KR20010026390A - 안정기를 구비한 램프 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 램프 시스템은 램프 구동 전원을 공급하는 전원부, 램프 구동 전원을 램프측에 입력하는 하프 브리지 컨버터부, 램프 구동 전원이 입력되면 공진회로를 이용하여 빛을 발하는 램프부, 램프부에 흐르는 램프 구동 전류를 제어하는 안정기를 포함한다.
이 때, 안정기의 기준전압 형성부는 램프 시스템 동작 시에 기준 전압을 온도나 저항 공정 산포에 관계없이 안정하게 출력할 뿐만 아니라 램프의 조도를 제어하기 위하여 램프에 흐르는 램프 구동 전류를 시간 지연 제어함으로써 램프의 조도 변화에 따른 전체 램프 시스템이 받는 충격을 줄인다. 또한, 램프의 조광(調光) 제어와 램프의 온/오프 제어를 하나의 단자로 수행함으로써 원격 제어시 조광 제어용 단자와 램프의 온/오프 제어용 단자를 따로 두어야 하는 문제점을 해결한다.

Description

안정기를 구비한 램프 시스템{A LAMP SYSYTEM HAVING A BALLAST}
본 발명은 램프 시스템(lamp system)에 관한 것으로서, 특히 램프의 조도를 제어하는 안정기(ballast)를 구비한 램프 시스템에 관한 것이다.
도1은 일반적인 램프 시스템의 개념도이다.
도1에서 보는 바와 같이 일반적인 램프 시스템은 전원부(100), 스위칭부(200), 그리고 램프부(300)를 포함한다.
전원부(100)의 입력 전원(Vin)이 입력되면, 스위칭부(200)의 스위치(S1)와 스위치(S2)의 온, 오프에 따라 램프부(300)에 램프 구동 전류를 공급한다.
스위치(S1)가 온되고 스위치(S2)가 오프되면, 램프 구동 전류는 스위치(S1), 인덕터(L), 램프(LAMP) 그리고 캐패시터(CL3)를 통하여 흐른다. 또한, 스위치(S1)가 오프되고 스위치(S2)가 온되면, 램프 구동 전류는 캐패시터(CL2), 램프(LAMP), 인덕터(L) 그리고 스위치(S2)를 통하여 흐른다.
이 때, 스위치(S1)가 온되고 스위치(S2)가 오프되면, 인덕터(L), 캐패시터(CL1) 그리고 캐패시터(CL3)는 공진회로가 되고, 스위치(S1)가 오프되고 스위치(S2)가 온되면 캐패시터(CL2), 캐패시터(CL3) 그리고 인덕터(L)는 공진회로가 되어 램프(LAMP)에서 빛이 발산한다.
이러한 램프 시스템의 동작에서 램프부(300)에 공급되는 램프 구동 전류는 스위칭부(200)의 스위칭 주파수로 제어된다. 즉, 스위칭부(200)의 스위칭 주파수가 낮아지면 램프부(300)에 공급되는 램프 구동 전류는 커지고, 주파수가 높아지면 램프부(300)에 공급되는 램프 구동 전류는 작아진다.
따라서, 램프부(300)에 과전류가 흐르면 스위칭부(200)의 스위칭 주파수를 높여 램프부(300)에 흐르는 전류의 크기를 작게 하고, 램프부(300)에 부족전류가 흐르면 스위칭부(200)의 스위칭 주파수를 낮추어 램프부(300)에 흐르는 전류의 크기를 크게 한다.
전체 램프 시스템에서는 이러한 스위칭부(200)의 주파수를 안정기(도시하지 않음)가 제어한다. 안정기는 램프부(300)에 흐르는 전류에 의하여 형성된 피드백 전압과 기준 전압을 비교하여 피드백 전압이 기준 전압보다 크면 스위칭부(200)의 스위칭 주파수를 높게 하고, 피드백 전압이 기준 전압보다 작으면 스위칭부(200)의 스위칭 주파수를 낮게 한다.
따라서, 램프 시스템의 소프트 스타트 구간이나 정상 동작 구간 그리고 조광 제어 구간에 해당하는 기준 전압을 안정기가 형성하고 이 기준 전압과 피드백 전압을 비교하면서 램프부에 흐르는 전류의 크기를 제어한다.
그러므로, 안정적인 램프 시스템의 작동을 위해서는 기준 전압이 안정적이어야 하는데, 종래 안정기가 IC(integrated circuit)로 구현될 때, 안정기는 저항 공정 산포와 온도에 영향을 받아 안정적인 기준 전압을 제공하기 힘들다는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 안정기는 램프의 조광 제어를 할 때, 기준 전압을 급격하게 변화시켜 램프부(300)에 흐르는 램프 구동 전류의 크기를 급하게 변화시킴으로써 램프 시스템 전체에 무리가 오는 문제점이 있었다.
그리고, 원격에서 안정기를 제어하는 기술의 응용이 증가하고 있는 추세에서 기존의 IC(intergrated circuit)로 구현된 안정기들은 온/오프 제어를 위한 단자가 없는 관계로 원격제어시 조광 제어와 온/오프 제어를 위한 단자를 따로 두어야만 하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저항 공정 산포나 온도에 무관하게 안정적인 기준 전압을 제공하고, 조광 제어시 급격한 기준 전압의 변화를 방지하며 조광 제어와 온/오프 제어를 하나의 단자로 할 수 있는 안정기를 구비한 램프 시스템을 제공하기 위한 것이다.
도1은 일반적인 램프 시스템의 개념도이다.
도2는 본 발명에 따른 램프 시스템의 회로도이다.
도3은 본 발명을 위해 구비된 제1 전류 증폭기의 회로도이다.
도4의 (a)는 본 발명에 따른 램프 시스템의 기준 전압의 파형도이다.
도4의 (b)는 본 발명에 따른 램프 시스템의 조광용 전압의 파형도이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 램프 시스템에 구비되는 안정기는 전류 미러(current mirror)의 양 출력단에 동일한 저항 공정 산포와 온도함수로 제조된 제1 저항과 제2 저항을 연결하면, 전류 미러의 두 출력단으로 출력되는 전류에 의하여 제1 저항, 제2 저항 각각에 인가되는 제1 전압과 제2 전압이 같게 된다. 이 때, 제2 전압이 기준 전압이 되면, 제1 전압의 제어에 의하여 저항 공정 산포와 온도에 관계없는 기준 전압이 생성된다.
또한, 본 발명은 조광시 기준 전압의 급격한 변화를 막기 위하여 조광(dimming) 구간에서 캐패시터의 시간지연을 이용하여 외부에서 제1 저항에 전류를 서서히 주입하여 전류 미러에서 제1 저항과 제2 저항으로 입력되는 전류의 양을 줄임으로써 제2 저항에 인가되는 기준전압을 서서히 줄인다.
그리고, 본 발명은 조광용 전압을 조광 제어와 램프의 온/오프 제어에 동시에 이용함으로써 조광용 전압이 입력되는 단자를 이용하여 조광 제어와 램프의 온/오프 제어를 동시에 할 수 있는 안정기를 구비한 램프 시스템이다.
본 발명의 하나의 특징에 따른 전류 증폭기는 내부 전류 공급부, 차동 증폭기, 제1 내부 전류 미러, 제2 내부 전류 미러 그리고 제3 내부 전류 미러를 포함한다.
내부 전류 공급부는 전류 증폭기의 구동 전류를 공급한다.
차동 증폭기는 내부 전류 공급부의 전류로 구동하며 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터 각각의 이미터단이 각각 제1 내부 저항과 제2 내부 저항의 타단에 연결되고 각각의 컬렉터단은 제3 트랜지스터와 제4 트랜지스터의 각각의 컬렉터단에 연결되고, 제5 트랜지스터와 제6 트랜지스터로 이루어진 선택회로가 제2 트랜지스터의 베이스단에 연결되고, 제7 트랜지스터의 이미터단이 제1 트랜지스터의 베이스단에 연결된다.
제1 내부 전류 미러는 제3 내부 저항과 제4 내부 저항의 각각의 한쪽단이 구동전원에 연결되고 각각의 타단은 제8 트랜지스터와 제9 트랜지스터 각각의 이미터단에 연결되어 전류 미러를 형성한다.
제2 내부 전류 미러는 제10 트랜지스터와 제3 트랜지스터가 전류 미러를 형성하고 상기 트랜지스터의 컬렉터단이 상기 제8 트랜지스터의 컬렉터단과 연결되며 제3 트랜지스터의 이미터단이 상기 제1 트랜지스터의 컬렉터단과 연결되어 전류미러를 형성한다.
제3 내부 전류 미러는 제4 트랜지스터와 제11 트랜지스터가 전류 미러를 형성하고 제11 트랜지스터의 컬렉터단이 제9 트랜지스터의 컬렉터단과 연결되며 제4 트랜지스터의 컬렉터단이 제2 트랜지스터의 컬렉터단과 연결된다.
이 때, 선택회로는 제5 트랜지스터와 제6 트랜지스터의 이미터단이 공통단자이고 각각의 베이스단이 전류 증폭기의 비반전 입력단자이고 컬렉터단은 접지되어 구성된다.
전류 증폭기는 제1 내부 저항과 제2 내부 저항의 크기가 같은 것을 특징으로 한다.
전류 증폭기는 제3 내부 저항과 제4 내부 저항의 크기가 같은 것을 특징으로 한다.
전류 증폭기는 제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터가 동일한 것으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
전류 증폭기는 제3 트랜지스터, 제4 트랜지스터, 제10 트랜지스터 그리고 제11 트랜지스터가 동일한 것으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
전류 증폭기는 제5 트랜지스터, 제6 트랜지스터 그리고 제7 트랜지스터가 동일한 것으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 하나의 특징에 따른 기준 전압 생성부는 비교 전압 생성부, 제1 전류 증폭부, 제1 전류 공급부, 캐패시터 충전부, 제2 전류 증폭부, 제2 전류 공급부 그리고 온/오프 제어부를 포함한다.
비교 전압 생성부는 소프트 전류원과 캐패시터의 한쪽 단이 연결되어 소프트 전류원이 캐패시터에 전하를 공급하면서 캐패시터 전압을 형성한다.
제1 전류 증폭부는 2개의 비반전 입력단자와 1개의 반전 입력단자를 가지는 제1 전류 증폭기와 제1 증폭 기준전압을 포함한다. 이 때, 제1 전류 증폭기는 2개의 비반전 입력단자 중 한쪽 단으로 캐패시터 전압을 입력받으며 나머지 비반전 입력단자로 제1 증폭 기준전압을 입력받아 캐패시터 전압과 제1 증폭 기준전압 중 작은 것을 선택한다.
