KR101434729B1 - 다이나믹 댐퍼 및 다이나믹 댐퍼를 포함하는 조명 구동 회로 - Google Patents

다이나믹 댐퍼 및 다이나믹 댐퍼를 포함하는 조명 구동 회로 Download PDF

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Abstract

돌입 전류를 제한하는 조명 구동 회로 내의 다이나믹 댐퍼는 커패시터를 구비한 댐퍼 회로 및 타이밍 회로를 포함한다. 댐퍼 회로는 타이밍 회로에 연결된다. 입력 전압이 다이나믹 댐퍼에 제공될 때, 커패시터는 충전되기 시작하며, 커패시터의 커패시턴스 전압이 상승한다. 댐퍼 회로는 제 1 동작 상태에 진입하고 다이나믹 댐퍼 저항기 값을 생성한다. 커패시터의 커패시턴스 전압이 제 1 임계 전압보다 클 때, 댐퍼 회로는 제 2 동작 상태에 진입하고, 다이나믹 댐퍼 저항기 값은 감소하기 시작한다. 커패시터의 커패시턴스 전압이 제 2 임계 전압보다 클 때, 댐퍼 회로는 단락 상태에 진입하며, 다이나믹 댐퍼 저항기 값은 제로로 감소되어 전력원 컨버터의 정상 동작을 쉽게 한다.

Description

다이나믹 댐퍼 및 다이나믹 댐퍼를 포함하는 조명 구동 회로{DYNAMIC DAMPER AND LIGHTING DRIVING CIRCUIT COMPRISING THE DYNAMIC DAMPER}
본 명세서는 다이나믹 댐퍼에 관한 것으로, 특히 돌입 전류를 제한하는 다이나믹 댐퍼 및 다이나믹 댐퍼를 포함하는 조명 구동 회로에 관한 것이다.
조명 소자를 구동하는 조명 구동 회로에서, 조광기는 통상 조명 소자의 휘도를 조정하기 위해 사용된다. 조광기는 TRIAC(triode for alternating current) 또는 실리콘 제어 정류기(SCR)일 수 있다. 조명 소자의 휘도는 입력 AC 전력원의 전력, 전압, 및 위상을 조정함으로써 조정될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 조광기를 갖는 조명 구동 회로의 시스템 블록도이다. 도 1의 조명 구동 회로(100)는 AC 전력원(110), 조광기(120), 정류기 회로(130), 전자파 장애(EMI) 필터(140), 및 컨버터(150)를 포함한다. 조명 구동 회로(100)는 조명 소자(160)를 구동하기 위해 전류를 제공하도록 구성된다. 그러나, 조광기(120)의 사용은 AC 전력원(110)에 의해 제공되는 AC 전압의 선단 또는 후단을 컷오프할 것이다. 그 결과, 다음 장치는 갑작스러운 상승 전압을 수용할 수 있다. 게다가, 돌입 및 진동 전류는 EMI 필터(140)로 인해 입력 전류에서 발생할 수 있다. 입력 전류가 진동할 때, 조광기(120)가 비정상 오프 상태에 있으므로 조명 소자(160)가 명멸될 것이다.
본원 발명의 목적은 다이나믹 댐퍼를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 양태에 따라서 돌입 전류(inrush current)를 제한하는 다이나믹 댐퍼를 제공하며,
상기 다이나믹 댐퍼는 타이밍 회로 및 댐퍼 회로를 포함하고,
상기 타이밍 회로는 제 1 커패시터, 충전 루프, 및 방전 루프를 포함하고, 상기 방전 루프는 다이오드를 포함하고,
상기 댐퍼 회로는 금속 산화물 반도체(MOS) 트랜지스터를 포함하고,
상기 제 1 커패시터의 제 1 단은 상기 다이오드의 애노드, 상기 충전 루프, 및 상기 MOS 트랜지스터의 게이트 단에 연결되고, 상기 제 1 커패시터의 제 2 단, 및 상기 MOS 트랜지스터의 소스 단은 접지되고, 상기 다이오드의 캐소드, 상기 충전 루프, 및 상기 MOS 트랜지스터의 드레인 단은 부하에 연결되고,
상기 다이나믹 댐퍼에 공급되는 입력 전압 신호의 전위가 제로가 아닐 때 마다, 상기 제 1 커패시터는 상기 충전 루프를 통해 충전되고, 상기 제 1 커패시터의 커패시턴스 전압이 제로보다 크고 제 1 임계 전압보다 작을 때, 상기 MOS 트랜지스터는 상기 댐퍼 회로가 다이나믹 댐퍼 저항값을 가지는 컷오프 상태가 되고, 상기 제 1 커패시턴스의 커패시턴스 전압이 상기 제 1 임계 전압보다 크고 제 2 임계 전압보다 작을 때, 상기 MOS 트랜지스터는 상기 다이나믹 댐퍼 저항값이 감소하는 선형 상태로 동작하고, 상기 커패시턴스 전압이 상기 제 2 임계 전압보다 클 때, 상기 MOS 트랜지스터는 상기 다이나믹 댐퍼 저항값이 제로인 단락 상태에서 동작하고,
상기 입력 전압 신호의 전위가 제로일 때마다 상기 제 1 커패시터는 상기 다이오드를 통해 방전된다.
