WO2020111312A1 - Rcr 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터 및 이를 이용한 절연타입 led 디밍 컨버터 - Google Patents

Rcr 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터 및 이를 이용한 절연타입 led 디밍 컨버터 Download PDF

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WO2020111312A1
WO2020111312A1 PCT/KR2018/014857 KR2018014857W WO2020111312A1 WO 2020111312 A1 WO2020111312 A1 WO 2020111312A1 KR 2018014857 W KR2018014857 W KR 2018014857W WO 2020111312 A1 WO2020111312 A1 WO 2020111312A1
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WO
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transformer
impedance matching
matching filter
series
rcr
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PCT/KR2018/014857
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French (fr)
Inventor
김용성
서봉완
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주식회사 아이레즈
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B44/00—Circuit arrangements for operating electroluminescent light sources

Definitions

  • the present invention relates to an impedance matching filter using an RCR series circuit and an isolated type LED dimming converter using the same, by connecting the RCR series circuit in parallel between the secondary output terminal of the transformer and the input terminal of the AC rectifying unit, thereby forming a left and right symmetrical resistance and Impedance matching filter using RCR series circuit that can significantly reduce the phase difference by changing the phase of noise to the same phase by correcting the impedance difference between the secondary side of the transformer and the alternating current rectifier through a capacitor structure interposed therebetween and insulation using the same Type LED dimming converter.
  • LEDs have high illumination, low power consumption, semi-permanent lifespan, and have various advantages such as eco-friendly and emotional lighting.
  • the converter is a power supply that converts and supplies commercial power to the rated power required for lighting.
  • the converter for LEDs generally includes a PWM unit for switching a transformer and a transformer in a PWM method to convert commercial power to rated power, and may further include an oscillating unit for improving power factor of commercial power while energy efficiency is emphasized.
  • a converter with a dimming function capable of adjusting the brightness of the LED light that is, adjusting the power consumption of the LED, has been released according to ambient light or user's selection.
  • dimming may be performed at the front end or the rear end based on the transformer, and each has advantages and disadvantages.
  • phase of the noise is variable at regular intervals due to the nature of the alternating current (input), 800v in the maximum positive direction, sound
  • the phase of the noise is variable with a voltage magnitude of 800v in the direction of.
  • phase difference of the noise value is required in that the phase difference of the noise varies up to 1600v.
  • the present inventors connect the RCR series circuits in parallel between the secondary output terminal of the transformer and the input terminal of the AC rectifier, and thus the impedance between the secondary side of the transformer and the alternating current rectifier through a capacitor structure interposed therebetween. It has led to the invention of an impedance matching filter using an RCR series circuit and an isolated type LED dimming converter using the RCR series circuit, which can significantly reduce the phase difference by correcting the difference and changing the phase of the noise to an in-phase.
  • the present invention has been derived to solve the above-described problem, by connecting the RCR series circuit in parallel between the secondary output terminal of the transformer and the input terminal of the AC rectifier, the transformer through a symmetrical resistor and a capacitor structure interposed therebetween.
  • the impedance matching filter using the RCR series circuit is connected in parallel with the secondary side of the transformer between the secondary side of the transformer and the alternating current rectifying part, the first side of which is connected to the secondary side of the transformer and one node.
  • the impedance matching filter according to the present invention may be located on any one or more of the primary and secondary sides of the transformer.
  • An insulation type LED dimming converter using an impedance matching filter includes a first resistor connected to the secondary side of the first transformer and one end to a node, a capacitor connected in series with the first resistor, and the capacitor A first impedance matching filter comprising a second resistor connected in series, the second side of the first transformer being connected to a node, the first impedance matching filter connected to the first impedance matching filter, the AC rectifying unit rectifying the input power, A second transformer for transforming the pulsating power output from the AC rectifying unit, the clamping unit connected in parallel to the primary side of the transformer for impedance matching with the second transformer, and the primary side of the transformer according to the control signal of the oscillating unit It includes a switching unit for switching the abnormal oscillation voltage, the clamping unit is a second impedance matching filter connected to the output terminal of the AC rectifying unit, the second voltage matching diode and the positive voltage in series in the forward connection to the second impedance matching filter, the second transformer It is
  • the impedance difference between the secondary side of the transformer and the AC rectifier has the advantage of reducing noise.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an impedance matching filter 100 using an RCR series circuit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a part of a dimming circuit to which the impedance matching filter 100 using the RCR series circuit shown in FIG. 1 is applied.
