KR940002674Y1 - 전자식 형광등용 안정기 회로 - Google Patents

전자식 형광등용 안정기 회로 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

전자식 형광등용 안정기 회로
제 1 도는 본 고안의 블록 구성도.
제 2 도는 제 1 도의 상세회로도.
제 3a-h 도는 제 2 도의 각 부분에 대한 신호 파형도.
제 4 도는 본고안의 안정기와 종래의 안정기와의 비교도.
제 5 도는 본고안의 다른실시예의 상세회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
3 : 부스트 컨버터 4 : 펄스폭 제어부
5 : 전압 충전부 6 : 전압 감지부
7 : 전류 감지부 8 : 트리거 부
9 : 인버터 부 10 : 공진부
11 : 제어 전압 발생부
본 고안은 전자식 형광등용 안정기회로에 관한 것으로 특히 입력 전원전압의 변동에 대해서도 출력 램프전력을 균일하게 유지하고, 정류부의 평활용 전해 콘덴서에 의해서 발생되는 전압과 전류의 위상차에 의한 역율의 저하와 입력 전원의 고조파 하모닉의 발생을 능동필터인 부스트 컨버터(Boost Converter)를 사용하여 제거할 수 있도록 한 전자식 형광등용 안정기 회로에 관한 것이다.
종래의 전자식 형광등용 안정기는 부분평활형 정류부나 브리지 정류부를 사용하며 정류부의 전해콘덴서 사용으로 전압과 전류의 위상차를 발생시켜 입력 역율을 저하시키고 입력전류의 고조파 하모닉을 발생시켜 전원계통에 무리한 전류의 흐름을 발생시켜 전원제품의 다른 전자기기에 오동작의 발생요인이 되며 입력 전압의 변화에 민감하게 반응하여 출력 전력의 변화를 초래하고 특히 과전압 상태나 전원 라인의 돌입전류에 대해 안정기의 불량요인이 되는 문제점이 있었다.
이와같이 고조파 하모닉은 전원계통에 많은 문제점을 발생시킴으로서 선진국에서는 고조파 하모닉을 점차 강화하여 규제하고 있는 실정이다.
따라서 본 고안의 목적은 상술한 종래기술의 문제점을 감안하여 능동필터인 부스트 컨버터를 사용하며 제반 제어기능을 갖추면서 컨버터부의 동작 직류 전압을 일정하게 유지시켜 입력 전원전압의 변동시에도 안정기의 출력을 일정하게 유지시켜 입력 전류에 위상차를 제거함은 물론 전류의 왜곡현상을 발생시키지 않으므로 고조파 하모닉의 발생요인을 제거하여 전원계통에 과부하를 발생시키지 않고 인버터부의 동작전원 직류전압을 안정시켜 안정기의 불량요인을 제거 하는데에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본고안은 AC 입력부를 통한 상용 교류전압을 입력 받아 맥류전압으로 브리지 정류하는 브리지 정류부와 형광램프가 구비된 형광등용 안정기회로에 있어서, 펄스폭제어부의 제어신호에 따라 상기 브리지 정류부로부터의 맥류전압을 고주파로 스위칭하는 부스트 컨버터와, 입력전원전압의 증감과 인버터 및 공진 전류의 증감을 전압감지부와 전류감지부의 신호에 따라 상기 부스트 컨버터의 펄스폭을 조절하여 인버터부의 공급전원을 일정하게 유지시키는 펄스폭 제어부와, 상기 부스트 컨버터의 출력을 직류전압으로 변환시키는 전압 충전부와, 상기 전압 충전부의 충전전압의 증감을 감지하여 펄스폭 제어부에 신호를 출력시키는 동시에 부스트 컨버터의 제어 펄스폭을 제어하여 인버터부의 공급전원을 일정하게 유지시키는 전압감지부와, 인버터부의 스위칭전류와 공진부의 공진전류의 증감을 감지하여 펄스폭 제어부에 신호를 출력하여 부스트 컨버터의 제어 펄스폭을 제어하여 인버터부의 공급전원을 1/2이하 레벨로 유지시키는 전류감지부와, 인버터부에 트리거 펄스를 공급하는 트리거부와, 상기 트리거부로부터 트리거펄스를 입력받아 고속 스위칭 동작을 행하는 인버터부와, 상기 인버터부로 부터의 구형파를 정현파로 파형정형하여 형광 램프를 점등시키는 공진부와, 펄스폭 제어부의 동작을 제어하기 위한 제어전압을 생성하는 제어전압 발생부를 구비함을 특징으로 한다.
