KR20020065034A - Electric switch apparatus and electronic ballast using the same - Google Patents

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KR20020065034A KR1020010005368A KR20010005368A KR20020065034A KR 20020065034 A KR20020065034 A KR 20020065034A KR 1020010005368 A KR1020010005368 A KR 1020010005368A KR 20010005368 A KR20010005368 A KR 20010005368A KR 20020065034 A KR20020065034 A KR 20020065034A
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Abstract

PURPOSE: An electric switch apparatus and an electronic ballast using the same are provided to improve switching speed and reduce power loss when the switches are on/off. CONSTITUTION: An electric switch apparatus comprises a switching control unit(111), a transformer(115), a switch control output unit(117), and a switch unit(119). The switching control unit(111) makes switch elements on/off with a predetermined frequency according to the switching signals. The transformer(115) receives an input power and performs chopping at the square wave of the frequency by relaying the input power according to the on/off states of the switch elements. The switch control output unit(117) rectifies the square wave and outputs the rectified wave as a DC power. The switch unit(119) is on/off states according to the DC power.

Description

전기 스위치 장치 및 이를 이용한 전자식 안정기{Electric Switch Apparatus and Electronic ballast using the same}Electric Switch Apparatus and Electronic Ballast using the same}

본 발명은 스위칭모드 전원을 이용한 전기 스위치 장치 및 그 스위치 장치를 이용한 방전등용 전자식 안정기에 관한 것이다.The present invention relates to an electric switch device using a switching mode power supply and an electronic ballast for a discharge lamp using the switch device.

현재 전기제품 등의 전원 온/오프용으로 사용되는 스위치들은 교류 상용전원을 개폐하는데, 그 온/오프시의 과도(surge)전류의 발생으로 인하여 스위치가 개폐될 때의 순간 전류소모가 상당히 크며, 전자제품이 손상되는 등의 문제점을 안고 있다.At present, the switches used for power on / off of electric appliances, etc. open and close the AC commercial power, and the instantaneous current consumption when the switch is opened and closed due to the generation of surge current during the on / off, There are problems such as damage to electronic products.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 스위칭의 속도를 개선하고 스위치 개폐시의 과도 전력 손실을 최소화하기 위한 전기 스위치장치를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide an electrical switch device for improving the speed of switching and minimizing excessive power loss during switch opening and closing.

본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는 상기의 스위칭 장치를 이용하여 방전등의 온 오프를 안정되게 동작시킬 수 있는 전자식 안정기를 제공하는 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide an electronic ballast capable of stably operating on and off of a discharge lamp by using the above switching device.

도 1a는 스위칭모드 전원장치를 이용한 스위치 제어장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.1A is a block diagram showing a schematic configuration of a switch control device using a switched mode power supply.

도 1b는 도 1a에 도시된 스위치 제어장치의 구체적인 회로 구성도이다.FIG. 1B is a detailed circuit configuration diagram of the switch control device shown in FIG. 1A.

도 1c는 스위치제어출력부의 다른 예를, 도 1d~1e는 스위치의 다른 예를 나타낸다.1C shows another example of the switch control output unit, and FIGS. 1D-1E show another example of the switch.

도 2a는 스위치제어출력부의 출력단자에 복수의 스위치가 연결된 예를, 도 2b는 복수의 스위치제어출력부 및 복수의 스위치를 구비한 예를 나타낸다.2A illustrates an example in which a plurality of switches are connected to an output terminal of the switch control output unit, and FIG. 2B illustrates an example having a plurality of switch control output units and a plurality of switches.

도 3은 도 1b에 도시된 PWM 제어회로의 구성도의 일 예이다.3 is an example of configuration diagram of the PWM control circuit shown in FIG. 1B.

도 4는 도 1의 스위치 제어장치가 전자식 안정기에 적용된 예를 나타내는 블록도이다.4 is a block diagram illustrating an example in which the switch control device of FIG. 1 is applied to an electronic ballast.

도 5는 도 4의 전자 안정기에 대응하는 상세 회로도를 나타내는 도면다.FIG. 5 is a detailed circuit diagram corresponding to the electronic ballast of FIG. 4.

도 6a는 도 5에 도시된 업출력부에 포함된 각 모듈의 상세 회로도, 도 6b는 도 5에 도시된 다운출력부에 포함된 각 모듈의 상세 회로도이다.6A is a detailed circuit diagram of each module included in the up-output unit shown in FIG. 5, and FIG. 6B is a detailed circuit diagram of each module included in the down-output unit shown in FIG. 5.

도 7은 RC 필터에 의한 신호 감쇄 효과를 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing the signal attenuation effect by the RC filter.

도 8은 복수의 형광등이 여러 그룹으로 나누어진 경우의 형광등 온/오프 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다.8 is a diagram illustrating a fluorescent lamp on / off control system when a plurality of fluorescent lamps are divided into several groups.

상기 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 전기 스위치 장치는,Electrical switch device according to the present invention for achieving the above object,

스위칭신호에 따라 소정의 주파수로 스위치소자를 온 또는 오프시키는 스위칭제어부; 입력전원이 인가되며, 상기 스위치소자의 온 또는 오프에 따라 상기 입력전원을 단속하여 상기 주파수의 구형파로 쵸핑하는 트랜스포머; 상기 구형파신호를 정류하여 직류전원으로 출력하는 스위치제어출력부; 및 상기 스위치제어출력부에서 공급되는 직류전원에 따라 온 또는 오프되는 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 스위치부는 트랜지스터 소자로 구성되어, 상기 스위치제어출력부에서 상기 트랜지스터로 공급되는 직류전원레벨에 따라 상기 트랜지스터 소자가 턴-온 또는 턴-오프되어 스위칭동작을 하는 것이 바람직하다.A switching controller for turning on or off the switch element at a predetermined frequency according to the switching signal; A transformer to which input power is applied and intercept the input power according to the on or off of the switch element and chop the square wave of the frequency; A switch control output unit rectifying the square wave signal and outputting the rectified square wave signal; And a switch unit that is turned on or off according to the DC power supplied from the switch control output unit. The switch unit is composed of a transistor element, it is preferable that the transistor element is turned on or off in accordance with the DC power level supplied from the switch control output unit to the transistor to perform a switching operation.

상기 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 전자식 안정기는,Electronic ballast according to the present invention for achieving the above object,

인덕터와 커패시터의 공진회로를 이용하여 점등하는 적어도 하나의 방전등; 상기 방전등으로 전원신호 및 소정 주파수의 구형파신호를 인가하여 상기 방전등을 점등시키기 위한 전원을 공급하는 전원공급부; 및 상기 방전등으로 인가되는 구형파신호를 단속하여 상기 방전등의 온 또는 오프시키는 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 스위치부는 상기 구형파신호가 방전등으로 인가되는 신호선과 입력전원선 사이에 커패시터를 게재하여, 상기 스위치부가 온되면 상기 방전등에 구비된 인덕터와 상기 커패시터에 의하여 감쇄필터를 형성하여 상기 방전등으로 인가되는 구형파신호의 레벨을 감쇄시키는 것이 바람직하다.At least one discharge lamp that is lit using a resonant circuit of an inductor and a capacitor; A power supply unit supplying power to turn on the discharge lamp by applying a power signal and a square wave signal having a predetermined frequency to the discharge lamp; And a switch unit for interrupting the square wave signal applied to the discharge lamp to turn on or off the discharge lamp. The switch unit displays a capacitor between an input power line and a signal line to which the square wave signal is applied to the discharge lamp. When the switch unit is turned on, the switch forms an attenuation filter by the inductor provided in the discharge lamp and the capacitor, and applies the square wave to the discharge lamp. It is desirable to attenuate the level of the signal.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 1a는 스위칭모드 전원장치(Switching Mode Power Supply)를 이용한 스위치 제어장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.1A is a block diagram illustrating a schematic configuration of a switch control apparatus using a switching mode power supply.

스위칭제어부(111)는 소정의 주파수를 갖는 신호(SWout)를 출력하고 스위칭부(114)는 트랜스포머(115)의 일차권선에 흐르는 전류를 스위칭제어부(111)의 스위칭신호(SWout)에 따라 단속하여 입력 직류전압(V1)을 고주파수의 구평파로 쵸핑(chopping)한다. 이 구형파신호는 드라이브 트랜스포머(115)을 거쳐 스위치제어출력부(117)로 인가되어 코일 권선비에 따라 소정의 값으로 강압된다. 전류궤환부(113)는 스위칭부(114)에 흐르는 전류를 검출하여 스위칭제어부(111)로 궤환시킨다. 스위칭제어출력부(117)는 트랜스포머(115)를 통하여 전달된 신호에 따라 직류전압을 발생하며, 그 출력전압의 상태에 따라 스위치(119)의 온/오프 동작을 제어한다.The switching controller 111 outputs a signal SWout having a predetermined frequency, and the switching unit 114 interrupts the current flowing in the primary winding of the transformer 115 according to the switching signal SWout of the switching controller 111. The input DC voltage V 1 is chopped to a square wave of high frequency. The square wave signal is applied to the switch control output unit 117 via the drive transformer 115 and stepped down to a predetermined value according to the coil winding ratio. The current feedback unit 113 detects a current flowing in the switching unit 114 and feeds it back to the switching control unit 111. The switching control output unit 117 generates a DC voltage according to the signal transmitted through the transformer 115, and controls the on / off operation of the switch 119 according to the state of the output voltage.

도 1b는 도 1a에 도시된 스위치 제어장치의 구체적인 회로 구성도이다. 입력전압(V1)이 트랜스포머(T1)의 1차권선에 인가된다. 전원 입력단에는 잡음을 제거하기 위한 필터(10)가 구비되며, 필터(10)는 인덕터(LF)와 커패시터들(CF1, CF2)를 포함하는 파이형 로우패스필터로 구현될 수 있다. 그리고, PWM 제어회로(11)의 전원(Vin)을 공급하기 위하여 전압레벨 조정을 위한 저항(Rx)과 전류 방향을 결정하기 위한 다이오드(Dx1, Dx2)를 포함하는 회로(12)가 부가된다.FIG. 1B is a detailed circuit configuration diagram of the switch control device shown in FIG. 1A. The input voltage V 1 is applied to the primary winding of the transformer T1. The power supply input stage includes a filter 10 for removing noise, and the filter 10 may be implemented as a pi-type low pass filter including an inductor L F and capacitors C F1 and C F2 . In addition, a circuit 12 including a resistor Rx for adjusting the voltage level and diodes D x1 and D x2 for determining the current direction is added to supply the power Vin of the PWM control circuit 11. do.

PWM 제어회로(11)는 소정의 주파수를 갖는 스위칭신호(SWout)를 발생하여 스위칭 트랜지스터(Q1)의 게이트 단자로 인가한다. 트랜지스터(Q1)은 PWM 제어회로(11)에서 출력되는 스위칭신호에 따라 온 또는 오프하는 스위칭 소자로서 동작한다. 트랜스포머(T1)은 입력직류전원(V1)과 스위칭 소자(Q1) 사이에 1차권선(Np)이 연결되어 스위칭소자(Q1)의 온오프에 의하여 1차권선에 고주파수의구형파 전원이 공급되어 2차권선에 전력을 공급한다. 전류검출부(13)는 스위칭 소자(트랜지스터 Q1)의 온오프 동작에 따라 트랜스포머(T1)의 1차권선에 흐르는 전류를 감지하여 이를 PWM 제어회로(11)로 궤환한다.The PWM control circuit 11 generates a switching signal SW out having a predetermined frequency and applies it to the gate terminal of the switching transistor Q1. The transistor Q 1 operates as a switching element that is turned on or off in accordance with the switching signal output from the PWM control circuit 11. Transformer T 1 has a primary winding (N p ) connected between the input DC power supply (V 1 ) and the switching element (Q 1 ) so that a high-frequency square wave is applied to the primary winding by turning on and off the switching element (Q 1 ). Power is supplied to supply the secondary windings. The current detector 13 detects a current flowing in the primary winding of the transformer T 1 according to the on / off operation of the switching element (transistor Q 1 ) and returns it to the PWM control circuit 11.

