KR20010085532A - 이중 제어 조광 안정기 - Google Patents
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Abstract
조광 안정기 장치는 적어도 하나의 전력 라인 조광 제어 입력단 및 적어도 하나의 비-전력 라인 조광 제어 입력단을 포함한다. 바람직한 실시예에 의하면, 상기 조광 안정기 장치는 제1항에 있어서, 상기 전력 라인 조광 제어 입력단에 응답하는 점호각/펄스폭 변조 변환기, 상기 비 전력 라인 조광 제어 입력단에 응답하는 전압/펄스폭 변조 변환기, 상기 점호각/펄스폭 변조 변환기 및 전압/펄스폭 변조 변환기에 응답하는 저역 통과 필터, 및 상기 저역 통과 필터에 응답하는 조광 레벨 명령 입력단을 갖는 조광 안정기 회로를 포함한다.
Description
본 발명은 조광 안정기 시스템에 관한 것이다.
조정 가능한 조명 레벨로 형광 램프에 전력을 제공하는 현존하는 안정기에 있어서, 조광 제어를 위해 다수의 방법이 이용되고 있다. 조광을 제어하는 한 방법에서는 트라이액과 같은 위상-제어 장치를 이용한다. 상기 위상-제어 장치는 교류 전력 신호의 위상 점호각을 변경하기 위하여 이용된다. 조광 안정기 회로는 상기 위상 점호각을 기초로 하여 형광등을 제어가능하게 조광한다.
다른 조광 제어 방법에서는 교류 전력 신호와는 구별되는 0 내지 10 직류 볼트와 같은 직류 입력에 기초를 둔다. 상기 방법에 있어서, 인버터 회로는 상기 직류 입력의 진폭을 기초로 하여 형광등을 제어가능하게 조광한다.
본 발명의 실시예들은 이중 제어 조광 안정기를 제공한다. 상기 이중 제어 조광 안정기 장치의 실시예들은 2개의 조광 제어, 즉 전력-라인-기본 조광 제어 및 비-전력-라인-기본 조광 제어를 수신하고 제공할 수 있다. 상기 전력-라인-기본 조광 제어는 트라이액에 의해 발생된 위상-컷 교류 전력 신호의 점호각에 응답하는 것이 바람직하다. 상기 비-전력-라인-기본 조광 제어는 직류 제어 신호에 응답하는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예들은 다중 조광 제어 방법과 조화할 수 있고 다중 램프 적용에 이용될 수 있는 안정기를 제공한다.
본 발명에 사용되는 용어 "램프"는 일반적으로 방전 램프를 나타낸다. 상기 램프는 형광등 뿐만 아니라 고 밀도 방전 램프와 같은 다른 방전 램프를 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이중 제어 조광 안정기의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이중 제어 조광 안정기에서 전압/펄스폭 변환기, 광결합기, 및 필터의 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 이중 제어 조광 안정기에서 역률 정정/인버터 회로의 바람직한 동작을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 램프를 제어하기 위한 이중 제어 조광 안정기의 다른 실시예를 도시한 블록도이다.
도 5는 도 4에 도시된 이중 제어 조광 안정기에서 상기 점호각/펄스폭 변조 변환기, 광결합기, 및 필터의 동작을 나타내기 위한 개략도이다.
도 6은 도 5의 각 장치의 동작에서 거의 완전한 전도 조건에 있는 정류된 전압 파형을 도시한 도면이다.
도 7에는 도 5의 각 장치의 동작에서 대략 90°전도 조건에 있는 정류된 전압 파형을 도시한 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
20,220: 램프 22, 24,222,224: 교류 전력 라인
26,226: 위상-컷 트라이액 30,32,62,230,232,262: 입력단
34,234: 전자기 간섭 필터 38,238: 정류기
40,240: 역률 정정/인버터 회로 42: 조광 레벨 입력단
44,244: 점호각/펄스 변조 변환기 45: 회로
46,246: 필터 50: 전압/펄스폭 변환기
52,245,250: 광결합기 60,260: 마이크로 제어기
70,270: 제너 다이오드 74,86,96,302,520,610,620: 트랜지스터 75,76,80,90,92,120,300,746: 저항 82,720,730: 캐패시터
84,742,744: 다이오드 104: 데드-시간 제어 입력단
106: 펄스폭 변조 제어 회로 110: 타이밍 저항
112: 타이밍 캐패시터 113,114: 비 반전 입력단
115,116: 반전 입력단 118: 컬렉터
119: 이미터 500: 부스트 변환기
248: 조광 조정 회로 510: 인덕터
530: 부스트 제어 회로 540: 정류기
550: 에너지 저장 캐패시터 600: 반-브리지 인버터
640: 구동기 회로 642: 구동기 집적 회로
644: 주파수 제어 입력단 660: 비교기 회로
668,272: 출력단 662: 연산증폭기 집적 회로
700: 직렬 공진 출력 회로 712: 제1 권선
714,716: 제2 권선 740: 램프 전류 감지 회로
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 램프(20)를 제어하기 위한 이중 제어 조광 안정기의 블록도이다. 상기 이중 제어 조광 안정기는 교류 전력 라인들(22 및 24)로부터 메인 전력을 받는다. 상기 교류 전력 라인들(22 및 24)은 각각 "HOT" 및 "NEUTRAL" 또는 "SUPPLY" 및 "COMMON"으로 불릴 수 있다.
