KR101543292B1 - 섬광램프 점등용 충전회로 및 이의 제어방법 - Google Patents

섬광램프 점등용 충전회로 및 이의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 섬광램프 점등용 충전회로는 교류전원의 주파수를 가변시켜 출력하는 고주파 스위칭 고전압 발생부, 교류전원을 정류하여 전하를 충전하는 충전부, 충전부에 충전되는 전하에 대한 전압을 기 설정된 기준전압과 비교한 후 비교 값을 출력하는 충전전압 변동 감지부, 비교 값에 따라 출력하는 교류전원의 주파수를 제어하는 여진 주파수 제어부 및 섬광램프로 충전부에 의해 충전된 전원을 인가하고 설정된 주기에 기초하여 충전부로 방전전류가 저장되도록 접지 영역으로 방전되는 방전전류를 차단하는 방전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 방전 제어부(900)에 의해 방전전류를 저장할 수 있으므로 충전 소요 시간을 감소시킬 수 있으므로, 제품의 성능 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

섬광램프 점등용 충전회로 및 이의 제어방법{CHARGING CIRCUIT FOR LIGHTING FLASH LAMP AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}
본 발명은 섬광램프 점등용 충전회로 및 이의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전원을 충전하여 섬광램프에 전원을 인가하는 섬광램프 점등용 충전회로 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
레이저는 일반적으로 들뜬 상태(여기 상태)에 있는 원자 물질의 유도 복사 성질을 이용하여 발생하는 빛을 지칭하는 것으로서, 이러한 레이저의 발생을 위한 기본적인 생성 원리는 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 생성 원리는 원자집단(또는 물질)의 적당한 두 에너지 준위 사이에서 반전분포(에너지가 높은 준위의 원자 분포수가 낮은 준위보다 많은 상태를 지칭하며 음온도 상태라고도 함)를 만든다. 두 준위 사이의 에너지 차이에 주파수가 공명하는 빛에 유발되고 높은 준위의 원자가 낮은 준위로 전이하여 에너지를 광에 주는 유도복사가 일어난다. 유도복사에 의해 입사광은 주파수 위상이 같고 세기가 증대되도록 증폭된다. 이러한 증폭된 광을 반복하여 왕복시키면 광이 발진되어 레이저가 된다. 예를 들어, 공진기는 기본적으로 반사율이 높은 2개의 평면 거울을 서로 평행하게 놓은 것으로서 면에 수직인 정상파가 공진모드이다.
레이저 광선을 발진하기 위해 널리 사용되는 방식은 막대형 광원매질에 강력한 섬광을 조사하여 광자를 여기시킴으로써 레이저광을 발진시키는 방식이 있다. 여기서, 섬광을 발생시키는 섬광램프로는 Xenon 또는 Crypton 램프 등이 사용되며, 섬광을 발생시키기 위해서 에너지 충전용 커패시터에 고전위의 전하를 충전하였다가 충전된 전하를 섬광램프에 방전시킴으로써 점등하도록 하는 방식을 사용한다.
섬광램프에 전원을 인가하기 위한 종래의 섬광램프 점등용 충전회로(1000)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4트랜지스터(Q1, Q2, Q3, Q4는 브릿지형으로 접속 구성된 고주파 스위칭 회로로서 방형파 여진기(1120)에서 발생되는 상호 대칭된 방형파 여진 전압이 각 트랜지스터의 게이트 단자인 R과 S에 입력됨으로써, 제1트랜지스터(Q1)와 제4트랜지스터(Q4)가 동시엔 ON 되면서 제2트랜지스터(Q2)와 제3트랜지스터(Q3)가 동시에 OFF 된다. 반대로 제1트랜지스터(Q1)와 제4트랜지스터(Q4)가 동시에 OFF 되면서 제2트랜지스터(Q2)와 제3트랜지스터(Q3)가 동시에 ON 동작됨으로써 주 트랜스포터(T1)를 경유하는 전류의 방향이 순방향과 역방향으로 교번된다.
주 트랜스포머(T1)의 2차측 코일에 유도된 전압은 브릿지다이오드(BD)에서 정류된 후 섬광램프(1)에 연결되어 있는 커패시터(C1)에 충전 전압이 인가된다. 커패시터(C1)에 걸리는 충전전압에 의해 커패시터(C1)가 만충전 상태에 이르면 이를 감지하는 감지수단(미도시)에 의해 방형파 여진기(1120)의 작동이 중지된다. 방형파 여진기(1120)의 작동 중지에 따라 제1 내지 제4트랜지스터(Q1, Q2, Q3, Q4)의 게이트 단자에는 하이 임피던스 상태가 되어 작동이 모드 OFF 됨으로써 커패시터(C1)에는 충전전압이 걸리지 않게 된다. 커패시터(C1)에 충전전압이 완충된 후, 스위치(S)의 ON 작동에 의해 커패시터(C1)에 충전되어 있던 전하는 섬광램프(1) 측으로 방전됨에 따라 섬광램프가 섬광을 발생한다.
