KR100210178B1 - 방전 램프를 동작시키기 위한 회로 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 스위칭 소자와 스위칭 소자를 교대로 도통시키기 위한 구동 회로가 제공되는 DC-AC 컨버터를 구비하는, 방전 램프를 동작시키는 회로 장치에 관한 것이다. 회로 장치는 또한 램프에 의해 소비되는 전력을 제어하기 위한 제어 회로(C)를 구비한다. 이러한 목적을 위해, 제어 회로에는 전류 센서가 접속된다. 본 발명에 따라, 전류 센서는, 램프에 의해 소비되는 전력이 구동 회로의 형성에 무관하게 제어될 수 있으며 제어 회로(C)의 단순 구성이 가능하도록 위치된다.

Description

방전램프를 동작시키기 위한 회로 장치

제1도는 본 발명에 따른 회로 장치의 한 실시예의 구조를 나타내는 개략도.

제2도는 제1도에 도시된 실시예를 보다 상세히 나타내는 도면.

제3도는 제어 회로 C의 부분에 대한 양호한 실시예를 나타내는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

B : 부하 회로 F : 구동 회로

C : 제어 회로 SE : 전류 센서

본 발명은 DC-AC 컨버터를 구비하는 방전 램프를 동작시키기 위한 회로 장치에 관로, 상기 DC-AC 컨버터에는 - DC 전압원에 접속되기 적합한 회로(A)로서, 주파수 f로 교대로 도통 및 비도통시킴으로써 교류 극성을 갖는 전류를 발생하기 위한 두개의 스위칭 소자를 구비하는, 상기 회로(A)와, - 램프 접속 단자, 유도성 수단(Inductive means), 및 회로(A)에서의 두 스위칭 소자중 한 소자의 각각의 주 전극에 각각 접속되는 단부를 구비하는 부하 회로(B)와, - 스위칭 소자를 주파수 f로 교대로 도통 및 비도통시키는 구동 신호를 발생하는 구동 회로(F)와, - 전류 센서와, - 전류 센서 및 구동 회로(F)에 접속되어 램프에 의해 소비되는 전력을 제어하기 위한 제어 회로(C)가 제공된다.

이러한 회로 장치는 네덜란드 특허 출원 제8800015호에 공지되어 있다. 회로(A)에는 DC 전압원에 접속시키기 위한 접속 단자가 제공된다.

만일 램프가 공지된 회로 장치에 의해 동작된다면, 주파수 f에 따라 극성이 변화하는 전류 J는 부하 회로(B)를 통해 흐르게 되며, 실질적으로 구형파 전위 Vp는 역시 주파수 f와 동일한 반복 주파수를 갖는 부하 회로(B)의 단부 사이에 존재하게 된다.

공지된 회로 장치에서의 전류 센서는 접속 단자와 주 전극 사이의 접속으로서 회로(A)에 포함된다.

공지된 회로 장치에 있어서, 첫 번째로, DC-AC 컨버터의 입력 단자사이에 존재하는 DC 전압의 평균값은, DC-AC 컨버터의 접속단자에 접속되는 제어 회로(C)의 회로 부분에 의해 좁은 제한범위 내에서 일정하게 유지된다. 두 번째로, 제어 회로(C)의 또 다른 회로 부분은 센서를 통하여 흐르는 전류의 평균값을 측정하며, 이러한 평균값을 요구되는 값으로 제어한다. 센서를 통하여 흐르는 전류의 평균값을 제어하는 것은 회로(A)의 두 스위칭 소자 또는 한 스위칭 소자의 도통 시간을 변화시키거나, 또는 주파수 f를 변화시킴으로써 일어날 수 있다. 또한 이들 두 가지를 결합하는 것도 가능하다. 제어 회로(C)는, 입력 단자사이에 존재하는 전압의 평균값과 전류 센서를 통하여 흐르는 전류의 평균값을 일정하게 유지시킴으로써, DC-AC 컨버터에 의해 소비되는 전력의 레벨을 일정하게 유지시키며, 그에 따라 간접적으로 램프에 의해 소비되는 전력을 일정하게 유지시킨다.

전류 센서가 회로(A)에 존재함으로, 예컨대 스위칭 소자의 제어 전류와 같은, 부하 회로(B)를 통하여 흐르지 않은 회로(A)에서의 전류는 제어 회로(C)의 동작에 영향을 준다. 이러한 것은 시스템 에러를 램프의 전력 제어에 전가시키므로 유익하지 못하다. 구동기 회로로부터 얻어지는 전력의 일부가 전류 센서에 의해 소비되므로, 이러한 경우의 센서 위치는 또한 스위칭 소자의 제어에 있어서 가외의 전력 손실을 초래하게 한다.