위상-컷 트라이액(26)은 교류 전력 라인(22)에 접속되어 상기 램프(20)를 조광하기 위한 전력-라인-형식 제어를 제공한다. 위상-컷 트라이액(26)은 위상-컷 전력 신호의 점호각을 변경시켜 조광-제어 신호를 인코딩한다. 상기 이중 제어 조광 안정기는 상기 점호각을 기초로 하여 상기 램프(20)를 조광할 수 있다.
비-전력 라인 조광 제어 신호는 입력단들(30 및 32)을 통하여 수신할 수 있다. 상기 비-전력 라인 조광 제어 신호는 상기 입력단들(30 및 32) 양단에 인가된 직류 전압을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 직류 전압은 0 내지 10 직류 전압의 범위 내에 있는 변수이다. 상기 직류 전압은 상기 교류 전력 신호의 진폭 보다 작은 진폭을 가지는 것이 바람직하다. 상기 이중 제어 조광 안정기는 또한 상기 직류 전압을 기초로 하여 상기 램프(20)를 조광할 수 있다.
전자기 간섭 필터(EMI filter)(34)는 트라이액(26)의 출력, 교류 전력 라인(24), 및 접지 라인(36)에 접속된다. 전자기 간섭 필터(34)는 교류 신호를 상기 전자기 간섭 필터(34)에 접속되어 있는 정류기(38)에 제공한다. 상기정류기(38)는 상기 정류기(38)에 접속되어 있는 역률 정정/인버터 회로(40)에 적용하기 위한 교류 신호를 정류한다. 상기 역률 정정/인버터 회로(40)는 상기 정류기(38)로부터 수신된 전력 및 조광 레벨 입력단(42)으로부터 수신된 조광 레벨 명령 신호를 기초로 하여 상기 램프(20)에 전력을 공급한다.
점호각/펄스폭 변조 변환기(44)는 상기 정류기(38)의 출력에 접속된다. 상기 점호각/펄스폭 변조 변환기(44)는 상기 정류기(38)의 출력의 점호각을 기초로 하여 변조된 펄스폭을 갖는 펄스 신호를 발생한다.
저역 통과 필터와 같은 필터(46)는 상기 점호각/펄스폭 변조 변환기(44)에 응답한다. 필터(46)는 상기 점호각/펄스폭 변조 변환기(44)로부터의 상기 펄스폭에 관련된 직류 전압 레벨을 갖는 신호를 생성한다. 상기 필터(46)로부터의 상기 신호는 조광 레벨 입력단(42)에 인가되어 조광 레벨 명령 신호를 제공한다. 상기 역률 정정/인버터 회로(40)는 조광 레벨 입력단(42)으로부터 수신된 조광 레벨 명령 신호를 기초로 하여 상기 램프(20)를 조광한다. 따라서, 상기 점호각/펄스폭 변조 변환기(44), 필터(46), 및 역률 정정/인버터 회로(40)는 상호 동작하여 상기 위상-컷 트라이액(26)에 의해 생성된 상기 점호각을 기초로 하여 상기 램프(20)를 조광한다.
전압/펄스폭 변조 변환기(50)는 상기 입력단(30 및 32)에 응답한다. 상기 전압/펄스폭 변조 변환기(50)는 상기 입력단(30 및 32) 사이의 전압을 기초로 하여 변조된 펄스폭을 갖는 펄스 신호를 발생한다.
광결합기(52)는 상기 전압/펄스폭 변조 변환기(50)를 상기 필터(46)에 접속시킨다. 상기 광결합기(52)는 상기 전압/펄스폭 변조 변환기(50) 및 입력단(30 및 32)을 상기 점호각/펄스폭 변조 변환기(44)로부터 광학적으로 격리시킨다.
필터(46)는 상기 전압/펄스폭 변조 변환기(50)로부터의 상기 펄스폭에 관련된 직류 전압 레벨을 갖는 신호를 생성한다. 상기 필터(46)로부터의 상기 신호는 상기 조광 레벨 입력단(42)에 인가되어 조광 레벨 명령 신호를 제공하도록 한다. 상기 역률 정정/인버터 회로(40)는 상기 조광 레벨 명령 신호를 기초로 하여 상기 램프(20)를 조광시킨다. 따라서, 상기 전압/펄스폭 변조 변환기(50), 광결합기(52), 필터(46), 및 역률 정정/인버터 회로(40)는 상호 동작하여 상기 입력단(32 및 34) 사이의 상기 전압을 기초로 하여 상기 램프(20)를 조광시킨다.
도 2는 도 1에 도시된 이중 제어 조광 안정기의 동작을 개략적으로 도시한 도면이다. 상기 점호각/펄스폭 변조 변환기(44)는 마이크로 제어기(60)를 포함한다. 상기 마이크로 제어기(60)는 저항(64)을 거쳐 도 1에 도시된 정류기(38)에 접속된 입력단(62)을 갖는다. 제너 다이오드(70)는 상기 입력단(62)과 안정기 접지 사이에 접속된다. 상기 마이크로 제어기(60)는 입력단(62)으로 수신된 점호각을 출력단(72)에 제공된 펄스폭 변조 신호로 변환하도록 프로그래밍된다.
