KR20120080908A - 블리드 스위치의 제어 장치, 전원 장치 및 구동 방법 - Google Patents

블리드 스위치의 제어 장치, 전원 장치 및 구동 방법 Download PDF

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Abstract

트라이액 딤머와, 트라이액 딤머와 연결된 AC-DC 컨버터를 포함하는 전원 장치가 개시된다. AC-DC 컨버터는 전력 스위치, 블리드 스위치, 및 제어 장치를 포함한다. 제어 장치는 제1 시간 구간에서 블리드 스위치를 턴오프하고, 제2 시간 구간에서 블리드 스위치의 전류의 세기를 제3 시간 구간에서 블리드 스위치의 전류의 세기보다 작도록 블리드 스위치를 제어한다. 제1 시간 구간에서 전력 스위치의 전류의 세기는 제2 시간 구간에서 전력 스위치의 전류의 세기보다 크고, 제2 시간 구간에서 전력 스위치의 전류의 세기는 제3 시간 구간에서 전력 스위치의 전류의 세기보다 크다.

Description

블리드 스위치의 제어 장치, 전원 장치 및 구동 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING BLEED SWITCH, POWER SUPPLY, AND METHOD FOR DRIVING POWER SUPPLY}
본 발명은 전원 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 트라이액 딤머(TRIAC dimmer)로 제어되는 LED 조명을 위한 블리드 스위치를 포함하는 전원 장치에 관한 것이다.
로드에 제공되는 전류의 양을 조절하기 위하여 트라이액 딤머가 널리 사용된다. 트라이액 딤머에 대해 도 1 및 도 2를 참고하여 설명한다.
도 1은 종래의 트라이액 딤머를 포함하는 회로도를 보여주고, 도 2는 트라이액 딤머의 동작을 보여주는 파형도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 트라이액 딤머(10)는 교류 전원(Vac) 및 로드(20)와 직렬로 연결된다. 트라이액 딤머(10)는 가변 저항(R1), 저항(R2), 커패시터(C1), 다이액(DIAC), 트라이액(TRIAC)을 포함한다.
교류 전원(Vac)는 도 2의 (A)에 도시된 바와 같은 교류파형의 전압 소스를 제공한다. 가변 저항(R1), 저항(R2), 커패시터(C1)으로 구성된 RC 네트워크는 커패시터(C1)의 전압이 다이액(DIAC)의 트리거 전압에 이를 때까지 트라이액(TRIAC)의 턴온을 지연시킨다. 이에 따라 로드(20)의 양단에는 도 2의 (B)와 같은 파형의 전압이 제공된다.
한편, 가변 저항(R1)의 저항값이 증가하면, 트라이액(TRIAC)의 턴온의 지연도 증가한다. 즉, 트라이액(TRIAC)의 온타임이 감소하므로, 로드(20)에 전달되는 평균 파워는 줄어든다.
이처럼, 트라이액 딤머(10)를 이용하는 경우 가변 저항(R1)의 값을 조절하여 로드(20)에 전달되는 파워를 조절할 수 있다.
특히, 로드(20)가 교류-직류 변환 장치 및 LED 조명인 경우에 트라이액(TRIAC)의 온타임이 일정한 시간보다 짧아 지는 경우에 깜빡임이 발생할 수 있다. 이러한 현상을 방지하기 위하여 지속적으로 일정한 전류를 흘리게 되는데 이 전류를 블리드 전류라 한다.
그러나, 지속적으로 전류를 흘림으로써 교류-직류 변환 장치의 효율은 떨어진다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 효율을 향상시키는 전원 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 특징에 따라 블리드 스위치를 제어하는 제어 장치는 제1 시간 구간에서 제1 레벨을 갖고 제2 시간 구간에서 제2 레벨을 갖는 제1제어 신호를 생성하는 제1 제어부; 및 상기 제1 제어 신호를 이용하여 제2 제어 신호를 생성하여 상기 블리드 스위치에 제공하는 제2 제어부를 포함한다.
상기 제1 시간 구간에서 상기 블리드 스위치는 턴오프되고, 상기 제2 시간 구간에서 상기 블리드 스위치는 턴온된다.
상기 제1 시간 구간에서 전력 스위치의 전류의 세기는 상기 제2 시간 구간에서 전력 스위치의 전류의 세기보다 클 수 있다.
상기 제2 제어 신호는 상기 제1 시간 구간에서 제3 레벨을 갖고, 상기 제2 시간 구간 내의 제3 시간 구간에서 제4 레벨을 갖고, 상기 제2 시간 구간 내의 제4 시간 구간에서 제5 레벨을 가질 수 있다.
상기 제3 시간 구간에서 전력 스위치의 전류의 세기는 상기 제4 시간 구간에서 전력 스위치의 전류의 세기보다 클 수 있다.
상기 제4 레벨에서 상기 블리드 스위치의 전류의 세기는 상기 제5 레벨에서 상기 블리드 스위치의 전류의 세기보다 작을 수 있다.
