KR102057982B1 - 디밍 앵글 감지 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디밍 앵글 감지 회로에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 디밍 앵글 감지 회로는 제너 다이오드를 사용한다. 디밍 앵글 감지 회로는 디머를 통과한 교류 입력이 정류되어 생성된 라인 전압과 제너 전압을 비교한 결과에 따라 비교 전압을 생성한다. 디밍 앵글 감지 회로는 상기 비교 전압을 저역 통과 필터링하여 상기 디머의 디밍 앵글에 대응하는 감지 전압을 생성한다.

Description

디밍 앵글 감지 회로{DIMMING ANGLE SENSING CIRCUIT}

본 발명은 디밍 앵글 감지 회로 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

트라이악 디머(triac dimmer)는 교류 입력의 매 주기 정현파를 디밍 앵글만큼 통과시킨다. 트라이악 디머를 통과한 전류를 이용하여 부하(예를 들어, 조명)에 공급되는 출력전류를 제어하기 해서는 디밍 앵글을 감지해야 한다.

구체적으로, 조명의 밝기를 조절하기 위해 디머를 조절하는 경우, 조명에 공급되는 출력전류는 디밍 앵글에 따라 제어되어야 한다. 즉, 디밍 앵글이 증가할수록 조명이 밝아지고, 디밍 앵글이 감소할수록 조명이 어두워지도록 제어되어야 한다.

전력 공급 장치가 디밍 앵글에 따라 출력전류를 조명에 공급하기 위해서는 디밍 앵글에 대한 정보가 필요하다. 그렇지 않으면, 전력 공급 장치는 디밍 앵글에 관계없이 일정한 출력전류를 생성하고, 그 과정에서 전력 공급 장치의 스위칭 듀티가 불필요하게 증가할 수 있다.

예를 들어, 조명의 밝기를 반으로 낮추기 위해 디밍 앵글을 90도로 조절한 경우임에도 불구하고, 전력 공급 장치는 디밍 앵글 180도일 때와 동일한 출력 전류를 공급하기 위해 스위칭 듀티를 증가시킬 수 있다.

이와 같이, 디밍 앵글에 대한 정보가 필요하고, 일반적으로 디밍 앵글을 감지 및 계산하기 위해 디지털 회로를 사용한다. 디지털 회로는 디밍 앵글을 감지하기 위해 스위칭 소자를 포함한다. 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의한 스위칭 노이즈가 디밍 앵글 감지 중 발생할 수 있다.

또한, 디밍 앵글을 정확히 감지하기 위해 디지털 회로의 분해능(resolution)을 높이면, 디지털 회로의 사이즈가 증가하는 문제점이 있다.

스위칭 노이즈를 앵글 감지에서 배제시키고, 디지털 회로의 사이즈를 고려할 필요가 없는 디밍 앵글 감지 회로를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 디밍 앵글 감지 회로는, 디머를 통과한 교류 입력이 정류되어 생성된 라인 전압과 제너 전압을 비교한 결과에 따라 비교 전압을 생성하는 비교 회로, 및 상기 비교 전압을 저역 통과 필터링하여 상기 디머의 디밍 앵글에 대응하는 감지 전압을 생성하는 필터링 회로를 포함한다.

상기 비교 회로는, 제1 저항을 통해 상기 라인 전압을 전달받고, 상기 라인 전압이 상기 제너 전압 이상일 때 도통되는 제너 다이오드를 포함하고, 상기 비교 전압은 상기 제1 저항과 상기 제너 다이오드가 연결되어 있는 제1 접점의 전압이다.

상기 제1 저항은 상기 라인 전압과 상기 제너 다이오드의 캐소드 전극에 연결되어 있고, 상기 제너 다이오드의 애노드 전극은 그라운드에 연결되어 있다.

상기 필터링 회로는, 상기 비교 전압을 분배하는 제2 저항 및 제3 저항, 및

상기 제2 저항 및 제3 저항이 연결되어 있는 제2 접점에 연결되어 있는 커패시터를 포함하고, 상기 감지 전압은 상기 제2 접점의 전압이다.

