KR930003208B1

KR930003208B1 - 조명기기의 인버터 컨버터 입력역률 및 파고율 개선회로

Info

Publication number: KR930003208B1
Application number: KR1019900008225A
Authority: KR
Inventors: 허열
Original assignee: 주식회사 진성; 허 열
Priority date: 1990-06-04
Filing date: 1990-06-04
Publication date: 1993-04-23
Also published as: KR920001290A

Abstract

내용 없음.

Description

조명기기의 인버터 컨버터 입력역률 및 파고율 개선회로

제 1 도는 본 발명의 회로도.

제 2(a)도는 본 발명에서 정류된 맥류 파형도 (b)는 본 발명에서 전압 보상된 파형도 (c)는 본 발명에서 트랜지스터(Q₁) 온 시의 파형도 (d)는 본 발명에서 트랜지스터(Q₂) 온 시의 파형도 (e)는 본 발명에서 인버터 회로부(2)가 가해지는 전압 파형도.

제 3(a)도는 본 발명의 모드 1에서의 전류흐름도 (b)는 본 발명의 모드 2에서의 전류흐름도 (c)는 본 발명의 모드 3에서의 전류흐름도.

제 4(a)도는 본 발명의 다른 실시예에서 정류된 맥류파형도 (b)는 본 발명의 다른 실시예에서 트랜지스터(Q₁) 온 시의 파형도 (c)는 본 발명의 다른 실시예에서 트랜지스터(Q₂) 온 시의 파형도 (d)는 본 발명의 다른 실시예에서 인버터 회로부(2)에 가해지는 전압 파형도.

제 5(a),(b)도는 종래의 형광등 점등장치에서의 전자안정기 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 역률개선부 2 : 인버터회로부

3 : 전압보상부 Q₁, Q₂: 트랜지스터

D₁, D₂: 다이오드 C₁: 콘덴서

본 발명은 조명기기의 인버터 컨버터 입력역률 및 부하의 파고율 특성을 개선하는 회로에 관한 것이다.

주지하는 바와같이 조명기기에서의 전자 안정기는 기존의 철심형 안정기에 비하여 에너지 절감효과라는 장점은 있으나, 아직도 그 특성상 많은 문제점을 안고 있다. 그중 대표적인 것으로서 입력측 역률과 부하측의 파고율 특성이 양호하지 못한점을 들 수가 있다.

종래에 있어서, 주로 사용되는 형광등 조명기기에서의 전자안정기 회로는 제 5(a)도 및 (b)에 도시한 바와같다.

즉, 제 5(a)도에 나타낸 회로는 브릿지 다이오드(BD)의 출력단과 인버터 회로부(2) 사이에 콘덴서(C₂, C₃) 및 다이오드(D₃, D₄, D₅)로 구성된 역률개선부(1)를 개재한 것이고, 제 5(b)도에 나타낸 회로는 브릿지 다이오드(BD)의 출력단과 인버터 회로부(2) 사이에 L-C 필터 회로를 개재한 구성인 것이다.

그러나, 전자의 경우는 입력측 역률 특성은 양호하지만, 부하측의 파고율 특성이 나쁜 단점이 있고, 후자의 경우는 부하측의 파고율 특성은 양호한 반면 입력측 역률 특성이 양호하지 못함은 물론 필터회로를 구성하는 인덕터(L₁₀) 값을 크게해야만 하므로 이로인해 장치의 소형화가 용이하지 못한 단점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해소시키고자 하여 스위칭 트랜지스터와 다이오드 및 콘덴서를 이용한 전압보상회로로서 입력측의 역률 특성은 물론 부하측의 파고율 특성을 동시에 개선할 수 있는 회로를 제공함을 목적으로 한 것이다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면에 의하여 상술하면 다음과 같다.

제 1 도에서와 같이 본 발명의 구성은 교류전원(AC)를 직류화 하는 브릿지 다이오드(BD)의 출력된 양단과 인버터 회로부(2) 사이에 인덕터(L₁)와, 콘덴서(C₂, C₃) 및 다이오드(D₃-D₅)로 구성된 역률개선부(1)가 개재된 조명기기에 있어서, 상기 브릿지 다이오드(BD)의 부(-)전원 출력단과 인버터 회로부(2)의 일단사이에 다이오드(D₁, D₂) 및 콘덴서(C₁)를 직렬 접속하되, 콘덴서(C₁)의 일단과 다이오드(D₁)의 애노우드측 사이에는 트랜지스터(Q₁)를 연결하고 콘덴서(C₁)의 타단과 다이오드(D₂)의 캐소우드측 사이에는 트랜지스터(Q₂)를 연결한 전압보상부(3)를 개재하여서 구성됨을 특징으로 한 것이다.

이와같이 구성된 본 발명의 작용효과를 제 2 도 내지 제 4 도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선 입력에 가해지는 교류전원(AC)은 브릿지 다이오드(BD)를 통해 전파정류된 맥류 파형으로 되고(제 2(a)도 참조), 인덕터(L1)를 거치고 역률개선부(1)에 의해 전압(V₁)의 파형이 제 2(b)도와 같이 나타남은 공지의 사실이다.

상기 맥류전압은 인버터 회로부(2)를 거친 후 다이오드(D₁), 콘덴서(C₁), 다이오드(D₂)를 통하여 흐르게 되면 콘덴서(C₁)는 일정전압(VC₁)으로 충전된다. 이 경우를 모드 1이라 하면 제 3(a)도와 같이 전류의 흐름을 표시할 수 있다. 이 때 트랜지스터(Q₁) 및 (Q₂)는 모두 오프상태이므로 인버터 회로부(2)에 가해지는 전압을 V₂라 하면

V₂=V₁-VC₁

이 된다.

