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KR102033953B1 - Led 조명용 컨버터의 역률 개선 장치 및 방법 - Google Patents

Led 조명용 컨버터의 역률 개선 장치 및 방법 Download PDF

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KR102033953B1
KR102033953B1 KR1020170100544A KR20170100544A KR102033953B1 KR 102033953 B1 KR102033953 B1 KR 102033953B1 KR 1020170100544 A KR1020170100544 A KR 1020170100544A KR 20170100544 A KR20170100544 A KR 20170100544A KR 102033953 B1 KR102033953 B1 KR 102033953B1
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signal
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switching
power factor
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주식회사 젬
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Abstract

LED 조명용 컨버터의 역률 개선 장치 및 방법이 개시된다. AC 입력 전력 신호를 필터링하는 EMC(electromagnetic compatibility) 필터 모듈; 상기 EMC 필터에서 필터링된 AC 입력 전력 신호를 정류하여 정류 신호를 출력하는 브릿지(bridge) 정류 모듈; 상기 브릿지 정류 모듈에서 출력된 정류 신호의 전압을 변환하는 제1 트랜스포머(transformer); 상기 제1 트랜스포머에서 변환된 정류 신호를 평활하여 DC 출력 신호로 출력하는 평활 회로 모듈; 상기 제1 트랜스포머와 상호 간에 병렬 연결되는 제2 트랜스포머; 상기 제1 트랜스포머 및 제2 트랜스포머 각각에 PWM(pulse width modulation) 스위칭 신호를 생성하고 생성된 PWM 스위칭 신호를 인가하도록 제어하는 PWM 스위칭 제어 모듈; 상기 PWM 스위칭 제어 모듈의 제어에 따라 PWM 스위칭 신호를 상기 제1 트랜스포머 및 제2 트랜스포머에 각각 인가하는 스위칭(switching) 모듈; 상기 평활 회로 모듈에서 출력되는 DC 출력 신호의 전압을 감지하는 전압 감지 모듈; 상기 전압 감지 모듈에서 감지된 전압에 따라 상기 상호 간에 병렬 연결되는 제1 트랜스포머 및 제2 트랜스포머의 병렬 연결을 온/오프(on/off)시키는 트랜스포머 연결 제어 모듈을 구성한다.

Description

LED 조명용 컨버터의 역률 개선 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR IMPROVING POWER FACTOR OF CONVERTER FOR LIGHT EMITTING DIODE LIGHTING DEVICE}
본 발명은 역률(power factor) 개선 장치 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 LED 조명(light emitting diode lighting apparatus)용 컨버터(converter)의 역률 개선 장치 및 방법에 관한 것이며, 구체적으로는 역률을 0.9 이상 유지하도록 하기 위한 LED 조명용 컨버터의 역률 개선 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근에는 LED 조명의 사용이 점차 확대되고 있다.
LED 조명은 저전력, 반영구성, 친환경 등의 다양한 장점을 갖는다. 여기서 LED 컨버터(LED converter)는 LED 조명과 일체형으로 제작되는 경우도 있다.
LED 컨버터는 교류 전력 신호를 직류 전력 신호로 변환하는데, 교류 회로에서는 전류와 전압의 곱인 피상 전력에 역률(power factor)을 곱해야 비로소 실제 전력값이 된다.
최근에는 이러한 LED 컨버터의 역률을 일정 수준 이상으로 유지하도록 요구되고 있다.
그런데, LED 조명 즉 부하에 따라서 역률이 일정하게 유지되지 않게 되는 문제점이 있다. 하지만 최근의 LED 컨버터에서는 역률을 일정 수준 이상 유지하기 위한 구성이 구비되어 있지 않다.
또한 정전류 구동방식의 컨버터는 부하 변동에 의해 출력전압 및 역률이 큰 폭으로 변화하여 범용적으로 제품을 적용하기에는 어려움이 있었으며, 특히 부하변동 부분에서 역률 손실이 많이 발생하게 되는 문제점이 있었다.
