KR20050059397A

KR20050059397A - Switching mode power supply of high power factor and high efficiency

Info

Publication number: KR20050059397A
Application number: KR1020040042614A
Authority: KR
Inventors: 박준호
Original assignee: 박준호
Priority date: 2003-12-13
Filing date: 2004-06-10
Publication date: 2005-06-20

Abstract

본 발명은 모든 전기전자 제품에 사용하는 전원공급장치에 관한 것으로, 입력되는 교류전원을 반파 또는 전파 정류하여 출력하는 정류수단; 정류수단의 출력신호를 평활시키는 제1평활회로부; 제1평활회로부의 출력신호를 후단으로 전송하고, 후단의 신호가 제1평활회로부로 전달되는 것을 차단하는 피드백 차단부; 및 피드백 차단부를 경유하여 전송된 제1평활회로부의 출력신호를 출력단에서 피드백되는 스위칭 고주파수를 이용하여 고주파수로 천이시켜 제1평활회로부의 출력신호에서 리플전압을 감소시켜 출력하는 제2평활회로를 포함하여 구성되는 출력단 고주파수를 이용한 고역률 및 고효율의 고전압발생 변환정류장치이다.The present invention relates to a power supply device for use in all electrical and electronic products, rectifying means for outputting by half-wave or full-wave rectified input AC power; A first smoothing circuit unit for smoothing an output signal of the rectifying means; A feedback blocker which transmits an output signal of the first smoothing circuit part to a rear end and blocks the signal of the rear end from being transmitted to the first smoothing circuit part; And a second smoothing circuit configured to reduce the ripple voltage in the output signal of the first smoothing circuit part by shifting the output signal of the first smoothing circuit part transmitted via the feedback blocking part to a high frequency using a switching high frequency fed back from the output terminal. High power factor and high efficiency high voltage generation conversion rectifier using high frequency output stage.

Description

Switching Mode Power Supply of High Power Factor and High Efficiency with High Power Factor and High Efficiency

본 발명은 전력변환장치에 관한 것으로, 상세하게는 스위칭 모드 전원 공급장치에서 역률을 개선시킨 전력변환장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power converter, and more particularly, to a power converter having an improved power factor in a switched mode power supply.

이하에서는, 스위칭 모드 전원 공급장치의 하나인 형광등의 전자식 안정기를 중심으로 설명한다.Hereinafter, an electronic ballast such as a fluorescent lamp, which is one of the switching mode power supplies, will be described.

전자식 안정기의 구조의 일례가 출원인이 획득한 특허등록 제10-0356270호에 상세히 기재되어 있다. 전자식 안정기의 회로구조는 보통 정류부, 스위칭부, 인버터부, 부하부 등으로 구성된다. An example of the structure of the electronic ballast is described in detail in Patent Registration No. 10-0356270 obtained by the applicant. The circuit structure of an electronic ballast is usually composed of a rectifying part, a switching part, an inverter part and a load part.

정류부는 60Hz의 상용 교류전원을 입력받아 2개의 직류전원을 발생한다. 발생된 제1 직류전원은 인버터부로 입력되고, 제2 직류전원은 스위칭부로 입력된다.The rectifier receives two commercial AC power sources of 60 Hz and generates two DC power sources. The generated first DC power is input to the inverter unit, and the second DC power is input to the switching unit.

인버터부에 입력되는 제1 직류전원은 전파정류회로부 및 평활회로부에 의하여 발생되는 데, 정류회로부는 다이오드 브리지를 이용하여 교류전원을 전파정류하여 출력하고, 평활회로부는 전파정류회로부로부터 출력되는 전원에서 리플(ripple)성분을 감소시켜 출력한다. 여기서, 제1 직류전원은 상대적으로 고전압 전원이다.The first DC power input to the inverter unit is generated by the full-wave rectifying circuit section and the smoothing circuit section, the rectifying circuit section is a full-wave rectified AC power output using a diode bridge, the smoothing circuit section from the power output from the full-wave rectifying circuit section Reduce the ripple component and output. Here, the first DC power source is a relatively high voltage power source.