  • FIG 3 is a view showing a change in triac noise before and after applying the matching filter 100 using the RCR series circuit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of an insulation type LED dimming converter 200 using an impedance matching filter according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an impedance matching filter 100 using an RCR series circuit according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an impedance matching filter 100 using the RCR series circuit shown in FIG. 1.
  • the impedance matching filter 100 using an RCR series circuit includes first resistors (R, 110), capacitors (C, 120), and second resistors (R). , 120 ), wherein the first resistor 110, the capacitor 120, and the second resistor 130 may be connected in series with each other.
  • the impedance matching filter means to correct an impedance difference between the secondary side (winding wire) of the transformer 1 and the AC rectifier 2, and for this purpose, the impedance matching filter 110 using an RCR series circuit It can be connected in parallel with the secondary winding of the transformer (1).
  • the impedance matching filter 100 using the RCR series circuit is illustrated as being connected in parallel with the secondary side (winding wire) of the transformer 1, but in one embodiment, the primary side of the transformer 1 ( Winding) may be located on any one or more of the primary and secondary sides of the transformer 1 so that it can be further connected in parallel.
  • first resistor 110 may be connected to one node of the secondary side of the transformer 1 and a node
  • second resistor 130 may be connected to the other side of the transformer 1 and the node.
  • a capacitor 120 is positioned between the first resistor 110 and the second resistor 120 to be connected in series. The first resistor 110 and the second resistor 130 may serve to distribute the AC voltage output from the secondary side of the transformer 1.
  • the frequencies of the first and second resistors 110 and 130 are in-phase due to the characteristics of the symmetry of the left and right symmetry.
  • FIG. 3 Looking at this in more detail through FIG. 3 as follows.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a change in triac noise before and after applying the impedance matching filter 100 using an RCR series circuit according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 (a) shows the noise characteristics of the triac (TRIAC) according to the state before applying the impedance matching filter 100 using the RCR series circuit, for example, only the capacitors on both nodes of the secondary side of the transformer 1 It may mean a structure to be connected in parallel. In this structure, as shown in FIG. 3(a), it can be seen that the phase of noise is changed in a positive direction and a negative direction, thereby generating a phase difference.
  • TRIAC triac
  • Figure 3 (b) shows the noise characteristics of the triac according to the state of applying the impedance matching filter 100 using the RCR series circuit according to an embodiment of the present invention, in this structure, all phases of the noise in the positive direction It can be seen that the phase difference is reduced by being output in the same phase.
  • an AC power supply with significantly reduced phase difference of noise may be applied to the AC rectifying unit 2, and based on this, the transformer ( It can be seen that the insulation characteristic of the AC power output through 1) is improved compared to the conventional impedance matching filter structure.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of an insulation type LED dimming converter 200 using an impedance matching filter according to another embodiment of the present invention.
  • the insulation type LED dimming converter 200 using an impedance matching filter is largely the first impedance matching filter 210, the AC rectifying unit 220, the clamping unit 230, the oscillating unit 240, the second transformer ( 250) and a switching unit 260.
  • the first impedance matching filter 210 is the same as the impedance matching filter 100 using the RCR series circuit described with reference to FIGS. 1 and 2, description thereof will be omitted.
  • the insulation type LED dimming converter 200 using the impedance matching filter ultimately receives the commercial power Vin and outputs Vout, the first impedance matching filter 210, the alternating current rectifying part 220, the clamping part 230, and the oscillating part ( 240), the second transformer 250 and the switching unit 260.
