KR200180985Y1 - 방전등용 전자식 안정기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 방전등에 적용되는 전자식 안정기에 관한 것으로, 특히 상용교류를 입력받아 승압된 직류전압을 출력하는 전원회로부와, 한 쌍의 스위칭 구동신호들에 응답하여 상기 승압된 직류전압을 스위칭하여 방전등을 구동하기 위한 하프 브리지형 인버터와, 인버터를 구동하기 위한 신호로 예를들면 메탈할라이드 램프등의 점등을 안정되게 하기 위하여 주파수 F1으로부터 주파수 F2까지 시간에 따라 아날로그적으로 변하는 것이 반복하는 신호를 출력하는 인버터 구동부와, 주파수 F1으로부터 주파수 F2까지 시간에 따라 아날로그적으로 변하게 하기 위한 신호를 제공함과 동시에 시동 및 재 점등과 보호모드가 내장된 디지털 제어부와, 특히 마이크로프로세서가 노이즈 유입으로 이상 동작을 할때 마이크로프로세서 내의 워치독(WATCH DOG)기능에 의하여 정상 동작이 될 때까지 무리 없이 동작을 지속하도록 하는 방법으로 마이크로프로세서의 이상시에도 방전등을 안정되게 점등 유지한다.

Description

방전등용 전자식 안정기{ELECTRONIC BALLAST FOR GAS DISCHARGE LAMP}

본 고안은 방전등을 점등 유지시키기 위한 전자식 안정기에 관한 것으로 특히 메탈할라이드 램프를 안정되게 점등 유지하는 데 적합하다. 전자식 안정기에 의해 방전등 - 특히 메탈할라이드 램프 - 을 점등 유지 할 경우 불꽃이 파동 치거나 공명에 의한 불꽃의 떨림(acoustic resonance)이 발생되는데 이를 막고 안정되게 방전등을 점등 유지하는 방법이 미국특허 5680015에 제시되어 있다. 이 방법은 마이크로프로세서에 의해 미리 정해진 주기를 단계적으로 가변하여 방전등을 점등 유지한다. 즉 마이크로프로세서에 의하여 구동 주파수와 파형을 만들어서 인버터 회로에 공급하는 방법을 사용한다. 그런데 10OW 이하의 와트수가 낮은 메탈할라이드램프를 구동할 때 고 주파수로 구동하는 경우 주파수는 100KHz가 넘는 것이 보통이다. 이것을 마이크로프로세서에 의하여 파형을 만들기 위해서는 인스트럭션(Instruction)처리 속도가 5Mips 이상이 되어야한다. 이것은 가격도 비싸지만 속도가 높아짐으로 인해 외부의 노이즈에 약한 단점을 갖는다. 고압방전등의 경우 점등 개시를 위해서는 수내지 수십KV의 고전압이 필요한데 이 신호가 5V에 의해서 동작하는 마이크로프로세서에 노이즈로 유입되면 마이크로프로세서가 오동작을 유발시키고 심한 경우 안정기가 파괴되기도 한다. 그리고 때에 따라서는 켜 있는 방전등이 꺼지는 경우가 발생하기도 한다.

본 고안의 제 1 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 인버터 구동부의 기본파형 생성은 아날로그적 방법에 의해서 수행하고 마이크로프로세서는 1Mips 정도의 인스트럭션 처리 속도가 낮은 것을 이용하여 수십 마이크로초 범위 내에서 HIGH와 LOW 신호를 출력하고 이 신호를 이용하여 저항과 캐패시터의 충·방전에 의하여 인버터 구동부에서 주파수 F1으로 부터 F2까지 쉬프트 되는 것이 반복되도록 하여 방전등을 안정되게 점등 유지시키는 방전등용 전자식 안정기를 제공하는데 있다.

본 고안의 제 2 목적은 마이크로프로세서가 노이즈에 의하여 오동작을 할때 워치독(WATCH DOG)기능에 의해 다시 살아날 때까지 무리 없이 방전등의 점등유지를 지속 할 수 있는 방전등용 전자식 안정기를 제공하는데 있다.

본 고안의 제 3 목적은 시동 및 보호모드 동작시의 복잡한 기능을 마이크로프로세서를 통하여 회로를 단순화하고 고기능화 하는 방전등용 전자식 안정기를 제공하는데 있다.

본 고안의 제 4의 목적은 인버터를 드라이브하는데 있어 데드타임을 임의로 조절할 수 있어 출력이 비교적 큰 안정기를 실용화하는데 있다.

