변환하여 출력한다.
변압부는 복수 개의 트랜스포머로 구성될 수 있다. 여기서, 하나의 1차 트랜스포머는 상기 출력되는 직류 전압을 2차 트랜스포머로 전달하는 기능을 수행한다. 아울로, 상기 2차 트랜스포머는 1차 트랜스포머로부터 전달되는 전압을 변환하여 출력하는 기능을 수행한다. 이때, 상기 변압부는 스위칭 소자를 포함한다.
상기 변압부를 통해 출력되는 전압은 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 달성된다.
부하(140)는 복수의 LED를 포함하는 LED 스트링일 수 있다.
과전압 보호부(150)는 상기 부하(140)로의 출력 전압에 따라 선택적으로 동작하고, 상기 출력 전압이 증가함에 따라 상기 전력 변환부(130)에 의해 변환되는 전압을 감소시키기 위한 조건을 제공한다.
즉, 과전압 보호부(150)는 상기 부하(140)로의 출력 전압이 기설정된 동작 전압을 초과하는 경우에 구동된다.
또한, 과전압 보호부(150)는 기설정된 기준 전압을 기준으로, 상기 부하(140)로의 출력 전압이 상기 기준 전압을 추종하도록 하기 위한 보상 전압을 출력한다.
제어부(160)는 상기 출력되는 보상 전압을 기준으로 상기 전력 변환부(130)에 의해 상기 부하(140)로 출력되는 출력 전압을 조절한다.
이하, 상기 과전압 보호부(150) 및 제어부(160)의 동작에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 제 1 실시 예에 따른 과전압 보호부 및 제어부의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 과전압 보호부(150)는제 1 제너 다이오드(Z1)와, 제 2 제너 다이오드(Z2), 제 3 제너 다이오드(Z3), 제 1 저항(R1), 제 2 저항(R2), 제 3 저항(R3), 제 4 저항(R4), 제 5 저항(R5), 제 6 저항(R6), 제 1 접합형 트랜지스터(BJT1), 제 2 접합형 트랜지스터(BJT2) 및 션트 레귤레이터(AZ431)을 포함한다.
제 1 제너 다이오드(Z1)는 일단이 상기 부하(140)의 출력단에 연결되고, 타단이 상기 제 2 제너 다이오드(Z2)와 연결된다.
제 2 제너 다이오드(Z2)는 일단이 상기 제 1 제너 다이오드(Z1)와 연결되고, 타단이 상기 제 3 제너 다이오드(Z3) 및 제 1 저항(R1)과 연결된다.
제 3 제너 다이오드(Z3)는 일단이 제 2 접합형 트랜지스터(BJT2)에 연결되고, 타단이 상기 제 2 제너 다이오드(Z2)와 연결된다.
제 1 저항(R1)은 일단이 상기 제 2 제너 다이오드(Z2)와 연결되고, 타단이 제 2 저항(R2)과 연결된다.
제 2 저항(R2)은 일단이 상기 제 1 저항(R1)과 연결된다.
션트 레귤레이터(AZ431)는 상기 제 2 접합형 트랜지스터(BJT2)의 베이스에 연결된 제 5 저항(R5)과 연결되는 캐소드와, 상기 제1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2) 사이에 연결된 게이트와, 애노드를 포함한다.
제 1 접합형 트랜지스터(BJT1)는 제 3 저항(R3)과 연결된 애미터와, 상기 션트 레귤레이터(AZ431)의 캐소트에 연결된 제 6 저항(R6)과 연결된 베이스와, 상기 제어부(160)와 연결된 콜렉터를 포함한다.
제 2 접합형 트랜지스터(BJT2)는 상기 제 1 제너 다이오드(Z1)와 제 2 제너 다이오드(Z2) 사이에 연결된 애미터와, 상기 션트 레귤레이터(AZ431)의 캐소드와 연결된 제 5 저항(R5)과 연결되는 베이스와, 상기 제 3 제너 다이오드(Z3)와 연결된 콜렉터를 포함한다.
제어부(160)는 보상기(161), 신호 출력부(162)와, 스위칭 신호 발생부(163)를 포함한다.
보상기(161)는 (+) 단자 및 (-) 단자를 포함한다.
상기 보상기(161)의 (-) 단자는 상기 과전압 보호부(150)의 출력단에 연결되어 보상전압을 수신한다.
신호 출력부(162)는 상기 보상기(161)를 통해 출력되는 보상 신호를 수신하고, 이를 스위칭 신호 발생부(163)로 출력한다.
