KR101976631B1 - The power supply device for LED and the method for supplying power to LED - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발열 소자를 실장하는 방열회로기판에 있어서, 이 기판은 상기 발열 소자가 실장되는 영역에 방열홀이 형성되어 있는 절연 플레이트, 상기 방열홀을 매립하며 형성되어 있는 금속의 방열 슬러그, 상기 절연 플레이트 위에 형성되어 있는 복수의 회로 패턴 및 상기 방열 슬러그 위에 형성되며, 상기 발열 소자가 부착되는 발열소자 실장패드를 포함한다. 따라서, 발열 소자가 부착되는 패드의 하부에 방열 슬러그를 형성함으로써 수지 플레이트를 사용하면서도 발열 소자의 열 특성을 향상시킬 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a heat dissipation circuit board on which a heat dissipation element is mounted, the substrate comprising: an insulation plate having heat dissipation holes formed in a region in which the heat dissipation element is mounted; It includes a plurality of circuit patterns formed on the plate and the heat generating slug, the heat generating element mounting pad is attached to the heat generating element. Therefore, by forming the heat dissipation slug under the pad to which the heat generating element is attached, it is possible to improve the thermal characteristics of the heat generating element while using the resin plate.
Description
본 발명은 발광 장치의 전원 공급 장치 및 전원 공급 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply and a power supply method of a light emitting device.
발광소자(Light Emitting Device: LED)는 반도체 PN 접합소자로 전기 에너지를 빛 에너지로 바꾸는 발광 반도체로서, 발광소자는 화합물 반도체 단자에 전류를 흘려서 PN 접합부근 혹은 활성층에서 전자와 홀의 결합에 의해 빛을 방출하는 소자이다.A light emitting device (LED) is a semiconductor PN junction device that converts electrical energy into light energy. The LED emits light through a compound semiconductor terminal and emits light by combining electrons and holes near the PN junction or the active layer. It is an emitting device.
도 1은 종래의 발광소자를 구동하는 전원 공급 장치를 도시한 것이며, 도 2 및 도 3은 각각의 교류 전압에 대한 출력을 나타낸 그래프이다.1 illustrates a power supply device for driving a conventional light emitting device, and FIGS. 2 and 3 are graphs illustrating outputs of respective AC voltages.
도 1을 참고하면, 전원 공급 장치는 PWM(pulse witch modulation) 방식을 이용하여, 교류 전원(VAC)을 직류 전원으로 변환하고, 펄스 폭에 따라 광량을 제어하는 방식으로 구동된다. Referring to FIG. 1, the power supply device is driven by converting an AC power source (V AC ) into a DC power source using a pulse witch modulation (PWM) method and controlling the amount of light according to a pulse width.
도 1의 전원 공급 장치는 PSR(primary side regulation) 방식의 집적회로(U1)를 적용하여 1차 회로(Primary)에서 펄스 신호를 생성한 뒤, 변압기를 이용하여 2차회로(secondary)에 승압된 신호를 제공함으로써 2차 회로에 연결되어 있는 발광 소자(LED)에 전원을 공급한다.The power supply of FIG. 1 applies a primary side regulation (PSR) integrated circuit U1 to generate a pulse signal in a primary circuit, and then boosts the secondary circuit using a transformer. By providing a signal, power is supplied to a light emitting device (LED) connected to the secondary circuit.
이때, PSR 방식의 집적회로(U1)는 교류 전원(VAC)으로부터 기준 전압(VR)을 인가받아 트랜지스터(Q)의 소스 전압(CS)과 비교한 비교값을 제어 신호로서 트랜지스터(Q)의 게이트에 출력한다. At this time, the PSR integrated circuit U1 receives the reference voltage VR from the AC power supply V AC and compares the comparison value with the source voltage CS of the transistor Q as a control signal of the transistor Q. Output to the gate.
상기 제어 신호는 트랜지스터(Q)의 소스 전압(CS)과 기준 전압(VR)을 비교한 비교값에 따라 듀티비가 결정된다.The duty ratio of the control signal is determined according to a comparison value of the source voltage CS and the reference voltage VR of the transistor Q.
트랜지스터(Q)는 제어 신호에 따라 온오프되어 전류를 드레인으로 흘리면, 드레인과 연결되어 있는 변압기로부터 승압된 출력 신호가 발광 소자(LED)에 인가된다.When the transistor Q is turned on and off in response to the control signal and the current flows to the drain, the output signal boosted by the transformer connected to the drain is applied to the light emitting device LED.
이때, 집적 회로(U1)의 주변 회로 구성은 도 1과 같이 복수의 저항(R1-R14), 복수의 커패시터(C1-C8) 및 복수의 다이오드(D1-D5)할 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다. In this case, the peripheral circuit configuration of the integrated circuit U1 may include a plurality of resistors R1-R14, a plurality of capacitors C1-C8, and a plurality of diodes D1-D5, as illustrated in FIG. 1, but is not limited thereto. .
한편, 표준 교류 전압이 국가별로 동일하지 않고, 90 내지 240V 내에서 다양하게 설정되어 있으며, 대표적으로 국내의 경우 220V, 일본 및 미주의 경우 110V가 통용되고 있다.On the other hand, the standard AC voltage is not the same for each country, but is set variously within 90 to 240V, typically 220V in Korea, 110V in Japan and the Americas are commonly used.