한편, 도 3은 도 2에 도시된 종래의 섬광램프 점등용 충전회로(1000)를 이용하여 방전주기(T)에 따른 충전전압을 그래프로 도시하고 있다. 일반적으로 방전시간은 충전시간에 비해 매우 짧은 시간이므로 충전 소요시간이 짧을수록 방전주기의 빈도수를 증가시킬 수 있다.
그런데, 도 3에 도시된 바와 같이 일정한 에너지를 충전하는 충전 소요시간이 비교적 길고 충전곡선의 형태가 역 지수 함수적으로 증가하기 때문에 충전초기에는 단위시간당 전압 상승치가 비교적 크게 되어 충전전류의 피크 값이 매우 높아짐에 따라 장치의 수명 신뢰도를 저하시킬 수 있는 문제점 있다. 즉, 충전시간(Tc1) 동안 충전되는 충전전압(Vc)는 순간적으로 전압상승치가 증가하여 장치에 과전류를 인가할 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 도면부호 D로 지칭되는 전원은 상용교류전원을 정류한 직류전압으로써 많은 맥동성분을 포함하고 있으며, 교류전원 입력전압의 변동에 따라 변동되는 비 정전압 전원이기 때문에 전원전압 하강에 의하여 반전 반복률의 저하 또는 전압의 상승으로 인한 서지전압(surge voltage)의 발생 시 스위칭 소자 파손 등에 따른 신뢰성 및 수명의 저하 등이 발생되는 문제점도 있다.
대한민국등록특허공보 제10-0172079호; 리셋 아이씨를 이용한 플래시 자동 충전회로
본 발명의 목적은 입력전원 전압의 변동에 유연하게 대처하며 충전주기를 최소화하여 방전주기를 높일 수 있도록 구조가 개선된 섬광램프 점등용 충전회로 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 섬광램프를 점등하는 전원을 충전하여 방전할 때 장치의 신뢰성을 확보할 수 있도록 구조가 개선된 섬광램프 점등용 충전회로 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.
상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 섬광램프 점등용 충전회로에 있어서, 교류전원의 주파수를 가변시켜 출력하는 고주파 스위칭 고전압 발생부와, 교류전원을 정류하여 전하를 충전하는 충전부와, 상기 충전부에 충전되는 전하에 대한 전압을 기 설정된 기준전압과 비교한 후 비교 값을 출력하는 충전전압 변동 감지부와, 상기 비교 값에 따라 출력하는 교류전원의 주파수를 제어하는 여진 주파수 제어부와, 상기 섬광램프로 상기 충전부에 의해 충전된 전원을 인가하고 설정된 주기에 기초하여 상기 충전부로 방전전류가 저장되도록 접지 영역으로 방전되는 상기 방전전류를 차단하는 방전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬광램프 점등용 충전회로에 의해 이루어진다.
여기서, 상기 방전 제어부는 상기 충전부와 상기 섬광램프 사이에 배치되어 상기 충전부로부터 상기 섬광램프로 인가되는 전원을 선택적으로 스위칭하는 상기 제1스위칭부 및 상기 섬광램프와 접지 영역 사이에 배치되어 상기 방전전류를 선택적으로 스위칭하는 제2스위칭부를 갖는 스위칭부와, 상기 제1스위칭부와 상기 제2스위칭부에 각각 작동 신호를 인가하는 신호 인가부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 방전 제어부는 상기 신호 인가부로부터 인가된 신호에 기초하여, 상기 제2스위칭부의 개폐주기를 조정하는 방전 조정부를 더 포함할 수 있다.
더불어, 상기 방전 제어부는 상기 제2스위칭부의 스위칭에 따라 상기 충전부로 상기 방전전류를 안내하는 다이오드(D1)를 더 포함할 수 있다.
상기 신호 인가부는 상기 충전부에 충전된 전원이 상기 섬광램프로 인가되도록 상기 제1스위칭부의 작동을 제어하는 제어 신호를 인가하고, 상기 방전전류가 일정 주기로 상기 충전부에 저장되도록 제2스위칭부의 작동을 제어하는 제어 신호를 인가할 수 있다.
