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KR20100061706A - 원격 인에이블 스위칭 바이어스 공급기에 의해 제어되는 메탈 할라이드 램프 안정기 - Google Patents

원격 인에이블 스위칭 바이어스 공급기에 의해 제어되는 메탈 할라이드 램프 안정기 Download PDF

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KR20100061706A
KR20100061706A KR1020107006832A KR20107006832A KR20100061706A KR 20100061706 A KR20100061706 A KR 20100061706A KR 1020107006832 A KR1020107006832 A KR 1020107006832A KR 20107006832 A KR20107006832 A KR 20107006832A KR 20100061706 A KR20100061706 A KR 20100061706A
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KR
South Korea
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power
regulator circuit
switch
voltage
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KR1020107006832A
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발터 배츠
존 크로스
베른하르트 에르틀
토르스텐 쿠스케
Original Assignee
오스람 실바니아 인코포레이티드
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Abstract

차량 조명 시스템은 전원으로부터 전력을 수신하고 조명 제어 모듈, 램프, 및 바이어스 제어 회로를 가진 안정기를 포함한다. 조명 제어 모듈은 입력에 응답하여 안정기에 원격 인에이블 신호를 제공한다. 안정기의 바이어스 제어 회로는 전원으로부터 공급 전압 및 원격 인에이블 신호를 수신하고 원격 인에이블 신호의 함수로서 안정기의 바이어스 조절기 회로에 선택적으로 에너지를 공급한다. 바이어스 조절기 회로에 에너지가 공급될 때, 안정기의 제어기는 전원으로부터 램프로 전력을 제공하기 위하여 안정기를 동작시킨다.

Description

원격 인에이블 스위칭 바이어스 공급기에 의해 제어되는 메탈 할라이드 램프 안정기{METAL HALIDE LAMP BALLAST CONTROLLED BY REMOTE ENABLE SWITCHED BIAS SUPPLY}
메탈 할라이드(metal halide) 램프들은 그들이 워트당 보다 많은 가시 광을 방출하고 보다 긴 예상 수명을 가지기 때문에 차량 조명 시스템들(예를 들어, 자동차 헤드라이트 시스템들)의 할로겐 램프들에 비해 바람직하다. 메탈 할라이드 램프들은 또한 주어진 광량에 대해 가시도를 개선하는 태양과 유사한 주파수 프로파일을 가진 가시 광을 방출하도록 설계될 수 있다. 그러나, 할로겐 램프들과 달리, 메탈 할라이드 램프들은 차량 전원(power supply)(즉, 차량의 충전 시스템)으로부터 직접 구동될 수 없고 안정기의 사용을 요구한다. 안정기는 램프를 점화(strike)하고, 램프가 그의 설계 수명을 달성하도록 적당한 세기의 광을 방출하기 위해 램프에 인가된 주파수 및 전류를 조절한다.
전자 안정기들은 메탈 할라이드 램프를 구동하기 위한 전력 스테이지(stage)의 동작을 제어하는 제어기를 포함한다. 제어기는 안정기가 램프에 전력을 공급하지 않도록 슬립 상태(sleep state)에 놓여 질 수 있고, 이런 슬립 상태는 저전력 스위치 또는 전자 신호(예를 들어, 차량의 전자 제어 모듈에 의해 제공된 신호)가 램프를 턴온 및 턴오프할 수 있게 한다. 그러나, 슬립 상태에서 바이어스 전력을 제어기에 제공하는 비교적 간단하고 값싼 바이어스 회로는 비교적 짧은 시간 기간에 걸쳐 차량의 전력 공급을 소모하기에 충분히 큰 전류를 유도한다. 예를 들어, 슬립 상태의 제어기를 갖는 전자 안정기는 주말에 걸쳐 자동차의 배터리를 소모시킬 수 있어서, 자동차의 소유자는 배터리에 부가적인 전력을 제공하지 않고서는 주중의 시작에서 차를 시동시킬 수 없다. 허용 가능한 레벨까지 이런 슬립 상태 바이어스 전력 소모를 감소시키는 바이어스 회로 및 제어기(예를 들어, 마이크로제어기)는 전자 안정기로 설계될 수 있지만, 비교적 복잡하고 값비싸다.