공개특허공보10-2010-0120739 공개특허공보10-2016-0020136
따라서 본 발명의 목적은 부하 변동에 따라 선택적으로 역률을 개선하도록 작동함으로써 디밍용 LED 조명 컨버터를 포함하여 범용으로 사용이 가능한 LED 조명용 컨버터의 역률 개선 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
삭제
상술한 본 발명의 목적에 따른 LED 조명용 컨버터의 역률 개선 장치는, AC 입력 전력 신호를 필터링하는 EMC(electromagnetic compatibility) 필터 모듈; 상기 EMC 필터에서 필터링된 AC 입력 전력 신호를 정류하여 정류 신호를 출력하는 브릿지(bridge) 정류 모듈; 상기 브릿지 정류 모듈에서 출력된 정류 신호의 전압을 변환하는 제1 트랜스포머(transformer); 상기 제1 트랜스포머에서 변환된 정류 신호를 평활하여 DC 출력 신호로 출력하는 평활 회로 모듈; 상기 제1 트랜스포머와 상호 간에 병렬 연결되는 제2 트랜스포머; 상기 제1 트랜스포머 및 제2 트랜스포머 각각에 PWM(pulse width modulation) 스위칭 신호를 생성하고 생성된 PWM 스위칭 신호를 인가하도록 제어하는 PWM 스위칭 제어 모듈; 상기 PWM 스위칭 제어 모듈의 제어에 따라 PWM 스위칭 신호를 상기 제1 트랜스포머 및 제2 트랜스포머에 각각 인가하는 스위칭(switching) 모듈; 상기 평활 회로 모듈에서 출력되는 DC 출력 신호의 전압을 감지하는 전압 감지 모듈; 상기 전압 감지 모듈에서 감지된 전압에 따라 상기 상호 간에 병렬 연결되는 제1 트랜스포머 및 제2 트랜스포머의 병렬 연결을 온/오프(on/off)시키는 트랜스포머 연결 제어 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 트랜스포머 연결 제어 모듈은, 상기 전압 감지 모듈에서 감지된 DC 전압 신호의 듀티비(duty ratio)가 소정 비율 이하로 낮아지면, 상기 제1 트랜스포머 및 제2 트랜스포머의 연결을 온/오프(on/off)시켜 상기 소정 비율 이상으로 듀티비를 유지하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 트랜스포머 연결 제어 모듈은, 상기 제1 트랜스포머 및 제2 트랜스포머의 연결을 온/오프(on/off)시켜 상기 제1 트랜스포머 및 상기 제2 트랜스포머의 한 쌍의 리액턴스(reactance)가 가변되어 역률 보상되어 0.9 이상의 역률이 유지되도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 LED 조명용 컨버터의 역률 개선 방법은, EMC(electromagnetic compatibility) 필터 모듈이 AC 입력 전력 신호를 필터링하고, 브릿지(bridge) 정류 모듈이 상기 EMC 필터에서 필터링된 AC 입력 전력 신호를 정류하여 정류 신호를 출력하는 단계; PWM 스위칭 제어 모듈이 PWM(pulse width modulation) 스위칭 신호를 생성하고 생성된 PWM 스위칭 신호를 제1 트랜스포머 및 제2 트랜스포머 각각에 인가하도록 제어하며, 스위칭(switching) 모듈이 상기 PWM 스위칭 제어 모듈의 제어에 따라 PWM 스위칭 신호를 상기 제1 트랜스포머 및 상기 제2 트랜스포머에 각각 인가하는 단계; 상기 스위칭 모듈에 의해 인가된 PWM 스위칭 신호에 따라 상기 제1 트랜스포머 및 상기 제2 트랜스포머가 동작하며, 상기 제1 트랜스포머가 상기 브릿지 정류 모듈에서 출력된 정류 신호의 전압을 변환하는 단계; 평활 회로 모듈이 상기 제1 트랜스포머에서 변환된 정류 신호를 평활하여 DC 출력 신호로 출력하는 단계; 전압 감지 모듈이 상기 평활 회로 모듈에서 출력되는 DC 출력 신호의 전압을 감지하는 단계; 트랜스포머 연결 제어 모듈이 상기 전압 감지 모듈에서 감지된 전압에 따라 상호 간에 병렬 연결되는 제1 트랜스포머 및 제2 트랜스포머의 병렬 연결을 온/오프(on/off)시키는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 트랜스포머 연결 제어 모듈이 