상기 제2 저항의 일단은 상기 비교 전압에 연결되어 있고, 상기 제3 저항은 상기 제2 저항의 타단과 상기 그라운드 사이에 연결되어 있으며, 상기 커패시터는 상기 제3 저항에 병렬 연결되어 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 디밍 앵글 감지 회로는 전력 공급 장치의 보조 권선에 발생하는 보조 전압을 이용한다. 보조 권선은 제1 권선에 소정의 권선비로 커플링되어 있고, 제1 권선은 디머를 통과한 교류 입력이 정류된 라인 전압에 연결되어 있다. 상기 디밍 앵글 감지 회로는, 상기 보조 전압에 따르는 제1 전압을 제너 전압과 비교한 결과에 따라 비교 전압을 생성하는 비교 회로, 및 상기 비교 전압을 저역 통과 필터링하여 상기 디머의 디밍 앵글에 대응하는 감지 전압을 생성하는 필터링 회로를 포함한다.

상기 보조 전압은 상기 라인 전압이 존재하는 동안 발생한다. 상기 라인 전압이 존재하는 동안, 상기 제1 권선에 연결되어 있는 스위치의 턴 온 기간 동안 상기 보조 전압은 상기 라인 전압에 따르는 상기 라인 전압의 극성과 반대 극성인 전압으로 발생하고, 상기 스위치의 턴 오프 기간 동안 상기 보조 전압은 상기 전력 공급 장치의 출력 전압에 따르는 상기 출력 전압의 극성과 동일 극성인 전압으로 발생한다.

상기 비교 회로는, 상기 보조 전압에 의해 도통되는 다이오드, 상기 다이오드를 통해 전달되는 전압을 DC 전압으로 유지하는 커패시터, 및 상기 커패시터에 유지된 DC 전압이 제너 전압 이상일 때 도통되는 제너 다이오드를 포함하고, 상기 비교 전압은 상기 제너 다이오드의 캐소드 전압이다.

상기 비교 회로는, 상기 제너 다이오드의 캐소드 전극과 상기 보조 전압 사이의 전압 차를 발생시켜 상기 제너 다이오드를 바이어싱 시키는 제4 저항을 더 포함하고, 상기 제1 전압은 상기 보조 전압에서 상기 제4 저항의 양단 전압을 뺀 전압이다. 상기 비교 회로는, 상기 커패시터에 병렬 연결되어, 상기 라인 전압이 존재하지 않는 기간 동안 상기 커패시터의 방전 경로를 형성하는 제5 저항을 더 포함한다.

상기 비교 회로는, 상기 보조 전압이 연결되어 있는 애노드 전극을 포함하는 다이오드, 상기 다이오드의 캐소드 전극에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제4 저항, 상기 제4 저항의 타단과 그라운드 사이에 연결되어 있는 제5 저항, 상기 제5 저항에 병렬 연결되어 있는 커패시터, 및 상기 커패시터에 병렬 연결되어 있는 제너 다이오드를 포함한다. 상기 제1 전압은 상기 다이오드 및 상기 제4 저항을 통과한 전압이다.

본 발명의 실시 예에 따른 디밍 앵글 감지 회로는 제너 다이오드를 포함한다. 상기 디밍 앵글 감지 회로의 구동 방법은, 디머를 통과한 교류 입력이 정류되어 생성된 라인 전압이 전달되는 단계, 상기 라인 전압이 제너 전압 보다 클 때 비교 전압을 상기 제너 전압으로 유지하는 단계, 및 상기 비교 전압을 저역 통과 필터링하여 상기 디머의 디밍 앵글에 대응하는 감지 전압을 생성하는 단계를 포함한다.

상기 디밍 앵글 감지 회로의 구동 방법은, 상기 라인 전압이 상기 제너 전압 보다 작을 때 상기 비교 전압이 상기 라인 전압을 따르는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 다른 실시 예에 다른 디밍 앵글 감지 회로의 구동 방법본 발명은 디머를 통과한 교류 입력이 정류된 라인 전압에 연결되어 있는 제1 권선에 소정의 권선비로 커플링 되어 있는 보조 권선의 보조 전압을 전달받는 단계, 상기 보조 전압에 대응하는 제1 전압을 제너 전압과 비교한 결과에 따라 비교 전압을 생성하는 단계, 및 상기 비교 전압을 저역 통과 필터링하여 상기 디머의 디밍 앵글에 대응하는 감지 전압을 생성하는 단계를 포함한다.

