KR20110017915A

KR20110017915A - 드라이브 유닛, 예를 들어, 할로겐 램프용 드라이브 유닛, 및 대응하는 방법

Info

Publication number: KR20110017915A
Application number: KR1020117000732A
Authority: KR
Inventors: 루카 보르딘
Original assignee: 오스람 게젤샤프트 미트 베쉬랭크터 하프퉁
Priority date: 2008-06-11
Filing date: 2008-06-11
Publication date: 2011-02-22
Also published as: EP2289158A2; CN102057562A; WO2009150484A2; WO2009150484A3; US20110085362A1

Abstract

할로겐 램프들과 같은 전기 부하들을 위한 드라이브 유닛은 교류 전류가 통과해 흐르는 2차 권선을 갖는 절연 트랜스포머(T)를 포함한다. 절연 트랜스포머(T)의 2차 권선은 동기 정류기(SR) 어레인지먼트 내 전자 스위치들(M1, M2)에 결합된다. 이러한 전자 스위치들은 2차 권선을 통해 흐르는 교류 전류로부터 정류된 출력 신호를 생성하기 위해 트리거 신호(P)의 함수로써 교대로 스위칭 온 및 오프된다. 감지 인덕턴스(Lsense)는 2차 권선을 통해 흐르는 교류 전류의 영 교차들을 감지하여 동기 정류기에 대한 트리거 신호를 생성하기 위해 도전성 스트립들의 세트를 사용하여 절연 트랜스포머(T)의 2차 권선에 결합된다. 감지 인덕턴스(Lsense)는 절연 트랜스포머(T)로부터 분리된 위치에 제공된 무-코어, 비-포화 감지 트랜스포머(Ts)에 포함된다.

Description

드라이브 유닛, 예를 들어, 할로겐 램프용 드라이브 유닛, 및 대응하는 방법{A DRIVE UNIT, FOR INSTANCE FOR HALOGEN LAMPS, AND CORRESPONDING METHOD}

본 발명은 전기 부하를 위한 드라이버 유닛에 관한 것이다.

본 발명은 할로겐 램프들에 대해 가능한 애플리케이션에 특히 주의를 기울여 고안되었다. 이러한 애플리케이션 분야에 대한 언급은 단지 예시적인 것이고, 본 발명의 범위를 제한하는 의미로 해석되지 않아야 한다.

저-전압 할로겐 램프들은 현재 자기식(magnetic) 또는 전자식(electronic) 전압 트랜스포머들를 사용하여 전력이 공급된다. 이러한 두 가지 해결책들은 이들의 동작에 내재하는 상이한 메커니즘들로 인하여, 비용("재료비(Bill of Materials)" 포함)의 관점에서, 그리고 이들의 출력 파형들과 관련하여 상이하다.

자기 트랜스포머들의 경우에, 동작 주파수는 범용 AC 전원(mains) 선 주파수이고, 출력 전압은 입력과 동일한 주파수를 갖는다.

전자식 스텝-다운 컨버터들의 경우에, 입력 주파수는 선 주파수이나, 컨버터는 수십 kHz 범위의 스위칭 주파수로 동작할 수 있고, 출력 주파수는 스위칭 주파수이다.

이러한 해결책들 중 어느 하나를 선택하는 것은 공급될 전기 기구의 타입(예를 들어, 레일들 또는 소형 조명기구)에 의해 결정될 수 있는데, 그 이유는 램프의 필라멘트가 그것을 통해 흐르는 전류의 주파수에 민감하지 않기 때문이다.

전자 트랜스포머들은 자기 트랜스포머들에 비해 일정한 이점들을 나타낸다: 감소된 크기 및 중량에 부가하여, 전압 변환의 효율성이 일반적으로 더 높음(예를 들어, 250 W까지의 자기 트랜스포머에 대해 0.7-0.85, 그리고 전자 트랜스포머(ET)에 대해 0.93-0.96). 150 W 부하로의 공급에 있어 15% 더 높은 효율성은 디바이스의 50,000 시간 유효수명에 대해 1.125MWh를 절약함을 의미하고, 이것은 대략적으로 대기에 배출되는 1.125 톤 미만의 CO₂에 대응한다.