이와 같이 다양한 교류 전압에 동일한 집적회로를 적용하는 경우, 도 2 및 도 3과 같은 결과를 얻을 수 있다.When the same integrated circuit is applied to various AC voltages as described above, the same results as in FIGS.
도 2는 220V의 교류 전원(VAC)을 인가했을 경우의 출력을 나타낸 것이며, 도 3은 110V의 교류 전원(VAC)을 인가했을 경우의 출력을 나타낸 것이다.FIG. 2 shows the output when 220 V AC power is applied, and FIG. 3 shows the output when 110 V AC power is applied.
도 2 및 도 3의 a는 집적 회로의 기준 전압(VR)과 트랜지스터의 소스 전압(CS)을 나타낸 것이고, b는 발광 소자의 평균 전압(VLED), c는 발광 소자의 평균 전류(ILED)를 나타낸 것이다.2 and 3, a shows a reference voltage VR of an integrated circuit and a source voltage CS of a transistor, b denotes an average voltage VLED of a light emitting device, and c denotes an average current ILED of a light emitting device. It is shown.
도 2 및 도 3을 참고하면, 교류 전원(VAC)이 220V에서 도 3과 같이 110V로 감소하면 발광 소자(LED)에 흐르는 전류가 대폭 감소함으로써 광량이 줄어드는 것을 볼 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3, when the AC power source (V AC ) decreases from 220V to 110V as shown in FIG. 3, the current flowing through the light emitting device (LED) is greatly reduced, thereby reducing the amount of light.
실시예는 다양한 입력 교류 전압을 적용하여도 편차 없이 균일한 광량을 방출할 수 있는 발광 소자용 전원 공급 장치를 제공한다.The embodiment provides a power supply for a light emitting device capable of emitting a uniform amount of light without variation even when various input AC voltages are applied.
실시예는 입력 교류 전압, 상기 입력 교류 전압을 정류하는 정류부, 제어 신호에 따라 온오프되어 제1 전류를 출력하는 트랜지스터,Embodiments include a rectifier for rectifying the input AC voltage, the rectifier for rectifying the input AC voltage, a transistor turned on and off according to a control signal, and outputting a first current;
정류된 상기 입력 교류 전압에 따른 기준 전압을 인가받아 상기 트랜지스터의 소스 전압과 비교하여 상기 제어 신호를 생성하는 집적 회로부, 상기 집적 회로부의 보조 전압을 이용하여 상기 입력 교류 전압의 편차를 보상하여 상기 기준 전압을 생성하는 전압 보상부, 그리고 상기 제1 전류를 변압하여 제2 전류를 생성하는 변압부를 포함하는 전압 공급 장치를 제공한다. An integrated circuit unit configured to generate a control signal by receiving a reference voltage according to the rectified input AC voltage, and to compare the source voltage of the transistor; and to compensate the deviation of the input AC voltage by using an auxiliary voltage of the integrated circuit unit; A voltage supply device includes a voltage compensator for generating a voltage, and a transformer for transforming the first current to generate a second current.
상기 집적 회로부는 상기 기준 전압이 인가되는 기준전압단자, 상기 제어 신호가 출력되는 출력 단자, 상기 트랜지스터의 소스 전압이 인가되는 소스 단자, 그리고 상기 보조전압이 인가되는 보조전압 단자를 포함할 수 있다.The integrated circuit unit may include a reference voltage terminal to which the reference voltage is applied, an output terminal to which the control signal is output, a source terminal to which the source voltage of the transistor is applied, and an auxiliary voltage terminal to which the auxiliary voltage is applied.
상기 전압 보상부는 상기 기준전압단자와 상기 보조전압단자 사이에 보상 다이오드를 포함할 수 있다.The voltage compensator may include a compensation diode between the reference voltage terminal and the auxiliary voltage terminal.
상기 보상 다이오드는 캐소드가 상기 보조전압단자와 연결될 수 있다.The compensation diode may have a cathode connected to the auxiliary voltage terminal.
상기 전압 보상부는 상기 보상 다이오드의 애노드가 연결되어 있는 중앙 노드와 접지 사이에 보상 커패시터 및 상기 중앙 노드와 상기 기준전압단자 사이에 연결되어 있는 보상 저항을 더 포함할 수 있다.The voltage compensator may further include a compensation capacitor between a center node to which the anode of the compensation diode is connected and a ground, and a compensation resistor connected between the center node and the reference voltage terminal.
상기 보상 저항은 상기 집적 회로부의 상기 기준전압단자의 내부 저항보다 큰 값을 가질 수 있다.The compensation resistor may have a value greater than an internal resistance of the reference voltage terminal of the integrated circuit unit.
상기 정류부는 브릿지 정류기를 포함할 수 있다.The rectifier may include a bridge rectifier.
상기 전압 공급 장치는, 정류된 상기 입력 교류 전압을 전압분배하여 상기 기준전압을 생성하는 전압분배부를 더 포함할 수 있다.The voltage supply device may further include a voltage divider configured to divide the rectified input AC voltage to generate the reference voltage.