그리고, 상기 제1스위칭부는 실리콘 제어 정류소자(SCR; Silicon-Controlled Rectifier thyristor)를 포함할 수 있다.
상기 제2스위칭부는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT; Insulated Gate Bipolar Transistor)와 전계 효과 트랜지스터(FET; Field Effect Transistor) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 고주파 스위칭 고전압 발생부는 직렬 공진방식에 따라 구동전원을 고주파 교류전원으로 변환시킬 수 있다.
상기 고주파 스위칭 고전압 발생부는 상용교류전류가 정류된 구동전원을 고주파 교류전원으로 변환시켜 출력하며 입력되는 신호에 따라 출력되는 교류전원의 주파수를 가변시켜 출력할 수 있다.
상기 충전전압 변동감지부는 상기 충전부에 의해 충전되는 전하의 변화를 전압의 변화로 변환 검출하여 기 설정된 기준전압과 비교한 후 비교 값을 출력할 수 있다.
여진 주파수 제어부는 상기 비교 값에 따라 고주파 스위칭 고전압 발생부에 신호를 인가하여 상기 고주파 스위칭 고전압 발생부에서 출력하는 교류전원의 주파수를 제어하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 여진 주파수 제어부는 상기 충전전압 변동 감지부에서 출력되는 비교 값이 기 설정된 기준전압보다 커지는 경우 상기 고주파 스위칭 고전압 발생부의 공진 주파수를 기준 주파수에서 높은 주파수 대역으로 제어하는 것이 바람직하다.
상기 고주파 스위칭 고전압 발생부는 상용교류전류가 정류된 구동전원을 드레인 단자에 입력받는 제1트랜지스터(Q1)와, 상기 제1트랜지스터(Q1)의 소스 단자에 드레인 단자가 연결되며 소스 단자는 접지되는 제2트랜지스터(Q2)와, 상기 제1트랜지스터(Q1)의 드레인 단자에 일단이 연결되는 제2커패시터(C2)와, 상기 제2커패시터(C2)의 타단에 일차측 코일의 일단이 연결되는 주 트랜스포머(T1)와, 상기 주 트랜스포머(T1) 일차측 코일의 타단과 상기 제1트랜지스터(Q1)의 소스 단자 사이에 직렬 연결되는 인덕터(L1)와, 상기 여진주파수 제어부에서 입력되는 신호에 따라 상기 제1 및 제2트랜지스터(Q1, Q2)의 게이트 단자에 상호 대칭이 되는 여진전압을 인가하는 방형파 여진기를 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제의 해결수단은, 본 발명에 따라 섬광램프 점등용 충전회로의 제어방법에 있어서, (a) 교류전원의 주파수를 가변시켜 출력하는 단계와, (b) 충전되는 전하의 변화를 전압의 변화로 변환 검출하여 기 설정된 기준전압과 비교한 후, 비교 값을 출력하는 단계와, (c) 상기 비교 값에 따라 출력하는 교류전원의 주파수를 제어하는 단계와, (d) 교류전원을 정류하여 전하를 충전하는 단계와, (e) 상기 (d) 단계에서 충전된 전원을 상기 섬광램프에 인가하고 일정 주기에 따라 방전전류를 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬광램프 점등용 충전회로의 제어방법에 의해서도 이루어진다.
여기서, 상기 섬광램프 점등용 충전회로는 상기 (d) 단계에서 전하를 충전하는 커패시터를 포함하고, 상기 (e) 단계에서 상기 방전전류의 저장은 상기 커패시터에서 이루어지는 것이 바람직하다.
바람직하게 상기 섬광램프는 점등용 충전회로는 스위칭부를 더 포함하고, 상기 섬광램프에 인가되어 접지 영역으로 방전되는 상기 방전전류를 상기 커패시터로 안내하도록 상기 스위칭부의 작동을 제어할 수 있다.
더욱 바람직하게 상기 방전전류가 상기 커패시터에 저장되도록 일정 주기로 상기 스위칭부의 작동을 OFF 할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 섬광램프 점등용 충전회로 및 이의 제어방법의 효과는 다음과 같다.
