KR20010085530A - 낮은 왜곡 라인 조광기 및 조광 안정기 - Google Patents

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KR20010085530A
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리우 구앙
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조셉 에스. 로마나우
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Abstract

라인 조광기는 파워링 신호내에 전체 고조파 왜곡을 제한하기 위해 제한된 최대 점화각을 갖는다. 조광 안정기는 파워링 신호의 점화각을 기초로하여 펄스폭 변조된 신호를 발생하고, 펄스폭 변조된 신호를 기초로하여 조광 명령 신호를 발하며, 조광 명령 신호를 기초로하여 램프를 조광한다. 최대 점화각은 예를 들면 전체 고조파 왜곡을 제한하기 위하여 30도, 25도, 또는 20도로 제한될 수 있다.

Description

낮은 왜곡 라인 조광기 및 조광 안정기{LOW DISTORTION LINE DIMMER AND DIMMING BALLAST}
오늘날 조광가능한 형광 조명 시장에서, 다수의 상이한 방법들이 조광 제어를 위해 사용되고 있다. 조광 제어를 위한 한가지 방법은 파워 라인과 조광 안정기의 입력 사이에 삽입된 조광 제어장치를 사용한다. 조광 제어장치는 교류 파워 신호의 점화 위상각(firing phase angle)을 수정하기 위하여 트라이액과 같은 위상 제어장치를 포함한다. 조광 안정회로는 점화 위상각을 기초로하여 형광 램프를 제어가능하게 흐리게한다.
일부 적용예에서, 상기한 조광 제어 방법은 원하지않게 낮은 파워 팩터와 원하지 않게 높은 전체 고조파 왜곡(THD)을 초래한다. 높은 THD는 트라이액의 쵸핑(chopping) 동작에 의해 초래된다. 그 결과, 상기한 조광 제어 방법의 적용은 제한되었다.
미국특허 제 5,872,429호에는 낮은 THD를 얻기 위하여 라인 신호에 코딩된 교란(pertubation)의 사용을 개시하고 있다. 인코더는 라인 신호에서 여러 사이클의 명령 주기를 통해 명령을 인코딩한다. 인코더는 명령 주기에서 특정 사이클의 제로 크로싱 근처에 교란을 선택적으로 삽입함으로써 명령을 인코딩한다. 안정기내의 제어기는 명령 주기 동안 교란을 검출하고 명령을 디코딩한다. 교란은 광 레벨의 변화가 필요한 경우에만 삽입될 수 있다.
본 발명의 목적은 라인 조광기내에 멀티사이클 명령 인코더가 필요없거나 안정기내에 멀티사이클 명령 디코더가 필요하지 않은 낮은 THD 라인 조광기 및 조광안정기를 제공하는 것이다. 대조적으로, THD는 라인 조광기에 의해 생성된 최대 점화각을 제한함으로써 감소된다.
도1은 램프를 조광하기 위한 조광 시스템의 실시예의 블록도.
도2는 도1의 라인 조광기의 실시 개략도.
도3은 전 부하 상태에 대해 생성된 파형을 도시한 도면.
도4는 최소 부하 상태에 대해 생성된 파형을 도시한 도면.
도5는 램프를 조광하기 위한 조광 시스템의 실시 개략도.
도6은 입력에서 펄스된 신호를 출력에서 펄스폭 변조된 신호로 변환하기 위하여 마이크로제어기에 의해 수행된 메인 루틴의 플로우차트.
도7은 PWM 루틴을 수행하는 방법의 바람직한 실시예의 플로우차트.
도8은 PWM_CMD 갱신 루틴을 수행하는 방법의 바람직한 실시예의 플로우차트.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
20 : 램프 22,24 : 파워 라인
26 : 라인 조광기 32 : 조광 인버터 회로
50 : 트라이액 170 : 마이크로제어기
도1은 램프(20)를 조광하기 위한 조광 시스템의 실시예의 블록도이다. 바람직하게, 램프(20)는 소형 형광 램프이거나 다른 형광 램프와 같은 방전 램프를 포함한다. 조광 시스템은 AC 파워 라인(22, 24)으로부터 메인 파워를 수신한다. AC 파워 라인(22,24)은 각각 "HOT"과 "NETURAL"이거나 또는 "SUPPLY" 및 "COMMON"으로서 인용될 수 있다.