전자 트랜스포머(본질적으로 스위치-모드 전원들임)의 단점은 부하로 전달되는 전력이 케이블들의 길이에 의존할 있다는 점에 있다. 사실, 출력 신호의 주파수는 케이블들의 임피던스의 허수(실수가 아닌) 성분으로 인하여 부하 쪽으로의 케이블들에 에너지 손실들을 야기하기에 충분히 높다.

일반적인 관점에서, 케이블들이 더 길수록, 전압은 더 작고, 그리하여 부하로 전달되는 유효 전력이 더 작다. 조명 애플리케이션들의 경우에, 이것은 와트 당 루멘(lument per Watt)의 관점에서 시스템의 효능(efficacy)을 감소시키고 2 미터보다 더 긴 케이블들을 수반하는 애플리케이션들에 대해 전자 트랜스포머들이 거의 적합하지 않게 하는 반면, 10 미터 정도의 길이들은 현재 소정의 통상적인 기구들에 대해 목표가 된다.

이러한 단점을 일시적으로 완화하는 방법은 동기(synchronous) 정류 또는 소위, 다이오드 정류를 사용하여 출력 주파수를 선 주파수, 또는 선 주파수의 2배로 줄이는 것이다. 이러한 두 가지 정류 간의 차이는 사용되는 전자 스위치들의 타입들에 있다: 전자의 경우에는 MOSFET들이 사용되는 반면, 후자의 경우에는 쇼트키 다이오드(Schottky diode)들이 사용됨.

도 1 내지 도 3은 전술한 원리들에 기초한 다수의 종래의 토폴로지(topology)들의 예이다.

도 1 내지 도 3을 통해, CET 및 (수동형) 자기 트랜스포머(T)는 스텝-다운 트랜스포머들에서 사용되는 고전적인 2개의 권선들 대신에 탭핑된 2차 권선을 가진 종래의 전자 트랜스포머를 나타낸다.

도 1에 도시된 기본 다이오드 정류 토폴로지에서, 정류는 2개의 다이오드들(D1, D2)에 의해 보장되는 반면, 저역-통과 LC(즉, 인덕터/커패시터) 필터는 출력 전류의 고 주파수 성분들을 필터링하여 제거한다.

도 2의 어레인지먼트는 다시 2개의 다이오드들(D1, D2)을 포함하는 전류 더블러(current-doubler) 토폴로지에 기초하고, 각각의 다이오드는 연관된 인덕터(L)를 갖는 반면, 출력 신호 OUT+/OUT-은 다시 출력 커패시터(C)의 단자들 양단에서 취한다.

도 3은 동기 정류를 수반하는 어레인지먼트의 예시이다. 그러한 경우에, 2개의 전자 스위치들(M1, M2)(전형적으로 MOSFET들)이 동기 정류(SR) 어레인지먼트 내 절연 트랜스포머(T)의 2차 권선에 결합된다. 드라이버(P)는 정류된 신호를 생성하기 위해 2개의 스위치들의 교대하는 온/오프 스위칭(즉, 하나의 스위치가 "온"일 때 나머지 스위치가 "오프"이고, 하나의 스위치가 "오프"일 때 나머지 스위치가 "온"임)을 보장한다. 이것은 그 다음 저역-통과 LC 필터로 공급되어, 다시 출력 커패시터(C) 양단에 출력 신호를 제공한다.

앞서 지적된 바와 같이, 도 1 내지 도 3에 도시된 토폴로지들은 당업계에 널리 알려져 있고, 그리하여 본 명세서에 더 상세한 설명을 제공하는 것이 불필요하다.

