KR101528636B1 - 역률 보상회로와 전류제어회로를 포함하는 led lamp 전원공급장치 - Google Patents

역률 보상회로와 전류제어회로를 포함하는 led lamp 전원공급장치 Download PDF

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KR101528636B1 KR1020140011678A KR20140011678A KR101528636B1 KR 101528636 B1 KR101528636 B1 KR 101528636B1 KR 1020140011678 A KR1020140011678 A KR 1020140011678A KR 20140011678 A KR20140011678 A KR 20140011678A KR 101528636 B1 KR101528636 B1 KR 101528636B1
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    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/105—Controlling the light source in response to determined parameters

Abstract

본 발명의 일측면에 따르면, AC 라인에 포함되어 있는 잡음 및 입력 전원의 공통 위상에 존재하는 노이즈를 상쇄시켜서 외부로 발생되는 전자파 및 내부에 노이즈가 유입되는 것을 차단하는 EMI 라인 필터부; 상기 EMI 라인 필터부에 접속되어 브릿지 회로에 의하여 전파 정류를 수행하여 입력된 교류전압을 맥류전압으로 변환하는 브릿지부; 상기 브릿지부에 접속되며, 역률 보상용 트랜스 포머, 두 개의 출력 콘덴서가 병렬로 접속된 안정화부, 상기 출력 콘덴서의 충·방전을 제어하는 파워 스위칭 소자, 상기 파워 스위칭 소자의 스위칭 듀티비를 제어하는 역률 보상 주제어부를 포함하며, 상기 맥류 전압을 입력 전원의 1.4배의 역률 보상 직류 전압으로 변환하여 상기 안정화부를 통하여 역률이 보상된 직류 전압으로 출력하는 역률 보상 회로부; 및 상기 역률 보상 회로부에 접속되며, 상기 역률 보상 직류 전압을 70%의 레벨로 스텝 다운하여 정전류 제어된 상태의 전압으로 엘이디 램프의 부하 공급 전압으로 출력하는 전류제어회로부; 를 포함하며, 상기 전류제어부는 상기 엘이디 램프에 공급되는 전압을 단속 제어하는 제2스위칭 소자 및 상기 제2스위칭 소자를 통하여 흐르는 부하전류의 피드백 전류를 입력받아 상기 제2스위칭 소자의 게이트 전압을 제어하여 공급하는 정전류 주제어부를 포함하되, 상기 피드백 전류 경로에 상기 엘이디 램프의 온도에 따라 제어신호를 발생시키는 온도 보상부 및 상기 엘이디 램프의 소비전력에 맞추어 제어신호를 발생시키는 부하전압제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역률 보상회로와 전류제어회로를 포함하는 LED LAMP 전원공급장치가 제공된다.

Description

역률 보상회로와 전류제어회로를 포함하는 LED LAMP 전원공급장치{Led lamp power supply unit having power factor correction circuit and current control circuit}
본 발명은 역률 보상회로와 전류제어회로를 이용한 LED LAMP 전원공급 장치에 관한 것이다.
최근 LED(light emitting diode) 소자의 제조기술이 크게 발전하여 고효율의 LED 램프가 개발되고 있으며, 이러한 고효율의 LED 램프는 신호등, 실내 조명등, 조명스탠드, 간판, 손전등, 소형램프 등과 같이 다양한 분야에서 사용되고 있고 있다.
LED 램프는 반도체에 전압을 가할 때 발생되는 발광현상을 이용한 광원으로서, 구동 전원으로서 직류전원을 사용하고 있다.
따라서, LED 램프를 광원을 구동하기 위해서는 교류 220[V]의 상용전원을 적절히 변환하여 LED소자에서 필요로 하는 전압레벨로 변환할 필요가 있다.
스위칭모드 직류 전원공급장치는 수십~수백khz로 발진시켜 직류 전압을 발생시키게 된다. 이러한 스위칭모드 직류 전원공급장치가 LED 램프의 전원공급장치로 주로 사용되고 있는데, 이러한 스위칭모드 직류 전원공급장치에 의하여 점등된 LED램프에서는 사람 눈으로는 거의 인지되지 않지만 실질적으로는 깜박거리는 플리커 현상이 발생되며, 이러한 플리커 현상으로 인해 눈의 피로를 유발할 수 있다.