  • the AC rectifying unit 220 is composed of bridge diodes D1 to D4, and may serve to rectify commercial input power.
  • the clamping unit 230 performs an impedance matching function with the second transformer 250 to be described later, and an overvoltage suppression diode connected in series in the forward direction to the second impedance matching filter 231 and the second impedance matching filter 231 voltage supressor diode (234), referred to as TVS diode) and the overvoltage suppression diode 234, a switching diode 236 connected in the reverse direction may be configured in series.
  • the second impedance matching filter 231 may be composed of a resistor 232 or a resistor 232 and a capacitor 233 connected in parallel.
  • the node 221 outputting the “rectified” input voltage Vinr of the AC rectifying unit 220 includes one end and a second end of the resistor 232 and the capacitor 233. It is connected to one terminal of the primary winding P of the transformer 250.
  • the resistor 232 connected in parallel and the other end of the capacitor 233 are connected to the anode of the TVS diode 234, and the cathode of the TVS diode 234 is connected to the cathode of the switching diode 236.
  • the TVS diode 234 performs an overvoltage blocking function
  • the switching diode 236 performs a fast recovery function
  • the other terminal of the primary winding P of the second transformer 250 is connected to the anode of the switching diode 236 and the drain of the switching FET 260 at the node 237.
  • the oscillation unit 240 is composed of a power factor correction IC to provide a square wave switching signal to the switching unit 260.
  • the switching unit 260 may be composed of a switching FET, gate-controlled by a square wave output signal from the reverse flow improvement unit, and the drain, as described above, at the node 237, the anode and the second transformer of the switching diode 236 ( 250) is connected to the other terminal of the primary winding P, and the source is connected to ground.
  • the switching FET 260 is turned on so that the abnormal oscillation voltage generated in the second transformer 250 is the switching FET ( 260) and exit to ground.
  • the switching FET 150 is turned off, and the abnormal oscillation voltage generated in the second transformer 250 is a switching diode. It is applied to the TVS diode 234 through 236.
  • the TVS diode 234 is shorted, and as a result, conversion of the input voltage through the second transformer 250 is performed. Not only that, but also the high voltage input power is applied to the internal circuit including the oscillator 240 as it is, the circuit may be destroyed.
  • the second impedance matching filter 231 connected in series to the TVS diode 234 covers the abnormal oscillation voltage, that is, the abnormal oscillation voltage is lowered by the partial pressure of the second impedance matching filter 231 to cause the TVS diode ( 234) is prevented from being shorted.
  • an impedance matching filter in manufacturing an impedance matching filter, it has an advantage of reducing noise by correcting an impedance difference between a secondary side of an transformer and an alternating current rectifier, and the present invention is widely used in the LED lighting and electric and electronic industries. It is a technology that can realize practical and economic value.

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Abstract

본 발명은 트랜스포머의 2차측 출력단과 교류 정류부의 입력단 사이에서 RCR 직렬 회로를 병렬 연결함으로써, 좌우대칭 형태의 저항과 그 사이에 개재된 커패시터 구조를 통해 트랜스포머의 2차측과 교류 정류부 사이의 임피던스 차를 보정하여 노이즈의 위상을 동위상으로 변경하여 위상차를 현저히 감소시킬 수 있는 RCR 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터 및 이를 이용한 절연타입 LED 디밍 컨버터에 관한 것이다.

Description

RCR 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터 및 이를 이용한 절연타입 LED 디밍 컨버터
본 발명은 RCR 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터 및 이를 이용한 절연타입 LED 디밍 컨버터에 관한 것으로서, 트랜스포머의 2차측 출력단과 교류 정류부의 입력단 사이에서 RCR 직렬 회로를 병렬 연결함으로써, 좌우대칭 형태의 저항과 그 사이에 개재된 커패시터 구조를 통해 트랜스포머의 2차측과 교류 정류부 사이의 임피던스 차를 보정하여 노이즈의 위상을 동위상으로 변경하여 위상차를 현저히 감소시킬 수 있는 RCR 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터 및 이를 이용한 절연타입 LED 디밍 컨버터에 관한 것이다.