스위칭부로 입력되는 제2 직류전원은 교류전원을 전파정류하는 별도의 다이오드 브리지를 이용한다. 스위칭부는 PWM(Pulse Width Modulation)의 IC(Integrated Circuit)를 사용하여 제2 직류전원을 고주파수의 구형파 신호로 변환시켜 출력한다. 제2 직류전원을 스위칭 소자를 구동시키는 저전압 전원이다. 스위칭부에서 출력되는 구형파 신호는 드라이브 트랜스포머 등을 거쳐 인버터로 입력된다.The second DC power input to the switching unit uses a separate diode bridge for full-wave rectifying the AC power. The switching unit converts the second DC power source into a high frequency square wave signal by using an integrated circuit (IC) of PWM (Pulse Width Modulation). The second DC power supply is a low voltage power supply for driving the switching element. The square wave signal output from the switching unit is input to the inverter through a drive transformer or the like.

인버터는 스위칭부에서 입력되는 구형파 주파수에 따라 제1 직류전원을 제1 직류전원 레벨의 구형파 구동신호로 변환시킨다. 구형파 구동신호는 부하부로 입력되어 램프 등을 점등시킨다.The inverter converts the first DC power into a square wave driving signal of the first DC power level according to the square wave frequency input from the switching unit. The square wave driving signal is input to the load portion to light a lamp.

도1은 종래 전자식 안정기의 정류부 고전압발생부의 회로도이다. 도1에 도시된 바와같이, 입력되는 교류전원은 다이오드 브리지에 의하여 전파 정류되어 노드(O)로 출력된다. 노드(O)의 출력전압은 콘덴서(C1,C2)에 의하여 1차적으로 평활된 후, 후단의 AC/DC 분리회로에 인가되어 2차적으로 평활된다. 노드(O)의 출력전압에는 피크 전압과 평균 직류출력전압 사이에 리플 전압이 존재하는 데, 후단의 AC/DC 분리회로의 초크(choke)에 의해 대부분 차단된다. 여기서, 초크는 매우 큰 값을 가지는 인덕터로서, 직류를 쉽게 통과시키고 교류성분은 차단한다. 그 결과, 대부분의 리플전압은 초크 양단에 나타난다. 한편, 콘덴서(C3)의 값이 크면 교류성분에 대해서 단락된 회로와 같이 동작하고, 직류성분에 대해서는 차단회로와 같이 동작한다. 따라서, 교류성분은 콘덴서(C3)를 통해 접지되고 직류성분만 콘덴서(C3) 양단에 나타나게 되어 인버터부를 콘덴서(C3) 양단에 연결하면 보다 개선된 직류전압을 얻을 수 있다.1 is a circuit diagram of a rectifier high voltage generator of a conventional electronic ballast. As shown in Fig. 1, the input AC power is full-wave rectified by the diode bridge and output to the node O. The output voltage of the node O is first smoothed by the capacitors C1 and C2, and then applied to the AC / DC separation circuit of the rear stage to be secondly smoothed. In the output voltage of the node O, a ripple voltage exists between the peak voltage and the average DC output voltage, and is mostly cut off by a choke of the AC / DC separation circuit of the rear stage. Here, the choke is an inductor having a very large value, easily passes a direct current and blocks an alternating current component. As a result, most of the ripple voltage appears across the choke. On the other hand, when the value of the capacitor C3 is large, it operates like a short circuited circuit for an AC component, and operates like a cutoff circuit for a DC component. Therefore, the AC component is grounded through the capacitor C3, and only the DC component appears at both ends of the capacitor C3. Therefore, when the inverter unit is connected to both ends of the capacitor C3, an improved DC voltage can be obtained.

