KR20000058559A

KR20000058559A - 아이지비티 소자를 이용한 에이씨 역파형 위상제어에 따른램프 출력 조절장치

Info

Publication number: KR20000058559A
Application number: KR1020000032640A
Authority: KR
Inventors: 이희덕
Original assignee: 이희덕
Priority date: 2000-06-14
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2000-10-05
Also published as: KR100337428B1

Abstract

본 발명은 새로운 방식의 역파형 제어방식으로 IGBT라는 마이크로칩(micro chip)에 의해 정밀하고 안전하게 설계되어 한 단계 높은 조명장치(dimmer unit)로써, 사용자의 요구에 맞추어진 IGBT 소자를 이용한 AC 역파형 위상제어에 따른 램프 출력 조절장치에 관한 것이다. 본 발명은 딤 레벨을 조절하고, 기기가 제로점을 기준으로 동작되도록 함과 아울러, 딤 레벨의 입력 파형을 역파형으로 변환하는 역파형 변환부와, 상기 역파형 변환부로부터 입력된 역파형과, 파형 정형부로부터 과부하를 감지한 신호를 제어하여 구동 드라이브에 보내는 리미트 제어부와, 상기 리미트 제어부의 신호에 따라 구동신호를 출력하는 구동 드라이브와, 상기 구동 드라이브에서 신호를 받아 구동되며, 전류 센서부의 R.L.C 회로에 의해 출력의 노이즈를 개선하여 부하에 공급하는 IGBT부와, 부하의 출력에서 규정이상의 전류가 감지되면, 이를 감지하여 상기 리미트 제어부로 신호를 보내어 그 값을 비교, 검출하여 전원을 차단함으로써 상기 IGBT부가 오프상태가 되도록 하는 전류 센서부 및 기준전압을 발생시키고 이에 따라 최대 전류를 조절하는 파형 정형부로 구성된다.

Description

아이지비티 소자를 이용한 에이씨 역파형 위상제어에 따른 램프 출력 조절장치{Lamp controlling apparatus by AC reverse wave phase control used IGBT chip}

본 발명은 IGBT 소자를 이용한 AC 역파형 위상제어에 따른 램프 출력 조절장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 새로운 방식의 역파형 제어방식으로 IGBT라는 마이크로칩(micro chip)에 의해 정밀하고 안전하게 설계되어 한 단계 높은 조명장치(dimmer unit)로써, 사용자의 요구에 맞추어진 IGBT 소자를 이용한 AC 역파형 위상제어에 따른 램프 출력 조절장치에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같은 종래의 조명장치의 동작은 다음과 같다.

입력부의 600Hz AC파형을 트라이액(SSR 또는 TRIAC)(11)에서 온/오프(ON/OFF) 제어함으로써 램프(13)에 출력 전원이 공급되고, 게이트 트리거(12)에 의해 트라이액(11)이 온되어 그 시점부터 AC파형이 제로(zero)지점을 교차할 때까지 램프(13)에 전원을 공급함으로써 출력을 조절한다.

그러나, 이와 같은 종래의 조명장치는 다음과 같은 문제점들을 안고 있다.