LED는 조도는 높으면서도 소비전력은 적고 반영구적인 수명을 가지며, 친환경적이고 감성적 조명 등의 다양한 장점을 가지고 있어 최근 조명기구의 광원으로 대세를 형성하고 있다.
컨버터는 LED의 점등을 위해 상용전원을 입력 받아 점등에 필요한 정격전원으로 변환하여 공급하는 전원공급장치이다. LED용 컨버터는 일반적으로 상용전원을 정격전원으로 변환하기 위해 트랜스와 트랜스를 PWM 방식으로 스위칭하는 PWM부를 구비하며, 에너지 효율이 강조되면서 상용전원의 역률을 개선하는 발진부를 더 구비할 수 있다.
이와 함께, 에너지를 절감하기 위해서 주변의 조도나 사용자의 선택에 의해 LED 조명의 밝기를 조절할 수 있는, 즉, LED의 소비전력을 조절할 수 있는 디밍 기능을 갖춘 컨버터가 출시되고 있다.
통상, 디밍(dimming)은 트랜스포머를 기준으로 전단에서 수행되거나 후단에서 수행될 수 있는데, 각각 장단점을 갖는다.
트랜스포머의 후단에서 디밍을 수행하는 경우, 회로 구현이 쉬운 이점이 있는 반면, 가령 백열등이나 형광등에서 LED로 교체하는 경우 추가의 시설이 필요하다는 단점이 있다.
반면, 트랜스포머의 전단에서 디밍을 수행하는 경우, 기존에 설치된 디밍 관련장치를 그대로 이용할 수 있다는 이점이 있지만, 회로 구현이 어렵다는 단점이 있다.
그럼에도, 기존에 사용되는 램프를 LED 램프로 교체하는 것을 고려한다면, 트랜스포머의 전단에서 디밍을 수행하는 방식을 적용하는 것이 경제적이기 때문에 이와 관련된 LED 컨버터가 출시되고 있다.
한편, 일반적인 정격전압인 220v 60Hz으로 동작되는 디밍 회로에 적용된 트라이악(Triac)의 노이즈의 경우, 입력되는 교류(Alternating Current)의 특성 상 일정한 주기로 그 위상이 가변하여 최대 양의 방향으로 800v, 음의 방향으로 800v의 전압 크기로 그 노이즈의위상이 가변되게 된다.
이러한 점은, 노이즈의 위상차가 최대 1600v까지 가변된다는 점에서, 노이즈값의 위상차를 감소시키기 위한 기술이 필요한 실정이다.