상기 제2 제어부는 상기 전력 스위치의 전류에 해당하는 전압을 샘플링하여 샘플링 신호를 출력하는 샘플링부; 상기 샘플링 신호를 반전하여 반전된 신호를 생성하는 인버터; 및 상기 제1 제어 신호 및 상기 반전된 신호를 이용하여 상기 제2 제어 신호를 생성하는 제3 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제3 제어부는 상기 전력 스위치의 제어 신호를 이용하여 클럭 신호를 생성하는 클럭 생성부; 상기 제1 제어 신호가 상기 제1 레벨을 갖는 경우 제3 레벨을 갖고, 상기 제1 제어 신호가 제2 레벨을 갖는 경우 상기 클럭 신호의 에지에 해당하는 상기 샘플링 신호의 레벨을 갖는 트랙킹 신호를 생성하는 트랙킹부; 및 상기 트랙킹 신호를 증폭하여 상기 제2 제어 신호를 생성하는 증폭부를 포함할 수 있다.
상기 샘플링 신호는 상기 전력 스위치의 상태가 턴오프일 때에 상기 전력 스위치의 상태가 턴오프되기 직전의 상기 전력 스위치의 전류에 해당하는 레벨을 가질 수 있다.
상기 샘플링 신호는 상기 전력 스위치의 상태가 턴온일 때에 상기 전력 스위치의 전류에 해당하는 레벨을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 전원 장치는 트라이액 딤머; 및 상기 트라이액 딤머와 연결된 AC-DC 컨버터를 포함한다. 상기 AC-DC 컨버터는 전력 스위치와, 블리드 스위치와, 제1 시간 구간에서 상기 블리드 스위치를 턴오프하고 제2 시간 구간에서 상기 블리드 스위치를 턴온하는 블리드 스위치 제어부를 포함한다.
상기 제1 시간 구간에서 상기 전력 스위치의 전류의 세기는 상기 제2 시간 구간에서 상기 전력 스위치의 전류의 세기보다 클 수 있다.
상기 블리드 스위치 제어부는 상기 제2 시간 구간 내의 제3 시간 구간에서 상기 블리드 스위치의 전류의 세기를 상기 제2 시간 구간 내의 제4 시간 구간에서 상기 블리드 스위치의 전류의 세기 보다 작도록 상기 블리드 스위치를 제어할 수 있다.
상기 제3 시간 구간에서 상기 전력 스위치의 전류의 세기는 상기 제4 시간 구간에서 상기 전력 스위치의 전류의 세기보다 클 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 구동 방법은 트라이액 딤머에 의해 소모 전력이 제어되고, 블리드 스위치를 포함하는 전원 장치의 구동 방법에 관한 것으로, 제1 시간 구간에서 제1 레벨을 갖고 제2 시간 구간에서 제2 레벨을 갖는 제1제어 신호를 생성하는 단계; 및 상기 제1 제어 신호를 이용하여 제2 제어 신호를 생성하여 상기 블리드 스위치에 제공하는 단계를 포함한다. 상기 제1 시간 구간에서 상기 블리드 스위치는 턴오프되고, 상기 제2 시간 구간에서 상기 블리드 스위치는 턴온된다.
상기 제1 시간 구간에서 전력 스위치의 전류의 세기는 상기 제2 시간 구간에서 전력 스위치의 전류의 세기보다 클 수 있다.
상기 제2 제어 신호는 상기 제1 시간 구간에서 제3 레벨을 갖고, 상기 제2 시간 구간 내의 제3 시간 구간에서 제4 레벨을 갖고, 상기 제2 시간 구간 내의 제4 시간 구간에서 제5 레벨을 가질 수 있다.
상기 제3 시간 구간에서 전력 스위치의 전류의 세기는 상기 제4 시간 구간에서 전력 스위치의 전류의 세기보다 클 수 있다.
상기 제4 레벨에서 상기 블리드 스위치의 전류의 세기는 상기 제5 레벨에서 상기 블리드 스위치의 전류의 세기보다 작을 수 있다.
상기 제2 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 전력 스위치의 상태가 턴오프일 때에 상기 전력 스위치의 상태가 턴오프되기 직전의 상기 전력 스위치의 전류에 해당하는 레벨을 갖고, 상기 전력 스위치의 상태가 턴온일 때에 상기 전력 스위치의 전류에 해당하는 레벨을 갖는 샘플링 신호를 생성하는 단계와, 상기 샘플링 신호를 반전하여 반전된 신호를 생성하는 단계와, 상기 전력 스위치의 제어 신호를 이용하여 클럭 신호를 생성하는 단계와, 상기 제1 제어 신호가 상기 제1 레벨을 갖는 경우 제3 레벨을 갖고, 상기 제1 제어 신호가 제2 레벨을 갖는 경우 상기 클럭 신호의 에지에 해당하는 상기 샘플링 신호의 레벨을 갖는 트랙킹 신호를 생성하는 단계와, 상기 트랙킹 신호를 증폭하여 상기 제2 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 트라이액 딤머에 의해 제어되는 LED 조명의 깜빡임을 방지하면서도 교류-직류 변환 장치의 효율을 개선할 수 있다.
도 1은 종래의 트라이액 딤머를 포함하는 회로도를 보여준다.