제1 전류 공급부는 제1 전류 미러, 제1 트랜지스터, 제1 저항 그리고 제2 저항을 포함하여 제1 전류 미러의 제1 출력단은 제1 트랜지스터의 컬렉터와 연결되고 제2 출력단은 제2 저항의 한쪽 단과 연결되고, 제1 트랜지스터는 베이스단이 제1 전류 증폭기의 출력단에 연결되고 이미터단은 제1 저항의 한쪽 단에 연결되고, 제1 저항은 한쪽 단이 제1 트랜지스터의 이미터단과 제1 전류 증폭기의 반전 단자에 공통으로 연결된다.
이 때, 제1 저항에 인가되는 전압은 제1 전류 증폭기가 선택한 전압과 같으므로 제1 전류 미러의 제1 출력단에서 출력되는 전류와 외부에서 주입되는 전류의 크기의 합은 제1 전류 증폭기가 선택한 전압에 의한 전류의 크기와 같으므로 제2 출력단에서 출력되는 전류는 선택된 전압과 외부에서 주입되는 전류에 의하여 결정된다.
캐패시터 충전부는 캐패시터 전압과 제1 비교 기준전압을 비교하여 캐패시터 전압이 제1 비교 기준전압보다 작을 때 조광용 캐패시터에 전하를 충전한다.
제2 전류 증폭부는 하나의 비반전 단자로 조광용 전압이 입력되고 다른 비반전 단자로 제2 증폭 기준전압이 입력되며 출력단은 조광용 캐패시터와 연결된 제2 전류 증폭기를 포함하여 두 개의 입력 전압 중 크기가 작은 것을 선택하여 조광용 캐패시터의 충전 용량과 조광용 캐패시터의 시간 지연 후의 방전 용량을 결정한다.
온/오프 제어부는 반전 입력단자로는 조광용 전압이 입력되어 제2 비교 기준전압과 비교하여 조광용 전압이 제2 비교 기준전압보다 작으면 램프의 파워를 오프한다.
이 때, 제1 전류 증폭기와 제2 전류 증폭기는 앞에서 설명했던 전류 증폭기로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1 저항, 제2 저항, 제3 저항 그리고 기준전항은 온도 변화에 따라 저항의 크기가 동일하게 변하고 저항 공정 산포가 동일한 것을 특징으로 한다.
그리고, 제3 저항과 기준 저항은 동일한 크기를 가진 저항을 사용하는 것을 특징으로 한다.
캐패시터 충전부는 제1 비교기, 급속 충전기 그리고 조광용 캐패시터를 포함하는데, 제1 비교기는 반전 단자로 캐패시터 전압이 입력되고 비반전 단자로 제1 비교 기준전압이 입력된다. 급속 충전기는 제1 비교기의 출력단에 연결되어 캐패시터 전압이 제1 비교 기준전압보다 작을 경우 동작한다. 조광용 캐패시터의 한쪽 단은 급속 충전기의 출력단, 제12 트랜지스터의 베이스단 그리고 제2 전류 증폭기의 출력단에 공통으로 연결되고 타단은 접지되는 것을 특징으로 한다.
제1 증폭 기준전압은 제1 비교 기준전압보다 작은 것을 특징으로 한다.
기준 전류의 크기는 제2 증폭 기준전압을 기준 저항으로 나눈 값을 특징으로 한다.
제2 전류 공급부는 제2 전류 미러, 제2 트랜지스터, 제3 저항 그리고 가산기를 포함한다.
제2 전류 미러는 두 출력단을 통하여 크기가 같은 전류를 출력한다.
제2 트랜지스터는 이미터단이 제2 전류 미러의 한쪽 출력단에 연결되며 베이스단이 제2 전류 증폭기의 출력단에 연결된다.
제3 저항은 한쪽 단이 제2 트랜지스터의 이미터단과 제2 전류 증폭기의 반전 입력단자의 공통 단자에 연결되고 타단은 접지된다.
가산기는 한쪽 단은 제2 전류 미러와 연결되고 다른 한쪽 단은 기준 전류가 입력되며 마지막 한쪽 단은 제1 저항의 한쪽 단과 연결되어 제2 전류 증폭기가 조광용 전압과 제2 증폭 기준전압 중 작은 쪽을 선택하면 제3 전압에 인가되는 전압은 이 선택된 전압이 되어 제3 저항에 인가되고 이 때 제3 저항에 흐르는 전류만큼 가산기로 입력되어 기준 전류 보다 상기 제2 전류 미러가 출력하는 전류가 작을 경우 제1 저항에 전류를 공급한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 안정기는 기준전압 생성부, 피드백 회로부, 오실레이터 그리고 하프 브리지 컨버터 구동부를 포함한다.
기준전압 생성부는 램프의 조도를 제어할 때, 조광용 캐패시터의 시간 지연으로 급격한 기준전압의 변화를 억제한다.
피드백 회로부는 램프에 흐르는 램프 구동 전류로 인해 형성되는 피드백 전압과 기준 전압 생성부가 출력한 기준전압을 비교한다.
오실레이터는 피드백 회로부가 출력한 전압에 따라 적정 동작 주파수의 발진 신호를 형성한다.
하프 브리지 컨버터 구동부는 오실레이터가 생성한 발진 신호의 적정 동작 주파수에 따라 하프 브리지 컨버터를 구동한다.
이 때, 기준전압 생성부는 앞서 언급했던 기준전압 생성부와 구성과 기능이 같은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 램프 시스템은 램프 구동 전원을 공급하는 전원부, 램프측으로 입력되는 램프 구동 전원을 제어하는 하프 브리지 컨버터부(half brige converter), 램프 구동 전원이 입력되면 공진회로를 이용하여 빛을 발하는 램프부, 램프부에 흐르는 램프 구동 전류를 제어하는 안정기를 포함한다.
전원부는 램프 시스템에 램프 구동 전원을 공급한다.
하프 브리지 컨버터는 램프 구동 전원을 램프측에 입력하는 것으로 변압기의 1차측에 2개의 2차측이 커플링되어 있고, 2개의 2차측은 각각 스위치와 연결되어 있다. 이 때, 2개의 2차측은 권선(winding) 방향이 서로 반대로 감겨 있어 1차측으로 입력되는 전류의 방향에 따라 각각의 2차측에 유기되는 스위치 구동 전류의 방향이 서로 반대가 되므로 2차측에 연결된 스위치도 하나가 온되면 하나가 오프되도록 구성된다.
램프부는 인덕터(inductor), 캐패시터(capacitor) 그리고 램프를 포함하여 하프 브리지 컨버터로부터 램프 구동 전류가 입력되면, 램프부는 인덕터와 캐패시터에 램프 구동 전류가 흐르면서 공진회로가 형성되어 빛을 발하도록 구성된다.
안정기는 램프부에 흐르는 램프 구동 전류를 제어하는 것으로, 램프의 조도를 제어하기 위한 기준전압을 생성하는 기준전압 생성부, 램프부에 흐르는 램프 구동 전류로 인해 형성되는 피드백 전압과 기준전압 생성부가 출력한 기준전압을 비교하는 피드백 회로부, 피드백 회로부가 출력한 전압에 따라 적정 동작 주파수의 발진 신호를 형성하는 오실레이터, 그리고 오실레이터가 생성한 발진 신호의 적정 동작 주파수에 따라 하프 브리지 컨버터를 구동하는 하프 브리지 컨버터 구동부를 포함한다.
기준전압 생성부는 제1 전류 증폭기, 제2 전류 증폭기, 제1 저항, 제2 저항, 제1 전류 미러(current mirror), 제2 전류 미러, 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제1 비교기, 소프트 전류원, 캐패시터, 급속 충전기(quick charger), 가산기, 조광용 캐패시터, 제1 증폭 기준전압, 제2 증폭 기준전압, 제1 비교 기준전압 그리고 제3 저항을 포함한다.
제1 저항과 제2 저항은 제1 전류 미러의 두 출력단에 연결되며 전류미러의 두 출력단을 통하여 출력되는 제1 전류와 제2 전류에 의하여 각각 제1 전압과 제2 전압을 인가받는다.
제1 전류 증폭기는 2개의 비반전 입력단자와 1개의 반전 입력단자로 이루어진다. 제1 전류 증폭기는 선택회로를 포함하여 이 선택회로의 두 입력단인 2개의 비반전 입력단자로 입력되는 제1 증폭 기준전압과 소프트 전류원에 의해 캐패시터에 인가되는 전압을 비교하여 그 크기가 작은 것을 선택하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제1 전압이 제1 전류 증폭기의 반전 단자로 피드백되어 입력된다.
제1 비교기는 그 비반전 단자로 제1 비교 기준전압를 입력받고, 반전단자로는 소프트 전류원에 의한 캐패시터 전압을 인가받아 그 크기를 비교하여 급속 충전기를 온/오프시킨다.
급속 충전기는 제1 비교기의 캐패시터 전압이 제1 비교 기준전압보다 작으면 작동하여 조광용 캐패시터에 전하를 급속하게 공급한다.
제2 전류 증폭기 역시 2개의 비반전 입력단자와 1개의 반전 입력단자로 이루어지고 선택회로를 포함하여 이 선택회로의 두 입력단인 2개의 비반전 입력단자로 입력되는 제2 증폭 기준전압과 조광용 전압을 비교하여 그 크기가 작은 것을 선택하며 그 출력단은 조광용 캐패시터와 급속 충전기의 공통 단자와 연결된다.
제2 전류 미러는 한 쪽 출력단이 가산기에 연결되고 다른 쪽 출력단은 베이스가 제2 전류 증폭기의 출력단에 연결된 제2 트랜지스터에 연결되며 가산기의 또 다른 단은 기준전류가 출력되고 나머지 단은 제1 전류 증폭기의 반전단자와 제1 저항의 공통단자에 연결되고, 제2 트랜지스터의 이미터단은 제2 전류 증폭기의 반전 단자와 제3 저항의 공통단자에 연결된다.
이 때, 기준전류의 크기는 제1 저항, 제2 저항 그리고 제3 저항이 동일한 종류의 같은 저항값을 가진다고 할 때 제2 증폭 기준전압을 제1 저항, 제2 저항 그리고 제3 저항이 동일한 종류의 같은 저항값으로 나눈 것과 같다.
그러므로, 캐패시터 전압이 제1 비교 기준전압보다 작아 급속 충전기가 조광용 캐패시터에 전하를 급속히 충전할 때, 제2 전류 증폭기의 조광용 전압은 제2 증폭 기준전압보다 크므로 조광용 캐패시터에 인가되는 전압은 제2 트랜지스터의 베이스-이미터 단자간 전압과 제3 저항에 인가되는 전압, 즉 제2 증폭 기준전압의 합이 된다.
