KR200431781Y1

KR200431781Y1 - 고효율 안정기

Info

Publication number: KR200431781Y1
Application number: KR2020060022648U
Authority: KR
Inventors: 박광수
Original assignee: 대한라이팅 주식회사
Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2006-11-27

Abstract

본 고안은 고압방전등을 점등하기 위하여 사용되는 고효율 안정기에 관한 것이다. 본 고안은, AC전원을 입력받아 반파 정류시키고, 안정화된 DC전압을 공급하는 DC전원부; 마이컴의 신호에 따라 안정기 코일측으로 유입되던 전류를 차단하여 안정기를 차단 상태로 만드는 안정기 입력전원 차단부; 안정기의 2차에 고압을 유기시키고, 램프가 정상 점등되어 양단이 소정의 전압으로 드롭되면 고압발진을 중지시키는 점등보조부; 유입된 전압을 반파 정류후, 미분 회로를 통해 고압이 발생되는 펄스만을 필터링한 후, 마이컴에 전달하여 고압의 유무를 검출할 수 있도록 하는 고압 검출부; 유입된 전압을 반파 정류후, 안정된 전압으로 평활하고 안정기 출력의 단락을 검출하여 마이컴에 전달하는 단락 검출부; 유입된 전압을 반파 정류후, 출력되는 전압을 비교하여 램프의 정상 점등 상태를 마이컴에 출력하는 정상 상태 검출부; 영상변류기를 통하여 누설전류를 검출하고, 이 신호를 증폭시켜 마이컴에 전달하는 누설전류 검출 회로; 소정의 프로그램에 의해 상기 각각의 검출단에서 들어온 정보를 분석하여 정상전원상태, 차단상태, 고압 발생 상태, 누전차단 상태 및 단락 차단 상태를 판단하는 마이컴; 상기 마이컴에서 판단된 정상전원상태, 차단상태, 고압 발생 상태, 누전차단 상태, 단락 차단 상태 등의 정보를 표시하여 사용자가 동작상태 및 이상상태를 알아보기 쉽게 하는 LED 표시부; 이상 상태의 검출로 인해 상기 마이컴에 의해 차단된 회로를 재시동 시키기 위해 외부에 리셋 스위치 SW1가 눌러지면 정상 재 점등을 시도하는 스위치 입력부; 상기 마이컴의 전원 입력시 초기화 기능을 수행하는 초기화 회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 일시적인 누전과 감전시에 자동으로 전원을 안전차단시키고 원인을 제거한 뒤 수동복귀시키거나, 전원이 재투입되었을 때 자동으로 복귀되도록 하여 관리자의 불필요한 출장 등의 불편함을 해소하고 또한, 안전차단 회로와 타이머를 구현하는 마이컴을 내장하여 방전등이 고장 나거나 없을 때 일정기간 지연 후 고압방전을 저지시킬 수 있다.

고압방전등, 고효율 안정기, 정류, 트랜스, 마이컴, 점등, 차단, 누전

Description

고효율 안정기{Ballast for high efficiency}

도 1은 본 고안에 따른 고효율 안정기를 나타낸 블록도.

도 2는 도 1의 상세 회로도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : DC전원부 20 : 안정기 입력전원 차단부

30 : 점등보조부 40 : 고압 검출부

50 : 단락 검출부 60 : 정상 상태 검출부

70 : 누설전류 검출 회로부 80 : LED 표시부

90 : 스위치 입력부 100 : 초기화 회로부

T1 : 트랜스 U1 : 마이컴

본 고안은 안정기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고압방전등을 점등하기 위하여 사용되는 고효율 안정기에 관한 것이다.

통상 고압방전등(메탈 할라이드 램프, 나트륨 램프)을 설치할 때, 고압방전등을 점등하는 점등보조장치와 이를 제어할 수 있는 제어기가 병행 사용된다.