PWM 제어회로(11)의 FB 단자로는 전압신호가 인가되는데, 트랜스포머(T1)의 궤환권선(NFB)으로 유기된 전압이 저항(Ra, Rb)에 의하여 분배되며 그 분배된 전압이 PWM 제어회로(11)로 인가된다. 가변저항(Ra)에 의하여 정상 동작 시의 전압레벨을 설정한 다음 실제로 회로 동작시 전압의 변동이 발생하면 PWM 제어회로(11)는 그에 따라 스위칭신호를 조정한다.A voltage signal is applied to the FB terminal of the PWM control circuit 11. The voltage induced by the feedback winding N FB of the transformer T1 is distributed by the resistors Ra and Rb, and the divided voltage is PWM controlled. Is applied to the circuit 11. After the voltage level in the normal operation is set by the variable resistor Ra, and the voltage fluctuation occurs in the circuit operation, the PWM control circuit 11 adjusts the switching signal accordingly.

PWM 제어회로(11)는 입력전압(V1)이나 부하의 변동에 따라 변동되는 입력전류를 전류검출부(13)를 통하여 검출되어 SENSE 단자로 입력딘 전압레벨 및 FB 단자로 입력된 전압레벨에 따라 스위칭신호(SWout)의 온/오프 구간(duration)를 제어하여 트랜스포머(T1)의 1차권선에 흐르는 전류량을 제어한다.The PWM control circuit 11 detects an input current that changes according to an input voltage V 1 or a load change through the current detector 13 and according to the voltage level input to the SENSE terminal and the voltage level input to the FB terminal. The on / off duration of the switching signal SW out is controlled to control the amount of current flowing in the primary winding of the transformer T1.

한편, PWM 제어회로(11)의 온/오프 동작을 제어하기 위하여 PWM 제어회로(11)는 셧다운 단자(S/D)와 리셋 단자(RST)를 구비한다. 즉, 셧다운 단자(S/D)로 로직 로우신호가 인가되면 PWM 제어회로(11)로 인가되는 전원을 차단하여 오프시키고, 레셋 단자(RST)로 로직 하이신호가 인가되면 PWM 제어회로(11)의 출력을 리셋시킨다 (도 3 참조). 도면에 도시된 바와 같이, 셧다운 단자(S/D)나 리셋 단자(RST)로 기계적 또는 전기적 스위치(SW1)를 이용하여 신호를 인가할 수 있으며, 또한 광송신기(14a)와 광수신기(14b)를 이용하여 원격으로 동작을 제어할수도 있다. 광송신기(14a)는 소정의 주파수를 갖는 광신호(예컨대, 적외선 신호)를 발사하고 이를 광수신기(14b)에서 수신하여 셧다운 단자(S/D)나 리셋 단자(RST)로 로직 하이 또는 로우신호를 인가하도록 구성할 수 있다. 또한 텔레비젼이나 오디오시스템에서 사용되는 리모콘을 광송신기(14a)로 이용할 수 있으며, 이 경우 통상 사용되지 않는 리모콘의 특정 키를 PWM 제어회로(11) 용으로 설정하여 사용하는 것이 가능하다.Meanwhile, in order to control the on / off operation of the PWM control circuit 11, the PWM control circuit 11 includes a shutdown terminal S / D and a reset terminal RST. That is, when the logic low signal is applied to the shutdown terminal S / D, the power applied to the PWM control circuit 11 is cut off and turned off. When the logic high signal is applied to the reset terminal RST, the PWM control circuit 11 is applied. Reset the output of the circuit (see FIG. 3). As shown in the figure, a signal can be applied to the shutdown terminal S / D or the reset terminal RST using a mechanical or electrical switch SW1, and also the optical transmitter 14a and the optical receiver 14b. You can also control the operation remotely. The optical transmitter 14a emits an optical signal having a predetermined frequency (for example, an infrared signal) and receives it from the optical receiver 14b to a logic high or low signal to the shutdown terminal S / D or the reset terminal RST. It can be configured to apply. In addition, a remote control used in a television or an audio system can be used as the optical transmitter 14a. In this case, it is possible to set and use a specific key of a remote control not normally used for the PWM control circuit 11.

전력 트랜스포머(T1)의 2차권선에 연결되어 교류전원을 직류전원으로 변환하는 정류부가 구비되어 그 출력신호에 의하여 스위치(19a)를 제어하는 스위치제어출력부(17a)를 구비하며, 정류용 소자와 리플제거용 커패시터를 구비한다. 통상적으로 출력전류가 낮을 때(예컨대, 0.5A 이하)에는 다이오드를 정류용으로 사용하고, 출력전류가 높을 때에는 MOSFET 트랜지스터(RDS(on)=0.02옴 이하인 것이 바람직함)를 사용하는 것이 바람직하며, 그렇게 함으로써 전력 손실을 최소화할 수 있다.It is provided with a rectifying part connected to the secondary winding of the power transformer T 1 and converting AC power into DC power, and having a switch control output part 17a for controlling the switch 19a according to the output signal. A device and a ripple cancellation capacitor are provided. In general, it is preferable to use a diode for rectification when the output current is low (e.g., 0.5 A or less), and to use a MOSFET transistor (preferably R DS (on) = 0.02 ohm or less ) when the output current is high. In this way, power loss can be minimized.

스위치제어출력부(17a)는 다이오드(Ds), 리플제거용 커패시터(Co), RC 스누버회로(Rs, Cs), 그리고 출력 부하저항(RL)를 포함하며, 정류용 소자로서 다이오드(Ds)가 사용된 예이다. 한편, 도 1c에는 스위치제어출력부의 다른 예이며, 정류용 소자로서 트랜지스터가 사용된 예를 나타낸다.The switch control output unit 17a includes a diode Ds, a ripple cancellation capacitor Co, an RC snubber circuit Rs and Cs, and an output load resistor R L , and the diode Ds as a rectifying element. ) Is an example used. 1C is another example of the switch control output unit, and shows an example in which a transistor is used as the rectifying element.

도 1b, 1c에 도시된 RC 스누버회로에 관하여 고찰한다. 고주파수용의 전력 트랜스포머(T1)의 1차코일(Lp)의 누설 인덕턴스와 정류용 다이오드의 접합(junction) 커패시턴스에 의하여 공진회로가 형성된다. 이와 같은 동조회로에의하여 과도상태에서 과전압 링깅 현상(transient overvoltage ringing)이 야기된다. 링깅은 턴-오프 기간에서 잡음이 발생되고 심할 경우 다이오드를 파괴시킬 수 있을 정도로 큰 진폭을 가질 수 있다. RC 스누버(snubber) 회로는 이러한 링깅을 안전한 진폭으로 억제하는 역할을 한다. 스누버 회로는 정류용 다이오드의 양단에 연결되거나 전력 트랜스포머(T1)의 2차권선 양단에 연결될 수 있다.Consider the RC snubber circuit shown in Figs. 1B and 1C. A resonance circuit is formed by the junction inductance of the leakage inductance of the primary coil Lp of the high-frequency power transformer T 1 and the rectifying diode. This tuning circuit causes a transient overvoltage ringing phenomenon in the transient state. Ringing can have amplitudes that are loud enough to cause noise in the turn-off period and destroy the diode in severe cases. RC snubber circuitry suppresses this ringing to a safe amplitude. The snubber circuit may be connected at both ends of the rectifying diode or at both ends of the secondary winding of the power transformer T 1 .

도 1c의 스위치제어출력부(17b)에서, 정류용 소자로 사용되는 트랜지스터(Qs)는 전계효과 트랜지스터(FET)가 바람직하며, 스위칭 소자(Q1)의 온-오프 동작에 의하여 트랜스포머(T1)의 2차권선 측에 유도된 교류을 직류로 변환하여 출력하며, 커패시터(Co1)은 맥류 억제용 소자로서 리플을 평활화시켜 일정한 전압의 출력(Vout1)을 발생한다.In the switch control output unit 17b of FIG. 1C, the transistor Q s used as the rectifying element is preferably a field effect transistor FET, and the transformer T is turned on by the on-off operation of the switching element Q 1 . The alternating current induced on the secondary winding side of 1 ) is converted into direct current, and the capacitor (C o1 ) is a device for suppressing pulsation to smooth the ripple to generate a constant voltage output (V out1 ).

저항(RS1)와 커패시터(CS2)로 구성된 RC 소자는 전력 트랜스포머(T1)의 1차측 코일(Lp)의 누설 인덕턴스(LT)와 트랜지스터(QS)의 게이트 입력 커패시턴스(CGS)에 의한 발진 링깅 현상을 방지하기 위한 제1 스누버회로이며, 저항(RS2)와 커패시터(CS2)로 구성된 RC 소자는 전력 트랜스포머(T1)의 1차코일(Lp)의 누설 인덕턴스와 트랜지스터(QS)의 드레인과 소스간의 커패시턴스(Coss)에 의한 발진 링깅 현상을 방지하기 위한 제2 스누버회로이다.The RC element, consisting of a resistor (R S1 ) and a capacitor (C S2 ), has a leakage inductance (L T ) of the primary coil (Lp) of the power transformer (T 1 ) and a gate input capacitance (C GS ) of the transistor (Q S ). The first snubber circuit for preventing oscillation ringing caused by the oscillation, and the RC element composed of the resistor R S2 and the capacitor C S2 includes a leakage inductance of the primary coil Lp of the power transformer T 1 and a transistor. A second snubber circuit for preventing oscillation ringing due to capacitance (C oss ) between a drain and a source of (Q S ).

스위치제어출력부(17a)의 출력단자에는 신호 연결용 스위치(19a)를 구비하며, 도 1b는 기계적 스위치를, 도 1d는 광스위치를, 도 1e는 트랜지스터를 이용한 스위치의 예를 나타낸다. 기계적 스위치(19a)는 입력단자(192), 출력단자(193), 스위치 접점(194) 및 코일(191)을 구비하고, 코일(191)로 전압이 인가되면 스위치 접점(194)의 기계적 작용에 의하여 입력단자(192)와 출력단자(193)를 연결시킨다. 광스위치(19b)는 발광소자(195)와 광트랜지스터(196)를 구비하여, 발광소자(195)에 전압이 인가되면 발광하여 광트랜지스터(196)를 온시킨다. 한편, 도 1e에서는 FET 트랜지스터(198)의 게이트 단자와 소스 단자 사이에 스위치제어출력부(17a)의 출력전압을 인가하여 트랜지스터(198)를 온시킨다. 즉, 트랜지스터의 게이트-소스 간의 전압을 조정하여 트랜지스터를 턴-온 또는 턴-오프시킴으로써 스위칭 속도를 보다 빠르게 할 수 있으며, 트랜지스터에 흐르는 전류에 의한 전력 손실도 상당히 낮게 유지할 수 있다.The output terminal of the switch control output section 17a is provided with a switch 19a for signal connection, and FIG. 1B shows an example of a switch using a mechanical switch, FIG. 1D is an optical switch, and FIG. 1E is a transistor. The mechanical switch 19a includes an input terminal 192, an output terminal 193, a switch contact 194 and a coil 191. When a voltage is applied to the coil 191, the mechanical switch 19a is applied to the mechanical action of the switch contact 194. By connecting the input terminal 192 and the output terminal 193. The optical switch 19b includes a light emitting device 195 and an optical transistor 196, and emits light when a voltage is applied to the light emitting device 195 to turn on the phototransistor 196. Meanwhile, in FIG. 1E, the output voltage of the switch control output unit 17a is applied between the gate terminal and the source terminal of the FET transistor 198 to turn on the transistor 198. That is, the switching speed can be made faster by adjusting the gate-source voltage of the transistor to turn the transistor on or off, and the power loss caused by the current flowing through the transistor can be kept very low.

