KR20080074429A - 벅컨버터형 고효율 소형 딤머 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벅_컨버터(Buck_Convertor)회로를 응용한 에너지 절감형 조명 조도 조절기에 관한 것으로 형광등 및 백열등과 같은 램프류에 광범위하게 적용을 할 수 있으며 회로의 구성을 최대한 간단하게 구현하여 저렴한 비용으로 기존의 형광등 및 기타 램프에 대하여 사용자들이 손 쉽게 조도 조절기를 사용할 수 있는 수단을 제공함과 동시에 불필요한 조명의 조도를 조절함으로 조명 에너지의 절감을 할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

본 발명은 사용자의 조작에 의하여 일정한 구형파를 생성하는 콘트롤러와 콘트롤러에서 받은 구형파를 직접 제어하는 스위칭단과 스위칭 파형을 고르게 평활하는 필터회로 구성되어 진다. 사용자의 조작 및 기타외부제어에 의하여 구형파의 온/오프비가 변화되며 이렇게 변화된 듀티비에 따라 스위칭단의 고속 스위치가 동작하며, 이러한 동작의 결과로 출력단의 출력 전류를 제어하여 궁극적으로는 출력 전류 전압을 제어하여 효율적인 조명의 조도조절 가능하도록 하는데 그 특징이 있다.

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Description

벅컨버터형 고효율 소형 딤머 {High Efficiency Smart Dimmer of Buck_Convertor type}

도1 은 기존의 위상제어 방식의 출력 전압 파형.

도2 는 종래의 하프브릿지 형태의 구성도.

도3 은 종래의 풀브릿지 형태의 구성도.

도4 은 본 발명의 실시예에 따른 조도 조절기의 블록도.

도5 는 본 발명의 실시예에 따른 출력 파형.

도6 는 일반적인 전자기기의 정류회로부.

본 발명은 종래의 위상제어형 조도 조절기의 문제점을 해소하고 상대적으로 많은 부품이 소요되는 기존의 하프브릿지 및 풀브릿지 형태에서 벗어나 간단한 회로구성으로 보다 향상된 전력의 품질을 유지하면서 기존의 램프들에 대한 효과적인 조도 조절을 할 수 있도록 하는 장치에 관한 것이다.

도 1은 기존의 위상제어 방식의 전압 파형을 도시 하였다. 기존의 위상제어 방식은 도 1에서와 같이 전압 파형의 왜곡이 심각하여 전자부품을 사용하는 기기에는 치명적인 결과를 초래한다. 따라서 종래의 위상제어 방식은 백열등과 같이 전자 부품을 동반하지 않는 램프에서만 사용이 가능하다.

도 2와 도3 은 기존의 하프브릿지 및 풀브릿지 형태의 회로 구성을 도시하였다. 도 2와 도3 에서와 같이 하프브릿지 및 풀브릿지 형태는 최소한 2개 및 4개의 스위칭단을 구동하여야 함으로 많은 주변 부품들이 필요하고 스위칭 소자가 많은 만큼 스위칭시에 발생하는 손실도 크다. 또한 많은 부품의 구성으로 인하여 소형화가 어려워 일반 조명용 스위치 공간내에 설치하는 것이 불가능하다.

또한, 하프브릿지 및 풀브릿지 형태의 제품은 입력 전원인 AC파형에 대한 양음 판별회로가 필요하고, AC 위상으로의 전환을 위하여 위상반전시 데드타임이 필요하고, 이 데드타임 전환시 과도한 서지 전압이 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하고자 하는 것으로, 종래의 AC위상의 출력을 DC위상의 출력으로 전환하여 전력의 품질을 개선하고 저렴한 비용으로 효과적인 조도 조절을 가능하도록 하여 조명 에너지의 절감은 물론 효율적인 조명의 사용을 가능하도록 하는 고효율 조명 조도조절기를 제공함에 있다

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 조도 조절기는 전원입력단과 부하 사이에 접속되어 조도를 조절하기 위한 고효율 소형 딤머에 있어서,

전원입력단과 접속되어 있는 정류부와;

상기의 정류부와 접속되어 있는 PFC회로와;

상기의 PFC회로와 출력단 사이에 접속 되어 있는 스위칭부와;

조도 조절명령에 따른 듀티율을 가지는 구형파 펄스를 출력하는 마이크로 프로세서와;

스위칭부을 통하여 부하에 인가되는 전압에 포함된 리플성분을 제거하기 위한 저역통과필터부와;

상기의 저역필터부를 통하여 출력전압 레벨을 감지하는 출력전압검지부를 포함함을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 조도 조절기의 블록도를 도시한 것이며, 도5는 본 발명의 실시예에 따른 출력 파형을 도시 하였다.