이때, 고압방전등은 일정한 수명을 갖고 있어 교체시기가 있는데 수명을 다하여 점등되지 않는 램프에 의하여 불필요한 전력의 낭비와 우기(장마철)에는 잦은 감전사고 등의 문제를 안고 있었다.

이는 점등보조장치의 회로가 램프의 고장 유, 무에 관계없이 전원이 투입되는 한 계속해서 고압을 발생시키기 때문이며, 이로 인해 안정기 본체의 과열로 인한 고장, 화재, 감전사고 등 수많은 문제를 안고 있었다.

또한, 메탈 할라이드 램프의 경우 특성이 매우 민감하여 장시간 고압에 노출될 경우 그 수명이 현저히 줄어들어 교체시기가 앞당겨짐은 물론 조도의 저하를 막을 수 없는 단점이 있었다.

또한, 순간정전 등의 원인으로 재점등이 이루어질 때 램프 자체의 열이 식기 전에는 점등이 되지 않는데, 종래의 기술에서는 정전회복 시부터 재점등시(약 10분~20분)까지 지속적으로 펄스를 인가하기 때문에 램프의 보장된 수명을 다하지 못했었다.

또한, 종래의 점등보조장치는 전원이 투입되는 한 지속적으로 고압을 발생시켜 회로의 고장 및 안정기의 과열, 램프의 수명저하 등 여러 가지 문제를 안고 있었다.

따라서, 본 고안은 위에 기술한 종래의 안정기가 갖는 기능상의 한계를 극복하기 위하여 안출된 것으로, 일시적인 누전과 감전시에 자동으로 전원을 안전차단시키고 원인을 제거한 뒤 수동복귀시키거나, 전원이 재투입되었을 때 자동으로 복 귀되도록 하여 관리자의 불필요한 출장 등의 불편함을 해소한 고효율 안정기를 을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

또한, 본 고안의 다른 목적은 안전차단 회로와 타이머를 구현하는 마이컴을 내장하여 방전등이 고장 나거나 없을 때 일정기간 지연 후 고압방전을 저지시키는 고효율 안정기를 제공하는 데에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 고효율 안정기는, AC전원을 입력받아 반파 정류시키고, 안정화된 DC전압을 공급하는 DC전원부; 마이컴의 신호에 따라 안정기 코일측으로 유입되던 전류를 차단하여 안정기를 차단 상태로 만드는 안정기 입력전원 차단부; 안정기의 2차에 고압을 유기시키고, 램프가 정상 점등되어 양단이 소정의 전압으로 드롭되면 고압발진을 중지시키는 점등보조부; 유입된 전압을 반파 정류후, 미분 회로를 통해 고압이 발생되는 펄스만을 필터링한 후, 마이컴에 전달하여 고압의 유무를 검출할 수 있도록 하는 고압 검출부; 유입된 전압을 반파 정류후, 안정된 전압으로 평활하고 안정기 출력의 단락을 검출하여 마이컴에 전달하는 단락 검출부; 유입된 전압을 반파 정류후, 출력되는 전압을 비교하여 램프의 정상 점등 상태를 마이컴에 출력하는 정상 상태 검출부; 영상변류기를 통하여 누설전류를 검출하고, 이 신호를 증폭시켜 마이컴에 전달하는 누설전류 검출 회로; 소정의 프로그램에 의해 상기 각각의 검출단에서 들어온 정보를 분석하여 정상전원상태, 차단상태, 고압 발생 상태, 누전차단 상태 및 단락 차단 상태를 판단하는 마이컴; 상기 마이컴에서 판단된 정상전원상태, 차단상태, 고압 발생 상태, 누 전차단 상태, 단락 차단 상태 등의 정보를 표시하여 사용자가 동작상태 및 이상상태를 알아보기 쉽게 하는 LED 표시부; 이상 상태의 검출로 인해 상기 마이컴에 의해 차단된 회로를 재시동 시키기 위해 외부에 리셋 스위치 SW1가 눌러지면 정상 재 점등을 시도하는 스위치 입력부; 상기 마이컴의 전원 입력시 초기화 기능을 수행하는 초기화 회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 고효율 안정기를 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1의 상세 회로도이다.