다른 양태에서, 조명 구동 회로는 상술한 바와 같이 다이나믹 댐퍼를 포함한다.
본 명세서는 예시만을 위해 여기에 제공된 상세한 설명으로부터 더 완전히 이해될 것이며, 본 개시를 한정하지 않는다.
도 1은 종래 기술에 따른 조광기를 갖는 조명 구동 회로의 시스템 블록도이다.
도 2는 본 명세서의 실시예에 따른 조광기를 갖는 조명 구동 회로의 시스템 블록도이다.
도 3a는 본 명세서의 실시예에 따른 다이나믹 댐퍼의 구조도이다.
도 3b는 본 명세서의 실시예에 따른 다이나믹 댐퍼의 구조도이다.
도 4a는 본 명세서의 실시예에 따른 동작 동안의 다이나믹 댐퍼의 타이밍도이다.
도 4b는 본 명세서의 실시예에 따른 동작 동안의 다이나믹 댐퍼의 파라미터에 대한 파형이다.
도 5는 본 명세서의 실시예에 따른 조명 구동 회로의 조명 구동 회로이다.
도 6은 본 명세서의 실시예에 따른 다이나믹 댐퍼의 구조도이다.
도 7은 본 명세서의 실시예에 따른 동작 동안의 다이나믹 댐퍼의 파라미터에 대한 파형이다.
본 명세서에 따른 다이나믹 댐퍼는 돌입 전류를 제한하기 위해 각종 조명 구동 회로에 사용된다. 일실시예에 있어서, 다이나믹 댐퍼는 조명 소자를 구동하는 조명 구동 회로로 구성되지만, 본 명세서는 이 실시예에 의해 한정되지 않는다.
도 2는 본 명세서의 실시예에 따른 조광기를 갖는 조명 구동 회로의 시스템 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같은 조명 구동 회로(200)는 조명 소자(270)를 구동하기 위해 사용된다. 조명 구동 회로(200)는 교류(AC) 전력원(210), 조광기(220), 정류기 회로(230), 다이나믹 댐퍼(240), 전자파 장애(EMI) 필터(250), 및 컨버터(260)를 포함한다.
AC 전력원(210)은 AC 전기 전력을 조광기(220)에 제공하며, 조광기(220)는 조명 소자(270)의 휘도 및 채도가 조정될 수 있도록 사용자의 요구에 따라 조명 소자(270)에 제공된 전기 전력을 조정한다. 본 명세서의 실시예에 있어서, 조광기(220)는 TRIAC 또는 다른 전자 소자일 수 있지만 이들에 한정되지 않고, 본 명세서는 이와 같이 한정되지 않는다. TRIAC은 AC 전력원(210)에 의해 제공되는 전기 전력의 위상을 조정한다. 정류기 회로(230)는 위상 조정 후 전기 전력에 기초해서 직류(DC) 전기 전력을 생성하며 정류기 회로(230)에 연결된 다이나믹 댐퍼(240)에 DC 전기 전력을 제공한다.
도 2를 더 참조하면, 다이나믹 댐퍼(240)는 타이밍 회로(241) 및 댐퍼 회로(242)를 포함한다. 타이밍 회로(240)는 댐퍼 회로(242)에 의해 너무 많은 에너지를 소비하는 것을 회피하기 위해 댐퍼 회로(242)의 댐퍼 주기를 제어한다. 게다가, 댐퍼 회로(242)의 다이나믹 댐퍼 저항기 값은 댐퍼 주기에 따라 조정될 수 있다. 그러므로, 댐퍼 회로(242)는 조명 구동 회로에 대한 손상을 감소시키기 위해 정류기 회로(230)에 의해 제공되는 전기 전력(즉, 돌입 전류)을 제한할 수 있다.