따라서, 이러한 플리커 현상을 억제하고 효율을 향상시킬 수 있는 엘이디 램프 전용 직류공급장치가 요구된다.
본 발명에 대한 배경기술로는 대한민국 공개 특허공보(2010-0041291) 호에 개시되어 있다.
대한민국 공개 특허공보(2010-0041291)호 [펄스 폭 변조 제어방식에 의한 엘이디 구동회로]
본 발명의 목적은 역률을 개선시키고 플리커 발생을 억제할 수 있는 역률 보상회로와 전류제어회로를 포함하는 LED LAMP 전원공급장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 역률을 개선시키고 플리커 발생을 억제할 수 있으면서 부품을 최소화하여 내장용으로 구현이 가능한 경제적인 역률 보상회로와 전류제어회로를 포함하는 LED LAMP 전원공급장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, AC 라인에 포함되어 있는 잡음 및 입력 전원의 공통 위상에 존재하는 노이즈를 상쇄시켜서 외부로 발생되는 전자파 및 내부에 노이즈가 유입되는 것을 차단하는 EMI 라인 필터부; 상기 EMI 라인 필터부에 접속되어 브릿지 회로에 의하여 전파 정류를 수행하여 입력된 교류전압을 맥류전압으로 변환하는 브릿지부; 상기 브릿지부에 접속되며, 역률 보상용 트랜스 포머, 두 개의 출력 콘덴서가 병렬로 접속된 안정화부, 상기 출력 콘덴서의 충·방전을 제어하는 파워 스위칭 소자, 상기 파워 스위칭 소자의 스위칭 듀티비를 제어하는 역률 보상 주제어부를 포함하며, 상기 맥류 전압을 입력 전원의 1.4배의 역률 보상 직류 전압으로 변환하여 상기 안정화부를 통하여 역률이 보상된 직류 전압으로 출력하는 역률 보상 회로부; 및 상기 역률 보상 회로부에 접속되며, 상기 역률 보상 직류 전압을 70%의 레벨로 스텝 다운하여 정전류 제어된 상태의 전압으로 엘이디 램프의 부하 공급 전압으로 출력하는 전류제어회로부; 를 포함하며, 상기 전류제어부는 상기 엘이디 램프에 공급되는 전압을 단속 제어하는 제2스위칭 소자 및 상기 제2스위칭 소자를 통하여 흐르는 부하전류의 피드백 전류를 입력받아 상기 제2스위칭 소자의 게이트 전압을 제어하여 공급하는 정전류 주제어부를 포함하되, 상기 피드백 전류 경로에 상기 엘이디 램프의 온도에 따라 제어신호를 발생시키는 온도 보상부 및 상기 엘이디 램프의 소비전력에 맞추어 제어신호를 발생시키는 부하전압제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역률 보상회로와 전류제어회로를 포함하는 LED LAMP 전원공급장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 역률이 90% 이상 유지될 수 있도록 제어하는 효과를 가진다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 역률 보상 회로부에서 1.4배로 역률 보상된 전압을 전류 제어 회로부에서 LED 램프에 공급하기 위하여 70%의 레벨로 스텝 다운되고 정전류 제어된 상태의 전압으로 출력되어 엘이디 램프에 안정적인 전압을 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 역률이 개선되고 리플이 안정적으로 제거되며, 온도에 따른 안정적인 전압이 제공할 수 있으며, 전원출력단(Vout)에 LED를 연결하여 작동시킬 때 LED에서 발생될 수 있는 플리커를 방지할 수 있는 효과가 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 LED LAMP 전원공급장치는 제어 회로 내의 조정 POINT인 부하전압제어부를 활용하여 정형화된 LED STRING ( LED LAMP의 소비전력을 결정 짓는 LED의 직렬 연결 갯 수 및 병렬 연결 갯 수)이 아닌 다양한 소비전력의 LAMP에 적용이 종류의 STRING 구현이 가능하다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED LAMP 전원공급장치는 역률 보상 및 리플을 최대한 억제할 수 있으며, 20% 미만의 THD(TOTAL HARMONIC DISTORTION )를 가지고 FLICKER(LAMP의 깜빡임)의 발생을 최소화할 수 있는 특성을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 구성도를 블록도로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1의 구성을 나타내는 회로도를 도시한 것이다.