상기 스위칭 신호 발생부(163)는 상기 수신되는 보상 신호를 기준으로 PWM(Pulse Width Modulation)의 듀티를 조절한다.
도 3은 제 1 실시 예에 따른 과전압 보호부(150)의 동작을 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 먼저 정상적으로 부하(140)가 연결된 경우, 상기 부하(140)로의 출력 전압은 정상 동작 전압을 가지며, 이에 따라 상기 정상 동작 전압은 상기 과전압 보호부(150)에 구비된 제너 다이오드의 제너 전압보다 낮다.
이에 따라, 상기 과전압 보호부(150)는 상기 부하(140)로의 출력 전압이 상기 제너 전압보다 낮음에 따라 동작을 정지하고 있는다.
이때, 상기 부하(140)의 연결이 끊어진 경우, 즉 상기 부하(140)가 개방된 경우, 상기 부하(140)로의 출력 전압을 증가하게 된다.
상기 부하(140)로의 출력 전압이 증가하게 되면, 도 3의 1에 표시된 점선 경로를 통해 전류가 흐르게 되며, 이에 따라 션트 레귤레이터(AZ431)는 동작을 개시한다.
이때, 상기 션트 레귤레이터(AZ431)의 애노드와 캐소드 사이의 전압이 감소하게 되며, 이에 따라 도 3의 2에 표시된 상기 제 1 접합형 트랜지스터(BJT1)와 제 2 접합형 트랜지스터(BJT2)를 포함하는 점선 경로와 같이 전류가 흐르게 된다.
즉, 상기 부하(140)로의 출력 전압이 증가하면, 상기 션트 레귤레이터(AZ431)의 애노드와 캐소드 사이의 전압이 감소하게 되며, 이에 따라 상기 상기 제 1 접합형 트랜지스터(BJT1)와 제 2 접합형 트랜지스터(BJT2)의 애미터와 베이스 사이에 전류가 흐르게 된다.
또한, 상기 제 1 접합형 트랜지스터(BJT1)와 제 2 접합형 트랜지스터(BJT2)의 애미터와 콜렉터 사이에 전류가 흐르게 되고, 이에 따라 상기 제 2 제너 다이오드(Z2)를 통해 흐르는 전류는 상기 제 2 제너 다이오드(Z2)의 제너 전압보다 작은 제 3 제너 다이오드(Z3)를 통해 전류가 흐르게 한다.
이때, 상기 제 3 제너 다이오드(Z3)로 전류가 흐름에 따라 상기 부하(140)로의 출력 전압이 상기 제 3 제너 다이오드(Z3)의 제너 전압까지 감소하도록 상기 제어부(160)의 보상기(161)의 (-) 단자에 입력되는 보상 전압을 증가시킨다.
제어부(160)는 상기 보상기(161)의 (-) 단자에 입력되는 보상 전압에 따라 상기 전력 변환부(130)로 출력되는 스위칭 신호를 발생한다.
이때, 상기 발생하는 스위칭 신호의 듀티는 상기 보상 전압과 관계가 있는데, 상기 보상 전압이 증가하게 되면, 상기 듀티는 감소하게 되어, 상기 전력 변환부(130)를 통해 출력되는 출력 전압도 감소하게 된다.
상기와 같이, 제 1 실시 예에 따른 과전압 보호부(150)는 상기 부하(140)의 개방에 따라 증가하는 출력 전압에 근거하여, 상기 제어부(160)의 보상기(161)로 입력되는 보상 전압을 증가시킨다.
또한, 제어부(160)는 상기 증가하는 보상 전압에 의거하여 상기 스위칭 신호의 듀티를 감소시켜, 상기 전력 변환부(130)의 출력 전압을 감소시킨다.
한편, 상기와 같은 상태에서 부하(140)가 연결되면, 상기 부하로의 출력 전압은 점차 감소하게 되며, 이에 따라 상기 보상 전압도 감소하게 된다.
한편, 상기 부하(140)로의 출력 전압이 정상 동작 전압에 대응하면, 상기 과전압 보호부(150)는 동작을 정지하게 된다.
즉, 제너 다이오드의 제너 전압에 의해 설정된 전압에 비해 상기 부하(140)로의 출력 전압이 높아지게 되면, 상기 제 1 제너 다이오드(Z1) 및 제 2 제너 다이오드(Z2)를 통해 전류가 흐르게 되고, 이에 따라 제 2 저항(R2)의 양단 전압이 상기 션트 레귤레이터(AZ431)의 내부 기준 전압보다 높아지게 되면, 상기 과전압 보호부(150)는 동작하게 된다.