쇼트키 다이오드들을 수반하는 어레인지먼트들은 병렬인 여러 다이오드들을 요구할 수 있고, 이것은 공간 소비적이면서 비용-효율성이 없는 어레인지먼트들을 야기한다. 회로 복잡도 및 전력 취급 능력 모두는 도 1 및 도 2에 도시된 "수동형" 어레인지먼트들의 경우에서보다 "동기" 정류(도 3)의 경우에 더 높다. 그리하여 동기 정류는 부하에 요구되는 전류가 비교적 높은 모든 애플리케이션들(예를 들어, 중간-높은(medium-high) 전력 능력들 또는 "와트수"를 가진 전자 트랜스포머들)에 대해 바람직하다. 사실, 집적된 드라이버들 ― 아날로드 및 디지털-지향 양자 모두 ―을 포함하여 다수의 해결책들이 시장에서 이용가능하고, 여기서, 상기 드라이버는 정류될 전압 신호에 의해 트리거된다.

그러나 도 3에 도시된 바와 같은 토폴로지는 가능한 저렴한 어레인지먼트들이 매우 요구되는 할로겐 램프들을 구동하는데 거의 허용가능하지 않다.

스위치들에 제공된 신호들을 부하 조건들에 적응함에 있어서의 유연성은 또 다른 좋은 특징이다.

사실, 동기 정류 어레인지먼트는 내부의 스위치들에 제공될 구동 신호의 타이밍에 의존한다(예를 들어, 도 3의 MOSFET들(M1 및 M2) 참조).

최적의 동작을 제공하기 위하여, 스우치들을 스위칭 온 및 오프하는 것은 스위치들이 전체 전류를 운반하지 않고 있을 때 일어나야 한다.

하나의 접근법은 전력 소비를 최소화하기 위하여 전체 전류의 절반이 하나의 분기 상에서 흐르고 있고 나머지 절반이 다른 분기 상에서 흐르고 있을 때 전이들이 일어나게 강제하는 것이다.

본 발명자는 전압-구동된 어레인지먼트에 있어서 이러한 결과가 아마도 변화하는 부하들로, 즉, 상이한 케이블 길이들 및/또는 상이한 램프 "와트수들"로 달성하기에 쉽지 않을 수 있음을 알게 되었다.

그 이유는 출력 전압과 전류 간의 위상 이동이 이러한 인자들에 의존하기 때문이다.

앞서 논의된 관련 기술과 관련하여, 특히 비용이 중요한 요소를 나타내는 소비자 애플리케이션들(예를 들어, 할로겐 램프들)에서, 단순한 프로세스로 제조되도록 적응된, 단순하면서 여전히 효과적인 어레인지먼트들을 야기할 수 있으면서, 회로의 완전한 신뢰성 및 안전성을 보장하는 드라이브 유닛들에 대한 필요성이 여전히 존재한다.

본 발명의 목적은 그러한 드라이브 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 이러한 목적은 이하의 청구범위에 기술된 특징들을 갖는 드라이브 유닛을 사용하여 달성된다. 본 발명은 또한 대응하는 방법에 관한 것이다.

청구범위는 본 명세서에서 제공된 본 발명의 개시내용의 통합된 부분이다.

본 명세서에서 기술된 어레인지먼트의 실시예는 절연 트랜스포머의 2차 권선을 통해 흐르는 전류를 감지하고 2차 권선 상의 전류가 제로에 가까울 때 동기 정류 회로가 동기 정류 회로로 하여금 하나의 분기로부터 나머지 분기로(즉, 하나의 스위치로부터 나머지 스위치로) 스위칭하게 함으로써 동기 정류기의 스위치들에 대한 드라이빙 회로를 최적화하는 것의 개념에 기초한다.

일 실시예에서, 그러한 전류 감지 동작은 절연 트랜스포머의 2차 권선을 통해 흐르는 전류에 의해 생성된 자계에 반응하는 인덕터를 사용하여 수행되고; 그러한 감지 인덕터는 절연 트랜스포머의 2차 권선을 통해 흐르는 전류에 의해 통과되는 1차측을 갖는 전류 트랜스포머의 2차 권선처럼 작용한다.

일 실시예에서, 2-드라이버(즉, 2-스위치) 단들은 역방향-병렬(anti-parallel) 접속된 하나 이상의 다이오드들의 세트들 및 보빈(bobbin)으로 이루어진 소형 회로를 사용하여 관리될 수 있다.