타이밍 회로(241)는 충전 루프 및 방전 루프(도 2에 도시되지 않은)를 포함한다. 충전 및 방전의 주기는 정류기 회로(230)에 의해 제공되는 전기 전력에 의해 결정된다. 정류기 회로(230)가 전기 전력을 다음 구성요소에 제공하기 시작할 때, 타이밍은 타이밍 회로(241)의 충전 루프에 기초해서 개시된다. 충전 루프 및 방전 루프의 제어에 기초해서, 타이밍 회로(241)에 연결된 댐퍼 회로(242)는 단락 상태, 제 1 동작 상태, 및 제 2 동작 상태 사이에서 스위치된다. 댐퍼 주기가 시작될 때, 댐퍼 회로(242)는 돌입 전류를 제한하기 위해 다이나믹 댐퍼 저항기 값을 생성하며, 댐퍼 주기가 종료되기 전에, 다이나믹 댐퍼 저항기 값은 댐퍼 주기의 끝에서 제로로 감소되기 시작한다. 여기서, 댐퍼 주기는 댐퍼 회로(242)의 최종 단락 상태로부터 다음 단락 상태로의 시간 주기, 또는 제 1 동작 상태로부터 제 2 동작 상태를 통해 단락 상태로의 시간 주기를 지칭한다.
최종적으로, 상기 DC 전력은 EMI 필터(250)의 필터링 및 컨버터(260)의 변환 이후에 조명 소자(270)에 제공하기 위해 출력된다.
다이나믹 댐퍼(240)의 상세한 실시예를 더 설명하기 위해, 도 3a는 본 명세서의 실시예에 따른 다이나믹 댐퍼의 구조도를 나타낸다. 다이나믹 댐퍼(240)의 단자(A 및 B)는 입력 회로에 연결될 수 있고, 단자(C 및 D)는 부하 회로에 연결될 수 있으며, 단자(B)는 접지에 연결된다. 따라서, 다이나믹 댐퍼(240)는 입력 회로로부터 돌입 전류를 제한하기 위해 어떤 구동 회로에 사용될 수 있다.
다이나믹 댐퍼(240)는 전류원(IS), 일방향 전도성 소자(D1), 커패시터(C1), 스위치 소자(M1), 및 저항기(R1)를 포함한다. 전류원(IS)의 제 1 단은 커패시터(C1)의 제 1 단에 연결되고, 전류원(IS)의 제 2 단은 단자(A)에 연결되며, 커패시터의 제 2 단은 접지에 연결된다. 그러므로, 전류원(IS) 및 커패시터(C1)는 충전 루프를 형성하기 위해 연결된다.
일방향 전도성 소자(D1)는 전류원(IS)에 병렬 연결된다. 즉, 일방향 전도성 소자의 제 1 단은 스위치 소자의 제 1 단, 전류원(IS)의 제 1 단, 및 커패시터(C1)의 제 1 단에 연결된다. 일방향 전도성 소자(D1)의 제 2 단은 단자(A)에 연결된다. 일방향 전도성 소자(D1) 및 커패시터(C1)는 방전 루프를 형성하기 위해 연결된다.
스위치 소자(M1)의 제 2 단은 접지에 연결된다. 저항(R1)은 스위치 소자(M1)의 제 2 단과 제 3 단 사이에 연결된다. 스위치 소자(M1)의 제 3 단은 단자(D)에 연결된다. 이와 같이, 스위치 소자(M1) 및 저항(R1)은 댐퍼 회로를 형성하기 위해 연결된다. 스위치 소자(M1)는 임계 전압 및 전도성 특성을 갖는 N 채널 금속 산화물 반도체(NMOS) 트랜지스터 또는 다른 전자 소자일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 댐퍼 회로는 스위치 소자(M1)만을 포함할 수 있다.
EMI 필터(250)는 인덕터 및 커패시터(LC) 필터 루프를 구성하기 위해 인덕터(L1) 및 커패시터(C2)를 이용한다. 인덕터(L1)의 제 1 단은 단자(A), 일방향 전도성 소자(D1)의 제 2 단, 및 전류원(IS)의 제 2 단에 연결된다. 인덕터(L1)의 제 2 단은 커패시터(C2)의 제 1 단 및 단자(C)에 연결된다. 커패시터(C2)의 제 2 단은 단자(D), 스위치 소자(M1)의 제 3 단 및 저항(R1)에 연결된다.
전류원(IS)의 상세한 실시예는 도 3b에 언급될 수 있다. 도 4a 및 4b를 더 참조하면, 다이나믹 댐퍼(240)의 동작이 예시될 것이다. 도 3b는 본 명세서의 실시예에 따른 다이나믹 댐퍼의 구조도이다. 도 4a는 본 명세서의 실시예에 따른 동작 동안의 다이나믹 댐퍼의 타이밍도이다. 도 4b는 본 명세서의 실시예에 따른 동작 동안의 다이나믹 댐퍼의 파라미터에 대한 파형이다.