라인 조광기(26)는 램프(20)를 조광하기 위한 파워-라인-타입 제어를 제공하기 위해 AC 파워 라인(22)에 결합되어 있다. 라인 조광기(26)는 조광 제어 신호를 인코딩하기 위하여 위상-절단(phase-cut) 파워링 신호의 점화각을 변화시킨다. 조광 시스템은 점화각을 기초로하여 램프(20)를 조광한다. 라인 조광기(26)는 도2를 참조로 기술된다.
EMI(전자파 간섭) 필터 및 브리지 정류 스테이지(30)는 라인 조광기(26)의 출력과 AC 파워 라인(24)에 결합되어 있다. EMI 필터 및 브리지 정류 스테이지(30)는 그것에 결합된 부스트(boost) 조광 인버터 회로(32)에 필터링되고 정류된 AC 신호를 제공한다. 부스트 조광 인버터 회로(32)는 EMI 필터 및 브리지 정류 스테이지(30)로부터 수신된 파워 및 입력(34)으로부터 수신된 조광 명령 신호를 기초로하여 램프(20)를 제어하고 파워링하기 위한 것이다.
신호 조절기(36)는 점화각 신호를 발생하기 위하여 EMI 필터 및 브리지 정류스테이지(30)로부터 필터링되고 정류된 AC 신호를 처리한다. 점화각 대 펄스폭 변조(PWM) 컨버터(40)는 펄스폭이 점화각 신호의 점화각을 기초로하여 변조된 펄스 신호를 발생한다.
저역통과필터와 같은 필터(42)는 점화각 대 PWM 컨버터(40)에 응답한다. 필터(42)는 점화각 대 PWM 컨버터(40)에 의해 발생된 펄스 신호의 펄스 폭에 관련된 DC 전압 레벨을 가지는 신호를 생성한다. 필터(42)로부터의 신호는 조광 명령 신호를 제공하기 위하여 입력(34)에 인가된다. 부스트 조광 인버터 회로(32)는 조광 명령 신호를 기초로하여 램프(20)를 조광한다.
그러므로, 신호 조절기(36), 점화각 대 PWM 컨버터(40), 필터(42) 및 부스트 조광 인버터(32)는 라인 조광기(26)에 의해 생성된 점화각을 기초로하여 램프(20)를 조광하기 위해 서로 협조한다.
도2는 도1의 라인 조광기(26)의 실시의 개략도이다. 트라이액(50)은 AC 파워 라인(22)에 결합된 제1 단자(52)와 EMI 및 브리지 정류 스테이지(30)에 결합된 제2 단자(54)를 갖는다. 트라이액(50)은 AC 사이클의 제1 부분에 대해 EMI 및 브리지 정류 스테이지(30)와 AC 파워 라인(22)을 전기적으로 결합시키고, AC 사이클의 제1 부분에 대해 EMI 및 브리지 정류 스테이지(30)와 AC 파워 라인(22)을 결합해제한다. 점화각, 즉 제2 부분의 각은 트라이액(50)의 게이트(56)를 통해 제어가능하다.
n-채널 MOSFET과 같은 트랜지스터(60)는 드레인(62), 게이트(64) 및 소오스(66)를 갖는다. 드레인(62)은 저항(70)에 의해 제1 단자(52)에 결합되어 있다. 게이트(64)는 저항(72)에 의해 제1 단자(52)에 결합되어 있다. 게이트(64)는 캐패시터(74)에 의해 제2 단자(54)에 결합되어 있다. 소오스(66)는 다이오드(76)에 의해 트라이액(50)의 게이트(56)에 결합되어 있다. 다이오드(76)는 소오스(66)에 결합된 애노드 및 게이트(56)에 결합된 캐소드를 갖는다.
p-채널 MOSFET과 같은 트랜지스터(80)는 드레인(82), 게이트(84) 및 소오스(86)를 갖는다. 드레인(82)은 저항(70)에 의해 제1 단자(52)에 결합되어 있다. 게이트(84)는 저항(72)에 의해 제1 단자(52)에 결합되어 있다. 게이트(84)는 캐패시터(74)에 의해 제2 단자(54)에 결합되어 있다. 소오스(86)는 다이오드(90)에 의해 트라이액(50)의 게이트(56)에 결합되어 있다. 다이오드(90)는 소오스(86)에 결합된 캐소드 및 게이트(56)에 결합된 애노드를 갖는다.