상기 전압 감지 모듈에서 감지된 전압에 따라 상호 간에 병렬 연결되는 제1 트랜스포머 및 제2 트랜스포머의 병렬 연결을 온/오프시키는 단계는, 상기 전압 감지 모듈에서 감지된 DC 전압 신호의 듀티비(duty ratio)가 소정 비율 이하로 낮아지면, 상기 제1 트랜스포머 및 제2 트랜스포머의 연결을 온/오프(on/off)시켜 상기 소정 비율 이상으로 듀티비를 유지하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 트랜스포머 연결 제어 모듈이 상기 전압 감지 모듈에서 감지된 전압에 따라 상호 간에 병렬 연결되는 제1 트랜스포머 및 제2 트랜스포머의 병렬 연결을 온/오프시키는 단계는, 상기 제1 트랜스포머 및 제2 트랜스포머의 연결을 온/오프(on/off)시켜 상기 제1 트랜스포머 및 상기 제2 트랜스포머의 한 쌍의 리액턴스(reactance)가 가변되어 역률 보상되어 0.9 이상의 역률이 유지되도록 구성될 수 있다.
종래에 LED 조명용 컨버터는 정전류 제어를 통하여 LED에 안정된 전원을 공급하였으나 부하 변동에 따른 역률 손실을 보상해주지 못해 디밍용 컨버터를 포함하여 범용으로 사용할 수 없었다.
상술한 LED 조명용 컨버터의 역률 개선 장치 및 방법에 의하면, DC 출력 신호의 값을 모니터링하여 제1 트랜스포머와 제2 트랜스포머의 병렬 연결을 온/오프(on/off)시켜 리액턴스(reactance)를 변화시킴으로써, LED 조명용 컨버터의 역률을 일정 수준 이상으로 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명용 컨버터의 역률 개선 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명용 컨버터의 역률 개선 장치의 세부 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명용 컨버터의 역률 변화 그래프이다.
도 4는 본 발명의 비교 실시예에 따른 LED 조명용 컨버터의 역률 변화 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명용 컨버터의 역률 개선 방법의 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명용 컨버터의 역률 개선 장치의 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명용 컨버터의 역률 개선 장치의 세부 회로도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명용 컨버터의 역률 개선 장치(100)는 EMC(electromagnetic compatibility) 필터 모듈(110), 브릿지(bridge) 정류 모듈(120), 제1 트랜스포머(transformer)(130), 제2 트랜스포머(140), PWM(pulse width modulation) 스위칭 제어 모듈(150), 스위칭 모듈(160), 평활 회로 모듈(170), 전압 감지 모듈(180), 트랜스포머 연결 제어 모듈(190)을 포함하도록 구성될 수 있다.
LED 조명용 컨버터의 역률 개선 장치(100)는 부하로 직접 입력되는 DC 출력 신호의 전압을 지속적으로 감지하여 부하에 따라 역률(power factor)이 저하되지 않고, 일정 수준 이상으로 유지되도록 구성될 수 있다.
LED 조명용 컨버터의 역률 개선 장치(100)는 DC 출력 신호의 전압치에 따라 제1 트랜스포머(130)와 제2 트랜스포머(140)의 병렬 연결을 온/오프(on/off)시켜 전체 트랜스포머의 리액턴스(reactance)를 변화시킴으로써, 역률을 조정하도록 구성될 수 있다.
이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
EMC 필터 모듈(110)은 상용 전원으로부터 공급되는 AC 입력 전력 신호를 필터링하여 잡음을 제거하도록 구성될 수 있다.
브릿지 정류 모듈(120)은 EMC 필터(110)에서 필터링된 AC 입력 전력 신호를 정류하여 정류 신호를 출력하도록 구성될 수 있다. AC 입력 전력 신호에서 (-) 신호를 (+) 신호로 전환시키도록 구성될 수 있다.