1) 트라이액의 턴온(Turn On)에 의해 dv/dt가 큰 파형이 공급됨으로 순간 큰 피크(peak)전류가 공급된다. 2) 특히, 할로겐 램프(Halogen Lamp)를 사용할 경우 램프 코일(Lamp Coil)에 순간 충격 전류가 더욱 크게 발생한다. 3) 부하 쇼트(Short)시에 트라이액이 먼저 파손되고, 휴즈(Fuse) 또는 노이즈필터(NFB)가 트립(Trip)되거나 제어부분에 고장원인 발생된다. 4) 매번 휴즈 또는 트라이액을 새 부품으로 교체하여 복구함으로 부품의 소모성이 높다. 5) 종래의 트라이액 조명장치는 과부하 및 쇼트시에 기기의 파손으로 인하여 장비의 효율성이 떨어지고, 유지보수비 및 고주파 노이즈(Noise)로 인하여 오디오 및 비디오 장비에 영향을 준다. 6) 여러 개의 트라이액 온시 고주파 노이즈에 의한 전원회로 찌그러짐이 많아진다. 7) 전원에 함유된 노이즈에 의해 플리커 현상이 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 그 목적은, IGBT 소자에 의한 역파형 제어 방식으로써 마이크로칩에 의해 정밀하고 안전하게 설계되어, 한 단계 높은 조명장치로써 사용자의 요구에 맞출 수 있으며, 특히 기존의 트라이액(SSR, TRIAC)에 의한 방식과는 다른 제어소자로써 고도의 IGBT를 사용하여 과부하 또는 부하의 쇼트시에도 전자적인 보호회로가 동작하여 기기의 파손을 막아줌으로써 사용자의 유지보수가 필요 없이 편리하게 사용할 수 있고, IGBT에 의한 역파형으로 제어됨으로써 트라이액에 의해 발생되는 고주파의 많은 노이즈의 방사에 의한 다른 기기의 영향을 최대한 감소시켜 주는 IGBT 소자를 이용한 AC 역파형 위상제어에 따른 램프 출력 조절장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래 조명장치의 동작을 설명하기 위한 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 IGBT소자를 이용한 AC 역파형 위상제어에 따른 램프 출력 조절장치의 기본 개념을 설명한 블록도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 제어 블록도.

도 4는 도 3의 본 발명을 더욱 상세히 나타낸 회로도.

도 5는 도 3의 다른 실시예를 나타낸 회로도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

41 : 역파형 변환부 42 : 리미트 제어부

43 : 구동 드라이브 44 : IGBT부

45 : 전류 센서부 46 : 파형 정형부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 딤 레벨을 조절하고, 기기가 제로점을 기준으로 동작되도록 함과 아울러, 딤 레벨의 입력 파형을 역파형으로 변환하는 역파형 변환부와, 상기 역파형 변환부로부터 입력된 역파형과, 파형 정형부로부터 과부하를 감지한 신호를 제어하여 구동 드라이브에 보내는 리미트 제어부와, 상기 리미트 제어부의 신호에 따라 구동신호를 출력하는 구동 드라이브와, 상기 구동 드라이브에서 신호를 받아 구동되며, 전류 센서부의 R.L.C 회로에 의해 출력의 노이즈를 개선하여 부하에 공급하는 IGBT부와, 부하의 출력에서 규정이상의 전류가 감지되면, 이를 감지하여 상기 리미트 제어부로 신호를 보내어 그 값을 비교, 검출하여 전원을 차단함으로써 상기 IGBT부가 오프상태가 되도록 하는 전류 센서부 및 기준전압을 발생시키고 이에 따라 최대 전류를 조절하는 파형 정형부로 구성된다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 IGBT소자를 이용한 AC 역파형 위상제어에 따른 램프 출력 조절장치의 기본 개념을 설명한 블록도이다.

도시된 바와 같이, 60Hz의 AC 파형은 IGBT(23)의 제어신호부(22)에 의해 동작이 제어되며, AC파형의 제로점에 동기 되어 램프(24)에 공급된다. 제어신호부(22)는 IGBT에 온 신호를 공급하면서 보호저항(21)이 전류를 검출하여 규정이상의 전류가 감지되면(short 또는 over load), IGBT를 오프시켜 출력을 차단한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 제어 블록도이고, 도 4는 도 3의 본 발명을 더욱 상세히 나타낸 회로도이다.

도시된 바와 같이, 딤 레벨(Dim Level)을 조절하고, 기기가 제로점을 기준으로 동작되도록 함과 아울러, 딤 레벨의 입력 파형을 역파형으로 변환하는 역파형 변환부(41)와, 상기 역파형 변환부(41)로부터 입력된 역파형과, 파형 정형부(46)로부터 과부하(Over Load)를 감지한 신호를 제어하여 구동 드라이브(43)에 보내는 리미트 제어부(42)를 구비한다.