회로(45)는 상기 점호각/펄스폭 변조 변환기(44)로부터의 상기 출력을 수신한다. 회로(45)는 트랜지스터(74), 저항(75), 제너 다이오드(76), 및 저항(80)을 포함한다. 상기 점호각/펄스폭 변조 변환기(44)로부터의 상기 출력은 저항(75)을 거쳐 트랜지스터(74)의 베이스에 접속된다. 트랜지스터(74)는 안정기 접지에 접속된 이미터 및 제너 다이오드(76)와 저항(80)의 직렬 조합에 의해 전원 라인(VCC)에접속된 컬렉터를 포함한다. 상기 트랜지스터(74)의 컬렉터는 상기 필터(46)의 입력에 접속된다.
상기 전압/펄스폭 변조 변환기(50)는 입력단(30)과 입력단(32) 사이에 접속된 캐패시터(82)를 포함한다. 다이오드(84)는 상기 입력단(30)에 접속된 캐소드 및 트랜지스터(86)의 베이스에 접속된 애노드를 포함한다. 상기 트랜지스터(86)는 상기 전원 라인(VCC)에 접속된 컬렉터, 및 저항들(90 및 92)의 직렬 조합에 의해 상기 전원 라인(VCC)에 접속된 베이스를 포함한다. 제너 다이오드(94)는 제어 접지와 저항들(90 및 92)의 접합점 사이에 접속된다. 본 발명의 실시예에 의하면, "제어 접지"는 "안정기 접지"와는 별개의 것으로, 상기 2개의 접지들은 접지에 대해 매우 상이한 전위를 가진다. 트랜지스터(96)는 저항들(90 및 92)의 접합점에 접속된 게이트, 상기 입력단(32)에 접속된 드레인, 및 제어 접지에 접속된 소스를 포함한다. 상기 트랜지스터(86)는 저항들(100 및 102)의 직렬 조합을 통하여 제어 접지에 접속된 이미터를 포함한다.
상기 저항들(100 및 102)의 접합점은 부품 번호 TL494를 갖는 부품과 같은 펄스폭 변조 제어 회로(106)의 데드-시간 제어 입력단(104)에 접속된다. 상기 전압/펄스폭 변조 변환기(50)에 포함된 상기 부품들은 상기 데드-시간 제어 입력단(104)에서의 적용을 위하여 상기 저항들(100 및 102)의 값들을 기초로 하여 상기 입력단들(30 및 32) 사이의 전압을 분배하도록 동작한다. 상기 부품들은 또한 상기 데드-시간 제어 입력단(104)에 인가된 최대 및 최소 전압들을 제한하도록 동작한다.
상기 펄스폭 변조 제어 회로(106)는 타이밍 저항(110) 및 타이밍 캐패시터(112)에 의해 제어된 온-칩 발진기를 포함한다. 상기 펄스폭 변조 제어 회로(106)는 또한 온-칩의 제1 에러 증폭기 및 제2 에러 증폭기를 포함한다. 상기 제1 에러 증폭기의 비 반전 입력단(113) 및 상기 제2 에러 증폭기의 비 반전 입력단(114)은 각각 접지에 접속된다. 상기 제1 에러 증폭기의 반전 입력단(115) 및 상기 제2 에러 증폭기의 반전 입력단(116)은 각각 온-칩의 기준 조정기의 기준 단자에 접속된다.
상기 펄스폭 변조 제어 회로(106)는 컬렉터118) 및 이미터119)에 의해 접근할 수 있는 온-칩의 출력 트랜지스터를 포함한다. 상기 컬렉터(118)는 전원 라인(VCC)에 접속된다. 이미터(119)는 저항(120)을 거쳐 광결합기(52)의 입력단에 접속된다.
상기 구성에 있어서, 상기 펄스폭 변조 제어 회로(106)는 상기 데드-시간 제어 입력단(104)의 전압에 따라 변조된 펄스폭을 갖는 펄스 신호를 이미터(119)에서 발생한다.
광결합기(52)는 안정기 접지에 접속된 이미터 출력단, 및 제너 다이오드(76)와 저항(80)의 직렬 조합을 통하여 상기 전원 라인(VCC)에 접속된 컬렉터 출력단을 포함한다. 광결합기(52)의 컬렉터 출력단 및 상기 트랜지스터(74)의 컬렉터는 필터(46)의 입력단에 접속된다.
필터(46)는 저역 통과 필터를 형성하는 저항(140) 및 캐패시터(142)를 포함한다. 필터(46)는 상기 점호각/펄스폭 변조 변환기(44)에 의해 발생된 상기 신호또는 상기 전압/펄스폭 변조 변환기(50)에 발생된 상기 신호의 펄스폭을 기초로 한 상기 직류 레벨을 갖는 신호를 출력한다.
