KR101681090B1 - Insulation-typed LED dimming converter - Google Patents

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Abstract

이상 발진에 대해서도 안정적으로 동작할 수 있는 LED 디밍 컨버터가 개시된다. 상기 디밍 컨버터는, 입력전원을 정류하는 정류부; 상기 정류부에서 출력되는 맥류전원을 변압하는 트랜스포머; 상기 트랜스포머와의 임피던스 매칭을 위해 상기 트랜스포머의 1차측에 병렬로 연결되는 클램핑부; 및 발진부의 제어신호에 따라 상기 트랜스포머의 1차측에 걸리는 전압을 스위칭하는 스위칭부를 포함하며, 상기 클램핑부는, 임피던스 매칭 필터; 상기 임피던스 매칭 필터에 순방향으로 직렬 연결되는 과전압 억제 다이오드; 및 상기 과전압 억제 다이오드에 역방향으로 연결되는 스위칭 다이오드로 구성된다.An LED dimming converter capable of stably operating against abnormal oscillation is disclosed. The dimming converter includes: a rectifying unit for rectifying input power; A transformer for transforming the pulsating current power output from the rectifying unit; A clamping unit connected in parallel to the primary side of the transformer for impedance matching with the transformer; And a switching unit for switching a voltage applied to the primary side of the transformer according to a control signal of the oscillation unit, wherein the clamping unit comprises: an impedance matching filter; An overvoltage suppression diode connected in series in the forward direction to the impedance matching filter; And a switching diode connected in a reverse direction to the overvoltage suppressing diode.

Description

절연타입 LED 디밍 컨버터{Insulation-typed LED dimming converter}[0001] Insulation-typed LED dimming converter [

본 발명은 절연타입 LED 디밍 컨버터에 관한 것으로, 특히 트랜스포머 입력단에서 디밍이 이루어지도록 하는 기술에 관련한다.The present invention relates to an isolation type LED dimming converter, and more particularly to a technique for dimming at a transformer input.

LED는 조도는 높으면서도 소비전력은 적고 반영구적인 수명을 가지며, 친환경적이고 감성적 조명 등의 다양한 장점을 가지고 있어 최근 조명기구의 광원으로 대세를 형성하고 있다.LED has a variety of advantages such as high illuminance, low power consumption, semi-permanent lifetime, and environment-friendly and emotional lighting, and it is now a popular light source for lighting fixtures.

컨버터는 LED의 점등을 위해 상용전원을 입력받아 점등에 필요한 정격전원으로 변환하여 공급하는 전원공급장치이다. LED용 컨버터는 일반적으로 상용전원을 정격전원으로 변환하기 위해 트랜스와 트랜스를 PWM 방식으로 스위칭하는 PWM부를 구비하며, 에너지 효율이 강조되면서 상용전원의 역률을 개선하는 발진부를 더 구비할 수 있다.The converter is a power supply that converts the commercial power to the rated power required for lighting by turning on the LED. The LED converter generally includes a PWM unit for switching the transformer and the transformer in a PWM manner in order to convert the commercial power source into the rated power source. The LED unit converter further includes an oscillation unit for improving the power factor of the commercial power source while emphasizing energy efficiency.

이와 함께, 에너지를 절감하기 위해서 주변의 조도나 사용자의 선택에 의해 LED 조명의 밝기를 조절할 수 있는, 즉, LED의 소비전력을 조절할 수 있는 디밍 기능을 갖춘 컨버터가 출시되고 있다.In addition, converters equipped with a dimming function that can control the brightness of the LED lighting, that is, the power consumption of the LED, can be controlled by the ambient illumination or the user's choice in order to save energy.

통상, 디밍(dimming)은 트랜스포머를 기준으로 전단에서 수행되거나 후단에서 수행될 수 있는데, 각각 장단점을 갖는다.Normally, dimming can be performed on the basis of the transformer at the front end or at the rear end, each having advantages and disadvantages.