본 고안의 제 5의 목적은 램프의 종류에 관계없는 정출력의 방전등용 전자식 안정기를 제공하는데 있다.

본 고안의 제 6의 목적은 디지털 제어부의 전원이 외부의 노이즈에 비교적 안정된 보조 전원을 제공하는 방전등용 전자식 안정기를 제공하는데 있다.

본 고안의 제 7의 목적은 시동모드 동작시 주 동작 직류 전압을 시동이 용이하도록 높이고 시동이 완료되면 정상전압으로 낮추는 방법으로 시동이 용이하게 하는 방전등용 전자식 안정기를 제공하는데 있다.

본 고안의 마지막 목적은 과열, 무부하, 램프 불량 등 이상시 안정기를 보호하는 방전등용 전자식 안정기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 상용교류를 입력받아 승압된 직류전압을 출력하는 전원회로부와, 한 쌍의 스위칭 구동신호들에 응답하여 상기 승압된 직류전압을 스위칭하여 방전등을 구동하기 위한 하프 브리지형 인버터와, 인버터를 구동하기 위한 신호로 주파수 F1으로 부터 주파수 F2까지 시간에 따라 아날로그적으로 변하는 것이 반복되는 신호를 출력하고 데드타임을 임의로 조절 할 수가 있으며 주파수 제어에 의한 정출력을 유지할 수 있도록 하는 인버터 구동부와, 인버터 구동부의 주파수 F1으로 부터 주파수 F2로 주파수가 쉬프트 되도록 하기 위한 신호를 제공함과 동시에, 방전등의 시동모드를 통하여 시동신호를 제공하고, 시동시 일정시간 이상 시동에 실패하거나 안정기가 과열될 경우 또는 방전등이 불량하여 꺼짐과 켜짐이 수회 이상 반복할 경우 주보조전원을 접지전압 레벨로 다운시켜 방전등의 전원을 제거하도록 하는 신호를 제공하는 디지털 제어부와, 특히 마이크로프로세서가 이상 동작을 할 때 마이크로프로세서 내의 워치독(WATCH DOG)기능에 의하여 정상 동작이 될 때까지 무리 없이 동작을 지속할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 방전등용 전자식 안정기를 제공한다.

도 1은 본 고안에 따른 방전등용 전자식 안정기의 블럭도이다.

도 2A는 본 고안에 의한 바람직한 실시 예의 전원 회로도이다

도 2B는 본 고안에 의한 바람직한 실시 예의 인버터 및 인버터 구동회로도이다.

도 2C는 본 고안에 의한 바람직한 실시 예의 디지털 제어부이다.

도 3A는 본 고안에 의한 바람직한 실시 예의 출력 및 구동신호의 파형도이다.

도 3B는 본 고안에 의한 주파수 쉬프트부의 파형도 이다

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

100 : 전원회로부 12 : 직류 출력전압 제어부

14 : 부스트부 16 : 주 보조전원부

18 : 디지털 제어용 보조전원부 20 : 부 보조전원부

200 : 인버터부 300 : 인버터 구동부

32 : 구동신호 발생부 34 : 주파수 쉬프트부

36 : 인버터 드라이브부 38 : 정출력 제어부

400 : 디지털 제어부 42 : 램프 점등 검출부

44 : 고압 차단 제어부 46 : 구동신호 차단 제어부

48 : 전원 차단 보호부

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 고안의 실시 예를 통해 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 방전등용 전자식 안정기의 블럭도로 회로 구성을 개괄적으로 나타낸다. 본 고안의 안정기는 크게 전원회로부(100), 인버터부(200), 인버터 구동부(300), 디지털 제어부(400)로 구성된다.

도 2A를 참조하면, 전원회로부(100)는 배리스터(VR1), 퓨우즈(F), 필터, 전파정류용 다이오드(D1,D2,D3,D4), 직류 출력전압 제어부(12), 부스트부(14), 주 보조전원부(16), 부 보조전원부(20), 디지털 제어용 보조전원부(18)로 구성된다. 상용 교류전원은 EMI 억제용 필터를 거쳐서 전파정류용 다이오드(D1-D4)를 통하여 직류 제1 전압(V1)으로 출력한다.