도 2는 트라이액 딤머의 동작을 보여주는 파형도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 교류-직류 변환기를 포함하는 회로도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 블리드 스위치 제어부와 블리드 스위치 회로를 보여주는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 블리드 스위치 제어부와 블리드 스위치 회로를 보여주는 회로도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 제어부를 보여주는 회로도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 아날로그 제어부를 보여주는 회로도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 블리드 스위치 제어부의 동작을 보여주는 파형도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
다음은 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전원 장치를 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 교류-직류 변환기를 포함하는 회로도를 나타낸다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 교류-직류 변환기(30)는 입력단에 교류 전원(Vac) 및 트라이액 딤머(10)가 직렬로 연결되어 있고, 출력단에 로드(RL)이 연결되어 있다.
교류-직류 변환기(30)는 브리지 다이오드(BD), 입력 커패시터(C2), 블리드 스위치 회로(200), 블리드 스위치 제어부(100), 전력 스위치(T1), 저항(R3), 트랜스포머(TX), 다이오드(D1)를 포함한다.
브리지 다이오드(BD)는 4개의 다이오드로 구성되며, 교류 전원(Vac)과 트라이액 딤머(10)가 각각 연결된 2개의 입력단 및 정류된 교류 전압(V+)을 출력하는 2개의 출력단을 가진다.
입력 커패시터(C2)는 정류된 교류 전압(V+)에 연결되어 정류된 교류 전압(V+)을 안정화시키고 전자파 잡음(Electromagnetic Interference, EMI)을 감소시킨다.
블리드 스위치 제어부(100)는 전력 스위치(T1)의 소스 전압(V1)을 이용해서 블리드 스위치 제어 신호(Vg)를 생성한다.
트랜스포머(TX)는 1차 코일(Co1)과 2차 코일(Co2)을 포함한다. 1차 코일(Co1)의 일단은 브리지 다이오드(BD)의 출력단 중 하나와 연결되고, 1차 코일(Co1)의 타단은 전력 스위치(T1)의 드레인 전극과 연결된다. 2차 코일(Co2)의 일단은 다이오드(D1)의 애노드에 연결되어 있다. 로드(RL)의 일단은 다이오드(D1)의 타단에 연결되고, 로드(RL)의 타단은 2차 코일(Co2)의 타단에 연결된다.
전력 스위치(T1)의 게이트 전극은 전력 스위치 제어 신호(Vout)가 공급되고, 전력 스위치(T1)의 소스는 저항(R3)의 일단과 연결된다.
다음은 도 4와 도 5를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 블리드 스위치 제어부(100)와 블리드 스위치 회로(200)를 설명한다. 특히, 도 4와 도 5에서 보여주는 블리드 스위치 제어부(100)는 하나의 IC로 구현될 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 블리드 스위치 제어부와 블리드 스위치 회로를 보여주는 회로도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 블리드 스위치 제어부(100)는 디지털 제어부(120), 아날로그 제어부(130)를 포함하고, 블리드 스위치 회로(200)는 저항(R11), 고전압 스위치(Ta), 블리드 저항(RBLEED)을 포함한다.
디지털 제어부(120)는 블리드 스위치 온-오프 제어 신호(Vd)를 생성한다. 아날로그 제어부(130)는 전력 스위치(T1)의 소스 전압(V1) 및 블리드 스위치 온-오프 제어 신호(Vd)를 입력으로 하여, 블리드 스위치 제어 신호(Vg)를 생성한다.
도 4의 실시예에 따르면, 고전압 스위치(Ta)는 저항(R11)의 일단에 연결된 드레인 전극, 블리드 스위치 제어 신호(Vg)에 연결된 게이트 전극 및 블리드 저항(RBLEED)의 일단에 연결된 소스 전극을 포함한다. 저항(R11)은 고전압 스위치(Ta)의 드레인 전극에 연결된 일단 및 정류된 교류 전압(V+)에 연결된 타단을 포함한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 블리드 스위치 제어부와 블리드 스위치 회로를 보여주는 회로도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 블리드 스위치 제어부(100)는 디지털 제어부(120), 아날로그 제어부(130), 저전압 NMOS 트랜지스터(Tb), 블리드 저항(RBLEED)을 포함한다. 이 경우, 고전압이 저전압 NMOS 트랜지스터(Tb)에 입력되는 것을 방지하기 위하여, 고전압 스위치(Tc), 저항(R21), 저항(R22), 제너 다이오드(D21), 및 커패시터(C21)를 포함하는 블리드 스위치 회로(200)가 저전압 NMOS 트랜지스터(Tb)에 연결된다.
디지털 제어부(120)는 블리드 스위치 온-오프 제어 신호(Vd)를 생성한다. 아날로그 제어부(130)는 전력 스위치(T1)의 소스 전압(V1) 및 블리드 스위치 온-오프 제어 신호(Vd)를 입력으로 하여, 블리드 스위치 제어 신호(Vg)를 생성한다.