입력 신호 없이, 그러나 단지 전력 공급만으로, 2 드라이버 단들은 양자 모두 "하이(high)" 레벨로 설정될 것이고, 그리하여 시동 시 전류가 SR의 하나의 분기나 나머지 분기에서 흐를 수 있게 한다. 보빈은 주로 그것의 핀들에서 양 또는 음의 전압 차이를 생성하는 전류 감지부이고, 상기 전압 차이는 역방향-병렬 다이오드들에 의해 "끝이 잘려(topped)", 동기 정류기에서 스위치들(예를 들어, MOSFET들)을 트리거할 구형파(squarewave)-형 구동 신호를 제공한다.

예를 들어, 전류가 상기 트랜스포머의 2차 측에서 흐르고 있을 때, 교대로 MOSFET들 중 하나의 게이트가 하이 레벨로 유지되고, 그 결과 대응하는 스위치가 폐쇄(즉, 전도 또는 "온")되는 반면, 나머지 MOSFET의 게이트가 로우 레벨이 되고, 그 결과 대응하는 스위치는 개방된다(즉, 비-전도 또는 "오프"). 데드타임(dead time)은 아마도 절연 트랜스포머의 누설 인덕턴스를 포함하는 상기 회로에 의해 자동으로 설정된다.

그리하여, 본 명세서에서 기술된 어레인지먼트는 예를 들어, 출력 전압 및 전류 양자 모두의 영 교차(zero crossing)들 사이의 지연을 고정함(디바이스의 모든 입력 및 출력 조건들이 고정되어야 하기 때문에 쉽게 실행가능하지는 않음)에 있어 내재하는 일정한 결점들 또는 전류 타이밍을 설정하는 것의 개념에 기초한 다른 더 복잡한 해결책들(최종 제품에 대해 너무 비쌀 수 있음)을 회피한다.

이것은 전이들의 트리거를 절연 트랜스포머(T)의 2차 권선 상의 전류의 영 교차들에 록킹(locking)함으로써 수행된다.

이러한 어레인지먼트는 동기 정류기(SR)의 토폴로지에 관계없이(예를 들어, 전류 더블러이든 아니든) 완전히 효과가 있다.

본 명세서에서 기술된 어레인지먼트는 문헌 상 알려진 현재의 해결책들보다 제조하기에 현저히 더 저렴하고 더 단순하다.

본 발명은 이제 첨부된 도면들을 참조하여 단지 예의 방식으로 기술될 것이다.
도 1 내지 도 3은 앞서 이미 논의되었다.
도 4 내지 도 6은 본 명세서에서 기술된 어레인지먼트의 다수의 가능한 실시예들의 블록 다이어그램들이다.
도 7 내지 도 9는 도 4 내지 도 6의 블록 다이어그램들에 도시된 어레인지먼트 내에 포함된 컴포넌트의 특정한 세부사항들을 상세히 보여준다.

이하의 설명에서, 다수의 특정 세부사항들은 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 주어진다. 상기 실시예들은 그러한 특정 세부사항들 중 하나 이상 없이도 실시되거나, 다른 방법들, 컴포넌트들, 재료들 등으로 실시될 수도 있다. 다른 경우들에서, 널리 공지된 구조들, 재료들 또는 동작들은 상기 실시예들의 양상들을 모호하게 하는 것을 피하기 위해 상세히 제공되거나 기술되지 않는다.

본 명세서 전반에 걸쳐 "하나의 실시예" 또는 "일 실시예"라는 지칭은 그 실시예와 관련하여 기술된 특정 특징, 구조 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 의미한다. 그리하여, 본 명세서 전반에 걸친 여러 곳에서의 문구들 "하나의 실시예에서" 또는 "일 실시예에서"의 등장은 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 더욱이, 특정 특징들, 구조들 또는 특성들은 하나 이상의 실시예들에서 임의의 적합한 방식으로 결합될 수 있다.

본 명세서에서 제공되는 표제들은 단지 편의를 위한 것일 뿐, 실시예들의 범위 또는 의미를 설명하지는 않는다.