본 실시예의 동작에 대하여 이하에서 자세히 설명한다. PWM 제어회로(11)로부터 발생된 구형파(SWout)에 의하여 트랜지스터(Q1)가 온/오프된다. 트랜지스터(Q1)가 온될 때 트랜스포머(T1)의 1차권선에 전류가 일단 충전되어 있다가 트랜지스터(Q1)가 오프되면 1차권선에 충전된 전류가 2차권선으로 전송되어, 트랜스포머(T1)의 권선비에 따라 2차권선 양단에 전압이 유기된다.The operation of this embodiment will be described in detail below. The transistor Q 1 is turned on / off by the square wave SW out generated from the PWM control circuit 11. When the transistor Q 1 is turned on, the current is charged in the primary winding of the transformer T 1 , and when the transistor Q 1 is turned off, the current charged in the primary winding is transferred to the secondary winding, so that the transformer ( Voltage is induced across the secondary winding according to the turns ratio of T 1 ).

한편, 트랜지스터(Q1)의 소스(source) 단자와 마이너스(-) 단자 사이에는 전류검출부(13)가 연결되어 트랜지스터(Q1)가 온일 때의 전류에 따라 발생된 신호를PWM제어회로(11)로 궤환시킨다. 전류검출부(13)는 입력측 전압(V1)의 전위 변동에 따라 나타나는 전류 변화 또는 출력측 로드(부하)의 변화에 따른 입력측 전류의 변동을 센싱하여 이를 PWM제어회로(11)로 궤환시키며, 이와 같은 전류 변동에 따른 현상을 보상하기 위하여 PWM제어회로(11)는 센싱신호(SENSE)에 따라 스위칭 동작을 제어한다.On the other hand, the transistor source (source) terminal and the minus (Q 1) (-) terminal between a current detection unit 13 is connected to the transistor (Q 1) is a signal generated according to the current time is on the PWM control circuit (11 Feedback). The current detector 13 senses a change in the input side current due to a change in current or a change in output load (load) caused by a potential change in the input voltage V 1 , and returns it to the PWM control circuit 11. In order to compensate for the phenomenon caused by the current variation, the PWM control circuit 11 controls the switching operation according to the sensing signal SENSE.

전류검출부(13)는 입력전압(V1)의 변동이나 출력전압의 변동에 따라 전류(Ipp)가 변화하는 것을 감지하여 이를 전압신호로 변환시킨 다음 이를 PWM 제어회로(11)로 궤환(feedback)한다, PWM 제어회로(11)는 입력전압(V1)의 변동이나 출력전압의 변동을 반영하여 스위칭신호(SWout)의 양의 위상(positive phase)의 펄스구간을 조정하여 출력전압이 일정하게 되도록 제어한다. 만일 전류(Ipp)가 증가되었다면 전류검출부(13)에서 검출되어 PWM 제어회로(11)로 궤환되는 전류센싱전압이 증가되며, PWM 제어회로(11)는 전류센싱전압에 근거하여 전류(Ipp)가 감소되는 방향으로 제어되도록 스위칭신호(SWout)의 펄스구간을 조정한다.The current detector 13 detects a change in the current Ipp according to a change in the input voltage V 1 or a change in the output voltage, converts it into a voltage signal, and then returns it to the PWM control circuit 11. The PWM control circuit 11 adjusts the pulse interval of the positive phase of the switching signal SW out by reflecting the variation of the input voltage V 1 or the variation of the output voltage to make the output voltage constant. Control as possible. Ten thousand and one current (I pp) is increased if is detected by the current detector 13 and the current sensing voltage to be fed back to the PWM control circuit 11 increases, PWM control circuit 11 to the current (I pp based on the current sense voltage Adjust the pulse section of the switching signal SW out to be controlled in the decreasing direction.

트랜지스터(Q1)가 온되면 전류-커플링 프랜스포머(T2)의 1차권선에 흐르는 전류에 의하여 2차권선에 전류가 유도된다. 저항(R1)는 프랜스포머(T2)에 유도된 전류를 전압신호로 변환하고, 가변저항(R2)에서의 저항값 조정에 의하여 센싱단자(SENSE)로 인가되는 전압이 결정된다. 그리고, 커패시터(C2, C3)는 리플및 잡음 제거용이며, 다이오드(D2)는 검출된 구형파신호를 직류신호로 변환 정류시키는 작용을 한다. 트랜스포머(T2)의 1차권선 대 2차권선의 비는 1:50~200 정도가 바람직하다. 예를 들어, 10와트 미만의 소전력용인 경우 메인 트랜스포머(T1)의 1차측 코일에 흐르는 전류(continuius current)(IPDC)가 1.0A 이하일 때 트랜스포머(T2)의 1차권선은 1회이고 2차권선은 100회인 것이 바람직하다. 그리고, 트랜스포머(T2)의 코아의 재질은 메인 트랜스포머(T1)의 코아와 같은 재질을 사용하는 것이 바람직하다.When the transistor Q 1 is turned on, current is induced in the secondary winding by the current flowing in the primary winding of the current-coupling transformer T 2 . The resistor R 1 converts the current induced in the transformer T 2 into a voltage signal, and the voltage applied to the sensing terminal SENSE is determined by adjusting the resistance value of the variable resistor R 2 . The capacitors C 2 and C 3 are used for ripple and noise removal, and the diode D 2 converts and rectifies the detected square wave signal into a DC signal. The ratio of the primary winding to the secondary winding of the transformer T 2 is preferably about 1:50 to 200. For example, for a small power of less than 10 watts, the primary winding of the transformer T 2 is one time when the continuius current (I PDC ) flowing in the primary coil of the main transformer T 1 is 1.0 A or less. And the secondary winding is preferably 100 times. The core of the transformer T 2 is preferably made of the same material as the core of the main transformer T 1 .

트랜스포머(T1)의 궤환권선으로 인가되는 전압(Vcc)은 저항들(Ra, Rb)에 의하여 분배되어 PWM제어회로(11)의 FB 단자로 인가되며, PWM제어회로(11)는 입력측 전류에 의하여 발생된 센싱전압(SENSE) 및 FB단자로 입력된 전압에 따라 스위칭소자(Q1)의 온/오프 동작을 위한 스위칭신호를 발생시킨다. 이에 대한 자세한 구성은 도 3을 통하여 설명한다.The voltage Vcc applied to the feedback winding of the transformer T 1 is distributed by the resistors Ra and Rb to the FB terminal of the PWM control circuit 11, and the PWM control circuit 11 is applied to the input side current. The switching signal for the on / off operation of the switching element Q 1 is generated according to the sensing voltage SENSE and the voltage input to the FB terminal. A detailed configuration thereof will be described with reference to FIG. 3.

자기바이어스회로(15)는 PWM제어회로(11) 내에 있는 스위칭신호(SWout)의 출력부로 동작전원을 공급한다. 전력 트랜스포머(T1)의 1차측의 보조권선(NFB,그 극성표시(dot; 권선의 start점 표시)는 기본권선(Np)의 극성표시와 반대로 됨)에 의하여 유도된 전압은 다이오드(D1)를 통하여 PWM제어회로(11)의 Vcc단자로 인가된다. 여기서, 커패시터(C1)는 리플 제거용이다. 그리고, 입력전원(V1)은 스위칭 출력부이외의 PWM제어회로(11) 내의 소자에 전원을 공급한다.The magnetic bias circuit 15 supplies the operating power to the output of the switching signal SW out in the PWM control circuit 11. The voltage induced by the auxiliary winding (N FB on the primary side of the power transformer T 1 , the polarity indication (dot) of the winding) is opposite to the polarity indication of the basic winding (N p )). It is applied to the Vcc terminal of the PWM control circuit 11 through D1). Here, the capacitor C 1 is for removing ripple. The input power supply V 1 supplies power to elements in the PWM control circuit 11 other than the switching output unit.

도 2a는 스위치제어출력부(21)의 출력단자에 복수의 스위치(231, 232, 233)를 연결하여 각 스위치를 동시에 온/오프 시킬 수 있도록 한다. 예를 들어, 어느 장치로 직류전원을 공급하는 (+)(-) 전원선 각각에 두 개의 스위치(231, 232)를 게재하여 두 전원선을 동시에 단락/개방 시킬 수 있다. 도 2b는 도 1b에 도시된 트랜스포머(T1)의 2차권선에 복수의 스위치제어출력부(251, 252, .. 25n)를 구비하고, 각 스위치제어출력부에 각각 스위치(271, 271, .. 27n)를 구비하면서 각 스위치의 입력단자와 출력단자가 공통으로 묶여진 예를 나타낸다. 본 실시예는 스위치에 의하여 온/오프되어야 하는 신호선에 큰 전류가 흐르는 경우에 특히 유용하다. 특히, 스위치소자로서 트랜지스터를 사용하는 경우 신호선에 흐르는 전체 전류가 각 트랜지스터 별로 1/n씩 흐르게 되어, 하나의 트랜지스터를 사용한 경우에 비하여 전체 전력손실을 낮출 수 있다. 한편, 복수의 스위치제어출력부 모두 하나의 트랜스포머(T1)의 2차권선에 연결하거나, 각 스위치제어출력부마다 또는 몇 개의 스위치제어출력부마다 각각 별도의 트랜스포머를 사용할 수 있다.FIG. 2A connects a plurality of switches 231, 232, and 233 to output terminals of the switch control output unit 21 to simultaneously turn on / off each switch. For example, two switches 231 and 232 may be placed on each of the (+) and (-) power lines for supplying DC power to a device, thereby simultaneously shorting / opening the two power lines. FIG. 2B is provided with a plurality of switch control outputs 251, 252,... 25n in the secondary winding of the transformer T1 shown in FIG. 1B, and switches 271, 271,. 27n) shows an example in which the input terminal and the output terminal of each switch are grouped in common. This embodiment is particularly useful in the case where a large current flows in the signal line to be turned on / off by the switch. In particular, when a transistor is used as the switch element, the total current flowing through the signal line flows by 1 / n for each transistor, so that the total power loss can be lowered than when using one transistor. On the other hand, all of the plurality of switch control output units may be connected to the secondary winding of one transformer T1, or a separate transformer may be used for each switch control output unit or several switch control output units, respectively.

도 3은 도 1b에 도시된 PWM 제어회로(11)의 구성도의 일 예로서, 전류-모드 제어방식을 설명하고 있다. 전력 트랜스포머(T1)의 1차측의 궤환권선(NFB)에 의하여 유기된 전원(Vcc)는 스위칭신호(SWout)를 출력하는 증폭기(35)로 전원을 공급하며, 클럭발생기(33), 플립플럽(34), 오차증폭기(31) 및 비교기(32) 등의 회로에는 레규레이터(37)를 통하여 인가되는 입력전원(V1)으로부터 동작전원을 공급받는다.FIG. 3 illustrates a current-mode control method as an example of the configuration diagram of the PWM control circuit 11 shown in FIG. 1B. The power supply Vcc induced by the feedback winding NFB on the primary side of the power transformer T 1 supplies power to the amplifier 35 that outputs the switching signal SW out , and the clock generator 33 and the flip line. Circuits such as the flop 34, the error amplifier 31, the comparator 32, and the like are supplied with operating power from the input power V 1 applied through the regulator 37.

오차증폭기(31)는 출력신호(+FB)와 기준전압(Vref)을 비교하여 증폭하고, 그 오차신호는 비교기(32)로 입력된다. 그리고, 인버터의 출력전류를 센싱하고 이를 전압으로 변환한 다음 그 센싱신호(SENSE)가 비교기(32)로 입력된다. 비교기(32)는 픽크 스위치 전류에 따른 검출신호(SENSE)를 출력신호와 관련된 오차신호와 비교하여 RS 플립플럽(래치, 34)으로 입력한다. 클럭발생기(33)는 스위칭주파수(fs)에 상응하는 구형파신호인 클럭신호를 발생하며, RS 플립플럽(34)은 비교기(32)의 출력과 클럭신호를 입력받아 스위칭 소자의 온/오프를 구동하는 스위칭신호(SWout)를 발생한다. 스위칭신호는 그 로직 레벨에 따라 뒷단에 연결된 스위칭소자(트랜지스터)를 온/오프한다.The error amplifier 31 compares and amplifies the output signal + FB and the reference voltage V ref , and the error signal is input to the comparator 32. Then, the output current of the inverter is sensed and converted into a voltage, and then the sensing signal SENSE is input to the comparator 32. The comparator 32 inputs the detection signal SENSE according to the peak switch current to the RS flip-flop (latch) 34 by comparing it with an error signal related to the output signal. The clock generator 33 generates a clock signal which is a square wave signal corresponding to the switching frequency fs, and the RS flip-flop 34 receives the output of the comparator 32 and the clock signal to drive on / off of the switching element. To generate a switching signal SW out . The switching signal turns on / off a switching element (transistor) connected at the rear end according to its logic level.