본 발명의 목적은, 특히 DC-AC 컨버터에 의해 소비되는 전력이 간단한 방법으로 제어될 수 있으며, 이러한 전력 제어는 오직 부하 회로를 통하여 흐르는 전류에만 종속하는 회로 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 위하여, 서두에 기술된 형태의 회로 장치는, 본 발명에 따라 전류 센서가 부하 회로(B)의 일부를 형성하고, 또한 제어 회로(C)가 부하 회로(B)의 단부에 접속되는 것을 특징으로 한다.

이러한 것은 제어 회로(C)에 의해 부하 회로(B)에서 소비되는 전력을 제어하는 것을 가능하게 한다. 또한, 이러한 것은 제어 회로(C) 구성을 간단하게 한다.

양호하게는, 제어 회로(C)는, 램프 전력의 척도가 되는 제1신호가 발생되어 금번의 희망하는 소비 전력에 대한 척도가 되는 기준 신호와 비교되도록 설계된다. 그러한 경우에 있어서 희망하는 소비 전력은 조절될 수 있게 된다. 그러한 비교 결과는 구동 회로(F)에서의 구동 신호가 제어되어 램프에 의해 소비된 전력이 희망하는 값과 실질적으로 동일하게 되도록 하는 제어 신호가 되게한다.

본 발명에 따른 회로 장치의 특정 실시예는, 제어 회로(C)가, - 전류 센서를 통하여 흐르는 전류의 순시값과 부하 회로(B)의 단부 사이의 부수하는 전압의 순시값과의 곱에 비례하는 신호(Q)를 발생하는 곱셈 회로와, - 신호(Q)의 평균값에 비례하는 신호를 발생하는 회로를 구비하는 것을 특징으로 한다. 그러므로, 제어 회로(C)의 이러한 실시예에는 제1신호를 발생하는 수단이 제공되며, 이러한 수단은 매우 신뢰할 수 있는 방법으로 간단한 성분을 사용하여 실현될 수 있다.

본 발명에 따른 회로 장치의 또 다른 특정 실시예는, 전류 센서가 DC-AC 컨버터의 용량성 동작을 방지하는 수단에 접속되는 것을 특징으로 한다. 여기서 용량성 동작은 부하 회로 양단의 전압이 부하 회로를 통하여 흐르는 전류보다 뒤 처지는 동작 상태를 의미한다. 용량성 동작의 특징은 각각의 스위칭 소자가 관련 스위치 소자를 횡단하는 전압이 높게 되는 순간에 도통되는 것이다. 이러한 것은 스위칭 소자에서 비교적 높은 전력 소비를 야기하며, 통상적으로 스위칭 소자의 수명에 악영향을 미친다.

DC-AC 컨버터는 구동 신호의 변화로 인하여 유도성 동작으로부터 용량성 동작으로 전환될 수 있으므로, 본 발명에 따른 회로 장치와 DC-AC 컨버터의 용량성 동작을 방지하는 수단을 결합시키는 것이 유익하다.

본 발명은 이후 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

제1도에서, 참조 번호 1 및 2는 DC 전압원의 전극에 접속되기 적합한 단자를 나타내며, 상기 단자(1 및 2)는 두개의 스위칭 소자를 구비하는 회로(A)의 단부에 접속된다. 유도성 수단, 램프 접속 단자 및 전류 센서를 구비하는 부하 회로(B)의 각 단부는 회로(A)의 두 스위칭 소자의 각각의 주 전극에 접속된다. 램프는 부하 회로(B)의 램프 접속 단자에 접속된다.

F는 회로(A)의 스위칭 소자를 주파수 f에서 교호적으로 도통하게 하는 구동 신호발생용 구동 회로이다.