직류 출력전압 제어부(12)는 트랜지스터(TR10), 다이오드(D10), 저항(R8)으로 구성된다. 트랜지스터(TR10)의 콜렉터와 에미터는 PFC제어회로의 저항(R7)에 병렬로 접속되고 베이스는 다이오드(D10)의 애노우드에 접속된다. 다이오드(D10)의 캐소우드는 단자(12)를 통해 디지털 제어부(400)에 연결된다. 저항(R8)은 트랜지스터(TR10)의 베이스와 다이오드(D10)의 연결점에 한 단자가 연결되고 다른 단자는 직류 제5전압(V5)에 연결된다. 먼저 시동시에는 램프가 꺼져 있으므로 도 2C의 트랜지스터(TR5)는 OFF상태에 있다. 따라서 트랜지스터(TR10)는 직류 제5전압(V5)과 저항(R8)에 의해 ON 상태가 된다. 따라서 PFC제어회로의 전압(Vp)은 낮게 되어 주 동작전압인 직류 제2전압(V2)은 시동에 용이한 높은 전압이 된다. 이제 시동이 완료되면 트랜지스터(TR5)는 ON되고, 따라서 트랜지스터(TR10)는 베이스전압이 접지전압이 되어 OFF된다. 그러므로 PFC제어회로전압(Vp)은 높게되어 직류 제2전압(V2)은 정상전압으로 낮게 복귀되고 스위칭소자(Q1, Q2, Q3)에 가해지는 전압이 낮아져 발열을 줄이고 스트레스를 적게하여 수명연장에 기여한다.

부스트부(14)는 PFC(역률 개선) 제어회로, 평활용 입력 캐패시터(C1), 트랜스포머(T1), 스위칭 소자(Q1), 저항(R2,R5,R6,R7), 다이오드(D8) 및 평활용 출력 캐패시터(C2)로 구성한다. 부스트부(14)는 직류 제1전압(V1)을 스위칭 소자(Q1)로 고주파 스위칭하고 트랜스포머(T1)로 승압하여 직류 제2전압(V2)을 주동작전압으로 출력한다. 트랜스포머(T1)는 제 1 권선(T1/1), 제 2 권선(T1/2),제 3 권선(T1/3)을 포함한다.

주 보조전원부(16)는 다이오드(D6,D7,D9), 저항(R1), 캐패시터(C3,C6,C7) 레귤레이터(REG)를 포함한다. 주 보조전원은 스위칭소자(Q1)의 고속 스위칭시 변압기(T1)의 3차측 코일(T1/3)에 유기되는 전압을 반파 정류 및 평활을 하여 사용하고, 다이오드(D6)를 거친 전압과 직류 제 1전압(V1)이 저항(R1)에 의해 강압된 전압과 합해져 직류 제 3전압(V3)을 출력하여 다이오드(D7)을 통해 캐패시터(C3)로 평활하여 PFC 제어회로의 전원으로 사용된다. 인버터 구동부 전원은 다이오드(D9)로 정류하고 캐패시터(C6)로 평활 한 후 정전압소자인 레귤레이터(REG)로 정전압화 하여 캐패시터(C7)로 평활하여 직류 제4전압(V4)으로 출력한다. 직류 제 3전압(V3)은 단자(5)를 통해 전원 차단 보호부(48)로 보내져 보호모드 동작시 접지전압으로 낮추어져 PFC제어회로 및 인버터 구동회로의 동작전압을 접지전압 레벨로 낮추어 회로를 보호하는 것으로 사용된다.

디지털 제어용 보조전원부(18)는 OP앰프(OP1), 저항(R4), 제너다이오드(ZD2), 캐패시터(C8)로 구성된다. 디지털 제어용 보조전원부(18)는 입력전압을 OP앰프의 비 반전 입력단자에 연결하고 저항(R4)은 비반전 입력단자와 접지단자사이에 접속한다. 0P앰프의 반전 입력단자는 출력단자에 연결하고 이 출력단자와 접지 사이에는 제너다이오드(ZD2)와 캐패시터(C8)를 연결한다. 여기서 저항(R4)은 매우 큰 값으로 입력 임피던스가 크게되어 입력측의 전압이 짧은 시간동안 변동을 하여도 출력측에 영향을 미치지 않아 디지털 제어부를 안정되게 동작하는 전원 직류 제 5전압(V5)을 제공한다.

도 2B를 참조하면, 인버터부(200)는 스위칭소자(Q2,Q3), 다이오드(D11,D12), 배리스터(VR2,VR3), 캐패시터(C11), 안정기용 인덕터(T2)로 구성된다. 안정기용 인덕터(T2)는 4개의 권선(T2/1, T2/2, T2/3, T2/4)을 포함한다. 인버터부(200)는 하프브리지형 인버터로 스위칭소자(Q2,Q3)가 교대로 동작하여 도 3A와 같은 부하 파형도를 만들어 고주파수의 교류로 방전등을 점등시킨다.