제1 트랜스포머(130)는 브릿지 정류 모듈(120)에서 출력된 정류 신호의 전압을 변환하도록 구성될 수 있다.
제2 트랜스포머(140)는 제1 트랜스포머(130)와 상호 간에 병렬 연결되도록 구성될 수 있다.
제1 트랜스포머(130)와 제2 트랜스포머(140)는 스위치에 의해 병렬 연결되며, 스위치는 FET(field effect transistor) 스위치 Q2로 구성될 수 있다. FET 스위치 Q2에 의해 제1 트랜스포머(130)와 제2 트랜스포머(140)는 상호 간에 병렬 연결되도록 구성될 수 있다.
PWM 스위칭 제어 모듈(150)은 제1 트랜스포머(130) 및 제2 트랜스포머(140) 각각에 PWM(pulse width modulation) 스위칭 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
PWM 스위칭 제어 모듈(150)은 그 생성된 PWM 스위칭 신호를 제1 트랜스포머(130) 및 제2 트랜스포머(140)에 각각 인가하도록 스위칭 모듈(160)을 제어하도록 구성될 수 있다. PWM 스위칭 제어 모듈(150)은 제1 트랜스포머(130)와 제2 트랜스포머(140)를 PWM에 의해 동작 제어하도록 구성될 수 있다.
스위칭 모듈(160)은 PWM 스위칭 제어 모듈(150)의 제어에 따라 PWM 스위칭 신호를 제1 트랜스포머(130) 및 제2 트랜스포머(140)에 각각 인가하도록 구성될 수 있다. 스위칭 모듈(160)은 PWM 스위칭 제어 모듈(150)의 스위칭 신호에 의해 제1 트랜스포머(130) 및 제2 트랜스포머(140)의 동작을 제어할 수 있다.
평활 회로 모듈(170)은 제1 트랜스포머(130)에서 변환된 정류 신호를 평활하여 DC 출력 신호로 출력하도록 구성될 수 있다. DC 출력 신호는 부하(load)로 인가되도록 구성될 수 있다.
전압 감지 모듈(180)은 평활 회로 모듈(170)에서 출력되는 DC 출력 신호의 전압을 감지하도록 구성될 수 있다. 부하 조건이 풀 부하(full load)인지 최소 부하(minimum load)인지에 따라 전압이 달라질 수 있으므로, DC 출력 신호의 전압을 실시간으로 지속 감지하도록 구성될 수 있다.
트랜스포머 연결 제어 모듈(190)은 전압 감지 모듈(180)에서 감지된 전압에 따라 상호 간에 병렬 연결되는 제1 트랜스포머(130) 및 제2 트랜스포머(140)의 병렬 연결을 온/오프(on/off)시키도록 구성될 수 있다.
FET 스위치 Q2를 온/오프시켜 제1 트랜스포머(130)와 제2 트랜스포머(140) 간의 병렬 연결을 온/오프시키도록 구성될 수 있다. 전압 감지 모듈(180)에서 감지된 전압에 의해 역률이 떨어질 때, 병렬 연결을 온/오프시켜 역률을 일정 수준이상으로 유지시키도록 구성될 수 있다.
트랜스포머 연결 제어 모듈(190)은 전압 감지 모듈(180)에서 감지된 DC 전압 신호의 듀티비(duty ratio)가 소정 비율 이하로 낮아지면, 제1 트랜스포머(130) 및 제2 트랜스포머(140)의 연결을 온/오프(on/off)시켜 소정 비율 이상으로 듀티비를 유지하도록 구성될 수 있다.
좀 더 구체적으로는, 트랜스포머 연결 제어 모듈(190)은 제1 트랜스포머(130) 및 제2 트랜스포머(140)의 연결을 온/오프(on/off)시켜 제1 트랜스포머(130) 및 제2 트랜스포머(140)의 한 쌍의 리액턴스(reactance)가 가변되어 역률 보상되어 0.9 이상의 역률이 유지되도록 구성될 수 있다.