도 4 내지 도 6에 도시된 여러 다양한 실시예들의 일정한 기본 구성 블록들은 도 1 내지 도 3을 참조하여 이미 논의된 어레인지먼트들, 즉:

- 출력 신호(OUT+/OUT-)를 제공하기 위해 동기 정류기 어레인지먼트에서 전자 트랜스포머(CET)의 나머지에 접속된 1차 권선 및 스위치들에 결합된 2차 권선을 갖는, 논의의 초점이 집중된 절연 트랜스포머(T)를 가진 통상적인 전자 트랜스포머(CET), 및

- 동기 정류기 어레인지먼트의 스위치들에 대해 트리거 신호들을 제공하는 드라이버(P)

와 본질적으로 동일한 것이다.

표현의 용이성을 위하여, 절연 트랜스포머(T)의 2차 권선은 스위치들(M1 및 M2)이 배치된 SR로 라벨링된 블록과 별개인 것으로 도시된다. 현재의 실시예들에서, 2차 권선은 사실 출력 신호를 제공하는 동기 정류기 어레인지먼트의 일부이다. 임의의 경우에서, 앞서 고려된 엘리먼트들은 대응하는 기능을 수행하기 위해 당업계에 공지된 임의의 엘리먼트/컴포넌트일 수 있고, 이러한 점 때문에 본 명세서에서 더 상세한 설명을 제공하는 것은 불필요하다. 본 설명은 오히려 드라이버가 동기 정류기(SR)의 스위치들을 적절히 트리거할 수 있게 하기 위하여 절연 트랜스포머(T)로부터 드라이버(P)에 적용될 구형파-형 신호를 도출하기 위해 사용되는 어레인지먼트에 초점을 둘 것이다.

도 4 내지 도 6에 걸쳐, Ts는 절연 트랜스포머(T)의 2차 권선과 연관된 감지 트랜스포머(sensing transformer)를 나타낸다.

본 명세서에서 설명된 예시적인 실시예에서, 감지 트랜스포머(Ts)는:

- 절연 트랜스포머(T)의 2차 권선의 전류가 통과하여 흐르게 하는 감지 트랜스포머의 1차 권선을 정의하는 도전성 스트립들(도 8의 11-13)의 세트, 및

- 감지 트랜스포머(Ts)의 2차 권선을 구성하기 위해 연속적인 스트립들(11-13)에 결합되는 감지 인덕터(Lsense)

를 포함한다.

감지 인덕터(Lsense) 양단의 전압은 역방향-병렬 다이오드들의 쌍들로 이루어진 하나의 세트(도 4 및 도 5) 또는 두 개의 세트들(도 6)로 공급된다(도 5에 도시된 바와 같이, 저항기(R)를 경유하여).

다이오드들의 세트 또는 세트들(10, 10') 양단의 전압은 동기 정류기(SR)의 동작을 트리거하기 위해 드라이버(P)로 공급되는 신호를 구성한다.

도 7 내지 도 9는 감지 트랜스포머(Ts)의 예시적인 실시예를 보여주고, 이 경우 트랜스포머(Ts)는 인쇄회로보드(PCB) 상에 장착되고, 상기 인쇄회로보드(PCB) 상에는 드라이브 유닛의 나머지 엘리먼트들이 장착된다. 그리하여, 그러한 실시예에서, 감지 트랜스포머(Ts)가 절연 트랜스포머(T) 상에 장착되지 않고, 그리하여 감지 트랜스포머(Ts)가 절연 트랜스포머(T)와 분리된 위치에 제공됨이 이해될 것이다.

도 7 및 도 8에서, 참조번호(20)는 코일 포머(coil-former)(예를 들어, 플라스틱 재료로 이루어진 원형/도넛형 코일 포머)를 나타내고, 상기 코일 포머 상에 감지 인덕터(Lsense)의 권선들이 감지 트랜스포머(Ts)의 2차 권선을 형성하기 위해 감겨진다.