이에 본 발명자는, 트랜스포머의 2차측 출력단과 교류 정류부의 입력단 사이에서 RCR 직렬 회로를 병렬 연결함으로써, 좌우대칭 형태의 저항과 그 사이에 개재된 커패시터 구조를 통해 트랜스포머의 2차측과 교류 정류부 사이의 임피던스 차를 보정하여 노이즈의 위상을 동위상으로 변경하여 위상차를 현저히 감소시킬 수 있는 RCR 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터 및 이를 이용한 절연타입 LED 디밍 컨버터를 발명하기에 이르렀다.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 트랜스포머의 2차측 출력단과 교류 정류부의 입력단 사이에서 RCR 직렬 회로를 병렬 연결함으로써, 좌우대칭 형태의 저항과 그 사이에 개재된 커패시터 구조를 통해 트랜스포머의 2차측과 교류 정류부 사이의 임피던스 차를 보정하여 노이즈의 위상을 동위상으로 변경하여 위상차를 현저히 감소시킬 수 있는 RCR 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터 및 이를 이용한 절연타입 LED 디밍 컨버터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 RCR 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터는 트랜스포머의 2차측과 교류 정류부 사이에서 트랜스포머의 2차측과 병렬로 연결되되, 상기 트랜스포머의 2차측과 일단이 노드로 연결되는 제1 저항, 상기 제1 저항과 직렬로 연결되는 커패시터 및 상기 커패시터와 직렬로 연결되며, 상기 트랜스포머의 2차측과 타단이 노드로 연결되는 제2 저항을 포함하며, 상기 트랜스포머의 2차측과 상기 교류 정류부 사이의 임피던스 차를 보정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 임피던스 매칭 필터는 상기 트랜스포머의 1차측 및 2차측 중 어느 하나 이상에 위치할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 임피던스 매칭필터를 이용한 절연타입 LED 디밍 컨버터는 제1 트랜스포머의 2차측과 일단이 노드로 연결되는 제1 저항, 상기 제1 저항과 직렬로 연결되는 커패시터, 상기 커패시터와 직렬로 연결되며, 상기 제1 트랜스포머의 2차측과 타단이 노드로 연결되는 제2 저항을 포함하는 제1 임피던스 매칭 필터, 상기 제1 임피던스 매칭 필터와 연결되며, 입력전원을 정류하는 교류 정류부, 상기 교류 정류부에서 출력되는 맥류전원을 변압하는 제2 트랜스포머, 상기 제2 트랜스포머와의 임피던스 매칭을 위해 상기 트랜스포머의 1차측에 병렬로 연결되는 클램핑부 및 발진부의 제어신호에 따라 상기 트랜스포머의 1차측에 걸리는 이상 발진전압을 스위칭하는 스위칭부를 포함하며, 상기 클램핑부는 상기 교류 정류부의 출력단에 연결되는 제2 임피던스 매칭 필터, 상기 제2 임피던스 매칭 필터에 순방향으로 직렬 연결되는 과전압 억제 다이오드 및 양극이 상기 제2 트랜스포머의 1차측에 연결되어 역방향으로 상기 과전압 억제 다이오드에 직렬 연결되는 스위칭 다이오드로 구성되며, 상기 이상 발진전압이 상기 과전압 억제 다이오드의 역방향 브레이크다운 전압보다 클 경우, 상기 제2 임피던스 매칭 필터가 상기 이상 발진전압을 분압에 의해 다운시켜 상기 과전압 억제 다이오드의 쇼트를 방지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 트랜스포머의 2차측 출력단과 교류 정류부의 입력단 사이에서 RCR 직렬 회로를 병렬 연결함으로써, 트랜스포머의 2차측과 교류 정류부 사이의 임피던스 차를 보정하여 노이즈를 감소시키는 이점을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 RCR 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터(100)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 RCR 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터(100)가 적용된 디밍 회로의 일부를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RCR 직렬 회로를 이용한 매칭 필터(100)를 적용하기 전, 후에 따른 트라이악 노이즈 변화를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 임피던스 매칭 필터를 이용한 절연타입 LED 디밍 컨버터(200)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
<부호의 설명>
1: 트랜스포머
100: RCR 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터
110: 제1 저항
120: 커패시터
130: 제2 저항
200: 임피던스 매칭 필터를 이용한 절연타입 LED 디밍 컨버터
210: 제1 임피던스 매칭 필터
220: 교류 정류부
230: 클램핑부
231: 제2 임피던스 매칭 필터
240: 발진부
250: 제2 트랜스포머
260: 스위칭부
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 RCR 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터(100)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 RCR 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터(100)가 적용된 디밍 회로의 일부를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 RCR 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터(100)는 크게 제1 저항(R, 110), 커패시터(C, 120) 및 제2 저항(R, 120)을 포함하여 구성될 수 있으며, 이때 제1 저항(110), 커패시터(120) 및 제2 저항(130)은 서로 직렬 연결될 수 있다.