그러면, 제2 전류 미러에서 가산기로 입력되는 전류의 크기는 기준 전류와 같으므로 제1 전류 증폭기와 제1 저항의 공통 단자에서 가산기로 입력되는 전류는 '0'이 되므로 기준전압에 영향을 주지 않는다.
그러나, 캐패시터 전압이 제1 비교 기준 전압보다 크면, 급속 충전기는 동작을 멈추게 되고, 이 때 조광용 전압이 제2 증폭 기준전압보다 작아지면 조광용 캐패시터에 충전되어 있던 전하는 방전을 시작하고, 이와 같은 전하의 방전은 조광용 캐패시터에 의하여 시간 지연이 된다.
따라서, 조광용 캐패시터의 전압이 서서히 감소할 때, 제3 저항에 인가되는 전압은 조광용 전압이 되고 제2 전류 미러에서 출력되는 전류의 크기는 기준 전압보다 작으므로 제1 전류 증폭기와 제1 저항의 공통단자에서 출력되는 전류는 기준전압과 제2 전류 미러에서 출력되는 전류의 차만큼 서서히 가산기로 입력되므로, 기준 전압은 서서히 감소하여 램프의 조도 또한 서서히 감소한다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도2는 본 발명의 램프 시스템의 회로를 나타내는 도면이다.
도2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 램프 시스템은 전원부(100), 하프 브리지 컨버터부(200'), 램프부(300) 그리고 안정기(400)를 포함한다.
전원부(100)는 램프 구동 전원을 공급하는 입력 전원(Vin)을 포함하여, 하프 브리지 컨버터(200')를 통하여 램프 구동 전원을 램프부(300)에 공급한다.
하프 브리지 컨버터(200')는 램프부(300)에 전류를 공급하는 통로 구실을 하는 것으로 1차측이 한 개이고 2차측이 두 개인 변압기(T1)와 변압기(T1)의 2차측에 각각 연결되어 있는 2개의 스위치(Q3, Q4)를 포함한다.
1차측은 안정기와 연결되어 있어 안정기에서 입력되는 신호의 주파수에 커플링되어 1차측에 흐르는 전류의 방향이 변한다. 이 때, 2개의 2차측 권선 방향은 서로 반대로 감겨져 있어 1차측 전류의 방향 변화에 따라 2차측에 유기되는 스위치 구동 전류의 방향 또한 달라져 2 개의 2차측에 연결된 스위치(Q3, Q4)는 동시에 '온'되지 않으며 스위치(Q3)와 스위치(Q4)의 스위칭 주파수는 안정기에서 변압기(T1)의 1차측으로 입력되는 신호의 주파수에 비례한다.
램프부(300)는 하프 브리지 컨버터(200')의 동작에 따라 램프 구동 전류를 입력받고 빛을 발산하는 부분으로 인덕터(L), 캐패시터(CL1, CL2, CL3) 그리고 램프(LAMP)를 포함한다.
인덕터(L)와 캐패시터(CL1, CL2, CL3)는 하프 브리지 컨버터(200')의 스위치 동작에 따라 공진 회로가 이루어지도록 구성된다. 즉, 하프 브리지 컨버터(200')의 스위치(Q3)가 '온'되고, 스위치(Q4)가 '오프'되면 램프부(300)에 입력되는 전류의 경로는 인덕터(L), 램프(LAMP), 캐패시터(CL1) 그리고 캐패시터(CL3)가 되고, 인덕터(L), 캐패시터(CL1) 그리고 캐패시터(CL3)는 공진상태가 되도록 구성된다.
또한, 하프 브리지 컨버터(200')의 스위치(Q3)가 '오프'되고, 스위치(Q4)가 '온'되면 램프부(300)에 입력되는 전류의 경로는 캐패시터(CL2), 램프(LAMP), 캐패시터(CL1) 그리고 인덕터(L)가 되고, 캐패시터(CL2), 캐패시터(CL1) 그리고 인덕터(L)는 공진상태가 되도록 구성된다.
이 때, 램프부(300)로 입력되는 램프 구동 전류의 크기는 하프 브리지 컨버터(200')의 스위칭 주파수에 따라 결정되는데 스위칭 주파수가 낮으면 램프부(300)로 입력되는 램프 구동 전류의 크기는 커지고, 스위칭 주파수가 높으면 램브부(300)로 입력되는 램프 구동 전류의 크기는 작아진다.
안정기(400)는 하프 브리지 컨버터(200')와 연결되어 있으며 램프부(300)에 흐르는 전류의 크기를 감지하여 피드백 전압(Vfb)을 생성하고 램프 시스템의 소프트 스타팅(soft starting) 구간, 정상 동작(normal operating) 구간, 소프트 조광(soft dimming) 구간 그리고 정상 조광(normal dimming) 구간에서 저항 공정 산포나 온도에 영향을 받지 않는 기준 전압을 생성한 후 피드백 전압(Vfb)과 비교하여 하프 브리지 컨버터(200')의 스위칭 주파수를 제어하며, 기준 전압 생성부(410), 피드백 회로부(420), 오실레이터(430) 그리고 하프 브리지 컨버터 구동부(440)를 포함한다.
기준 전압 생성부(410)는 램프 시스템이 소프트 스타팅 구간이나 정상 동작 구간, 소프트 조광 구간, 정상 조광 구간에서 작동할 때, 램프부(300)에 흐르는 전류로 생성되는 피드백 전압(Vfb)과 비교하기 위한 기준 전압을 생성하고 램프 시스템의 온/오프를 제어하기 위한 것으로 비교전압 생성부(411), 제1 증폭부(412), 제1 전류 공급부(413), 캐패시터 충전부(414), 제2 증폭부(415), 그리고 제2 전류 공급부(416) 그리고 온/오프 제어부(417)를 포함한다.
비교전압 생성부(411)는 소프트 전류원(Ics)과 캐패시터(Cs)를 포함하며, 소프트 전류원(Ics)과 캐패시터(Cs)의 한쪽 단이 연결된다. 소프트 전류원(Ics)은 캐패시터(Cs)에 전하를 공급하여 캐패시터(Cs)에 인가되는 전압이 제1 증폭부(Amp1)와 캐패시터 충전부(414)에 입력된다.
제1 증폭부(412)는 2개의 비반전 입력단자와 1개의 반전 입력단자를 가지는 제1 전류 증폭기(Amp1)를 포함하며, 2개의 비반전 입력단자 중 한쪽 단에는 비교전압 생성부(411)의 캐패시터(Cs)에서 형성된 전압이 입력되며 나머지 비반전 입력단자로는 제1 증폭 기준전압(Vr1)이 입력되는데, 이 때, 제1 전류 증폭기(Amp1)는 캐패시터(Cs)에 인가된 전압과 제1 증폭 기준전압(Vr1) 중 작은 것을 선택하여 증폭하는 것을 특징으로 한다.
도3은 본 발명을 위해 구비된 제1 전류 증폭기의 회로도이다.
이 때, 도3은 제1 전류 증폭기(412-1)를 설명하기 위한 회로도이다.
도3에서 보는 바와 같이 제1 전류 증폭기(412-1)는 제1 전류원(I1), 제2 전류원(I2) 그리고 제3 전류원(I3)을 포함하는 내부 전류 공급부(412a), 트랜지스터(Q8), 트랜지스터(Q9), 트랜지스터(Q10), 트랜지스터(Q11), 트랜지스터(Q12), 트랜지스터(Q14), 트랜지스터(Q15), 저항(R3) 그리고 저항(R4)을 포함하는 차동 증폭기(differential amplifier)(412b), 트랜지스터(Q17), 트랜지스터(Q18), 저항(R5) 그리고 저항(R6)을 포함하는 제1 내부 전류 미러(412c), 트랜지스터(Q13)와 트랜지스터(Q14)를 포함하는 제2 내부 전류 미러(412d) 그리고 트랜지스터(Q15)와 트랜지스터(Q16)를 포함하는 제3 내부 전류 미러(412e)를 포함한다.
내부 전류 공급부(412a)는 차동 증폭기(510)에 구동 전류를 공급한다.
차동 증폭기(412b)는 트랜지스터(Q11)와 트랜지스터(Q12)의 이미터단이 공통단자인 선택회로(412-b)를 포함하며 이 선택회로(412-b)의 공통단자는 트랜지스터(Q9)의 베이스단에 연결되고, 트랜지스터(Q11)와 트랜지스터(Q12)의 각각의 베이스단은 제1 전류 증폭기(412-1)의 두 개의 비반전 입력단자가 된다. 또한, 차동 증폭기(412b)는 트랜지스터(Q8)의 베이스단으로 이미터단이 연결되고 베이스단은 제1 저항(Rb1)의 한쪽 단과 연결되는 트랜지스터(Q10)를 포함한다.
이 때 상기 선택회로(412b-1)는 트랜지스터(Q11)와 트랜지스터(Q12) 가 pnp형 트랜지스터이므로 각각의 베이스단으로 입력되는 전압(Vref)과 전압(Vcs) 중 작은 전압이 입력된 트랜지스터만이 도통되어 트랜지스터(Q9)의 베이스단과 연결된다.
제1 내부 전류 미러(412c)는 트랜지스터(Q17)와 트랜지스터(Q18)를 통하여 동일한 전류를 출력한다.
제2 내부 전류 미러(412d)는 제1 내부 전류 미러(412c)의 트랜지스터(Q17)에 흐르는 전류와 같은 크기의 전류를 트랜지스터(Q13)와 트랜지스터(Q14)를 통하여 출력한다.
제3 내부 전류 미러(412e)는 제1 내부 전류 미러(412c)의 트랜지스터(Q18)에 흐르는 전류와 같은 크기의 전류를 트랜지스터(Q15)와 트랜지스터(Q16)를 통하여 출력한다.
다음으로 도3의 동작을 설명한다.
제1 전류 증폭기(412-1)의 비반전 입력단자로 전원(Vs)보다 그 크기가 작은 전압(Vref)과 전압(Vcs)이 입력되면, 선택회로(412b-1)를 구성하는 트랜지스터(Q11)와 트랜지스터(Q12)는 전압(Vref)과 전압(Vcs) 중 그 크기가 작은 쪽이 인가되는 트랜지스터가 도통된다.
이것은 트랜지스터(Q11)와 트랜지스터(Q12)가 공통 이미터단으로 연결되어 있고 컬렉터단 또한 공통으로 접지되어 연결되기 때문에 Vref - Vcs가 비교적 작은 전압차라도 전류원(I3)의 전류 대부분이 한 쪽 트랜지스터로 흐르게 된다.