상기 보상 회로부는 상기 입력 교류 전압의 크기가 증가함에 따라 상기 기준 전압의 최소 전압 값을 낮출 수 있다.The compensation circuit unit may lower the minimum voltage value of the reference voltage as the magnitude of the input AC voltage increases.
상기 전압 공급 장치는 상기 변압부로부터 상기 제2 전류를 받아 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.The voltage supply device may further include an output unit configured to receive and output the second current from the transformer unit.
상기 전압 공급 장치는 상기 제2 전류를 발광 다이오드로 흘릴 수 있다.The voltage supply device may flow the second current to the light emitting diode.
상기 전압 공급 장치는 변압부의 앞단에 스누버를 더 포함할 수 있다.The voltage supply device may further include a snubber at the front end of the transformer unit.
한편, 실시예는 교류 입력 전압을 수신하여 정류하는 단계, 정류된 교류 입력 전압을 분배하여 기준 전압을 생성하는 단계, 상기 교류 입력 전압의 편차에 따라 상기 기준 전압을 보상하여 보상된 상기 기준 전압을 생성하는 단계, 상기 보상된 기준 전압과 트랜지스터의 소스 전압을 비교하여 제어 신호를 생성하는 단계, 상기 제어 신호에 따라 상기 트랜지스터를 온오프하여 제1 전류를 생성하는 단계, 그리고 상기 제1 전류를 변압하여 제2 전류를 생성하는 단계를 포함하는 전원 공급 방법을 제공한다.On the other hand, in an embodiment, receiving and rectifying an AC input voltage, distributing a rectified AC input voltage to generate a reference voltage, and compensating the reference voltage according to the deviation of the AC input voltage to compensate for the reference voltage. Generating a control signal by comparing the compensated reference voltage with a source voltage of a transistor, turning on and off the transistor according to the control signal to generate a first current, and transforming the first current To provide a power supply method comprising the step of generating a second current.
상기 보상된 기준 전압을 생성하는 단계는, 상기 교류 전압의 크기가 증가함에 따라, 상기 기준 전압의 최소 전압 값을 낮출 수 있다.The generating of the compensated reference voltage may lower the minimum voltage value of the reference voltage as the magnitude of the AC voltage increases.
상기 보조 전압은 상기 입력 교류 전압에 따라 크기가 결정될 수 있다.The auxiliary voltage may be sized according to the input AC voltage.
상기 제2 전류를 발광 다이오드에 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예는, 입력 교류 전압; 상기 입력 교류 전압을 정류하는 정류부; 상기 정류부에 연결되고 상기 정류된 입력 교류 전압을 전압분배하여 제1 노드에 기준전압을 생성하는 전압분배부; 상기 정류부에 연결되고 제어 신호에 따라 온오프되어 제1 전류를 출력하는 트랜지스터; 상기 트랜지스터와 연결되고 상기 제1 전류를 변압하여 제2 전류를 생성하는 변압부; 상기 제1 노드에 연결되어 상기 기준 전압이 인가되는 기준전압단자, 상기 트랜지스터의 소스 전압이 인가되는 소스단자, 상기 변압부의 보조 코일과 연결되어 보조 전압이 인가되는 보조전압단자를 포함하고, 상기 기준 전압을 상기 소스 전압과 비교하여 상기 제어 신호를 생성하는 집적 회로부; 및 상기 기준전압단자와 상기 보조전압단자 사이에 배치되고, 상기 제1 노드와 상기 보조전압단자와 연결된 제3 노드를 제한적으로 연결하여 상기 기준 전압을 보상하는 전압보상부;를 포함하고, 상기 전압보상부는, 캐소드 전극이 상기 제3 노드와 연결되고 애노드 전극이 제2 노드와 연결되는 보상 다이오드; 상기 제2 노드와 접지 사이에 연결되는 보상 커패시터; 및 상기 제1 노드와 상기 제2 노드에 연결되는 보상 저항;을 포함하는 전압 공급 장치를 제공할 수 있다.
실시예에 따른 전압 공급 장치는, 상기 집적 회로부는 상기 제어 신호가 출력되는 출력 단자를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따른 전압 공급 장치는, 상기 직접 회로부는 상기 보조 전압을 인가 받는 제로 크로싱 전압 단자를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따른 전압 공급 장치는, 상기 전압 공급 장치는 상기 변압부와 연결되고 상기 변압부로부터 상기 제2 전류를 받아 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.
실시예는, 교류 입력 전압을 수신하여 정류하는 단계; 상기 정류된 교류 입력 전압을 분배하여 제1 노드에 기준 전압을 생성하는 단계; 상기 제1 노드와 연결된 집적 회로부의 기준전압단자에 상기 기준 전압을 공급하는 단계; 전압 보상 모듈이 상기 제1 노드를 상기 직접 회로의 보조전압단자와 연결된 제3 노드와 제한적으로 연결하여 상기 기준 전압을 상기 보조전압단자에서의 보조전압을 이용하여 보상하는 단계; 상기 보상된 기준 전압과 트랜지스터의 소스 전압을 비교하여 제어 신호를 생성하는 단계; 상기 제어 신호에 따라 상기 트랜지스터를 온오프하여 제1 전류를 생성하는 단계, 그리고 및 상기 제1 전류를 변압하여 제2 전류를 생성하는 단계;를 포함하고, 상기 전압보상부는, 캐소드 전극이 상기 제3 노드와 연결되고 애노드 전극이 제2 노드와 연결되는 보상 다이오드; 상기 제2 노드와 접지 사이에 연결되는 보상 커패시터; 및 상기 제1 노드와 상기 제2 노드에 연결되는 보상 저항;을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 전압 공급 장치는, 상기 입력 교류 전압의 크기가 증가함에 따라, 상기 보조 전압의 음의 전압을 적용하여 상기 기준 전압의 최소 전압 값을 보상할 수 있다.The method may further include supplying the second current to the light emitting diode.