상기 보조 전압은 상기 라인 전압이 존재하는 동안 발생하고, 상기 라인 전압이 존재하는 동안, 상기 디밍 앵글 감지 회로의 구동 방법은, 상기 제1 권선에 연결되어 있는 스위치의 턴 온 기간 동안 상기 보조 전압은 상기 라인 전압에 따르는 상기 라인 전압의 극성과 반대 극성인 전압으로 발생하는 단계, 및 상기 스위치의 턴 오프 기간 동안 상기 보조 전압은 상기 전력 공급 장치의 출력 전압에 따르는 상기 출력 전압의 극성과 동일 극성인 전압으로 발생하는 단계를 더 포함한다.

상기 비교 전압을 생성하는 단계는, 상기 보조 전압에 의해 다이오드가 도통되는 단계, 상기 다이오드를 통해 전달되는 전압이 커패시터에 의해 DC 전압으로 유지되는 단계, 및 상기 DC 전압이 제너 전압 이상일 때 상기 제너 다이오드가 도통되는 단계를 포함한다. 상기 비교 전압은 상기 제너 다이오드의 캐소드 전압이다.

본 발명의 실시 예들을 통하여, 스위칭 노이즈를 앵글 감지에서 배제시키고, 디지털 회로의 사이즈를 고려할 필요가 없는 디밍 앵글 감지 회로를 제공한다.

도 1은 아날로그 회로로 구현된 디밍 앵글 감지 회로를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 디밍 앵글 감지 회로를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 디밍 앵글 감지 회로에 입력되는 라인 전압에 따른 비교 전압 및 감지 전압을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 라인 전압보다 작은 디밍 앵글을 가지는 라인 전압에 따른 비교 전압 및 감지 전압을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 디밍 앵글 감지 회로를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 디밍 앵글 감지 회로에 입력되는 라인 전압에 따른 보조 전압, 비교 전압 및 감지 전압을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 라인 전압보다 작은 디밍 앵글을 가지는 라인 전압에 따른 보조 전압, 비교 전압 및 감지 전압을 나타낸 도면이다.

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. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 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.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 디밍 앵글 감지 회로는 아날로그 회로로 구현된다. 아날로그 회로로 구현되는 경우 라인 전압 범위에 따라 디밍 앵글 계산 오차가 발생할 수 있다. 본 발명에서는 이를 방지하기 위해 제너 다이오드를 사용한다. 라인 전압은 교류 입력이 디머를 통과해 정류 회로에서 정류된 전압을 의미한다.

또한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 디밍 앵글 감지 회로는 제너 다이오드를 이용하고, 라인 전압 대신 라인 전압이 입력되는 전력 공급 장치의 보조 권선의 전압을 이용할 수 있다.

전력 공급 장치로서, 스위치 모드 파워 서플라이(switch mode power supply, 이하 SMPS라 함)를 사용하는 경우, 1차측 권선에 소정의 권선 비로 커플링 되어 있는 보조 권선에 발생하는 전압을 이용하여 디밍 앵글을 계산할 수 있다. 전력 공급 장치는 1차측 권선에 연결되어 있는 스위치를 포함하고, 스위치의 스위칭 동작을 제어하여 1차측으로부터 2차측으로 전달되는 에너지를 제어한다. 2차측에 위치한 전력 공급 장치의 출력단 전압이 출력 전압이고, 전력 공급 장치는 출력 전압을 감지하고, 출력 전압이 일정하도록 스위치의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.

도 1은 아날로그 회로로 구현된 디밍 앵글 감지 회로를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 디밍 앵글 감지 회로(1)는 두 개의 저항(R1, R2) 및 커패시터(C1)를 포함한다.

저항(R1)의 일단은 라인 전압(Vin)에 연결되어 있고, 저항(R2)의 타단은 저항(R2)의 일단 및 커패시터(C1)의 일단에 연결되어 있다.

접점(N1)의 전압(VN1)을 이용하여 디밍 앵글을 계산할 수 있다. 소정의 기준 전압과 전압(VN1)을 비교하여 전압(VN1)이 기준 전압 보다 큰 구간을 전압(VN1)의 한 주기 구간으로 나누어 디밍 앵글을 계산할 수 있다.