만일 트랜지스터(Q₁) 또는 (Q₂) 중 어느 한쪽만이 온 상태가 되면 인버터 전류는 콘덴서(C₁)를 통하지 않고 곧바로 전원측으로 흐르게 되며 이 경우를 모드 2라 하면 전류의 흐름은 제 3(b)도와 같이 표시된다. 여기서는 트랜지스터(Q₁)가 온 상태인 경우를 예로 나타내었다. 이 때 인버터 회로부(2)에 가해지는 전압을 V₂'라 하면

V₂'=Vi

이 된다.

한편 트랜지스터(Q₁), (Q₂)를 동시에 온 시키게 되면 인버터 전류는 콘덴서(C₁)를 역방향으로 충전시키게 되며 이 경우를 모드 3라 하면 제 3(c)도와 같이 된다. 이 때 인버터 회로부(2)에 가해지는 전압을 V₂"라 하면

V₂"=V₁+VC₁

으로 된다.

본 발명에서 콘덴서(C1)의 용량값을 충분히 크게 설정하고 트랜지스터(Q₁), (Q₂)의 온·오프상태를 제 2(c)도 및 (d)와 같이 제어하게 되면 인버터 회로부(2)에 가해지는 전압은 결국 제 2(e)도와 같이 나타나게 된다. 이 때 부하측의 파고율은 콘덴서 전압(VC₁) 및 충방전시간(α₁)의 함수관계로 나타나며 최적의 상태가 되도록 적절히 선택된다. 여기서 콘덴서 전압(VC₁)은 초기 충전의 임의로 선택되며 충방전시간(α₁), (α₂)의 시간차를 이용하여 일정한 값으로 유지할 수가 있다.

제 4 도는 제 1 도에서 역률개선부(1)를 설치하지 않았을 경우에 본 발명의 동작 파형을 나타낸 것이다.

이와같이 하여 본 발명은 입력전압의 첨두치 부근에서는 콘덴서(C₁)를 충전시키도록 하여 전압을 낮추어 공급하고, 입력전압의 중간영역에서는 콘덴서(C₁)를 분리시켜 그대로 공급하며, 입력전압의 낮은 영역에서는 콘덴서(C₁)의 에너지를 이용하여 전압을 높여 공급하도록 함으로써 인버터 회로부(2)에 가해지는 전압 파형의 고저의 차이폭을 좁혀 주도록 동작함으로서 부하의 파고율을 개선하도록 한 것이다.

그리고 입력전류는 부하전류와 동일하지만 부하의 파고율이 개선됨으로서 부하전류가 전 구간에서 거의 균일하게 되고, 따라서 입력전류도 거의 균일하게 흐르게 된다.

또한 제 5(b)도의 종래의 경우에는 입력단의 필터 리액터는 전압의 고저차에 따른 전류의 변화를 적게하여 에너지를 충방전하도록 동작하는 것이나, 본 발명에서는 리액터(L₁₀) 대신에 에너지 용적률이 높은 콘덴서를 이용하고 스위칭 트랜지스터(Q₁, Q₂)에 의해 에너지 충방전이 일어나도록 함으로써 입력단의 필터 리액터의 크기를 소형이면서도 고역률을 갖도록 할 수가 있는 것이다.

제 1 도에서는 전압보상부(3)를 단일 구성으로 하였으나, 그와 직렬 접속으로 동일 구성의 전압보상부(3)를 다단 설치하고 각 콘덴서(C₁)의 전압을 적절히 설정하면 동작모드는 3²=9로 되어 보다 정교한 파형을 얻을 수가 있으며, 여기서 전압 보상부(3)를 n단으로 설치한 경우라면 동작모드는 3ⁿ으로 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면 형광등과 같은 조명기기에서 콘덴서와 스위칭 트랜지스터를 이용하여 입력전압의 참두치 부근에서 에너지를 저장하였다가 입력전압의 낮은 영역에서 이를 방출함으로써 전압의 맥동성분을 보상하여 부하측의 파고율을 개선하고, 부하전류를 균일하게 함으로써 입력전류를 균일하게 하여 역률을 개선함과 동시에 종래 입력단의 필터 리액터의 에너지 충방전 기능을 콘덴서로 대신 함으로써 그 크기를 대폭 소형화할 수 있는 이점이 있는 것이다.

Claims

교류전원(AC)을 직류화하는 브릿지 다이오드(BD)의 출력단 양단과 인버터 회로부(2) 사이에 인덕터(L₁)와, 콘덴서(C₂, C₃) 및 다이오드(D₃-D₅)로 구성된 역률개선부(1)와를 개재하여서 된 조명기기에 있어서, 상기 브릿지 다이오드(BD)의 부(-)전원 출력단과 인버터 회로부(2)의 일단사이에 다이오드(D₁, D₂) 및 콘덴서(C₁)를 직렬 접속하되, 콘덴서(C₁)의 일단과 다이오드(D₁)의 애노우드측 사이에는 트랜지스터(Q₁)를 연결하고, 사기 콘덴서(C₁)의 타단과 다이오드(D₂)의 캐소우드측 사이에는 트랜지스터(Q₂)를 연결한 전압보상부(3)를 개재하여서 구성됨을 특징으로 하는 조명기기의 인버터 컨버터 입력역률 및 파고율 개선회로.
제 1 항에 있어서, 상기 전압보상부(3)를 n개 다단 직렬 접속하여 동작모드를 3ⁿ으로 증설시켜 보다 정교한 파형을 얻을 수 있도록 함을 특징으로 하는 조명기기의 인버터 컨버터 입력역률 및 파고율 개선회로.