An embodiment includes an input alternating voltage; A rectifier for rectifying the input AC voltage; A voltage divider connected to the rectifier to divide the rectified input AC voltage to generate a reference voltage at a first node; A transistor connected to the rectifier and on / off according to a control signal to output a first current; A transformer connected to the transistor and transforming the first current to generate a second current; A reference voltage terminal connected to the first node to which the reference voltage is applied, a source terminal to which a source voltage of the transistor is applied, and an auxiliary voltage terminal connected to an auxiliary coil of the transformer unit and to which an auxiliary voltage is applied; An integrated circuit unit generating the control signal by comparing a voltage with the source voltage; And a voltage compensator disposed between the reference voltage terminal and the auxiliary voltage terminal and configured to compensate for the reference voltage by restrictingly connecting the first node and a third node connected to the auxiliary voltage terminal. The compensator may include: a compensation diode having a cathode electrode connected to the third node and an anode electrode connected to the second node; A compensation capacitor connected between the second node and ground; And a compensation resistor connected to the first node and the second node.
The voltage supply device according to the embodiment may further include an output terminal through which the control signal is output.
The voltage supply device according to the embodiment may further include a zero crossing voltage terminal receiving the auxiliary voltage.
In one embodiment, the voltage supply device may further include an output unit connected to the transformer and receiving and outputting the second current from the transformer.
An embodiment includes receiving and rectifying an AC input voltage; Dividing the rectified AC input voltage to generate a reference voltage at a first node; Supplying the reference voltage to a reference voltage terminal of an integrated circuit unit connected to the first node; A voltage compensating module restricting the first node to a third node connected to the auxiliary voltage terminal of the integrated circuit to compensate for the reference voltage using the auxiliary voltage at the auxiliary voltage terminal; Generating a control signal by comparing the compensated reference voltage with a source voltage of a transistor; Generating a first current by turning the transistor on and off according to the control signal, and generating a second current by transforming the first current, wherein the voltage compensating part comprises a cathode electrode; A compensation diode connected with the three nodes and with the anode electrode connected with the second node; A compensation capacitor connected between the second node and ground; And a compensation resistor connected to the first node and the second node.
The voltage supply device according to the embodiment may compensate for the minimum voltage value of the reference voltage by applying a negative voltage of the auxiliary voltage as the magnitude of the input AC voltage increases.
본 발명에 따르면, 다양한 입력 교류 전압을 적용하여도 편차 없이 균일한 광량을 방출할 수 있다. 또한, 간단한 회로를 추가함으로써 다양한 전압에 적용할 수 있는 전원 공급 회로를 제공할 수 있다.According to the present invention, a uniform amount of light can be emitted without variation even when various input AC voltages are applied. In addition, it is possible to provide a power supply circuit that can be applied to various voltages by adding a simple circuit.
그리고, 입력 전압의 변동에 따라 내부의 보조 전원으로부터 기준 전압을 보상하여 균일한 출력 전류를 생성함으로써 발광 소자의 신뢰성이 향상된다.In addition, the reliability of the light emitting device is improved by compensating the reference voltage from the internal auxiliary power supply according to the variation of the input voltage to generate a uniform output current.
도 1은 종래의 전원 공급 회로의 회로도이다.
도 2 및 도 3은 다양한 입력 전압에 따른 도 1의 전원 공급 장치의 출력을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 장치의 회로도이다.
도 5는 도 4의 전원 공급 장치의 일 예를 도시한 것이다.
도 6 및 도 7은 다양한 입력 전압에 따른 전압 보상부 및 집적 회로의 노드 전압을 나타내는 그래프이다.
도 8 및 도 9는 다양한 입력 전압에 따른 도 5의 전원 공급 장치의 출력을 나타내는 그래프이다.1 is a circuit diagram of a conventional power supply circuit.
2 and 3 are graphs illustrating an output of the power supply device of FIG. 1 according to various input voltages.
4 is a circuit diagram of a power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 illustrates an example of the power supply device of FIG. 4.
6 and 7 are graphs illustrating node voltages of a voltage compensator and an integrated circuit according to various input voltages.
8 and 9 are graphs illustrating outputs of the power supply device of FIG. 5 according to various input voltages.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise.
본 발명은 PSR 방식의 집적회로를 가지는 PWM 방식의 전원 공급 장치에서 입력 전압 편차를 보상하여 균일한 출력 전류를 발광 소자에 흘리는 발광 장치를 제공한다.The present invention provides a light emitting device for supplying a uniform output current to the light emitting device by compensating for the input voltage deviation in the PWM power supply having a PSR integrated circuit.