여기서, 정류부의 소자들은 입력측 교류전원의 주파수에 맞추어 설계되어 있다. 이는, 지금까지 정류회로 및 평활회로가 입력측 교류전원의 영향에 지배되는 것으로 인식하여 왔기 때문이다. 이로인해, 초크 인덕터(L)는 1.5 H 이상의 인덕턴스를 가져야 한다. 초크 인덕터(L)의 인덕턴스가 커지면, 인덕터의 크기가 커지게 되어 안정기의 가격 경쟁력을 약화시키고, 안정기의 대형화를 초래하게 된다.Here, the elements of the rectifier are designed to match the frequency of the input side AC power supply. This is because the rectifier circuit and the smoothing circuit have been recognized to be controlled by the influence of the input AC power. Because of this, the choke inductor L should have an inductance of at least 1.5 H. As the inductance of the choke inductor L is increased, the size of the inductor is increased, which weakens the price competitiveness of the ballast and causes the size of the ballast to be enlarged.

또한, 평활회로의 출력단인 커패시터(C3) 양단의 출력전압에서 나타나는 리플성분은 입력측 교류전원의 주파수, 즉 120Hz의 주파수를 가지고 있어서, 출력전압에서 직류성분을 최대로 활용하는 데 한계가 있다. 이러한 한계는 전자식 안정기의 역률을 향상시키는 데 걸림돌이 되고 있다.In addition, the ripple component appearing at the output voltage across the capacitor C3, which is the output terminal of the smoothing circuit, has a frequency of the input AC power, that is, a frequency of 120 Hz, and thus has a limitation in maximizing the use of the DC component at the output voltage. This limitation is an obstacle to improving the power factor of the electronic ballast.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 정류부의 평활회로에 쓰이는 인덕터의 인덕턴스를 낮추어 안정기의 가격 경쟁력을 강화하고, 안정기의 소형화에 기여할 수 있는 구성의 회로를 제공하는 것으로 목적으로 한다. 또한, 평활회로의 출력부의 리플성분을 직류성분으로 최대한 변환시킴으로써 역률 및 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a circuit having a configuration that can reduce the inductance of an inductor used in the rectifier smoothing circuit, thereby enhancing the price competitiveness of the ballast and contributing to the miniaturization of the ballast. Moreover, it aims at improving a power factor and an efficiency by converting the ripple component of the output part of a smoothing circuit to a direct current component as much as possible.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 인버터부 또는 부하부의 고주파수가 입력 전원단에 영향을 미치지 않도록 차단하면서 인버터부 등의 고주파수가 평활회로부의 출력단으로 피드백하여 리플성분의 저주파수를 고주파수로 변환시킴으로써, 리플성분에서 직류성분을 추가적으로 추출하여 이용할 수 있는 평활회로를 갖는 전자식 안정기를 제공한다. 여기서, 평활회로에 사용되는 초크 인덕터는 부하부의 고주파수에 맞도록 설계된다.In order to achieve the above object, the present invention blocks the high frequency of the inverter unit or the load unit so as not to affect the input power supply terminal, while the high frequency of the inverter unit feeds back to the output terminal of the smoothing circuit unit, thereby converting the low frequency of the ripple component into the high frequency ripple. It provides an electronic ballast having a smoothing circuit that can be extracted by using a direct current component from the component. Here, the choke inductor used in the smoothing circuit is designed to match the high frequency of the load portion.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도2는 본 발명에 따른 전자식 안정기에서 정류부 고전압발생부의 회로도이다. 도2에 도시된 바와같이, 고전압발생부는 교류전원 입력측에 연결된 다이오드 브리지(21), 1차평활회로(22), 피드백차단부(23), 2차평활회로(24), 다수의 써미스터(TH1∼TH3) 등으로 구성된다.2 is a circuit diagram of the rectifier high voltage generator in the electronic ballast according to the present invention. As shown in Fig. 2, the high voltage generator comprises a diode bridge 21, a primary smoothing circuit 22, a feedback interrupter 23, a secondary smoothing circuit 24, and a plurality of thermistors TH1 connected to the AC power input side. TH3) and the like.