트라이액(50)은 턴오프, 즉 AC 사이클의 영교차 근방에서 제2 단자(54)로부터 제1 단자(52)를 결합해제한다. 트라이액(50)이 영교차후에 오프되면, 캐패시터(74)는 제1 단자(52)와 제2 단자(54) 사이의 전압차에 기초하여 충전된다. 캐패시터(74)가 트랜지스터(60)의 게이트-소오스 전압이 임계치 전압보다 크거나 같도록 충전되면, 트랜지스터(60)는 소오스(66)로부터 다이오드(76)를 경유하여 트라이액(50)의 게이트(56)로 전류를 공급한다. 이 전류는 트라이액(50)이 턴온, 즉 제1 단자(52)와 제2 단자(54)가 결합되도록 한다.
제1 단자(52) 및 제2 단자(54)는 영교차 근방 까지 결합된 채로 유지된다. 영교차 근방에서, 트라이액(50)은 제2 단자(54)로부터 제1 단자(52)를 결합해제한다. 트라이액(50)이 영교차 후에 오프되면, 캐패시터(74)는 제1 단자(52)와 제2단자(54) 사이의 전압차에 기초하여 충전된다. 캐패시터(74)가 트랜지스터(80)의 게이트-소오스 전압이 임계치 전압보다 작거나 같도록 충전되면, 트랜지스터(80)는 소오스(86)에서 전류를 싱크한다. 이 전류는 다이오드(90)를 통해 트라이액(50)의 게이트(56)로부터 소오스(86)로 흐른다. 이 전류는 트라이액(50)을 턴온시킨다. 즉 제1 단자(52)와 제2 단자(54)를 결합시킨다.
라인 조광기(26)의 상기한 실시는 그 결과로 형성된 라인 전류 왜곡을제한하기위해 작은범위내에서 점화각을 변화시킨다. 바람직하게는, 최소 부하 조건에 대한 점화각은 약 30도보다 작거나 같다. 라인 전류 왜곡을 더 감소하기 위하여, 최소 부하 조건에 대한 점화각은 약 25도 보다 작거나 같을 수 있다. 라인 전류 왜곡을 더 감소하기 위하여, 최소 부하 조건에 대한 점화각은 약 20보다 작거나 같다.
전체 부하 조건에 대한 점화각은 약 10도보다 작거나 같을 것이다. 택일적으로, 전체 부하 조건에 대한 점화각은 약 5도 이하일 수 있다. 다른 선택예로서, 전체 부하 조건에 대한 점화각은 약 0도일 수 있다.
도3은 전체 부하 조건에 대해 제2 단자(54)에서 생성된 파형(110)을 도시한다. 도4는 최소 부하 조건에 대해 제 2 단자(54)에서 생성된 파형(112)을 도시한다.
도5는 램프(20)를 조광하기 위한 조광 시스템의 실시의 블록도이다.
EMI 필터 및 브리지 정류 스테이지(30)는 인덕터(120)와 접지(124)에 라인 조광기(26)를 결합시키는 캐패시터(122)의 직렬 조합을 포함한다. 인덕터(126)와캐패시터(130)의 직렬 조합은 AC 파워 라인(24)을 접지(124)에 결합시킨다. 다이오드(132,134,136 및 140)는 브리지 정류기로서 구성된다. 브리지 정류기는 인덕터(120) 및 캐패시터(122)의 접합부(142)와 인덕터(126) 및 캐패시터(130)의 접합부(144)에 결합되어 있다. 브리지 정류기는 출력(146, 150)을 가진다. 출력(150)은 안정기측 접지(152)에 결합되어 있다.
신호조절기(36)는 저항(154), 캐패시터(156) 및 제너 다이오드(160)를 포함한다. 저항(154)은 접합부(162)에 출력(146)을 결합한다. 캐패시터(156) 및 제너 다이오드의 병렬 조합은 접합부(162)를 안정기측 접지(152)에 결합시킨다.