바람직한 부품 번호들 및 부품 값들이 아래의 표 1에 도시되어 있다. 하지만 선택적인 부품 번호들 및/또는 선택적인 부품 값들을 갖는 선택적인 실시예들이 또한 본 발명의 범주 내에 있다는 것을 주목해야 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 역률 정정/인버터 회로(40)는 반-브리지 인버터(600) 및 직렬 공진 출력 회로(700)와 결합된 부스트 변환기(500)로서 수행될 수 있다.
부스트 변환기(500)는 인덕터(510), 트랜지스터(520), 부스트 제어 회로(530), 정류기(540), 및 에너지 저장 캐패시터(550)를 포함한다. 부스트 변환기(500)는 정류기(38)(도 1)의 출력단에서 전파 정류된(그러나 본질적으로 필터링되지 않은) 전압을 수신하고, 필터링된 직류 전압을 캐패시터(550) 양단에 제공한다. 캐패시터(550) 양단의 직류 전압은 정류기(38)의 출력단에서 전파 정류된 전압의 피크 보다 큰 값을 갖는다. 부가적으로, 적당히 설계되고 제어된 부스트 변환기(500)가 고도의 역률 정정을 제공하여 주 교류원으로부터 공급된 전류가 주 교류 전압과 동위상에 있도록 한다. 부스트 변환기(500)는 또한 상기 주 교류원으로부터 공급된 전류가 상기 주 교류 전압과 동일한 파형을 가지는 것을 보장한다.
표I
부 품 | 부품 번호/부품 값 |
포토 커플러(52) | 5IL00401 |
마이크로 제어기(60) | PIC12C508 |
저항(64) | 200 kohms |
제너 다이오드(70) | 4.7 V |
트랜지스터(74) | 2N3904 |
저항(75) | 2.3 kohms |
제너 다이오드(76) | 3.3 V |
저항(80) | 10 kohms |
커패시터(82) | 6800 pF, 600V |
다이오드(84) | RGP10J |
트랜지스터(86) | 2N3904 |
저항(90) | 10 kohms |
저항(92) | 10 kohms |
제너 다이오드(94) | 48L01162S20, 15V |
트랜지스터(96) | 48L001186, 600V, 1A |
저항(100) | 6.8 kohms |
저항(102) | 3.6 kohms |
펄스폭 변조 제어 회로(106) | TL494 |
저항(110) | 10 kohms |
커패시터(112) | 0.12 μF |
저항(120) | 3.6 kohms |
저항(140) | 10 kohms |
커패시터(142) | 10 μF |
인버터(600)는 제1 트랜지스터(610), 제2 트랜지스터(620), 구동기 회로(640), 및 비교기 회로(660)를 포함한다. 구동기 회로(640)는 트랜지스터들(610 및 620)을 상보성 방법으로 턴-온 및 턴-오프한다. 그래서, 트랜지스터(610)가 턴-온하는 경우, 트랜지스터(620)는 턴-오프한다. 그리고, 트랜지스터(610)가 턴-오프하는 경우, 트랜지스터(602)는 턴-온한다. 구동기 회로(640)가 트랜지스터들(610 및 620)을 정류시킬 때의 주파수는 외부 조광 입력들에 응답하여 변하여 상기 램프에 대한 조절 가능한 조명 레벨을 제공한다.
공진 출력 회로(700)는 변압기, 제1 캐패시터(720), 제2 캐패시터(730), 램프 전류 감지 회로(740)를 포함한다. 상기 변압기는 인덕터로서 동작하는 제1 권선(712)을 포함한다. 제1 권선(712) 및 제1 캐패시터(720)는 (i) 상기 램프를 점화하기 위한 높은 전압을 공급하고, (ii) 상기 램프가 점화된 후 상기 램프에 공급된 상기 전류를 제한하는 이중 기능을 제공하는 직렬-공진 회로로서 함께 동작한다. 제2 권선들(714 및 716)은 상기 램프의 캐소드를 가열하기 위한 전력을 제공한다. 제2 캐패시터(730)는 상기 램프에 제공된 전류가 교류(즉, 적은 직류 성분 또는 직류 성분을 가지지 않는)인 것을 보장하는 직류 블로킹 캐패시터로서의 역할을 한다. 램프 전류 감지 회로(740)는 다이오드들(742 및 744) 및 저항(746)을 포함한다. 저항(746) 양단에 발생하는 전압은 상기 램프의 전류 값에 비례한다. 다이오드들(742 및 744)은 음의 반 사이클의 상기 램프 전류가 저항(746)을 바이패스하도록 하면서 양의 반 사이클의 상기 램프 전류를 상기 저항(746)을 통하여 조정하는 역할을 한다. 상기 램프 전류를 모니터링하기 위하여 양의 반 사이클의 상기 램프 전류만이 저항(746)을 통하여 흐를 필요가 있으므로, 다이오드들(742 및 744)의 조정 기능은 저항(746)에서의 불필요한 부가적인 전력 손실을 방지한다.