첫째, 방전 제어부에 의해 방전전류를 저장하여 충전 소요 시간을 감소시킬 수 있으므로, 제품의 성능 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 입력전원 전압의 변동에 유연하게 대처하여 충전에 소요되는 시간을 단축시킴으로써, 제품의 수명 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도1은 일반적인 레이저의 발생 원리를 설명하는 개략 구성도,
도 2는 종래의 섬광램프 점등용 충전회로의 구성도,
도 3은 도 2에 도시된 섬광램프 점등용 충전회로에 따른 에너지 충전 특성 그래프,
도 4는 본 발명에 다른 섬광램프 점등용 충전회로의 구성도,
도 5는 도 4에 도시된 섬광램프 점등용 충전회로의 에너지 충전 특성 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 섬광램프 점등용 충전회로의 방전 전류 특성 파형,
도 7은 본 발명에 따른 섬광램프 점등용 충전회로의 방전 제어부의 제어신호 파형,
도 8은 10Hz 발진 주기의 레이저 장치에서의 도 7에 도시된 방전 제어부의 제어신호 파형,
도 9는 본 발명에 따른 섬광램프 점등용 충전회로의 제어 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 섬광램프 점등용 충전회로 및 이의 제어방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 다른 섬광램프 점등용 충전회로의 구성도이고, 도 5는 도 4에 도시된 섬광램프 점등용 충전회로의 에너지 충전 특성 그래프이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 섬광램프 점등용 충전회로(10)는 고주파 스위칭 고전압 발생부(100), 충전부(300), 충전전압 변동 감지부(500), 여진 주파수 제어부(700) 및 방전 제어부(900)를 포함한다. 여기서, 도 2의 종래의 섬광램프 점등용 충전회로를 설명할 때와 동일하게 만충전 감지수단은 미도시했음을 알려둔다.
고주파 스위칭 고전압 발생부(100)는 제1트랜지스터(Q1), 제2트랜지스터(Q2), 제2커패시터(C2), 주 트랜스포머(T1), 인덕터(L1), 방형파 여진기(120) 및 제3커패시터(C3)를 포함한다.
제1트랜지스터(Q1)는 상용교류전류가 정류된 구동전원을 드레인 단자에 입력받고, 제2트랜지스터(Q2)는 제1트랜지스터(Q1)의 소스 단자에 드레인 단자가 연결되며 소스 단자는 접지된다. 그리고, 제2커패시터(C2)는 제1트랜지스터(Q1)의 드레인 단자에 일단이 연결되고, 주 트랜스포머(T1)는 제2커패시터(C2)의 타단에 일차측 코일의 일단이 연결된다. 인덕터(L1)는 주 트랜스포머(T1) 일차측 코일의 타단과 제1트랜지스터(Q1)의 소스 단자 사이에 직렬 연결되고, 방형파 여진기(120)는 여진주파수 제어부(700)에서 입력되는 신호에 따라 제1 및 제2트랜지스터(Q1, Q2)의 게이트 단자에 상호 대칭이 되는 여진전압을 인가한다.
고주파 스위칭 고전압 발생부(100)는 상용교류전원을 정류한 직류전압을 LC 공진을 이용한 Half-Bridge Topology의 제1트랜지스터(Q1) 및 제2트랜지스터(Q2)에서 교번 ON-OFF 한다. 제1트랜지스터(Q1) 및 제2트랜지스터(Q2)에서 교번 ON-OFF 에 따라 스위칭된 전압은 직렬 LC 공진 인덕터(L1)과 제2커패시터(C2)를 거쳐 주 트랜스포머(T1)의 1차측에 고주파 교류전원을 입력한다. 고주파 스위칭 고전압 발생부(100)는 주 트랜스포머(T1)의 2차측에 출력되는 고주파 교류전원을 브릿지 다이오드(BD)로 정류하여 직류전압을 설정된 전압까지 충전부(300)의 제1커패시터(C1)에 충전한다.
충전부(300)는 고주파 스위칭 고전압 발생부(100)에서 출력되는 교류전원을 정류하여 전하를 충전한다. 세부적으로 충전부(300)는 직류전압을 설정된 전압까지 충전하는 제1커패시터(C1)와 제1커패시터(C1)에 직류전압이 충전되도록 고주파 교류전원을 정류하는 브릿지 다이오드(BD)를 포함한다. 충전부(300)의 제1커패시터(C1)에 충전된 전원은 후술할 방전 제어부(900)의 스위칭부(920) 작동에 따라 섬광램프(1)에 인가되고, 방전전류는 접지 영역으로 방전되거나 제1커패시터(C1)로 저장 된다.