인버터 구동부(300)는 구동신호 발생부(32), 주파수 쉬프트부(34), 인버터드라이브부(36), 정출력 제어부(38)로 구성된다. 이는 구동신호 발생부(32)에서도 3A의 Q2와 Q3의 게이트 파형도의 주파수 F1의 기준파형을 생성하고 주파수 쉬프트부(34)에서 주파수 F1부터 F2까지 아날로그적으로 점차적으로 증가·감소하는 쉬프트된 파형을 만들어 이를 인버터 드라이브부(36)에 공급하여 인버터부(200)를 작동시킨다.

구동신호 발생부(32)는 구동용 신호 발생용 IC(U2), 저항(R28-R35)과 가변저항(R36), 캐패시터(C16)로 구성된다. 기본 주파수 설정은 인버터 구동용 신호발생 IC(U2)의 단자(RT,CT)에 연결된 저항(R35,R36)과 캐패시터(C16)에 의해서 결정되고, 인버터의 동작을 위해 인버터 구동용 신호발생 IC(U2)는 저항(R28,R29)으로 출력하는 단자(E2,E1)에서 교대로 펄스 신호를 발생시킨다. 이때 유신호 구간의 데드타임은 인버터 구동용 신호발생 IC(U2)의 단자(DT)에 인가되는 전압에 의해서 결정되는데 레퍼런스 전압단자(Vref)의 전압을 저항(R31,R33)으로 분압하여 인가함으로서 설정한다. 디밍제어는 가변저항(R35)을 조절하여 주파수를 제어하여 실현한다. 방전등이 순시 재점등 시나 기타 방전등의 문제로 점등이 되지 않을 때 인버터 구동신호를 끄기도 하는데 이는 저항(R32,R34)를 통해 분압된 전압이 인버터 구동신호 발생IC(U2)의 반전단자 입력에 가해진 전압이 영 전위가 되면 구동신호는 데드타임이 커져 구동신호 발생이 중지된다. 이 신호는 단자(11)에 의해 제어된다.

주파수 쉬프트부(34)는 저항(R17-R20), 캐패시터(C12), 트랜지스터(TR1,TR2)로 구성된다. 이 회로는 디지털 제어부로부터 연결된 단자(8)에서 저항(R17)을 거쳐 트랜지스터(TR1)의 베이스에 연결된다. 트랜지스터(TR1)의 에미터는 접지 단자에 연결되고 콜렉터는 저항(R18)을 통하여 트랜지스터(TR2)의 베이스에 연결된다. 트랜지스터(TR2)의 에미터는 접지 단자에 연결되고 콜렉터는 저항(R20)을 거쳐 저항(R35,R36)의 접속점에 연결된다. 한편 트랜지스터(TR2)의 베이스는 저항(R19)를 거쳐 IC(U2)의 레퍼런스단자(Vref)에 연결되고 베이스와 접지 사이에는 캐패시터(C12)가 연결된다. 이 회로 동작은 도 2C의 마이크로프로세서(U3)의 단자(P2)에서 도 3B와 같이 수십마이크로초 내외의 HIGH와 LOW의 반복된 파형을 출력한다. 이러한 파형을 단자(8)로 공급받은 주파수 쉬프트부(34)는 트랜지스터(TR1)을 ON OFF 한다. 이로 인해 저항(R19)과 캐패시터(C12)에 의해 충전과 방전을 하고 트랜지스터(TR2)의 베이스를 도 3B와 같은 파형으로 드라이브한다. 이로서 저항(R20)에 흐르는 전류를 제어함으로서 결과적으로 도 3A와 같이 주파수가 F1부터 F2 까지 점차적으로 변하는데 이 파형은 아날로그적으로 변하고 이러한 변화가 주기적으로 되풀이된다. 트랜지스터(TR1,TR2)는 온도 보상을 위해 두 개가 사용된 것이다. 이와같이 하여 방전등-특히 메탈할라이드 램프-을 안정되게 점등 유지시킨다.

인버터 드라이브부(36)는 인버터 드라이부용 광 신호 분리기(ISO1,ISO2), 저항(R13-R16)와 MOSFET(F1,F2)로 구성된다. 인버터 드라이브부는 구동용 신호발생부(32)로부터 접지점을 기준으로 한 교대되는 구동신호를 공급받아 이를 스위칭 소자(Q2,Q3)를 드라이브할 수 있는 신호로 바꾸어 인버터부(200)를 고주파수의 교류로 드라이브한다.