따라서, 트랜지스터(Q11)와 트랜지스터(Q12) 중 하나의 트랜지스터가 도통하고 다른 하나가 차단되면 차동 증폭기(412b)는 대칭적인 회로 구성을 이룬다.
또한, 제1 내부 전류 미러(412c)는 트랜지스터(Q17)와 트랜지스터(Q18)를 통하여 크기가 같은 전류를 출력하고, 이 전류는 제2 내부 전류 미러(412d)의 트랜지스터(Q13)와 제3 내부 전류 미러(412e)의 트랜지스터(Q16)를 통하여 흐른다.
그리고, 제2 내부 전류 미러(412d)의 트랜지스터(Q14)와 제3 내부 전류 미러(412e)의 트랜지스터(Q16)에는 상기 제1 내부 전류미러(412c)가 출력한 전류와 같은 크기의 전류가 흐르므로 트랜지스터(Q13), 트랜지스터(Q14), 트랜지스터(Q15) 그리고 트랜지스터(Q16)에 흐르는 전류의 크기는 모두 같다.
그러므로, 차동 증폭기(412b)를 구성하는 저항(R3)과 저항(R4)이 동일한 것으로 구성되고, 트랜지스터(Q8)와 트랜지스터(Q9) 또한 동일한 것으로 구성되면, 트랜지스터(Q8)와 트랜지스터(Q9)를 흐르는 전류의 크기가 같게 되므로 트랜지스터(Q8)와 트랜지스터(Q9)의 베이스단에 입력되는 전압의 크기 또한 같아야 하므로 제1 저항(Rb1)에 인가되는 전압은 전압(Vref)과 전압(Vcs) 중 작은 쪽과 크기와 같게 된다.
이와 같은 제1 전류 증폭기(412-1)의 동작에 의하여 두 개의 비반전 입력단자로 인가되는 전압 중 그 크기가 작은 쪽의 전압이 선택되고, 그 선택된 전압은 반전 입력단자의 전압 크기와 같게 된다.
제1 전류 공급부(413)는 제1 전류 미러(CM1), 트랜지스터(Q1), 제1 저항(Rb1) 그리고 제2 저항(Rb2)을 포함한다.
제1 전류 미러(CM1)는 제1 전류(Ir1)와 제2 전류(Ir2)를 출력하며, 제1 전류(Ir1)는 트랜지스터(Q1)의 컬렉터 전류를 형성한다.
트랜지스터(Q1)는 베이스단이 제1 전류 증폭기(Amp1)의 출력단에 연결되고 이미터단은 제1 저항(Rb1)의 한쪽단과 제1 전류 증폭기(412-1)의 반전 단자와 공통으로 연결된다.
제2 저항(Rb2)은 그 한쪽 단이 제1 전류 미러(CM1)의 다른 한쪽 출력단에 연결되며 타단은 접지된다.
이 때, 제1 저항(Rb1)에 인가되는 제1 전압은 제1 전류 증폭기(412-1)의 반전 단자에 인가되는 전압과 같고 반전 단자에 인가되는 전압은 제1 전류 증폭기(412-1)의 비반전 단자에 인가되는 전압 중 그 크기가 작은 전압과 같다. 그리고, 제2 저항(Rb2)에 인가되는 제2 전압은 제2 전류(Ir2)에 의하여 인가된다.
따라서, 제1 저항(Rb1)에 흐르는 전류의 크기는 (Vr1과 Vcs 중 크기가 작은 것)÷Rb1이 되고 이것은 제1 전류(Ir1)과 외부에서 주입되는 전류의 크기의 합과 같다.
따라서, 제1 전류 증폭기(412-1)의 비반전 단자로 입력되는 전압 중 선택된 전압의 크기와 외부에서 주입되는 전류의 크기에 따라 제1 전류(Ir1)의 크기가 결정되고, 제1 전류(Ir1)의 크기가 결정되면 제2 전류(Ir2) 또한 제1 전류(Ir1)의 크기와 동일한 전류가 제1 전류 미러(CM1)을 통하여 출력되어 제2 저항(Rb2)에 제2 전압이 인가되고, 이 제2 전압이 기준 전압으로 사용된다. 그러므로, 기준 전압은 제1 전류 증폭기(412-1)의 비반전 단자로 입력되는 전압 중 선택된 전압의 크기와 외부에서 주입되는 전류의 크기에 의하여 결정된다.
캐패시터 충전부(414)는 제1 비교기(COM1), 급속 충전기(414-1), 조광용 캐패시터(Cdm)를 포함한다.
제1 비교기(COM1)는 반전 입력단자로 캐패시터(Cs)에 인가된 전압(Vcs)을 입력받고, 비반전 단자로는 제1 비교 기준전압(V4)이 입력된다.
급속 충전기(414-1)는 제1 비교기(COM1)의 출력이 '하이'이면 작동하여 조광용 캐패시터(Cdm)에 전하를 급속하게 충전시키며, 이 때 충전되는 전하의 양은 제2 증폭부(415)의 출력에 의하여 결정된다.
조광용 캐패시터(Cdm)는 급속 충전기(414-1)에 의해 전하가 충전되고 제2 증폭부(415)의 출력 전압이 급격하게 변하더라도 조광용 캐패시터(Cdm)의 시간 지연에 의하여 방전이 서서히 일어남으로써 소프트 조광(soft dimming)이 가능하다.
제2 증폭부(415)는 제2 전류 증폭기(415-1)를 포함하는데, 이 제2 전류 증폭기(415-1)는 제1 전류 증폭기(412-1)와 마찬가지로 두 개의 비반전 입력단자와 한 개의 반전 입력단자롤 갖고 있으며, 두 개의 비반전 입력단자 중 하나의 비반전 입력단자로는 조광용 전압(Vdim)이 입력되고, 나머지 하나의 비반전 입력단자로는 제2 증폭 기준전압(Vr2)이 인가되어 그 중 작은 쪽을 선택한다.
제2 전류 공급부(416)는 제2 전류 미러(CM2), 제2 트랜지스터(Q2), 제3 저항(Rb3) 그리고 가산기(Adder)를 포함한다.
제2 전류 미러(CM2)는 두 출력단을 통하여 크기가 같은 전류를 출력한다.
제2 트랜지스터(Q2)는 이미터단이 제2 전류 미러(CM2)의 한쪽 출력단에 연결되며 베이스단이 제2 전류 증폭기(415-1)의 출력단에 연결된다.
제3 저항(Rb3)은 그 한쪽 단이 제2 트랜지스터(Q2)의 이미터단과 제2 전류 증폭기(415-1)의 반전 입력단자의 공통 단자에 연결되고 타단은 접지된다.
이 때, 제3 저항(Rb3)에 흐르는 전류의 크기는 제2 전류 증폭기(415-1)의 반전 입력단자에 인가되는 전압에 의해 결정되며 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스 이미터간 전압과 제3 저항(Rb3)에 인가되는 전압이 합이 곧 조광용 캐패시터(Cdm)에 인가되는 전압이다.
가산기(Adder)는 3개의 단자를 가지고 있으며, 한쪽 단은 제2 전류 미러(CM2)와 연결되고 다른 한쪽 단은 기준 전류(Iref)가 입력되며 마지막 한쪽 단은 제1 전류 공급부(413)의 제1 저항(Rb1)의 한쪽 단과 연결되어 제1 저항(Rb1)에 전류가 주입된다. 이 때, 가산기(Adder)에 KCL(Kirchhoff's current law, 이하 'KCL'이라 한다.)을 적용해 보면 다음의 수학식1과 같다.
Iref - Id2 - Id = 0
(Iref = Vr2÷Rb : 기준 전류)
이 때, 저항(Rb)은 제3 저항(Rb3)의 크기와 같다.
조광용 전압(Vdim)이 갑자기 변하여 제2 전류 증폭기(415-1)의 제2 증폭 기준전압(Vr2)보다 작아지더라도 제3 저항(Rb3)에 인가되는 전압(Vdm)은 조광용 캐패시터(Cdm)의 시간지연에 의하여 서서히 감소한다.
제3 저항(Rb3)에 인가되는 전압(Vdm)이 서서히 줄어듬에 따라 제2 전류 미러(CM2)에서 출력하는 전류의 크기는 가산기(Adder)로 입력되는 기준 전류(Iref)보다 작아져 가산기(Adder)에서 제1 전류 공급부(413)로 입력되는 전류가 서서히 증가하여 제2 저항(Rb2)에 인가되는 제2 전압은 서서히 떨어짐으로써 소프트 조광이 이루어진다.
온/오프 제어부(417)는 제2 비교기(COM2)를 포함하며 반전 단자로는 조광용 전압(Vdim)이 입력되고 비반전 단자로는 제2 비교 기준전압(V2)이 입력되어 조광용 전압(Vdim)이 제2 비교 기준전압(V2)보다 작으면 램프를 오프시킨다.
피드백 회로부(420)는 감지 저항(Rsense), 제3 전류 증폭기(Amp) 그리고 피드백 캐패시터(Cf)를 포함한다.
감지 저항(Rsense)은 램프부(300)에 흐르는 램프 구동 전류의 크기를 감지하여 피드백 전압(Vfb)을 형성한다.
제3 전류 증폭기(Amp)의 반전 단자는 감지 저항(Rsense)의 한 쪽단과 연결되고 비반전 단자는 기준 전압 생성부(410)의 제2 저항(Rb2)의 한쪽단과 연결되어 감지 저항(Rsense)에서 검출된 피드백 전압(Vfb)과 기준 전압 형성부(410)에서 형성된 기준 전압을 비교한다.
피드백 캐패시터(Cf)는 제3 전류 증폭기(Amp)의 출력단에 한쪽 단이 연결되고 타단은 접지되어 피드백 전압(Vfb)과 기준 전압 형성부(410)에서 형성된 기준 전압과의 크기 차에 따라 그 인가되는 전압의 크기가 달라진다. 이 때 기준 전압 형성부(410)에서 출력되는 기준 전압은 제2 저항(Rb2)에 인가되는 제2 전압이다.
제3 전류 증폭기(Amp)는 반전 입력단자로 감지 저항(Rsense)에서 검출된 피드백 전압(Vfb)을 입력받고 비반전 입력단자로는 기준 전압 형성부(410)에서 출력된 제2 전압을 입력받아 서로의 크기를 비교하여 그 크기 차이만큼 증폭하여 피드백 캐패시터(Cf)에 인가하고, 이 때 피드백 캐패시터(Cf)에 인가된 전압은 오실레이터(430)로 입력된다.