여기에서, 임피던스 매칭 필터라 함은 트랜스포머(1)의 2차측(권선)과 교류 정류부(2) 사이의 임피던스 차를 보정하는 것을 의미하며, 이를 위하여 RCR 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터(110)는 트랜스포머(1)의 2차측 권선과 병렬로 연결될 수 있다.
한편, 본 명세서의 도면에서는 RCR 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터(100)를 트랜스포머(1)의 2차측(권선)과 병렬로 연결되는 것으로 도시하였지만, 일 실시예에서는 트랜스포머(1)의 1차측(권선)과도 병렬로 추가연결될 수 있도록, 트랜스포머(1)의 1차측 및 2차측 중 어느 하나 이상에 위치될 수 있다.
제1 저항(110)의 일단은 트랜스포머(1)의 2차측의 일측과 노드(node)로 연결될 수 있고, 제2 저항(130)의 일단은 트랜스포머(1)의 2차측의 타측과 노드로 연결될 수 있다. 또한 제1 저항(110) 및 제2 저항(120) 사이에는 커패시터(120)가 위치되어 직렬연결될 수 있다. 이러한 제1 저항(110) 및 제2 저항(130)은 트랜스포머(1)의 2차측으로부터 출력되는 교류 전압을 분배시키는 역할을 할 수 있다.
이때, 제1 저항(110) 및 제2 저항(130)이 각각 트랜스포머(1)의 2차측 양측 노드와 연결되어 있음에 따라, 교류 정류부(2)의 양측 단자로 전달되는 전력분배가 동일하게 일어나며, 이때 각 위상차를 0으로 만들기 위하여 중간에 커패시터(120)를 위치시키는 좌우대칭 구조를 가지게 된다.
이러한 RCR 직렬 회로 구조는 제1 및 제2 저항(110, 130)의 좌우대칭 구조 특성 상 주파수가 동위상 특성을 보이게 된다.
이를 도 3을 통해 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RCR 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터(100)를 적용하기 전, 후에 따른 트라이악 노이즈 변화를 나타낸 도면이다.
도 3(a)는 RCR 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터(100)를 적용하기 전 상태에 따른 트라이악(TRIAC)의 노이즈 특성을 나타낸 것으로서, 예컨데 트랜스포머(1)의 2차측 양측 노드에 커패시터만이 병렬 연결될 구조를 의미할 수 있다. 이러한 구조에서는 도 3(a)와 같이 노이즈의 위상이 양의 방향 및 음의 방향으로 변화되어 위상차가 발생하는 것을 확인할 수 있다.
도 3(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 RCR 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터(100)를 적용한 상태에 따른 트라이악의 노이즈 특성을 나타낸 것으로서, 이러한 구조에서는 노이즈의 위상이 모두 양의 방향으로 동위상으로 출력되어 위상차가 감소되는 것을 확인할 수 있다.
이렇게 본 발명의 일 실시예에 따른 RCR 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터(100)를 거침으로써 노이즈의 위상차가 대폭 감소된 교류 전원이 교류 정류부(2)에 인가될 수 있으며, 이러한 점을 토대로 트랜스포머(1)를 통해 출력되는 교류 전원의 절연특성이 종래의 임피던스 매칭 필터 구조에 비해 개선되었음을 알 수 있다.
다음으로는, 다른 실시예에 따라서 상술한 RCR 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터(100)가 적용된 절연타입 LED 디밍 컨버터를 살펴보기로 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 임피던스 매칭 필터를 이용한 절연타입 LED 디밍 컨버터(200)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 살펴보면, 임피던스 매칭 필터를 이용한 절연타입 LED 디밍 컨버터(200)는 크게 제1 임피던스 매칭 필터(210), 교류 정류부(220), 클램핑부(230), 발진부(240), 제2 트랜스포머(250) 및 스위칭부(260)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기에서, 제1 임피던스 매칭 필터(210)는 도 1 및 도 2를 통해 살펴봄 RCR 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터(100)와 동일한 내용이므로 설명을 생략하기로 한다.