또한, 상기 리미트 제어부(42)의 신호에 따라 구동신호를 출력하는 구동 드라이브(43)와, 상기 구동 드라이브(43)에서 신호를 받아 구동되며, 전류 센서부(45)의 R.L.C 회로에 의해 출력의 노이즈를 개선하여 부하(LOAD)에 공급하는 IGBT부(44)를 구비한다.

또한, 부하의 출력에서 규정이상의 전류가 감지되면, 이를 감지하여 상기 리미트 제어부(42)로 신호를 보내어 그 값을 비교, 검출하여 전원을 차단함으로써 상기 IGBT부(44)가 오프상태가 되도록 하는 전류 센서부(45) 및 기준전압을 발생시키고 이에 따라 최대 전류를 조절하는 파형 정형부(46)로 구성된다.

또한, 상기 쇼트(Short) 또는 오버로드(Over Load)로 상기 리미트 제어부(42)가 차단되면 그 원인을 제거 후, 딤 레벨(Dim Level)을 제로(Zero)로 한 다음 새로 정상적으로 동작하게 한다.

상기 역파형 변환부(41)는 딤 레벨을 조절하기 위한 적어도 하나 이상의 가변저항(VR1)(VR2)과, 제로점을 기준으로 동작되도록 하는 포토커플러(PC2)와, 상기 가변저항(VR1)(VR2) 및 포토커플러(PC2)의 입력을 받아 적정한 제어를 수행하는 마이컴(u-COM)을 포함한다.

상기 리미트 제어부(42)는 과부하를 감지할 경우 상기 구동 드라이브(43)의 동작을 차단한다.

상기 구동 드라이브(43)는 입력부 DC와 출력부 AC를 분류시킨다.

상기 전류 센서부(45)는 순간 전류를 딜레이 시키며, dv/dt에 대한 잡음을 원만하게 제거하는 코일(L1)을 포함하고, 또한 오버로드 감지저항(OR1)을 더 포함한다.

상기 파형 정형부(46)는 오퍼 앰프(OP1)와 이에 연결된 두 개의 가변저항(VR3)(VR4)을 조절함으로써 서로 기준전압을 다르게 하여 최대 전류를 조절하도록 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 딤 레벨(Dim Level)이 역파형 변환부(41)에 입력되면, 입력 파형을 역파형으로 변환하여 리미트 제어부(42)로 신호를 보낸다.

리미트 제어부(42)에서 역파형 변환부(41)로부터 입력된 역파형과 과부하(Over Load)를 감지한(46) 신호를 제어하여 구동 드라이브(43)에 보내어지면, 구동 드라이브(43)에서는 IGBT부(44)를 구동하게 된다.

IGBT부(44)는 구동 드라이브(43)에서 신호를 받으면 IGBT부(44)를 구동함으로써 전류 센서부(45)의 R.L.C 회로에 의해 출력의 노이즈를 개선하여 램프(LOAD)에 공급된다.

전류 센서부(45)는 출력에서 규정이상의 전류가 감지되면(short 또는 over load), 전류 센서부(46)가 감지하여 리미트 제어부(42)로 신호를 보내어 그 값을 비교, 검출하여 차단함으로써 IGBT부(44)가 오프상태가 된다.

이와 같이 쇼트(Short) 또는 오버로드(Over Load)로 리미트 제어부(42)가 차단되면 원인을 제거 후, 딤 레벨(Dim Level)을 제로(Zero)로 한 다음 새로 동작하게 되면 본 발명의 조명장치는 정상적으로 동작하게 된다.