도 5의 실시예에 따르면, 고전압 스위치(Tc)의 소스 전극에 연결된 드레인 전극, 블리드 스위치 제어 신호(Vg)에 연결된 게이트 전극 및 블리드 저항(RBLEED)의 일단에 연결된 소스 전극을 포함한다. 고전압 스위치(Tc)는 저항(R21)의 일단에 연결된 드레인 전극, 커패시터(C21)의 일단에 연결된 게이트 전극, 저전압 NMOS 트랜지스터(Tb)의 드레인 전극에 연결된 소스 전극을 포함한다. 저항(R21)은 고전압 스위치(Tc)의 소스 전극에 연결된 일단 및 정류된 교류 전압(V+)에 연결된 타단을 포함한다. 저항(R22)은 커패시터(C21)의 일단에 연결된 일단 및 정류된 교류 전압(V+)에 연결된 타단을 포함한다. 커패시터(C21)는 고전압 스위치(Tc)의 게이트 전극에 연결된 일단 및 그라운드에 연결된 타단을 포함한다. 제너 다이오드(D21)는 커패시터의 일단에 연결된 애노드 및 그라운드에 연결된 캐소드를 포함한다.
다음은 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 블리드 스위치 제어부(100)를 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 제어부를 보여주는 회로도이다.
디지털 제어부(120)는 블리드 스위치 온-오프 제어 신호(Vd)를 생성한다. 예를 들어, 블리드 스위치 온-오프 제어 신호(Vd)는 2개의 레벨을 가질 수 있다. 블리드 스위치 온-오프 제어 신호(Vd)가 2개의 레벨 중 하나인 경우, 블리드 스위치 회로(200)는 턴온되고, 블리드 스위치 온-오프 제어 신호(Vd)가 2개의 레벨 중 다른 하나인 경우, 블리드 스위치 회로(200)는 턴오프될 수 있다. 후술하겠지만, 본 발명의 실시예에서 블리드 스위치 온-오프 신호(Vd)가 하이 레벨에 해당하는 경우, 블리드 스위치 회로(200)는 턴오프된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 디지털 제어부(120)는 트랜지스터(T2), 비교기(U1a), NOT 게이트(U1b), AND 게이트(U1c), 카운터(U1d), 비교기(U1e), 숏 펄스 트리거(U1f), NOT 게이트(U1g), AND 게이트(U1h), 래치(U1i), 및 NAND 게이트(U1j)를 포함한다.
비교기(U1a)는 참조 전압(CS_REF)에 연결된 비반전 단자(+), 아날로그 제어부(130)가 출력하는 샘플링 신호(Vs)에 연결된 반전 단자(-), 및 출력 단자를 포함한다. NOT 게이트(U1b)는 전력 스위치 제어 신호(Vout)에 연결된 입력 단자 및 출력 단자를 포함한다. AND 게이트(U1c)는 비교기(U1a)의 출력 단자 및 NOT 게이트(U1b)의 출력 단자에 각각 연결된 2개의 입력 단자 및 출력 단자를 포함한다. 카운터(U1d)는 AND 게이트(U1c)의 출력 단자에 연결된 입력 단자, NOT 게이트(U1h)의 출력 단자에 연결된 리셋 단자, 및 출력 단자를 포함한다. 트랜지스터(T2)는 정류된 교류 전압(V+)에 연결된 드레인 전극, 그라운드에 연결된 게이트 전극, 및 소스 전극을 포함한다. 비교기(U1e)는 트랜지스터(T2)의 소스 전극에 연결된 비반전 단자(+), 참조 전압(V+_REF)에 연결된 반전 단자(-), 및 출력 단자를 포함한다. 숏 펄스 트리거(U1f)는 비교기(U1e)의 출력 단자에 연결된 입력 단자 및 출력 단자를 포함한다. NOT 게이트(U1g)는 숏 펄스 트리거(U1f)의 출력 단자에 연결된 입력 단자 및 출력 단자를 포함한다. AND 게이트(U1h)는 카운터(U1d)의 출력 단자 및 NOT 게이트(U1g)의 출력 단자에 각각 연결된 2개의 입력 단자 및 출력 단자를 포함한다. 래치(U1i)는 AND 게이트(U1h)의 출력 단자에 연결된 셋 단자(S), 숏 펄스 트리거(U1f)의 출력 단자에 연결된 리셋 단자(R), 및 출력 단자(Q)를 포함한다. NAND 게이트(U1j)는 래치(U1i)의 출력 단자(Q)와 비교기(U1e)의 출력 단자에 각각 연결된 2개의 입력 단자 및 블리드 스위치 온-오프 제어 신호(Vd)를 출력하는 출력 단자를 포함한다. 디지털 제어부(120)의 동작에 대해서는 후술한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 아날로그 제어부를 보여주는 회로도이다.
아날로그 제어부(130)는 전력 스위치(T1)의 소스 전압(V1) 및 블리드 스위치 온-오프 제어 신호(Vd)를 입력으로 하여, 블리드 스위치 제어 신호(Vg)를 생성한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 아날로그 제어부(130)는 로우 패스 필터(131a), 아날로그 버퍼(131b), 샘플링부(132), 인버터 앰프(133), 트랙킹부(134), 앰프(135) 및 트랙킹 클럭 신호 생성부(136)를 포함한다.