이하에서는 도 4 내지 도 9를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급장치를 설명한다. Hereinafter, a power supply device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 9.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 장치의 회로도이고, 도 5는 도 4의 전원 공급 장치의 일 예를 도시한 것이고, 도 6 및 도 7은 다양한 입력 전압에 따른 전압 보상부 및 집적 회로의 노드 전압을 나타내는 그래프이며, 도 8 및 도 9는 다양한 입력 전압에 따른 도 5의 전원 공급 장치의 출력을 나타내는 그래프이다.4 is a circuit diagram of a power supply apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the power supply apparatus of FIG. 4, and FIGS. 6 and 7 are voltage compensators and integrated circuits according to various input voltages. 8 and 9 are graphs illustrating the output of the power supply of FIG. 5 according to various input voltages.
도 4를 참고하면, 전원 공급 장치(100)는 입력 교류 전압(Vin)과 발광 소자(LED) 사이에 변압기(130)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the
변압기(130)를 중심으로 왼쪽의 1차 회로는 입력 교류 전압(Vin)을 받아 펄스폭 변조하여 제1 전류를 생성하고, 변압기(130)는 제1 전류를 받아 제2 전류를 생성하여 변압기(130)의 오른쪽의 2차 회로의 발광 소자(LED)에 제공한다.The primary circuit on the left side of the
이때, 1차 회로는 제1 전류를 생성하는 구동 트랜지스터(Q) 및 상기 구동 트랜지스터(Q)로 제어 신호를 흘리는 집적 회로(U1)를 포함한다.In this case, the primary circuit includes a driving transistor Q for generating a first current and an integrated circuit U1 for flowing a control signal to the driving transistor Q.
상기 집적 회로(U1)는 입력 교류 전압(Vin)에 의존하는 기준전압(VR)과 구동 트랜지스터(Q)의 소스 전압(CS)을 비교하여 상기 비교 값에 따라 듀티비가 결정되는 제어 신호를 생성한다. The integrated circuit U1 compares the reference voltage VR depending on the input AC voltage Vin with the source voltage CS of the driving transistor Q to generate a control signal whose duty ratio is determined according to the comparison value. .
상기 집적 회로(U1)는 도 4와 같이 6개의 단자를 가질 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 각 단자는 모두 주변 회로에 연결될 수 있으나, 일부는 연결되지 않을 수도 있다.The integrated circuit U1 may have six terminals as shown in FIG. 4, but is not limited thereto. Each terminal may be connected to a peripheral circuit, but some may not be connected.
상기 집적 회로(U1)는 기준전압단자(VRP), 접지 단자(GND), 보조 전원 단자(VCC), 제로 크로싱 전압 단자(ZCV), 소스 단자(CSP) 및 출력 단자(CD)를 포함하며, 이 중 제로 크로싱 전압 단자(ZCV)는 집적 회로(U1)의 기능에 따라 생략 가능하다. The integrated circuit U1 includes a reference voltage terminal VRP, a ground terminal GND, an auxiliary power supply terminal VCC, a zero crossing voltage terminal ZCV, a source terminal CSP, and an output terminal CD. Among these, the zero crossing voltage terminal ZCV can be omitted depending on the function of the integrated circuit U1.
1차 회로는 입력 교류 전압(Vin)을 받아 정류하여 출력하는 정류부(Da), 상기 정류부(Da)로부터 정류된 전압을 분배하여 집적 회로(U1)의 기준전압단자(VRP) 로 인가하는 전압 분배부(120), 변압기(130)의 보조 코일로부터 전류를 인가받아 전압분배하여 보조 전원 단자(VCC) 및 제로 크로싱 단자(ZCV)로 전달하는 저항(Rc, Rd) 및 기준전압단자(VRP)의 전압(VR)을 보상하는 전압 보상부(110)를 포함한다.The primary circuit divides the rectified part Da to receive and rectify the input AC voltage Vin and output the voltage, and the voltage applied to the reference voltage terminal VRP of the integrated circuit U1 by distributing the rectified voltage from the rectified part Da. The current is received from the auxiliary coil of the
한편, 2차 회로는 변압기(130)로부터 제2 전류를 받아 발광 소자(LED)로 흘리는 출력부(140)를 포함한다.Meanwhile, the secondary circuit includes an
정류부(Da)는 사인파의 교류 전압(Vin)을 단일 극성을 갖도록 정류하여 입력 노드(n0)로 출력하며, 일반적으로 브릿지 정류기를 사용할 수 있다. The rectifier Da rectifies the alternating voltage Vin of the sine wave to have a single polarity and outputs it to the input node n0. In general, a bridge rectifier may be used.