임피던스 매칭 필터를 이용한 절연타입 LED 디밍 컨버터(200)는 궁극적으로 상용전원 Vin을 수신하고 Vout을 출력하며, 제1 임피던스 매칭 필터(210), 교류 정류부(220), 클램핑부(230), 발진부(240), 제2 트랜스포머(250) 및 스위칭부(260)를 포함하여 구성될 수 있다.
교류 정류부(220)는 브릿지 다이오드 D1~D4로 구성되며, 상용 입력전원을 전파 정류하는 역할을 할 수 있다.
클램핑부(230)는 후술되는 제2 트랜스포머(250)와의 임피던스 매칭 기능을 수행하며, 제2 임피던스 매칭 필터(231)와 제2 임피던스 매칭 필터(231)에 순방향으로 직렬 연결되는 과전압 억제 다이오드(transient voltage supressor diode, 234), TVS 다이오드라 함) 및 과전압 억제 다이오드(234)에 역방향으로 연결되는 스위칭 다이오드(236)가 직렬 연결되어 구성될 수 있다.
제2 임피던스 매칭 필터(231)는 저항(232)으로 구성되거나, 병렬 연결된 저항(232)과 커패시터(233)로 구성될 수 있다.
클램핑부(230)의 연결관계를 구체적으로 살펴보면, 교류 정류부(220)의 "정류된" 입력 전압(Vinr)을 출력하는 노드(221)는 저항(232)과 커패시터(233)의 일단과 제2 트랜스포머(250)의 1차 권선 P의 한 단자에 연결된다.
병렬 연결된 저항(232)과 커패시터(233)의 타단은 TVS 다이오드(234)의 양극에 연결되고, TVS 다이오드(234)의 음극은 스위칭 다이오드(236)의 음극에 연결된다.
여기서, TVS 다이오드(234)는 과전압을 차단하는 기능을 수행하고, 스위칭 다이오드(236)는 고속 스위칭(fast recovery) 기능을 수행한다.
한편, 제2 트랜스포머(250)의 1차 권선 P의 다른 단자는 노드(237)에서 스위칭 다이오드(236)의 양극과 스위칭 FET(260)의 드레인에 연결된다.
발진부(240)는 역률개선용(Power Factor Correction) IC로 구성되어 구형파 스위칭 신호를 스위칭부(260)에 제공한다.
스위칭부(260)는 스위칭 FET로 구성될 수 있으며, 역류개선부로부터의 구형파 출력신호에 의해 게이트 제어되고, 상기한 것처럼 드레인은 노드(237)에서 스위칭 다이오드(236)의 양극과 제2 트랜스포머(250)의 1차 권선 P의 다른 단자에 연결되고, 소스는 접지에 연결된다.
이하, 상기와 같은 구성을 갖는 LED 디밍 컨버터의 동작에 대해 상세하게 설명한다.
제1 임피던스 매칭 필터(210)를 거쳐 대략 350V 정도의 전파 정류된 입력 전원(Vinr)이 노드(221)를 통하여 인가되면, 제2 트랜스포머(250)를 통하여 권선수에 의해 기설정된 전압 비로 변환되어 출력된다.
이때, 디밍회로(미도시)를 통하여 디밍신호가 입력되면, 듀티비가 가변되면서 제2 트랜스포머(250)의 1차 권선 P에 서 이상 발진이 발생한다.
이때, 발진부(240)에 의해 스위칭 FET(260)의 게이트에 하이(high) 신호가 인가되면 스위칭 FET(260)가 온(ON) 되어 제2 트랜스포머(250)에서 발생한 이상 발진전압은 스위칭 FET(260)를 통과하여 접지로 빠져나간다.
그러나, 발진부(240)에 의해 스위칭 FET(260)의 게이트에 로우(low) 신호가 인가되면 스위칭 FET(150)가 오프(OFF) 되고, 제2 트랜스포머(250)에서 발생한 이상 발진전압은 스위칭 다이오드(236)를 통하여 TVS 다이오드(234)에 인가된다.