로우 패스 필터(131a)는 전력 스위치(T1)의 소스 전압(V1)을 로우 패스 필터링하여 필터링된 신호(Vcs)를 출력한다. 로우 패스 필터(110)는 전력 스위치(T1)의 소스 전압(V1)의 노이즈를 제거하기 위한 목적 등으로 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 로우 패스 필터(131a)는 저항(R4), 커패시터(C3)를 포함한다. 저항(R4)은 전력 스위치(T1)의 소스 전극에 연결된 일단 및 커패시터(C3)의 일단에 연결된 타단을 포함한다. 커패시터(C3)는 저항(R4)의 타단에 연결되어 필터링된 신호(Vcs)를 출력하는 일단 및 그라운드에 연결된 타단을 포함한다.
아날로그 버퍼(131b)는 필터링된 신호(Vcs)가 임피던스의 변화에 의해 변하지 않도록 하는 것으로, OP 앰프(U4)를 포함한다. OP 앰프(U4)는 필터링된 신호(Vcs)에 연결된 비반전 단자(+), OP 앰프(operational amplifier)(U4)의 출력 단자에 연결된 반전 단자(-), 및 버퍼링된 신호를 출력하는 출력 단자를 포함한다.
샘플링부(132)는 아날로그 버퍼(131)의 출력 전압을 샘플링하여 샘플링 신호(Vs)를 생성한다. 샘플링부(132)는 트랜지스터(T3), 저항(R6), 커패시터(C4)를 포함한다. 트랜지스터(T3)는 OP 앰프(U4)의 출력 단자에 연결된 드레인 전극, 전력 스위치 제어 신호(Vout)에 연결된 게이터 전극을 포함한다. 저항(R6)은 트랜지스터(T3)의 소스 전극에 연결된 일단 및 커패시터(T4)의 일단에 연결된 타단을 포함한다. 커패시터(T4)는 샘플링 신호(Vs)를 출력하는 일단 및 그라운드에 연결된 타단을 포함한다.
인버터 앰프(133)는 샘플링 신호(Vs)의 위상을 반전하여 반전된 샘플링 신호를 출력한다. 인버터 앰프(133)는 OP 앰프(U5), 트랜지스터(T4), 저항(Ra), 및 저항(Rb)를 포함한다. OP 앰프(U5)는 샘플링 신호(Vs)가 입력되는 비반전 단자(+),트랜지스터(T4)의 소스 전극에 연결된 반전 단자(-), 및 트랜지스터(T4)의 게이트 전극에 연결된 출력 단자를 포함한다. 트랜지스터(T4)는 저항(Ra)의 일단에 연결되어 반전된 샘플링 신호를 출력하는 드레인 전극, OP 앰프(U5)의 출력 단자에 연결된 게이트 전극 및 저항(Ra)의 일단에 연결된 소스 전극을 포함한다. 저항(Ra)은 트랜지스터(T4)의 드레인 전극에 연결된 일단 및 전압(Vsource)에 연결된 타단을 포함한다. 저항(Rb)은 트랜지스터(T4)의 소스 전극에 연결된 일단 및 그라운드에 연결된 타단을 포함한다.
트랙킹 클럭 신호 생성부(136)는 전력 스위치 제어 신호(Vout)를 이용하여 트랙킹을 위한 클럭 신호(Vt_clk)를 생성한다.
트랙킹부(134)는 트랙킹을 위한 클럭 신호(Vt_clk), 인버터 앰프(133)가 출력하는 반전된 샘플링 신호, 블리드 스위치 온-오프 제어 신호(Vd)를 입력으로 하여 트랙킹 신호(Vt)를 출력한다. 트랙킹부(134)는 트랜지스터(T5), 트랜지스터(T6), 저항(R7), 커패시터(C5)를 포함한다. 트랜지스터(T5)는 트랜지스터(T4)의 드레인 전극에 연결된 드레인 전극, 트랙킹을 위한 클럭 신호(Vt_clk)에 연결된 게이트 전극 및 저항(R7)의 일단에 연결된 소스 전극을 포함한다. 저항(R7)은 트랜지스터(T5)의 소스 전극에 연결된 일단 및 커패시터(C5)의 일단에 연결되고 트랙킹 신호(Vt)를 출력하는 타단을 포함한다. 트랜지스터(T6)는 커패시터(C5)의 일단에 연결된 드레인 전극, 블리드 스위치 온-오프 제어 신호(Vd)에 연결된 게이트 전극 및 그라운드에 연결된 소스 전극을 포함한다. 커패시터(C5)는 트랜지스터(T6)의 드레인 전극에 연결된 일단 및 그라운드에 연결된 타단을 포함한다.
앰프(135)는 트랙킹 신호(Vt)를 블리드 스위치 회로(200)에 적합한 크기로 증폭하여 블리드 스위치 제어 신호(Vg)를 출력한다. 앰프(135)는 OP 앰프(U6), 저항(Rc), 저항(Rd)를 포함한다. OP 앰프(U6)는 트랙킹 신호(Vt)에 연결된 비반전 단자(+), 저항(Rd)의 일단 및 저항(Rc)의 일단에 연결된 반전 단자(-), 및 저항(Rd)의 타단에 연결되고 블리드 스위치 제어 신호(Vg)를 출력하는 출력 단자를 포함한다. 저항(Rc)은 OP 앰프(U6)의 반전 단자(-)에 연결된 일단 및 그라운드에 연결된 타단을 포함한다. 저항(Rd)은 OP 앰프(U6)의 반전 단자(-)에 연결된 일단 및 OP 앰프(U6)의 출력 단자에 연결된 타단을 포함한다.