구동기 회로(640)는 주파수 제어 입력단(644)을 갖는 구동기 집적 회로(642)를 포함한다. 구동기 집적 회로(642)는 예를 들면, 생산 부품 번호 IR2155를 이용함으로써 실현될 수 있다. 구동기 집적 회로(642)는 입력단(644)과 안정기 접지 사이에 존재하는 유효 저항에 의해 결정된 주파수로 상기 인버터 트랜지스터들을 상보성 스위칭한다. 입력단(644)과 안정기 접지 사이에 존재하는 유효 저항은 저항들(646 및 648)의 값들 및 비교기 회로(660)의 출력단(668)에 제공된 상기 신호에 따라 달라진다.
비교기 회로(660)는 입력단들(664 및 666) 및 출력단(668)을 갖는 연산 증폭기 집적 회로(662)를 포함한다. 연산 증폭기 집적 회로(662)는 예를 들면, 생산 부품 번호 LM2904에 의해 실현될 수 있다. 도 3을 참조하면, 연산 증폭기 집적 회로(662)의 핀들(1, 2, 및 3)은 연산 증폭기 집적 회로(662)의 내부에 있는 연산 증폭기의 입력단들 및 출력단과 대응한다. 특히, 핀(1)은 상기 연산 증폭기의 출력단에 내부적으로 연결되고, 핀(2)은 상기 연산 증폭기의 반전 입력단에 연결되고, 그리고 핀(3)은 상기 연산 증폭기의 비 반전 입력단에 연결된다.
비교기 회로(660)는 두 개의 신호들, 즉 (i) 램프 전류 감지 회로(740)로부터의 상기 램프 전류 피드백 신호와 (ii) 필터(46)(도 1)의 출력단(42)에 제공된 조광 레벨 명령 신호를 비교한다. 비교기 회로(660)는 상기 두 개의 값들 사이의 차에 응답하여 핀(1)에 적합한 출력을 제공한다. 핀(1)에서의 출력은 인버터 구동기 집적 회로(642)의 입력단(644)과 안정기 접지 사이에 존재하는 유효 저항을 제어하고, 구동기 집적 회로(642)가 상기 인버터 트랜지스터들을 정류시키는 상기 주파수를 결정한다.
구동기 회로(640) 및 비교기 회로(660)와 유사한 회로의 상세한 동작이 미합중국 특허 제 5,457,360 호에 설명되어 있다.
도 4는 램프(220)를 제어하기 위한 이중 제어 조광 안정기의 다른 실시예를 도시한 블록도이다. 상기 이중 제어 조광 안정기는 교류 전력 라인들(222 및 224)로부터의 주 전력을 수신한다. 상기 교류 전력 라인들(222 및 224)은 각각 "HOT" 및 "NEUTRAL" 또는 "SUPPLY" 및 "COMMON"으로 불릴 수 있다.
위상-컷 트라이액(226)은 교류 전력 라인(222)에 접속되어 상기 램프(220)를조광하기 위한 전력-라인-형식 제어를 제공한다. 위상-컷 트라이액(226)은 위상-컷 전력 신호의 점호각을 변경시켜 조광-제어 신호를 인코딩한다. 상기 이중 제어 조광 안정기는 상기 점호각을 기초로 하여 상기 램프(220)를 조광할 수 있다.
비-전력 라인 조광 제어 신호는 입력단들(230 및 232)을 통하여 수신할 수 있다. 상기 비-전력 라인 조광 제어 신호는 상기 입력단들(230 및 232) 양단에 인가된 직류 전압을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 직류 전압은 0 내지 10 직류 전압의 범위 내에 있는 변수이다. 상기 직류 전압은 상기 교류 전력 신호의 진폭 보다 작은 진폭을 가지는 것이 바람직하다. 상기 이중 제어 조광 안정기는 또한 상기 직류 전압을 기초로 하여 상기 램프(220)를 조광할 수 있다.
전자기 간섭 필터(234)는 트라이액(226)의 출력, 교류 전력 라인(224), 및 접지 라인(236)에 접속된다. 전자기 간섭 필터(234)는 교류 신호를 상기 전자기 간섭 필터(234)에 접속되어 있는 정류기(238)에 제공한다. 상기 정류기(238)는 상기 정류기(238)에 접속되어 있는 역률 정정/인버터 회로(240)에 적용하기 위한 상기 필터링된 교류 신호를 정류한다. 상기 역률 정정/인버터 회로(240)는 상기 정류기(238)로부터 수신된 전력 및 입력단(242)으로부터 수신된 주파수 제어 신호를 기초로 하여 상기 램프(220)에 전력을 공급한다.
점호각/펄스폭 변조 변환기(244)는 상기 정류기(238)의 출력에 접속된다. 상기 점호각/펄스폭 변조 변환기(244)는 상기 정류기(238)의 출력의 점호각을 기초로 하여 변조된 펄스폭을 갖는 펄스 신호를 발생한다.
광결합기(245)는 상기 점호각/펄스폭 변조 변환기(244)를 저역 통과 필터와같은 필터(246)에 접속시킨다. 상기 필터(246)는 상기 점호각/펄스폭 변조 변환기(244)로부터의 상기 펄스폭에 관련된 직류 전압 레벨을 갖는 신호를 생성한다. 상기 필터(246)로부터의 상기 신호는 입력단(230)에 인가된다. 상기 광결합기(245)는 상기 점호각/펄스폭 변조 변환기(244) 및 다른 안정기 회로를 상기 입력단들(230 및 232)로부터 격리시킨다.