도2에 도시되지는 않았지만, 다이오드 브리지(21)의 전단에는 배리스터, 커패시터, 인덕터 등이 연결되어, 과도한 입력전압을 안전한 레벨로 클램핑하고, 입력교류전원으로부터 과도한 전류가 유입되는 것을 차단하며, 잡음 제거 등의 역할을 하는 입력전원 안정부가 추가되어 있다.Although not shown in FIG. 2, a varistor, a capacitor, an inductor, and the like are connected to the front end of the diode bridge 21 to clamp an excessive input voltage to a safe level, to prevent excessive current from flowing from the input AC power supply, and to prevent noise. An input power stabilizer is added to remove it.

브리지 다이오드(21)는 60Hz의 교류전압을 120Hz의 직류전압으로 전파정류한다. 교류전압을 직류전압으로 바꾸기 위해서 보통 정류용 다이오드를 사용한다. 하나의 다이오드에서는 반파정류(플러스와 마이너스가 교대로 변화하는 전압에서 플러스측 또는 마이너스측 중 어느 한쪽만 사용)밖에 할 수 없지만, 다이오드를 4개 조합하면 전파정류를 할 수 있다. 4개의 다이오드를 조합한 것을 다이오드 브리지(diode bridge)라고 한다. 다이오드 브리지의 일측 노드에 연결된 스위치는 교류 입력전압(110V 또는 220V)에 따라 선택하여 사용한다. 다이오드 브리지(21)에서 전파정류되어 노드(O)로 출력된다. 노드(O)의 후단에는 써미스터(TH1)를 통하여 1차평활회로(22)가 연결되어 있다.The bridge diode 21 full-wave rectifies the AC voltage of 60 Hz into a DC voltage of 120 Hz. In order to convert AC voltage into DC voltage, rectifier diode is usually used. Only one diode can be used for half-wave rectification (either plus or minus on alternating voltages between plus and minus), but full-wave rectification can be achieved by combining four diodes. The combination of four diodes is called a diode bridge. The switch connected to one node of the diode bridge is selected according to the AC input voltage (110V or 220V). Full-wave rectified in the diode bridge 21 and output to the node (O). The primary smoothing circuit 22 is connected to the rear end of the node O through thermistor TH1.

1차평활회로(22)는 커패시터(C1,C2)에 의하여 다이오드 브리지(21)의 출력전압을 평활시킨다. 커패시터(C1,C2)의 충전과 방전, 다이오드(D1,D2,D3)의 전류방향 결정에 의하여 평균 직류출력전압이 상승된 평활된 120Hz 직류전압이 출력된다. 노드(Q)의 출력전압은 노드(O,P)의 전압보다 평활된 직류전압이 출력되어 평균 직류출력전압이 상승되기는 하지만, 120Hz의 저주파수와 커패시터(C1,C2)에 의한 시정수의 한계로 리플전압이 상당한 크기로 존재한다. 리플전압의 크기는 평균 직류출력전압의 크기에 영향을 미친다. 또한, 커패시터(C1,C2) 등의 사용으로 역률이 저하되어 있다.The primary smoothing circuit 22 smoothes the output voltage of the diode bridge 21 by the capacitors C1 and C2. By smoothing and discharging the capacitors C1 and C2 and determining the current direction of the diodes D1, D2 and D3, a smoothed 120 Hz DC voltage with an increased average DC output voltage is output. The output voltage of node Q is higher than the voltages of nodes O and P, so that the average DC output voltage is increased. However, due to the low frequency of 120Hz and the limitation of time constant by capacitors C1 and C2, Ripple voltage is present at a significant magnitude. The magnitude of the ripple voltage affects the magnitude of the average DC output voltage. In addition, the power factor is lowered due to the use of capacitors C1 and C2.

피드백차단부(23)는 2차평활회로(24) 또는 인버터측으로부터 피드백되어 인가될 수 있는 전압이나 주파수 등의 영향이 1차평활회로(22) 등의 전단 구성요소들에 영향을 미치지 않도록 차단한다. 피드백차단부(23)는 2개의 다이오드(D4,D5)를 사용하여 구성한다.The feedback blocking unit 23 is blocked so that the influence of voltage or frequency, which may be fed back from the secondary smoothing circuit 24 or the inverter, does not affect the front end components of the primary smoothing circuit 22 or the like. do. The feedback interrupter 23 is constructed using two diodes D4 and D5.