다음은 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 블리드 스위치 제어부(100)의 동작을 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 블리드 스위치 제어부의 동작을 보여주는 파형도이다.
먼저, 아날로그 제어부(130)의 동작을 설명한다.
정류된 교류 전압(V+)는 트라이액 딤머(10)에 의해 도 8에 도시된 형상을 갖는다. 정류된 교류 전압(V+)의 크기가 작아질수록 일정한 전력의 변환을 위하여 전력 스위치(T1)의 온타임 펄스들 사이의 간격은 줄어든다.
전력 스위치(T1)가 턴온되는 시간 동안 트랜스포머(TX)의 1차 코일(Co1)에 의해 저항(R3)에 흐르는 전류의 크기는 V+/L의 기울기로 증가하므로 전력 스위치(T1)의 소스 전압(V1)에 해당하는 필터링된 신호(Vcs)의 파형은 도 8과 같이 나타난다. 특히, 정류된 교류 전압(V+)의 크기가 작은 구간에서는 1차 코일(Co1)에 인가되는 전압의 크기가 작으므로 필터링된 신호(Vcs)의 피크 값 또한 작아진다.
아날로그 버퍼(131b)는 필터링된 신호(Vcs)에 대해 아날로그 버퍼링을 수행하여 버퍼링된 신호를 출력한다. 샘플링부(132)의 트랜지스터(T3)는 전력 스위치 제어 신호(Vout)가 하이 레벨을 갖는 경우 턴온된다. 따라서, 전력 스위치 제어 신호(Vout)가 하이 레벨을 갖는 구간에서 샘플링 신호(Vs)는 아날로그 버퍼(131b)의 출력 신호에 트랜지스터(T3)의 드레인-소스 간 전압(Vds)을 더한 것과 같다. 한편, 전력 스위치 제어 신호(Vout)가 로우 레벨을 갖는 경우 트랜지스터(T3)는 턴오프되므로, 커패시터(C4)에 충전된 전압값이 샘플링 신호(Vs)의 크기와 같다. 따라서, 전력 스위치 제어 신호(Vout)가 로우 레벨을 갖는 구간에서 샘플링 신호(Vs)는 전력 스위치 제어 신호(Vout)의 폴링 에지 순간의 샘플링 신호(Vs)의 크기로 유지된다.
다음, 디지털 제어부(120)의 동작을 설명한다.
비교기(U1a)는 샘플링 신호(Vs)를 참조 전압(CS_REF)와 비교하여 신호(V3)를 출력한다. 구체적으로 본 발명의 실시예에 따른 비교기(U1a)는 참조 전압(CS_REF)이 샘플링 신호(Vs)보다 큰 경우에 하이 레벨의 신호를 출력하고, 반대의 경우에 로우 레벨의 신호를 출력한다.
NOT 게이트(U1b)는 전력 스위치 제어 신호(Vout)를 인버팅하여 신호(V2)를 출력한다.
AND 게이트(U1c)는 NOT 게이트(U1b)의 출력 신호(V2)와 비교기(U1a)의 출력 신호(V3)를 AND 연산하여 도 8에 도시된 바와 같은 신호(V4)를 출력한다. AND 게이트(U1c)의 출력 신호(V4)는 전력 스위치 제어 신호(Vout)가 하이 레벨인 동안 샘플링 신호(Vs)가 참조 전압(CS_REF)보다 작은 조건을 검출하여 생성된 신호이며, 카운터(U1d)와 래치(U1i)에 의해 노이즈 필터링된다.
한편, 비교기(U1e)는 정류된 교류 신호(V+)와 참조 전압(V+_REF)를 비교하여 신호(V5)를 출력한다. 구체적으로 비교기(U1e)는 참조 전압(V+_REF)이 정류된 교류 신호(V+)보다 큰 경우에 로우 레벨의 신호를 출력하고, 반대의 경우에 하이 레벨의 신호를 출력한다. 비교기(U1e)의 출력 신호(V5)는 트라이액(TRIAC)이 턴 오프되어 있는 경우에 블리드 스위치 회로(200)를 턴 오프하기 위하여 사용된다.
트라이액(TRIAC)이 트리거되면 숏 펄스 트리거(U1f)는 비교기(U1e)의 출력 신호(V5)의 라이징 에지에서 숏 펄스를 생성하여 신호(V6)을 출력한다. NOT 게이트(U1g)는 숏 펄스 트리거(U1f)의 출력 신호(V6)를 인버팅하여 신호(V7)을 출력한다. 숏 펄스 트리거(U1f)의 출력 신호(V6)과 NOT 게이트(U1g)의 출력 신호(V7)는 트라이액(TRIAC)이 트리거될 때 래치(U1i)와 카운터(U1d)를 각각 리셋하는데 사용된다.
카운터(U1d)는 NOT 게이트(U1g)의 출력 신호(V7)의 폴링 에지에서 로우 레벨을 출력하고 AND 게이트(U1c)의 출력 신호(V4)의 라이징 에지에서 위상을 전환하여, 신호(V8)을 출력한다. AND 게이트(U1h)는 카운터(U1d)의 출력 신호(V8)와 NOT 게이트(U1g)의 출력 신호(V7)을 AND 연산하여 도 8에 도시된 바와 같은 신호(V9)를 출력한다.