전압(+FB)는 오차증폭기(31)에서 기준전압(Vref)와 비교되며, 전류궤환 신호(SENSE)는 비교기(32)에서 기준전압(1.2V)과 비교되어 그 결과가 플립플럽(34)으로 입력된다. 플립플럽(34)에서는 비교기(32)의 출력신호에 따라 발진기(33)에서 발생되어 입력되는 클럭신호의 위상(또는 폭)을 증감시켜(다시 말하면, 클럭신호의 듀티 사이클이 변화된 펄스폭 변조(PWM)된 신호를 발생시켜) 스위칭신호(SWout)를 발생하여 입력전압과 부하의 변동에 따라 트랜스포머(T1)에 흐르는 전류를 증감시켜 최종 출력단의 출력전압을 일정하게 유지시킬 수 있다.The voltage (+ FB) is compared with the reference voltage (V ref ) in the error amplifier 31, the current feedback signal SENSE is compared with the reference voltage (1.2V) in the comparator 32 and the result is flip-flop (34) ) Is entered. The flip-flop 34 increases or decreases the phase (or width) of the clock signal generated by the oscillator 33 according to the output signal of the comparator 32 (that is, the pulse width modulation in which the duty cycle of the clock signal is changed) By generating a PWM) signal to generate a switching signal SW out , the current flowing through the transformer T 1 may be increased or decreased according to the change of the input voltage and the load, thereby keeping the output voltage of the final output terminal constant.

또한, PWM 제어회로(11)의 동작을 온/오프하기 위한 샷다운(S/D) 및 리셋(RST) 단자를 구비하며, 그 단자들로 입력되는 신호의 로직레벨에 따라 다음과 같이 동작한다.In addition, it has a shot down (S / D) and a reset (RST) terminal for turning on / off the operation of the PWM control circuit 11, and operates as follows according to the logic level of the signal input to the terminals .

shutdown(S/D)shutdown (S / D) reset(RST)reset (RST) 출력Print HH HH Normal Operation (ON)Normal Operation (ON) HH H->LH-> L Normal Operation, No changeNormal Operation, No change LL HH OFF, Not LatchedOFF, Not Latched LL LL OFF, LatchedOFF, Latched L->HL-> H LL OFF, Latched, No changeOFF, Latched, No change

표 1에 나타낸 바와 같이, 샷다운(S/D) 및 리셋(RST) 단자에 모두 로직 하이신호를 인가하거나 모두 로직 로우신호를 인가하여 PWM 제어회로(11)의 출력을 온/오프할 수 있다. PWM 제어회로(11)의 출력이 온되면 정상적으로 스위칭신호가 발생되어 스위치 제어동작을 할 것이며 그 출력이 오프되면 스위칭 트랜지스터(Q1)가 오프(차단)되어 전체 장치가 동작하지 않게 된다. 샷다운(S/D) 및 리셋(RST) 단자로는 기계적인 스위치에 의하여, 또는 광송수신기에 의하여 로직신호를 인가할 수 있다.As shown in Table 1, the output of the PWM control circuit 11 can be turned on / off by applying a logic high signal to both the shotdown (S / D) and reset (RST) terminals or applying a logic low signal to both the shotdown (S / D) and reset (RST) terminals. . When the output of the PWM control circuit 11 is turned on, a switching signal is normally generated to perform a switch control operation. When the output is turned off, the switching transistor Q1 is turned off (blocked) so that the entire apparatus does not operate. Logic signals may be applied to the shotdown (S / D) and reset (RST) terminals by a mechanical switch or by an optical transceiver.

도 4는 도 1을 통하여 설명된 스위치 제어장치가 전자식 안정기에 적용된 예를 나타내는 블록도이다. 여기서 형과등은 인덕터와 커패시터의 공진회로를 이용하여 점등하는 방전등의 일종이다. 전자식 안정기의 기본적인 기능을 설명하면, 교류(AC)전원이 입력정류기(41)로 입력되면 두 직류전원(V1, V2)을 발생하여 스위칭회로(42) 및 인버터(44)로 출력된다. 여기서, 직류전원 V1은 고전압의 직류전원으로서 인버터(44)의 출력전압 레벨을 결정하며, 다른 직류전원 V2는 스위칭회로(42)의 전원으로 공급된다. 인버터(44)의 구형파신호와 고전압전원(V1)은 형광등과 같은 부하부(45)로 입력된다. 부하부(45)로는 각각 공진기와 램프로 구성된 복수의형광등(123, ... 15n)이 예로써 도시되어 있다.4 is a block diagram illustrating an example in which the switch control apparatus described with reference to FIG. 1 is applied to an electronic ballast. Here, the type lamp is a kind of discharge lamp which is turned on by using a resonance circuit of an inductor and a capacitor. The basic function of the electronic ballast will be described. When AC power is input to the input rectifier 41, two DC power sources V 1 and V 2 are generated and output to the switching circuit 42 and the inverter 44. Here, the DC power supply V 1 determines the output voltage level of the inverter 44 as a high voltage DC power supply, and the other DC power supply V 2 is supplied to the power supply of the switching circuit 42. The square wave signal of the inverter 44 and the high voltage power supply V 1 are input to a load unit 45 such as a fluorescent lamp. As the load portion 45, a plurality of fluorescent lamps 123, ... 15n respectively composed of a resonator and a lamp are shown as an example.

스위칭회로(42)는 소정의 주파수로 동작하여 입력 직류전압(V2)을 고주파수의 구평파로 쵸핑(chopping)한다. 이 구형파신호는 드라이브 트랜스포머(43)을 거쳐 인버터(44)로 입력되어 고전압전원(V1)으로 증폭된 다음 부하부(45)로 인가된다. 인버터(44)는 스위칭회로(42)에서 발생된 구형파의 주파수에 따라 입력 직류전압(V1)의 전위레벨을 갖는 구형파신호(RF)를 발생한다.The switching circuit 42 operates at a predetermined frequency to chop the input DC voltage V 2 into a square wave of high frequency. The square wave signal is input to the inverter 44 via the drive transformer 43, amplified by the high voltage power supply V 1 , and then applied to the load unit 45. The inverter 44 generates a square wave signal RF having a potential level of the input DC voltage V 1 according to the frequency of the square wave generated in the switching circuit 42.

부하부(45)로는 전원(V1)과 RF신호가 인가되는데, RF스위치부(47)는 부하부(45)로 공급되는 RF신호를 단락 또는 개방시켜, 부하부에 있는 복수의 형광등을 동시에 켜거나 끌 수 있는 메인 스위치로서 동작한다. 또한, 도시되지는 않았지만, 도 2a의 회로를 이용하여 RF신호와 더불어 (+)(-) 전원선에도 스위치를 연결하여 이들을 동시에 온/오프 시키도록 구성할 수 있다.The power supply V1 and the RF signal are applied to the load unit 45. The RF switch unit 47 short-circuits or opens the RF signal supplied to the load unit 45, and simultaneously turns on a plurality of fluorescent lamps in the load unit. It acts as a main switch that can be turned on or off. In addition, although not shown, the circuit of FIG. 2A may be used to connect a switch to a positive (+) power line as well as an RF signal to simultaneously turn them on and off.

전류궤환부(48)는 인버터(44)의 출력전류를 검출하여 스위칭회로(42)로 궤환시킨다. 스위칭회로(42)는 궤환신호를 기준신호와 비교하여 스위칭신호의 펄스위상을 조정하여 전류 및 전압의 레벨(크기)를 조정(PWM 제어)한다. 그럼으로써, 인버터(44)의 최종 출력을 일정하게 유지시킨다.The current feedback unit 48 detects the output current of the inverter 44 and feeds it back to the switching circuit 42. The switching circuit 42 adjusts the pulse phase of the switching signal by comparing the feedback signal with the reference signal to adjust the level (magnitude) of the current and voltage (PWM control). As a result, the final output of the inverter 44 is kept constant.

도 5는 도 4의 블록도에 도시된 중앙집중식 전자 안정기에 대응하는 상세 회로도를 나타내는 도면이며, 스위치제어부(57)는 도 1을 통하여 설명된 회로가 적용된다. 드라이브 트랜스포머(T1)을 중심으로 도면의 좌측 회로는 도 4의 스위칭회로(42)에 대응하고, 그 우측회로는 인버터(44) 및 부하와 관련된 구성에 대응하며,또한 전류궤환부(55)가 도시되어 있다 (다만, 입력정류부(41)의 도시는 생략되어 있음). 직류전원 V1및 V2는 입력정류기(41)에서 출력되는 전원으로서, 직류전원 V1은 고전압의 직류전원으로서 출력신호의 전압레벨을 결정하는 증폭용 전원("고전압전원")이며, 다른 직류전원 V2는 드라이브 트랜스포머(T1)의 1차측 및 PWM 제어회로(21)의 전원으로 공급되며 스위칭동작에 의하여 구형파신호를 발생하기 위한 전원("스위칭전원")이다.FIG. 5 is a detailed circuit diagram corresponding to the central electronic ballast shown in the block diagram of FIG. 4, and the switch controller 57 is applied to the circuit described with reference to FIG. 1. The circuit on the left side of the drawing, centering on the drive transformer T1, corresponds to the switching circuit 42 of FIG. 4, and the circuit on the right side corresponds to the configuration associated with the inverter 44 and the load. It is shown (however, the illustration of the input rectifier 41 is omitted). DC power supplies V 1 and V 2 are power outputs from the input rectifier 41. DC power supply V 1 is a high voltage DC power supply and an amplification power supply ("high voltage power supply") that determines the voltage level of the output signal. The power supply V 2 is supplied to the primary side of the drive transformer T 1 and to the power supply of the PWM control circuit 21 and is a power supply ("switching power supply") for generating a square wave signal by a switching operation.

형광등 내부에는 공진기로서 동작하는 커패시터(C)와 인덕터(LF)가 있으며, 아크방전에 의하여 발광하는 램프(FL)를 구비한다. 인버터(14)에서 증폭된 RF 구형파가 형광등 공진회로에 인가된다. 구형파의 하이레벨 구간에서는 공진회로의 커패시턴스(CF1, CF2, CF3)에 의하여 충전전류가 흐르게 되고, 다시 로우레벨 구간이 되면 이들 커패시턴스에 충전되었던 전류가 방전되어 -V1으로 전류가 흐른다. 이 때, 형광등에 흐르는 전류는 고전압 구형파에 의한 작동으로 작은 전류로도 형광등을 켜지게 할 수 있다.Inside the fluorescent lamp there is a capacitor (C) and an inductor (L F ) that acts as a resonator and includes a lamp (FL) that emits light by arc discharge. The RF square wave amplified by the inverter 14 is applied to the fluorescent lamp resonant circuit. In the high level section of the square wave, the charging current flows by the capacitances C F1 , C F2 and C F3 of the resonant circuit, and when the low level section is again, the current charged in these capacitances is discharged and the current flows to -V1. At this time, the current flowing through the fluorescent lamp can be turned on even with a small current by the operation of the high-voltage square wave.