일반적으로, 전자 안정기를 제어하기 위하여 사용될 수 있는 차량들에 사용된 3가지 타입의 조명 제어 모듈들이 있다. 제 1 타입은 비교적 부피가 크고 값비싸며 차량 오퍼레이터(operator)에 의해 작동되며, 차량 전원으로부터 램프로 직접적으로 전력을 제공하는 고전력 스위치이다. 제 2 타입은 차량 오퍼레이터에 의해 작동되고, 전원으로부터 전기기계적 릴레이로 전력을 제공하는 값싸고 보다 작은 저전력 스위치이다. 저전력 스위치는 릴레이를 작동시키기 위하여 충분한 전력을 릴레이에만 제공할 수 있다; 릴레이는 차량 전원으로부터 램프로 상당히 많은 전력을 제공한다.
조명 제어 모듈의 제 3 타입은 전자식이다. 전자 조명 제어 모듈은 램프를 조명할 시기를 결정하기 위하여 사용자 입력 및/또는 센서들(예를 들어, 주위(ambient) 광 센서) 및 다른 소스들로부터 입력을 수신한다. 전자 조명 제어 모듈이 램프가 조명되어야 하는 것을 결정할 때(예를 들어, 차량 엔진이 운행되고, 트랜스미션이 구동 중에 있고, 그리고 주위 광이 거의 없음), 상기 전자 조명 제어 모듈은 전력을 안정기에 직접 제공하거나 차량 전원으로부터 램프 안정기로 전력을 제공하는 전자기계적 릴레이에 에너지를 공급한다. 따라서, 전자 조명 제어 모듈은 전자 제어 모듈 같은 차량의 기존 전기 컴포넌트에 조립될 수 있다. 그러나, 전자 조명 제어 모듈은 직접적으로 안정기에 전력을 공급하도록 요구된 비교적 높은 소스 전류를 제공하기 위한 능력을 가지도록 설계되거나 전력을 안정기에 제공하도록 전자기계적 릴레이를 사용하여야 한다. 상기한 어느 해결책(고전류 전자 조명 제어 모듈 또는 전자기계적 릴레이의 부가)도 차량 조명 시스템에 비용을 부가한다.
도 1은 종래 기술에서 공지된 전력을 전자 안정기에 제공하는 릴레이를 제어하기 위한 차량 조명 제어 모듈(예를 들어, 저전력 스위치, 고전력 스위치, 또는 전자 제어부)을 사용하는 차량 조명의 예를 도시한다. 도 1을 참조하여, 차량 조명 시스템(100)의 종래 기술 전자 안정기(102)는 릴레이(106)로부터의 수신 전력에 응답하여 전력을 램프(104)에 제공한다. 이런 종래 기술 시스템에서, 차량의 전원(108)(즉, 차량의 충전 시스템)은 차량 조명 시스템(100)을 포함하는 차량의 전기 시스템들에 전력을 제공하기 위한 배터리 및 교류 발전기를 포함한다. 동작시, 차량의 오퍼레이터는 차량 조명 제어 모듈(110)(예를 들어, 차량의 헤드라이트 스위치)에 입력을 제공한다. 오퍼레이터 제공 입력을 기반으로, 차량 조명 제어 모듈(110)은 릴레이(106)에 에너지를 선택적으로 공급한다. 즉, 차량 조명 제어 모듈(110)은 차량 전원(108)으로부터 전력을 수신하고 오퍼레이터가 헤드라이트 스위치를 턴온할 때 수신된 전력을 릴레이(106)에 제공한다. 반대로, 차량 조명 제어 모듈(110)은 차량 전원(108)으로부터 전력을 수신하지만, 오퍼레이터가 헤드라이트 스위치를 턴오프할 때 릴레이(106)에 에너지를 공급하지 않는다.