이하 본고안을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명한다.
제 1 도는 본고안의 블록구성도로서, AC입력부(1)를 통한 상용 교류전압은 브리지 정류부(2)에 연결되어 맥류전압을 발생하며 펄스폭 제어부(4)의 제어신호에 따라 부스트 컨버터(3)는 맥류전압을 고주파수(50KHZ)로 스위칭을 하여 전압 충전부(5)에 충전시켜 인버터부(9)의 동작전원(Vo)을 형성하도록 구성되어져 있다.
또한 인버터 부(9)는 직류전압(Vo)이 인가되고 트리거부(8)의 트리거 신호를 받아 고속 스위칭 동작을 하도록 구성된다.
상기한 인버터부(9)의 고속 스위칭 동작으로 구형파가 발생하며 이는 공진부(10)에서 정현파로 파형정형이 되어 형광램프를 점등시키도록 구성된다.
또한 전압감지부(6)는 충전부(5)의 충전전압(Vo)의 증감을 감지하여 펄스폭 제어부(4)에 신호를 보내 부스트 컨버터(3)의 제어신호인 펄스폭을 제어하며 전압(Vo)을 일정하게 유지하도록 구성된다.
또한 전류감지부(7)는 인버터부(9)의 스위칭전류와 공진부(10)의 공진전류의 증감을 감지하여 펄스폭 제어부(4)에 신호를 보내 부스트 컨버터(3)의 제어신호인 펄스폭을 제어하여 전압(Vo)을 낮추거나 1/2Vo로 유지시키도록 구성된다.
그리고, 제어전압 발생부(11)는 펄스폭 제어부(4)의 동작전압(Vcc)을 인가하여 제반 제어기능이 이루어지도록 구성되어져 있다.
이와같이 구성된 본고안의 동작을 1실시예의 상세회로인 제 2 도를 참조하여 설명한다.
AC입력부(1)를 통한 상용교류전압은 다이오드(D1-D4)로 구성되는 브리지 정류부(2)를 거쳐 맥류전압을 얻는다.
이 맥류전압은 펄스폭 제어부(4)의 제어신호에 의해 코일(L1)과 MOSFET (FET1)로 구성되는 부스트 컨버터(3)에 의해서 고주파수(Chopping) 스위칭이 이루어지며 MOSFET(FET1)의 쵸핑코일은 코일(L1)에 -VL=L에 해당하는 쵸핑전압을 발생시킨다.
코일(L1)에 여기된 전압(-VL)은 전압(Vo)의 충전부(5)인 고속다이오드(D5)와 고속 전해 콘덴서(C6)에 의해 직류전압(Vo)을 충전시킨다.
전압(Vo) 충전부(5)의 충전전압(Vo)은 반파정류형 인버터의 동작전원으로 인가된다.
인버터부(9)는 트랜지스터(Q2, Q3), 발진코일(OSC)과 저항(R17-R20), 콘덴서(C15, C16), 및 다이오드(D9, D10)로 구성되는 반파정류형으로 최초트리거는 트리거부(8)의 콘덴서(C7, C8)와 다이악(DA)으로 트랜지스터(Q3)를 트리거시켜 트랜지스터(Q2, Q3)의 스위칭동작이 이루어진다.
전류의 증감을 감지하고 공진부(10)인 쵸크트랜스(T1, T2), 저항(R13,R14), 다이오드(D8)로 공진전류의 증감을 감지하여 펄스폭제어부(4)에 인가하여 펄스폭의 변화를 일으키게 한다.