도시된 바와 같이, 본 고안은 DC전원부(10), 안정기 입력전원 차단부(20), 점등보조부(30), 고압 검출부(40), 단락 검출부(50), 정상 상태 검출부(60), 누설전류 검출 회로(70), LED 표시부(80), 스위치 입력부(90), 초기화 회로부(100), 트랜스(T1) 및 마이컴(U1)으로 구성된다.

DC 전원부(10)는 AC220V를 받아 전류제한용 콘덴서C2,반파 정류용 다이오드 D1,D2, DC 12V전원을 만들어 주는 R4,ZD1 및 C3로 구성된다.

안정기 입력 전원 차단부(20)는, 마이컴 U1의 RA1포트로부터 신호를 받아 스위칭 트랜지스터Q2의 베이스를 구동시키는 R10, 릴레이 LS1,프리휠 다이오드 D3로 구성된다.

점등보조장치부(30)는 안정기의 트랜스(T1)의 중간텝으로부터 연결되는 콘덴서 C3, 안정기 출력으로부터 저항 R10과 R11로 분압된 전압으로 트리거 시키는 SCR Q7, 고압 출력후 SCR 턴오프 및 콘덴서 C3 재 충전역할을 하는 다이오드 D4로 구성된다.

고압 검출부(40)는 안정기의 출력 전압을 감지하기 위해 전압를 다운 시켜주는 저항 R5, 다이오드 D7, 콘덴서 C4,저항R15,제너 다이오드 ZD2, OP AMP U2C, 다이오드 D2, 저항 R2, 콘덴서 C2로 구성된다.

단락 검출부(50)는 다이오드 D6, 저항 R12, 콘덴서EC1, 제너 다이오드 ZD1,저항 R11, OP AMP U2A로 구성된다.

정상점등 검출부(60)는 다이오드 D6를 통한 신호를 저항 R6,저항 R18,콘덴서 EC3, 제너 다이오드 ZD3, 저항 R19, OP AMP U2D로 구성된다.

누설전류 검출부(70)는 5V전원을 받아 저항 R20,R21로 전압 분할 하여 OP AMP U2의 기준 전압을 제공하여 각각의 검출부 신호의 기준 신호로 사용, ZCT를 이용해 AC220V의 입력 전류의 상차를 저항 R14,R12,R13,R11,콘덴서 C4 및 OPAMP U2B을 이용해 증폭하여 마이컴 U1의 포트 RB0로 신호를 보내준다.

LED표시부(80)는 마이컴 U1의 포트 RB6,RB5,RB4,RB3,RB3의 신호를 받아 저항 R7,R8,R9,R5,R4 로 전류 제한을 해 LED1,LED2,LED3,LED4,LED5를 점등한다.

스위치 입력부(90)는 리셋스위치 SW1,풀다운 저항R6으로 구성되어 마이컴U1의 포트RA0로 연결된다.