접합부(162)에서, 신호 조절기(36)는 트라이액(50)이 온 할 때 하이 레벨을 가지며 트라이액(50)이 오프일 때 로우 레벨을 가지는 펄스 신호를 발생한다. 도3은 전체 부하 조건에 대해 접합부(162)에서 생성된 파형(164)을 도시한다. 도4는 최소 부하 조건에 대해 접합부(162)에서 생성된 파형을 도시한다.
도5를 참조하면, 점화각 대 PWM 컨버터(40)는 마이크로제어기(170)를 포함한다. 마이크로제어기(170)는 접합부(162)에서 입력(172)을 갖는다. 마이크로제어기(170)는 입력(172)에 제공된 점화각을 출력(174)에 제공된 펄스폭 변조된 신호로 변환하도록 프로그램되어 있다. 바람직하게는, 마이크로제어기(170)는 입력(172)에서 펄스 신호의 낮은 주기의 존속기간을 결정한다. 출력(174)에서, 마이크로제어기(170)는 존속기간을 기초로하여 펄스폭을 가지는 펄스 신호를 발생한다. 그러므로, 낮은 주기의 존소기간이 제로와 같이 하위 값에 있을 경우, 출력(174)에서의 펄스폭은 최대 펄스폭 값을기초로한다. 낮은 주기의 존속기간이상위값에 있을 경우, 출력(174)에서의 펄스폭은 최소 펄스폭값을 기초로한다. 다른 실시예에서, 마이크로제어기(170)는 입력(172)에서 펄스 신호의 높은 주기의 존속기간을 결정하고, 존속기간에 직접 관련된, 에를 들면 비반전으로 관련된 펄스폭을 가지는 펄스 신호를 발생한다는 것을 주지한다.
파워는 캐패시터(176,180), 제너 다이오드(182, 184), 다이오드(186) 및 저항(190)을 포함하는 전압 공급회로에 의해 마이크로제어기(170)에 공급된다. 캐패시터(176) 및 제너 다이오드(182)의 직렬 조합은 출력(150)에 출력(146)을 결합시킨다. 캐패시터(176) 및 제너 다이오드(182)의 접합은 다이오드(186) 및 저항(190)의 직렬 조합에 의해 마이크로제어기(170)의 전압 공급 입력(192)에 결합되어 있다. 캐패시터(180) 및 제너 다이오드(184)의 병렬 조합은 전압 공급 입력(192)을 안정기측 접지(152)에 결합시킨다. 마이크로제어기(170)의 접지 입력(194)은 안정기측 접지(152)에 결합되어 있다.
출력(174)은 필터(42)의 입력에 결합되어 있다. 필터(42)는 저역통과필터를 형성하는 캐패시터(202) 및 저항(200)을 포함한다. 필터(42)는 점화각 대 PWM 컨버터(40)에 의해 발생된 신호의 펄스폭을기초로하여 DC 레벨을 가지는 신호를 출력한다. 부스트 조광 인버터 회로(32)의 입력(34)은 저항(204)을 경유하여 필터(42)에 응답한다.
부스트 조광 인버터 회로(32)는 파워 팩터 정정(PFC) 스테이지(206), 인버터 및 출력 스테이지(210), 및 램프 전류 감지 회로(212)를 포함한다. PFC 스테이지(206)는 부품 번호 MC33262를 가지는 집적회로(214), 와인딩(216)(220),저항(222)(224), 트랜지스터(226), 다이오드(230), 및 캐패시터(232)를 포함한다. 인버터 및 출력 스테이지(210)는 인버터 제어기 드라이버 집적회로(240), 캐패시터(242, 244, 246, 250, 252 및 254), 저항(256, 258, 260, 262, 264, 266, 268, 270 및 272), 다이오드(274, 276), 트랜지스터(280, 282), 및 인덕터(284, 286)를 포함한다. 램프 전류 감지 회로(212)는 캐패시터(300, 302 및 304), 저항(306, 310 및 312), 다이오드(314, 316 및 318) 및 인덕터(320)를 포함한다.