오실레이터(430)는 제3 비교기(COM3), 제4 비교기(COM4), 제1 정전압(aV), 제2 정전압(bV), 타임 캐패시터(Ct), 충전용 전류원(Ict1), 방전용 전류원(Ict2), 래치(435) 그리고 스위치(SW)를 포함한다.
제3 비교기(COM3)의 제1 반전 입력단자(①)는 피드백 회로부(420)의 피드백 캐패시터(Cf)의 한 쪽단에 연결되고, 제2 반전 입력단자(②)는 제1 정전압(aV)에 연결되며, 비반전 단자는 타임 캐패시터(Ct)와 충전용 전류원(Ict1)의 공통단자에 연결되어 두 개의 반전 입력단자에 인가되는 전압 중 작은 쪽을 선택한다.
제3 비교기(COM3)의 반전 단자는 타임 캐패시터(Ct)의 한쪽 단, 충전용 전류원(Ict1) 그리고 제1 비교기(COM1)의 비반전 단자와의 공통 단자에 연결되고, 비반전 단자는 제2 정전압(bV)에 연결된다. 이 때 제2 정전압(bV)은 제1 정전압(aV)보다 작다.
래치(435)의 리셋단(R)은 제2 비교기(COM2)의 출력단에 연결되고, 셋단(S)은 제3 비교기(COM3)의 출력단에 연결되며, 래치의 출력단(Q)은 하프 브리지 컨버터(440)에 연결되고, 래치의 출력단()은 스위치(SW)에 연결된다.
충전용 전류원(Ict1)의 한 쪽단은 타임 캐패시터(Ct)의 한 쪽단에 연결된다.
방전용 전류원(Ict2)의 한 쪽단은 충전용 전류원(Ict1)과 타임 캐패시터(Ct)의 공통단자에 연결되고 타단은 스위치(SW)에 연결된다.
이와 같이 연결된 오실레이터(430)의 동작은 다음과 같다.
램프 시스템이 소프트 스타팅 구간, 정상 동작 구간, 소프트 조광 구간 그리고 정상 조광 구간에서 동작할 때 램프부(300)에 과전류가 흘렀다면, 피드백 회로부(420)의 감지 저항(Rsense)에 인가되는 피드백 전압(Vfb)은 기준 전압인 제2 전압보다 크므로 제3 전류 증폭기(Amp)의 출력은 '로우'상태가 된다.
따라서, 피드백 캐패시터(Cf)에 인가된 '로우' 상태의 전압이 제3 비교기(COM3)의 제1 반전 입력단자(①)에 인가되면, 제3 비교기(COM3)는 제2 반전 입력단자(②)에 인가된 정전압(aV)과 비교하여 작은 쪽을 선택한다.
만약 제1 반전 입력단자(①)에 인가된 전압이 제2 반전 입력단자(②)에 인가된 제1 정전압(aV)보다 작으면, 제2 비교기(COM2)는 제1 반전 입력단자(①)에 인가된 전압을 선택하고, 이 선택된 전압을 타임 캐패시터(Ct)에 충전된 전압(Vct)과 비교한다. 이 때, 초기 타임 캐패시터(Ct)에 충전된 전압이 0V 라면, 제3 비교기(COM3)의 출력은 '로우'를 출력한다.
또한, 제4 비교기(COM4)의 반전 단자에도 타임 캐패시터의 전압(Vct)이 인가되고 비반전 단자에는 제2 정전압(bV)이 인가되므로 제3 비교기(COM3)의 출력은 '하이'가 된다.
따라서, 래치(435)의 출력단(Q)의 값은 '하이'가 되고, 출력단()의 값은 '로우'가 되므로 스위치(SW)는 계속하여 차단상태를 유지한다.
스위치(SW)가 계속하여 차단상태를 유지하므로 충전용 전류원(Ict1)이 타임 캐패시터(Ct)에 전하를 계속하여 주입하면, 타임 캐패시터(Ct)에 인가되는 전압(Vct)은 계속 상승하여 제3 비교기(COM3)의 제1 반전 입력단자(①)에 인가된 전압보다 크게 되므로 제3 비교기(COM3)의 출력은 '하이'가 된다.
또한, 제3 비교기(COM3)의 반전 입력단자에 인가되는 타임 캐패시터(Ct)의 전압(Vct)은 제2 정전압(bV)보다 크므로 제3 비교기(COM)의 출력은 '로우'가 된다.
따라서, 래치(435)의 출력단(Q)은 '로우'를 출력하고, 래치(435)의 출력단 ()은 '하이'를 출력하므로 스위치(SW)는 도통되어 타임 캐패시터(Ct)에 충전된 전하가 방전용 전류원(Ict2)를 통하여 급격하게 방전하여 타임 캐패시터(Ct)의 전압(Vct)은 0V로 급격하게 떨어진다.
그러므로, 제3 비교기(COM3)의 제1 비반전 입력단자(①)에 입력되는 전압이 계속하여 '로우'상태를 유지하면 래치(435)의 출력단(Q)은 '하이'와 '로우'의 변환을 반복하게 되고, 래치(435)의 출력단() 또한 출력단(Q)의 값에 반전되어 '로우'와 '하이'의 변환을 반복하게 된다.
그런데, 래치(435)의 출력단(Q) 값이 변화되는 주파수는 피드백 전압(Vfb)이 기준 전압(Vr)보다 크면 그 주파수는 높아진다. 왜냐하면, 제3 비교기(COM3)의 제1 반전 입력단자(①)에 '로우'의 전압이 인가되므로 초기 타임 캐패시터(Ct)에 인가되는 전압(Vct)은 제1 반전 입력단자(①)에 입력되는 전압보다 작지만 타임 캐패시터(Ct)에 인가되는 전압(Vct)이 제1 반전 입력단자(①)에 입력되는 전압보다 커지는데 걸리는 시간은 제1 반전 입력단자(①)의 전압 크기가 작으므로 짧아지기 때문이다. 따라서, 래치(435)의 출력단(Q)의 값이 변하는 주파수는 빨라진다.
그리고, 램프 시스템이 소프트 스타팅 구간, 정상 동작 구간, 소프트 조광 구간 그리고 정상 조광 구간에서 동작할 때 램프부(300)에 부족전류가 흘렀다면, 피드백 회로부(420)의 감지 저항(Rsense)에 인가되는 피드백 전압(Vfb)은 기준 전압인 제2 전압보다 작으므로 제3 전류 증폭기(Amp)는 '하이'값을 출력한다.
따라서, 피드백 캐패시터(Cf)에 인가되는 전압 역시 '하이'가 되고, 이 전압은 오실레이터(430) 제3 비교기(COM3)의 제1 반전 입력단자(①)에 입력된다.
그러면, 제3 비교기(COM3)는 제1 반전 입력단자(①)에 입력된 전압과 제2 반전 입력단자(②)에 인가된 정전압(aV)을 비교하여 그 중 크기가 작은 선택한다. 이 때, 제1 반전 입력단자(①)에 인가된 전압이 제1 정전압(aV)보다 작다면, 제3 비교기(COM3)는 제1 반전 입력단자(①')에 인가된 전압과 비반전 입력단자에 인가된 전압을 비교한다. 따라서, 초기 타임 캐패시터(Ct)에 인가된 전압은 0V이므로 제3 비교기(COM3)는 '로우'를 출력한다.
또한, 제4 비교기(COM4)는 반전 입력단자로 초기 타임 캐패시터(Ct)에 인가된 전압(Vct)이 입력되어 비반전 입력단자로는 제2 정전압(bV)이 입력되고 그 크기는 제2 정전압(bV)이 크므로 제4 비교기(COM4)는 '하이'를 출력한다.
따라서, 래치(435)의 리셋단(R)에는 '로우'가 입력되고 셋단(S)에는 '하이'가 입력되므로 래치(435)의 출력단(Q)은 '하이'를 출력하고 출력단()는 '로우'를 출력하므로 스위치(SW)의 차단상태가 유지된다.
계속하여 충전용 전류원(Ict1)이 타임 캐패시터(Ct)에 전하를 주입하면, 타임 캐패시터(Ct)에 인가되는 전압(Vct)은 계속하여 증가하여 제3 비교기(COM3)의 제1 반전 입력단자(①)에 인가된 전압보다 커져 제3 비교기(COM3)는 '하이'를 출력한다.
또한, 제4 비교기(COM4)의 비반전 입력단자로 입력되는 타임 캐패시터의 전압(Vct)은 제2 정정압(bV)보다 커지므로 제4 비교기(COM4)는 '로우'를 출력한다.
따라서, 래치(435)의 리셋단에는 '하이'가 입력되고, 셋단에는 '로우'가 입력되므로 래치의 출력단(Q)은 '로우'를 출력하고, 출력단()은'하이'를 출력하므로 스위치(SW)는 순간 도통하여 방전용 전류원(Ict2)을 통하여 타임 캐패시터(Ct)에 충전되어 있는 전하는 급속하게 방전된다.
그러므로, 제3 비교기(COM3)의 제1 비반전 입력단자(①)에 입력되는 전압이 계속하여 '하이'상태를 유지하면 래치(435)의 출력단(Q)은 '로우'와 '하이'의 변환을 반복하게 되고, 래치(435)의 출력단() 또한 출력단(Q)의 값에 반전되어 '하이'와 '로우'의 변환을 반복한다.
그런데, 래치(435)의 출력단(Q)의 값이 변화되는 주파수는 피드백 전압(Vfb)이 기준 전압인 제2 전압보다 작으면 그 주파수는 느려진다.
왜냐하면, 제3 비교기(COM3)의 제1 반전 입력단자(①)에는 램프부(300)의 부족전류로 인하여 '하이'의 전압이 인가된다. 따라서, 초기에 타임 캐패시터(Ct)에 인가되는 전압(Vct)은 제1 반전 입력단자(①)에 입력되는 전압보다 작지만 타임 캐패시터(Ct)에 인가되는 전압(Vct)이 제1 반전 입력단자(①)에 입력되는 전압보다 커지는데 걸리는 시간은 제1 반전 입력단자(①)의 전압 크기가 커짐에 따라 길어지므로 래치(435)의 출력단(Q) 값이 변하는 주파수는 느려진다.
하프 브리지 컨버터 구동부(440)는 래치(435)의 출력단(Q)과 연결되어 있으며 주파수 분배기(도시하지 않음)를 구비하여 래치의 출력단(Q) 값의 변화 주파수에 따라 구동전류의 방향을 바꾸어 줌으로써 하프 브리지 컨버터(200')를 통하여 램프부(300)에 램프 구동 전류를 흐르게 한다.
이 때 하프 브리지 컨버터 구동부(440)가 구동전류의 방향을 바꾸는 주파수는 래치(435)의 출력단(Q)에서 출력되는 신호의 변화 주파수와 비례한다.