전류원(IS)은 제너 다이오드(D2), 저항(R2), 및 저항(R3)으로 구성된다. 그러나, 본 명세서는 이와 같이 한정되지 않는다. 전류원(IS)은 전압 분배 특성에 의해 전류를 생성할 수 있는 어떤 회로에 의해 구현될 수 있다. 이 실시예에 있어서, 저항(R2)의 제 1 단은 저항(R3)의 제 1 단 및 제너 다이오드(D2)의 제 1 단에 연결된다. 저항(R2)의 제 2 단은 단자(A) 및 다이오드(D1)의 제 2 단에 연결된다. 제너 다이오드(D2)의 제 2 단 및 커패시터(C1)의 제 2 단은 접지에 함께 연결된다. 저항(R3)의 제 2 단은 커패시터(C1)의 제 1 단, 다이오드(D1)의 제 1 단, 및 스위치 소자(M1)(NMOS 트랜지스터)의 제 1 단에 연결된다.
일실시예에 있어서, 정의 반주기 사인파형을 갖는 입력 전압(Vin1)이 단자(A)와 단자(B) 사이에 인가될 때, 입력 전류(Iin1)이 생성된다. 입력 전류(Iin1)는 다이나믹 댐퍼(240)를 통해 EMI 필터(250)의 LC 필터 루프에 제공된다.
노드 전압(VZ1)은 제너 다이오드(D2)의 역 파괴 전압 특성을 사용함으로써 입력 전압(Vin1)에 기초해서 저항(R2) 및 제너 다이오드(D2)의 연결부에서 생성된다. 노드 전압(VZ1)은 제너 다이오드(D2)의 파괴 전압과 같다. 노드 전압(VZ1)은 시간에 따라 변화되지 않는 고정값이다. 커패시턴스 전압(Vgs1)은 저항(R3)을 통해 커패시터(C1)를 충전함으로써 스위치 소자(M1)의 제 1 단과 제 2 단 사이에서 얻어진다.
커패시턴스 전압(Vgs1)이 제 1 임계 전압(Vth1)(스위치 소자(M1)의 임계 전압)보다 낮을 때, 스위치 소자(M1)는 댐퍼 회로가 제 1 동작 상태에 있는 동안 오프 상태에 있다. 이 시점에서, 저항(R1) 양단의 전압(Vds1)은 전류(Iin1)가 저항(R1)을 통해 흐를 때 생성된다. 스위치 소자(M1)와 댐퍼 저항(R1) 사이에서 생성되는 등가 저항은 가변 댐퍼 저항이다. 가변 댐퍼 저항은 댐퍼 저항(R1)의 내부 저항과 스위치 소자(M1)의 내부 저항의 병렬 연결에 의해 형성되는 다이나믹 댐퍼 저항기 값(RD1)을 갖는다. 그 결과, 입력 전류(Iin1)에서의 돌입 전류가 효과적으로 제한될 수 있다.
충전 동안의 커패시터(C1)의 커패시턴스 전압이 제 1 임계 전압(Vth1)과 같을 때, 전압(Vds1)이 최대값으로 상승한다. 게다가, 댐퍼 회로는 제 1 동작 상태에서 유지되며 다이나믹 댐퍼 저항기 값(RD1)은 안정된 값을 유지한다. 커패시터(C1)의 커패시턴스 전압이 제 1 임계 전압(Vth1)보다 클 때, 스위치 소자(M1)는 댐퍼 회로가 제 2 동작 상태에 진입하고 다이나믹 댐퍼 저항기 값(RD1)이 감소하기 시작하는 동안 스위치 소자의 내부 저항이 감소하도록 핀치 오프 상태에 진입하기 시작한다.
커패시터(C1)의 커패시턴스 전압이 제 2 임계 전압(Vth2)보다 커지도록 계속해서 상승할 때, 스위치 소자(M1)는 선형 상태에 진입되어 전도될 것이다. 스위치 소자(M1)의 내부 저항은 낮은 전도성 저항이 되도록 감소한다. 낮은 전도성 저항이 매우 작으므로 스위치 소자(M1)는 전류 흐름을 위한 통로를 제공하는 단락 스위치로 간주될 수 있다. 이 시점에서, 다이나믹 댐퍼 저항기 값(RD1)은 제로로 감소하므로 전압(Vds1)은 또한 제로가 되도록 감소한다. 댐퍼 회로는 단락 상태에 진입한다. 즉, 전류가 스위치 소자(M1)에 의해 제공되는 통로를 통해 접지로 흐른다. 그러므로, 저항(R1)은 에너지를 소비하지 않을 것이다.