조광 조정 회로(248)는 입력단들(230 및 232), 필터(246)의 출력단, 및 라인(249)으로부터의 감지된 램프 전류 신호에 응답한다. 조광 조정 회로(248)는 감지된 램프 전류 및 입력단들(230 및 232)에 인가된 직류 전압 신호를 기초로 하여 주파수 제어 신호를 생성한다. 조광 조정 회로(248)는 광결합기(250)에 의해 입력단(242)에 접속된다. 상기 역률 정정/인버터 회로(240)는 광결합기(250)로부터 수신된 상기 주파수 제어 신호를 기초로 하여 상기 램프(220)를 조광시킨다.
상기 점호각/펄스폭 변조 변환기(244), 광결합기(245), 필터(246), 조광 조정 회로(248), 광결합기(250), 및 역률 정정/인버터 회로(240)는 상호 동작하여 상기 위상-컷 트라이액(226)에 의해 생성된 상기 점호각 전압을 기초로 하여 상기 램프(220)를 조광시킨다. 상기 조광 조정 회로(248), 광결합기(250), 및 역률 정정/인버터 회로(240)는 상호 동작하여 입력단들(230 및 232) 사이의 전압을 기초로 하여 상기 램프(220)를 조광시킨다.
도 5는 도 4에 도시된 상기 점호각/펄스폭 변조 변환기(244), 광결합기(245), 및 필터(246)의 동작을 나타내기 위한 개략도이다. 상기 점호각/펄스폭 변조 변환기(244)는 마이크로 제어기(260)를 포함한다. 마이크로 제어기(260)는 저항(264)를 거쳐 도 4의 정류기(238)에 접속된 입력단(262)을 포함한다. 상기 입력단(262)은 제너 다이오드(270)를 통하여 접지에 접속된다. 상기 마이크로 제어기(260)는 상기 입력단(262)에서 수신된 점호각을 출력단(272)에서 제공된 펄스폭 변조 신호로 변환하도록 프로그래밍된다. 상기 출력단(272)은 저항(292)을 거쳐 상기 광결합기(245)에 접속된다.
상기 광결합기(245)는 안정기 접지에 접속된 이미터 출력, 저항(294)을 통하여 10 볼트 전원 라인에 접속된 컬렉터 출력을 포함한다. 캐패시터(296)는 상기 광결합기(245)의 컬렉터 출력을 안정기 접지에 접속시킨다. 저항(300)은 광결합기(245)의 컬렉터 출력을 트랜지스터(302)의 베이스에 접속시킨다. 트랜지스터(302)의 이미터는 안정기 접지에 연결된다. 트랜지스터(302)의 컬렉터는 저항(304)에 의해 10 볼트 전원 라인에 접속된다.
트랜지스터(302)의 컬렉터는 저항(306)과 다이오드들(310 및 312)의 직렬 조합에 의해 입력단(230)에 접속된다. 다이오드들(310 및 312)의 접합점은 캐패시터(314)에 의해 안정기 접지에 접속된다.
상기 점호각/펄스폭 변조 변환기(244)는 출력단(272)에서 상기 정류기(38)로부터의 정류된 위상-컷 전압에 응답하여 동작 주기가 변하는 펄스폭 변조 신호를 발생한다. 도 6 및 도 7에는 위상-컷 디머가 상기 안정기와 직렬로 연결되어 이용되는 경우 상기 정류된 전압의 예들이 도시되어 있다. 도 6에는 거의 완전한 전도 조건에 있는 정류된 전압 파형(320)이 도시되어 있다. 상기 조건에서 상기 램프 전류는 약 180mA이다. 도 7에는 대략 90°전도 조건에 있는 정류된 전압 파형(322)이도시되어 있다. 상기 조건에서 상기 램프 전류는 약 80mA이다.
도 6에는 상기 정류된 전압 파형(320)을 기초로 하여 출력단(272)에서 발생된 펄스 파형(324)이 추가적으로 설명되어 있다. 도 7에는 상기 정류된 전압 파형(322)을 기초로 하여 출력단(272)에서 발생된 펄스 파형(326)이 추가적으로 설명되어 있다. 광결합기(245) 및 트랜지스터(302)를 갖는 회로는 상호 동작하여 격리하고 출력단(272)에서 발생된 상기 파형을 다시 재생시킨다. 트랜지스터(302)의 컬렉터에 존재하는 상기 재생된 파형은 약 10 볼트의 진폭을 갖는다. 캐패시터(314) 양단 전압은 상기 재생된 파형의 펄스폭을 기초로 한 직류 레벨을 갖는다. 상기 직류 레벨은 약 10 볼트 직류 전압(도 6의 파형(330))에서 약 1 볼트 직류 전압(도 7의 파형(332))까지 변하여 0 내지 10 직류 전압 제어된 조광 안정기의 광 출력을 조광한다.
바람직한 부품 번호들 및 부품 값들이 표 1에 도시되어 있다. 하지만 선택적인 부품 번호들 및/또는 선택적인 부품 값들을 갖는 선택적인 실시예들이 또한 본 발명의 범주 내에 있다는 것을 주목해야 한다.