2차평활회로(24)는 1차평활회로(22)의 출력신호에서 리플전압을 차단하여 보다 평활된 전압을 출력한다. 2차평활회로(24)의 인덕터(L')는 직류성분에 대해서는 매우 낮은 저항을 가져 쉽게 통과시키고 교류성분에 대해서는 높은 저항을 가져 차단시킨다. 그 결과, 1차평활회로(22)에서 출력된 직류전압에서 직류성분만이 콘덴서(C3')의 양단에 나타나게 되어 보다 평활된 직류전압이 출력되어 인버터에 입력된다.The secondary smoothing circuit 24 outputs a smoother voltage by cutting off the ripple voltage from the output signal of the primary smoothing circuit 22. The inductor L 'of the secondary smoothing circuit 24 has a very low resistance to the direct current component and passes easily, and has a high resistance to the alternating current component to block. As a result, only a DC component is shown at both ends of the capacitor C3 'from the DC voltage output from the primary smoothing circuit 22, and a smoother DC voltage is output and input to the inverter.

여기서, 2차평활회로(24)는 인버터에 연결되어 있는 데, 여러 실험을 통하여 인버터의 고주파수가 평활회로(22,24)에 영향을 미치고 있음을 확인하였다. 즉, 인버터의 25kHz∼50kHz 고주파수를 이용하여 2차평활회로(24)의 120Hz 출력전압을 25kHz∼50kHz 고주파수의 전압으로 주파수 천이시키면, 무효전력을 이루는 리플전압에서 유효전력을 추출할 수 있음을 확인하였다. 인버터로부터 피드백되는 고주파 스위칭 주파수는 120Hz 리플전압을 25kHz∼50kHz 고주파수의 리플전압으로 변환시킨다. 이때, 평균 직류출력전압의 크기가 입력 교류전압의 피크값의 95%이상으로 증가한다. 이는 120Hz에서 평균 직류출력전압의 크기가 입력 교류전압의 피크값의 70%인 점을 고려하면 40∼50% 정도 상승한 것으로, 이를 역률차원에서 보면 역률이 96% 이상이 됨을 의미한다.Here, although the secondary smoothing circuit 24 is connected to the inverter, it was confirmed through various experiments that the high frequency of the inverter affects the smoothing circuits 22 and 24. That is, when the frequency shift of the 120 Hz output voltage of the secondary smoothing circuit 24 to the voltage of 25 kHz to 50 kHz high frequency using the 25 kHz to 50 kHz high frequency of the inverter, it can be confirmed that the effective power can be extracted from the ripple voltage which constitutes reactive power. It was. The high frequency switching frequency fed back from the inverter converts the 120 Hz ripple voltage into a ripple voltage of 25 kHz to 50 kHz high frequency. At this time, the magnitude of the average DC output voltage increases to 95% or more of the peak value of the input AC voltage. This is about 40-50% increase considering that the average DC output voltage is 70% of the peak value of the input AC voltage at 120Hz, which means that the power factor is 96% or more.

한편, 2차평활회로(24)에서 인덕터(L')는 출력전력 200W, 전압 220V 환경하에서 120Hz 주파수는 약 1.9 H(헨리) 정도의 인덕턴스를 필요하였지만, 25kHz∼50kHz 주파수는 약 5.3 mH(헨리) 정도의 인덕턴스만으로 충분하다. 즉, 주파수 환경을 고주파수로 변환시킴으로써, 인덕턴스 값이 약 300 배 이상으로 낮추며, 이러한 인덕턴스 값의 감소는 인덕터의 코어 크기(core size)를 약 20배 줄인다.On the other hand, in the secondary smoothing circuit 24, the inductor L 'required an inductance of about 1.9 H (Henry) at 120 Hz frequency under an output power of 200 W and a voltage of 220 V. However, the frequency of 25 kHz to 50 kHz was about 5.3 mH (Henry). Inductance of) is enough. In other words, by converting the frequency environment to high frequency, the inductance value is lowered by about 300 times or more, and the reduction of the inductance value reduces the inductor core size by about 20 times.