C는 램프에 의해 소비되는 전력을 제어하기 위한 제어 회로이다. 이러한 목적을 위하여, 회로(C)는 전류 센서와 부하 회로(B)의 단부에 접속된다. 이러한 접속은 제1도에 도시된다. 제어 회로(C)는 램프에 의해 소비되는 전력에 대한 척도가 되는 제1신호 발생용 회로(D)를 구비한다. 제어 회로(C)는 또한 금번의 램프에 의해 소비되는 전력의 희망하는 값에 대한 척도인 기준 신호와 제1신호 사이의 차이에 대한 척도인 제어 신호를 발생하는 회로(E)를 구비한다. 이러한 제어 신호는 회로(E)의 출력에 존재한다. 구동 회로(F)는 회로(A)의 스위칭 소자에 접속된다. 구동 회로(F)는 스위칭 소자가 제어 신호에 따라 도통 및 비도통하게 되는 주파수 및/또는 스위칭 소자의 도통 시간을 조절한다. 이러한 방법으로 램프에 의해 소비되는 전력은 실질적으로 희망하는 값과 동일하게 된다.

제2도에서, 스위칭 소자(S1,S2) 및 다이오드(D1,D2)는 회로(A)를 형성한다.

부하 회로(B)는 코일(L), 램프 접속 단자(K1 및 K2), 캐패시터(C1 및 C2), 및 전류 센서(SE)를 구비한다. 상기 실시예에서 오일(L)은 유도성 수단을 형성한다. 램프(La)는 램프 접속 단자에 접속된다.

단자(1,2)는, 스위칭 소자(S1)의 주 전극이 단자(1)에 접속되고 스위칭 소자(S2)의 주 전극이 단자(2)에 접속되는 방식으로, 스위칭 소자(S1,S2)의 직렬 회로에 의해 상호 접속된다. 스위칭 소자(S1)는, 상기 다이오드(D1)의 에노드가 두 스위칭 소자(S1,S2)의 공통 접합점(P)에 접속됨으로써, 다이오드(D1)에 의해 분류(shunt)된다. 스위칭 소자(S2)는, 다이오드(D2)의 애노드가 단자(2)에 접속됨으로써, 다이오드(D2)에 의해 분류(shunt)된다.

스위칭 소자(S2)는 또한, 코일(L), 램프(La), 캐패시터(C2), 및 도시된 실시예에서는 저항으로 형성되는 전류 센서(SE)의 직렬 회로에 의해 분로가 된다. 램프(La)는 캐패시터(Cl)에 의해 분류(shunt)된다.

부하 회로(B)의 한 단부와 일치하는 전류 센서(SE)의 한 단부는 회로(D)의 입력(3)에 접속된다. 전류 센서의 다른 단부는 회로(D)의 다른 입력(4)에 접속된다. 회로(D)의 제3입력(5)은 부하 회로(B)의 다른 단부와 일치하는 두 스위칭소자의 공통 접합점(P)에 접속된다. 회로(D)의 출력(6)은 회로(E)의 입력에 접속되며, 회로(E)의 출력은 구동 회로(F)의 입력에 접속된다. 구동 회로(F)의 한 출력은 스위칭 소자(S1)의 제어 전극에 접속되며, 구동 회로(F)의 제2출력은 스위칭 소자(S2)의 제어 전극에 접속된다.

제2도에 도시된 컨버터의 동작은 다음과 같다.

단자(1,2)가 DC 전압원의 전극에 접속될 때, 구동 신호는 스위칭 소자(S1 및 S2)를 주파수 f로 번갈아 도통하도록 한다. 그러므로, 두 스위칭 소자의 공통 접합점(P)은 DC 전압원의 네가티브 및 포지티브 전극에 교대로 접속된다. 결과적으로, 반복 주파수(f)를 갖는 실질적으로 구형파인 전압(Vp)이 접합점(P)에 존재하게 된다. 이러한 실질적으로 구형파인 전압(Vp)은, 전극이 반복 주파수(f)에 따라 변화하는 전류(J)를 회로(B)에 흐르게 한다. 반복 주파수(f)에 종속하는 전류(J)와 구형파 전압(Vp) 사이에는 위상차가 존재하게 된다.

회로(D)는 실질적인 구형파 Vp의 순시값과 부수하는 전류(J)의 순시값의 곱의 평균값에 대한 척도가 되는 신호를 발생한다. 이러한 신호는 램프에 의해 소비되는 전력의 평균값에 대한 척도가 되며, 본 실시예에서 제1신호로서 작용한다. 회로(E)에서, 램프에 의해 소비되는 전력의 희망하는 평균값에 대한 척도가 되는 기준 신호와 제1신호 사이의 차에 대한 척도가 되는 제어 신호가 발생된다. 이러한 제어 신호는 구동 회로(F)의 입력에 존재하게 된다. 제어 신호에 의해서, 구동 회로(F)는, 램프에 의해 소비되는 전력의 평균값이 희망하는 값과 실질적으로 동일하게 되도록 하는 방식으로 구동 신호를 조절한다. 램프에 의해 소비되는 전력의 평균값은, 두 스위칭 소자의 도통 시간 및/또는 주파수 f가 제어됨으로써 구동 신호에 의해 제어될 수 있다.