차량 조명 제어 모듈(110)이 릴레이(106)에 에너지를 공급할 때, 릴레이(106)는 차량 전원(108)으로부터 안정기(102)의 입력 필터(112)에 공급 전압을 제공한다. 입력 필터(112)는 릴레이(106)에 의해 제공된 공급 전압으로부터의 잡음(noise)을 필터링하고 필터링된 공급 전압을 안정기(102)의 바이어스 조절기(bias regulator)(114) 및 전력 스테이지(power stage)(116)에 제공한다. 바이어스 조절기(114)는 필터링된 공급 전압을 수신하고 안정기(102)의 제어기(118)에 대한 제 1 바이어스 전압, 및 안정기(102)의 전력 스테이지(116)에 대한 제 2 바이어스 전압을 생성한다. 제어기(118)는 램프(104)에 전력을 제공하기 위하여 전력 스테이지(116)를 제어한다. 따라서, 안정기(102)는 전원(108)으로부터 릴레이(106)를 통하여 수신한 공급 전압에 응답하여 램프(104)에 전력을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 차량 조명 시스템은 램프, 조명 제어 모듈, 및 바이어스 제어 회로를 가진 안정기를 포함한다. 바이어스 제어 회로는 조명 제어 모듈에 의해 제공된 원격 인에이블 신호(remote enable signal)의 함수로서 전원으로부터의 전력으로 안정기의 바이어스 조절기에 에너지를 공급한다. 바이어스 조절기가 바이어스 제어 회로로부터 전력을 수신할 때, 제 1 바이어스 전압을 안정기의 제어기에 제공한다. 제어기는 차량 전원으로부터 램프로 전력을 제공하기 위하여 안정기의 전력 스테이지를 제어한다. 바이어스 제어 회로는 제 1 스위치 및 상기 제 1 스위치의 입력부로부터 접지로의 그리고 상기 제 1 스위치의 로우 측(low side)으로부터 접지로의 저항 경로들을 포함한다. 제 1 스위치는 제어기에 대한 제 1 바이어스 전압을 생성하는 바이어스 조절기의 제 1 부분에 선택적으로 에너지를 공급한다. 바이어스 제어 회로는 또한 제 2 스위치 및 상기 제 2 스위치의 입력부로부터 접지로의 그리고 제 2 스위치의 로우 측으로부터 접지로의 저항 경로들을 포함할 수 있다. 제 2 스위치는 전력 스테이지에 제공된 제 2 바이어스 전압을 생성하는 바이어스 조절기의 제 2 부분에 선택적으로 에너지를 공급한다.
일 실시예에서, 본 발명은 원격 인에이블 신호의 함수로서 전원으로부터 램프로 전력을 선택적으로 제공하는 방법을 포함한다. 바이어스 제어 회로는 인에이블 상태로 제공된 원격 인에이블 신호에 응답하여 바이어스 조절기에 선택적으로 에너지를 공급한다. 바이어스 조절기는 바이어스 제어 회로에 의해 에너지가 공급될 때 제 1 바이어스 전압 및 제 2 바이어스 전압을 제공한다. 생성된 제 1 바이어스 전압은 전력 스테이지의 동작을 제어하는 제어기에서 수신된다. 생성된 제 2 바이어스 전압은 전원으로부터의 공급 전압과 함께 전력 스테이지에서 수신되고, 전력 스테이지는 램프에 전력을 제공하기 위하여 제어기에 의해 제어된다.
이 요약은 상세한 설명에서 하기에 추가로 기술된 간략화된 형태의 개념들의 선택을 도입하기 위해 제공된다. 이 요약은 청구 주제의 핵심 특징들 또는 필수 특징들을 식별하기 위한 것이 아니고, 청구 주제의 범위를 결정할 때 도움을 위한 것도 아니다.
다른 특징들은 부분적으로 명백하고 부분적으로 지적될 것이다.
도 1은 종래 기술에서 공지된 바와 같은 전원으로부터 안정기로 전력을 선택적으로 제공하도록 구성된 차량 조명 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 안정기가 전원으로부터 공급 전압을 선택적으로 수신하게 하도록 구성된 차량 조명 시스템의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2에 도시된 안정기의 바이어스 제어 회로의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 인에이블 신호의 함수로서 전원으로부터 램프로 전력을 선택적으로 제공하기 위한 방법의 흐름도이다.
대응하는 참조 문자들은 도면들 전체에서 대응 부분들을 가리킨다.