표 II
부 품 | 부품 번호/부품 값 |
마이크로 제어기(260) | PIC12C509 |
저항(264) | 200 kohms |
제너 다이오드(270) | 4.7 V |
커패시터(288) | 0.1 pF |
저항(292) | 5 kohms |
저항(294) | 20 kohms |
커패시터(296) | 1000 pF |
저항(300) | 200 kohms |
저항(304) | 10 kohms |
저항(306) | 200 kohms |
다이오드(310) | 1N4148 |
다이오드(312) | 1N4148 |
커패시터(314) | 22 μF |
이와 같이, 이중 제어 조광 안정기의 바람직한 실시예를 포함하는 다수의 실시예들이 여기에 설명되어 있다.
개시된 발명이 다수의 방법으로 변경되고 상기에 설명된 바람직한 형태와는 다른 많은 변경으로 추측될 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. 예를 들면, 어느 실시예에 있어서, 어떤 쌍의 부품들은 바람직한 형태에서처럼 직접 접속되었다기 보다는 간접 접속된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 있어서, 용어 "접속된"은 "직접 접속된" 및 "간접 접속된"을 포함한다. 간접 접속된 것에 의하면, 한 쌍의 부품들이 하나 이상의 중간 부품에 접속된다는 것을 의미한다. 더욱이, 양자 택일의 위상-제어 디머들은 개시된 위상-컷 트라이액들로 대체될 수 있다.
따라서, 본 발명의 정신 및 범주 내에 속하는 본 발명의 모든 변경은 첨부된 청구 범위에 의해 의도된다.
본 발명에 따라 다중 조광 제어 방법과 조화할 수 있고 다중 램프 적용에 이용될 수 있는 안정기를 제공할 수 있다.
Claims (12)
- 적어도 하나의 전력 라인 조광 제어 입력단 및 적어도 하나의 비-전력 라인 조광 제어 입력단을 포함하는 것을 특징으로 하는 조광 안정기 장치.
- 제1항에 있어서,상기 전력 라인 조광 제어 입력단에 응답하는 점호각/펄스폭 변조 변환기;상기 비 전력 라인 조광 제어 입력단에 응답하는 전압/펄스폭 변조 변환기;상기 점호각/펄스폭 변조 변환기 및 상기 전압/펄스폭 변조 변환기에 응답하는 저역 통과 필터; 및상기 저역 통과 필터에 응답하는 조광 레벨 명령 입력단을 갖는 조광 안정기 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조광 안정기 장치.
- 제2항에 있어서,상기 전압/펄스폭 변조 변환기를 상기 저역 통과 필터에 접속시키는 광결합기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조광 안정기 장치.
- 제3항에 있어서,상기 광결합기는 상기 전압/펄스폭 변조 변환기에 접속된 입력단, 안정기 접지에 접속된 이미터 출력, 및 상기 저역 통과 필터에 접속된 컬렉터 출력을 포함하고,상기 조광 안정기 장치는,제너 다이오드와 상기 광결합기의 컬렉터 출력을 전원 라인에 접속시키는 저항의 직렬 조합; 및상기 점호각/펄스폭 변조 변환기의 출력에 접속된 베이스, 상기 광결합기의 컬렉터 출력에 접속된 컬렉터, 및 안정기 접지에 접속된 이미터를 갖는 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조광 안정기 장치.
- 제2항에 있어서,상기 적어도 하나의 비-전력 라인 조광 제어 입력단은 제1 및 제2 입력단들을 포함하고,상기 전압/펄스폭 변조 변환기는,상기 제1 입력단을 상기 제2 입력단에 접속시키는 캐패시터;베이스, 전원 라인에 접속된 컬렉터, 및 이미터를 포함하는 제1 트랜지스터;제1 저항 및 상기 제1 트랜지스터의 베이스를 상기 전원 라인에 접속시키는 제2 저항의 직렬 조합;상기 제1 입력단에 접속된 캐소드 및 상기 제1 트랜지스터의 베이스에 접속된 애노드를 갖는 다이오드;상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항의 접합점을 제어 접지에 접속하는 제너 다이오드;상기 제1 저항과 상기 제2 저항의 접합점에 접속된 게이트, 상기 제2 입력단에 접속된 드레인, 및 상기 제어 접지에 접속된 소스를 갖는 제2 트랜지스터;제3 저항과 상기 제1 트랜지스터의 이미터를 제어 접지에 접속시키는 제4 저항의 직렬 조합; 및상기 제3 저항과 상기 제4 저항의 접합점에 접속된 입력단을 갖는 펄스폭 변조 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 조광 안정기 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 전력 라인 조광 제어 입력단에 응답하는 점호각/펄스폭 변조 변환기;상기 점호각/펄스폭 변조 변환기에 응답하는 저역 통과 필터;상기 저역 통과 필터 및 비 전력 라인 조광 제어 입력단에 응답하는 조광 조정 회로; 및상기 조광 조정 회로에 응답하는 조광 레벨 명령 입력단을 갖는 인버터 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조광 안정기 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 점호각/펄스폭 변조 변환기를 상기 저역 통과 필터를 접속시키는 광결합기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조광 안정기 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 조광 조정 회로를 상기 인버터 회로의 조광 레벨 명령 입력단에 접속시키는 광결합기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조광 안정기 장치.