도6은 입력(172)에서의 펄스 신호를 출력(174)에서의 변조된 신호로 변환하기 위하여 마이크로제어기(170)에 의해 수행된 메인 루틴의 플로우 차트이다. 블록(330)에 의해 지시되는 바와 같이, 마이크로제어기(170)는 초기화 루틴을 수행한다. 초기화 루틴에서, 마이크로제어기(170)는 입력/출력 핀을 구성하고, 옵션 레지스터를 설정하며, 0과 같은 최대값으로 PWM_CMD 변수를 설정하고, 31과 같은 값으로 PERIOD 값을 설정하고, 88과 같은 값으로 LENGTH값으로 설정하고, 0과 같은 초기값으로 CMD_COUNT 변수를 설정하고, 0과 같은 초기값으로 STEP_COUNT 변수를 설정하고, 하이(예를 들면 논리 "1")로 INP_PRE 변수를 설정하고, 타이머값 TMR0를 클리어한다.
STEP_COUNT 변수는 출력 주기에서 다수의 단계들을 카운트하는데 사용된다. PERIOD 값은 STEP_COUNT 변수를 기초로하여 연속하는 출력 주기를 초기화하는 경우를 결정하는데 사용된다. LENGTH값은 단계당 타이머값 TMR0에 의해 결정되는 바와 같이 다수의 명령 사이클을 나타내는데 사용된다. PWM_CMD 변수는 PWM 출력 신호가 하이값을 가지는 다수의 단계들을 지시한다. CMD_COUNT 변수는 입력(172)이 로우값을 가지는 다수의 단계들을 카운트하는데 사용된다. INP_PRE 변수는 이전 단계에서 입력(172)의 상태를 지시한다.
블록(332)에 의해 지시되는 바와 같이, 마이크로제어기(170)는 PWM 루틴을 수행한다. PWM 루틴에서, 마이크로제어기(170)는 PWM 출력 신호의 현재값, STEP_COUNT값, PWM_CMD값 및 PERIOD값을 기초로하여 PWM 출력신호의 다음 값을 결정한다. PWM 출력신호의 상태는 변수 PWM_PIN에 의해 규정된다. 도7은 PWM 루틴을 수행하는 방법의 바람직한 실시예의 플로우차트이다.
블록(334)에 의해 지시되는 바와 같이, 마이크로제어기(170)는 STEP_COUNT값을 증가시킨다. 블록(336)에 의해 지시되는 바와 같이, 마이크로제어기(170)는 현재의 PWM_PIN 상태가 하이(논리 "1")인지 로우(논리 "0")인지를 결정한다. 현재의 PWM_PIN 상태가 하이이면, 마이크로제어기(170)는 STEP_COUNT값이 PWM_CMD값(블록340에 의해 지시되는 바와 같이)보다 크거나 같은지를 결정한다. STEP_COUNT값이 PWM_CMD값보다 크거나 같으면, PWM_PIN값은 블록(342)에 의해 지시되는 바와 같이 로우(즉, 논리 "0")로 설정된다. 블록(334, 336, 340 및 342)에 의해 지시되는 동작은 PWM_CMD값을 기초로하는 존속기간에 대한 하이값을 가지는 출력 신호를 생성하기 위하여 협조한다.
블록(336)을 참조하면, 현재의 PWM_PIN 상태가 로우일 경우, 마이크로제어기(170)는 STEP_COUNT 값이 PERIOD값보다 클 경우(블록 344에 의해 지시되는 바와 같이)를 결정한다. 그럴 경우, 마이크로제어기(170)는 PWM_PIN 상태를 하이(즉,논리"1")로 설정하고 블록 346에 의해 지시되는 바와 같이 STEP_COUNT값을 제로와 같은 초기값으로 재설정한다. 블록(334, 336, 344 및 3460에 의해 지시되는 동작들은 PERIOD 값을 기초로하는 존속기간을 가지는 출력 신호를 생성하기 위하여 협조한다.
도6을 참조하면, 마이크로제어기(170)는 블록 350에 의해 지시되는 바와 같이 PWM_CMD값을 갱신할 것인지를 결정하기 위하여 루틴을 수행한다. 도8은 PWM_CMD 갱신 루틴을 수행하는 방법의 바람직한 실시예의 플로우차트이다.