그런데 라인 전압(Vin)의 전압 범위는 매우 넓다. 예를 들어, 교류 입력은 180Vac ~ 265Vac이므로, 라인 전압(Vin)의 전압 범위 역시 180V ~ 265V이다. 그러면, 전압(VN1)은 라인 전압(Vin)의 전압 변화에 따라 그 레벨이 달라져서 동일한 라인 전압(Vin)에서도, 전압(VN1)이 달라진다. 그러면, 디밍 앵글 계산에 오차가 발생한다.

구체적으로, 커패시터(C1)는 라인 전압(Vin)이 저항(R1) 및 저항(R2)에 의해 분배된 전압을 필터링하여 전압(VN1)을 생성한다. 따라서 전압(VN1)은 평활화된다. 이 때 라인 전압(Vin)이 높은 경우에, 전압(VN1)이 기준 전압보다 높은 구간이 실제 디밍 앵글에 대응하는 구간 보다 더 넓을 수 있다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 디밍 앵글 감지 회로는 제너 다이오드를 이용하여 라인 전압(Vin)을 제너 전압으로 클램핑 한다.

구체적으로, 디밍 앵글 감지 회로는 라인 전압(Vin)이 제너 전압보다 높은 경우에는 감지 전압(VSE)을 제너 전압(VZENER1)으로 유지하고, 제너 전압(VZENER1) 보다 낮은 경우에는 라인 전압(Vin)에 따르는 감지 전압(VSE)을 생성한다.

그러면, 라인 전압(Vin)의 전압 범위에 관계없이 디밍 앵글을 나타내는 감지 전압(VSE)을 생성할 수 있어, 라인 전압(Vin)의 전압 범위에 따른 오차를 방지할 수 있다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 디밍 앵글 감지 회로를 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 디밍 앵글 감지 회로를 나타낸 도면이다.

디밍 앵글 감지 회로(2)는 비교 회로(comparing circuit)(10) 및 필터링 회로(filtering circuit)(20)를 포함한다.

비교 회로(10)는 라인 전압(Vin)을 입력 받고, 라인 전압(Vin)과 제너 전압(VZENER1)을 비교한 결과를 출력한다. 비교 회로(10)는 저항(R3) 및 제너 다이오드(ZD1)를 포함한다.

저항(R3)의 일단은 라인 전압(Vin)에 연결되어 있고, 저항(R3)의 타단은 제너 다이오드(ZD1)의 캐소드 전극에 연결되어 있다. 제너 다이오드(ZD1)의 애노드 전극은 그라운드(grounded) 되어 있다.

라인 전압(Vin)이 제너 다이오드(ZD1)의 제너 전압(VZENER1) 이상이면, 제너 다이오드(ZD1)가 도통되고, 접점(N2)의 전압은 제너 전압(VZENER1)이 된다. 라인 전압(Vin)이 제너 전압(VZENER1)보다 작으면, 접점(N2)의 전압은 라인 전압(Vin)이다. 이하, 접점(N2)의 전압을 비교 전압(VCOM1)이라 한다.

이와 같이, 비교 회로(10)는 라인 전압(Vin)과 제너 전압(VZENER1)을 비교한 결과에 따라 비교 전압(VCOM1)을 생성한다.

필터링 회로(20)는 비교 전압(VCOM1)을 필터링 하여 감지 전압(VSE)을 생성한다. 필터링 회로(20)는 두 개의 저항(R4, R5), 및 커패시터(C2)를 포함한다.

저항(R4)의 일단은 접점(N2)에 연결되어 있고, 저항(R4)의 타단은 접점(N3)에 연결되어 있다. 저항(R5)의 일단은 접점(N3)에 연결되어 있고, 저항(R5)의 타단은 그라운드 되어 있다. 커패시터(C2)의 일단은 접점(N3)에 연결되어 있고, 커패시터(C2)의 타단은 그라운드 되어 있다.

필터링 회로(20)는 저역 통과 필터(low pass filter)로서 비교 전압(VCOM1)의 고주파 성분을 필터링하여 감지 전압(VSE)을 생성한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 디밍 앵글 감지 회로에 입력되는 라인 전압에 따른 비교 전압 및 감지 전압을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 라인 전압(Vin)의 한 주기 기간인 T0-T3 중 T1-T3가 디밍 앵글에 해당하는 부분이다. 따라서 라인 전압(Vin)은 기간 T0-T1에 발생하지 않는다.

기간 T0-T1 동안 라인 전압(Vin)은 제너 전압(VZENER1)보다 작으므로, 비교 전압(VCOM1)은 라인 전압(Vin)과 동일하다.