또한, 도 5는 도 3의 다른 실시예를 나타낸 회로도로서, 도시된 바와 같이, 딤 레벨(Dim Level)을 조절하고, 기기가 제로점을 기준으로 동작되도록 함과 아울러, 딤 레벨의 입력 파형을 역파형으로 변환하는 역파형 변환부(41)와, 상기 역파형 변환부(41)로부터 입력된 역파형과, 파형 정형부(46)로부터 과부하(Over Load)를 감지한 신호를 제어하여 구동 드라이브(43)에 보내는 리미트 제어부(42)와, 상기 리미트 제어부(42)의 신호에 따라 구동신호를 출력하는 구동 드라이브(43)와, 상기 구동 드라이브(43)에서 신호를 받아 구동되며, 전류 센서부(45)의 R.L.C 회로에 의해 출력의 노이즈를 개선하여 부하(LOAD)에 공급하는 IGBT부(44)와, 부하의 출력에서 규정이상의 전류가 감지되면, 이를 감지하여 상기 리미트 제어부(42)로 신호를 보내어 그 값을 비교, 검출하여 전원을 차단함으로써 상기 IGBT부(44)가 오프상태가 되도록 하는 전류 센서부(45) 및 기준전압을 발생시키고 이에 따라 최대 전류를 조절하는 파형 정형부(46)로 구성됨은 전술한 바와 같으나, 다만, 여기에서는 포토커플러(PC1)를 이용하여 부하측의 전류를 감지하는 부하 감지부(47)를 두고, 여기서 검출되는 신호를 역파형 변환부(41)의 마이컴(u-COM)에 입력하도록 구성하여 부하기 있는지 없는지를 판단할 수 있도록 한다.

따라서, 본 발명은 새로운 방식의 역파형 제어방식으로 트라이액에서 발생하는 고주파 노이즈가 현저히 줄어들고 과부하 또는 부하의 쇼트시에도 전자적인 보호회로의 작동으로 조명장치의 동작을 멈추게 하였고, 다시 동작시키면 정상적으로 동작함으로써 유지보수비가 필요가 없고, 역 전류에 의한 컴퓨터 콘솔과 조명장치 본체를 보호해줌으로써 운영하는 차원에서 획기적으로 개선하였다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 의하면, IGBT 방식의 역파형 제어방식으로써 마이크로칩에 의한 정밀하고, 안전하게 설계되어, 한 단계 높은 조명장치로써 사용자의 요구에 맞출 수 있다. 특히 기존의 트라이액(SSR이나 TRIAC)에 의한 방식과는 달리 제어소자로써 고도의 IGBT를 사용함으로써 조명장치뿐만 아니라, 과부하 또는 부하의 쇼트시에도 전자적인 보호회로의 작동으로 기기의 파손을 막아주고, 사용자의 유지보수가 필요 없이 편리하게 사용할 수 있다. 그리고 IGBT에 의한 역파형으로 제어됨으로써 트라이액에 의해 발생되는 고주파의 많은 노이즈의 방사에 의한 다른 기기의 영향을 최대한 감소시켜 주며 그 대표적인 효과로는 다음과 같은 효과를 들 수 있다.

1) 과전류제어를 함으로써 과부하 및 부하의 쇼트에서도 조명장치의 소자를 보호한다. 2)역파형 제어방식이므로 등기구 불빛이 흔들림이 없고, 동시에 IGBT소자의 고주파 노이즈가 현저히 줄어들기 때문에 오디오 및 비디오 장비에 노이즈 영향을 줄일 수 있다. 3)전자적인 보호회로의 동작으로 조명장치의 소자를 보호함으로써 유지보수비용이 들지 않는다. 4)로드(Load)의 쇼트시에도 입력전원을 차단함으로써 화재와 감전사고를 막을 수 있어 안전하다. 5)과전류에 의한 보호회로가 동작하게 되면 조명장치가 동작을 멈추게 되고 컴퓨터 콘솔에서 재 가동시키면 정상적으로 사용할 수 있다.