또한, 인덕터(L')의 인덕턴스 등의 감소는 커패시터(C3')의 커패시턴스를 1/3.7 배 정도로 감소시킨다.In addition, the reduction of the inductance and the like of the inductor L 'reduces the capacitance of the capacitor C3' by about 1 / 3.7 times.

그 밖에, 써미스터(TH1,TH2,TH3)는 각 소자의 후단에서 발생할 수 있는 순간적인 과도전류로 인하여 전단의 회로가 파손되거나 오동작되는 것을 방지하기 위하여 삽입된다.In addition, thermistors TH1, TH2, and TH3 are inserted to prevent the circuits at the front end from being broken or malfunctioned due to instantaneous transients that may occur at the rear ends of the devices.

도3a 내지 도3d는 본 발명의 고전압 발생부의 각 노드의 출력파형을 도시하고 있다. 도3a는 입력되는 교류전원의 파형이고, 도3b는 다이오드 브리지를 통과한 후의 노드(P)의 출력파형이고, 도3c는 1차평활회로에서 출력되는 노드(Q)의 출력파형이고, 그리고 도3d는 2차평활회로에서 출력되는 노드(R)의 출력파형이다. 도3a 내지 도3d에서 알 수 있듯이, 1차평활회로에서는 유효전력의 전압이 피크전압의 70%를 나타내고 있으나, 2차평활회로에서는 유효전력의 전압이 피크전압의 95%를 나타내고 있어서, 역률이 크게 향상되어 있음을 확인할 수 있다.3A to 3D show the output waveforms of each node of the high voltage generator of the present invention. FIG. 3A is a waveform of an AC power input, FIG. 3B is an output waveform of the node P after passing through the diode bridge, FIG. 3C is an output waveform of the node Q output from the primary smoothing circuit, and FIG. 3d is an output waveform of the node R output from the secondary smoothing circuit. 3A to 3D, in the first smoothing circuit, the voltage of the effective power represents 70% of the peak voltage. In the second smoothing circuit, the effective power voltage represents 95% of the peak voltage. It can be seen that it is greatly improved.

도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정류부 고전압발생부의 회로도이다. 도4의 회로는 도2의 회로와 비교하여, 1차평활회로 및 2차평활회로를 다르게 구성하고 있다. 도4에 도시된 바와같이, 1차평활회로(42)는 1개의 인덕터(L4)로 구성되고, 2차평활회로(44)는 직렬로 연결된 2개의 커패시터(C4,C5)로 구성된다. 여기서, 출력 직류전압은 직렬 연결된 2개의 커패시터(C4,C5)의 양단에 걸리는 전압이다.4 is a circuit diagram of a rectifier high voltage generator according to another exemplary embodiment of the present invention. The circuit of FIG. 4 has a primary smoothing circuit and a secondary smoothing circuit different from those of FIG. As shown in Fig. 4, the primary smoothing circuit 42 is composed of one inductor L4, and the secondary smoothing circuit 44 is composed of two capacitors C4 and C5 connected in series. Here, the output DC voltage is a voltage across both capacitors C4 and C5 connected in series.

도4의 회로는 도1의 종래 회로와 비교할 때, 1차평활회로에서 3개의 다이오드와 2개의 커패시터가 제거됨으로써 전력손실이 크게 감소된다. 또한, 역률이 98% 이상으로 향상되며, 정류된 직류전압의 증가는 부하 전류의 감소로 이어져 입력 전력을 줄인다. 결국, 도4의 회로를 사용하면, 도1의 회로를 사용할 때 보다 10 내지 30% 정도의 에너지가 절약된다.Compared with the conventional circuit of FIG. 1, the circuit of FIG. 4 significantly reduces power loss by eliminating three diodes and two capacitors in the primary smoothing circuit. In addition, the power factor is improved to 98% or more, and the increase in the rectified DC voltage leads to a decrease in the load current, thereby reducing the input power. As a result, using the circuit of FIG. 4 saves about 10 to 30% more energy than using the circuit of FIG.