입력 전압(Vin1)이 시간에 따라 제로로 감소할 때, 커패시터(C1)의 커패시턴스 전압은 일방향 전도성 소자(D1)가 전도되도록 입력 전압(Vin1)보다 크다. 그러므로, 전압(Vgs1)은 일방향 전도성 소자(D1)를 통해 Vin1으로 방전되기 시작한다. 댐퍼 회로는 단락 상태를 더 유지한다. 커패시터(C1)의 방전에 의해 생성되는 전류는 커패시터(C1)의 커패시턴스 전압이 제로로 감소할 때까지 EMI 필터(250)의 LC 필터 루프 및 스위치 소자(M1)의 통로를 통해 접지에 전도된다.
커패시터(C1)의 커패시턴스 전압이 제로가 되도록 감소할 때, 스위치 소자(M1)는 오프 상태에서 다시 동작한다. 이 시점에서, 다이나믹 댐퍼 저항기 값(RD1)은 저항(R1)과 같다. 그 결과, 다이나믹 댐퍼 회로가 다시 재설정된다. 입력 단자(A 및 B)에서 입력 전압(Vin1)이 다시 존재할 때, 커패시터(C1)가 충전되기 시작하므로 댐퍼 회로는 제 1 동작 상태에 다시 진입한다.
다이나믹 댐퍼(240)의 충전 루프 및 방전 루프가 서로 동작할 때, 타이밍 기능이 개시된다. 댐퍼 회로는 단락 상태, 제 1 동작 상태, 및 제 2 동작 상태 사이에서 스위치된다. 댐퍼 주기는 제 1 동작 상태의 시작으로부터 제 2 동작 상태를 통해 단락 상태의 시작으로 동작하는 댐퍼 회로에 대한 시간 주기를 지칭한다.
충전 루프는 충전을 시작할 때마다, 댐퍼 주기가 카운트되기 시작한다. 이 시점에서, 댐퍼 회로는 안정된 상태에서 다이나믹 댐퍼 저항기 값(RD1)을 생성한다. 댐퍼 주기가 종료되기 전에, 즉 전압(Vgs1)이 제 1 임계 전압(Vth1)보다 클 때, 다이나믹 댐퍼 저항기 값(RD1)이 감소되기 시작한다. 댐퍼 주기가 종료될 때, 즉 전압(Vgs1)이 제 1 임계 전압(Vth1)보다 크고 전압(Vds1)이 제로로 감소할(전압(Vgs1)이 제 2 임계 전압(Vth2)보다 클) 때, 다이나믹 댐퍼 저항기 값(RD1)도 제로로 감소한다.
도 5는 본 명세서의 실시예에 따른 구동 회로의 시스템 블록도이다. 이 실시예의 조명 구동 회로(300)는 조명 소자(370)를 구동하기 위해 사용된다. 조명 구동 회로(300)는 AC 전력원(300), 조광기(320), 정류기 회로(330), 다이나믹 댐퍼(340), EMI 필터(350), 및 컨버터(360)를 포함한다. AC 전력원(310), 조광기(320), 정류기 회로(330), 다이나믹 댐퍼(340), EMI 필터(350), 및 컨버터(360)의 기능은 도 1의 대응부의 것과 동일하므로, 여기서 다시 설명되지 않을 것이다. 단지 도 5의 실시예와 도 1의 실시예 사이의 차이는 타이밍 회로(341) 및 댐퍼 회로(342)를 포함하는 다이나믹 댐퍼(340)가 EMI 필터(350)와 컨버터(360) 사이에 배치된다는 것이다.
다이나믹 댐퍼(340)의 상세한 실시예를 더 설명하기 위해, 본 명세서의 실시예에 따른 다이나믹 댐퍼의 구조도인 도 6을 참조하여 설명한다. 다이나믹 댐퍼(340)의 단자(E 및 F)는 도 5의 정류기 회로(330)의 출력에 연결될 수 있다. 단자(G 및 F)는 부하단에서 회로에 연결될 수 있다. 단자(F 및 H)는 접지에 연결된다. 따라서, 다이나믹 댐퍼(340)는 단자(E)로부터 돌입 전류를 제한하기 위해 어떤 조명 구동 회로에 사용될 수 있다.