이때, 이상 발진전압이 TVS 다이오드(234)의 역방향 브레이크 다운전압(reverse breakdown voltage)보다 클 경우 TVS 다이오드(234)는 쇼트되고, 그 결과 제2 트랜스포머(250)를 통한 입력 전압의 변환이 수행될 수 없을 뿐만 아니라 고전압의 입력 전원이 그대로 발진부(240)를 포함한 내부 회로에 인가됨으로써 회로가 파괴될 수 있다.
그러나, TVS 다이오드(234)에 직렬로 연결된 제2 임피던스 매칭 필터(231)가 이상 발진전압을 커버함으로써, 다시 말해 이상 발진전압을 제2 임피던스 매칭 필터(231)의 분압에 의해 다운시켜 TVS 다이오드(234)가 쇼트되는 것을 방지한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 임피던스 매칭 필터를 제작함에 있어서 트랜스포머의 2차측과 교류 정류부 사이의 임피던스 차를 보정하여 노이즈를 감소시키는 이점을 갖는바, 본 발명은 LED 조명 및 전기전자 산업분야에서 널리 이용하여 그 실용적이고 경제적인 가치를 실현할 수 있는 기술이다.

Claims (3)

  1. 트랜스포머의 2차측과 교류 정류부 사이에서 트랜스포머와의 임피던스 매칭을 위해, 상기 트랜스포머의 2차측과 병렬로 연결되는 임피던스 매칭 필터에 있어서,
    상기 트랜스포머의 2차측과 일단이 노드로 연결되는 제1 저항;
    상기 제1 저항과 직렬로 연결되는 커패시터; 및
    상기 커패시터와 직렬로 연결되며, 상기 트랜스포머의 2차측과 타단이 노드로 연결되는 제2 저항;을 포함하며,
    상기 트랜스포머의 2차측과 상기 교류 정류부 사이의 임피던스 차를 보정하는 것을 특징으로 하는, RCR 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 트랜스포머의 1차측 및 2차측 중 어느 하나 이상에 위치되는 것을 특징으로 하는, RCR 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터.
  3. 제1 트랜스포머의 2차측과 일단이 노드로 연결되는 제1 저항;
    상기 제1 저항과 직렬로 연결되는 커패시터;
    상기 커패시터와 직렬로 연결되며, 상기 제1 트랜스포머의 2차측과 타단이 노드로 연결되는 제2 저항을 포함하는 제1 임피던스 매칭 필터;
    상기 제1 임피던스 매칭 필터와 연결되며, 입력전원을 정류하는 교류 정류부;
    상기 교류 정류부에서 출력되는 맥류전원을 변압하는 제2 트랜스포머;
    상기 제2 트랜스포머와의 임피던스 매칭을 위해 상기 트랜스포머의 1차측에 병렬로 연결되는 클램핑부; 및
    발진부의 제어신호에 따라 상기 트랜스포머의 1차측에 걸리는 이상 발진전압을 스위칭하는 스위칭부를 포함하며,
    상기 클램핑부는,
    상기 교류 정류부의 출력단에 연결되는 제2 임피던스 매칭 필터;
    상기 제2 임피던스 매칭 필터에 순방향으로 직렬 연결되는 과전압 억제 다이오드; 및
    양극이 상기 제2 트랜스포머의 1차측에 연결되어 역방향으로 상기 과전압 억제 다이오드에 직렬 연결되는 스위칭 다이오드로 구성되며,
    상기 이상 발진전압이 상기 과전압 억제 다이오드의 역방향 브레이크다운 전압보다 클 경우, 상기 제2 임피던스 매칭 필터가 상기 이상 발진전압을 분압에 의해 다운시켜 상기 과전압 억제 다이오드의 쇼트를 방지하는 것을 특징으로 하는, 임피던스 매칭 필터를 이용한 절연타입 LED 디밍 컨버터.
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