본 발명에 따른 역률 보상회로와 전류제어회로를 포함하는 LED LAMP 전원공급장치의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 구성도를 블록도로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 역률 보상회로와 전류제어회로를 이용한 역률 보상회로와 전류제어회로를 포함하는 LED LAMP 전원공급장치는 EMI 라인 필터부(10), 브릿지부(20), 역률 보상 회로부(30), 전류 제어 회로부(40), LED LAMP부(50)를 포함하여 구성된다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1의 구성을 나타내는 회로도를 도시한 것이다.
EMI 라인 필터부(10)는 교류 전원 측의 입력 라인에 연결되어 입력 라인에서 발생되는 전자파 노이즈를 제거하는 기능을 수행한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, EMI 라인 필터부(10)는 제1, 2 라인 코일(LF2)과 상기 제1, 2 라인 코일의 전, 후단에 병렬로 접속된 제1 내지 3 라인 콘덴서(Cx1, 2, 3)를 포함하며, AC 라인에 포함되어 있는 잡음 및 입력 전원의 공통 위상에 존재하는 노이즈를 상쇄시켜서 외부로 발생되는 전자파 및 내부에 노이즈가 유입되는 것을 차단하는 기능을 수행할 수 있다.
도 2를 참조하면, EMI 라인 필터부(10)는 AC 입력라인에 각각 코일(LF1, LF2)과 콘덴서(Cx1)(Cx2)가 2단으로 연결된다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, AC입력단을 통해서 입력되는 1단에서는 상용 교류입력에 포함된 고주파 잡음을 제거하고 2단의 필터는 하나의 코어에 같은 방향으로 같은 횟수만큼 코일을 감아서 만든 것으로 입력 전원의 공통위상에 대한 노이즈를 서로 상쇄하여 제거하는 작용을 할 수 있다.
브릿지부(20)는 브릿지 회로에 의하여 전파 정류를 수행하여 입력된 교류전압을 맥류전압으로 변환한다.
브릿지부(20)에서 전파정류된 후 코일(FB3)과 콘덴서(C1)로 이루어지는 평활회로에서 평활된다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 코일(FB3)과 콘덴서(C1)는 저역필터로 구성되면서 그 차단주파수가 직류전원에 포함되어 있는 리플 주파수보다 훨씬 작게 설정됨으로써 정류된 직류 전원 중에 포함되어 있는 리플을 제거할 수 있다.
상기 브릿지부(20)의 출력단에는 역률 보상 회로부(30)가 연결되어 역률을 개선하고 정류된 직류 전압의 리플을 전반적으로 제거하는 기능이 수행된다.
역률 보상 회로부(30)는 역률 보상용 트랜스 포머(T1), 두 개의 고압 콘덴서((CP101, CP102))가 병렬로 접속된 안정화부, 상기 고압 콘덴서의 충방전을 제어하는 파워 스위칭 소자(MOSFET(Q1)), 상기 파워 스위칭 소자를 제어하는 역률 보상 주제어 부(PFC 컨트롤 IC(IC1))를 포함한다.
상기 역률 보상 회로부(30)는 교류전압의 90 ~ 270V로 입력된 전압을 최대치 값에 해당하는 1. 4(√2)배인 130~ 333V의 역률 보상 직류 전원을 만든 후, 파워 MOSFET(Q1)의 스위칭에 의하여 출력 콘덴서로 130~ 333V의 출력전압을 출력하게 된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 역률 보상 회로부(30)는 트랜스 포머(T1)에서 발생되는 역기전력을 파워 스위칭 소자(MOSFET(Q1))의 on/off 단속에 의하여 출력단에 두 개의 고압 콘덴서(CP101, CP102)를 병렬로 연결한 안정화부에서 안정된 출력 전압을 출력하도록 할 수 있다.
역률 보상 회로부의 역률 보상 주제어부(도 2를 참조하여 이하 "PFC 컨트롤 IC(IC1)"로 지칭한다.)의 각 입출력 단자의 기능은 다음을 포함한다.