충전전류 변동 감지부(500)는 저항(R1)과 비교기(520)를 포함한다. 저항(R1)은 충전부(300) 내부의 충전전류가 흐르는 경로상에 직렬로 연결되어 전류를 감지한다. 즉, 저항(R1)은 전류 센싱용으로 사용된다. 비교기(520)는 저항(R1)에서 센싱된 값을 설정된 기준전압(Vref)과 비교하여 그 비교 값을 출력한다.
여진 주파수 제어부(700)는 비교 값에 따라 고주파 스위칭 고전압 발생부(100)에 신호를 인가하여, 고주파 스위칭 고전압 발생부(100)에서 출력하는 교류전원의 주파수를 제어한다. 본 발명의 일 실시 예로서, 여진 주파수 제어부(700)는 여진 주파수 제어회로(720)로 구성된다. 여진 주파수 제어부(700)는 충전전류 변동 감지부(500)의 비교기(520)의 출력 신호를 여진 주파수 제어신호로 수령하여 펄스 폭을 유지한 주파수를 가변하여 충전부(300)의 충전 전압 특성을 도 5와 같이 유지시킬 수 있는 정 전류 제어를 한다. 여진 주파수 제어부(700)는 충전부(300)의 충전전압을 피드백 받아 설정된 전압까지 제1커패시터(C1)에 충전전압을 제어한다.
여기서, 도 5와 같은 충전 특성을 얻게 되는 이유를 간략히 살펴보면, 커패시터의 용량이 C라고 가정하고 해당 커패시터에 충전하고자 하는 전압을 V라 가정하며 커패시터에 충전되어야 하는 전하량을 q라 가정할 때 각 변수들 간의 관계식은 아래의 [수학식 1]과 같이 정의할 수 있다.
Figure 112014030695697-pat00001
[수학식 1]
본 발명에 따른 충전곡선의 특성이 선형적이기 때문에 충전 속성이 임의의 기울기(
Figure 112014030695697-pat00002
)가 되기 위해 필요한 변수의 특성을 살펴보기 위해 [수학식 1]을 시간의 변화(
Figure 112014030695697-pat00003
)로 나누어 기울기와 연관시켜 정리하면 아래의 [수학식 2]와 같이 정의된다.
Figure 112014030695697-pat00004
[수학식 2]
이때, 상기의 [수학식 2]에서 단위시간(
Figure 112014030695697-pat00005
)당 흐르는 전하(q)는 전류이기 때문에 이를 정리하면 아래의 [수학식 3]과 같이 정의할 수 있다.
Figure 112014030695697-pat00006
[수학식 3]
따라서 변수 C는 커패시터의 용량 값이므로 항상 고정되어 있고 결국 흐르는 전류를 일정하게 유지하면 충전곡선의 특성은 선형적으로 변화할 수 있게 된다.
다음으로 방전 제어부(900)는 섬광램프(1)로 충전부(300)에 의해 충전된 전원을 인가하고, 설정된 주기에 기초하여 충전부(300)에 방전전류가 저장되도록 접지 영역으로 방전되는 방전전류를 차단한다. 즉, 방전 제어부(900)는 섬광램프로(1)로 충전된 전원이 인가될 때, 접지 영역으로 방전전류를 안내하거나 제1커패시터(C1)로 안내하도록 방전전류의 흐름을 제어한다.
방전 제어부(900)는 본 발명의 일 실시 예로서, 스위칭부(920), 신호인가부(940), 방전 조정부(960) 및 다이오드(D1)를 포함한다. 스위칭부(920)는 충전부(300)와 섬광램프(1) 사이에 배치되어 충전부(300)로부터 섬광램프(1)로 인가되는 전원을 스위칭하는 제1스위칭부(922)와, 섬광램프(1)와 접지 영역 사이에 배치되어 방전전류를 선택적으로 스위칭하는 제2스위칭부(924)를 포함한다. 여기서, 제1스위칭부(922)는 사이리스터의 일종인 실리콘 제어 정류소자(SCR; Silicon-Controlled Rectifier thyristor)를 포함하고, 제2스위칭부(924)는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT; Insulated Gate Bipolar Transistor)와 전계 효과 트랜지스터(FET; Field Effect Transistor) 중 어느 하나를 포함한다. 물론, 제1스위칭부(922)는 실리콘 제어 정류소자와 같은 역할을 할 수 있는 공지된 다양한 사이리스터가 사용될 수 있고, 제2스위칭부(924)는 절연 게이트 양극성 트랜지스터 또는 전계 효과 트랜지스터와 같은 역할을 수행할 수 있는 공지된 다양한 스위칭 소자가 사용될 수 있다.