트랜스포머의 후단에서 디밍을 수행하는 경우, 회로 구현이 쉬운 이점이 있는 반면, 가령 백열등이나 형광등에서 LED로 교체하는 경우 추가의 시설이 필요하다는 단점이 있다.While dimming at the rear of the transformer has the advantage of easy circuit implementation, there is the disadvantage that additional facilities are needed, for example when replacing an incandescent or fluorescent lamp with an LED.

반면, 트랜스포머의 전단에서 디밍을 수행하는 경우, 기존에 설치된 디밍 관련장치를 그대로 이용할 수 있다는 이점이 있지만, 회로 구현이 어렵다는 단점이 있다.On the other hand, in the case of performing the dimming at the front end of the transformer, there is an advantage that the existing dimming related device can be used as it is, but the circuit is difficult to implement.

그럼에도, 기존에 사용되는 램프를 LED 램프로 교체하는 것을 고려한다면, 트랜스포머의 전단에서 디밍을 수행하는 방식을 적용하는 것이 경제적이기 때문에 이와 관련된 LED 컨버터가 출시되고 있다.Nevertheless, considering replacing existing lamps with LED lamps, it is economical to apply a method that performs dimming on the front of the transformer.

기존에 출시되는 LED 컨버터를 보면, LED가 점등된 상태에서 디밍을 수행하는 경우, 튜티비가 가변함으로써 이상발진이 발생하는데, 이상발진을 커버하기 위해 과전압 억제(supressor)를 사용하고 있다.In conventional LED converters, when dimming is performed while the LED is lit, an abnormal oscillation occurs due to a change in duty ratio, and an overvoltage suppressor (supressor) is used to cover the abnormal oscillation.

그러나, 억제가 견딜 수 있는 전압은 한계가 있기 때문에 억제의 한계 전압 이상의 전압을 동반하는 이상 발진에 의해 억제가 쇼트(short)되고, 그 결과 입력전압(가령, 350V)이 그대로 컨버터 회로에 걸려, 가령 역률개선을 위한 PFC IC 등이 파괴되는 결과를 가져온다.However, since the voltage with which the suppression can withstand is limited, the suppression is shortened by the abnormal oscillation accompanied by the voltage of the suppression limit voltage or more. As a result, the input voltage (for example, 350 V) For example, the PFC IC for power factor improvement is destroyed.

따라서, 본 발명의 목적은 이상 발진에 대해서도 안정적으로 동작할 수 있는 LED 디밍 컨버터를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide an LED dimming converter which can stably operate against abnormal oscillations.

상기한 목적은, 입력전원을 정류하는 정류부; 상기 정류부에서 출력되는 맥류전원을 변압하는 트랜스포머; 상기 트랜스포머와의 임피던스 매칭을 위해 상기 트랜스포머의 1차측에 병렬로 연결되는 클램핑부; 및 발진부의 제어신호에 따라 상기 트랜스포머의 1차측에 걸리는 전압을 스위칭하는 스위칭부를 포함하며, 상기 클램핑부는, 상기 정류부의 출력단에 연결되는 임피던스 매칭 필터; 상기 임피던스 매칭 필터에 순방향으로 직렬 연결되는 과전압 억제 다이오드; 및 양극이 상기 트랜스포머의 1차측에 연결되어 역방향으로 상기 과전압 억제 다이오드에 직렬 연결되는 스위칭 다이오드로 구성되며, 상기 이상 발진전압이 상기 과전압 억제 다이오드의 역방향 브레이크 다운전압보다 클 경우, 상기 임피던스 매칭 필터가 상기 이상 발진전압을 다운시켜 상기 과전압 억제 다이오드의 쇼트를 방지하는 것을 특징으로 하는 절연타입 LED 디밍 컨버터에 의해 달성된다.The above-mentioned object is achieved by a rectifying unit for rectifying an input power source; A transformer for transforming the pulsating current power output from the rectifying unit; A clamping unit connected in parallel to the primary side of the transformer for impedance matching with the transformer; And a switching unit for switching a voltage applied to a primary side of the transformer according to a control signal of the oscillation unit, wherein the clamping unit comprises: an impedance matching filter connected to an output terminal of the rectifying unit; An overvoltage suppression diode connected in series in the forward direction to the impedance matching filter; And a switching diode having an anode connected to the primary side of the transformer and connected in series to the overvoltage suppressing diode in a reverse direction, and when the abnormal oscillation voltage is greater than the reverse breakdown voltage of the overvoltage suppressing diode, the impedance matching filter And the overvoltage suppression diode is prevented from short-circuiting by lowering the abnormal oscillation voltage.