블록(352)에 의해 지시되는 바와 같이, 마이크로제어기(170)는 INP_PRE값이 1과 동일한 경우, 즉 입력(172)의 이전 상태가 하이인 경우를 결정한다. 그럴 경우, 마이크로제어기(170)는 변수 INP_PIN에 의해 규정된 입력(172)의 현재 상태가 0과 동일한 경우를 결정한다(블록 354에 의해 지시되는 바와 같이). 그럴 경우, 블록 356에 의해 지시되는 바와 같이, CMD_COUNT 변수가 제로와 같은 초기값을 설정되고 INP_PRE값이 0으로 설정된다.
블록(352)를 참조하면, INP_PRE값이 0일 경우, 마이크로제어기(170)는 블록(360)에 의해 지시되는 바와 같이, CMD_COUNT 변수를 증분한다. 블록(362)에 의해 지시되는 바와 같이, 마이크로제어기(170)는 CMD_COUNT 변수가 CMD_MIN에 의해 규정된 하위 경계 이하일 경우를 결정한다. 그럴 경우, 마이크로제어기(170)는 블록(364)에 의해 지시되는 바와 같이 CMD_COUNT 변수를 CMD_MIN으로 설정한다. 바람직하게는, CMD_MIN은 제로와 같다.
블록(366)에 의해 지시되는 바와 같이, 마이크로제어기(170)는 CMD_COUNT 변수가 CMD_MAX에 의해 규정된 상위 경계보다 클 경우를 결정한다. 그럴 경우, 마이크로제어기(170)는 블록(370)에 의해 지시되는 바와 같이 CMD_COUNT 변수를 CMD_MAX로 설정한다. 바람직하게는, CMD_MAX는 53과 같다.
블록(372)에 의해 지시되는 바와 같이, 마이크로제어기(170)는 변수 INP_PIN에 의해 규정된 입력(172)은 1과 같다. 그럴 경우, 블록(374)에 의해 지시되는 바와 같이, 마이크로제어기(170)는 CMD_COUNT값을 기초로하여 PWM_CMD에 대한 값을 결정한다. 바람직하게는, PWM_CMD에 대한 값은 룩업 테이블을 이용하여 결정된다.
일 실시예에서, PWM_CMD에 대한 값은 CMD_COUNT 값의 중간 범위에 대해 선형적으로 감소하는 CMD_COUNT값의 하위 범위에 대한 상수이며, CMD_COUNT의 상위 범윙 대한 상수이다. 예를 들면, 하위 범위에 대한 상수값은 31일 수 있으며, 상위 범위에 대한 상수값은 0일 수 있고, 중간 범위에 대한 값은 31부터 0으로 감소(선형적으로 또는 대수적으로)할 것이다.
블록(376)에 의해 지시되는 바와 같이, 마이크로제어기(170)는 INP_PRE값을 1로 설정하고, 도6의 메인 루틴으로 되돌아간다. 도6을 참조하여, 마이크로제어기(170)는 블록(380)에 의해 지시되는 바와 같이 타이머값 TMR0이 LENGTH값을 초과한 경우를 결정한다. 그렇지 않을 경우, 블록(380)에 의해 지시된 동작들이 반복된다. 타이머값 TMR0이 LENGTH값을 초과한 후, 타이머값 TMR0이 제로와 같은 초기값으로 제설정되고 블록(382)에 의해 지시되는 바와 같이 와치독 타이머(WDT)가 재설정된다. 블록(380) 및 (382)에 의해 지시된 동작들은 블록(332)에서 PWM 루틴이 동일한 시간 간격으로 반복적으로 수행되는 것을 보장하기 위하여 협조한다.
여기에 개시된 방법들을 이용하여, 마이크로제어기(170)는 점화각의 작은 변화를 검출할 수 있으며, 그것을 기초로하여 펄스폭 변조된 신호를 발생한다. 펄스폭 변조된 신호는 아날로그 조광 명령 신호를 생성하기 위하여 필터(42)에 의해 필터링되며, 그 범위는 예를 들어 0.2 VDC 내지 4.8 VDC이다. 아날로그 조광 명령 신호는 램프(20)를 조광하기 위하여 종래의 조광 안정기에 의해 사용가능하다. 점화각이 작은 변화내에서 변하기 때문에, 그로인한 THD는 램프(20)의 전체 조명 범위에 걸쳐 개선된다.