역률 보상 주제어부(IC1)의 일측 단자(INV)는 분압저항(R3, 4, 8, 9)과 접속되며, 분압저항(R3, 4, 8, 9)에 의한 전압을 반전시켜 내부의 오차 증폭기에 인가하는데 사용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 역률 보상 회로부의 주제어부(IC1)의 일 단자(out)는 파워 스위칭 소자(파워 MOSFET(Q1))를 구동하기 위한 게이트 전압을 발생시키게 되며 파워 스위칭 소자 구동용 다이오드(ZD3)와 게이트 구동용 병렬저항(R14)을 거쳐서 파워 스위칭 소자(파워 MOSFET(Q1))의 게이트 단에 접속된다.
역률 보상 회로부의 주제어부(IC1)의 의 다른 일 단자(VCC)는 역률 보상 회로부의 주제어부(IC1) 내의 각 구동부 및 주제어부에 전원을 공급하는 단자이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 역률 보상 회로부의 주제어부(IC1)의 단자(CS)는 내부에 구성되는 과전류 보호용 비교기의 입력단자로 사용되며, 과전류 감지저항(R16)의 감지전압이 내부의 임계 설정치로 정해진 값의 범위에 따라, 역률 보상 회로부의 주제어부(IC1)의 일 단자(out)로 파워 스위칭 소자(파워 MOSFET(Q1))를 단속할 수 있는 게이트 제어용 구동 전압을 발생시킨다.
전술한 역률 보상 회로부의 주제어부(IC1)의 제어 동작으로 파워 스위칭 소자(MOSFET(Q1))의 GATE전압을 제어하여 파워 스위칭 소자(파워 MOSFET(Q1))는 on-off로 동작하게 된다.
파워 스위칭 소자(파워 MOSFET(Q1))의 동작으로 Transformer(T1)에 전압이 인가되면, Transformer(T1)의 2차 권선에 유도 전압을 발생시킨다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 2차 권선의 유도전압은 저항(R1)과 ZCD(Zero Crossing Detection)회로를 통하여 전술한 역률 보상 회로부의 주제어부(IC1)에 안정적인 구동전압을 형성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 트랜스포머(T1)의 주권선측 출력단에는 파워 스위칭 소자(MOSFET(Q1))의 드레인이 연결되며, 파워 스위칭 소자(MOSFET(Q1))의 소오스는 제 1 과전류 감지저항(R16)을 통해 역률 보상 회로부의 주제어부(IC1)의 단자(CS)에 연결되고, 제 2 과전류 감지저항(R17)을 통해 접지에 연결된다.
분압저항(R3, 4, 8, 9)에 의해 내부의 오차 증폭기에서 증폭된 신호는 역률 보상 회로부의 주제어부(IC1)의 단자(Vcc)로 입력된 기준신호에 곱해져서 트랜스포머(T1)의 주권선을 통해 흐르는 출력전압을 제어한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 역률 보상 회로부의 주제어부(IC1)의 일측 단자(INV)로 설정된 전압보다 출력전압이 감소되어 입력되면, 내측에 구비된 오차 증폭기에서는 설정된 기준신호와 입력전압 간의 차가 증가하는 신호가 발생된다. 이때 역률 보상 회로부의 주제어부(IC1)에서는 파워 스위칭 소자(MOSFET(Q1))의 듀티비를 증가하는 방향으로 제어하고, 이에 따라 역률 보상 회로부의 출력전압이 증가한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 역률 보상 회로부의 주제어부(IC1)의 일측 단자(INV)로 설정된 전압보다 출력전압이 증가되어 입력되면, 역률 보상 회로부의 주제어부(IC1)에서는 파워 스위칭 소자(MOSFET(Q1))의 듀티비를 감소하는 방향으로 제어하고, 이에 따라 출력전압이 감소하게 된다. 따라서 항상 정전압이 출력되어 역률을 보상할 수 있다.