시점 T1에 라인 전압(Vin)이 제너 전압(VZENER1) 보다 큰 전압으로 발생하고, 시점 T2까지 라인 전압(Vin)이 제너 전압(VZENER1) 이상이다. 따라서 기간 T1-T2 동안 비교 전압(VCOM1)은 제너 전압(VZENER1)으로 유지된다.

시점 T2에 라인 전압(Vin)이 제너 전압(VZENER1)보다 작아지면 비교 전압(VCOM1)은 라인 전압(Vin)과 동일하다.

이와 같이 라인 전압(Vin)의 한 주기 동안 비교 전압(VCOM1)이 라인 전압(Vin)의 디밍 앵글에 따라 발생한다.

비교 전압(VCOM1)이 필터링 회로(20)를 통해 감지 전압(VSE)으로 출력되고, 도 3에 도시된 바와 같이 감지 전압(VSE)은 디밍 앵글에 따르는 레벨(VSE1)을 가진다.

도 4는 도 3에 도시된 라인 전압보다 작은 디밍 앵글을 가지는 라인 전압에 따른 비교 전압 및 감지 전압을 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 라인 전압(Vin)의 한 주기 기간인 T10-T13 중 T11-T13가 디밍 앵글에 해당하는 부분이다. 따라서 라인 전압(Vin)은 기간 T10-T11에 발생하지 않는다.

기간 T10-T11 동안 라인 전압(Vin)은 제너 전압(VZENER1)보다 작으므로, 비교 전압(VCOM1)은 라인 전압(Vin)과 동일하다.

시점 T11에 라인 전압(Vin)이 제너 전압(VZENER1) 보다 큰 전압으로 발생하고, 시점 T12까지 라인 전압(Vin)이 제너 전압(VZENER1) 이상이다. 따라서 기간 T11-T12 동안 비교 전압(VCOM1)은 제너 전압(VZENER1)으로 유지된다.

시점 T12에 라인 전압(Vin)이 제너 전압(VZENER1)보다 작아지면 비교 전압(VCOM1)은 라인 전압(Vin)과 동일하다.

이와 같이 라인 전압(Vin)의 한 주기 동안 비교 전압(VCOM1)이 라인 전압(Vin)의 디밍 앵글에 따라 발생한다.

비교 전압(VCOM1)이 필터링 회로(20)를 통해 감지 전압(VSE)으로 출력되고, 도 4에 도시된 바와 같이 감지 전압(VSE)은 디밍 앵글에 따르는 레벨(VSE2)을 가진다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 디밍 앵글이 상대적으로 큰 라인 전압(도 3에 도시된 라인 전압)에 의해 발생하는 감지 전압(VSE1)이 감지 전압(VSE2)보다 크다.

이와 같이, 감지 전압(VSE)은 디밍 앵글에 따르는 레벨로 발생된다. 감지 전압(VSE)을 통해 디밍 앵글에 대한 정보를 알 수 있다. 예를 들어, 감지 전압(VSE)은 전력 공급 장치의 제어 회로에 전달되고, 제어 회로는 감지 전압(VSE)에 따라 출력 전류를 조절할 수 있다.

이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 디밍 앵글 감지 회로를 설명한다.

본 발명의 제2 예에 따른 디밍 앵글 감지 회로는 제너 다이오드를 이용하여 보조 전압(VAUX)을 제너 전압으로 클램핑 한다.

도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 디밍 앵글 감지 회로를 나타낸 도면이다. 본 발명의 제2 실시 예에 따른 디밍 앵글 감지 회로는 라인 전압 대신 SMPS(4)의 보조 권선의 전압(이하, 보조 전압)을 이용한다.

SMPS(4)는 제1 권선(CO1), 제2 권선(CO2), 보조 권선(CO3), 정류 다이오드(D2), 출력 커패시터(C5), 스위치(Q) 및 스위치 제어 회로(50)를 포함한다.

스위치 제어 회로(50)는 출력전압(VOUT)에 따라 스위치(Q)의 스위칭 동작을 제어하는 게이트 전압(VG)을 생성한다.

1차 측에 위치하는 제1 권선(CO1)의 일단은 라인 전압(Vin)에 연결되어 있고, 제1 권선(CO1)의 타단은 스위치(Q)에 연결되어 있다.