한편, 안정기는 자려발진방식과 타려발진방식으로 나눌 수 있는 데, 자려발진방식에서는 퓨리에 시리즈 이론에 의하여 하모닉스가 발생한다. 이 때, 제2고조파 이상의 신호성분을 모두 합한 값은 기본파 신호의 65% 정도이다. 그런데, 형광등의 밝기에 직접 영향을 주는 전류는 기본파 신호이고, 다른 고조파 신호들은 형광등에서 열로 소멸된다. 즉, 부하부의 공진회로는 기본파 신호에 맞추어 설계된 인덕터와 커패시터에 의하여 직렬 공진되면서 최대 에너지를 형광등에 전송하도록 구성되어 있는 데, 고조파 신호의 전류는 직렬 공진회로를 구성하는 인덕터에서 (I_max)² 에 비례하는 크기의 에너지를 발생시켜 열로 소모된다.On the other hand, the ballast can be divided into self-oscillation method and oscillation oscillation method, in which the harmonics are generated by Fourier series theory. At this time, the sum of all signal components of the second harmonic or higher is about 65% of the fundamental wave signal. However, the current directly affecting the brightness of the fluorescent lamp is a fundamental wave signal, and other harmonic signals are dissipated as heat in the fluorescent lamp. That is, the resonant circuit of the load part is configured to transmit the maximum energy to the fluorescent lamp while resonating in series by the inductor and the capacitor designed for the fundamental wave signal, and the current of the harmonic signal is (I _max ) ^It generates energy in proportion to ^{2 and} is consumed as heat.

그러나, 타려발진방식에서는 하모닉스가 없고, 기본파 신호만이 형광등에 전송된다. 따라서, 타려발진방식을 이용하면, 고조파 신호에서 소모되는 에너지 손실이 없어서, 에너지 효율이 증가된다. 자려발진방식과 비교하여, 타려발진방식은 63% 정도의 에너지 절약 효과가 있다. 만약, 타려발진방식을 이용하여 조도를 20% 정도 증가시키고자 하면, 자려발진방식보다 약 55% 정도의 에너지 절약 효과가 있다.However, in the oscillation method, there is no harmonics, and only the fundamental wave signal is transmitted to the fluorescent lamp. Therefore, when the oscillation method is used, there is no energy loss consumed in the harmonic signal, thereby increasing the energy efficiency. Compared with the self-oscillation method, the oscillation method has an energy saving effect of about 63%. If you want to increase the illuminance by 20% by using the oscillation method, there is an energy saving effect of about 55% than the self-oscillation method.

이상에서는 고전압 방전등을 중심으로 설명하였으나, 모든 스위칭 모드 전원 공급장치에 응용될 수 있다. 예를들어, 퍼스널컴퓨터, 텔레비젼, 냉장고, 에어컨, 전열기, 어댑터 등의 다양한 전기전자 제품에 응용될 수 있다.In the above, the high voltage discharge lamp has been described, but it can be applied to any switching mode power supply. For example, it can be applied to various electric and electronic products such as personal computers, televisions, refrigerators, air conditioners, heaters, adapters, and the like.