- 제1항에 있어서,상기 전력 라인 조광 제어 입력단에 응답하는 점호각/펄스폭 변조 변환기;상기 점호각/펄스폭 변조 변환기에 접속된 입력단, 제어 접지에 접속된 이미터 출력, 및 컬렉터 출력을 갖는 광결합기;상기 광결합기의 컬렉터 출력을 전원 라인에 접속시키는 제1 저항;상기 광결합기의 컬렉터 출력을 제어 접지에 접속시키는 제1 캐패시터;베이스, 컬렉터, 및 제어 접지에 접속된 이미터를 갖는 트랜지스터;상기 광결합기의 컬렉터 출력을 상기 트랜지스터의 베이스에 접속시키는 제2 저항;상기 트랜지스터의 컬렉터를 상기 전원 라인에 접속시키는 제3 저항;상기 트랜지스터의 컬렉터를 상기 비 전력 라인 조광 제어 입력단에 접속시키는, 제4 저항, 제1 및 제2 다이오드들의 직렬 조합; 및상기 제1 다이오드와 상기 제2 다이오드의 접합점을 제어 접지에 접속시키는 제2 캐패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조광 안정기 장치.
- 제1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 비-전력 라인 조광 제어 입력단은 제1 및 제2 직류 입력단들을 포함하는 것을 특징으로 하는 조광 안정기 장치.
- 제1 직류 입력단;제2 직류 입력단;상기 제1 직류 입력단을 상기 제2 직류 입력단에 접속시키는 제1 캐패시터;베이스, 이미터, 및 전원 라인에 접속된 컬렉터를 갖는 제1 트랜지스터;제1 저항 및 상기 제1 트랜지스터의 베이스를 상기 전원 라인에 접속시키는 제2 저항의 직렬 조합;상기 제1 직류 입력단에 접속된 캐소드 및 상기 제1 트랜지스터의 베이스에 접속된 애노드를 갖는 다이오드;상기 제1 저항과 상기 제2 저항의 접합점을 제어 접지에 접속시키는 제1 제너 다이오드;상기 제1 저항과 상기 제2 저항의 접합점에 접속된 게이트, 상기 제2 입력단에 접속된 드레인, 및 제어 접지에 접속된 소스를 갖는 제2 트랜지스터;제3 저항과 상기 제1 트랜지스터의 이미터를 제어 접지에 접속시키는 제4 저항의 직렬 조합;상기 제3 저항과 상기 제4 저항의 접합점에 접속된 입력단 및 출력단을 갖는 펄스폭 변조 회로;상기 펄스폭 변조 회로의 출력단에 접속된 입력단, 안정기 접지에 접속된 이미터 출력, 및 컬렉터 출력을 갖는 광결합기;제2 제너 다이오드와 상기 광결합기의 컬렉터 출력을 전원 라인에 접속시키는 제5 저항의 직렬 조합;전력 라인에 접속 가능한 정류기;상기 정류기에 접속된 점호각/펄스폭 변조 변환기;상기 점호각/펄스폭 변조 변환기의 출력단에 접속된 베이스, 상기 광결합기의 컬렉터 출력에 접속된 컬렉터, 및 안정기 접지에 접속된 이미터를 갖는 제 3 트랜지스터;상기 광결합기의 컬렉터 출력에 접속된 저역 통과 필터; 및상기 정류기에 접속되고, 상기 저역 통과 필터에 응답하는 조광 레벨 명령 입력단을 갖는 인버터 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 조광 안정기 장치.
- 제1 및 제2 직류 입력단들을 갖는 조광 조정 회로;전력 라인에 접속 가능한 정류기;상기 정류기에 접속된 점호각/펄스폭 변조 변환기;상기 점호각/펄스폭 변조 변환기에 접속된 입력단, 상기 제어 접지에 접속된 이미터 출력, 및 컬렉터 출력을 갖는 광결합기;상기 광결합기의 컬렉터 출력을 전원 라인에 접속시키는 제1 저항;상기 광결합기의 컬렉터 출력을 제어 접지에 접속시키는 제1 캐패시터;베이스, 컬렉터, 및 제어 접지에 접속된 이미터를 갖는 트랜지스터;상기 광결합기의 컬렉터 출력을 상기 트랜지스터의 베이스에 접속시키는 제2 저항;상기 트랜지스터의 컬렉터를 상기 전원 라인에 접속시키는 제3 저항;상기 트랜지스터의 컬렉터를 상기 조광 조정 회로의 제1 입력단에 접속시키는, 제4 저항, 제1 다이오드, 및 제2 다이오드의 직렬 조합;상기 제1 다이오드와 상기 제2 다이오드의 접합점을 제어 접지에 접속시키는 제2 캐패시터;상기 정류기에 접속되고 조광 레벨 명령 입력단을 갖는 인버터 회로; 및상기 조광 조정 회로를 상기 인버터 회로의 조광 레벨 명령 입력단에 접속시키는 광결합기를 포함하는 것을 특징으로 하는 조광 안정기 장치.
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