래치(U1i)는 AND 게이트(U1h)의 출력 신호(V9)의 라이징 에지에서 하이 레벨의 신호(V10)를 출력하고, 숏 펄스 트리거(U1f)의 출력 신호(V6)의 라이징 에지에서 로우 레벨의 신호(V10)를 출력한다.
NAND 게이트(U1j)는 래치(U1i)의 출력 신호(V10)와 비교기(U1e)의 출력 신호(V5)를 NAND 연산하여 도 8에 도시된 바와 같은 블리드 스위치 온-오프 제어 신호(Vd)를 출력한다.
다시, 아날로그 제어부(130)의 동작을 설명한다.
인버터 앰프(133)는 샘플링 신호(Vs)를 -Ra/Rb의 이득으로 반전 증폭하여 반전된 샘플링 신호를 생성한다.
한편, 트랙킹 클럭 신호 생성부(136)는 전력 스위치 제어 신호(Vout)의 폴링 에지에서 펄스를 생성하여 트랙킹 클럭 신호(Vt_clk)를 생성한다.
이로 인하여 전력 스위치 제어 신호(Vout)의 폴링 에지에서 트랜지스터(T5)가 턴온되므로, 트랙킹 신호(Vt)는 전력 스위치 제어 신호(Vout)의 폴링 에지에서의 반전된 샘플링 신호의 크기를 갖는다. 그러나, 블리드 스위치 온-오프 신호가 하이 레벨을 갖는 경우, 트랜지스터(T6)가 턴온되므로 트랙킹 신호(Vt)는 로우 레벨을 갖는다. 즉, 블리드 스위치 온-오프 신호가 하이 레벨을 갖는 구간에서 트랙킹 신호(Vt)는 로우 레벨을 갖고, 블리드 스위치 온-오프 신호가 로우 레벨을 갖는 구간에서 정류된 교류 신호(V+)의 크기가 작을수록 트랙킹 신호(Vt)는 큰 값을 갖는다.
앰프(135)는 트랙킹 신호(Vt)를 샘플링 신호(Vs)를 Rd/Rc의 이득으로 증폭하여 블리드 스위치 제어 신호(Vg)를 생성한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
트라이액 딤머(10), 교류 전원(Vac), 로드(20),
가변 저항(R1), 저항(R2), 커패시터(C1), 다이액(DIAC), 트라이액(TRIAC)
교류-직류 변환기(30), 브리지 다이오드(BD), 입력 커패시터(C2),
블리드 스위치 회로(200), 블리드 스위치 제어부(100), 전력 스위치(T1),
저항(R3), 트랜스포머(TX), 다이오드(D1), 디지털 제어부(120),
아날로그 제어부(130), 저항(R11), 고전압 스위치(Ta),
블리드 저항(RBLEED), 저전압 NMOS 트랜지스터(Tb), 고전압 스위치(Tc),
저항(R21), 저항(R22), 제너 다이오드(D21), 커패시터(C21),
트랜지스터(T2), 비교기(U1a), NOT 게이트(U1b), AND 게이트(U1c),
카운터(U1d), 비교기(U1e), 숏 펄스 트리거(U1f), NOT 게이트(U1g),
AND 게이트(U1h), 래치(U1i), NAND 게이트(U1j),
로우 패스 필터(131a), 아날로그 버퍼(131b), 샘플링부(132),
인버터 앰프(133), 트랙킹부(134), 앰프(135),
트랙킹 클럭 신호 생성부(136), 저항(R4), 커패시터(C3), OP 앰프(U4),
트랜지스터(T3), 저항(R6), 커패시터(C4), OP 앰프(U5), 트랜지스터(T4),
저항(Ra), 저항(Rb), 트랜지스터(T5), 트랜지스터(T6), 저항(R7),
커패시터(C5), OP 앰프(U6), 저항(Rc), 저항(Rd)

Claims (19)

  1. 블리드 스위치를 제어하는 제어 장치에 있어서,
    제1 시간 구간에서 제1 레벨을 갖고 제2 시간 구간에서 제2 레벨을 갖는 제1제어 신호를 생성하는 제1 제어부; 및
    상기 제1 제어 신호를 이용하여 제2 제어 신호를 생성하여 상기 블리드 스위치에 제공하는 제2 제어부를 포함하고,
    상기 제1 시간 구간에서 상기 블리드 스위치는 턴오프되고,
    상기 제2 시간 구간에서 상기 블리드 스위치는 턴온되는 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 시간 구간에서 전력 스위치의 전류의 세기는 상기 제2 시간 구간에서 전력 스위치의 전류의 세기보다 큰 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 제어 신호는 상기 제1 시간 구간에서 제3 레벨을 갖고, 상기 제2 시간 구간 내의 제3 시간 구간에서 제4 레벨을 갖고, 상기 제2 시간 구간 내의 제4 시간 구간에서 제5 레벨을 갖는 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제3 시간 구간에서 전력 스위치의 전류의 세기는 상기 제4 시간 구간에서 전력 스위치의 전류의 세기보다 큰 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제4 레벨에서 상기 블리드 스위치의 전류의 세기는 상기 제5 레벨에서 상기 블리드 스위치의 전류의 세기보다 작은 제어 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2 제어부는
    상기 전력 스위치의 전류에 해당하는 전압을 샘플링하여 샘플링 신호를 출력하는 샘플링부;
    상기 샘플링 신호를 반전하여 반전된 신호를 생성하는 인버터; 및