전압 분배부(120)는 입력 노드(n0)와 접지 사이에 직렬 연결되어 있는 적어도 2개의 저항(Ra, Rb) 및 복수의 커패시터(도시하지 않음)를 포함할 수 있으며, 직렬 연결되어 있는 저항의 크기(Ra, Rb)에 따라 정류된 입력 교류 전압(Vin)이 분배되어 저항(Ra, Rb) 사이의 제2 노드(n2)를 통해 기준전압단자(VRP)로 인가된다. The
한편, 2차 회로는 변압기(130)의 코일로부터 출력되는 전류를 필터링하여 발광 소자(LED)로 출력하는 출력부(140)를 포함하며, CNF력부(140)는 출력커패시터(Co) 및 출력 저항(Ro)으로 이루어지는 필터를 포함한다. On the other hand, the secondary circuit includes an
한편, 기준전압단자(VRP)에 공급되는 기준전압(VR)은 정류된 입력 전압(Vin)과 동일한 파형을 가지고 있으며, 입력 전압(Vin)의 크기에 따라 가변하나, 집적 회로(U1) 내에 기준 전압(VR)은 소정 범위 내를 충족하도록 설정되어 있다. On the other hand, the reference voltage VR supplied to the reference voltage terminal VRP has the same waveform as the rectified input voltage Vin and varies depending on the size of the input voltage Vin, but is referred to in the integrated circuit U1. The voltage VR is set to satisfy a predetermined range.
따라서, 입력 전압(Vin)이 가변하더라도 기준전압(VR)의 변동은 한정적인 반면, 입력 노드(n0)에 인가되는 정류된 입력 전압(Vin)에 의해 구동 트랜지스터(Q)를 흐르는 전류는 제한 없이 가변한다. Therefore, even if the input voltage Vin varies, the variation of the reference voltage VR is limited, while the current flowing through the driving transistor Q by the rectified input voltage Vin applied to the input node n0 is not limited. Variable.
즉, 도 2 및 도 3과 같이 입력 전압(Vin)이 220V에서 110V로 감소할 때, 기준전압(VR)의 변동은 한정적인 반면, 트랜지스터(Q)를 흐르는 전류에 따라 설정되는 소스 전압(CS)은 감소하여 발광 소자(LED)에 흐르는 전류(ILED)의 값이 현저히 감소하는 현상이 발생한다.That is, when the input voltage Vin decreases from 220V to 110V as shown in FIGS. 2 and 3, the variation of the reference voltage VR is limited, while the source voltage CS set according to the current flowing through the transistor Q. ) Decreases to significantly reduce the value of the current I LED flowing through the light emitting device LED.
이러한 현상을 방지하기 위하여, 본 발명에서는 기준전압단자(VRP)에 연결되는 제1 노드(n1)와 보조 전압 단자(VCC)와 연결되는 제4 노드(n4)를 제한적으로 연결하는 전압 보상부(110)를 더 포함한다.In order to prevent such a phenomenon, in the present invention, the voltage compensator for restrictively connecting the first node n1 connected to the reference voltage terminal VRP and the fourth node n4 connected to the auxiliary voltage terminal VCC ( 110) more.
상세하게는, 전압 보상부(110)는 보상 다이오드(Dc), 보상 저항(Rc) 및 보상 커패시터(Cc)를 포함한다.In detail, the
상기 전압 보상부(110)의 보상 다이오드(Dc)는 캐소드가 제3 노드(n3)에 연결되어 있고, 애노드가 제2 노드(n2)에 연결되어 있으며, 제2 노드(n2)와 접지 사이에 보상 커패시터(Cc)가 연결되어 있고, 제1 노드(n1)와 제2 노드(n2) 사이에 보상 저항(Rc)이 연결되어 있다.The compensation diode Dc of the
이때, 보상 저항(Rc)의 크기는 집적 회로(U1)의 기준전압(VR) 단자의 단자 저항 값에 대하여 큰 값을 가짐으로써 기준전압(VR) 단자로 흐르는 전류가 보상 저항(Rc)을 통하여 흘러나오는 것을 방지한다. At this time, the magnitude of the compensation resistor Rc has a large value with respect to the terminal resistance value of the reference voltage VR terminal of the integrated circuit U1, so that the current flowing through the reference voltage VR terminal passes through the compensation resistor Rc. To prevent it from flowing out.
도 6 및 도 7을 참고하면, 이러한 전압 보상부(110)는 캐소드가 제3 노드(n3)에 연결되어 보조 전압(VCC)으로부터 음의 전압만을 선택적으로 제2 노드(n2)에 흘린다. 6 and 7, the
따라서, 제2 노드(n2)의 전압(V2)은 제3 노드(n3)의 전압의 음의 전압만을 가지며, 보조 전압(VCC)은 입력 전원 전압(Vin)에 비례함으로 제2 노드(n2)의 전압(V2)의 크기는 입력 전원 전압(Vin)의 크기에 비례한다. Accordingly, the voltage V2 of the second node n2 has only a negative voltage of the voltage of the third node n3, and the auxiliary voltage VCC is proportional to the input power supply voltage Vin, thereby decreasing the voltage of the second node n2. The magnitude of the voltage V2 is proportional to the magnitude of the input power supply voltage Vin.
따라서, 도 6의 입력 전원 전압(Vin)이 110V이고, 도 7의 입력 전원 전압(Vin)이 220V로서 입력 전원 전압(Vin)이 2배일 때, 제2 노드(n2)의 전압(V2)은 음의 값을 가지며 절대값의 크기는 2배이다. Therefore, when the input power supply voltage Vin of FIG. 6 is 110V, the input power supply voltage Vin of FIG. 7 is 220V, and the input power supply voltage Vin is doubled, the voltage V2 of the second node n2 is It is negative and the magnitude of the absolute value is twice.