초기화 회로부(100)는 저항R1,콘덴서C1,다이오드 D1으로 구성되어 마이컴U1의 전원 입력시 초기화 기능을 수행하도록 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 각부의 작용을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 고효율 안정기는, AC전원을 입력받아 반파 정류시키고, 안정화된 DC전압을 공급하는 DC전원부(10); 마이컴의 신호에 따라 안정기 코일측으로 유입되던 전류를 차단하여 안정기를 차단 상태로 만드는 안정기 입력전원 차단부(20); 안정기의 2차에 고압을 유기시키고, 램프가 정상 점등되어 양단이 소정의 전압으로 드롭되면 고압발진을 중지시키는 점등보조부(30); 유입된 전압을 반파 정류후, 미분 회로를 통해 고압이 발생되는 펄스만을 필터링한 후, 마이컴에 전달하여 고압의 유무를 검출할 수 있도록 하는 고압 검출부(40); 유입된 전압을 반파 정류후, 안정된 전압으로 평활하고 안정기 출력의 단락을 검출하여 마이컴에 전달하는 단락 검출부(50); 유입된 전압을 반파 정류후, 출력되는 전압을 비교하여 램프의 정상 점등 상태를 마이컴에 출력하는 정상 상태 검출부(60); 영상변류기를 통하여 누설전류를 검출하고, 이 신호를 증폭시켜 마이컴에 전달하는 누설전류 검출 회로부(70); 소정의 프로그램에 의해 상기 각각의 검출단에서 들어온 정보를 분석하여 정상전원상태, 차단상태, 고압 발생 상태, 누전차단 상태 및 단락 차단 상태를 판단하는 마이컴(U1); 상기 마이컴에서 판단된 정상전원상태, 차단상태, 고압 발생 상태, 누전차단 상태, 단락 차단 상태 등의 정보를 표시하여 사용자가 동작상태 및 이상상태를 알아보기 쉽게 하는 LED 표시부(80); 이상 상태의 검출로 인해 상기 마이컴에 의해 차단된 회로를 재시동 시키기 위해 외부에 리셋 스위치 SW1가 눌러지면 정상 재 점등을 시도하는 스위치 입력부(90); 상기 마이컴의 전원 입력시 초기화 기능을 수행하는 초기화 회로부(100)를 포함한다.

상기 DC전원부(10)는 AC전원을 입력받아 콘덴서C2를 통해 전류제한을 시키고 다이오드D1,D2,를 이용해 반파 정류후 저항 R4를 통해나오는 전압을 제너 다이오드 ZD1과 콘덴서 C3을 이용해 안정화된 DC전압을 얻어낸다.

상기 안정기 입력전원 차단부(20)는 마이컴 U1의 포트RA1으로부터 "H"신호가 나오면 저항 R10를 통해 트랜지스터 Q2의 베이스 단자에 전류가 유입되고, Q2는 이로 인해 콜렉터단과 에미터단에 전류가 흐를수 있는 ON상태로 되며 Q2의 콜렉터단에 연결된 릴레이 LS1의 코일에 전류를 흘려 AC220V점접을 붙여 주게 되며, 이로 인해 안정기 코일측으로 유입되던 전류가 차단됨으로 안정기를 차단 상태로 만들 수 있다. 여기서 다이오드 D3는 릴레이 LS1의 OFF시 코일에 흐르던 전류의 차단으로 발생되는 역기전력에 의한 트랜지스터 Q2의 손상을 막기 위한 보호용 다이오드 역할을 한다.

상기 점등보조부(30)는 저항 R10과 R11의 전압분할에 의해 안정기 출력단의 교류 정현파를 SCR Q7의 게이트단을 트리거 시킬수 있는 위상각에 도달 했을시 Q7를 도통하게 하고 이때 C3이 충전을 하면서 안정기 T1의 2차에 고압을 유기 시키고, 교류파의 반대 방향의 위상이 입사 하는 경우, D4에 의하여 Q7의 동작을 중지 시키고, C3을 반대 방향으로 충전시켜 다음 파형때 동작을 대기 시키며, 램프가 정상 점등되어 양단의 전압이 100V ~ 150V로 드롭 되면 저항R10,R11로 분할된 전압이 Q7를 트리거 시키지 못하게 하여 자동으로 고압발진을 중지시키게 된다.

상기 고압 검출부(40)는 안정기 출력의 전압을 검출하기 위해 저항R5을 통해 유입된 전압을 다이오드 D7로 반파 정류후, C4,R15로 구성된 미분 회로를 통해 고 압이 발생되는 펄스만을 필터링 한후 OP AMP U2C의 (+)에 고압 신호를 전달하며 U2의 보호를 위해 ZD2으로 입력 전압을 제한하고 U2C의 (-)단자와 비교하여 높으면 “H"출력을 낮으면”L"출력을 내도록 하고, 나온 출력의 펄스 폭이 작은 관계로 다이오드 D2를 통해 C2에 전압을 유지시키도록 하여 좁은 펄스 입력 신호를 적분 시켜 마이컴 U1이 “H"로 검출 할수 있도록 만든다. 고압이 유기되지 않을시 U2C(+)단자에는 펄스가 유입되지 않아 U2C출력도 "L"상태를 유지하고 D2를 거쳐 C2에 충전되어 있는 전류를 R2을 통해 방전시켜 마이컴 U1에 입력되는 신호가 ”L"상태로 되게 만들어 고압의 유무를 검출 할수 있도록 한다.