스위칭 트랜지스터(Qs)는 PWM 제어회로(51)에서 출력되는 스위칭신호 (SWout)에 따라 온 또는 오프하는 스위칭소자로서 동작한다. 트랜스포머(T1)은 스위칭전원(V2)과 트랜지스터(Qs) 사이에 1차권선(Np)이 연결되어 트랜지스터(Qs)의 온오프에 의하여 1차권선에 교류전원이 공급되어 2차권선에 전력을 공급한다. 또한, PWM 제어회로(51)로는 전류궤환부(55)에 의하여 출력측 로드(부하)의 변화에따른 전류의 변동을 센싱하여 그로부터 구한 감지신호(SENSE)가 궤환되며, PWM 제어회로(51)는 이와 같은 감지신호를 고려하여 스위칭신호(SWout)를 발생한다.The switching transistor Qs operates as a switching element that is turned on or off in accordance with the switching signal SWout output from the PWM control circuit 51. In the transformer T 1 , the primary winding N p is connected between the switching power supply V 2 and the transistor Qs so that the AC power is supplied to the primary winding by turning the transistor Qs on and off. Power on In addition, the PWM control circuit 51 senses the change in current caused by the change of the output side load (load) by the current feedback unit 55, and the sensing signal SENSE obtained therefrom is fed back, and the PWM control circuit 51 In consideration of such a detection signal, a switching signal SW out is generated.

스위칭소자는 트랜지스터(Qs)로 구성되며, PWM제어회로(51)의 스위칭신호 (SWout)의 로직 레벨에 따라 온/오프하여 전력트랜스포머(T1)의 1차권선(Np)에 흐르는 전류를 단속한다. 스위칭 트랜지스터(Qs)의 온오프에 따라 트랜스포머(T1)의 1차권선(Np)에 흐르는 전류가 2차권선으로 유도되어 권선비에 따라 2차권선 양단에 전압이 유기된다.The switching element is composed of a transistor Q s and flows on / off according to the logic level of the switching signal SW out of the PWM control circuit 51 and flows to the primary winding N p of the power transformer T 1 . Interrupt the current. As the switching transistor Qs is turned on and off, a current flowing in the primary winding N p of the transformer T 1 is induced to the secondary winding, and a voltage is induced across the secondary winding depending on the turns ratio.

스위칭 트랜지스터(Qs)에 의하여 발생된 구형파 신호는 트랜스포머(T1)을 통하여 2차권선측으로 전달되어 업출력부(53) 및 다운출력부(54)에 각각 포함된 전계효과 트랜지스터들의 각 게이트 단자로 입력된다. 따라서, 업출력부(53) 및 다운출력부(54)에 포함된 트랜지스터들이 서로 교대로 턴-온/오프 되어 입력 구형파신호를 증폭시켜, 그 주파수가 입력 구형파 신호와 실질적으로 동일하고 고전압전원(V1)의 레벨로 증폭된 구형파(RF)신호가 발생된다. 한편, 트랜지스터(Qs)을 선정함에 있어서 다음과 같은 점을 고려할 필요가 있다. 먼저 트랜지스터의 입력 게이트 커패시턴스가 낮은 값(예: 220pF)으로 되도록, 내부저항(RDS(on))도 낮은 값(예: 0.3옴 이하)으로 되도록 하는 것이 바람직하며, 그렇게 함으로써 전력손실을 줄일 수 있다.The square wave signal generated by the switching transistor Q s is transmitted to the secondary winding side through the transformer T 1 , and each gate terminal of the field effect transistors included in the up output unit 53 and the down output unit 54, respectively. Is entered. Accordingly, the transistors included in the up output section 53 and the down output section 54 are alternately turned on and off to amplify the input square wave signal, so that the frequency thereof is substantially the same as that of the input square wave signal and the high voltage power supply ( A square wave (RF) signal amplified to the level of V 1 ) is generated. On the other hand, in selecting the transistor Q s , it is necessary to consider the following points. First, it is desirable to make the input gate capacitance of the transistor low (e.g. 220pF) and the internal resistance (R DS (on) ) low (e.g. 0.3 ohm or less), thereby reducing power loss. have.

본 회로도에서는 트랜스포머(T1)의 1차권선은 기본권선(Np)과 보조권선(NT)을 포함한다. 보조권선(NT)은 스위칭 트랜지스터(Qs)가 오프인 동안 에너지를 저장하고 있다가 트랜지스터(Qs)일 온일 때 이 저장된 에너지를 출력측으로 리턴함으로써 구형파의 다운(down) 부분, 즉 로우레벨신호의 에너지를 출력측으로 전달하여 오프신호레벨을 높인다. 따라서, 구형파의 다운(down) 부분 동안 다운출력부(54)의 트랜지스터들(Q5-7)을 온시키기에 충분한 게이트신호를 공급할 수 있다. 반대로, 기본권선(Np)은 트랜지스터(Qs)가 온인 동안 에너지를 저장하고 있다가 트랜지스터 (Qs)가 오프일 때 이 저장된 에너지를 출력측으로 전달하여 업출력부(53)의 트랜지스터들(Q1-3)을 온시킨다.In this circuit diagram, the primary winding of the transformer T 1 includes a basic winding N p and an auxiliary winding N T. The auxiliary winding N T stores energy while the switching transistor Q s is off and returns the stored energy to the output side when the transistor Q s is on, thereby reducing the square portion of the down wave, ie, low level. Increases the off signal level by transferring the energy of the signal to the output side. Therefore, it is possible to supply a gate signal sufficient to turn on the transistors Q 5-7 of the down output section 54 during the down portion of the square wave. On the other hand, the primary winding (N p) is a transistor (Q s) is when the stored energy while is on and there is a transistor (Q s) off by passing the stored energy to the output-side transistor of the Up output section 53 ( Turn on Q 1-3 ).

기본권선(Np)과 보조권선(NT)은 그 극성이 반대로 권선되어 있으며, 다이오드(D1)는 빠른 스위칭(ultra fast) 다이오드를 사용하며, 기본권선(Np)과 보조권선(NT) 사이에 개제되거나 보조권선(NT)과 (-)단자(-V2) 사이에 게재되어 스위칭 트랜지스터(Qs)가 오프인 동안의 전류의 방향을 결정한다. 보조권선(NT)에 사용되는 코일의 굵기 및 권선수는 기본권선(Np)의 그것과 실질적으로 동일하게 구성한다.The primary winding (N p ) and the auxiliary winding (N T ) are wound in opposite polarities, and the diode D1 uses an ultra fast diode, and the primary winding (N p ) and the auxiliary winding (N T ) are wound. Or between the auxiliary winding (N T ) and the (-) terminal (-V 2 ) to determine the direction of the current while the switching transistor Q s is off. The thickness and the number of turns of the coil used for the auxiliary winding N T are configured substantially the same as that of the basic winding N p .

본 실시예에 의하면, 드라이브 트랜스포머(T1)의 보조권선(NT)은 1차권선(Np)와 권선수를 같이하지만 그 극성이 반대로 되어 있다. 이는 트랜지스터(Qs)이 턴온시 에너지를 코일에 저장하고 있다가 턴오프시 다운출력부(54)의 트랜지스터들(Q5-7)의 게이트 입력 커패시턴스의 충전전류를 공급하여 이들 트랜지스터들의 턴온을 촉진시키는 기능을 한다. 한편, 업출력부(53)의 트랜지스터들(Q1-3)의 게이트 입력 커패시턴스의 충전전류는 트랜지스터(Qs)이 턴온시 1차코일(Np)에 저장된 에너지에 의하여 수행된다. 따라서, 출력신호에는 데드타임이 발생하지 않아 높은 효율 및 작은 리플을 구현할 수 있다.According to the present embodiment, the auxiliary winding N T of the drive transformer T 1 has the same number of turns as the primary winding N p , but its polarity is reversed. This is because the transistor Q s stores energy in the coil at turn-on and supplies the charging current of the gate input capacitance of the transistors Q 5-7 of the down output unit 54 at turn-off to turn on these transistors. It is a facilitating function. Meanwhile, the charging current of the gate input capacitance of the transistors Q 1-3 of the up output unit 53 is performed by energy stored in the primary coil N p when the transistor Q s is turned on. Therefore, dead time does not occur in the output signal, thereby achieving high efficiency and small ripple.

PWM제어회로(51)는 출력전압(+FB)을 궤환 입력받고, 인버터 출력전류에 의하여 발생된 센싱전압(SENSE)을 입력받아, 스위칭소자(Qs)의 온/오프 동작을 위한 구형파펄스를 발생시킨다. 여기서, 출력전압(+FB)은 RF 출력신호를 정류하는 정류부(미도시됨)를구비하여 그 정류된 전압을 이용할 수 있다.PWM control circuit 51 is a square-wave pulses for on / off operations of receiving feedback input for output voltage (+ FB), receives the sensed voltage (SENSE) generated by the inverter output current, the switching element (Q s) Generate. Here, the output voltage (+ FB) may be provided with a rectifier (not shown) for rectifying the RF output signal to use the rectified voltage.

자기바이어스회로(52)는 PWM제어회로(51) 내에 있는 스위칭신호(SWout)의 출력부로 동작전원을 공급한다. 전력 트랜스포머(T1)의 1차측의 궤환권선(NFB,그 극성표시(dot; 권선의 start점 표시)는 기본권선(Np)의 극성표시와 반대로 됨)에 의하여 유도된 전압은 다이오드(D1)를 통하여 PWM제어회로(51)의 Vcc단자로 인가된다. 여기서, 커패시터(C1)는 리플 제거용이다. 그리고, PWM 제어회로(21)로 입력되는 전원(Vin)은 자기바이어스회로(52)에 의하여 전원을 공급받는 스위칭 출력부 이외의 PWM 제어회로(51)에 포함된 소자에 전원을 공급한다.The magnetic bias circuit 52 supplies the operating power to the output of the switching signal SW out in the PWM control circuit 51. The voltage induced by the feedback winding (N FB on the primary side of the power transformer T 1 , the dot indicating the start point of the winding) is opposite to the polarity indication of the basic winding N p ). It is applied to the Vcc terminal of the PWM control circuit 51 through D1). Here, the capacitor C 1 is for removing ripple. The power supply V in input to the PWM control circuit 21 supplies power to elements included in the PWM control circuit 51 other than the switching output unit powered by the magnetic bias circuit 52.

도 5에서, 트랜스포머(T1)의 2차권선측에 연결된 인버터(44)의 구성은 다음과 같다. 인버터(44)는 업(UP)출력부(53) 및 다운(DOWN)출력부(54)로 구성되며, 각 출력부는 복수 개의 회로모듈(M1 또는 M2)을 포함한다. 업(UP)출력부(53)의 각 모듈(M1)의 (a)단자(즉, 트랜지스터의 드레인 단자)는 공통으로 연결되어 고전압전원(+V1)에 연결되고, 각 모듈(M1)의 (b)단자(즉, 트랜지스터의 소스 단자)는 공통으로 연결되어 인버터의 출력단자(S)를 형성한다. 다운(DOWN)출력부(54)의 각 모듈(M2)의 (d)단자(즉, 트랜지스터의 소스 단자)는 공통으로 연결되어 고전압전원의 (-)단자(-V1)에 연결되고, 각 모듈의 (c)단자(즉, 트랜지스터의 드레인 단자)는 공통으로 연결되며 업(UP)출력부(53)의 각 모듈(M1)의 (b)단자와 공통 접속되어 인버터의 출력단자(S)를 형성한다.In FIG. 5, the configuration of the inverter 44 connected to the secondary winding side of the transformer T 1 is as follows. The inverter 44 is composed of an UP output unit 53 and a DOWN output unit 54, and each output unit includes a plurality of circuit modules M1 or M2. Terminal (a) (ie, drain terminal of the transistor) of each module M1 of the UP output unit 53 is connected in common to a high voltage power supply (+ V 1 ), and is connected to each module M1. (b) The terminals (ie, source terminals of the transistors) are connected in common to form an output terminal S of the inverter. The (d) terminal (ie, the source terminal of the transistor) of each module M2 of the DOWN output unit 54 is connected in common and is connected to the negative terminal (-V 1 ) of the high voltage power supply. The (c) terminal of the module (ie, the drain terminal of the transistor) is connected in common and is commonly connected to the (b) terminal of each module M1 of the UP output unit 53 to output the output terminal S of the inverter. To form.