그리하여, 감지 인덕터(Lsense)는 코일 포머(20) 상에 감겨진 권선의 단부들(4, 5)을 인쇄회로보드(PCB) 상에 제공된 각각의 도전성 스트립들(구리 트랙들)(14, 15)에 연결함으로써 인쇄회로보드(PCB) 상에 납땜되도록 용이하게 적응된 소형의 독립식(self-contained) 컴포넌트의 형태로 구성될 수 있다.

도전성 라인들 또는 스트립들(예를 들어, 구리 트랙들)(11, 12 및 13)은, 코일 포머(20)가 PCB 그 자체에 장착될 때 상기 권선들(11 내지 13) 및 코일 포머(20) 상의 권선들이 감지 트랜스포머(Ts)의 1차 및 2차 권선들을 포함하도록 PCB 상에서 한 위치에 제공된다.

도 7은 대체로 코일 포머(20)를 위치시키는 것의 가능성을 나타내고, 상기 코일 포머(20) 상에 감지 인덕터(Lsense)의 권선들이 PCB 상에 제공된 도전성 스트립들(CS)에 근접하여 감겨진다.

도 9는 감지 트랜스포머(Ts)에 대한 전기적 접속들의 예를 보여준다.

특히, 참조번호들 11 및 13은, 절연 트랜스포머(T)의 2차 권선에 접속되고 차례로 감지 트랜스포머(Ts)에 적합한 1차 권선을 식별해주는 권선들을 나타낸다.

참조번호 12에 의해 표시된 선은 드라이브 유닛의 출력부에 있는 LC 필터의 초크(choke)에 접속되고(예를 들어, 도 3에 도시된 접속 참조), 참조번호들 14 및 15는 감지 인덕터(Lsense)의 단자들을 나타낸다.

도시된 예시적인 실시예는 코어가 없고 그리하여 포화시킬 수 없는 감지 트랜스포머(Ts)를 야기한다. 이것은 2가지 면에서 유용하다: 한 편으로는 IN-OUT 선형성이 쉽게 보장되고(1차 전류가 자기 코어를 가진 가정적인(hypothetical) 2개의 권선들(Ts)에서 흐르는 경우와 다름, 이러한 전류는 현저히 높을 것이고, 그리하여 2차 측에서의 적절한 신호를 보장하기 위하여 상당히 큰 코어 선택을 가져 올 것임); 다른 한 편으로는 이러한 해결책이 확실히 더 저렴하다.

일 실시예에서, 그러한 트랜스포머는 도전성 스트립들(11 및 13)을 사용하여 인쇄회로보드 상에 제공된 2개의 권선들(감지 트랜스포머의 1차 권선)에 의해 생성된 자계를 감지하도록 적응된 감지 인덕터를 생성하기 위해 예를 들어, 플라스틱 코어 포머(20) 상에서 얇은 와이어의 300회 권선들(감지 트랜스포머의 2차 권선)을 포함한다. 전류 감지의 세기 및 빈도는 이러한 해결책이 완전히 만족스럽게 하기에 충분하다.

납땜 문제점들은 정말 최소로 줄어드는데, 그 이유는 2차 권선 상의 전류가 매우 낮기 때문이고; 권선의 와이어는 얇고, 인쇄회로보드(PCB) 상의 대응하는 도전성 스트립들(구리 트랙들)에 납땜되도록(또는 다른 방식으로 접속되도록) 코일 포머(20)의 핀들에 고정되기 쉽다.

도시된 예시적인 실시예에서, 감지 트랜스포머(Ts)의 1차 권선은 단순히 인쇄회로보드 상의 도전성 스트립들의 세트로 이루어지고, 그리하여, 임의의 납땜 문제점들이나 절연 트랜스포머 상에 임의의 종류의 권선을 제공할 필요성을 회피한다.

감지 트랜스포머(Ts)에 어떠한 코어도 존재하지 않기 때문에 포화 문제점들이 회피되고, 이것은 또한 현재의 제조 프로세스 동안 재현가능성과 관련된 가능한 중요 이슈들을 회피한다. 감지 트랜스포머(Ts)의 높은 권선비는 2차 권선에 존재하는 임의의 비선형 부하의 1차 측 상의 어떠한 효과도 회피한다.