도 4를 참조하면, 전원입력단를 통하여 공급된 전원을 DC화하는 정류부(70)을 통하여 전력 품질의 안정화와 고효율화를 하기위한 PFC회로(20)를 거쳐 스위칭부(30)에 전원을 공급한다. PFC회로(20)에 대한 상세한 설명은 이미 공지된 구성이므로 구체적인 설명을 언급하지 않는다.

스위칭부(30)은 콘트롤부의 마이크로콘트롤러(40)에서 출력되는 온/오프 신호에 따라 온/오프 동작을 수행하여 스위칭된 전원을 리플제거 동작을 수행하는 저역필터부(50)로 공급한다. 이때 마이크로콘트롤러(40)는 사용자의 조작 및 기타 센서의 입력에 의하여 온/오프 비율을 조정할 수 있으며, 저역필터부(50)를 통과한 전원에 대한 크기를 출력전압검지부(60)을 통하여 입력받는다. 이러한 동작은 마이크로콘트롤러(40)의 제어 값이 부하의 조건에 따라 변화되지 않고 정확히 출력될 수 있도록 하여 준다.

스위칭부(30)의 스위칭 소자로는 고속 스위칭이 가능하며 스위칭 손실이 매우 적은 절연게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)를 사용한다. 이 스위칭부(30)의 절연게이트 바이폴아 트랜지스터(IGBT)를 구동하기 위한 전원은 정류부(70)에서 생성된 -5V와 +15V를 공급받아 구동한다. 스위칭부(30)의 구동 주파수는 20Khz이상의 고속 주파수를 사용하며, 스위칭시 발생하는 스위칭 노이즈를 제거하기 위하여 스너버회로를 포함한다.

본 발명의 일실시예에서 구동으로 출력파형은 도 4에서와 같이 60Hz 전원에 대하여 120Hz의 형태의 DC전원으로 출력된다. 이러한 파형은 도 6과 같이 모든 전자식 기기에 내장되어 있는 정류회로에서 나타나는 파형과 동일함으로 전자식 기기에는 아무런 영향을 주지 않는다. 따라서 전자식 기기의 정류회로를 제거할 수도 있다. 또한 전원 주파수에 민감한 자기식 형태인 트랜스포머 기기에는 출력파형의 온/오프비, 즉 듀티비를 50% 이하로 출력하면 동일한 동작 성능을 발휘할 수 있다. 따라서 전자식에 비하여 전력 품질이 낮은 자기식의 제품에도 높은 전력의 품질을 유지하면서 효과적인 조명 조도조절을 할 수 있다.

이상에서와 같이 기존의 전자식 안정기 및 램프들에 대하여 가장 간단하면서 효과적인 조명 조도조절의 수단을 제공하고, 아울러 자기식 안정기의 램프에는 사용전력에 대하여 더욱더 향상된 전력 품질을 유지하면서 효과적인 조명 조도조절의 수단을 제공한다.

이러한 효과에 의하여 불필요한 조명의 사용을 보다 합리적으로 사용할 수 있으며, 이러한 사용의 결과로 조명 에너지의 절감 효과를 극대화할 수 있다.

또한 향후 형광등 및 기타 조명을 대체해 나갈 LED와 같은 DC전원 조명의 사용시 별도의 정류회로부 및 제어기를 사용하지 않고도 곧바로 조명의 조도를 조절 할 수 있는 수단이 제공된다.

Claims (4)

1. 전원입력단과 부하사이에 접속되어 조도를 조절하기 위한 벅컨버터형 고효율 소형 딤머에 있어서,

   전원입력단에서 정류부를 통과하여 접속되어 있는 PFC회로와;

   상기의 PFC회로와 접속되어 있는 스위칭부와;

   조도 조절명령에 따른 듀티율을 가지는 구형파 펄스를 발생하여 출력하는 마이크로 프로세서와;

   상기의 스위칭부에서 출력되는 전압을 부하단 기기에 영향을 주지 않도록 하는 저역통과필터부와;

   저역통과필터부를 통하여 출력되는 전압을 검지하여 출력전압을 정확하게 제어할 수 있도록 하는 출력전압검지부를 포함함을 특징으로 하는 조도조절기.
2. 청구항 1에 있어서 상기 저역필터는 LC 필터임을 특징으로 하는 조도 조절기.
3. 청구항 1에 있어서 상기의 저역필터부를 통과한 전압의 레벨을 검지하는 출력전압검지부를 포함하는 조도 조절기.
4. 청구항 3에 있어서 출력전압검지부는 OPAMP를 이용한 전압 검지 및 CT를 이용한 전류 검지도 할 수 있는 특징을 더 포함하는 조도조절기.

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