상기 단락 검출부(50)는 위의 고압검출부(40)와 동일하게 R5를 통해 D6로 반파 정류후 R12,R17로 전압분할하여 전압을 낮춘후 EC1으로 안정된 전압으로 평활하고 U2A의 (-)단자로 신호를 유입시킨다. 이때 ZD1으로 U2A에 유입되는 신호레벨을 제한하여 U2A를 보호한다. 안정기 출력이 단락이 되었을시 U2A(-)단자에 유입되는 신호는 0V이며 이를 U2A의 (+)단자의 기준 전압보다 낮아지게 되어 U2A의 출력은 “H"를 마이컴 U1에 전달하여 단락임을 알려 준다. 정상 작동시에는 U2A의 (-)단자가 기준전압U2A의(+)단자 보다 높아 "L"신호를 마이컴 U1에 전달한다.

상기 정상 상태 검출부(60)는 위의 단락 검출부(50)와 동일하게 D6를 통해 반파 정류된 신호를 R6,R16으로 분할하여 전압을 낮추고 EC3로 평활한 후 제너 다이오드 ZD3를 통해 제너 전압 이상이면 ZD3를 통해 흐르는 전류를 R19로 흐르게됨으로 R19에 전압이 발생한다. 이전압이 U2D의 (+)단자에 인가되어 기준 전압인 (-)단자보다 높은 전압이 나오면 출력을 "H", 낮은 전압이 유기되면 "L"가 나오도록 한다. 즉 램프가 정상 점등되었을시 나타나는 전압이 100V ~ 150V일시 "L"신호가 나오고, 그 이상일시에는 "H"신호가 나와 정상 점등되었음을 마이컴 U1에게 알려준다.

상기 누설전류 검출 회로(70)는 영상변류기 ZCT에 AC220전력 공급선 두 개를 관통시켜 한 개의 선이 누전으로 전류의 평형이 깨지면 ZCT의 권선에 의해 기전력이 유기 된다. 이 기전력을 R11,R12,R13,C4,R11,R16, U2B로 구성되는 일반적이 OP AMP증폭 회로로 증폭시켜 신호를 마이컴 U1에 전달하여 누전이 발생 되었음을 감지한다.

상기 LED 표시부(80)는 마이컴 U1의 프로그램에 의해 각각의 검출단에서 들어온 정보를 분석하여 정상전원상태, 차단상태, 고압 발생 상태, 누전차단 상태, 단락 차단 상태등의 정보를 LED1,2,3,4,5를 점등시킴으로서 사용자가 동작상태 및 이상상태를 알아보기 쉽게 한다.

상기 스위치 입력부(90)는 이상 상태의 검출로 인해 마이컴U1에 의해 차단된 회로를 재시동 시키기 위해 외부에 리셋 스위치 SW1가 눌러지면 정상 재 점등을 시도 하도록 되어 있다.

상기 초기화 회로부(100)는 저항R1,콘덴서C1,다이오드 D1으로 구성되어 마이컴U1의 전원 입력시 초기화 기능을 수행하도록 구성된다.

이상에서는 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 고효율 안정기에 의하면, 일시적인 누전과 감전시에 자동으로 전원을 안전차단시키고 원인을 제거한 뒤 수동복귀시키거나, 전원이 재투입되었을 때 자동으로 복귀되도록 하여 관리자의 불필요한 출장 등의 불편함을 해소하는 효과가 있다.