선택적으로, 마이크로제어기(170)는 여기에 개시된 것과 같은 낮은 THD 라인 조광기나 보다 큰 범위의 점화각을가지는 종래의 라인 조광기 사이를 선택하기 위하여 선택 핀을 제공할 수 있다. 여기에서, 선택 핀에 대한 신호가 로우인지 하이인지에 따라, 마이크로제어기(170)는 낮은 THD 라인 조광기에 대한 방법과 대조적으로 종래의 라인 조광기에 대한 택일적인 방법을 수행할 수 있다.
그러므로, 낮은 왜곡 라인 조광기 및 조광 안정기의 바람직한 실시예를 포함하여 여러가지 실시예가 개시되었다.
개시된 발명은 다양한 방법으로 수정될 수 있으며 상술되고 특정하게 설정된 바람직한 형태와는 다른 많은 실시예를 예상할 수 있다는 것이 당업자들에게 명백할 것이다. 예를 들면, 다른 실시예에서, 일부 쌍의 컴포넌트들이 바람직한 형태에서와 같이 직접 결합되는 것보다는 간접적으로 결합될 수도 있다. 그러므로, 여기에 사용된 용어 "결합된"은 직접 결합되거나 간접 결합되는 것을 둘 다 포함한다. 간접적으로 결합됨으로써, 한 쌍의 컴포넌트들은 하나이상의 중간 컴포넌트들에 의해 결합되는 것을 의미하게 된다. 더욱이, 택일적인 위상 제어 조광기는 여기에 개시된 위상-절단 트라이액으로 대체될 수 있다.
따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 정신 및 범위내에서 본 발명의 모든 변형을 포함하도록 의도되었다.
본 발명의 구성에 따르면, 라인 조광기내에 멀티사이클 명령 인코더가 필요없거나 안정기내에 멀티사이클 명령 디코더가 필요하지 않은 낮은 THD 라인 조광기 및 조광 안정기를 제공할 수 있으며, 또한, THD는 라인 조광기에 의해 생성된 최대 점화각을 제한함으로써 감소된다는 이점을 가진다.

Claims (19)

  1. 조광 안정기 장치에 있어서,
    파워링 신호의 점화각을 기초로하여 펄스폭 변조된 신호를 발생하기 위한 점화각 대 펄스폭 변조 컨버터를 포함하는데, 상기 점화각은 30도 이하이며; 및
    상기 펄스폭 변조된 신호를 기초로하여 조광 명령을 발생하기 위한 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 조광 안정기 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 점화각은 25도 이하인 것을 특징으로 하는 조광 안정기 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 점화각은 20도 이하인 것을 특징으로 하는 조광 안정기 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 필터로부터의 조광 명령 신호에 응답하는 조광 인버터 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조광 안정기 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 파워링 신호에 기초하여 펄스 점화각 신호를 발생하기 위한 신호 조절기를 더 포함하며, 상기 점화각 대 펄스폭 변조 컨버터는 상기 펄스 점화각 신호에 응답하는 것을 특징으로 하는 조광 안정기 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 점화각 대 펄스폭 변조 컨버터는 펄스 점화각 신호의 일부의 존속기간을 결정하고 상기 존속기간을 기초로하여 펄스폭을 가지는 펄스폭 변조된 신호를 발생하기 위한 마이크로제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 조광 안정기 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 존속기간은 펄스 점화각 신호의 낮은 주기인 것을 특징으로 하는 조광 안정기 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 펄스폭은 상기 존속기간에 역비례하는 것을 특징으로 하는 조광 안정기 장치.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 점화각 대 펄스폭 변조 컨버터는 신호 조절기에 응답하는 입력 및 펄스 폭 변조된 신호를 생성하기 위한 출력을 가지는 마이크로제어기를 포함하며, 상기 마이크로제어기는,
    (a) 출력 주기에서 다수의 단계들을 카운트하기 위한 제1 값, 다음 출력 주기를 초기화할 때를 결정하기 위한 제2 값, 단계마다 다수의 명령 사이클을 나타내기 위한 제3 값, 출력이 하이가 되는 다수의 단계들을 지시하기 위한 제4 값, 입력이 하이가 되는 다수의 단계들을 카운트하기 위한 제5 값, 이전 단계에서 입력의 상태를 지시하기 위한 제 6값, 및 타이머값을 초기화하고;
    (b) 상기 제 1값을 증분하고;
    (c) 출력이 하이이고 제1 값이 제4 값보다 클 경우 출력을 로우로 설정하고;
    (d) 출력을 하이로 설정하고 출력이 로우이고 제1 값이 제2 값보다 클 경우 제1값을 재설정하며;
    (e) 제5값을 재설정하고 상기 제6값이 하이이고 입력의 현재 상태가 로우일 경우 제6값을 로우로 설정하며;
    (f) 제6값이 로우일 경우 제5값을 증분하고, 입력의 현재 상태가 하이일 경우 제5값을 기초로하여 제4값을 갱신하고 제6값을 하이로 설정하며; 및
    (g) 타이머 값을 재설정하고 타이머 값이 제3값을 초과할 경우 상기 동작 (b) 내지 (g)를 반복하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 조광 안정기 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 동작 (f)에서, 상기 마이크로제어기는 상기 제4값을 제5값의 하위 범위에 대한 제1상수로, 제5값의 중간 범위에 대해 제5값의 선형적으로 감소하는 함수로, 그리고 제5값의 상위 범위에 대한 제2 상수로 갱신하는 것을 특징으로 하는 조광 안정기 장치.