바람직하게, 상기 임피던스 매칭 필터는 저항으로 구성되거나 병렬 연결된 저항과 커패시터로 구성될 수 있다.Preferably, the impedance matching filter may be composed of a resistor or a resistor and a capacitor connected in parallel.

상기한 구성에 의하면, 트랜스포머의 전단에서 디밍을 수행함으로써 기존에 설치된 디밍 관련장치를 그대로 이용할 수 있으면서 회로 구현이 용이하다는 이점을 갖는다.According to the above configuration, since dimming is performed at the front end of the transformer, the existing dimming-related apparatus can be used as it is, and the circuit can be easily implemented.

또한, 이상 발진에 의한 전압이 과전압 억제 다이오드의 역방향 브레이크 다운전압을 초과하여도 임피던스 매칭 필터를 통하여 커버할 수 있어 이상 발진에 대해서도 안정적인 디밍 동작을 구현할 수 있고 회로의 파괴를 방지할 수 있다.Also, even if the voltage due to the abnormal oscillation exceeds the reverse breakdown voltage of the overvoltage suppression diode, it is possible to cover the voltage through the impedance matching filter, thereby achieving a stable dimming operation against the abnormal oscillation and preventing the breakdown of the circuit.

도 1은 본 발명에 의한 LED 디밍 컨버터를 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing an LED dimming converter according to the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 LED 디밍 컨버터를 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing an LED dimming converter according to the present invention.

ED 디밍 컨버터는 궁극적으로 상용전원 Vin을 수신하고 Vout을 출력하며, 정류부(110), 클램핑부(120), 발진부(130), 스위칭부(150) 및 트랜스포머(140)를 포함한다.The ED dimming converter ultimately receives the commercial power Vin and outputs Vout and includes a rectifying part 110, a clamping part 120, an oscillating part 130, a switching part 150 and a transformer 140.

정류부(110)는 브릿지 다이오드 D1~D4로 구성되며, 상용 입력전원을 전파 정류한다.The rectifying unit 110 is composed of bridge diodes D1 to D4, and full-wave rectifies the commercial input power.

클램핑부(120)는 트랜스포머(140)와의 임피던스 매칭 기능을 수행하며, 임피던스 매칭 필터(121)와 임피던스 매칭 필터(121)에 순방향으로 직렬 연결되는 과전압 억제 다이오드(transient voltage supressor diode, 124, TVS 다이오드라 함) 및 과전압 억제 다이오드(124)에 역방향으로 연결되는 스위칭 다이오드(126)가 직렬 연결되어 구성된다.The clamping unit 120 performs an impedance matching function with the transformer 140 and includes a transient voltage supressor diode 124 connected in series to the impedance matching filter 121 and the impedance matching filter 121, And a switching diode 126 connected in a reverse direction to the overvoltage suppressing diode 124 are connected in series.

임피던스 매칭 필터(121)는 저항(122)으로 구성되거나, 병렬 연결된 저항(122)과 커패시터(123)로 구성될 수 있다.The impedance matching filter 121 may be constituted by a resistor 122 or may be constituted by a resistor 122 and a capacitor 123 connected in parallel.

클램핑부(120)의 연결관계를 구체적으로 설명하면, 정류부(110)의 "정류된" 입력 전압(Vinr)을 출력하는 노드(111)는 저항(122)과 커패시터(123)의 일단과 트랜스포머(140)의 1차 권선 P의 한 단자에 연결된다. The node 111 for outputting the "rectified" input voltage Vinr of the rectifying section 110 is connected to one end of the resistor 122 and one end of the capacitor 123 and a transformer 140) of the primary winding (P).