도 2를 참조하여, 안정기(204)는 본 발명의 일 실시예에 따라 조명 제어 모듈(110)로부터 수신한 원격 인에이블 신호에 응답하여 바이어스 조절기(114)(예를 들어, 바이어스 조절기 회로)에 에너지를 공급하기 위한 바이어스 제어 회로(202)를 포함한다. 오퍼레이터에 의해 동작되는 차량은 안정기(204), 램프(104) 및 조명 제어 모듈(110)을 포함하는 차량 조명 시스템(208)을 가진다. 동작시, 전원(108)은 계속적인 공급 전압을 조명 제어 모듈(110) 및 안정기(204)에 제공한다. 안정기(204)의 입력 필터(112)는 전원(108)에 의해 안정기(204)에 제공된 공급 전압을 수신하고 공급 전압으로부터 잡음을 필터링한다. 입력 필터(112)는 필터링된 공급 전압을 안정기(204)의 바이어스 제어 회로(202) 및 전력 스테이지(116)에 계속적으로 제공한다. 따라서, 입력 필터(112), 전력 스테이지(116), 및 바이어스 제어 회로(202)는 안정기(204)가 램프(104)에 전력을 제공하는지에 무관하게 차량 전원(108)으로부터 전력을 계속적으로 수신한다. 일 실시예에서, 공급 전압은 9-16 볼트 DC 전압이고, 입력 필터(112)는 전력을 바이어스 제어 회로(202) 및 전력 스테이지(116)에 제공하기 위한 캐패시티브 네트워크(capacitive network) 및 인덕티브 네트워크(inductive network)를 포함한다.
차량 조명 제어 모듈(110)은 입력을 수신하고 수신된 입력의 함수로서 안정기(204)의 바이어스 제어 회로(202)에 원격 인에이블 신호를 제공한다. 상기 입력은 센서 신호일 수 있거나/있고 오퍼레이터로부터 입력될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 차량 조명 제어 모듈(110)은 주위 광 센서로부터의 신호가 낮은 광 조건을 가리키거나, 오퍼레이터가 차량의 헤드라이트 스위치를 온 위치로 돌리는 경우, 원격 인에이블 신호를 안정기(204)에 제공한다. 일 실시예에서, 원격 인에이블 신호는 두 개의 상태들을 가진 디지털 신호이고 안정기(204)에 계속적으로 제공된다. 인에이블 상태에서, 원격 인에이블 신호는 12 볼트 직류(DC) 전압이고, 디스에이블 상태에서, 원격 인에이블 신호는 0 볼트 DC 전압이다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 바이어스 제어 회로(202)가 이에 따라 구성되는 경우, 인에이블 상태가 0 볼트 DC일 수 있고, 디스에이블 상태가 12 볼트 DC일 수 있다는 것은 고려된다. 부가적으로, 조명 제어 모듈(110)은 고전력 스위치일 수 있거나, 저전력 스위치일 수 있거나, 집적 회로로 구현될 수 있다.
바이어스 제어 회로(202)는 조명 제어 모듈(110)로부터 수신한 원격 인에이블 신호에 응답하여 바이어스 조절기(114)(예를 들어, 바이어스 조절기 회로)에 에너지를 공급한다. 에너지가 공급될 때, 바이어스 조절기(114)는 입력 필터(112)에 의해 제공된 필터링된 공급 전압으로부터 제 1 바이어스 전압 및 제 2 바이어스 전압을 생성한다. 제 1 바이어스 전압(예를 들어, 8.5 볼트 DC)은 안정기의 제어기(118)에 에너지를 공급하고, 제 2 바이어스 전압(예를 들어, 12 볼트 DC)은 전력 스테이지(116)를 인에이블한다. 제어기(118)는 전원(108)으로부터 램프(104)로 전력을 제공하기 위하여 전력 스테이지(116)를 제어한다. 일 실시예에서, 전력 스테이지(116)는 램프(104)에 약 35 와트의 전력의 구형파 500 헤르쯔 공칭 신호를 공급하고, 램프(104)는 타입 D3 메탈 할라이드 램프이다. 본 발명의 다른 실시예에서, 바이어스 조절기(114)는 제어기(118) 및 전력 스테이지(116) 둘다에 에너지를 공급하여 인에이블하는 바이어스 전압을 생성한다.
전력 스테이지(116)는 DC 대 DC 컨버터(224) 및 H 브리지(bridge)(226)를 포함한다. DC 대 DC 컨버터(224)는 입력 필터(112)로부터 필터링된 공급 전압을 수신하고 제어기(118)로부터의 제어 신호에 따라 승압된(stepped up) DC 전압을 H 브리지(226)에 제공한다. 동작시, DC 대 DC 컨버터(224)는 바이어스 조절기(114)가 바이어스 제어 회로(202)에 의해 에너지를 공급받을 때(즉, 안정기(204)가 램프(104)에 전력을 제공할 때), 승압된 DC 전압을 H 브리지(226)에만 제공한다. 제어 신호는 DC 대 DC 컨버터(224)에 의해 H 브리지(226)에 제공된 승압된 DC 전압의 전압을 지시한다. H 브리지(226)는 제어기(118)에 의해 제공된 기준 주파수에 따라 DC 대 DC 컨버터(224)에 의해 제공된 승압된 DC 전압을 스위칭한다. 따라서, H 브리지(226)는 비교적 고전압 구형파 교류 전류 전력 신호를 램프(104)에 제공한다.