EMI 필터(350)는 LC 필터 루프를 형성하기 위해 인덕터(L2) 및 커패시터(C3)를 이용할 수 있다. 인덕터(L2)의 제 1 단은 단자(E)에 연결된다. 인덕터(L2)의 제 2 단은 커패시터(C3)의 제 1 단 및 단자(G)에 연결된다. 커패시터(C3)의 제 2 단은 접지에 연결된다.
다이나믹 댐퍼(340)는 EMI 필터(350)에 연결되며 타이밍 회로(341) 및 댐퍼 회로(342)를 포함한다. 타이밍 회로(341)는 전류원(IS), 일방향 전도성 소자(D3), 및 커패시터(C5)를 포함한다. 댐퍼 회로(342)는 커패시터(C4), 스위치 소자(M2), 및 저항(R4)을 포함한다.
이 실시예에 있어서, 커패시터(C3 및 C4)의 전체 커패시턴스는 도 3a의 커패시터(C2)의 커패시턴스와 같을 수 있지만, 본 발명은 이와 같이 한정되지 않는다. 커패시터(C3)의 커패시턴스는 커패시터(C4)의 커패시턴스의 16배가 되도록 설계될 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
일실시예에 있어서, 전류원(IS)은 제너 다이오드(D4) 및 저항(R5 및 R6)으로 구성될 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 일방향 전도성 소자(D3)는 다이오드일 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 스위치 소자(M2)는 NMOS 트랜지스터일 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
일방향 전도성 소자(D3)는 전류원(IS)에 병렬 연결되며, 일방향 전도성 소자(D3)의 제 1 단(캐소드 단)은 인덕터(L2)의 제 1 단 및 저항(R5)의 제 1 단에 연결된다. 저항(R5)의 제 2 단은 저항(R6)의 제 1 단 및 제너 다이오드(D4)의 제 1 단(캐소드 단)에 연결된다. 제너 다이오드(D4)의 제 2 단(애노드 단)은 접지에 연결된다. 저항(R6)의 제 2 단은 커패시터(C5)의 제 1 단, 일방향 전도성 소자(D3)의 제 2 단(애노드 단), 및 스위치 소자(M2)의 제 1 단(게이트)에 연결된다.
커패시터(C4)의 제 1 단은 인덕터(L2)의 제 2 단, 커패시터(C3)의 제 1 단, 및 단자(G)에 연결된다. 커패시터(C4)의 제 2 단은 스위치 소자(M2)의 제 2 단(드레인) 및 저항(R4)의 제 1 단에 연결된다. 저항(R4)의 제 2 단 및 스위치 소자(M2)의 제 3 단(소스)은 접지에 둘 다 연결된다.
그러므로, 전류원(IS) 및 커패시터(C5)는 충전 루프를 형성하기 위해 연결된다. 일방향 전도성 소자(D3) 및 커패시터(C5)는 방전 루프를 형성하기 위해 연결된다.
도 6 및 7을 참조하여 설명하면, 먼저, 도 7은 본 명세서의 실시예에 따른 동작 동안의 다이나믹 댐퍼의 파라미터에 대한 파형이다.
일실시예에 있어서, 입력 불완전 사인파 전압(Vin2)은 단자(E)와 단자(F) 사이에 인가된다. 노드 전압(VZ2)은 제너 다이오드(D4)의 역 파괴 전압 특성을 사용함으로써 입력 전압(Vin2)에 기초해서 저항(R5) 및 제너 다이오드(D4)의 연결부에서 생성된다. 노드 전압(VZ2)은 제너 다이오드(D4)의 파괴 전압과 거의 같다. 노드 전압(VZ2)은 시간에 따라 변화되지 않는 고정 전압값이다. 커패시터(C5)는 고정 전압(VZ2)을 사용함으로써 저항(R6)을 통해 충전된다.
커패시터(C5)의 커패시턴스 전압은 스위치 소자(M2)의 제 1 단과 제 3 단 사이에서 전압(Vgs2)을 생성한다. 커패시터(C5)의 커패시턴스 전압이 상승할 때, 전압(Vgs2)도 상승한다. 전압(Vgs2)이 제 1 임계 전압(Vth3)(스위치 소자(M2)의 임계 전압)보다 더 낮을 때, 스위치 소자(M2)는 오프 상태에 있으며 댐퍼 회로(342)는 제 1 동작 상태에서 동작한다.