제2 노드(n2)의 전압(V2)은 보상 커패시터(Cc)와 저항(Rc)을 거치면서 제1 노드(n1)에 주기를 가지는 교류 전압으로 변환되며, 이때, 110V 입력일 때의 제2 노드(n2)의 전압(V2)이 220V 입력일 때의 제2 노드(n2)의 전압(V2)보다 높으므로 220V 입력일 때의 제1 노드(n1)의 전압(V1)은 더 큰 진폭을 가진다. The voltage V2 of the second node n2 is converted into an alternating voltage having a period at the first node n1 through the compensation capacitor Cc and the resistor Rc, and at this time, the second node at the 110V input. Since the voltage V2 at n2 is higher than the voltage V2 at the second node n2 at the 220V input, the voltage V1 at the first node n1 at the 220V input has a larger amplitude.
따라서, 도 7과 같이 입력 전압(Vin)이 110V에서 220V로 증가하더라도 기준전압(VR)의 음의 크기를 키움으로써 집적 회로(U1) 내에서 소스 전압(CS)과 기준전압(VR)의 비교 값인 출력 신호를 균일하게 생성할 수 있다.Therefore, even when the input voltage Vin increases from 110V to 220V as shown in FIG. 7, the source voltage CS and the reference voltage VR are compared in the integrated circuit U1 by increasing the negative level of the reference voltage VR. The output signal as a value can be generated uniformly.
이와 같이 입력 전압(Vin)에 관계 없이 동일한 듀티비를 가지는 출력 신호를 생성함으로써 발광 소자(LED)에 흐르는 전류(ILED) 값이 도 8 및 도 9와 같이 입력 전압(Vin)에 관계 없이 균일하게 검출될 수 있다.As such, by generating an output signal having the same duty ratio regardless of the input voltage Vin, the value of the current I LED flowing through the light emitting device LED is uniform regardless of the input voltage Vin as shown in FIGS. 8 and 9. Can be detected.
이하에서는 도 5를 참고하여 본 발명의 적용례를 설명한다.Hereinafter, an application example of the present invention will be described with reference to FIG. 5.
도 5를 참고하면, 도 4의 전원 공급 장치(200)를 개량한 것으로서, 전압 분배부(120)는 3개의 저항(R1, R2, R3)을 포함하고 있으며, 변압기(130)의 전단에 스누버(snubber)(R5-R7, C3)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, as an improvement of the
도 5의 집적 회로(U1)는 입력 전압(Vin)을 인가받는 단자(HV)를 더 포함하고 있으며, 각각의 단자 앞단에 리플을 필터링하기 위한 필터(RC필터) 및 스위칭 소자로서 다이오드(D2-D4)가 형성되어 있다.The integrated circuit U1 of FIG. 5 further includes a terminal HV to which an input voltage Vin is applied, and a diode D2- as a filter (RC filter) and a switching element for filtering ripple in front of each terminal. D4) is formed.
각각의 소자의 크기는 회로 설계에 따라 다양하게 적용 가능하며, 도 6 내지 도 9의 그래프는 도 5의 전원 공급 장치(100)의 각 소자의 크기를 최적화하여 시뮬레이션한 데이터 값이다. The size of each device can be variously applied according to the circuit design, and the graphs of FIGS. 6 to 9 are data values simulated by optimizing the size of each device of the
이상에서 본 발명의 실시예에 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.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
전원 공급 장치 100, 200
전압 보상부 110
전압 분배부 120
변압부 130
출력부 140
Claims (16)
상기 입력 교류 전압을 정류하는 정류부;
상기 정류부에 연결되고 상기 정류된 입력 교류 전압을 전압분배하여 제1 노드에 기준전압을 생성하는 전압분배부;
상기 정류부에 연결되고 제어 신호에 따라 온오프되어 제1 전류를 출력하는 트랜지스터;
상기 트랜지스터와 연결되고 상기 제1 전류를 변압하여 제2 전류를 생성하는 변압부;
상기 제1 노드에 연결되어 상기 기준 전압이 인가되는 기준전압단자, 상기 트랜지스터의 소스 전압이 인가되는 소스단자, 상기 변압부의 보조 코일과 연결되어 보조 전압이 인가되는 보조전압단자를 포함하고, 상기 기준 전압을 상기 소스 전압과 비교하여 상기 제어 신호를 생성하는 집적 회로부; 및
상기 기준전압단자와 상기 보조전압단자 사이에 배치되고, 상기 제1 노드와 상기 보조전압단자와 연결된 제3 노드를 제한적으로 연결하여 상기 기준 전압을 보상하는 전압보상부;를 포함하고,
상기 전압보상부는,
캐소드 전극이 상기 제3 노드와 연결되고 애노드 전극이 제2 노드와 연결되는 보상 다이오드;
상기 제2 노드와 접지 사이에 연결되는 보상 커패시터; 및
상기 제1 노드와 상기 제2 노드에 연결되는 보상 저항;을 포함하는 전압 공급 장치. Input alternating voltage;
A rectifier for rectifying the input AC voltage;
A voltage divider connected to the rectifier to divide the rectified input AC voltage to generate a reference voltage at a first node;
A transistor connected to the rectifier and on / off according to a control signal to output a first current;
A transformer connected to the transistor and transforming the first current to generate a second current;
A reference voltage terminal connected to the first node to which the reference voltage is applied, a source terminal to which a source voltage of the transistor is applied, and an auxiliary voltage terminal connected to an auxiliary coil of the transformer unit and to which an auxiliary voltage is applied; An integrated circuit unit generating the control signal by comparing a voltage with the source voltage; And
And a voltage compensator disposed between the reference voltage terminal and the auxiliary voltage terminal and compensating the reference voltage by restrictively connecting the first node and a third node connected to the auxiliary voltage terminal.