1차측과 절연된 2차 측에 위치하는 제2 권선(CO2)의 일단은 정류 다이오드(D2)의 애노드 전극에 연결되어 있고, 제2 권선(CO2)의 타단은 그라운드 되어 있다.

정류 다이오드(D2)의 캐소드 전극은 출력 커패시터(C5)의 일단에 연결되어 있고, 커패시터(C5)의 타단은 그라운드 되어 있다.

보조 권선(CO3)은 제1 권선(CO1)에 소정의 권선비로 커플링 되어 있다.

SMPS(4)의 스위치(Q)의 턴 온 기간 동안 입력 전압(Vin)에 의해 제1 권선(CO1)에 에너지가 저장되고, 스위치(Q)의 턴 오프 기간 동안 제1 권선(CO1)에 저장된 에너지에 의해 보조 전압(VAUX)이 발생한다. 따라서, 라인 전압(Vin)이 존재하지 않는 기간 동안에는 제1 권선(CO1)에 에너지가 저장되지 않고, 보조 전압(VAUX)은 발생하지 않는다.

또한, 제1 권선(CO1)에 저장된 에너지는 스위치(Q)의 턴 오프 기간 동안 제2 권선(CO2)을 통해 2차측에 전달된다. 스위치(Q)의 턴 오프 기간 동안, 제2 권선(CO2)으로부터 정류 다이오드(D2)로 흐르는 전류가 발생하고, 정류 다이오드(D2)를 통과한 전류는 출력단에 연결된 부하에 공급된다.

출력 커패시터(C5)는 정류 다이오드(D2)를 통과한 전류에 의해 충전되고, 충전 커패시터(C5)에 충전된 전압이 출력 전압(VOUT)이다.

라인 전압(Vin)이 존재하는 기간 중 스위치(Q)의 턴 온 기간 동안, 보조 전압(VAUX)은 라인 전압(Vin)에 따르는 라인 전압(Vin)의 극성과 반대 극성인 전압으로 발생한다. 라인 전압(Vin)이 존재하는 기간 중 스위치(Q)의 턴 오프 기간 동안, 보조 전압(VAUX)은 출력전압(VOUT)에 따르는 출력전압(VOUT)의 극성과 동일 극성인 전압으로 발생한다.

따라서, 라인 전압(Vin)이 존재하는 기간 동안 즉, 디밍 앵글에 대응하는 기간 동안, 스위치(Q)의 스위칭 동작에 따라 보조 전압(VAUX)은 라인 전압(VIN)에 따르는 전압과 출력 전압(VOUT)에 따르는 전압을 교대로 가진다.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 디밍 앵글 감지 회로(3)는 보조 전압(VAUX)이 라인 전압(Vin)이 존재하는 기간 동안에만 발생하는 것을 이용한다.

디밍 앵글 감지 회로(3)는 비교 회로(30) 및 필터링 회로(40)를 포함한다.

비교 회로(30)는 보조 전압(VAUX)에 대응하는 전압을 제너 전압(VZENER2)과 비교한 결과에 따라 비교 전압(VCOM2)을 생성한다. 비교 회로(30)는 두 개의 저항(R6, R7), 다이오드(D1), 커패시터(C3), 및 제너 다이오드(ZD2)를 포함한다.

다이오드(D1)의 애노드 전극은 보조 전압(VAUX)에 연결되어 있다. 다이오드(D1)의 캐소드 전극은 저항(R6)의 일단에 연결되어 있고, 저항(R6)의 타단은 저항(R7)의 일단, 커패시터(C3)의 일단, 및 제너 다이오드(ZD2)의 캐소드에 연결되어 있다.

저항(R6)이 없으면, 제너 다이오드(ZD2)의 캐소드 전압은 보조 전압(VAUX)으로 결정될 수 있다. 저항(R6)에 의해 제너 다이오드(ZD2)의 캐소드 전극과 보조 전압(VAUX) 사이의 전압 차가 발생하여, 제너 다이오드(ZD2)가 바이어싱 될 수 있다.

저항(R7)의 타단, 커패시터(C3)의 타단, 및 제너 다이오드(ZD2)의 애노드는 그라운드 되어 있다. 저항(R7)은 라인 전압(Vin)이 존재 하지 않는 기간 동안 커패시터(C3)의 방전 경로를 형성한다.