부하가 최대(max)치에서 최소치(min)로 단계적으로 떨어질 때, 스위칭 듀티비(duty ratio)를 최대로 유지하도록 하여 역률을 0.9 이상으로 유지하고 전체 하모닉 왜곡을 줄이도록 구성될 수 있다.
제1 트랜스포머(130)와 제2 트랜스포머(140)의 병렬 연결을 온 상태에서 오프 상태로 전환하면, 전체 인덕턴스(inductance) L값이 변하게 되며, 리액턴스(XL)도 변화되어 제1 트랜스포머(130)의 스위칭 주파수와 듀티비가 풀 부하(full load) 조건으로 변화되어 역률이 개선된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명용 컨버터의 역률 변화 그래프이고, 도 4는 본 발명의 비교 실시예에 따른 LED 조명용 컨버터의 역률 변화 그래프이다.
도 3 및 도 4의 스위칭 파형은 풀 부하(full load) 조건과 최소 부하(minimum load) 조건의 스위칭 파형을 나타낸다.
도 3의 듀티(duty) 99%에서는 Vds의 온 타임(on time)이 정확한 구형파 형태로 출력 되어 역률은 1에 가깝게 출력 되고 있으나, 도 4의 듀티(duty) 3.3%조건에서는 Vds의 온 타임이 줄어 들면서 역률은 떨어지고, 전체 하모닉 왜곡(total harmonic distortion) 역시 나빠지고 있는 것을 나타낸다.
도 3에서는 부하에 따라 가변되는 역률을 실시간 보상하여 0.9 이상으로 유지하고 있는 것을 나타낸다. 도 3에서는 전체 하모닉 왜곡(total harmonic distortion)을 줄이고 역률을 0.9 이상으로 유지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명용 컨버터의 역률 개선 방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하면, EMC(electromagnetic compatibility) 필터 모듈(110)이 AC 입력 전력 신호를 필터링하고, 브릿지(bridge) 정류 모듈(120)이 EMC 필터(110)에서 필터링된 AC 입력 전력 신호를 정류하여 정류 신호를 출력한다(S101).
다음으로, PWM 스위칭 제어 모듈(150)이 PWM(pulse width modulation) 스위칭 신호를 생성하고 생성된 PWM 스위칭 신호를 제1 트랜스포머(130) 및 제2 트랜스포머(140) 각각에 인가하도록 제어하며, 스위칭(switching) 모듈(160)이 PWM 스위칭 제어 모듈(150)의 제어에 따라 PWM 스위칭 신호를 제1 트랜스포머(130) 및 제2 트랜스포머(140)에 각각 인가한다(S102).
다음으로, 스위칭 모듈(160)에 의해 인가된 PWM 스위칭 신호에 따라 제1 트랜스포머(130) 및 제2 트랜스포머(140)가 동작하며, 제1 트랜스포머(130)가 브릿지 정류 모듈(120)에서 출력된 정류 신호의 전압을 변환한다(S103).
다음으로, 평활 회로 모듈(170)이 제1 트랜스포머(130)에서 변환된 정류 신호를 평활하여 DC 출력 신호로 출력한다(S104).
다음으로, 전압 감지 모듈(180)이 평활 회로 모듈(130)에서 출력되는 DC 출력 신호의 전압을 감지한다(S105).
다음으로, 트랜스포머 연결 제어 모듈(190)이 전압 감지 모듈(180)에서 감지된 전압에 따라 상호 간에 병렬 연결되는 제1 트랜스포머(130) 및 제2 트랜스포머(140)의 병렬 연결을 온/오프(on/off)시킨다(S106).
여기서, 트랜스포머 연결 제어 모듈(190)은 전압 감지 모듈(180)에서 감지된 DC 전압 신호의 듀티비(duty ratio)가 소정 비율 이하로 낮아지면, 제1 트랜스포머(130) 및 제2 트랜스포머(140)의 연결을 온/오프(on/off)시켜 소정 비율 이상으로 듀티비를 유지하도록 구성될 수 있다.