주파수제어 정출력부(38)는 저항(R11,R12,R21-R27)과 캐패시터(C13,C14,C15,C17)와, 다이오드(D13)와, 제너다이오드(ZD3)와, OP앰프(OP2)와, 트랜지스터(TR3)로 구성된다. 안정기의 인덕터(T2)의 네 번째 권선(T2/4)은 저항(R11), 다이오드(D13)를 거쳐 제너다이오드(ZD3)의 캐소우드에 연결된다. 다이오드(D13)의 캐소우드와 제너다이오드(ZD3)의 캐소우드의 연결점과 접지점 사이에는 배리스터(VR4)와 캐패시터(C17)가 병렬로 연결된다. 제너다이오드(ZD3)의 캐소우드와 접지점 사이에 저항(R12)이 연결된다. 제너다이오드(ZD3)의 애노우드와 OP앰프(OP2)의 반전 입력단자사이에는 캐패시터(C13)과 저항(R22)가 직렬로 연결된 것이 저항(R21)과 병렬로 연결되어 삽입된다. OP앰프(OP2)의 반전 입력단자와 출력단자 사이에는 캐패시터(C14)와 저항(R23)이 직렬로 연결된 것이 저항(R24)와 병렬로 연결되어 삽입된다. 기준전압으로 제공되는 IC(U2)의 단자(Vref)는 저항(R25)를 통해 OP앰프(OP2)의 비 반전 입력단자에 연결되고, 이 단자와 접지점 사이에는 저항(R26)이 연결된다. OP앰프의 출력단자는 저항(R27)을 통해 트랜지스터(TR3)의 베이스에 연결된다. 트랜지스터(TR3)의 에미터는 접지점에 연결되고 콜렉터는 캐패시터(C15)를 통해 IC(U2)의 단자(CT)에 접속된다. 이와 같은 회로는 방전등 - 그중에서 특히 고압방전등 - 은 제조회사별로 출력이 일정치 않은 경우가 있고 수명 말기시에 출력이 증가하는 경향이 있다. 이러한 문제에 대하여 본 고안은 출력 주파수를 제어통하여 정 출력을 유지한다. 방전등이 점등되면 제 2변압기(T2)의 제 4권선(T2/4)에 전류가 유기되어 저항(R11)을 거쳐 다이오드 (D13)로 정류되고 배리스터(VR4)로 고압 노이즈를 제거하여 캐패시터(C17)로 평활하고 제너다이오드(ZD3)로 전압을 커트하여 저항(R12)으로 전압을 확보하여 주파수제어 정출력부의 입력전압이 된다. 이렇게 확보된 전압은 OP앰프(OP2)의 반전단자(-)의 입력이 되는데 저항(R21,R22), 캐패시터(C13)에 의해 노이즈 레벨을 낮춘다. 이것은 출력신호를 피드백하는 저항(R23,R24)과 캐패시터(C14)와 함께 노이즈 레벨을 낮추는데 기여한다. 비 반전단자(+)에는 IC(U2)의 레퍼런스전압(5V)이 저항(R25,R26)으로 분압되어 공급한다. 출력신호는 저항(R27)을 통해 트랜지스터(TR3)의 베이스에 공급되어 주파수 결정소자인 캐패시터(C15)에 흐르는 전류를 제어하여 주파수를 제어하여 정 출력을 유지한다.

도 2C를 참조하면, 디지털 제어부(400)는 저항(R45,R46), 발광다이오드(LED), 다이오드(D23), 마이크로프로세서(U3), 램프점등 검출부(42), 고압 차단 제어부(44), 구동신호 차단 제어부(46), 전원차단 보호부(48)로 구성된다. 마이크로프로세서(U3)는 내장된 프로그램을 갖으며 각 단자의 역할은 다음과 같고 크럭은 내부 크럭을 사용한다.