전압감지부(6)의 감지전압이 상승하게 되면 펄스폭 제어부(4)에서는 펄스폭변조용IC(IC1)의 제어동작으로 펄스폭을 감소시켜 부스트컨버터(3)를 동작시키게 되며 이때는 전압(Vo) 값이 하강된다.
또한 감지 전압이 낮아지면 펄스폭을 조금 크게하여 전압(Vo)값을 일정하게 유지한다.
이때 전류감지부(7)의 감지신호가 너무크게 되면 펄스폭 제어부(4)의 제어신호는 오프상태가 되어 부스트 컨버터(3)는 동작을 중단하게 된다.
부스트컨버터(3)가 오프되어 전압(Vo)값을 1/2Vo값으로 하강시키게 되면 안정기의 출력 또한 1/2로 하강되어 과전류의 흐름을 억제시킨다.
제 3 도는 본고안의 각부분에 대한 신호파형도를 나타낸 것으로서, (a)도는 브리지 정류부 정류파형이고, (b)도는 MOSFET(FET1)의 쵸핑파형이고, (c)도는 충전부의 충전전압이고, (d)도는 펄스폭 제어부의 제어신호이고, (g)도는 인버터부의 트랜지스터(Q2, Q3)의 스위칭시 발생되는 구형파이며, (h)도는 공진회로의 공진특성에 따른 램프 전압파형을 나타내고 있다.
그리고 (e), (f)도는 각각 입력전압상승, 하강시 펄스폭제어부의 제어신호 상태를 나타내고 있다.
제 4 도는 본고안의 안정기와 종래의 안정기의 비교표를 나타낸다.
제 4 도에서와 같이 입력전류 파형을 비교하면 본고안은 정현파이고 종래의 전자식 안정기는 왜곡현상을 발생시켜 전류파형이 다수의 고조파 하모닉을 발생시키고 피크전류의 과다함을 볼수가 있고, 인버터 전압과 램프전류의 비교도에서 볼수있듯이 입력전압의 부분평활 전압은 인버터부에 열발생을 일으키고 램프전류의 파형은 램프수명을 단축시키는 것을 볼수가 있다.
또한 제 4 도의 도표와 같이 본고안의 안정기는 입력전압의 변동율 (±15%)이 발생하더라도 출력전압은 변화하지 않는데 비해 종래의 전자식 안정기는 입력전압의 ± 10%변동시 약 15%정도의 출력의 변화를 나타내고 파고율 또한 1. 7을 상회함으로 입력에 피크전류를 발생시켜 전원계통에 제반문제를 야기 시키게 된다.
또한 고조파 하모닉은 종래의 전자식 안정기는 상당히 포함하고 있음을 나타낸다.
제 5 도는 본고안의 다른 실시예의 상세회로도로서 펄스폭제어부(4)의 구성을 제 2 도의 구성과 달리한 것으로, 펄스폭변조용IC(IC2)의 단자(12)에 트랜지스터(Q1)를 연결하여 트랜지스터(Q1)의 출력신호로서 MOSFET(FET1)를 구동시킴을 보여주며 저항(RT), 콘덴서(CT)는 주기결정용이며 저항(R8, R9)는 단자(12)에 기준전압을 설정하기 위한 것이며, 회로동작은 제 2 도와 동일하다.
이상에서 설명한 바와같이 본고안은 능동필터인 부스트컨버터를 사용하여 전원전압의 변동이 발생하더라도 인버터 전압이 일정하므로 출력전력이 일정하게 유지되며 부스트 컨버터에서 맥류전압을 고주파수 스위칭으로 전압과 전류의 위상차를 발생시키지 않음으로해서 역율의 저하나 고주파 하모닉의 발생요인을 제거할 수가 있고, 또한 펄스폭제어부에 입력되는 제반 제어신호에 의하여 인버터부와 형광램프에 과전류의 흐름을 방지하고, 안정된 전원을 인버터부에 공급하므로 전자식 안정기의 전원계통의 다른 전자기기의 오동작을 발생시키지 않는 이점이 있다.