좀 더 구체적으로는, 제1 트랜스포머(130) 및 제2 트랜스포머(140)의 연결을 온/오프(on/off)시켜 제1 트랜스포머(130) 및 제2 트랜스포머(140)의 한 쌍의 리액턴스(reactance)가 가변되어 역률 보상되어 0.9 이상의 역률이 유지되도록 구성될 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: EMC 필터 모듈
120: 브릿지 정류 모듈
130: 제1 트랜스포머
140: 제2 트랜스포머
150: PWM 스위칭 제어 모듈
160: 스위칭 모듈
170: 평활 회로 모듈
180: 전압 감지 모듈
190: 트랜스포머 연결 제어 모듈

Claims (6)

  1. 상용 전원으로부터 공급되는 AC 입력 전력 신호를 필터링하여 잡음을 제거하는 EMC(electromagnetic compatibility) 필터 모듈;
    상기 EMC 필터에서 필터링된 AC 입력 전력 신호를 정류하여 정류 신호를 출력하는 브릿지(bridge) 정류 모듈;
    상기 브릿지 정류 모듈에서 출력된 정류 신호의 전압을 변환하는 제1 트랜스포머(transformer);
    상기 제1 트랜스포머와 상호 간에 FET(field effect transistor) 스위치를 통해 병렬 연결되는 제2 트랜스포머;
    상기 제1 트랜스포머 및 제2 트랜스포머 각각에 PWM(pulse width modulation) 스위칭 신호를 생성하고, 생성된 PWM 스위칭 신호를 제1 트랜스포머 및 제2 트랜스포머에 각각 인가하도록 제어하며, 제1 트랜스포머와 제2 트랜스포머를 PWM에 의해 동작 제어하는 PWM 스위칭 제어 모듈;
    상기 PWM 스위칭 제어 모듈의 제어에 따라 PWM 스위칭 신호를 상기 제1 트랜스포머 및 제2 트랜스포머에 각각 인가하고, 상기 PWM 스위칭 제어 모듈의 스위칭 신호에 의해 제1트랜스포머 및 제2트랜스포터의 동작을 제어하는 스위칭(switching) 모듈;
    상기 제1 트랜스포머에서 변환된 정류 신호를 평활하여 DC 출력 신호로 출력하여 부하로 DC 출력 신호가 인가되도록 하는 평활 회로 모듈;
    상기 평활 회로 모듈에서 출력되는 DC 출력 신호의 전압을 실시간으로 감지하는 전압 감지 모듈;
    상기 전압 감지 모듈에서 감지된 전압에 따라 상기 상호 간에 병렬 연결되는 제1 트랜스포머 및 제2 트랜스포머의 FET 스위치를 제어하여 병렬 연결을 온/오프(on/off)시키는 트랜스포머 연결 제어 모듈;을 포함하며,
    상기 트랜스포머 연결 제어 모듈은,
    상기 전압 감지 모듈에서 감지된 DC 전압 신호의 듀티비(duty ratio)가 소정 비율 이하로 낮아지면, 상기 제1 트랜스포머 및 제2 트랜스포머의 연결을 온/오프(on/off)시켜 상기 소정 비율 이상으로 듀티비를 유지하도록 하고,
    상기 제1 트랜스포머 및 제2 트랜스포머의 연결을 온/오프(on/off)시켜 상기 제1 트랜스포머 및 상기 제2 트랜스포머의 한 쌍의 리액턴스(reactance)가 가변되어 역률 보상되어 0.9 이상의 역률이 유지되도록 구성되는 것으로, 부하가 최대치에서 최소치로 단계적으로 떨어질 때 스위칭 듀티비를 최대로 유지하도록 하여 역률을 0.9 이상으로 유지하고 전체 하모닉 왜곡을 줄이도록 하며, 제1 트랜스포머와 제2 트랜스포머의 병렬 연결을 온 상태에서 오프 상태로 전환하면 전체 인덕턴스 L값이 변하게 되고 리액턴스(XL)도 변화되어 제1 트랜스포머의 스위칭 주파수와 듀티비가 풀 부하 조건으로 변화되어 역률이 개선되는 것을 특징으로 하는 LED 조명용 컨버터의 역률 개선 장치.
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