라인 전압(Vin)이 존재하지 않는 기간 동안 보조 전압(VAUX)은 발생하지 않으므로, 다이오드(D1)은 차단된다. 라인 전압(Vin)이 존재하는 기간 중 스위치(Q)가 턴 온 되어 있는 기간 동안, 보조 전압(VAUX)은 음의 전압이므로 다이오드(D1)는 차단된다.

다이오드(D1)이 차단된 기간 중 커패시터(C3)의 전압은 저항(R7)에 의해 방전된다. 따라서 접점(N4)의 전압 즉, 비교 신호(VCOM2)는 커패시터(C3)의 방전에 의해 영 전압이 된다.

라인 전압(Vin)이 존재하는 기간 중 스위치(Q)가 턴 오프 되어 있는 기간 동안, 보조 전압(VAUX)은 출력 전압(VOUT)에 따르는 양의 전압이므로, 다이오드(D1)는 도통된다.

이 때 다이오드(D1)를 통해 전달되는 전압은 커패시터(C3)에 의해 DC 전압으로 유지되어 제너 전압(VZENER2)과 비교된다. 제너 다이오드(ZD2)는 커패시터(C3)에 유지되는 전압이 제너 전압(VZENER2) 이상인 경우 도통되고, 비교 신호(VCOM2)는 제너 전압(VZENER2)이다.

필터링 회로(40)는 앞서 설명한 필터링 회로(20)와 동일한 구성 및 기능으로서, 비교신호(VCOM2)를 로우 패스 필터링 하여 감지 전압(VSE')을 생성한다.

필터링 회로(40)는 저항(R8), 저항(R9) 및 커패시터(C4)를 포함한다. 저항(R8)의 일단은 비교 신호(VCOM2)에 연결되어 있고, 저항(R8)의 타단은 저항(R9)의 일단 및 커패시터(C4)의 일단에 연결되어 있다. 저항(R9)의 타단 및 커패시터(C4)의 타단은 그라운드 되어 있다.

감지 전압(VSE')은 스위치 제어 회로(50)에 입력될 수 있고, 스위치 제어 회로(50)는 스위치(Q)의 듀티 제어에 감지 전압(VSE')을 고려할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 디밍 앵글 감지 회로에 입력되는 라인 전압에 따른 보조 전압, 비교 전압 및 감지 전압을 나타낸 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 라인 전압(Vin)의 한 주기 기간인 T20-T22 중 T21-T22가 디밍 앵글에 해당하는 부분이다. 따라서 라인 전압(Vin)은 기간 T20-T21에 발생하지 않는다.

기간 T20-T21 동안 보조 전압(VAUX)이 발생하지 않으므로, 비교 전압(VCOM2)은 영 전압이다.

시점 T21에 라인 전압(Vin)이 발생하면, 보조 전압(VAUX)이 발생한다. 시점 T23에 스위치(Q)가 턴 오프 되면, 보조 전압(VAUX)이 제너 전압(VZENER2) 보다 큰 전압으로 발생하므로, 비교 전압(VCOM2)이 제너 전압(VZENER2)으로 발생한다. 시점 T21 및 시점 T23은 도 6에서 구분되어 표시되어 있으나, 스위치(Q)의 스위칭 한 주기보다 짧은 기간으로, 두 시점 간의 시간차는 무시할 수 있다.

기간 T21-T22 동안 보조 전압(VAUX)이 발생하므로, 비교 전압(VCOM2)은 제너 전압(VZENER2)으로 유지된다.

시점 T22 이후 라인 전압(Vin)이 존재하지 않는 기간 동안, 비교 전압(VCOM2)은 0 전압이 된다.

이와 같이 라인 전압(Vin)의 한 주기 동안 비교 전압(VCOM2)이 라인 전압(Vin)의 디밍 앵글에 따라 발생한다.

비교 전압(VCOM2)이 필터링 회로(40)를 통해 감지 전압(VSE')으로 출력되고, 도 6에 도시된 바와 같이 감지 전압(VSE')은 디밍 앵글에 따르는 레벨(VSE3)을 가진다.