Claims

딤 레벨(Dim Level)을 조절하고, 기기가 제로점을 기준으로 동작되도록 함과 아울러, 딤 레벨의 입력 파형을 역파형으로 변환하는 역파형 변환부(41);

상기 역파형 변환부(41)로부터 입력된 역파형과, 파형 정형부(46)로부터 과부하(Over Load)를 감지한 신호를 제어하여 구동 드라이브(43)에 보내는 리미트 제어부(42);

상기 리미트 제어부(42)의 신호에 따라 구동신호를 출력하는 구동 드라이브(43);

상기 구동 드라이브(43)에서 신호를 받아 구동되며, 전류 센서부(45)의 R.L.C 회로에 의해 출력의 노이즈를 개선하여 부하(LOAD)에 공급하는 IGBT부(44);

부하의 출력에서 규정이상의 전류가 감지되면, 이를 감지하여 상기 리미트 제어부(42)로 신호를 보내어 그 값을 비교, 검출하여 전원을 차단함으로써 상기 IGBT부(44)가 오프상태가 되도록 하는 전류 센서부(45); 및

기준전압을 발생시키고 이에 따라 최대 전류를 조절하는 파형 정형부(46)로 구성되는 것을 특징으로 하는 IGBT 소자를 이용한 AC 역파형 위상제어에 따른 램프 출력 조절장치.
제 1항에 있어서, 상기 쇼트(Short) 또는 오버로드(Over Load)로 상기 리미트 제어부(42)가 차단되면 그 원인을 제거 후, 딤 레벨(Dim Level)을 제로(Zero)로 한 다음 새로 정상적으로 동작하게 하는 것을 특징으로 하는 IGBT 소자를 이용한 AC 역파형 위상제어에 따른 램프 출력 조절장치.
제 1항에 있어서, 상기 역파형 변환부(41)는

딤 레벨을 조절하기 위한 적어도 하나 이상의 가변저항(VR1)(VR2)과, 제로점을 기준으로 동작되도록 하는 포토커플러(PC2)와, 상기 가변저항(VR1)(VR2) 및 포토커플러(PC2)의 입력을 받아 적정한 제어를 수행하는 마이컴(u-COM)을 포함하는 것을 특징으로 하는 IGBT 소자를 이용한 AC 역파형 위상제어에 따른 램프 출력 조절장치.
제 1항에 있어서, 상기 리미트 제어부(42)는

과부하를 감지할 경우 상기 구동 드라이브(43)의 동작을 차단하는 것을 특징으로 하는 IGBT 소자를 이용한 AC 역파형 위상제어에 따른 램프 출력 조절장치.
제 1항에 있어서, 상기 구동 드라이브(43)는

입력부 DC와 출력부 AC를 분류시키는 것을 특징으로 하는 IGBT 소자를 이용한 AC 역파형 위상제어에 따른 램프 출력 조절장치.
제 1항에 있어서, 상기 전류 센서부(45)는

순간 전류를 딜레이 시키며, dv/dt에 대한 잡음을 원만하게 제거하는 코일(L1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 IGBT 소자를 이용한 AC 역파형 위상제어에 따른 램프 출력 조절장치.
제 1항에 있어서, 상기 전류 센서부(45)는

오버로드 감지저항(OR1)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IGBT 소자를 이용한 AC 역파형 위상제어에 따른 램프 출력 조절장치.
제 1항에 있어서, 상기 파형 정형부(46)는

오퍼 앰프(OP1)와 이에 연결된 두 개의 가변저항(VR3)(VR4)을 조절함으로써 서로 기준전압을 다르게 하여 최대 전류를 조절하도록 하는 것을 특징으로 하는 IGBT 소자를 이용한 AC 역파형 위상제어에 따른 램프 출력 조절장치.
제 1항에 있어서, 포토커플러(PC1)를 이용하여 부하측의 전류를 감지하는 부하 감지부(47)를 두고, 여기서 검출되는 신호를 역파형 변환부(41)의 마이컴(u-COM)에 입력하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 IGBT 소자를 이용한 AC 역파형 위상제어에 따른 램프 출력 조절장치.