  11. 파워링 신호의 점화각을 기초로하여 펄스폭 변조된 신호를 발생하는 단계를 포함하는데, 상기 점화각은 30도이하이며;
    상기 펄스폭 변조된 신호를 기초로하여 조광 명령 신호를 발생하는 단계; 및
    상기 조광 명령 신호를 기초로하여 램프를 조광하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 점화각은 25이하인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 점화각은 20도 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 11항에 있어서, 파워링 신호를 기초로하여 펄스 점화각 신호를 발생하는 단계를 더 포함하며, 상기 펄스폭 변조된 신호는 상기 펄스 점화각 신호를 기초로하여 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 펄스폭 변조된 신호는,
    상기 펄스 점화각 신호의 일부의 존속기간을 결정하는 단계; 및
    상기 존속기간을 기초로하여 펄스폭을 가지는 펄스폭 변조된 신호를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 존속기간은 펄스 점화각 신호의 낮은 주기인 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 펄스폭은 상기 존속기간에 역비례하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 14항에 있어서, 상기 펄스폭 변조된 신호를 발생하는 단계는,
    (a) 입력 주기에서 다수의 단계들을 카운트하기 위한 제1값, 다음 출력 주기를 초기화할 때를 결정하기 위한 제2값, 단계마다 다수의 명령 사이클을 나타내기 위한 제3값, 펄스폭 변조된 신호가 하이인 다수의 단계들을 지시하기 위한 제4값, 펄스 점화각 신호가 하이인다수의 단계들을 카운트하기 위한 제5값, 이전 단계에서 펄스 점화각 신호의 상태를 지시하기 위한 제6값, 및 타이머 값을 초기화하는 단계;
    (b) 상기 제1값을 증분하는 단계;
    (c) 상기 펄스폭 변조된 신호가 하이이고 제1값이 제4값보다 클 경우 펄스폭 변조된 신호를 로우로 설정하는 단계;
    (d) 펄스폭 변조된 신호를 하이로 설정하고 펄스폭 변조된 신호가 로우이고 제1값이 제2값보다 클 경우 제1값을 재설정하는 단계;
    (e) 제5값을 재설정하고 제6값이 하이이고 펄스 점화각 신호의 현재 상태가 로우일 경우 제6값을 로우로 설정하는 단계;
    (f) 제6값이 로우일 경우 제5값을 증분하고, 펄스 점화각 신호의 현재 상태가 하이일 경우 제5값을 기초로하여 제4값을 갱신하고 제6값을 하이로 설정하는 단계; 및
    (g) 타이머 값을 재설정하고 상기 타이머 값이 제3값을 초과할 경우 단계 (b) 내지 (g)를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 단계 (f)에서, 상기 제4값은 제5값의 하위 범위에 대한 제1 상수로, 제5값의 중간 범위에 대해 제5값의 선형적으로 감소하는 함수로, 그리고 제5값의 상위 범위에 대한 제2 상수로 갱신되는 것을 특징으로 하는 방법.
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