출력단에 병렬로 접속된 안정화부의 출력 고압콘덴서(CP101, CP102)는 파워 스위칭 소자(MOSFET(Q1))가 턴/오프되면 트랜스포머(T1)의 주권선을 통해 흐르는 전류에 의해 충/방전되어 출력전압을 생성하는 작용을 한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 트랜스포머(T1)와 출력 고압 콘덴서(Ch101, ch102)의 충/방전을 통하여 DC전압에 포함되어 있는 리플을 제거함으로써 전원출력단(Vout)에 LED를 연결하여 작동시킬 때 LED에서 발생될 수 있는 플리커를 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 역률 보상 회로부(30)는 역률 보상 회로부의 주제어부(IC1)에서 일측 단자(Vcc)로 입력된 기준신호, 분압저항(R3, 4, 8, 9)에 의한 출력측 전압, 제1, 2 과전류 감지저항(R16)(R17)에 의한 신호, 그리고 트랜스포머(T1)의 보조권선을 통해 감지되는 제로 크로싱 신호를 이용하여 주제어부(IC1)에 접속되는 파워 스위칭 소자(파워 MOSFET(Q1))의 스위칭을 제어함으로써 역률을 보상할 수 있도록 제어될 수 있다. 즉, 파형이 일치하는 구간에서 전압이 공급될 수 있도록 제어함으로써 역률을 보상할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 역률보상 회로부(30)는 역률이 90% 이상 유지될 수 있도록 제어하는 효과를 가진다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 역률 보상 회로부(30)의 출력단은 전류 제어 회로부(40)의 입력단에 연결된다.
전류 제어 회로부(40)는 역률 보상 회로부(30)의 출력단의 전압을 정전류로 제어하는 기능을 수행한다.
전류 제어 회로부(40)는 정전류 주제어부(IC2)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 정전류 주제어부(IC2)의 일측 단자(CS)는 전류를 감지하는 전류 감지 단자 기능을 수행할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제2스위칭 소자(Q2)의 소스단은 전류저항(R105)과 병렬로 접속된 제1, 2 전류저항(R106, R107)이 온도저항(Rt201) 및 가변저항(VR1)으로 연결된 저항회로가 접지단으로 연결된다.
한편, 제2스위칭 소자(Q2)의 소스단은 제1전류저항(R106)을 거쳐서 정전류 주제어부(IC2)의 일측 단자인 전류 감지 단자(CS)와 접속된다.
또한, 제2스위칭 소자(Q2)의 소스로부터 제2 전류저항(R107), 온도저항(Rt201) 및 가변저항(VR1)을 거쳐서 정전류 주제어부(IC2)의 전류 감지 단자(CS)에 접속된다.
즉, 정전류 주제어부(IC2)의 전류 감지 단자(CS)는 제2스위칭 소자(Q2)의 피드백 전류가 온도저항(Rt201) 및 가변저항(VR1)을 거쳐서 흐르는 전류에 의하여 인가되는 전류 감지 전압이 입력된다.
정전류 주제어부(IC2)에는 제2스위칭 소자(Q2)의 게이트와 접속되어 제2스위칭 소자(Q2)의 게이트에 구동 신호를 발생시키는 게이트 PWM 신호 단자(GATEPWM)를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 정전류 주제어부(IC2)에서는 전류 감지 단자(CS)에서 감지되는 전류 저항의 전압이 상한선 일정전압 이상이거나 하한선 일정전압 이하인 경우에는 게이트 PWM 신호 단자에서 제2스위칭 소자(Q2)의 게이트에 전압 상승 또는 전압 하강 신호를 보내어 엘이디에 흐르는 전류가 항상 일정 전류가 되도록 정전류 제어를 한다.
본 발명의 일 실시 예에서는 부하측 엘이디에 대한 온도 보상부를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 보상부는 전류 피드백 단에 온도 기준 저항(R202)과 병렬로 접속된 PTC 서미스터가 접속된다.
PTC 서미스터(PTC1)는 온도에 따라 저항이 변화하는 온도 저항으로 부하 엘이디와 인접한 부근에 배치되어 장착된다.
상기 온도 보상부는 엘이디 램프의 주변 온도가 60도 이상 올라가게 되면 정전류 주제어부(IC2)에 장착된 일측 단자인 게이트PWM 신호 단자에서 게이트에 전압 하강 신호를 보내어 부하 엘이디의 온도가 더 이상 올라가지 않게 제어되도록 프로그램된다.
따라서 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 엘이디의 사용온도에 따라 자동으로 엘이디 공급 전압을 제어하여 공급할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에서는 공급전압 제어부를 채용하여 엘이디 부하의 스트링 개수에 따라 부하 공급 전압을 선택적으로 가감하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 부하전압제어부는 전류 피드백 단에 직렬로 가변저항기를 접속하여 전류 피드백 전압을 조정함으로써 엘이디에 공급되는 공급 전압을 조절할 수 있다.