1. P0 : 출력단자로 보호모드 동작시 HIGH 신호를 출력한다. 램프가 없을 경우 혹은 시동실패 시 또는 램프 불량으로 켜짐과 꺼짐이 반복될 때, 안정기를 보호하기 위한 신호를 출력한다.

2. P1 : 출력단자로 램프의 켜진 상태를 표시한다. 램프가 켜지고 난 후 HIGH 신호를 출력한다.

3. P2 : 출력단자로 주파수 쉬프트를 위한 신호를 내보낸다. 수십 마이크로초 단위로 HIGH와 LOW를 반복한다.

4. P3 : 입력단자로 램프 점·소등을 확인하기 위한 단자이며 HIGH이면 램프 소등으로 인식하고 LOW이면 램프 점등으로 인식한다.

5. P4 : 출력단자로 구동신호를 차단 제어시키기 위한 단자이다. HIGH를 출력하면 구동신호는 정지된다.

6. P5 : 출력단자로 고압의 시동신호를 차단 제어시키기 위한 단자이다. LOW를 출력하면 고압 시동신호는 정지된다.

램프 점등 검출부(42)는 배리스터(VR5), 다이오드(D20,D21), 저항(R40,R41), 캐패시터(C20), 트랜지스터(TR5)로 구성된다. 단자(9)는 다이오드(D20)을 통해 트랜지스터(TR5)의 베이스에 연결된다. 트랜지스터(TR5)의 베이스와 접지 사이에는 캐패시터(C20)와 저항(R40)이 병렬로 연결된다. 트랜지스터(TR5)의 에미터는 접지에 연결되고 콜렉터는 다이오드(D21,D22,D23,D28)의 캐소우드에 연결된다. 다이오드(D21)의 애노우드는 저항(R41)을 통해 마이크로프로세서의 전원 단자(3)에 연결되고 다이오드(D21)의 애노우드는 마이크로프로세서(U2)의 단자(P3)에 연결된다. 램프가 켜지면 인버터부(200) 안정기의 제 3권선(T2/3)에 전압이 유기되어 단자(9)를 통해 전압이 다이오드(D20)로 정류되고 캐패시터(C20)로 평활되어 트랜지스터(TR5)을 ON 시킴으로서 마이크로프로세서(U3)의 단자(P3)를 LOW 상태로 만들고 점등으로 인식한다. 그러나 단자(P3)가 HIGH이면 램프를 소등으로 인식한다. 이 램프 점등 검출부(42)는 램프가 점등되고 난 후에 노이즈의 유입으로 마이크로프로세서(U3)가 폭주를 할 경우에 다이오드(D22)를 통해 트랜지스터(TR7)을 OFF 시켜 고압의 발생을 막고, 단자(P4)를 통해 이상신호 출력으로 구동신호 발생이 중단되는 것을 막기위해 트랜지스터(TR8)의 베이스 전류를 다이오드(D28)를 통해 접지전압 레벨로 낮추어 오동작을 방지하고, 단자(P0)를 통해 이상신호가 발생하여도 전원차단보호부(48)이 작동하지 않도록 다이오드(D23)을 통하여 (P0)의 출력전압을 접지전압 레벨로 낮추어 마이크로프로세서의 이상 동작으로 인한 오동작을 방지한다.

고압 차단 제어부(44)는 트랜지스터(TR6,TR7), 다이오드(D22), 저항(R42,R43)으로 구성된다. 단자(10)은 트랜지스터(TR6)의 콜렉터에 연결되고 에미터는 접지에 연결되며 베이스는 트랜지스터(TR7)의 콜렉터와 저항(R42)의 접속점에 연결된다. 저항(R42)의 다른 단자는 디지털제어부의 전원단자(3)에 연결된다. 트랜지스터(TR7)의 에미터는 접지점에 연결되고 베이스는 다이오드(D22,D24)의 애노우드와 저항(R43)의 접속점에 연결되고 저항(R43)은 마이크로프로세서(U3)의 단자(P5)에 연결된다. 이 회로의 동작은 안정기에 전원이 공급되면 마이크로프로세서(U3)가 동작하기 전 까지는 트랜지스터(TR6)는 ON상태가 된다. 이것은 고압발생이 정지된 상태이다. 그후 마이크로프로세서가 동작을 하여 단자 (P5)가 HIGH가 되면 트랜지스터(TR7)가 ON되고 트랜지스터(TR6)는 OFF되어 고압이 발생한다. 이때 램프가 켜지면 고압을 정지시키는 신호는 2중으로 동작하는데 램프 점등 검출부(42)에서 검출 신호가 발생하여 트랜지스터(TR5)가 ON되면 단자(P3)의 전압레벨이 LOW가 되어 마이크로프로세서는 점등으로 인식하여 단자(P5)는 LOW상태를 출력한다. 이로 인해 트랜지스터(TR6)가 ON 상태가 되어 고압은 꺼진다. 만약 마이크로프로세서가 폭주를 하여도 단자(P5)는 저항(R43)을 거쳐 다이오드(D22)를 통해 트랜지스터(TR5)에 의해 접지 레벨로 되므로 고압발생은 이루어지지 않는다.