Claims (4)

  1. AC입력부(1)를 통한 상용 교류전압을 입력받아 맥류전압으로 브리지 정류하는 브리지정류부(2)와 형광램프(LP1, LP2)가 구비된 형광등용 안정기 회로에 있어서, 펄스폭제어부(4)의 제어신호에 따라 상기 브리지정류부(2)로부터의 맥류전압을 고주파로 스위칭하는 부스트컨버터(3)와, 입력 전원전압의 증감과 인버터 및 공진전류의 증감을 전압감지부(6)와 전류감지부(7)의 신호에 따라 상기 부스트 컨버터(3)의 펄스폭을 조절하여 인버터부(9)의 공급전원을 일정하게 유지시키는 펄스폭 제어부(4)와, 상기 부스트컨버터(3)의 출력을 직류전압으로 변환시키는 전압충전부(5)와, 상기 전압충전부(5)의 충전전압의 증감을 감지하여 펄스폭 제어부(4)에 신호를 출력시키는 동시에 부스트컨버터(3)의 제어 펄스폭을 제어하여 인버터부(9)의 공급전원을 일정하게 유지시키는 전압감지부(6)와, 인버터부(9)의 스위칭전류와 공진부(10)의 공진전류의 증감을 감지하여 펄스폭제어부(4)에 신호를 출력하여 부스트컨버터(3)의 제어펄스폭을 제어하여 인버터부(9)의 공급전원을 1/2이하 레벨로 유지시키는 전류감지부(7)와, 인버터부(9)에 트리거펄스를 공급하는 트리거부(8)와, 상기 트리거부(8)로부터 트리거펄스를 입력받아 고속 스위칭동작을 행하는 인버터부(9)와, 상기 인버터부(9)로부터의 구형파를 정현파로 파형정형하여 형광램프(LP1, LP2)를 점등시키는 공진부(10)와, 펄스폭제어부(4)의 동작을 제어하기 위한 제어전압을 생성하는 제어전압 발생부(11)를 구비함을 특징으로 하는 전자식 형광등용 안정기 회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 펄스폭 제어부(4)는 펄스폭변조용 IC(IC1)의 단자(⑧),간에 저항(R10)을 연결하고 콘덴서(C9)와 저항 (R8)을 직렬고 접지측에 연결하고 트랜지스터(Q1)의 베이스를 IC(IC1)의 단자(④)에 연결하며 트랜지스터(Q1)의 에미터에 다이오드(D7)를 연결하고 정 전류원을 형성하여 단자(③)에 연결하며 저항(R9)을 접지측에 연결하고, 단자(②)와 단자(①)사이에 콘덴서(C11)와 병렬로 콘덴서(C12) 및 저항(R7)을 연결하여서 구성된 전자식 형광등용 안정기 회로.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 펄스폭 제어부(4)는 펄스폭변조용IC(IC2)의 단자(12)의 출력으로 저항(R10)과 트랜지스터(Q1)을 구동시켜 단자(12)의 신호를 반전하여 MOSFET(FET1)의 게이트신호로 하고, 단자(16)의 기준전압을 저항(R8, R9)으로 분압하여 단자(②)에 연결하고 단자(⑨)와 단자(①) 사이에 콘덴서(C11)와 병렬로 콘덴서(C12) 및 저항(R7)을 연결하여서 구성된 전자식 형광등용 안정기 회로.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 부스트 컨버터(3)는 저항(R11)을 통해 게이트측이 상기 펄스폭변조용IC(IC1)에 연결된 MOSFET(FET1)와, 상기 MOSFET(FET1)의 드레인과 소오스 사이에 병렬 접속된 다이오드(D6) 및 저항(R1)과 콘덴서(C5)를 직렬 접속하여서 구성된 전자식 형광등용 안정기 회로.
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