역방향-병렬 다이오드들을 구비한 감지 트랜스포머(Ts)의 루프를 폐쇄하는 것은 드라이버(P)에 공급되도록 완전히 적응된 매우 예리한 에지들을 가진 구형파-형 신호를 야기한다. 한 쌍의 역방향-병렬 다이오드들이 완전히 만족스러운 실시예를 나타내는 반면, 다른 실시예들은 한 쌍의 다이오드들 더하기 도 5에 도시된 바와 같은 저항기(R) 또는 2쌍의 역방향-병렬 다이오드들을 포함할 수 있다.

루프를 폐쇄하기 위한 다른 실시예들은 드라이버 회로의 필요에 따라 쉽게 고안될 수 있다. 전류 트랜스포머의 2차 권선에서 유도되고 드라이버 입력으로서 이용되지 않는 전류의 부분의 적절한 싱크(sink)는 감지 트랜스포머(Ts)의 루프를 폐쇄하기 위한 컴포넌트들을 선택하는데 고려할 요소일 수 있다.

예시된 실시예들은 하나의 단순한 인덕터(Lsense) 및 2개의 다이오드들이 동기 정류기(SR)의 드라이버(P)에 대한 구동 신호로서 사용되도록 적응된 잘 정의되고 동기화된 구형파를 제공함에 있어 완전히 만족스러울 수 있음을 나타낸다.

"초크"(즉, 출력 전류의 고 주파수 성분들을 필터링하여 제거하기 위해 사용된 저역-통과 필터)를 통해 흐르는 전류는 1차 측 상의 하프 브리지가 스위치 오프될 때를 제외하고 제로가 아닐 것이다. 그리하여 디밍 및 무-부하 조건들이 자동으로 잘 대처가 된다.

전류 세기가 턴 오프에서 제로로, 턴 온에서 전체 값으로 가는 중 절반인 때 전이들이 일어나지 않는다면, 온/오프 스위칭 프로세스들이 전력 소모를 극적으로 증가시키는 반면, 전술한 어레인지먼트는 입력 트리거 신호로서 드라이버에 공급될 충분히 예리하고 정확한 신호를 생성하는 비-포화(non-saturable) 인덕턱스를 가진, 절연 트랜스포머(T)의 2차 권선에서의 전류의 영 교차들을 검출하는 감지 인덕터를 사용함으로써 이러한 결점을 안전하게 회피한다.

본 명세서에서 기술된 어레인지먼트는 PCB 공간의 관점에서 매우 작은 요구사항들을 갖고 부가적으로 매우 저렴하다. 더욱이, 본 명세서에서 기술된 어레인지먼트는 절연 트랜스포머에 대한 어떠한 포지셔닝(그 자체가 절연 컴포넌트의 복잡성 및 비용을 부가할 것임)도 요구하지 않으면서, 또한 복잡하고 값 비싼 코어가 제공된 감지 트랜스포머의 사용을 회피한다.

더욱이, 본 명세서에서 기술된 어레인지먼트는 전체 디바이스의 무결성에 위험스러울 임의의 납땜 문제점들(예를 들어, 컴포넌트의 불량 작업은 전체 유닛의 영구적인 손상을 야기할 수 있기 때문에)을 회피한다.

본 발명의 내재하는 원리들에 대한 편견 없이, 세부사항들 및 실시예들은 단지 예의 방식으로 본 명세서에서 기술된 것과 관련하여 이하의 청구범위에서 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 변화할 수 있고, 심지어 현저히 변화할 수도 있다.