제2도에 도시된 회로 장치의 실제예에 있어서, 전류 센서(SE)는 약 0.5옴의 저항이 되며, 주파수(f)는 약 28kHz가 된다. 회로 장치의 이러한 실제 예에 의해서 광범위하게 다른 전력 정격 및/또는 가스 충전의 램프를 동작시키는 것이 가능하게 된다. 이러한 광범위한 변화에서, 램프에 의해 소비되는 전력은 램프간에 % 이상 변화되지 않는다.

제3도는 회로(D)의 양호한 실시예를 도시한다.

제3도에서, 참조번호(3), (4) 및 (5)는 곱셈 회로(I)의 접속 단자를 표시한다. 단자(3)는 부하 회로의 한 단부와 일치하는 전류 센서(SE)의 한 단부에 접속된다. 단자(4)는 전류 센서(SE)의 다른 단부에 접속된다. 단자(5)는 부하 회로(B)의 다른 단부에 접속된다.

회로(D)의 양호한 실시예가 동작 DC-AC 컨버터에 접속된다면, 전류 센서(SE)를 통하여 흐르는 전류의 순시값에 비례하는 전압은 단자(3) 및 단자(4) 사이에 존재하게 된다. 부하 회로(B)의 단부들 사이의 전압의 순시값에 비례하는 전압은 단자(3) 및 단자(5) 사이에 존재하게 된다.

전류 센서가 부하 회로(B) 내에 위치되지 않는다면, 다시 말해 전류 센서의 한 단부가 예컨대 제2도의 실시예에 도시된 것과는 다르게 부하 회로(B)의 한 단부를 형성한다면, 부하 회로(B)의 두 단부와 전류 센서의 두 단부에 대한 접속을 위해 4개의 접속 단자를 회로(D)에 제공해야 한다.

곱셈 회로(I)의 출력에는 부하 회로(B)의 단부들 사이의 전압의 순시값과 전류 센서(SE)를 동하여 흐르는 전류의 순시값의 곱에 비례하는 신호(Q)가 있게 된다.

곱셈 회로(I)의 출력은 신호(Q)의 평균값에 비례하는 신호를 발생하는 회로(II)의 입력에 접속된다. 신호(Q)의 평균값에 비례하는 신호는 회로(II)의 출력단자(6)에 존재하며, 램프 전력에 비례하는 제1신호로서 작용하는데 적합하다.

Claims (3)

1. DC-AC 컨버터를 구비하는 방전 램프를 동작시키기 위한 회로 장치로서, 상기 DC-AC 컨버터가; DC 전압원에 접속되기 적합한 회로(A)로서, 주파수 f로 교대로 도통 및 비도통시킴으로써 교류 극성을 갖는 전류를 발생하기 위한 두개의 스위칭 소자를 구비하는, 상기 회로(A); 램프 접속 단자, 유도성 수단(inductive means), 및 상기 회로(A)의 두 스위칭 소자중 한 소자의 각각의 주 전극에 각각 접속되는 단부를 구비하는 부하 회로(B); 스위칭 소자를 주파수 f로 교대로 도통 및 비도통시키는 구동 신호를 발생하기 위한 구동 회로(F); 전류 센서; 및 전류 센서 및 구동 회로(F)에 접속되어, 램프에 의해 소비되는 전력을 제어하기 위한 제어 회로(C)를 포함하는, 상기 방전 램프 동작용 회로 장치에 있어서, 상기 전류 센서는 상기 부하 회로(B)의 한 부분을 형성하며, 상기 제어 회로(C)는 부하 회로(B)의 단부에 접속되는 것을 특징으로 하는 방전 램프 동작용 회로장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어 회로(C)는; 전류 센서를 통하여 흐르는 전류의 순시값과 부하 회로(B)의 단부 사이에 수반되는 전압의 순시값의 곱에 비례하는 신호(Q)를 발생하는 곱셈 회로; 및 상기 신호(Q)의 평균값에 비례하는 신호를 발생하는 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 방전 램프 동작용 회로 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전류 센서는 또한 DC-AC 컨버터의 용량성 동작을 방지하기 위한 수단에 접속되는 것을 특징으로 하는 방전 램프 동작용 회로 장치.