다음으로 도4의 (a)와 (b)를 참고로 하여 도2의 동작을 설명한다.
도4의 (a)는 본 발명에 따른 램프 시스템의 램프 시스템의 기준 전압의 파형도이고, 도4의 (b)는 본 발명에 따른 조광용 전압의 파형도이다.
도4의 (a)에 도시된 바와 같이, 사용자가 램프의 전원 스위치(도시하지 않음)를 '온'시키면 소프트 전류원(Ics)이 캐패시터(Cs)에 전하를 시간에 대하여 소정의 기울기를 가지고 충전함으로써 소프트 스타팅이 시작된다.
캐패시터(Cs)에 인가되는 전압은 초기에는 제1 증폭 기준전압(Vr1)보다 작으므로 제1 전류 증폭기(412-1)는 비반전 단자로 입력되는 두 개의 전압 중 작은 쪽인 캐패시터 전압(Vcs)를 선택한다. 따라서, 제1 저항(Rb1)에 인가되는 제1 전압은 캐패시터 전압(Vcs)과 같다. 이러한 제1 전류 증폭기(412-1)가 입력된 전압 중 그 크기가 작은 입력 전압을 선택하는 동작은 도3에서 자세히 설명하였으므로 생략하도록 한다.
제1 전압이 캐패시터 전압(Vcs)과 같으므로 제1 전류 미러(CM1)의 제1 전류(Ir1)와 제2 전류(Ir2)의 전류가 같고, 제1 저항(Rb1)과 제2 저항(Rb2)의 크기가 같다면 제1 전압과 제2 전압은 같게 되어 제2 전압은 캐패시터 전압(Vcs)이 된다.
또한, 도4의 (b)에 도시한 바와 같이, D1구간에서는 조광용 전압(Vdim)이 제2 증폭 기준전압(Vr2)보다 크므로 제2 전류 증폭기(415-1)는 제2 증폭 기준전압(Vr2)을 선택한다. 따라서, 제2 전류 증폭기(415-1)의 반전 단자에 인가되는 전압은 제2 증폭 기준전압(Vr2)과 같게 되고 제3 저항(Rb3)에 입력되는 전류(Id1)는 다음의 수학식 2와 같다.
Id1 = Vr2 ÷ Rb3
(Vr2 : 제2 증폭 기준전압, Rb3 : 제3 저항)
그런데, 제2 전류 미러(CM2)의 다른 한쪽 출력단을 통하여 출력되는 전류의 크기 또한 전류(Id1)와 같으므로, 수학식1을 이용하여 가산기(Adder)에 KCL을 적용하면 전류(Id)는 0이 된다. 따라서, 제1 저항(Rb1)에 주입되는 전류는 없다. 그러므로, 제1 전류(Ir1)의 크기는 다음의 수학식3과 같다.
Ir1 = Vcs ÷ Rb1
따라서, 제2 전류(Ir2)의 크기는 제1 전류(Ir1)의 전류의 크기와 같으므로 제2 전압은 다음의 수학식4와 같다.
제2 전압 = Ir2 × Rb2
= Ir1 × Rb2
= (Vcs ÷ Rb1) × Rb2
이 때, 제1 저항(Rb1)과 제2 저항(Rb2)의 크기가 같다면 제2 전압은 캐패시터 전압(Vcs)과 같다. 그러므로 D1구간에서의 제3 전류 증폭기(Amp)에 입력되는 기준 전압은 도4의 (a)와 같이 캐패시터 전압(Vcs)의 궤적과 일치한다.
그리고, 도4의 (a)에 도시된 바와 같이, D1 구간에서는 캐패시터 전압(Vcs)이 제1 비교 기준전압(V4)보다 작으므로 제1 비교기(COM1)의 출력은 '하이'가 되어 급속충전기(414-1)는 조광용 캐패시터(Cdm)에 급속하게 전하를 충전한다. 이 때, 조광용 캐패시터(Cdm)에 충전되는 전하의 양은 조광용 캐패시터(Cdm)에 인가되는 전압의 크기에 의하여 결정되며 그 크기는 트랜지스터(Q2)의 베이스와 이미터간의 전압과 제2 증폭 기준전압(Vr2)의 합이 된다.
캐패시터(Cs)에 전하가 서서히 충전되면서 캐패시터 전압(Vcs)이 서서히 증가함에 따라 도4의 (a)에 도시한 바와 같이 t1 시점에 가면 제1 증폭 기준전압(Vr1)이 캐패시터 전압(Vcs)보다 작아진다. 따라서, 제1 증폭기(412-1)는 제1 증폭 기준전압(Vr1)을 선택하고 제1 저항(Rb1)에 인가되는 전압은 제1 증폭 기준전압(Vr1)이 된다.
이 때, 조광용 전압(Vdim)은 도4의 (b)에 도시된 바와 같이, 여전히 D2구간에서는 제2 증폭 기준전압(Vr2)보다 작으므로 수학식2에 의하여 전류(Id1)가 결정되고, 수학식1에 의하여 전류(Id)는 0이므로 제1 저항(Rb1)으로 주입되는 전류는 없다.
따라서, 기준 전압은 다음의 수학식5와 수학식6에 의하여 결정된다.
Ir1 = Vr1 ÷ Rb1
따라서, 제2 전류(Ir2)의 크기는 제1 전류(Ir1)의 전류의 크기와 같으므로 제2 전압은 다음의 수학식6과 같다.
제2 전압 = Ir2 × Rb2
= Ir1 × Rb2
= (Vr1 ÷ Rb1) × Rb2
그리고, 도4의 (a)에 도시된 바와 같이, D2 구간에서도 캐패시터 전압(Vcs)이 제1 비교 기준전압(V4)보다 작으므로 제1 비교기(COM1)의 출력은 '하이'가 되어 급속충전기(414-1)는 조광용 캐패시터(Cdm)에 계속하여 전하를 충전한다. 이 때, 조광용 캐패시터(Cdm)에 충전되는 전하의 양 또한 D1 구간에서와 마찬가지로 조광용 캐패시터(Cdm)에 인가되는 전압의 크기와 트랜지스터(Q2)의 베이스와 이미터간의 전압과의 합에 의하여 결정된다.
그런데, D2구간이 끝나고 t2시점에 이르면, 도4의 (a)에 도시된 바와 같이, 캐패시터 전압(Vcs)이 제1 비교 기준전압(V4)보다 커져 제1 비교기(COM1)는 '로우'신호를 출력하면, 급속 충전기(414-1)는 동작을 멈추므로 조광용 캐패시터(Cdm)는 충전되어 있던 전하를 조광용 캐패시터(Cdm)의 지연시간에 맞추어 방전하기 시작한다.
이 때, 조광용 캐패시터(Cdm)의 시간지연은 다음의 수학식7과 같다.
Δt = Cdm × (Vdm + Vbe) ÷ Ids
(Δt : 시간 지연, Cdm : 조광용 캐패시터의 용량, Vdm : 제3 저항에 인가되는 전압, Vbe : 제2 트랜지스터의 베이스-이미터간 전압, Ids : 급속 충전기에서 출력되는 전류의 크기)
이와 동시에 조광용 전압(Vdim)이 도4의 (b)에 도시한 바와 같이 제2 증폭 기준전압(Vr2)보다 작게 되면, 제2 전류 증폭기(415-1)는 조광용 전압(Vdim)을 선택하고 제3 저항(Rb3)에 인가되는 전압은 조광용 전압(Vdim)이 되고 이 때 전압(Vdm)의 감소는 조광용 전압(Vdim)을 따르는 것이 아니라 조광용 캐패시터(Cdm)의 시간 지연(Δt)에 맞추어 감소한다.
이 때, 전류(Id2)는 전류(Id1)의 크기와 같으므로 그 크기는 다음의 수학식8과 같다.
Id2 = Id1 = Vdim ÷ Rb3
따라서, 가산기(Adder)에 KCL을 적용하면, 수학식1에 의하여 전류(Id2)는 기준 전류(Iref)보다 작으므로 그 차에 해당하는 전류(Id)가 제1 저항(Rb1)에 주입된다.
이 때, 제1 저항(Rb1)에 인가되는 전압은 도4의 (a)에 도시된 바와 같이 제1 증폭 기준전압(Vr1)이므로 제1 저항(Rb1)에 흐르는 전류는 Vr1 ÷ Rb1이 된다. 그러므로, 제1 저항(Rb1)에 주입되는 전류는 다음의 수학식9와 같다.
Vr1 ÷ Rb1 = Ir1 + Id
따라서, 이 수학식9를 수학식5와 비교해보면 제1 전류(Ir1)의 크기가 줄어듬을 알 수 있고, 이와 더불어 제1 전류 미러(CM1)에서 출력되는 제2 전류(Ir2) 또한 줄어든다는 것을 알 수 있다. 즉, 이것은 조광용 캐패시터(Cdm)의 시간지연에 의하여 그 줄어드는 시간이 결정된다는 것을 의미한다. 그러므로, 조광용 전압(Vdim)이 갑자기 변하더라도 기준전압은 일정한 기울기를 가지고 변함으로써 소프트 조광이 이루어진다.
도4의 (b)에 도시한 바와 같이 t3시점에서 조광용 전압(Vdim)이 제2 비교 기준전압(V2)보다 작게 되면 온/오프 제어부(417)는 램프출력 구동로직(drive logic)에 출력신호를 보냄으로써 램프의 출력을 오프시킨다.
따라서, 램프의 온/오프 제어와 조광 제어는 하나의 단자를 통하여 동시에 수행된다.
그런데, 이와 같이 램프 시스템의 전체 동작 과정 중에서 수학식4와 수학식6을 보면 만약 제1 저항(Rb1)과 제2 저항(Rb2)이 같은 값이 아니고 같은 온도함수와 저항 공정 산포를 지닌 다른 크기의 저항값일지라도 그 크기에 따라 제2 전압이 전압(Vref)의 배율로 정의된다.
그러므로 제1 저항(Rb1)과 제2 저항(Rb2)에 있어서 온도에 따른 크기 변화가 같게 설계되고 IC 내의 저항 공정 산포가 같게 되면, 이 온도변화에 따른 저항 크기의 변화와 저항 공정 산포에 있어서 제1 저항(Rb1)과 제2 저항(Rb2)은 서로 같은 비율로 이동하므로 기준전압이 저항 공정 산포와 온도에 대해 영향이 없다.
또한, IC 내부의 밴드 갭 회로를 이용하여 캐패시터 전압(Vcs)이나 제1 증폭 기준전압(Vr1)이 온도에 대하여 안정하게 설계되면 기준전압은 캐패시터 전압(Vcs) 혹은 제1 증폭 기준전압(Vr1)과 동일한 특성을 보여 온도에 대하여 안정하다.