The voltage compensation unit,
A compensation diode having a cathode electrode connected with the third node and an anode electrode connected with the second node;
A compensation capacitor connected between the second node and ground; And
And a compensation resistor connected to the first node and the second node.
상기 집적 회로부는 상기 제어 신호가 출력되는 출력 단자 를 더 포함하는 전압 공급 장치.The method of claim 1,
The integrated circuit unit further includes an output terminal to which the control signal is output.
상기 보상 저항은 상기 집적 회로부의 상기 기준전압단자의 내부 저항보다 큰 값을 가지는 전압 공급 장치. The method of claim 1,
And the compensation resistor has a value greater than an internal resistance of the reference voltage terminal of the integrated circuit unit.
상기 정류부는 브릿지 정류기를 포함하는 전압 공급 장치. The method of claim 1,
The rectifier is a voltage supply device comprising a bridge rectifier.
상기 전압보상부는 상기 입력 교류 전압의 크기가 증가함에 따라상기 보조 전압의 음의 전압을 이용하여 상기 기준 전압의 최소 전압을 낮추는 전압 공급 장치. The method of claim 7, wherein
The voltage compensator lowers the minimum voltage of the reference voltage by using the negative voltage of the auxiliary voltage as the magnitude of the input AC voltage increases.
상기 전압 공급 장치는 상기 변압부와 연결되고 상기 변압부로부터 상기 제2 전류를 받아 출력하는 출력부를 더 포함하는 전압 공급 장치.The method of claim 1,
The voltage supply device further includes an output unit connected to the transformer and receiving and outputting the second current from the transformer.
상기 전압 공급 장치는 상기 제2 전류를 발광 다이오드로 흘리는 전압 공급 장치. The method of claim 1,
The voltage supply device is a voltage supply device for flowing the second current to the light emitting diode.
상기 전압 공급 장치는 변압부의 앞단에 스누버를 더 포함하는 전압 공급 장치. The method of claim 2,
The voltage supply device further comprises a snubber at the front end of the transformer.
상기 정류된 교류 입력 전압을 분배하여 제1 노드에 기준 전압을 생성하는 단계;
상기 제1 노드와 연결된 집적 회로부의 기준전압단자에 상기 기준 전압을 공급하는 단계;
전압보상부가 상기 제1 노드를 상기 집적 회로부의 보조전압단자와 연결된 제3 노드와 제한적으로 연결하여 상기 기준 전압을 상기 보조전압단자에서의 보조전압을 이용하여 보상하는 단계;
상기 보상된 기준 전압과 트랜지스터의 소스 전압을 비교하여 제어 신호를 생성하는 단계;
상기 제어 신호에 따라 상기 트랜지스터를 온오프하여 제1 전류를 생성하는 단계; 및
상기 제1 전류를 변압하여 제2 전류를 생성하는 단계;를 포함하고,
상기 전압보상부는,
캐소드 전극이 상기 제3 노드와 연결되고 애노드 전극이 제2 노드와 연결되는 보상 다이오드;
상기 제2 노드와 접지 사이에 연결되는 보상 커패시터; 및
상기 제1 노드와 상기 제2 노드에 연결되는 보상 저항;을 포함하는 전원 공급 방법.Receiving and rectifying an AC input voltage;
Dividing the rectified AC input voltage to generate a reference voltage at a first node;
Supplying the reference voltage to a reference voltage terminal of an integrated circuit unit connected to the first node;
A voltage compensating unit connecting the first node with a third node connected to the auxiliary voltage terminal of the integrated circuit unit to compensate for the reference voltage using the auxiliary voltage at the auxiliary voltage terminal;
Generating a control signal by comparing the compensated reference voltage with a source voltage of a transistor;
Generating a first current by turning on and off the transistor according to the control signal; And
And transforming the first current to generate a second current.
The voltage compensation unit,
A compensation diode having a cathode electrode connected with the third node and an anode electrode connected with the second node;
A compensation capacitor connected between the second node and ground; And
And a compensation resistor connected to the first node and the second node.
상기 기준 전압을 보상하는 단계는,
상기 교류 입력 전압의 크기가 증가함에 따라, 상기 보조 전압의 음의 전압을 이용하여 상기 기준 전압의 최소 전압을 보상하는 전원 공급 방법. The method of claim 13,
Compensating the reference voltage,
And increasing the magnitude of the AC input voltage to compensate for the minimum voltage of the reference voltage using the negative voltage of the auxiliary voltage.
상기 보조 전압은 상기 교류 입력 전압에 따라 크기가 결정되는 전원 공급 방법. The method of claim 14,
And the auxiliary voltage is sized according to the AC input voltage.
상기 제2 전류를 발광 다이오드에 공급하는 단계를 더 포함하는 전원 공급 방법.
The method of claim 13,
And supplying the second current to the light emitting diode.
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