이때, 상기 과전압 보호부(150)의 동작 개시 전압은 상기 제 1 제너 다이오드(Z1)와 제 2 제너 다이오드(Z2)의 제너 전압에 의해 결정되고, 상기 과전압 보회부(150)의 동작 시, 상기 출력되는 보상 전압의 제한 범위는 상기 제 2 제너 다이오드(Z2)와 제 3 제너 다이오드(Z3)에 의해 결정된다.
상기와 같이 실시 예에 의하면, 정상 동작시에 전혀 에너지 소모가 없는 고효율, 고성능 및 저가형 과전압 보호 회로를 구성할 수 있다.
또한, 상기와 같이 실시 예에 의하면, 부하의 개방에 의해 출력 전압이 상승하게 되면, 상기 정상 동작 시에 비해 출력 전압을 감소시킴으로써, 상기 부하가 다시 연결되는 시점에 발생하는 문제를 해결하여, 회로의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 제 2 실시 예에 따른 과전압 보호부를 설명하는 도면이다.
제 2 실시 예에 따른 과전압 보호부는 상기 제 1 실시 예에 따른 과전압 보호부와 유사하며, 상기 제 1 실시 예에 따른 과전압 보호부에 구비된 션트 레귤레이터를 OP 앰프(OP Amp)로 대체한 것만 다르다.
이의 동작을 살펴보면, 제 1 및 2 제너 다이오드의 제너 전압에 의해 설정된 전압에 비해 상기 부하(140)로의 출력 전압이 높아지게 되면, 상기 제 1 제너 다이오드(Z1) 및 제 2 제너 다이오드(Z2)를 통해 전류가 흐르게 되고, 이에 따라 제 2 저항(R2)의 양단 전압이 상기 OP 앰프의 (-) 단자에 입력된다.
그리고, 상기 OP 앰프의 (-) 단자에 입력된 전압이 (+) 단자에 입력되는 기준 전압보다 높아지면, 상기 제 2 실시 예에 따른 과전압 보호부(150)는 동작하게 된다.
도 5는 제 3 실시 예에 따른 과전압 보호부를 설명하는 도면이다.
제 3 실시 예에 따른 과전압 보호부는 제 2 실시 예에 따른 과전압 보호부와 유사하며, 상기 제 2 실시 예에 따른 과전압 보호부에 구비된 제 1 및 제 2 제너 다이오드를 저항(151)으로 대체한 것만 다르다.
이의 동작 상태를 살펴보면, 상기 저항(151)은 상기 부하(140)로의 출력 전압을 검출하고, 그에 따라 상기 검출된 전압을 상기 OP 앰프의 (-)로 출력한다.
OP 앰프는, 상기 저항(151)을 통해 검출된 전압이 (+) 단자에 입력되는 기준 전압보다 높아지면, 동작을 개시하며, 이와 같은 조건에서 상기 제 3 실시 예에 따른 과전압 보호부가 동작하게 된다.
즉, 제 3 실시 예에 따르면, 상기 제 1 실시 예에서와 같이 제 1 및 2 제너 다이오드를 사용하지 않고 저항을 사용하여 출력 전압을 감소시킬 수 있다.
도 6은 실시 예에 따른 실험 파형을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 종래 기술에 따른 실험 파형(도 6의 위쪽에 개시된 실험 파형)은 부하의 개방 시 출력 전압이 41V까지 증가하게 되며, 상기 부하가 순간적으로 연결되는 경우, 상기 부하에 흐르는 전류는 2.831A까지 증가하게 된다.
그러나, 실시 예에 따르면 도 6의 아래쪽에 개시된 실험 파형과 같이, 상기 부하의 개방 시 출력 전압이 18V까지 감소하게 되고, 이때 상기 부하가 순간적으로 접촉하는 경우, 상기 부하에 흐르는 전류는 존재하지 않지만, 상기 부하가 개방하게 되면 순간적으로 전류는 1.49A까지 증가하여 흐르는 것을 확인할 수 있었다.
즉, 실시 예에 의하면 기존 회로에 비해 극적으로 개선된 특성을 얻을 수 있었다.
도 7은 실시 예에 따른 조명 구동 장치의 조명 구동 방법을 설명하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 먼저 부하(140)로의 출력 전압이 증가하였는지 여부를 판단한다(110단계).