도 7은 도 6에 도시된 라인 전압보다 작은 디밍 앵글을 가지는 라인 전압에 따른 보조 전압, 비교 전압 및 감지 전압을 나타낸 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 라인 전압(Vin)의 한 주기 기간인 T30-T32 중 T31-T32가 디밍 앵글에 해당하는 부분이다. 따라서 라인 전압(Vin)은 기간 T30-T31에 발생하지 않는다.

기간 T30-T31 동안 보조 전압(VAUX)이 발생하지 않으므로, 비교 전압(VCOM2)은 영 전압이다.

시점 T31에 라인 전압(Vin)이 발생하면, 보조 전압(VAUX)이 발생한다. 시점 T33에 보조 전압(VAUX)이 제너 전압(VZENER2) 보다 큰 전압으로 발생하므로, 비교 전압(VCOM2)이 제너 전압(VZENER2)으로 발생한다. 시점 T31 및 시점 T33은 도 7에서 구분되어 표시되어 있으나, 두 시점 간의 시간차는 무시할 수 있다.

기간 T31-T32 동안 보조 전압(VAUX)이 발생하므로, 비교 전압(VCOM2)은 제너 전압(VZENER2)으로 유지된다.

시점 T32 이후 라인 전압(Vin)이 존재하지 않는 기간 동안, 비교 전압(VCOM2)은 0 전압이 된다.

이와 같이 라인 전압(Vin)의 한 주기 동안 비교 전압(VCOM2)이 라인 전압(Vin)의 디밍 앵글에 따라 발생한다.

비교 전압(VCOM2)이 필터링 회로(40)를 통해 감지 전압(VSE')으로 출력되고, 도 7에 도시된 바와 같이 감지 전압(VSE')은 디밍 앵글에 따르는 레벨(VSE4)을 가진다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 디밍 앵글이 상대적으로 큰 라인 전압(도 6에 도시된 라인 전압)에 의해 발생하는 감지 전압(VSE3)이 감지 전압(VSE4)보다 크다.

이와 같이, 감지 전압(VSE')은 디밍 앵글에 따르는 레벨로 발생된다. 감지 전압(VSE')을 통해 디밍 앵글에 대한 정보를 알 수 있다.

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.

디밍 앵글 감지 회로(1, 2, 3)
저항(R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9)
커패시터(C1, C2, C3, C4)
제너 다이오드(ZD1, ZD2)
SMPS(4), 제1 권선(CO1), 제2 권선(CO2), 보조 권선(CO3)
출력 커패시터(C5), 스위치(Q), 스위치 제어 회로(50)
비교 회로(10, 30) 및 필터링 회로(20, 40)
다이오드(D1), 정류 다이오드(D2)

Claims (2)

1. 디머를 통과한 교류 입력이 정류되어 생성된 라인 전압에 직접 연결되어 있는 일단을 포함하는 제1 저항;
   상기 제1 저항의 타단에 연결되어 있고, 상기 라인 전압이 제너 전압 이상일 때 도통되는 제너 다이오드;
   상기 제1 저항의 타단에 직접 연결되어 있는 일단을 포함하는 제2 저항;
   상기 제2 저항의 타단에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제3 저항; 및
   상기 제2 저항의 타단에 연결되어 있는 일단 및 상기 제3 저항의 타단에 연결되어 있는 타단을 포함하고 디밍 앵글에 따르는 레벨의 감지 전압을 생성하는 커패시터를 포함하는, 디밍 앵글 감지 회로.
2. 디머를 통과한 교류 입력이 정류된 라인 전압에 연결되어 있는 제1 권선에 소정의 권선비로 커플링 되어 있는 보조 권선에 연결되어 있는 애노드를 포함하는 다이오드,
   상기 다이오드의 캐소드에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제1 커패시터,
   상기 제1 커패시터의 일단에 연결되어 있고, 상기 제1 커패시터에 유지된 DC 전압이 제너 전압 이상일 때 도통되는 제너 다이오드,
   상기 제1 커패시터의 일단에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제1 저항;
   상기 제1 저항의 타단에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제2 저항;
   상기 제1 저항의 일단에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제3 저항; 및
   상기 제1 저항의 타단에 연결되어 있는 일단 및 상기 제2 저항의 타단에 연결되어 있는 타단을 포함하는 제2 커패시터
   를 포함하고,
   상기 제2 커패시터의 일단에 연결된 노드의 전압은 디밍 앵글에 따르는 레벨인 것을 특징으로 하는 디밍 앵글 감지 회로.

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