스위치 소자(M2)가 오프 상태에 있으므로, 전압(Vds2)은 전류가 저항(R4)을 통해 흐르고 있을 때 스위치 소자(M2)의 제 2 단과 제 3 단 사이에서(즉, 저항(R4)의 2개의 단 사이에서) 생성된다. 등가 저항은 스위치 소자(M2) 및 저항(R4)에 의해 생성된다. 등가 저항은 가변 댐퍼 저항이다. 가변 댐퍼 저항은 댐퍼 저항(R4)의 내부 저항과 스위치 소자(M2)의 내부 저항의 병렬 연결에 의해 형성되는 다이나믹 댐퍼 저항기 값(RD2)을 갖는다. 그 결과, 돌입 전류가 효과적으로 제한될 수 있다.
커패시터(C5)의 커패시턴스 전압이 제 1 임계 전압(Vth3)과 같을 때, 댐퍼 회로(342)는 제 1 동작 상태를 유지하며 다이나믹 댐퍼 저항기 값(RD2)은 안정된 값을 유지한다. 충전 동안의 커패시터(C5)의 커패시턴스 전압이 제 1 임계 전압(Vth3)보다 클 때, 스위치 소자(M2)는 핀치 오프 상태에 진입한다. 이와 같이, 스위치 소자(M2)의 내부 저항은 댐퍼 회로(342)가 제 2 동작 상태에 진입하고 다이나믹 댐퍼 저항기 값(RD2)이 감소하기 시작하는 동안 감소하기 시작한다.
커패시터(C5)의 커패시턴스 전압이 제 2 임계 전압(Vth4)보다 클 때, 스위치 소자(M2)는 선형 상태에 진입하며 전도될 것이다. 스위치 소자(M2)의 내부 저항은 낮은 전도성 저항이 되도록 감소한다(이 시점에서, 다이나믹 댐퍼 저항기 값(RD2)은 스위치 소자(M2)의 전도성 저항과 거의 같다). 낮은 전도성 저항이 매우 작으므로 스위치 소자(M2)는 접지에 흐르는 전류를 위한 통로를 제공하는 단락 스위치로서 간주될 수 있다. 게다가, 전압(Vds2)은 제로로 감소한다. 댐퍼 회로(342)는 단락 상태에 진입한다. 그러므로, 저항(R4)은 에너지를 소비하지 않을 것이다.
입력 전압(Vin2)이 시간에 따라 제로에 감소할 때, 커패시터(C5)의 커패시턴스 전압은 일방향 전도성 소자(D1)이 전도되도록 전압(Vin2)보다 클 것이다. 그러므로, 커패시터(C5)에 저장된 전기 에너지는 일방향 전도성 소자(D3)를 통해 단자(E)로 방전된다. 댐퍼 회로(342)는 커패시터(C5)의 커패시턴스 전압이 제 1 임계 전압(Vth3)보다 낮아지도록 감소할 때까지 단락 상태를 더 유지한다.
커패시터(C5)의 커패시턴스 전압이 제 1 임계 전압(Vth3)보다 낮아지도록 감소할 때, 스위치 소자(M2)는 오프 상태에서 다시 동작한다. 다이나믹 댐퍼 저항기 값(RD2)은 저항(R4)과 같다. 그러므로, 다이나믹 댐퍼 회로(342)가 다시 재설정된다. 입력 단부에서 입력 전압(Vin2)이 다시 존재할 때, 커패시터(C5)가 다시 충전되기 시작하며 댐퍼 회로(342)는 제 1 동작 상태에 다시 진입한다.
다이나믹 댐퍼(340)의 충전 루프 및 방전 루프가 서로 동작할 때, 타이밍 기능이 동작하기 시작한다. 댐퍼 회로(342)는 단락 상태, 제 1 동작 상태, 및 제 2 동작 상태 사이에서 스위치된다. 댐퍼 주기는 제 1 동작 상태의 시작으로부터 제 2 동작 상태를 통해 단락 상태의 시작으로 동작하는 댐퍼 회로(342)에 대한 시간 주기를 지칭한다.
특히, 댐퍼 주기는 다이나믹 댐퍼(340) 상의 입력 전압(Vin2)으로부터 독립적인 고정값이다. 댐퍼 주기는 단지 충전 전류(전류원(IS))와 관련되며, EMI 필터(350)의 공진 주기의 절반보다 크다.
본 명세서의 모든 실시예에 있어서, 정류기 회로는 DC 전기 전력이 되도록 AC 전기 전력을 정류하는 브리지 정류기 또는 다른 회로일 수 있다. 그러나, 본 명세서는 이 실시예에 의해 한정되지 않는다.
본 명세서의 모든 실시예에 있어서, 일방향 전도성 소자는 일방향 전류 흐름을 허용하는 다이오드 또는 다른 전자 소자일 수 있다.