도4의 (a)와 같은 기준 전압의 파형이 피드백 회로부(420)로 입력되고 램프부에 흐르는 전류의 양을 감지 저항(Rsense)이 감지하여 피드백 전압(Vfb)과 기준 전압을 비교하여 그 결과를 오실레이터(430)에 입력하면 오실레이터는 그 결과를 바탕으로 하여 동작 주파수를 지닌 신호를 출력한다.
즉, 램프에 과전류가 흘러 피드백 전압(Vfb)이 기준 전압보다 커지면 오실레이터(430)는 높은 동작 주파수를 지닌 신호를 하프 브리지 컨버터 구동부(440)에 출력하고 램프에 부족 전류가 흐르면 피드백 전압(Vfb)은 기준 전압보다 작으므로 오실레이터(430)은 낮은 동작 주파수를 지닌 신호를 하프 브리지 컨버터 구동부(440)에 출력한다.
이와 같은 동작 주파수를 지닌 신호를 입력받은 하프 브리지 컨버터 구동부(440)는 동작 주파수에 따라 하프 브리지 컨버터(200')의 1차측에 흐르는 전류의 방향을 바꾸어 줌으로써 램프부에 흐르는 전류의 양을 조절하게 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 하나의 실시예일 뿐 본 발명이 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 또한 상기 실시예 외에 많은 변경이나 변형이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 램프 시스템은 온/오프 제어와 조광 제어를 하나의 단자를 이용하여 할 수 있을 뿐만 아니라 조광시에 시간 지연에 의하여 기준 전압이 변함으로써 램프 시스템이 받을 수 있는 충격을 없앨 수 있다.
또한, 기준전압에 있어서 온도나 저항 공전 분포에 관계없이 안정적인 기준전압이 생성될 수 있다.

Claims (22)

  1. 구동 전류를 공급하는 내부 전류 공급부;
    상기 내부 전류 공급부의 전류로 구동하며 트랜지스터(Q8), 트랜지스터(Q9) 각각의 이미터단이 각각 저항(R3)과 저항(R4)의 타단에 연결되고, 각각의 컬렉터단은 트랜지스터(Q14)와 트랜지스터(Q15)의 각각의 컬렉터단에 연결되고, 트랜지스터(Q11)와 트랜지스터(Q12)로 이루어진 선택회로가 상기 트랜지스터(Q9)의 베이스단에 연결되고, 트랜지스터(Q10)의 이미터단이 상기 트랜지스터(Q8)의 베이스단에 연결되는 차동 증폭기;
    저항(R5)과 저항(R6)의 각각의 한쪽단이 구동전원(Vs)에 연결되고 각각의 타단은 트랜지스터(Q17)와 트랜지스터(Q18) 각각의 이미터단에 연결되어 전류 미러를 형성하는 제1 내부 전류 미러;
    트랜지스터(Q13)와 트랜지스터(Q14)가 전류 미러를 형성하고 상기 트랜지스터(Q13)의 컬렉터단이 상기 트랜지스터(Q17)의 컬렉터단과 연결되며 트랜지스터(Q14)의 이미터단이 상기 트랜지스터(Q8)의 컬렉터단과 연결되는 제2 내부 전류 미러; 그리고
    트랜지스터(Q15)와 트랜지스터(Q16)가 전류 미러를 형성하고 상기 트랜지스터(Q16)의 컬렉터단이 상기 트랜지스터(Q18)의 컬렉터단과 연결되며 트랜지스터(Q15)이 컬렉터단이 상기 트랜지스터(Q9)의 컬렉터단과 연결되는 제3 내부 전류 미러를 포함하는 전류 증폭기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선택회로는 트랜지스터(Q11)와 트랜지스터(Q12)의 이미터단이 공통단자이고 각각의 베이스단이 비반전 입력단자이고 컬렉터단이 접지되는 선택회로를 특징으로 하는 전류 증폭기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 저항(R3)과 상기 저항(R4)은 그 크기가 같은 것을 특징으로 하는 전류 증폭기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 트랜지스터(Q8)와 상기 트랜지스터(Q9)는 동일한 트랜지스터로 구성되는 전류 증폭기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 트랜지스터(Q10), 상기 트랜지스터(Q11) 그리고 상기 트랜지스터(Q12)는 동일한 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 전류 증폭기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 트랜지스터(Q13), 상기 트랜지스터(Q14), 상기 트랜지스터(Q15) 그리고 상기 트랜지스터(Q16)는 동일한 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 전류 증폭기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 트랜지스터(Q17)와 상기 트랜지스터(Q18)는 동일한 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 전류 증폭기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 저항(R5)과 상기 저항(R6)은 그 크기가 같은 것으로 구성된 것을 특징으로 하는 전류 증폭기.
  9. 소프트 전류원과 캐패시터의 한쪽 단이 연결되어 상기 소프트 전류원이 캐패시터에 전하를 공급하여 캐패시터 전압이 형성되는 비교전압 생성부;
    2개의 비반전 입력단자와 1개의 반전 입력단자를 가지는 제1 전류 증폭기를 포함하여 2개의 비반전 입력단자 중 한쪽 단에는 상기 캐패시터 전압이 입력되며 나머지 비반전 입력단자로는 제1 증폭 기준전압이 입력되는 제1 전류 증폭부;
    제1 출력단은 제1 트랜지스터의 컬렉터와 연결되고 제2 출력단은 제2 저항의 한쪽 단과 연결되는 제1 전류미러, 베이스단이 상기 제1 전류 증폭기의 출력단에 연결되고 이미터단은 제1 저항의 한쪽단에 연결되는 제1 트랜지스터, 타단은 접지되며 한쪽 단은 상기 제1 트랜지스터의 이미터단과 상기 제1 전류 증폭기의 반전 단자가 연결되는 제1 저항을 포함하는 제1 전류 공급부;
    캐패시터 전압과 제1 비교 기준전압을 비교하여 캐패시터 전압이 제1 비교 기준전압보다 작을 때 조광용 캐패시터에 전하를 충전하는 캐패시터 충전부;
    하나의 비반전 단자로 조광용 전압이 입력되고 다른 비반전 단자로 제2 증폭 기준전압이 입력되며 출력단은 상기 조광용 캐패시터와 연결된 제2 전류 증폭기를 포함하여 상기 두 개의 입력 전압 중 크기가 작은 것을 선택하여 상기 조광용 캐패시터의 충전 용량과 상기 조광용 캐패시터의 시간 지연 후의 방전 용량을 결정하는 제2 전류 증폭부;
    상기 조광용 전압과 제2 증폭 기준 전압 중 상기 제2 전류 증폭기가 선택한 전압과 조광용 캐패시터의 시간 지연에 비례하는 만큼 전류를 공급하여 제2 전류 공급부; 그리고
    반전 입력단자로는 상기 조광용 전압이 입력되어 제2비교 기준전압과 비교하여 상기 조광용 전압이 제2 비교 기준전압보다 작으면 램프의 파워를 오프하는 온/오프 제어부를 포함하는 기준 전압 생성부.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 전류 증폭기와 제2 전류 증폭기는,
    구동 전류를 공급하는 내부 전류 공급부;
    상기 내부 전류 공급부의 전류로 구동하며 트랜지스터(Q8), 트랜지스터(Q9) 각각의 이미터단이 각각 저항(R3)과 저항(R4)의 타단에 연결되고, 각각의 컬렉터단은 트랜지스터(Q14)와 트랜지스터(Q15)의 각각의 컬렉터단에 연결되고, 트랜지스터(Q11)와 트랜지스터(Q12)로 이루어진 선택회로가 상기 트랜지스터(Q9)의 베이스단에 연결되고, 트랜지스터(Q10)의 이미터단이 상기 트랜지스터(Q8)의 베이스단에 연결되는 차동 증폭기;
    저항(R5)과 저항(R6)의 각각의 한쪽단이 구동전원(Vs)에 연결되고 각각의 타단은 트랜지스터(Q17)와 트랜지스터(Q18) 각각의 이미터단에 연결되어 전류 미러를 형성하는 제1 내부 전류 미러;
    트랜지스터(Q13)와 트랜지스터(Q14)가 전류 미러를 형성하고 상기 트랜지스터(Q13)의 컬렉터단이 상기 트랜지스터(Q17)의 컬렉터단과 연결되며 트랜지스터(Q14)의 이미터단이 상기 트랜지스터(Q8)의 컬렉터단과 연결되는 제2 내부 전류 미러; 그리고
    트랜지스터(Q15)와 트랜지스터(Q16)가 전류 미러를 형성하고 상기 트랜지스터(Q16)의 컬렉터단이 상기 트랜지스터(Q18)의 컬렉터단과 연결되며 트랜지스터(Q15)이 컬렉터단이 상기 트랜지스터(Q9)의 컬렉터단과 연결되는 제3 내부 전류 미러를 포함하는 기준 전압 생성부.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 선택회로는 트랜지스터(Q11)와 트랜지스터(Q12)의 이미터단이 공통단자이고 각각의 베이스단이 상기 제2 전류 증폭기의 비반전 입력단자이고 컬렉터단은 접지되는 선택회로를 특징으로 하는 기준 전압 생성부.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 저항, 상기 제2 저항, 상기 제3 저항 그리고 상기 기준저항은 온도 변화에 따라 저항의 크기가 동일하게 변하고, 저항 공정 산포가 동일한 것을 특징으로 하는 기준 전압 생성부.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제3 저항 그리고 상기 기준 저항은 같은 크기를 가진 저항을 사용하는 것을 특징으로 하는 기준 전압 생성부.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 캐패시터 충전부는,
    반전 단자로 상기 캐패시터 전압이 입력되고 비반전 단자로 상기 제1 비교 기준전압이 입력되는 제1 비교기;
    상기 제1 비교기의 출력단에 연결되어 상기 캐패시터 전압이 제1 비교 기준전압보다 작을 경우 동작되는 급속 충전기; 그리고
    상기 급속 충전기의 출력단, 상기 제2 트랜지스터의 베이스단 그리고 상기 제2 전류 증폭기의 출력단에 공통으로 연결된 조광용 캐패시터를 포함하는 캐패시터 중전부를 특징으로 하는 기준 전압 생성부.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 제1 증폭 기준전압은 상기 제1 비교 기준전압보다 작은 것을 특징으로 하는 기준 전압 생성부.
