KR880003732Y1 - 맥류 전원형 방전등용 인버터의 구동회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

맥류 전원형 방전등용 인버터의 구동회로

제1도는 공지의 전자식 형광등용 안정기의 기본 전원회로.

제2(a)도는 제1도의 입력전압파형도. 제2(b)도는 제1도에서 평활용 콘덴서 C1이 없을때의 전압 파형도. 제2(c)도는 평활용 콘덴서 C1 양단의 전압 파형도. 제2(d)도는 입력전류 파형도.

제3도는 본 고안의 회로 구성.

제4(a)도는 제3도의 입력전압 파형도. 제4(b)도는 정류된 전압 파형도. 제4(c)도는 입력전류 파형도.

제5(a)도는 공진회로의 전류 파형도. 제5(b)도는 트랜지스터Q1의 콜렉터 전류 파형도. 제5(c)도는 트랜지스터 Q2의 콜렉터 전류 파형도. 제5(d)도는 전류 트랜스포머 T1의 2차측 N2, N3에 유기되는 전압 및 콘덴서 C1, C2 양단의 전압 파형도. 제5(e)도는 트랜지스터 Q1의 베이스 전압 파형도. 제5(f)도는 트랜지스터 Q1의 베이스 전류 파형도.

본 고안은 고주파 인버터를 채택한 전자식 방전등용 안정기에 관한 것으로써, 기존의 전자식 안정기의 가장 커다란 결함의 하나인 저역률(Low Power Factor)특성을 개선할 목적으로, 정류단의 평활용 캐패시터를 제거하고 맥류 직류 전원에서도 무리 없이 동작 할수 있는 트랜지스터 인버터의 구동 회로에 관한 것이다.

철심형 쵸크 코일을 사용한 재래식 형광등용 안정기는 전원 전압의 변동에 따라 점등 개시 상태가 고르지 못하고, 자체 전력 손실이 크며, 무게가 무겁고, 또 소음이 나는 등의 여러가지 단점들을 지니고 있어, 1980년대 들어 대한민국 발명 특허 제 10297호, 제 11169호 그리고 공고 번호 84-854와 같은 반도체를 이용한 고주파 인버터 형의 전자식 안정기에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

그러나 상기한 바와 같은 방식의 전자식 안정기는, 정류단의 평활용 캐패시터를 제거한 맥류 전원에서 동작시킬 경우에는 입력 전원의 전압치가 어느 정도 이하로 낮아지게 되면 발진이 정지하게 되는 암각(Dark Angle)이 생기게 되고 따라서 램프부하가 깜박거리게 되는 플리커링(Flickering)현상이 발생하기 때문에 (Ripple) 성분이 거의 없는 직류 전원에서 동작시키게 된다.

실제에 있어 직류 전원은, 상용 교류전원을 정류한 휴 대용량의 평활(Smoothing)용 캐패시터를 사용하여 얻는 경우가 거의 대부분이며, 이 평활용 캐패시터로 인하여 입력 전류가 흐르는 구간이 아주 좁아져 입력역률은 대한민국 전기용품 기술기준〔별표8〕의 106-(4)에서 요구하고 있는 85%에 훨씬 미치지 못하는 약 60%선에서 머무르게 된다.

따라서 전자식 안정기가 지니고 있는 많은 장점들에도 불구하고 아직까지 실용화 되어 널리 보급되지 못하고 있는 실정이다 이에 본 고안에서는 정류단의 평활용 캐패시터를 제거하고 맥류 모드에서도 무리없이 동작할수 있는 고주파 인버터의 스위칭 트랜지스터의 베이스 구동회로를 새로히 고안 하였다.

(제1도)에 공지의 전자식 안정기에 사용되는 저역률 특성의 정류회로를 보인다.

이 방식은 상용의 교류전원을 브릿지 다이로드 BD1을 사용하여 정류한 후 대용량의 평활용 캐패시터 C1을 거침으로써 리플성분을 거의 포함하고 있지 않은 직류전원을 인버터에 공급하고 있다. 입력 전압의 실효치를 Vrms, 입력전류의 실효치를 Irms, 그리고 부하에 공급되는 평균 전력을 Pave라 할때, 전기 회로에서의 역류(Power Factor : pf)은 다음과 같이 정의 된다.

즉 입력 전류의 위상이 입력 전압의 그것과 완전히 일치할때 pf, 즉 역률의 값이 1이 되는 것을 알수 있고, 따라서 고역률의 특성을 실현하기 위하여는 전류와 전압의 위상차를 가급적 줄여야 하며 정류회로를 사용한 기기의 경우에 있어서는 가급적 전류가 흐르는 구간을 넓혀 (제1식)의 분자의 Pave 값을 극대화 시켜야 하는 것을 알수 있다.