신호 인가부(940)는 충전부(300)에 충전된 전원이 섬광램프(1)로 인가되도록 제1스위칭부(922)의 작동을 제어하는 제어 신호를 인가하고, 방전전류가 일정 주기로 충전부(300)에 저장되도록 제2스위칭부(924)의 작동을 제어하는 제어 신호를 인가한다.
방전 조정부(960)는 신호 인가부(940)로부터 인가된 신호에 기초하여 제2스위칭부(924)의 개폐주기를 조정한다. 실질적으로 방전 조정부(960)는 신호 인가부(940)로부터 인가된 신호를 수신하고 수신된 신호에 기초하여 제2스위칭부(924)의 ON-OFF 주기를 설정한다. 다이오드(D1)는 제2스위칭부(924)의 스위칭에 따라 충전부(300)로 방전전류를 안내한다. 다이오드(D1)는 제1커패시터에 저장되는 방전전류에 의해 회로에 무리가 가는 점을 해소하는 장점이 있다.
도 6은 본 발명에 따른 섬광램프 점등용 충전회로의 방전 전류 특성 파형, 도 7은 본 발명에 따른 섬광램프 점등용 충전회로의 방전 제어부의 제어신호 파형, 그리고 도 8은 10Hz 발진 주기의 레이저 장치에서의 도 7에 도시된 방전 제어부의 제어신호 파형이다.
도 6 내지 도 8에 도시된 파형들은 본 출원인이 실험한 데이터의 파형을 도시한 것이다.
도 6은 스위칭부(920)를 제어하는 신호를 D1, 방전전류를 D2 및 충전전압을 D3이라 할 때, D1 내지 D3의 파형을 나타내고 있다. 상세하게 D1의 신호의 23.36us 후 D2를 차단하여 제1커패시터(C1)의 충전전압을 800V 저장시킨 실시 예를 나타낸다. 도 7은 제2스위칭부(924) 제어신호를 E1 및 제2스위칭부(924)에 인가되는 신호를 E2라고 할 때, E1 및 E2의 파형을 나타내고 있다. 세부적으로 도 7은 방전 제어부(900)에서 E2의 신호 20us 이후 제2스위칭부(924)를 ON 작동시키는 특성 파형을 나타내고 있다. 도 8은 제2스위칭부(924) 제어신호를 F1 및 제2스위칭부(924)에 인가되는 신호를 F2라고 할 때 F1 및 F2의 파형을 나타내고 있고, 특히 10Hz로 레이저 발진을 실행할 때 제2스위칭부(924)의 주기 특성 파형을 나타내고 있다.
이렇게 본 발명에 따른 섬광램프 점등용 충전회로(10)는 제2스위칭부(924)에 방전전류 차단 신호를 주기적으로 인가하여 제1커패시터(C1)에 방전전류를 저장할 수 있으므로, 충전 소요 시간을 감소할 수 있는 장점이 있다.
마지막으로 도 9는 본 발명에 따른 섬광램프 점등용 충전회로의 제어 흐름도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 교류전원의 주파수를 가변시켜 출력한다(S100). 상세하게 설명하면, 고주파 스위칭 고전압 발생부(100)는 제1트랜지스터(Q1) 및 제2트랜지스터(Q2)로 구성되는 하프 브릿지형 고주파 스위칭 방식으로 구성되어, 방형파 여진기(120)로부터 상호 대칭되는 여진 전압을 게이트R과 S에 인가받아 상호 교번적으로 ON/OFF 작동을 반복하게 한다. 즉, 고주파 스위칭 고전압 발생부(100)는 상용교류전원을 정류한 구동전원을 고주파로 스위칭하여 고주파 교류전압으로 변환한 후 주 트랜스포머(T1)를 통해 2차측 코일로 전송한다.
충전부(300)는 고주파 스위칭 고전압 발생부(100)로부터 제공된 교류전원을 정류하여 전하를 충전한다. 상세하게 고주파 스위칭 고전압 발생부(100)로부터 제공된 교류전원은 브릿지 다이오드(BD)에 의해 정류되고 제1커패시터(C1)에 충전된다. 여기서, 충전부(300)에는 후술할 제2스위칭부(924)의 작동에 따라 방전전류가 저장된다.
충전전압 변동 감지부(500)의 저항(R1)에 걸리는 전압과 기설정된 기준전압(Vref)을 비교기(520)에 의해 비교한 후 비교 값을 출력한다(S120). 이때, S120 단계에서는 후술할 S160 단계와 구분되는 전하가 충전부(300)에 충전되면서 기 설정된 기준 전압(Vref)과 비교 후, 비교 값을 출력한다. 저항(R1)에 걸리는 전압이 기준전압(Vref) 이상으로 높아질 때는 비교기(520)의 출력전압에 의해 방형파 여진기(120)의 발진주파수를 제어하는 여진 주파수 제어부(700)가 작동하여 교류전원의 주파수를 제어한다(S140).