병렬 연결된 저항(122)과 커패시터(123)의 타단은 TVS 다이오드(124)의 양극에 연결되고, TVS 다이오드(124)의 음극은 스위칭 다이오드(126)의 음극에 연결된다.The other end of the resistor 123 and the capacitor 123 connected in parallel is connected to the anode of the TVS diode 124 and the cathode of the TVS diode 124 is connected to the cathode of the switching diode 126.

여기서, TVS 다이오드(124)는 과전압을 차단하는 기능을 수행하고, 스위칭 다이오드(126)는 고속 스위칭(fast recovery) 기능을 수행한다.Here, the TVS diode 124 functions to cut off the overvoltage, and the switching diode 126 performs the fast recovery function.

한편, 트랜스포머(140)의 1차 권선 P의 다른 단자는 노드(127)에서 스위칭 다이오드(126)의 양극과 스위칭 FET(150)의 드레인에 연결된다. The other terminal of the primary winding P of the transformer 140 is connected to the anode of the switching diode 126 and the drain of the switching FET 150 at the node 127.

발진부(130)는 역률개선용(Power Factor Correction) IC로 구성되어 구형파 스위칭 신호를 스위칭부(150)에 제공한다.The oscillation unit 130 includes a power factor correction IC for providing a rectangular wave switching signal to the switching unit 150.

스위칭부(150)는 스위칭 FET로 구성될 수 있으며, 역류개선부(130)로부터의 구형파 출력신호에 의해 게이트 제어되고, 상기한 것처럼 드레인은 노드(127)에서 스위칭 다이오드(126)의 양극과 트랜스포머(140)의 1차 권선 P의 다른 단자에 연결되고, 소스는 접지에 연결된다.The switching unit 150 may be composed of a switching FET and is gate-controlled by a square wave output signal from the reverse current improving unit 130. The drain is connected to the anode of the switching diode 126 and the transformer Is connected to the other terminal of the primary winding P of the secondary winding 140, and the source is connected to ground.

이하, 상기와 같은 구성을 갖는 LED 디밍 컨버터의 동작에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation of the LED dimming converter having the above configuration will be described in detail.

대략 350V 정도의 전파 정류된 입력 전원(Vinr)이 노드(111)를 통하여 인가되면, 트랜스포머(140)를 통하여 권선수에 의해 기설정된 전압 비로 변환되어 출력된다.When a full-wave rectified input voltage Vinr of approximately 350 V is applied through the node 111, the voltage is converted to a voltage ratio predetermined by the winding through the transformer 140 and output.

이때, 디밍회로(미도시)를 통하여 디밍신호가 입력되면, 듀티비가 가변되면서 트랜스포머(140)의 1차 권선 P에서 이상 발진이 발생한다.At this time, when a dimming signal is inputted through a dimming circuit (not shown), an abnormal oscillation occurs in the primary winding P of the transformer 140 with the duty ratio being variable.

이때, 발진부(130)에 의해 스위칭 FET(150)의 게이트에 하이(high) 신호가 인가되면 스위칭 FET(150)가 온(ON) 되어 트랜스포머(140)에서 발생한 이상 발진전압은 스위칭 FET(150)를 통과하여 접지로 빠져나간다.At this time, when a high signal is applied to the gate of the switching FET 150 by the oscillation unit 130, the switching FET 150 is turned on and the abnormal oscillation voltage generated in the transformer 140 is applied to the switching FET 150. [ And then escapes to the ground.

그러나, 발진부(130)에 의해 스위칭 FET(150)의 게이트에 로우(low) 신호가 인가되면 스위칭 FET(150)가 오프(OFF) 되고, 트랜스포머(140)에서 발생한 이상 발진전압은 스위칭 다이오드(126)를 통하여 TVS 다이오드(124)에 인가된다.However, when a low signal is applied to the gate of the switching FET 150 by the oscillation unit 130, the switching FET 150 is turned off and the abnormal oscillation voltage generated by the transformer 140 is supplied to the switching diode 126 To the TVS diode 124. [0033]