PWM제어회로(51)에 연결된 스위칭 트랜지스터(Qs)가 온되면 업출력부(53)의 트랜지스터들은 온되고 다운출력부(54)의 트랜지스터들은 오프되어 고전압전원의 (+)단자(+V1)에서 그 중간탭으로 전류가 흐르게 된다. 다음으로, 스위칭 트랜지스터(Q1)이 오프되면 업출력부(23)의 트랜지스터들은 오프되고 다운출력부(54)의 트랜지스터들은 온되어 고전압전원(V1)의 중간탭에서 트랜스포머(T3, T2)를 통하고 다운출력부(54)의 트랜지스터들을 거쳐 고전압전원(V1)의 (-) 단자(-V1)로 전류가 흐르게 된다. 이와 같이, 스위칭 트랜지스터(Q1)의 온/오프 동작에 의하여 출력 트랜스포머(T3) 측으로 고전압레벨을 갖는 구형파신호가 전달된다.When the switching transistor Qs connected to the PWM control circuit 51 is turned on, the transistors of the up output part 53 are turned on and the transistors of the down output part 54 are turned off, so that the positive terminal (+ V 1 ) of the high voltage power supply is turned off. Current flows through the middle tap. Next, when the switching transistor Q 1 is turned off, the transistors of the up output unit 23 are turned off, and the transistors of the down output unit 54 are turned on, so that the transformers T3 and T2 are in the middle tap of the high voltage power supply V 1 . The current flows to the negative terminal (-V 1 ) of the high voltage power supply V 1 through the transistors of the down output unit 54. As such, the square wave signal having the high voltage level is transferred to the output transformer T3 by the on / off operation of the switching transistor Q 1 .

도 6a에 도시된 회로(M1)는 도 5에 도시된 업출력부(53)에 포함된 각 모듈의 상세 회로도로서, 트랜지스터 주위에 RC 스누버회로 및 전하방전부를 더 구비한다. 회로(M1)는 전력 트랜스포머(T1)의 1차권선측에서 전달된 구형파신호를 전달받으며, 권선비에 따라 레벨이 변경된 구형파신호에 의하여 트랜지스터(Q2)가 온/오프된다.The circuit M1 shown in FIG. 6A is a detailed circuit diagram of each module included in the up-output unit 53 shown in FIG. 5, and further includes an RC snubber circuit and a charge discharge unit around the transistor. The circuit M1 receives the square wave signal transmitted from the primary winding side of the power transformer T 1 , and the transistor Q 2 is turned on / off by the square wave signal whose level is changed according to the turns ratio.

트랜지스터(Q2)가 오프되면 드레인과 소스간의 커패시턴스(Coss)에 충전 (charge)된 전하(이는 트랜지스터(Q2)가 온일 동안 충전된 전하임)는 다이오드(Dd2)를 통하여 커패시터(Cd2)에 충전된다. 트랜지스터(Q2)가 온이 되면 커패시터(Cd2)에 충전된 전하는 저항(Rd2)를 통과하면서 열로서 방출된다. 따라서, 트랜지스터(Q2)가 온인 동안 드레인과 소스간의 커패시턴스(Coss)에 의한 전하가 저항(Rd2)에서 방출되므로 그로 인하여 트랜지스터(Q2)에 미치는 영향이 최소화되며, 스위칭 동작 중에 트랜지스터(Q2)에서 발생되는 열도 상당히 낮출 수 있다.When transistor Q 2 is off, the charge charged to the capacitance Coss between the drain and the source, which is the charge charged while transistor Q 2 is on, is connected to capacitor C d2 through diode D d2 . ) Is charged. When transistor Q 2 is turned on, the charge charged in capacitor C d2 is discharged as heat while passing through resistor R d2 . Thus, the transistor (Q 2) is the drain and the effect of the charge of the capacitance (Coss) between the source on resistance (R d2), so it emitted and thereby the transistor (Q 2) in is minimized for a turned on, transistor (Q in the switching operation The heat generated in 2 ) can also be significantly lowered.

고주파수용의 전력 트랜스포머(T1)의 1차측 코일의 누설 인덕턴스와 트랜지스터(Q2)의 게이트와 소스 간의 커패시턴스(CGS)에 의하여 턴-오프 시에 동조회로가 형성되는데, 이와 같은 동조회로에 의하여 과도상태에서 과전압 링깅 현상(transient overvoltage ringing)이 야기된다. 링깅은 턴-오프 기간에서 다이오드나 트랜지스터를 파괴시킬 수 있을 정도로 큰 진폭을 가질 수 있다. 저항(Rs2)와 커패시터(Cs2)로 구성된 RC 소자는 스누버(snubber) 회로로서, 이와 같은 링깅현상을 억제하는 역할을 하며, 전력 트랜스포머(T1)의 2차권선에 병렬로 연결된다.A tuning circuit is formed at turn-off by the leakage inductance of the primary coil of the power transformer T 1 for high frequency and the capacitance C GS between the gate and the source of the transistor Q 2 . This causes transient overvoltage ringing in the transient state. Ringing can have amplitudes large enough to destroy diodes or transistors in the turn-off period. RC element composed of resistor (R s2 ) and capacitor (C s2 ) is a snubber circuit, which suppresses such ringing phenomenon and is connected in parallel to the secondary winding of power transformer T 1 . .

그리고, 트랜지스터(Q2)의 게이트단자에 연결된 게이트저항(Rg)은 전력 트랜스포머(T1)로부터 전달된 구형파의 상승시간(rising time)과 트랜지스터(Q2)의 상승시간이 매칭되도록 하기 위하여 부가된다.In addition, the gate resistor R g connected to the gate terminal of the transistor Q 2 has a rising time of the square wave transmitted from the power transformer T 1 so that the rising time of the transistor Q 2 matches. Is added.

도 6b에 도시된 회로(M2)는 도 5에 도시된 다운출력부(54)에 포함된 각 모듈의 상세 회로도로서, 트랜지스터 주위에 RC 스누버회로 및 전하방전부를 더 구비한다. 회로(M1)과 비교하여 2차권선의 극성표시(dot)의 위치가 반대로 된 점을 제외하고는 실질적인 구성이 동일한 것을 알 수 있으므로 그 자세한 설명은 생략한다.The circuit M2 shown in FIG. 6B is a detailed circuit diagram of each module included in the down output unit 54 shown in FIG. 5, and further includes an RC snubber circuit and a charge discharge unit around the transistor. Except that the position of the polarity dot of the secondary winding is reversed as compared to the circuit M1, the actual configuration is found to be the same, and thus the detailed description thereof will be omitted.

도 5에서, 업출력부(53)는 도 6a에 도시된 회로(M1)을 병렬 연결하여 동작 전류를 복수의 트랜지스터를 통하여 분산시켜 흐르게 하여 각 트랜지스터에 흐르는 전류가 작게 되도록 구성한 것이다. 즉, 전력 트랜스포머(T1)의 2차권선의 업출력부는 복수의 트랜지스터(Q1, Q2, ...)가 병렬연결(각 트랜지스터의 드레인은 드레인끼리, 소스는 소스끼리 연결)되며, 각 트랜지스터에 전하방전부를 각각 별도로 구비한다. 또한, 다운출력부(54)의 경우에도 업출력부(53)와 대응되게 도 6b에 도시된 회로(M2)을 병렬 연결한 구성을 나타내고 있다.In FIG. 5, the up-output unit 53 is configured such that the circuit M1 shown in FIG. 6A is connected in parallel so that the operating current is distributed through the plurality of transistors so that the current flowing in each transistor is reduced. That is, the up-output part of the secondary winding of the power transformer T 1 is provided with a plurality of transistors Q 1 , Q 2 , ... connected in parallel (drains of each transistor are connected to drains and sources are connected to sources). Each transistor is provided with a charge and discharge unit separately. In the case of the down output section 54, the circuit M2 shown in FIG. 6B is connected in parallel to the up output section 53. FIG.

본 실시예에서와 같이, 구형파의 양의 펄스부분으로 작동하는 트랜지스터군으로 구성된 업출력부(53)와 구형파의 음의 펄스부분으로 작동하는 트랜지스터군으로 구성된 다운출력부(24)를 구비하여, 스위칭부(12)에서 출력된 구형파신호를 각 트랜지스터의 게이트로 입력함으로써, 각 트랜지스터에 흐르는 전류가 1/n 로 줄어들고, 그에 따라 전력손실도 낮아지게 된다. 따라서, 각 트랜지스터에 별도의 히트 싱크를 구비하지 않더라도 안정적으로 동작하는 것이 가능하다. 다시 말하면, 업(UP)출력부(53) 및 다운(DOWN)출력부(54) 각각은 도 6a 및 도 6b에 도시된 모듈인 M1 및 M2를 각각 복수개 병렬 연결하여, 각 출력부에 포함되는 트랜지스터를 복수개 병렬로 연결시킨 구조를 취한다. 그렇게 함으로써, 각 트랜지스터에 흐르는 전류를 1/n (여기서, n은 각 출력부에서 사용된 트랜지스터의 개수)로 줄어들므로, 트랜지스터의 드레인-소스 간 내부저항(RDS(on))에 의한 전력 손실을 최소화할 수 있으며, 또한 각 트랜지스터에서 발생되는 열도 최소화되어 별도의 방열판을 사용하지 않고도 안정되게 동작할 수 있다.As in the present embodiment, with an up output section 53 composed of a transistor group operating with a positive pulse portion of a square wave and a down output section 24 composed of a transistor group operating with a negative pulse portion of a square wave, By inputting the square wave signal output from the switching unit 12 into the gate of each transistor, the current flowing through each transistor is reduced to 1 / n, thereby reducing the power loss. Therefore, it is possible to operate stably even if each transistor is not provided with a separate heat sink. In other words, each of the UP output unit 53 and the DOWN output unit 54 is connected to a plurality of M1 and M2 in parallel, respectively, and included in each output unit. A structure in which a plurality of transistors are connected in parallel is taken. By doing so, the current flowing through each transistor is reduced to 1 / n (where n is the number of transistors used at each output), so that power loss due to the drain-source internal resistance R DS (on) of the transistor is achieved. In addition, the heat generated from each transistor is also minimized so that it can operate stably without using a separate heat sink.

또한, 인버터의 스위칭 주파수가 높아짐에 따라 각 트랜지스터(MOSFET)의 드레인-소스간의 커패시턴스(Coss)에 의한 전력 손실이 증가되는데, 이와 같은 전력손실을 줄이기 위하여, 각 출력부에는 트랜지스터의 드레인과 소스 사이에 다이오드(Dd), 커패시터(Cd) 및 저항(Rd)으로 구성된 스누버회로를 드레인과 소스 사이에 연결한다(도 6a,b 참조). 따라서, 트랜지스터의 드레인-소스 간 커패시턴스(Coss)에 의한 열손실이 저항(Rd)에서 방열되어 트랜지스터의 열적 런어웨이(Thermal runaway)를 방지할 수 있다.In addition, as the switching frequency of the inverter increases, the power loss caused by the capacitance (Coss) between the drain and the source of each transistor (MOSFET) increases. In order to reduce such a power loss, each output has a difference between the drain and the source of the transistor. A snubber circuit composed of a diode Dd, a capacitor Cd, and a resistor Rd is connected between the drain and the source (see FIGS. 6A and 6B). Therefore, the heat loss due to the drain-source capacitance Coss of the transistor is radiated from the resistor Rd to prevent thermal runaway of the transistor.