    상기 제1 제어 신호 및 상기 반전된 신호를 이용하여 상기 제2 제어 신호를 생성하는 제3 제어부를 포함하는 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3 제어부는
    상기 전력 스위치의 제어 신호를 이용하여 클럭 신호를 생성하는 클럭 생성부;
    상기 제1 제어 신호가 상기 제1 레벨을 갖는 경우 제3 레벨을 갖고, 상기 제1 제어 신호가 제2 레벨을 갖는 경우 상기 클럭 신호의 에지에 해당하는 상기 샘플링 신호의 레벨을 갖는 트랙킹 신호를 생성하는 트랙킹부; 및
    상기 트랙킹 신호를 증폭하여 상기 제2 제어 신호를 생성하는 증폭부를 포함하는 제어 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 샘플링 신호는 상기 전력 스위치의 상태가 턴오프일 때에 상기 전력 스위치의 상태가 턴오프되기 직전의 상기 전력 스위치의 전류에 해당하는 레벨을 갖는 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 샘플링 신호는 상기 전력 스위치의 상태가 턴온일 때에 상기 전력 스위치의 전류에 해당하는 레벨을 갖는 제어 장치.
  10. 트라이액 딤머; 및
    상기 트라이액 딤머와 연결된 AC-DC 컨버터를 포함하고,
    상기 AC-DC 컨버터는
    전력 스위치와,
    블리드 스위치와,
    제1 시간 구간에서 상기 블리드 스위치를 턴오프하고 제2 시간 구간에서 상기 블리드 스위치를 턴온하는 블리드 스위치 제어부를 포함하는 전원 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 시간 구간에서 상기 전력 스위치의 전류의 세기는 상기 제2 시간 구간에서 상기 전력 스위치의 전류의 세기보다 큰 전원 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 블리드 스위치 제어부는 상기 제2 시간 구간 내의 제3 시간 구간에서 상기 블리드 스위치의 전류의 세기를 상기 제2 시간 구간 내의 제4 시간 구간에서 상기 블리드 스위치의 전류의 세기 보다 작도록 상기 블리드 스위치를 제어하는 전원 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제3 시간 구간에서 상기 전력 스위치의 전류의 세기는 상기 제4 시간 구간에서 상기 전력 스위치의 전류의 세기보다 큰 전원 장치.
  14. 트라이액 딤머에 의해 소모 전력이 제어되고, 블리드 스위치를 포함하는 전원 장치의 구동 방법에 있어서,
    제1 시간 구간에서 제1 레벨을 갖고 제2 시간 구간에서 제2 레벨을 갖는 제1제어 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 제어 신호를 이용하여 제2 제어 신호를 생성하여 상기 블리드 스위치에 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 시간 구간에서 상기 블리드 스위치는 턴오프되고,
    상기 제2 시간 구간에서 상기 블리드 스위치는 턴온되는 구동 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 시간 구간에서 전력 스위치의 전류의 세기는 상기 제2 시간 구간에서 전력 스위치의 전류의 세기보다 큰 구동 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 제어 신호는 상기 제1 시간 구간에서 제3 레벨을 갖고, 상기 제2 시간 구간 내의 제3 시간 구간에서 제4 레벨을 갖고, 상기 제2 시간 구간 내의 제4 시간 구간에서 제5 레벨을 갖는 구동 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제3 시간 구간에서 전력 스위치의 전류의 세기는 상기 제4 시간 구간에서 전력 스위치의 전류의 세기보다 큰 구동 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제4 레벨에서 상기 블리드 스위치의 전류의 세기는 상기 제5 레벨에서 상기 블리드 스위치의 전류의 세기보다 작은 구동 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제2 제어 신호를 생성하는 단계는,
    상기 전력 스위치의 상태가 턴오프일 때에 상기 전력 스위치의 상태가 턴오프되기 직전의 상기 전력 스위치의 전류에 해당하는 레벨을 갖고, 상기 전력 스위치의 상태가 턴온일 때에 상기 전력 스위치의 전류에 해당하는 레벨을 갖는 샘플링 신호를 생성하는 단계와,
    상기 샘플링 신호를 반전하여 반전된 신호를 생성하는 단계와,
    상기 전력 스위치의 제어 신호를 이용하여 클럭 신호를 생성하는 단계와,
    상기 제1 제어 신호가 상기 제1 레벨을 갖는 경우 제3 레벨을 갖고, 상기 제1 제어 신호가 제2 레벨을 갖는 경우 상기 클럭 신호의 에지에 해당하는 상기 샘플링 신호의 레벨을 갖는 트랙킹 신호를 생성하는 단계와,
    상기 트랙킹 신호를 증폭하여 상기 제2 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는 구동 방법.
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