즉, 상기 부하(140)가 개방되어, 상기 부하(140)로의 출력 전압이 증가하였는지 여부를 판단한다.
상기 판단결과(110단계), 상기 부하(140)로의 출력 전압이 증가하면, 상기 과전압 보호부(150)의 동작이 개시된다(120단계).
과전압 보호부(150)는 상기 증가하는 출력 전압을 기준으로, 상기 출력 전압을 감소시키기 위해 보상기(161)의 (-) 단자에 입력되는 보상 전압을 증가시킨다(130단계).
이후, 제어부(160)는 상기 증가하는 보상 전압에 따라 보정된 스위칭 신호를 발생한다(140단계).
즉, 제어부(160)는 상기 보상 전압이 증가함에 따라 기출력되던 스위칭 신호의 듀티를 감소시킨다.
이후, 상기 스위칭 신호의 듀티가 감소함에 따라 상기 부하로 이전보다 감소된 출력 전압이 발생하게 된다(150단계).
실시 예에 의하면, 정상 동작시에 전혀 에너지 소모가 없는 고효율, 고성능 및 저가형 과전압 보호 회로를 구성할 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면, 부하의 개방에 의해 출력 전압이 상승하게 되면, 상기 정상 동작 시에 비해 출력 전압을 감소시킴으로써, 상기 부하가 다시 연결되는 시점에 발생하는 문제를 해결하여, 회로의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
110: 전력 입력부
120: 정류부
130: 전력 변환부
140: 부하
150: 과전압 보호부
160: 제어부

Claims (10)

  1. 상용 교류 전력을 입력받는 전력 입력부;
    상기 입력된 상용 교류 전력에 따른 전류 및 전압의 크기를 변환하여 부하로 공급하는 전력 변환부;
    상기 부하와 연결되고, 상기 부하로의 출력 전압에 비례하여 출력되는 보상 전압을 증가시키는 과전압 보호부; 및
    상기 과전압 보호부를 통해 출력되는 보상 전압을 수신하고, 상기 수신된 보상 전압에 따라 상기 출력 전압을 감소시키기 위한 스위칭 신호를 발생하여 상기 전력 변환부에 제공하는 제어부를 포함하며,
    상기 과전압 보호부는,
    상기 부하로의 출력 전압이 기설정된 동작 개시 전압보다 높아지는 시점에 동작을 개시하여, 상기 보상 전압을 증가시키는 조명 구동 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 과전압 보호부는,
    상기 부하에 연결되는 복수의 제 1 제너 다이오드와,
    상기 복수의 제 1 제너 다이오드 사이에 연결된 제 1 및 2 접합형 트랜지스터와,
    상기 제 1 접합형 트랜지스터에 연결된 제 2 제너 다이오드와,
    상기 복수의 제 1 제너 다이오드와 연결된 저항에 흐르는 전압에 따라 동작을 개시하는 션트 레귤레이터를 포함하는 조명 구동 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 제너 다이오드가 가지는 제너 전압은,
    상기 부하로의 출력 전압에 따른 상기 과전압 보호부의 동작 개시 시점을 결정하는 조명 구동 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제 2 제너 다이오드가 가지는 제너 전압은,
    상기 부하로의 출력 전압에 따라 상기 제어부로 전달되는 보상 전압의 제한 범위를 결정하는 조명 구동 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 2 접합형 트랜지스터는,
    상기 부하로의 출력 전압 및 상기 제 2 제너 다이오드가 가지는 제너 전압의 차이에 따라 상기 제어부로 출력되는 보상 전압을 증가시키는 조명 구동 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 과전압 전압부를 통해 출력되는 보상 전압을 수신하고, 상기 수신된 보상 전압에 따른 보상 신호를 발생하는 보상기와,
    상기 보상기를 통해 발생한 보상 신호를 출력하는 신호 출력부와,
    상기 신호 출력부를 통해 출력된 보상 신호를 이용하여 상기 전력 변환부로 제공되는 스위칭 신호를 발생하는 스위칭 신호 발생부를 포함하는 조명 구동 장치.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 부하에 연결된 복수의 제 1 제어 다이오드는,
    상호 직렬 연결된 복수의 직렬 저항으로 대체 가능한 조명 구동 장치.
  9. 제 3항에 있어서,
    상기 션트 레귤레이터는,
    OP 앰프로 대체 가능한 조명 구동 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 스위칭 신호는,
    상기 출력 전압 및 보상 전압에 반비례하여 듀티가 감소하는 조명 구동 장치.
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