따라서 제2(d)도에서 보인 전류의 파형은 제2(a)도에서 보인 정현파 특성의 전압 파형과는 달리 일부 구간에서만 순간적인 펄스 형태로 나타나게 되므로 역률이 매우 낮아져 저역률 특성을 나타내게 된다.

본 고안의 회로 구성을 제3도에 보인다.

본 고안에서는 제1도에서 사용한 평활용 캐패시터 C1을 제거하여, 제4도에서 보인바와 같이 인버터를 맥류 모드에서 동작시키고 있다.

본 고안의 기본 회로는 두개의 스위칭용 트랜지스터(Q1, Q2)와 LC 직렬 공진회로를 구성하는 인덕터(L1) 및 캐패시터(C3, C4, C5)로 구성된 하프 브릿지(Half Bridge) 방식의 인버터로써, 부하를 포함한 공진 회로부에 흐르는 전류를 Io라 할때, Io는 제5도에 보인 바처럼 트랜지스터 Q1과 Q2의 콜렉터 전류의 합으로 나타내지게 되며 이 Io의 값은 곧 전류 트랜스포머 T1의 1차측 권선 N1의 전류가 된다.

한편 T1의 2차측 권선N2(또는 N3)에 나타나는 전압은 트랜스포머의 특성으로부터 그 평균치가 0이 되어야 하고, 그때 흐르는 전류는 직렬로 연결되어있는 캐패시터 C1(또는 C2)에 의해서 저항 R3, R5(또는 R4, R6)의 값에 상관없이 그 평균치가 0이 된다.

따라서 본 고안에서는, 캐패시터 C1(또는 C2)의 충전 작업은 R3-VBE1-N2-C1(또는 R4-VBE2-N3-C2)의 경로로 수행도고 방전작업은 R3-D5-R5-N2-C1(또는 R4-D6-R6-N3-C2)의 경로로 수행되도록 하여 충. 방전 동작시 시정수의 저항치를 달리 함으로써 캐패시터 C1(또는 C2)에 어떤 일정값의 직류 전압이 인가 되도록 하였다.

이와 같이 함으로써 트랜지스터 Q1(또는 eHSMS Q2)에 흐르는 베이스 전류는 제5(f)도에서와 같이 반주기 구간보다 짧은 구간에서만 나타나게 되어 트랜지스터 Q1(또는 Q2)의 턴. 오프 지연시간(Turn off delay Time) 보상해 주게 되면 트랜지스터 Q1, Q2가 동시에 턴, 온(Turn-on)되어 커다란 전력 손실이 생기거나 트랜지스터 Q1, Q2가 파괴 되는 것을 막을 수 있다.

상기의 동작은 인버터에 공급되는 전압과 관계없이 공진회로에 흐르는 전류의 크기에만 의존하므로, 공진전류가 클 경우, 즉 스위칭 트랜지스터에 대전류가 흐르게 되면 캐패시터 C1(또는 C2)에 걸리는 전압도 따라서 커지게 되어 트랜지스터의 턴. 오프 지연시간을 자동적으로 보상할 수 있게 된다. 따라서 본 고안에서 제시한 고주파 인버터용 스위칭 트랜지스터의 베이스 구동회로의 베이스 구동회로의 장점들은 다음과 같이 요약될 수 있다.

1) 맥류모드의 전원에서도 암각이 발생하지 않고 인버터가 안정되게 동작 할 수 있다.

2) 평활용 콘덴서를 제거함으로써 입력전원의 역률이 98% 정도의 높은 값을 나타낸다.

3) 인버터의 초기구동(Trigger)을 위한 트리거 다이오드(Trigger Diode)등의 별도의 장치를 필요로 하지 않는다.

이와 같이 본 고안의 베이스 구동회로는 종래의 고주파 인버터를 채택한 전자식 형광등 안정기가 같는 제반 문제들을 거의 완벽히 해결한 새로운 고안이다.

Claims (1)

1. 본문에 상술하고 도면에 예시한 바와 같이, 고주파 인버터 방식의 방전등용 안정기에 있어서, LC 직렬 공진회로에 전류 트랜스포머 T1의 1차측 권선N1을 접속하고 이 T1의 2차측 권선N2(또는 N3)에, 캐패시터 C1(또는 C2)가 저항 R3(또는 R4) 그리고 트랜지스터 Q1(또는 Q2)의 베이스 에미터 졍션을 직렬로 접속하고, 트랜지스터 Q1(또는 Q2)의 콜렉터와 베이스 사이에는 저항 R1(또는 R2)를 접속하며, 또 트랜지스터 Q1(또는 Q2)의 베이스와 에미터 사이에는 다이오드 D5(또는 D6)와 저항 R5(또는 R6)를 직렬로 접속시키는 구성을 특징으로 하는 고주파 인버터용 스위칭 트랜지스터의 베이스 구동회로.