구동신호 차단 제어부(46)는 저항(R44), 다이오드(D28), 트랜지스터 (TR8)로 구성된다. 이는 마이크로프로세서(U3)의 시동모드 작동이나 보호모드 작동시 동작할 때에는 단자(P4)가 HIGH가 되면 구동신호 출력을 중단한다. 램프가 일단 점등되고 나면 오동작을 하지 않도록 다이오드(D28)를 통해 트랜지스터(TR5)에 의해 접지 전위로 낮아져 마이크로프로세서가 폭주를 하여도 꺼지는 오동작을 하지 않는다.

전원차단 보호부(48)는 다이오드(D24-D27), 저항(R47,R48), 싸이리스터(SCR), 온도스위치(TS)로 구성된다. 직류 제3전압(V3)은 단자(5)를 통하여 싸이리스터(SCR)의 애노우드에 연결된다. 싸이리스터(SCR)의 캐소우드는 접지점에 연결된다. 단자(5)와 접지점 사이에는 저항(R47,R48)이 직렬로 연결되고 저항(R48)에 병렬로 온도스위치(TS)가 연결된다. 저항(R47,R48)의 연결점에 다이오드(D26)의 애노우드가 연결되고 캐소우드는 싸이리스터(SCR)의 게이트에 접속된다. 다이오드(D27)의 캐소우드는 싸이리스터(SCR)의 게이트에 접속되고 애노우드는 마이크로프로세서(U3)의 단자(P0)에서 저항(R45)을 통해 연결된다. 이 회로의 동작은 첫째 시동에 실패를 하거나 램프 불량으로 켜짐과 꺼짐이 설정된 회수 이상일때, 내장된 프로그램에 의하여 단자(P0)에 HIGH신호를 출력하여 싸이리스터(SCR)를 도통시키고 이로써 도2A의 주 보조전원부 직류 제 3전압(V3)을 접지전압 레벨로 낮추어 PFC제어회로 및 인버터 구동부(300)의 동작을 모두 정지시켜 안정기를 보호한다. 둘째는 안정기가 이상 과열이 될 경우 온도스위치(TS)가 ON 상태에서 OFF 상태로 되어 싸이리스터(SCR)가 도통되어 PFC제어회로 및 인버터 구동부(300)의 동작이 모두 정지한다.

디지털 제어부의 내장된 프로그램은 다음과 같은 모드로 동작을 한다. 전원을 가하면 마이크로프로세서는 시동모드를 수행하는데 일정 시간 간격으로 단자(P4,P5)를 LOW와 HIGH를 수회 반복하여 고압과 구동신호의 발생과 중지를 한다. 단자(P4)가 HIGH이면 인버터 드라이브 신호는 동작을 중지하고 단자(P5)가 LOW이면 고압신호 발생을 중지한다. 단자(P4,P5)가 교대로 수십초간 ON,OFF를 수회 반복하여도 점등이 되지 않으면 램프가 없던지 램프가 가열되어 있는 상태로 판단하고 수분간 단자(P4)를 HIGH로, 단자(P5)를 LOW로 만들어 고압과 구동신호 발생을 중지한다. 다음은 위와 같은 전 과정을 일 예로 2회 정도 다시 수행한다. 그래도 켜지지 않으면 램프가 없거나 불량인 것으로 간주하고 단자(P0)를 HIGH로 만들어 안정기의 보조전원을 차단한다. 상기의 어느 기간 중 램프가 점등이 되면 단자(P4,P5)를 LOW로 만들어 고압을 중지시키고 구동신호를 계속 출력하여 점등을 지속한다. 만약 외부의 노이즈에 의해서 마이크로프로세서(U3)가 정상 동작을 하지 않을 경우에는 아날로그 회로에 의해서만 구동신호가 발생된다. 즉 마이크로프로세서가 오동작을 하더라도 점등이 되고 난 후에는 워치독(WATCH DOG)기능에 의하여 다시 살아나는 시간동안에도 아날로그 회로는 동작을 지속하므로 점등 유지는 된다. 이제 워치독(WATCH DOG) 기능에 의하여 마이크로프로세서가 정상 동작을 하면 정상적인 점등 유지 모드로 들어간다. 만약 램프가 불량하여 켜짐과 꺼짐이 수회- 예를들면 5회- 반복하면 즉 단자(P3)가 수회 HIGH와 LOW를 반복하면 단자(P0)를 통해 HIGH 신호를 출력하여 전원차단 보호부를 동작시켜 방전등을 완전 소등한다.