이때, 이상 발진전압이 TVS 다이오드(124)의 역방향 브레이크 다운전압(reverse breakdown voltage)보다 클 경우 TVS 다이오드(124)는 쇼트되고, 그 결과 트랜스포머(140)를 통한 입력 전압의 변환이 수행될 수 없을 뿐만 아니라 고전압의 입력 전원이 그대로 발진부(130)를 포함한 내부 회로에 인가됨으로써 회로가 파괴될 수 있다.At this time, if the abnormal oscillation voltage is greater than the reverse breakdown voltage of the TVS diode 124, the TVS diode 124 is shorted and consequently the conversion of the input voltage through the transformer 140 can not be performed In addition, the input power of high voltage can be applied to the internal circuit including the oscillation unit 130 as it is, so that the circuit can be destroyed.

그러나, TVS 다이오드(124)에 직렬로 연결된 임피던스 매칭 필터(121)가 이상 발진전압을 커버함으로써, 다시 말해 이상 발진전압을 임피던스 매칭 필터(121)의 분압에 의해 다운시켜 TVS 다이오드(124)가 쇼트되는 것을 방지한다.However, since the impedance matching filter 121 connected in series with the TVS diode 124 covers the abnormal oscillation voltage, in other words, the abnormal oscillation voltage is lowered by the partial pressure of the impedance matching filter 121 and the TVS diode 124 is short- .

이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해 해석되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Accordingly, the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described above, but should be construed in accordance with the following claims.

110: 정류부
120: 클램핑부
121: 임피던스 매칭 필터
130: 발진부
140: 트랜스포머
150: 스위칭부110: rectification part
120: clamping part
121: Impedance matching filter
130:
140: Transformer
150:

Claims (2)

입력전원을 정류하는 정류부;
상기 정류부에서 출력되는 맥류전원을 변압하는 트랜스포머;
상기 트랜스포머와의 임피던스 매칭을 위해 상기 트랜스포머의 1차측에 병렬로 연결되는 클램핑부; 및
발진부의 제어신호에 따라 상기 트랜스포머의 1차측에 걸리는 이상 발진전압을 스위칭하는 스위칭부를 포함하며,
상기 클램핑부는,
상기 정류부의 출력단에 연결되는 임피던스 매칭 필터;
상기 임피던스 매칭 필터에 순방향으로 직렬 연결되는 과전압 억제 다이오드; 및
양극이 상기 트랜스포머의 1차측에 연결되어 역방향으로 상기 과전압 억제 다이오드에 직렬 연결되는 스위칭 다이오드로 구성되며,
상기 이상 발진전압이 상기 과전압 억제 다이오드의 역방향 브레이크다운 전압보다 클 경우, 상기 임피던스 매칭 필터가 상기 이상 발진전압을 분압에 의해 다운시켜 상기 과전압 억제 다이오드의 쇼트를 방지하는 것을 특징으로 하는 절연타입 LED 디밍 컨버터.A rectifying section for rectifying input power;
A transformer for transforming the pulsating current power output from the rectifying unit;
A clamping unit connected in parallel to the primary side of the transformer for impedance matching with the transformer; And
And a switching unit for switching an abnormal oscillation voltage applied to the primary side of the transformer according to a control signal of the oscillation unit,
The clamping unit
An impedance matching filter connected to an output terminal of the rectifying unit;
An overvoltage suppression diode connected in series in the forward direction to the impedance matching filter; And
And a switching diode having an anode connected to the primary side of the transformer and connected in series to the overvoltage suppressing diode in a reverse direction,
Wherein the impedance matching filter downs the abnormal oscillation voltage by a partial pressure to prevent a short circuit of the overvoltage suppressing diode when the abnormal oscillation voltage is larger than the reverse breakdown voltage of the overvoltage suppressing diode. Converter. 청구항 1에 있어서,
상기 임피던스 매칭 필터는 저항으로 구성되거나 병렬 연결된 저항과 커패시터로 구성되는 것을 특징으로 하는 절연타입 LED 디밍 컨버터.
The method according to claim 1,
Wherein the impedance matching filter is composed of a resistor or a resistor connected in parallel or a capacitor.
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