이상과 같이, 정류부의 출력전압을 스위칭 주파수로 천이시키면 리플전압에서 유효전력을 추가적으로 추출할 수 있다. 그 결과, 피상전력 대비 유효전력의 값을 증가시켜 역률을 향상을 가져다 준다. 정류부의 역률 향상은 안정기의 에너지 효율성을 크게 증가시킨다. 스위칭 주파수의 피드백 이용은 평활회로에 사용되는 인덕터의 인덕턴스를 감소시켜 안정기의 가격 경쟁력을 크게 높인다. 또한, 타려발진방식을 사용함으로써 형광등의 조도 향상은 물론 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다. As described above, when the output voltage of the rectifier is shifted to the switching frequency, the effective power can be additionally extracted from the ripple voltage. As a result, the power factor is improved by increasing the value of the active power relative to the apparent power. The improvement of the power factor of the rectifier greatly increases the energy efficiency of the ballast. The use of feedback of the switching frequency greatly reduces the inductance of the inductor used in the smoothing circuit, greatly increasing the price competitiveness of the ballast. In addition, by using the oscillation method, the illuminance of fluorescent lamps can be improved and energy can be efficiently used.

도1은 종래 전자식 안정기의 정류부 고전압발생부 회로도,1 is a circuit diagram of a rectifier high voltage generator of a conventional electronic ballast;

도2는 본 발명에 따른 전자식 안정기의 정류부 고전압발생부 회로도,2 is a circuit diagram of a rectifier high voltage generator of the electronic ballast according to the present invention;

도3a 내지 3d는 본 발명의 고전압 발생부의 각 노드의 출력파형을 도시하고, 그리고3A to 3D show the output waveforms of each node of the high voltage generator of the present invention, and

도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정류부 고전압발생부의 회로도이다.4 is a circuit diagram of a rectifier high voltage generator according to another exemplary embodiment of the present invention.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 --Explanation of symbols for the main parts of the drawings-

21: 다이오드 브리지(21) 22: 1차평활회로(제1실시예)21: diode bridge 21 22: first smoothing circuit (first embodiment)

23: 피드백차단부 24: 2차평활회로(제1실시예)23: feedback blocking unit 24: secondary smoothing circuit (first embodiment)

TH1∼TH3: 써미스터 42: 1차평활회로(제2실시예)TH1 to TH3: Thermistor 42: Primary smoothing circuit (Second embodiment)

44: 2차평활회로(제2실시예)44: secondary smoothing circuit (second embodiment)

Claims

In the power converter,

Rectifying means for rectifying and outputting an input AC power by half-wave or full-wave;

A first smoothing circuit part which smoothes the output signal of the rectifying means;

A feedback blocker which transmits an output signal of the first smoothing circuit part to a rear end and blocks the signal of the rear end from being transmitted to the first smoothing circuit part; And

A second smoothing circuit for reducing the ripple voltage in the output signal of the first smoothing circuit part by shifting the output signal of the first smoothing circuit part transmitted via the feedback blocking part to a high frequency using a switching high frequency fed back from the output terminal; High power factor and high efficiency high voltage generation conversion rectifier using the output stage high frequency, characterized in that it comprises a.

The method of claim 1, wherein the feedback blocking unit

A high power factor and high efficiency high voltage generation conversion rectifier using an output terminal high frequency, characterized by using a diode.

The method of claim 1 or 2, wherein the second smoothing circuit

A high power factor and high efficiency voltage conversion conversion rectifier using an output terminal high frequency, comprising an inductor and a capacitor connected in series, wherein the common terminal of the inductor and the capacitor is an output terminal of a high voltage generator.

The method of claim 3, wherein the second smoothing circuit

A high power factor and high efficiency, high voltage generating conversion rectifier using an output stage high frequency, characterized by designing an inductor and a capacitor according to a switching high frequency.

The method of claim 4, wherein the high voltage generating rectifier device

High power factor and high efficiency high voltage generation conversion rectifier using output stage high frequency, characterized in that it is used in the environment of the oscillation method.

The method according to claim 1 or 2,

The first smoothing circuit is composed of an inductor having one terminal connected to the output terminal of the rectifying means and the other terminal connected to the feedback interrupter.

And the second smoothing circuit comprises a capacitor connected in parallel with the feedback blocking unit and the output terminal.

The method of claim 6, wherein the second smoothing circuit

A high power factor and high efficiency voltage conversion conversion rectifier using an output stage high frequency, characterized in that the capacitor is designed according to the switching high frequency of the output stage.

The method of claim 7, wherein the high voltage generating conversion rectifier