본 고안은 인버터를 드라이브하는 파형을 인버터 구동부에서 아날로그적인 방법으로 만들고 마이크로프로세서는 주파수를 쉬프트 할 수 있는 신호만을 제공함으로서 마이크로프로세서가 노이즈에 의하여 폭주하여도 워치독(WATCH DOG)기능에 의해 다시 살아날 때까지 무리 없이 방전등의 점등유지를 지속 할 수 있고, 인스트럭션 속도가 비교적 낮은 것을 사용하므로 고 주파수가 적용되는 안정기에도 무리없이 적용할 수 있으며 노이즈에 비교적 강하며 신뢰성 있는 안정기를 제공한다. 또한 본 고안은 시동모드나 기타 보호모드의 복잡한 로직을 마이크로프로세서를 통하여 수행하므로 기능을 높이고 회로를 간단히 할 수 있는 안정기를 구성할 수 있는 특징을 가지고 있다.

본 고안은 이밖에도 인버터 드라이브부의 유 신호 구간의 데드타임을 임의로 조절할 수 있어 출력이 비교적 큰 안정기를 실용화 할 수 있고, 주파수 제어에 의하여 제조회사별로 불균일하고 방전등의 수명 말기 현상인 출력 증가 현상으로부터 방전등의 출력을 정격 출력을 낼 수 있도록 하며 불과 8핀짜리의 마이크로프로세서에 의해 여러 가지 보호모드를 구사할 수 있어 염가인 안정기를 구현 할 수 있다.

또한 본 고안은 시동시 마이크로프로세서가 일정시간 이상 정상 동작을 하지 않을 때 안정기의 동작을 정지시켜 안정기를 보호하고 과열, 무부하, 점·소등을 반복할 때 등 이상시 안정기를 보호하는 특징을 갖는다

Claims (10)

1. 상용교류를 입력하여 승압된 직류전압을 출력하는 전원회로부;

   서로 스위칭 온 기간 사이에 소정의 데드타임을 갖고 180도 위상차를 가진 한 쌍의 스위칭 구동신호를 생성하는 인버터 구동부; 및

   마이크로프로세서가 일정주기로 HIGH와 LOW가 반복되는 신호를 생성하는 디지털 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 방전등용 전자식 안정기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전원회로부는 시동시 직류 주 동작전압이 높게 되도록 하였다가 시동이 완료되면 정상 전압으로 환원되는 것을 특징으로 하는 방전등용 전자식 안정기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 전원회로부는 디지털제어용 보조전원부를 구비하는 것을 특징으로 하는 방전등용 전자식 안정기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 인버터 구동부는 상기 디지털 제어부로부터 일정주기로 HIGH와 LOW가 반복되는 신호를 공급받아 주파수가 쉬프트 되는 것이 반복되도록 하는 파형을 출력하는 것을 특징으로 하는 방전등용 전자식 안정기.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 인버터 구동부는 디지털 제어부로부터 일정주기로 HIGH와 LOW가 반복되는 신호를 공급받아 주파수가 쉬프트 되는 것이 반복하도록 하기 위한 주파수 쉬프트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방전등용 전자식 안정기.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 인버터 구동부는 정출력을 낼 수 있도록 하는 주파수 제어 정출력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 방전등용 전자식 안정기.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 디지털 제어부는 마이크로프로세서가 어떤 원인으로 이상 동작을 할 때 마이크로프로세서의 워치독(WATCH DOG) 기능에 의해 다시 살아나는 동안에도 점등유지를 지속할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 방전등용 전자식 안정기.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 디지털 제어부는 램프의 점등을 검출함과 동시에 마이크로프로세서의 오동작시에도 램프 점등 검출 신호에 의해 오동작을 방지하는 램프점등 검출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 방전등용 전자식 안정기.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 디지털 제어부는 방전등을 시동 할 때 고압 시동 신호 및 구동신호를 동작과 정지시킬 수 있고 마이크로프로세서의 폭주시에도 정상 동작을 할 수 있도록 하는 고압차단 제어부와 구동신호 차단 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 방전등용 전자식 안정기.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 디지털 제어부는 안정기의 과열, 시동실패, 수회동안 켜짐과 꺼짐이 반복될 때 등 이상시 전원을 차단할 수 있는 전원차단 보호부를 구비하는 것을 특징으로 하는 방전등용 전자식 안정기.