충전부(300)에는 교류전원을 정류한 전하를 충전한다(S160). 상세하게 교류전원은 브릿지 다이오드(BD)에 의해 정류되고 제1커패시터(C1)에 충전된다. 여기서, 충전부(300)에는 후술할 제2스위칭부(924)의 작동에 따라 방전전류가 저장된다.
방전 제어부(900)의 신호 인가부(940)가 제1스위칭부(922)에 신호를 인가하여 제1스위칭부(922)가 ON 또는 OFF 되었는지 판단한다(S180). S180 단계에서 제1스위칭부(922)가 ON 된 것으로 판단하면 제1커패시터(C1)에 충전된 전원을 섬광램프(1)에 인가한다(S200). 반면, S180 단계에서 제1스위칭부(922)가 OFF 된 것으로 판단하면 제1스위칭부(922)가 ON 되는 시점까지 판단한다.
S200 단계에서 섬광램프(1)에 전원을 인가한 후 방전 제어부의 신호 인가부(940)가 제2스위칭부(924)에 신호를 인가하여 제2스위칭부(922)가 ON 또는 OFF 되었는지 판단한다(S220). S220 단계에서 제2스위칭부(924)가 ON 된 것으로 판단하면 접지영역으로 방전전류를 방전한다(S240). 한편, S220 단계에서 제2스위칭부(924)가 OFF 된 것을 판단하면 S160 단계에서 방전전류를 저장한다(S160).
이에, 방전 제어부에 의해 방전전류를 저장할 수 있으므로 충전 소요 시간을 감소시킬 수 있으므로, 제품의 성능 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 입력전원 전압의 변동에 유연하게 대처하여 충전에 소요되는 시간을 단축시킴으로써, 제품의 수명 신뢰도륵 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 섬광램프 점등용 충전회로
100: 고주파 스위칭 고전압 발생부 300: 충전부
500: 충전전압 변동 감지부 700: 여진 주파수 제어부
900: 방전 제어부 920: 스위칭부
922: 제1스위칭부 924: 제2스위칭부
940: 신호 인가부 960: 방전 조정부

Claims (17)

  1. 섬광램프 점등용 충전회로에 있어서,
    교류전원의 주파수를 가변시켜 출력하는 고주파 스위칭 고전압 발생부와;
    교류전원을 정류하여 전하를 충전하는 충전부와;
    상기 충전부에 충전되는 전하에 대한 전압을 기 설정된 기준전압과 비교한 후 비교 값을 출력하는 충전전압 변동 감지부와;
    상기 비교 값에 따라 출력하는 교류전원의 주파수를 제어하는 여진 주파수 제어부와;
    상기 섬광램프로 상기 충전부에 의해 충전된 전원을 인가하고, 설정된 주기에 기초하여 상기 충전부로 방전전류가 저장되도록 접지 영역으로 방전되는 상기 방전전류를 차단하는 방전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬광램프 점등용 충전회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방전 제어부는,
    상기 충전부와 상기 섬광램프 사이에 배치되어 상기 충전부로부터 상기 섬광램프로 인가되는 전원을 선택적으로 스위칭하는 제1스위칭부와, 상기 섬광램프와 접지 영역 사이에 배치되어 상기 방전전류를 선택적으로 스위칭하는 제2스위칭부를 갖는 스위칭부와;
    상기 제1스위칭부와 상기 제2스위칭부에 각각 작동 신호를 인가하는 신호 인가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬광램프 점등용 충전회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 방전 제어부는 상기 신호 인가부로부터 인가된 신호에 기초하여, 상기 제2스위칭부의 개폐주기를 조정하는 방전 조정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬광램프 점등용 충전회로.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 방전 제어부는 상기 제2스위칭부의 스위칭에 따라 상기 충전부로 상기 방전전류를 안내하는 다이오드(D1)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬광램프 점등용 충전회로.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 신호 인가부는 상기 충전부에 충전된 전원이 상기 섬광램프로 인가되도록 상기 제1스위칭부의 작동을 제어하는 제어 신호를 인가하고, 상기 방전전류가 일정 주기로 상기 충전부에 저장되도록 제2스위칭부의 작동을 제어하는 제어 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 섬광램프 점등용 충전회로.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1스위칭부는 실리콘 제어 정류소자(SCR; Silicon-Controlled Rectifier thyristor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬광램프 점등용 충전회로.