즉, 정전류 주제어부(IC2)에서는 전류 감지 단자(CS)에 Vref/전체 전류저항 를 유지하는 정전류가 흐를 수 있도록 제어가 되기 때문에 전체 전류 저항을 가감하도록 제어함으로써, 공급전압을 제어할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 정전류 주제어부(IC2)에서는 전술한 역률 보상 회로부(30)에서 1.4배로 승압된 130~ 393[V]의 전압을 70% 내의 안정된 엘이디 공급 전압으로 출력되도록 제2스위칭 소자(Q2)의 on-off 단속 타임을 제어한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 역률 보상 회로부(30)에서 출력되는 승압된 DC전압은 전류 제어 회로부(40)의 Ferrite bead(F11, 12, 13)와 인덕터(L101)를 통하여 출력되면서 남아있는 리플이 제거된다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 역률 보상 회로부(30)에서 1.4배로 역률 보상된 전압을 전류 제어 회로부(40)에서 LED 램프에 공급하기 위하여 70%의 레벨로 스텝 다운되고 정전류 제어된 상태의 전압으로 출력된다.
따라서 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 역률보상 회로부(30) 및 전류 제어 회로부(40)를 통해 역률이 개선되고 리플이 안정적으로 제거되며, 온도에 따른 안정적인 전압이 제공할 수 있으며, 전원출력단(Vout)에 LED를 연결하여 작동시킬 때 LED에서 발생될 수 있는 플리커를 방지할 수 있는 효과가 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 LED LAMP 전원공급장치는 제어 회로 내의 조정 POINT인 부하전압제어부를 활용하여 정형화된 LED STRING (LED LAMP의 소비전력을 결정 짓는 LED의 직렬 연결 갯 수 및 병렬 연결 갯 수)이 아닌 다양한 소비전력의 LAMP에 적용이 종류의 STRING 구현이 가능하다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED LAMP 전원공급장치는 역률 보상 및 리플을 최대한 억제할 수 있으며, 20% 미만의 THD(TOTAL HARMONIC DISTORTION )를 가지고 FLICKER(LAMP의 깜빡임)의 발생을 최소화할 수 있는 특성을 구현할 수 있다.
10: EMI 라인 필터부
20: 브릿지부
30: 역률보상 회로부
40: 전류 제어 회로부
50: 엘이디 램프부
CP101, CP102: 고압 출력 콘덴서
CY1~CY2, CX1~CX3 Cn: 콘덴서
LF1~LF2, L101: 인덕터(coil)
Rn: 저항
FBn: Ferrite bead
FBC1~FBC3: Ferrite bead coil
T1; 트랜스 포머
Q1~Q2: MOSFET
(n은 자연수임)

Claims (8)

  1. AC 라인에 포함되어 있는 잡음 및 입력 전원의 공통 위상에 존재하는 노이즈를 상쇄시켜서 외부로 발생되는 전자파 및 내부에 노이즈가 유입되는 것을 차단하는 EMI 라인 필터부;
    상기 EMI 라인 필터부에 접속되어 브릿지 회로에 의하여 전파 정류를 수행하여 입력된 교류전압을 맥류전압으로 변환하는 브릿지부;
    상기 브릿지부에 접속되며, 역률 보상용 트랜스 포머, 두 개의 출력 콘덴서가 병렬로 접속된 안정화부, 상기 출력 콘덴서의 충·방전을 제어하는 파워 스위칭 소자, 상기 파워 스위칭 소자의 스위칭 듀티비를 제어하는 역률 보상 주제어부를 포함하며, 상기 맥류 전압을 입력 전원의 1.4배의 역률 보상 직류 전압으로 변환하여 상기 안정화부를 통하여 역률이 보상된 직류 전압으로 출력하는 역률 보상 회로부; 및
    상기 역률 보상 회로부에 접속되며, 상기 역률 보상 직류 전압을 70%의 레벨로 스텝 다운하여 정전류 제어된 상태의 전압으로 엘이디 램프의 부하 공급 전압으로 출력하는 전류제어 회로부;
    를 포함하며,