또한, 안전차단 회로와 타이머를 구현하는 마이컴을 내장하여 방전등이 고장 나거나 없을 때 일정기간 지연 후 고압방전을 저지시키는 효과도 있다.

Claims

AC전원을 입력받아 반파 정류시키고, 안정화된 DC전압을 공급하는 DC전원부;

마이컴의 신호에 따라 안정기 코일측으로 유입되던 전류를 차단하여 안정기를 차단 상태로 만드는 안정기 입력전원 차단부;

안정기의 2차에 고압을 유기시키고, 램프가 정상 점등되어 양단이 소정의 전압으로 드롭되면 고압발진을 중지시키는 점등보조부;

유입된 전압을 반파 정류후, 미분 회로를 통해 고압이 발생되는 펄스만을 필터링한 후, 마이컴에 전달하여 고압의 유무를 검출할 수 있도록 하는 고압 검출부;

유입된 전압을 반파 정류후, 안정된 전압으로 평활하고 안정기 출력의 단락을 검출하여 마이컴에 전달하는 단락 검출부;

유입된 전압을 반파 정류후, 출력되는 전압을 비교하여 램프의 정상 점등 상태를 마이컴에 출력하는 정상 상태 검출부;

영상변류기를 통하여 누설전류를 검출하고, 이 신호를 증폭시켜 마이컴에 전달하는 누설전류 검출 회로부;

소정의 프로그램에 의해 상기 각각의 검출단에서 들어온 정보를 분석하여 정상전원상태, 차단상태, 고압 발생 상태, 누전차단 상태 및 단락 차단 상태를 판단하는 마이컴;

상기 마이컴에서 판단된 정상전원상태, 차단상태, 고압 발생 상태, 누전차단 상태, 단락 차단 상태 등의 정보를 표시하여 사용자가 동작상태 및 이상상태를 알 아보기 쉽게 하는 LED 표시부;

이상 상태의 검출로 인해 상기 마이컴에 의해 차단된 회로를 재시동 시키기 위해 외부에 리셋 스위치 SW1가 눌러지면 정상 재 점등을 시도하는 스위치 입력부;

상기 마이컴의 전원 입력시 초기화 기능을 수행하는 초기화 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 안정기.
제 1항에 있어서, 상기 안정기 입력전원 차단부는,

마이컴 U1의 포트RA1으로부터 "H"신호가 나오면 저항 R10를 통해 트랜지스터 Q2의 베이스 단자에 전류가 유입되고, Q2는 이로 인해 콜렉터단과 에미터단에 전류가 흐를수 있는 ON상태로 되며 Q2의 콜렉터단에 연결된 릴레이 LS1의 코일에 전류를 흘려 AC220V점접을 붙여 주게 되며, 이로 인해 안정기 코일측으로 유입되던 전류가 차단됨으로 안정기를 차단 상태로 만드는 것을 특징으로 하는 고효율 안정기.
제 1항에 있어서, 상기 고압 검출부는,

안정기 출력의 전압을 검출하기 위해 저항R5을 통해 유입된 전압을 다이오드 D7로 반파 정류후, C4,R15로 구성된 미분 회로를 통해 고압이 발생되는 펄스만을 필터링한 후, OP AMP U2C의 (+)에 고압 신호를 전달하며 U2의 보호를 위해 ZD2으로 입력 전압을 제한하고 U2C의 (-)단자와 비교하여 높으면 “H"출력을 낮으면”L"출력을 내도록 하고, 다이오드 D2를 통해 C2에 전압을 유지시키도록 하여 좁은 펄스 입력 신호를 적분 시켜 마이컴 U1이 “H"로 검출 할수 있도록 만들고, 고압이 유기 되지 않을시 U2C(+)단자에는 펄스가 유입되지 않아 U2C출력도 "L"상태를 유지하고 D2를 거쳐 C2에 충전되어 있는 전류를 R2을 통해 방전시켜 마이컴 U1에 입력되는 신호가 ”L"상태로 되게 만들어 고압의 유무를 검출 할수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 고효율 안정기.