Claims

전기 부하들을 위한 드라이브 유닛으로서,
교류 전류가 관통하여 흐르는 2차 권선을 갖는 절연 트랜스포머(T) ― 여기서, 상기 절연 트랜스포머(T)의 상기 2차 권선은 동기 정류기(synchronous rectifier; SR) 어레인지먼트 내 전자 스위치들(M1, M2)에 결합되고, 상기 전자 스위치들(M1, M2)은 상기 2차 권선을 통해 흐르는 상기 교류 전류로부터 정류된 출력 신호(OUT+/OUT-)를 생성하기 위해 트리거 신호(P)의 함수로써 교대로 스위치 온 및 오프됨 ―,
를 포함하고,
상기 드라이브 유닛은,
상기 2차 권선을 통해 흐르는 상기 교류 전류의 영 교차들을 감지하여 상기 영 교차들로부터 상기 동기 정류기 어레인지먼트(SR)에 대한 상기 트리거 신호를 생성하기 위해 도전성 스트립들(11, 13)의 세트를 경유하여 상기 절연 트랜스포머(T)의 상기 2차 권선에 결합된 감지 인덕턴스(Lsense)
를 포함하는,
드라이브 유닛.
제1항에 있어서,
상기 드라이브 유닛은 감지 트랜스포머(Ts)를 포함하고, 상기 감지 트랜스포머(Ts)는 상기 감지 트랜스포머(Ts)의 2차 권선으로서 상기 감지 인덕턴스(Lsense)를 포함하는,
드라이브 유닛.
제2항에 있어서,
상기 감지 트랜스포머(Ts)는 무-코어(coreless) 트랜스포머인,
드라이브 유닛.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 감지 트랜스포머(Ts)는 상기 절연 트랜스포머(T)로부터 분리된 위치에 제공되는,
드라이브 유닛.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 드라이브 유닛은 인쇄회로보드(PCB)를 포함하고,
상기 감지 트랜스포머(Ts)는 상기 절연 트랜스포머(T)의 상기 2차 권선을 통해 흐르는 상기 교류 전류에 의한 통과(traverse)를 위하여 상기 인쇄회로보드(PCB) 상에 제공되는 도전성 스트립들(11, 13)을 포함하는,
드라이브 유닛.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도전성 스트립들은 상기 동기 정류기 어레인지먼트(SR)의 상기 정류된 출력 신호(OUT+/OUT-)에서의 고-주파수 성분들을 필터링하여 제거하기 위해 출력 초크(L)로의 접속을 위한 라인(12)을 포함하는,
드라이브 유닛.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 드라이브 유닛은 인쇄회로보드(PCB) 및 상기 인쇄회로보드(PCB) 상에 장착된 코일 포머(coil former)(20)를 포함하고, 상기 코일 포머(20)는 그 위에 감겨진 상기 감지 인덕턴스(Lsense)를 갖는,
드라이브 유닛.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 감지 인덕터(Lsense)는 상기 트리거 신호를 생성하기 위한 루프에 포함되고, 상기 루프는 적어도 한 쌍의 역방향-병렬(anti-parallel) 다이오드들(10, 10')을 포함하며, 상기 트리거 신호는 상기 적어도 한 쌍의 역방향-병렬 다이오드들 양단에서 검출되는,
드라이브 유닛.
제8항에 있어서,
상기 루프를 폐쇄하기 위해 상기 감지 인덕터(Lsense)에 접속된 저항기(R)를 더 포함하는,
드라이브 유닛.
교류 전류가 관통하여 흐르는 2차 권선을 갖는 절연 트랜스포머(T)를 사용하여 전기 부하를 구동하는 방법으로서,
동기 정류(SR)에 의해 정류된 출력 신호(OUT+/OUT-)를 생성하는 단계 ― 상기 교류 전류는 트리거 신호(P)의 함수로써 전자 스위치들(M1, M2)을 교대로 스위치 온 및 오프함으로써 상기 2차 권선을 통해 흐름 ―, 및
도전성 스트립들(11, 13)의 세트로 상기 절연 트랜스포머(T)의 상기 2차 권선에 결합된 감지 인덕턴스(Lsense)를 경유하여 상기 2차 권선을 통해 흐르는 상기 교류 전류의 영 교차들을 감지하여 상기 영 교차들로부터 상기 전자 스위치들(M1, M2)에 대한 상기 트리거 신호를 생성하는 단계
를 포함하는,
전기 부하를 구동하는 방법.