도 5에서, 업출력부(53)는, 예를 들어 도 6a에 도시된 바와 같은 구성을 하는 모듈(M1) 3개를 병렬로 연결한 구조를 갖는다. 즉, 각 모듈에 속한 트랜지스터의 드레인 단자(a)를 공통으로 묶고, 트랜지스터의 소스 단자(b)를 공통으로 묶어 병렬 구조를 취하고 있다. 마찬가지로, 다운출력부(54)도 도 6b에 도시된 바와 같은 구성을 하는 모듈(M2) 3개를 병렬로 연결한 구조를 갖는다. 이와 같은 병렬 구조에 의하여 출력부의 트랜지스터가 온될 때 각 트랜지스터에 흐르는 전류는 전체 전류의 1/3이 되고, 그에 따라 트랜지스터의 온-저항 (RDS)에 의한 전력 손실을 1/3로 줄일 수 있다. 본 실시예에서는 각 출력부에 포함된 모듈의 수를 3개로 예시하였으나, 만일 모듈의 수를 증가시킨다면 전력손실을 보다 낮추어 효율을 높일 수 있겠지만 장치의 물리적인 부피를 증가시키게 될 것이며, 모듈의 수를 감소시키면 그 반대가 될 것이므로, 전력 정격이나 사용 목적에 따라 모듈의 수를 가감할 수 있다.In FIG. 5, the up output unit 53 has a structure in which three modules M1 having the configuration as shown in FIG. 6A are connected in parallel. In other words, the drain terminals a of the transistors belonging to each module are commonly tied and the source terminals b of the transistors are tied in common to form a parallel structure. Similarly, the down output unit 54 also has a structure in which three modules M2 having the configuration as shown in FIG. 6B are connected in parallel. With this parallel structure, when the transistor of the output part is turned on, the current flowing in each transistor becomes 1/3 of the total current, thereby reducing the power loss caused by the on-resistance (R DS ) of the transistor to 1/3. . In this embodiment, the number of modules included in each output unit is illustrated as three, but if the number of modules is increased, the power loss can be lowered to increase efficiency, but the physical volume of the device will be increased. Decreasing will reverse the order, so you can add or subtract the number of modules depending on the power rating or purpose of use.

본 실시예에 의한 인버터(44)의 각 출력부(53, 54)는 일정한 정격출력을 갖는 소형 경량의 모듈의 형태로 제작이 가능하며, 이들 모듈을 병렬로 연결하여 대용량의 인버터로 구성되도록 할 수 있다. 본 실시예는 개별 형광등에 구비된 전자안정기를 한 곳에 집중시켜 동작시키는 중앙집중식 안정기 또는 밧데리 충전기, 직류 모터의 구동장치 등에 응용이 가능하며, 각 트랜지스터에 별도의 방열판이 필요없어 부피를 최소화하고 효율도 크게 향상시킬 수 있다.Each of the output parts 53 and 54 of the inverter 44 according to the present embodiment can be manufactured in the form of a small, lightweight module having a constant rated output, and these modules can be connected in parallel to be configured as a large capacity inverter. Can be. This embodiment is applicable to a central ballast or battery charger, a DC motor driving device that operates the electronic ballasts provided in individual fluorescent lamps in one place, and minimizes the volume and efficiency by eliminating a separate heat sink for each transistor. It can also greatly improve.

한편, 인버터(44)에서 트랜스포머(T3)측으로 전달되는 전류를 감지하여 PWM 제어회로(51)로 궤환시키는 전류궤환부(55, S1)의 구성을 살펴보면 다음과 같다. 전류궤환부(55)는 입력전압 및/또는 출력전압의 변동에 따라 트랜지스터에 흐르는 전류인 IPDC가 민감하게 변하기 때문에 전류 센싱 트랜스포머(T2)의 1차 코일을 도면에 도시된 바와 같이 인버터의 출력측에 위치시킨다.On the other hand, the configuration of the current feedback unit 55, S1 for detecting the current transmitted from the inverter 44 to the transformer T3 side and feedback to the PWM control circuit 51 as follows. Since the current feedback unit 55 is sensitive to the change in the input voltage and / or the output voltage, I PDC , the current flowing through the transistor, is sensitively changed, so that the primary coil of the current sensing transformer T2 is shown in the figure as shown in the drawing. Place it in

전류궤환부(55)의 출력신호(SENSE)는 PWM 제어회로(51)의 입력단자(SENSE)로 궤환된다. 전류궤환부(55)는 전류 커플링 트랜스포머(T2)를 포함하며, 권선의 극성은 도면에 도시된 바와 같다. 저항(R6, R7)은 트랜스포머(T2)의 2차권선에 유도된 전류를 전압신호로 변환한다. 스위칭 트랜지스터(Qs)이 온되면 전류는 고전압전원(V1)의 (+)단자에서 업출력부(53)을 통하여 인버터 출력단자 쪽으로 흐르게 되어 다이오드(D3)에는 순방향 바이어스가 걸려 도통되고 다이오드(D4)에는 역방향 바이어스가 걸려 도통되지 않는다. 커패시터(C6)는 교류잡음 제거용이며, 가변 저항기(VR1)은 출력신호(SENSE)의 전위레벨 조정용으로 사용되며, 가변저항기(VR1)에 의하여 조정된 전압신호(SENSE)는 PWM제어회로(51)로 궤환된다. 한편, 스위칭 트랜지스터(Qs)이 오프되면 전류는 고전압전원(V1)의 중간탭 단자에서 트랜스포머(T3)의 1차권선과 다운출력부(54)을 통하여 고전압전원(V1)의 (-)단자(-V1) 단자 쪽으로 흐르게 되어, 다이오드(D4)에는 순방향 바이어스가 걸려 도통되고 다이오드(D3)에는 역방향 바이어스가 걸려 도통되지 않는다.The output signal SENSE of the current feedback unit 55 is fed back to the input terminal SENSE of the PWM control circuit 51. The current return unit 55 includes a current coupling transformer T2, and the polarity of the winding is as shown in the figure. The resistors R6 and R7 convert the current induced in the secondary winding of the transformer T2 into a voltage signal. When the switching transistor Qs is turned on, the current flows from the positive terminal of the high voltage power supply V 1 to the inverter output terminal through the up output unit 53, so that a forward bias is applied to the diode D3 and the diode D4 is conducted. ) Is reverse biased to prevent conduction. The capacitor C6 is used to remove AC noise, the variable resistor VR1 is used to adjust the potential level of the output signal SENSE, and the voltage signal SENSE adjusted by the variable resistor VR1 is the PWM control circuit 51. Is returned. On the other hand, the switching transistor of the high voltage power source (V 1) when the (Qs) is off current through the primary winding and the down output 54 of the transformer (T3) from the center tap terminal of the high voltage power source (V 1) (-) Terminal-V 1 flows toward the terminal, so that diode D4 is subjected to forward bias and conducts reverse bias to diode D3.

전류궤환부(55)는 출력전류를 센싱하여 스위칭 트랜지스터(Qs)을 제어하는 감지신호(SENSE)를 생성하는데, 트랜스포머(T2)에 의하여 스위칭부와 인버터 출력부를 전기적으로 분리하고, 또한 궤환부(55)의 그라운드 레벨은 스위칭전원(V2)의 (-)단자(-V2)와 연결되어 인버터의 출력레벨을 조정하는 고전압전원(V1)와도 전기적으로 분리되어 있다. 따라서, 스위칭 트랜지스터(Qs)에서의 고주파수 동작에 의하여 인버터의 출력에 나타나는 발진이나 잡음을 방지할 수 있다.The current feedback unit 55 senses an output current to generate a detection signal SENSE for controlling the switching transistor Qs. The transformer T2 electrically separates the switching unit and the inverter output unit, and further includes the feedback unit ( Ground level 55 is also electrically isolated from the high voltage power supply V 1, which is connected to the negative terminal (-V 2 ) of the switching power supply V 2 to adjust the output level of the inverter. Therefore, oscillation and noise appearing at the output of the inverter can be prevented by the high frequency operation in the switching transistor Qs.

RF 스위치부(47)는 스위치제어부(57), 스위치(SW, 58) 및 커패시터(CST)를 포함하여 구성된다. 스위치(58)의 한 입력단자는 형광등으로 인가되는 RF신호선에 연결되고, 다른 입력단자는 션트(shunt) 커패시터(CST)의 일 단자에 연결되며, 커패시터(CST)의 다른 단자는 (-)전원에 연결된다. 스위치제어부(57)는 도 1b에 자세히 도시된 바와 같이 스위치(58)를 온/오프시킨다. 만일 스위치제어부(57)에 의하여 스위치(58)가 온되면 형광등의 인덕턴스(LF)와 션트 커패시터(CST)가 감쇄 필터로 작용하여 형광등으로 인가되는 RF 신호를 감쇄시킨다. RF 신호가 일정 레벨 이하로 감쇄되면 형광등이 소등되며, 따라서 스위치제어부(57)의 온/오프 동작에 의하여 형광등의 점등/소등을 제어할 수 있다.The RF switch unit 47 is configured to include a switch control unit 57, a switch (SW, 58) and a capacitor (C ST ). One input terminal of switch 58 is coupled to the RF signal applied to the fluorescent lamp, the other input terminal is connected to one terminal of the shunt (shunt) capacitor (C ST), the other terminal of the capacitor (C ST) is (- Connected to the power supply. The switch controller 57 turns the switch 58 on and off as shown in detail in FIG. 1B. If the switch 58 is turned on by the switch controller 57, the inductance LF of the fluorescent lamp and the shunt capacitor C ST act as attenuation filters to attenuate the RF signal applied to the fluorescent lamp. When the RF signal is attenuated to a predetermined level or less, the fluorescent lamp is turned off, and therefore, the on / off operation of the fluorescent lamp can be controlled by on / off operation of the switch controller 57.

도 7은 RF신호의 주파수와 RC 필터에 의한 신호 감쇄 효과를 나타내는 그래프이다. RC 필터의 임피던스가 일정하다고 가정할 때 신호의 주파수가 커짐에 따라 신호의 감쇄도 거의 선형적으로 커짐을 알 수 있다. 따라서, 형광등으로 인가되는 RF 신호가 어느 한계 이상의 주파수(도면의 예에서는 예를 들어 100KHz)를 넘어선다면 신호의 감쇄가 1/100~1/1000 (0.1~0.01%) 정도가 되어 결과적으로 RF 신호가 형광등으로 인가되는 것을 차단할 수 있다. 또한 RF 신호의 주파수 뿐만 아니아 션트 커패시터의 용량을 조정하여 임피던스를 변화시켜 원하는 감쇄를 얻을 수도 있다.7 is a graph showing the frequency of the RF signal and the signal attenuation effect by the RC filter. Assuming that the impedance of the RC filter is constant, it can be seen that the attenuation of the signal increases almost linearly as the frequency of the signal increases. Therefore, if the RF signal applied as a fluorescent lamp exceeds a frequency above a certain limit (for example, 100 KHz in the drawing), the attenuation of the signal is about 1/100 to 1/1000 (0.1 to 0.01%) and consequently the RF signal. Can be prevented from being applied to the fluorescent lamp. You can also adjust the impedance of the shunt capacitor as well as the frequency of the RF signal to vary the impedance to achieve the desired attenuation.

도 8은 복수의 형광등을 여러 그룹으로 나눈 다음 각 그룹별로 형광등의 온/오프를 제어하는 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 예를 들어, 한 건물에 설치된형광등을 각 층별로 제1에서 제n그룹(851, .. 85n)으로 나누고, 각 그룹으로 인가되는 RF신호를 온/오프하는 스위치부(811, .. 81n)를 각각 구비한다. 따라서, 각 그룹별로의 개별적인 온/오프 제어가 가능하다. 또한, 모든 그룹의 형광등 전체의 온/오프를 담당하기 위한 메인스위치부(83)를 별도로 구비할 수 있다.FIG. 8 is a diagram for describing a system of dividing a plurality of fluorescent lamps into several groups and then controlling on / off of fluorescent lamps for each group. For example, a switch unit 811, .. 81n for dividing a fluorescent lamp installed in a building into the first to n-th group 851,... 85n for each floor, and turning on / off the RF signal applied to each group. Each of them is provided. Thus, individual on / off control for each group is possible. In addition, the main switch unit 83 may be provided separately for the on / off of the entire fluorescent lamp of all groups.