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제2스위칭부는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT; Insulated Gate Bipolar Transistor)와 전계 효과 트랜지스터(FET; Field Effect Transistor) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬광램프 점등용 충전회로.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고주파 스위칭 고전압 발생부는 직렬 공진방식에 따라 구동전원을 고주파 교류전원으로 변환시키는 것을 특징으로 하는 섬광램프 점등용 충전회로.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 고주파 스위칭 고전압 발생부는 상용교류전류가 정류된 구동전원을 고주파 교류전원으로 변환시켜 출력하며, 입력되는 신호에 따라 출력되는 교류전원의 주파수를 가변시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 섬광램프 점등용 충전회로.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 충전전압 변동감지부는 상기 충전부에 의해 충전되는 전하의 변화를 전압의 변화로 변환 검출하여, 기 설정된 기준전압과 비교한 후 비교 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 섬광램프 점등용 충전회로.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    여진 주파수 제어부는 상기 비교 값에 따라 고주파 스위칭 고전압 발생부에 신호를 인가하여, 상기 고주파 스위칭 고전압 발생부에서 출력하는 교류전원의 주파수를 제어하는 것을 특징으로 하는 섬광램프 점등용 충전회로.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 여진 주파수 제어부는 상기 충전전압 변동 감지부에서 출력되는 비교 값이 기 설정된 기준전압 보다 상기 충전부에 충전되는 전하에 대한 전압이 커지는 것으로 판단될 때, 상기 고주파 스위칭 고전압 발생부의 공진 주파수를 기준 주파수에서 높은 주파수 대역으로 제어하는 것을 특징으로 하는 섬광램프 점등용 충전회로.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 고주파 스위칭 고전압 발생부는,
    상용교류전류가 정류된 구동전원을 드레인 단자에 입력받는 제1트랜지스터(Q1)와;
    상기 제1트랜지스터(Q1)의 소스 단자에 드레인 단자가 연결되며, 소스 단자는 접지되는 제2트랜지스터(Q2)와;
    상기 제1트랜지스터(Q1)의 드레인 단자에 일단이 연결되는 제2커패시터(C2)와;
    상기 제2커패시터(C2)의 타단에 일차측 코일의 일단이 연결되는 주 트랜스포머(T1)와;
    상기 주 트랜스포머(T1) 일차측 코일의 타단과 상기 제1트랜지스터(Q1)의 소스 단자 사이에 직렬 연결되는 인덕터(L1)와;
    상기 여진주파수 제어부에서 입력되는 신호에 따라 상기 제1 및 제2트랜지스터(Q1, Q2)의 게이트 단자에 상호 대칭이 되는 여진전압을 인가하는 방형파 여진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬광램프 점등용 충전회로.
  14. 커패시터를 갖는 섬광램프 점등용 충전회로의 제어방법에 있어서,
    (a) 교류전원의 주파수를 가변시켜 출력하는 단계와;
    (b) 충전되는 전하의 변화를 전압의 변화로 변환 검출하여, 기 설정된 기준전압과 비교한 후 비교 값을 출력하는 단계와;
    (c) 상기 비교 값에 따라 출력하는 교류전원의 주파수를 제어하는 단계와;
    (d) 교류전원을 정류하여 상기 커패시터에 전하를 충전하는 단계와;
    (e) 상기 (d) 단계에서 충전된 전원을 상기 섬광램프에 인가하고, 일정 주기에 따라 접지 영역으로 방전되는 방전전류를 차단하여 상기 커패시터에 방전전류를 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬광램프 점등용 충전회로의 제어방법.
  15. 삭제
  16. 제14항에 있어서,
    상기 섬광램프는 점등용 충전회로는 스위칭부를 더 포함하고,
    상기 섬광램프에 인가되어 접지 영역으로 방전되는 상기 방전전류를 상기 커패시터로 안내하도록 상기 스위칭부의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 섬광램프 점등용 충전회로의 제어방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 방전전류가 상기 커패시터에 저장되도록 일정 주기로 상기 스위칭부의 작동을 OFF 하는 것을 특징으로 하는 섬광램프 점등용 충전회로의 제어방법.
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002107801A (ja) 2000-10-02 2002-04-10 Fuji Photo Film Co Ltd 閃光発光回路
JP2004004378A (ja) 2002-05-31 2004-01-08 Canon Inc ストロボ充電装置

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