    상기 전류제어회로부는 상기 엘이디 램프에 공급되는 전압을 단속 제어하는 제2스위칭 소자 및 상기 제2스위칭 소자를 통하여 흐르는 부하전류의 피드백 전류를 입력받아 상기 제2스위칭 소자의 게이트 전압을 제어하여 공급하는 정전류 주제어부를 포함하되, 상기 피드백 전류 경로에 상기 엘이디 램프의 온도에 따라 제어신호를 발생시키는 온도 보상부 및 상기 엘이디 램프의 소비전력에 맞추어 제어신호를 발생시키는 부하전압제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역률 보상회로와 전류제어회로를 포함하는 LED LAMP 전원공급장치
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 역률 보상 회로부는 역률 보상 주제어부에서 일측 단자로 입력된 기준 전압신호, 상기 역률 보상용 트랜스 포머의 일차측 권선과 접지 사이에 접속된 분압저항에 의한 출력측 전압, 상기 파워 스위칭 소자의 일측 단자에 접속된 제1, 2과전류 감지저항에 의한 전압 신호 및 트랜스포머의 보조권선을 통해 감지되는 제로 크로싱 신호를 이용하여, 상기 역률 보상 주제어부에서 상기 파워 스위칭 소자의 게이트로 제어신호를 발생시켜서 상기 파워 스위칭 소자의 스위칭을 제어함으로써 역률을 보상할 수 있도록 제어되는 것을 특징으로 하는 역률 보상회로와 전류제어회로를 포함하는 LED LAMP 전원공급장치
  3. 제1항에 있어서,
    상기 역률 보상 회로부는 상기 파워 스위칭 소자의 스위칭제어에 의하여 발생되는 트랜스포머의 역기전력과 상기 출력 콘덴서의 충 방전을 통하여 상기 맥류 전압에 포함되어 있는 리플을 감소시키는 것을 특징으로 하는 역률 보상회로와 전류제어회로를 포함하는 LED LAMP 전원공급장치
  4. 제1항에 있어서,
    상기 온도 보상부는 상기 피드백 전류 경로에 온도 기준 저항(R202)과 병렬로 접속된 PTC 서미스터가 직렬로 접속된 것이며, 상기 PTC 서미스터는 상기 LED LAMP와 인접하게 배치되어 LED LAMP의 주변 온도가 섭씨 60도가 초과되면 상기 엘이디 램프에 공급되는 부하전압을 감소시키는 제어신호가 발생하는 것을 특징으로 하는 역률 보상회로와 전류제어회로를 포함하는 LED LAMP 전원공급장치
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 부하전압 제어부는 상기 피드백 전류 경로에 직렬로 가변저항기를 접속하여 전류 피드백 전압을 조정하는 것을 특징으로 하는 역률 보상회로와 전류제어회로를 포함하는 LED LAMP 전원공급장치
  6. 제1항에 있어서
    상기 역률 보상 주제어부의 일측 제어단자는 내부에 구성되는 과전류 보호용 비교기의 입력단자로 사용되며, 상기 제1, 2 과전류 감지저항에 의한 전압 신호가 내부의 임계 설정치로 정해진 값의 범위에 따라, 상기 역률 보상 주제어부의 일측 출력 단자로부터 상기 파워 스위칭 소자의 on-off를 제어할 수 있는 게이트 전압 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 역률 보상회로와 전류제어회로를 포함하는 LED LAMP 전원공급장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 EMI 라인 필터부는 AC 입력라인에 각각 두 개의 코일과 상기 두 개의 코일에 각각 병렬로 접속되는 2개의 콘덴서가 각각 2단으로 접속되며, 1단에서는 AC 입력라인을 통해서 입력되는 상용 교류입력에 포함된 고주파 잡음을 제거하고 2단에서는 AC 입력 전원의 공통위상에 대한 노이즈를 서로 상쇄하여 제거하는 작용을 하는 것을 특징으로 하는 역률 보상회로와 전류제어회로를 포함하는 LED LAMP 전원공급장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 역률 보상 회로부의 출력 전압이 감소되어 상기 역률 보상 주제어부의 입력 단자로 설정된 전압보다 감소된 전압이 입력되면, 역률 보상 주제어부의 내장된 오차 증폭기에서 설정된 기준신호와 입력전압 간의 차가 증가하는 증가 신호를 발생시키고, 상기 역률 보상 주제어부는 상기 증가 신호를 상기 파워 스위칭 소자의 게이트로 출력하는 것을 특징으로 하는 역률 보상회로와 전류제어회로를 포함하는 LED LAMP 전원공급장치.
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