각 그룹의 형광등을 제어하는 스위치부가 각 층이나 룸 별로 공간적으로 분리되어 설치되거나 중앙관리실과 같은 곳에 집중적으로 설치될 수 있으며, 양쪽에 다같이 설치될 수도 있다. 복수의 스위치부가 같은 장소에 설치된 경우 각 스위치부의 온/오프 동작을 광송수신기에 의하여 작동시키고자 한다면 각 스위치부에 구비된 광송수신기 별로 동작주파수를 달리 설정하여 각 그룹별로 형광등을 점등/소등시킬 수 있다.The switch unit for controlling the fluorescent lamps of each group may be installed separately in each floor or room, or may be centrally installed in a central management room, or both. If a plurality of switch units are installed in the same place, if the on / off operation of each switch unit is to be operated by an optical transceiver, the operating frequency can be set differently for each optical transceiver provided in each switch unit to turn on / off the fluorescent lamp for each group. have.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전기 스위칭 장치에 의하면, 부하나 출력전압/전류가 변동하더라도 또는 스위칭 개폐에 따른 전류의 변동하더라도 스위칭제어회로의 출력전압을 일정하게 유지시켜 줌으로써 스위치의 온/오프 동작이 매우 안정적으로 이루어지며, 직류신호 뿐만 아니라 교류신호에 대한 스위치로도 사용할 수 있다. 또한 리모콘을 이용하여 원격으로 스위치의 온/오프를 제어할 수 있으며, 스위치장치에 소요되는 소자나 부품들에 흐르는 전류가 크지 않기 때문에 이를 반도체 집적회로화하여 하나의 집적회로로 구현할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같은 스위치 장치를 방전등용 전자식 안정기에 채용하여 방전등의 온/오프에 사용함으로써 방전등의 전원 개폐시 발생하는 서지현상을 방지할 수 있으며 다량의 방전등을 동시에 온/오프시키더라도 안정되게 동작시킬 수 있다.As described above, according to the electrical switching device according to the present invention, the on / off operation of the switch is maintained by keeping the output voltage of the switching control circuit constant even if the load, the output voltage / current changes, or the current changes due to switching switching. This is very stable and can be used as a switch for AC signals as well as DC signals. In addition, it is possible to remotely control the on / off of the switch using a remote control, and since the current flowing through the elements or components required for the switch device is not large, it can be implemented as a single integrated circuit by semiconductor integrated circuit. In addition, by employing the switch device as described above in the electronic ballast for the discharge lamp used to turn on / off the discharge lamp, it is possible to prevent the surge phenomenon occurring when opening and closing the power supply of the discharge lamp, even if a large number of discharge lamps on / off at the same time stable It can be operated.

Claims (14)

스위칭신호에 따라 소정의 주파수로 스위치소자를 온 또는 오프시키는 스위칭제어부;A switching controller for turning on or off the switch element at a predetermined frequency according to the switching signal; 입력전원이 인가되며, 상기 스위치소자의 온 또는 오프에 따라 상기 입력전원을 단속하여 상기 주파수의 구형파로 쵸핑하는 트랜스포머;A transformer to which input power is applied and intercept the input power according to the on or off of the switch element and chop the square wave of the frequency; 상기 구형파신호를 정류하여 직류전원으로 출력하는 스위치제어출력부; 및A switch control output unit rectifying the square wave signal and outputting the rectified square wave signal; And 상기 스위치제어출력부에서 공급되는 직류전원에 따라 온 또는 오프되는 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 스위치 장치.And a switch unit turned on or off according to the DC power supplied from the switch control output unit. 제1항에 있어서, 상기 트랜스포머에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출부를 더 포함하고, 상기 전류검출부는According to claim 1, further comprising a current detection unit for detecting a current flowing in the transformer, wherein the current detection unit 입력전원의 한 극과 상기 스위칭제어부의 스위치소자 사이에 연결되어, 상기 스위치소자에 흐르는 전류을 1차권선으로 공급받아 이를 소정의 비율로 변환하여 2차권선으로 공급하는 전류-커플링 트랜스포머; 및A current-coupling transformer connected between one pole of an input power source and a switch element of the switching control unit, and receiving a current flowing through the switch element as a primary winding and converting it to a predetermined ratio to supply the secondary winding to a secondary winding; And 상기 전류-커플링 트랜스포머의 2차권선에 유도된 신호로부터 상기 스위칭제어부로 입력되는 감지신호를 생성하는 신호발생부를 포함하며,A signal generator for generating a detection signal input to the switching controller from a signal induced in the secondary winding of the current-coupling transformer, 상기 스위칭제어부는 상기 감지신호에 따라 상기 스위칭신호의 위상을 조정하는 것을 특징으로 하는 전기 스위치 장치.And the switching controller adjusts a phase of the switching signal according to the detection signal. 제1항에 있어서, 상기 스위치제어출력부는The method of claim 1, wherein the switch control output unit 상기 트랜스포머의 2차권선 양단에 게이트단자 및 제1단자가 각각 연결되며 제2단자에서 출력단자가 인출되는 트랜지스터; 및A transistor having a gate terminal and a first terminal connected to both ends of the secondary winding of the transformer and having an output terminal drawn from a second terminal; And 상기 게이트단자 및 제1단자 사이에 상기 전력변환부의 누설 인덕턴스와 게이트 커패시턴스에 의한 링깅 현상을 방지하기 위한 제1 스누버회로 및 제1단자와 제2단자 사이에 상기 전력변환부의 누설 인덕턴스와 제1 및 제2 단자 간의 커패시턴스에 의한 링깅 현상을 방지하기 위한 제2 스누버회로 중 적어도 하나를 구비하는 스누버부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 스위치 장치.A first snubber circuit for preventing a ringing phenomenon caused by a leakage capacitance and a gate capacitance of the power converter between the gate terminal and the first terminal, and a leakage inductance of the power converter and a first terminal between the first terminal and the second terminal And a snubber portion including at least one of a second snubber circuit for preventing a ringing phenomenon due to capacitance between the second terminals. 제1항에 있어서, 상기 스위치제어출력부는The method of claim 1, wherein the switch control output unit 상기 트랜스포머의 2차권선에 정류용 다이오드가 연결되며,A rectifier diode is connected to the secondary winding of the transformer, 상기 트랜스포머의 누설 인덕턴스와 상기 다이오드의 접합 커패시턴스에 의한 링깅 현상을 방지하기 위하여 상기 다이오드의 양단에 또는 상기 트랜스포머의 2차권선 양단에 스누버회로가 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 스위치 장치.And a snubber circuit connected to both ends of the diode or both ends of the secondary winding of the transformer in order to prevent ringing due to leakage inductance of the transformer and junction capacitance of the diode. 제1항에 있어서, 상기 스위치부는 트랜지스터 소자로 구성되어, 상기 스위치제어출력부에서 상기 트랜지스터로 공급되는 직류전원레벨에 따라 상기 트랜지스터 소자가 턴-온 또는 턴-오프되어 스위칭동작을 하는 것을 특징으로 하는 전기 스위치 장치.The method of claim 1, wherein the switch unit comprises a transistor element, the transistor element is turned on or off in accordance with the level of the DC power supplied from the switch control output unit to the transistor to perform a switching operation Electrical switch device. 제1항에 있어서, 상기 스위치부는 복수의 스위치소자를 포함하여 하나의 스위치제어출력부의 출력신호에 의하여 상기 복수의 스위치소자를 동시에 온 또는 오프시키는 것을 특징으로 하는 전기 스위치 장치.The electric switch apparatus according to claim 1, wherein the switch unit comprises a plurality of switch elements to simultaneously turn on or off the plurality of switch elements by an output signal of one switch control output unit. 제1항에 있어서, 상기 스위치제어출력부 및 그와 연결된 스위치부를 복수로 구비하여 상기 복수의 스위치부의 입력단자와 출력단자를 각각 공통으로 연결하여 사용하는 것을 특징으로 하는 전기 스위치 장치.The electric switch device according to claim 1, wherein the switch control output unit and the switch unit connected thereto are provided in plurality, and the input terminal and the output terminal of the plurality of switch units are connected in common. 인덕터와 커패시터의 공진회로를 이용하여 점등하는 적어도 하나의 방전등;At least one discharge lamp that is lit using a resonant circuit of an inductor and a capacitor; 상기 방전등으로 전원신호 및 소정 주파수의 구형파신호를 인가하여 상기 방전등을 점등시키기 위한 전원을 공급하는 전원공급부; 및A power supply unit supplying power to turn on the discharge lamp by applying a power signal and a square wave signal having a predetermined frequency to the discharge lamp; And 상기 방전등으로 인가되는 구형파신호를 단속하여 상기 방전등의 온 또는 오프시키는 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.And a switch unit for interrupting the square wave signal applied to the discharge lamp to turn on or off the discharge lamp. 제8항에 있어서, 상기 전원공급부는The method of claim 8, wherein the power supply unit 고전압의 레벨로 증폭하는데 사용되는 제1전원 및 스위칭동작에 의하여 구형파신호를 발생하는데 사용되는 제2전원으로 된 두 직류전원을 발생하는 전원출력부;A power output unit for generating two DC power sources including a first power source used to amplify to a high voltage level and a second power source used to generate a square wave signal by a switching operation; 스위칭신호에 따라 소정의 주파수로 동작하여 제2전원을 상기 주파수의 구형파로 쵸핑하여 출력하는 스위칭부; 및A switching unit which operates at a predetermined frequency according to a switching signal and outputs the second power by chopping the square wave of the frequency; And 상기 제2전원의 레벨을 갖는 구형파신호를 입력받아 상기 제1전원의 레벨을 갖는 구형파신호로 증폭하여 방전등으로 전원을 공급하는 인버터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.And an inverter unit receiving the square wave signal having the level of the second power and amplifying the square wave signal having the level of the first power to supply power to a discharge lamp. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 인버터부의 출력전류를 검출하여 상기 스위칭부로 궤환시키는 전류궤환부; 및A current feedback unit for detecting an output current of the inverter unit and feeding it back to the switching unit; And 상기 전류궤환부에서 검출된 감지신호에 따라 상기 스위칭신호의 펄스 위상을 조정하여 상기 인버터부의 출력이 일정하게 유지되도록 제어하는 스위칭제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.And a switching control unit controlling the output of the inverter unit by adjusting the pulse phase of the switching signal according to the detection signal detected by the current feedback unit. 제9항에 있어서, 상기 인버터부는The method of claim 9, wherein the inverter unit 상기 입력 구형파신호의 로직레벨에 따라 서로 번갈아 온 또는 오프되는 업출력부 및 다운출력부를 구비하여,An up output unit and a down output unit which are alternately turned on or off according to a logic level of the input square wave signal, 상기 제1전원의 (+)단자에서 상기 업출력부를 통하여 상기 제1전원의 중간탭단자로의 전류 경로를 설정하거나 상기 제1전원의 중간탭단자에서 상기 다운출력부를 통하여 상기 제1전원의 (-)단자로의 전류경로를 설정하여, 상기 제2전원의 레벨을 갖는 구형파신호를 입력받아 상기 제1전원의 레벨을 갖는 구형파신호로 증폭하여 방전등으로 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.The current path from the positive terminal of the first power source to the middle tap terminal of the first power source is set through the up output part, or from the middle tap terminal of the first power source to the down output part of the first power source. -) The electronic ballast characterized by setting a current path to the terminal, receiving a square wave signal having the level of the second power supply and amplifying the square wave signal having the level of the first power supply to supply power to a discharge lamp. 제8항에 있어서, 상기 스위치부는 상기 구형파신호가 방전등으로 인가되는 신호선과 입력전원선 사이에 커패시터를 게재하여, 상기 스위치부가 온되면 상기 방전등에 구비된 인덕터와 상기 커패시터에 의하여 감쇄필터를 형성하여 상기 방전등으로 인가되는 구형파신호의 레벨을 감쇄시키는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.10. The method of claim 8, wherein the switch unit places a capacitor between the signal line and the input power line to which the square wave signal is applied to the discharge lamp, and if the switch is turned on to form an attenuation filter by the inductor and the capacitor provided in the discharge lamp Electronic ballast characterized in that for reducing the level of the square wave signal applied to the discharge lamp. 제8항에 있어서, 복수의 방전등을 여러 그룹으로 나눈 다음 각 그룹에 속한 방전등들의 온/오프를 제어하기 위한 스위치부를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.The electronic ballast of claim 8, further comprising a switch unit for dividing the plurality of discharge lamps into several groups and then controlling on / off of discharge lamps belonging to each group. 제13항에 있어서, 모든 그룹에 속한 방전등들을 동시에 온/오프를 제어하기 위한 메인스위치부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.The electronic ballast of claim 13, further comprising a main switch unit for controlling on / off of discharge lamps belonging to all groups at the same time.
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