  16. 제9항 또는 제14항에 있어서,
    상기 기준 전류의 크기는 제2 증폭 기준전압을 상기 기준 저항으로 나눈 값을 특징으로 하는 기준 전압 생성부.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 제2 전류 공급부는,
    두 출력단을 통하여 크기가 같은 전류를 출력하는 제2 전류 미러;
    이미터단이 상기 제2 전류 미러의 한쪽 출력단에 연결되며 베이스단이 제2 전류 증폭기의 출력단에 연결되는 제2 트랜지스터;
    한쪽 단이 상기 제2 트랜지스터의 이미터단과 제2 전류 증폭기의 반전 입력단자의 공통 단자에 연결되고 타단은 접지되는 제3 저항; 그리고
    한쪽 단은 제2 전류 미러와 연결되고 다른 한쪽 단은 기준 전류가 입력되며 마지막 한쪽 단은 상기 제1 저항의 한쪽 단과 연결되어 상기 기준 전류보다 상기 제2 전류 미러가 출력하는 전류가 작을 경우 상기 제1 저항에 전류를 공급하는 가산기를 포함하는 제2 전류 공급부를 특징으로 하는 기준 전압 생성부.
  18. 제9항에 있어서,
    상기 제1 비교 기준전압의 크기가 소프트 조광의 시점을 결정하는 것을 특징으로 하는 기준 전압 생성부.
  19. 램프의 온/오프제어와 램프의 조광 제어를 하나의 단자로 할뿐만 아니라 조광용 캐패시터의 시간 지연으로 급격한 기준전압의 변화를 억제하고, 저항 공정 산포나 온도에 관계없이 일정한 기준전압을 생성하는 기준전압 생성부;
    램프에 흐르는 램프 구동 전류로 인해 형성되는 피드백 전압과 기준전압 생성부가 출력한 기준전압을 비교하는 피드백 회로부;
    피드백 회로부가 출력한 전압에 따라 적정 동작 주파수의 발진 신호를 형성하는 오실레이터; 그리고
    오실레이터가 생성한 발진 신호의 적정 동작 주파수에 따라 하프 브리지 컨버터를 구동하는 하프 브리지 컨버터 구동부를 포함하는 안정기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 기준전압 생성부는,
    소프트 전류원과 캐패시터의 한쪽 단이 연결되어 상기 소프트 전류원이 캐패시터에 전하를 공급하여 캐패시터 전압이 형성되는 비교전압 생성부;
    2개의 비반전 입력단자와 1개의 반전 입력단자를 가지는 제1 전류 증폭기를 포함하여 2개의 비반전 입력단자 중 한쪽 단에는 상기 캐패시터 전압이 입력되며 나머지 비반전 입력단자로는 제1 증폭 기준전압이 입력되는 제1 전류 증폭부;
    제1 출력단은 제1 트랜지스터의 컬렉터와 연결되고 제2 출력단은 제2 저항의 한쪽 단과 연결되는 제1 전류미러, 베이스단이 상기 제1 전류 증폭기의 출력단에 연결되고 이미터단은 제1 저항의 한쪽단에 연결되는 제1 트랜지스터, 타단은 접지되며 한쪽 단은 상기 제1 트랜지스터의 이미터단과 상기 제1 전류 증폭기의 반전 단자가 연결되는 제1 저항을 포함하는 제1 전류 공급부;
    상기 캐패시터 전압과 제1 비교 기준전압과 비교하여 조광용 캐패시터의 충방전 시기를 제어하는 캐패시터 충전부;
    하나의 비반전 단자로 조광용 전압이 입력되고 다른 비반전 단자로 제2 증폭 기준전압이 입력되며 출력단은 상기 조광용 캐패시터와 연결된 제2 전류 증폭기를 포함하여 상기 두 개의 입력 전압 중 크기가 작은 것을 선택하여 상기 조광용 캐패시터의 충전 용량과 상기 조광용 캐패시터의 시간 지연 후의 방전 용량을 결정하는 제2 전류 증폭부;
    상기 조광용 전압과 제2 증폭 기준 전압 중 상기 제2 전류 증폭기가 선택한 전압과 조광용 캐패시터의 시간 지연에 비례하는 만큼 전류를 공급하여 제2 전류 공급부; 그리고
    반전 입력단자로는 상기 조광용 전압이 입력되어 제2 비교 기준전압과 비교하여 상기 조광용 전압이 제2 비교 기준전압보다 작으면 램프의 파워를 오프하는 온/오프 제어부를 포함하는 기준 전압 생성부.
  21. 램프 구동 전원을 공급하는 전원부;
    상기 램프 구동 전원을 스위치에 의하여 램프 측에 입력하는 하프 브리지 컨버터;
    상기 하프 브리지 컨버터를 통하여 입력된 상기 램프 구동 전원으로 빛을 발산하는 램프부;
    상기 램프부의 조도를 제어할 때 조광용 캐패시터의 시간 지연으로 급격한 기준전압의 변화를 억제하는 기준 전압 생성부;
    상기 램프부에 흐르는 전류로 피드백 전압을 형성하고 상기 피드백 전압과 상기 기준 전압을 비교하는 피드백 회로부;
    상기 피드백 회로부에서 출력된 전압을 입력받아 동작 주파수를 지닌 발진신호를 발생하는 오실레이터; 그리고
    상기 동작 주파수를 지닌 발진신호를 입력받아 상기 동작 주파수에 비례하여 방향이 바뀌는 전류를 생성하고 이를 상기 하프 브리지 컨버터에 출력하는 하프 브리지 컨버터 구동부를 포함하는 램프 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 기준 전압 생성부는,
    소프트 전류원과 캐패시터의 한쪽 단이 연결되어 상기 소프트 전류원이 캐패시터에 전하를 공급하여 캐패시터 전압이 형성되는 비교전압 생성부;
    2개의 비반전 입력단자와 1개의 반전 입력단자를 가지는 제1 전류 증폭기를 포함하여 2개의 비반전 입력단자 중 한쪽 단에는 상기 캐패시터 전압이 입력되며 나머지 비반전 입력단자로는 제1 증폭 기준전압이 입력되는 제1 전류 증폭부;
    제1 출력단은 제1 트랜지스터의 컬렉터와 연결되고 제2 출력단은 제2 저항의 한쪽 단과 연결되는 제1 전류미러, 베이스단이 상기 제1 전류 증폭기의 출력단에 연결되고 이미터단은 제1 저항의 한쪽단에 연결되는 제1 트랜지스터, 타단은 접지되며 한쪽 단은 상기 제1 트랜지스터의 이미터단과 상기 제1 전류 증폭기의 반전 단자가 연결되는 제1 저항을 포함하는 제1 전류 공급부;
    상기 캐패시터 전압과 제1 비교 기준전압과 비교하여 조광용 캐패시터의 충방전 시기를 제어하는 캐패시터 충전부;
    하나의 비반전 단자로 조광용 전압이 입력되고 다른 비반전 단자로 제2 증폭 기준전압이 입력되며 출력단은 상기 조광용 캐패시터와 연결된 제2 전류 증폭기를 포함하여 상기 두 개의 입력 전압 중 크기가 작은 것을 선택하여 상기 조광용 캐패시터의 충전 용량과 상기 조광용 캐패시터의 시간 지연 후의 방전 용량을 결정하는 제2 전류 증폭부;
    상기 조광용 전압과 제2 증폭 기준 전압 중 상기 제2 전류 증폭기가 선택한 전압과 조광용 캐패시터의 시간 지연에 비례하는 만큼 전류를 공급하여 제2 전류 공급부; 그리고
    반전 입력단자로는 상기 조광용 전압이 입력되어 제2 비교 기준전압과 비교하여 상기 조광용 전압이 제2 비교 기준전압보다 작으면 램프의 파워를 오프하는 온/오프 제어부를 포함하는 기준 전압 생성부.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1366796A (zh) * 2000-02-10 2002-08-28 皇家菲利浦电子有限公司 切换式调暗镇流器
JP3611800B2 (ja) * 2001-04-09 2005-01-19 株式会社小糸製作所 インバータ装置
EP1384393A1 (en) * 2001-04-20 2004-01-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. Circuit arrangement for discharge lamp comprising a resonant half-bridge converter driven by a class-e driver
TWI227096B (en) * 2002-12-19 2005-01-21 Aimtron Technology Corp Charging IC circuit of camera strobe
US7279853B2 (en) * 2003-09-08 2007-10-09 Maxlite - Sk America, Inc. Fluorescent lamp dimmer control
KR100645310B1 (ko) 2006-06-14 2006-11-15 주식회사 유니룩스 스위치 오프시 일정시간 임의 조도 유지회로
KR100782991B1 (ko) 2006-09-07 2007-12-07 주식회사 유니룩스 스위치 오프시 일정시간 임의 조도 유지회로
US8089216B2 (en) * 2008-12-10 2012-01-03 Linear Technology Corporation Linearity in LED dimmer control
US8692481B2 (en) * 2008-12-10 2014-04-08 Linear Technology Corporation Dimmer-controlled LEDs using flyback converter with high power factor
US8310172B2 (en) * 2008-12-10 2012-11-13 Linear Technology Corporation Current ripple reduction circuit for LEDs
HUP1000062A3 (en) 2010-01-27 2012-08-28 Gradix Holdings Ltd Apparatus for discharging and operating tube igniter
CN109963373B (zh) * 2017-12-22 2021-11-09 明纬(广州)电子有限公司 一种调光输入电路
US10985709B2 (en) * 2018-03-15 2021-04-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Systems and methods for suppressing and mitigating harmonic distortion in a circuit

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4672300A (en) * 1985-03-29 1987-06-09 Braydon Corporation Direct current power supply using current amplitude modulation
JPH0714694A (ja) * 1993-06-16 1995-01-17 Hitachi Lighting Ltd 放電灯調光装置
KR960010711B1 (ko) * 1993-12-21 1996-08-07 삼성전자 주식회사 형광등 밸러스트 제어회로
TW302591B (ko) * 1993-06-24 1997-04-11 Samsung Electronics Co Ltd
KR0169334B1 (ko) * 1993-07-02 1999-04-15 김광호 보호회로를 갖춘 자동조도조절 절전형 안정기
US5615093A (en) * 1994-08-05 1997-03-25 Linfinity Microelectronics Current synchronous zero voltage switching resonant topology
KR0149315B1 (ko) * 1995-09-04 1998-12-15 김광호 전자식 안정기의 연속 피드백 제어 시스템과 그 제어 방법
US5825223A (en) * 1996-07-30 1998-10-20 Micro Linear Corporation Technique for controlling the slope of a periodic waveform
KR19990068269A (ko) * 1999-01-02 1999-09-06 김중성 마이크로프로세서를이용한고압방전등용전자식안정기
KR19990046642A (ko) * 1999-04-09 1999-07-05 최성우 형광등점등방법및조광방법

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