본 명세서의 모든 실시예에 있어서, 스위치 소자는 임계 전압 및 전도성 특성을 갖는 NMOS 트랜지스터 또는 다른 전자 소자일 수 있다.
본 명세서의 모든 실시예에 있어서, 댐퍼 회로는 스위치 소자만을 포함할 수 있다.
본 명세서의 모든 실시예에 있어서, 댐퍼 주기는 고정값이며 다이나믹 댐퍼 상의 입력 전압으로부터 독립적이다. 댐퍼 주기는 단지 충전 전류(즉, the 전류원(IS))와 관련된다.
본 명세서에서의 다이나믹 댐퍼는 입력 전압이 오직 전력원 컨버터로 입력될 때에만 동작한다(에너지를 소비). 잠시 후, 다이나믹 댐퍼는 단락 상태에 진입할 것이다. 그러므로, 전기 공급 동안의 조명 구동 회로의 에너지 손실은 크게 감소될 수 있으며, 전기 공급의 안정성이 크게 개선될 것이다.

Claims (16)

  1. 돌입 전류(inrush current)를 제한하는 다이나믹 댐퍼에 있어서,
    상기 다이나믹 댐퍼는 타이밍 회로 및 댐퍼 회로를 포함하고,
    상기 타이밍 회로는 제 1 커패시터, 충전 루프, 및 방전 루프를 포함하고, 상기 방전 루프는 다이오드를 포함하고,
    상기 댐퍼 회로는 금속 산화물 반도체(MOS) 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제 1 커패시터의 제 1 단은 상기 다이오드의 애노드, 상기 충전 루프, 및 상기 MOS 트랜지스터의 게이트 단에 연결되고, 상기 제 1 커패시터의 제 2 단, 및 상기 MOS 트랜지스터의 소스 단은 접지되고, 상기 다이오드의 캐소드, 상기 충전 루프, 및 상기 MOS 트랜지스터의 드레인 단은 부하에 연결되고,
    상기 다이나믹 댐퍼에 공급되는 입력 전압 신호의 전위가 제로가 아닐 때 마다, 상기 제 1 커패시터는 상기 충전 루프를 통해 충전되고, 상기 제 1 커패시터의 커패시턴스 전압이 제로보다 크고 제 1 임계 전압보다 작을 때, 상기 MOS 트랜지스터는 상기 댐퍼 회로가 다이나믹 댐퍼 저항값을 가지는 컷오프 상태가 되고, 상기 제 1 커패시턴스의 커패시턴스 전압이 상기 제 1 임계 전압보다 크고 제 2 임계 전압보다 작을 때, 상기 MOS 트랜지스터는 상기 다이나믹 댐퍼 저항값이 감소하는 선형 상태로 동작하고, 상기 커패시턴스 전압이 상기 제 2 임계 전압보다 클 때, 상기 MOS 트랜지스터는 상기 다이나믹 댐퍼 저항값이 제로인 단락 상태에서 동작하고,
    상기 입력 전압 신호의 전위가 제로일 때마다 상기 제 1 커패시터는 상기 다이오드를 통해 방전되는, 다이나믹 댐퍼.
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  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 충전 루프는 전류원 및 제 1 커패시터를 포함하고,
    상기 제 1 커패시터의 상기 제 1 단은 상기 전류원의 제 1 단에 연결되며, 상기 전류원의 제 2 단은 부하에 연결되는 한편 상기 입력 전압 신호를 수신하는, 다이나믹 댐퍼.
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  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 댐퍼 회로는 상기 MOS 트랜지스터의 소스 단과 드레인 단 사이에 배치된 저항을 더 포함하는, 다이나믹 댐퍼.
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 MOS 트랜지스터는 N 채널 금속 산화물 반도체(NMOS) 트랜지스터인, 다이나믹 댐퍼.
  11. 청구항 3에 있어서,
    상기 전류원은 제 1 저항, 제 2 저항, 및 제너 다이오드를 포함하고,
    상기 제 1 저항의 제 1 단은 상기 제 2 저항의 제 1 단에 연결되며,
    상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항은 상기 다이오드에 병렬로 연결되며,
    상기 제너 다이오드의 캐소드 단은 상기 제 1 저항의 제 1 단 및 상기 제 2 저항의 제 1 단에 연결되며, 상기 제너 다이오드의 애노드 단은 접지에 연결되는, 다이나믹 댐퍼.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 댐퍼 회로는 상기 MOS 트랜지스터가 상기 컷오프 상태로부터 상기 선형 상태를 거쳐 상기 단락 상태로 동작하는 댐퍼 주기를 가지며, 상기 댐퍼 주기는 고정값인, 다이나믹 댐퍼.
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