제어기(118)는 마이크로프로세서(220) 및 펄스 폭 변조(PWM) 제어기(222)를 포함한다. 마이크로프로세서(220) 및 PWM 제어기(222)는 입력 필터(112)에 의해 제공된 전압 및 전류와 DC 대 DC 컨버터(224)에 의해 H 브리지(226)에 제공된 승압된 DC 전압의 전압 및 전류를 감지하기 위해 협력한다. 이들 감지된 입력들을 기반으로, PWM 제어기(222)는 램프(104)에 공급된 파형의 전압을 조절하기 위해 DC 대 DC 컨버터(224)에 제공된 제어 신호를 조절하고 마이크로프로세서(220)는 램프(104)에 제공된 파형의 주파수를 조절하기 위해 H 브리지(226)에 제공된 기준 주파수를 조절한다. 정상-상태 동작시, 램프(104)에 제공된 파형은 공칭 500 헤르쯔의 구형파 40-90 볼트 AC 신호이다. 당업자는 상기 파형의 주파수와 전압이 램프(104)에 제공된 전력량을 제어하고 램프(104)의 점화(striking) 및 워밍업(warm-up)을 달성하기 위하여 가변할 것이라는 것을 인식할 것이다.
도 3을 참조하여, 바이어스 회로(202)의 일 실시예는 도시된다. 도시된 실시예에서, 바이어스 제어 회로(202)는 입력 필터(112)를 통한 공급 전압(VSUPPLY) 외에 DC 대 DC 컨버터(224)의 스위칭 트랜지스터로부터의 드레인 전압(VDS)을 수신한다. 공급 전압(VSUPPLY)이 낮을 때, 다이오드(D15) 및 캐패시터(C5)는 바이어스 제어 회로(202)의 버퍼 회로(302)에 VSUPPLY(즉, 드레인 전압 VDS)보다 높은 전압을 제공하도록 협력하여, 바이어스 제어 회로(202)는 적당하게 동작한다. 버퍼 회로(302)는 조명 제어 모듈(110)로부터의 원격 인에이블 신호를 점퍼(jumper)(310)에서 수신하고 제 1 스위치(304) 및 제 2 스위치(306)를 선택적으로 인에이블한다. 즉, 원격 인에이블 신호가 인에이블 상태에 있을 때, 버퍼 회로(302)는 제 1 스위치(304) 및 제 2 스위치(306)가 전기를 도전시키도록 하고, 원격 인에이블 신호가 디스에이블 상태에 있을 때, 버퍼 회로(302)는 제 1 스위치(304) 및 제 2 스위치(306)를 디스에이블시켜, 상기 제 1 스위치(304) 및 제 2 스위치(306)가 전기를 도전시키지 않는다. 제 1 스위치(304)는 입력 필터(112)로부터의 공급 전압(VSUPPLY)에 접속된 하이 측(high side)(312), 버퍼 회로(302)에 접속된 입력부(314), 및 제 1 스위치(304)로부터 전기를 수신할 때 제 1 바이어스 전압을 생성하는 바이어스 조절기(114)의 제 1 부분에 접속된 로우 측(low side)(316)을 가진다. 바이어스 제어 회로(202)로부터 바이어스 조절기의 제 1 부분으로의 출력은 VCC로 도시된다. 제 2 스위치(306)는 DC 대 DC 컨버터(224)의 스위칭 트랜지스터로부터의 정류된 드레인 전압(VDS)에 접속된 하이 측(322), 버퍼 회로(302)에 접속된 입력부(324), 및 제 2 스위치(306)로부터 전기를 수신할 때 제 2 바이어스 전압을 생성하는 바이어스 조절기(114)의 제 2 부분에 접속된 로우 측(326)을 가진다. 바이어스 제어 회로(202)로부터 바이어스 조절기의 제 2 부분으로의 출력은 VOUT으로 도시된다.
본 발명의 일 실시예에서, 제어기(118)는, 제 1 바이어스 전압(예를 들어, 8.5 볼트 DC)을 수신할 때, 제 1 바이어스 전압을 PWM 제어기(222)에 대한 바이어스 전압에 제공하고 상기 제 1 바이어스 전압을 마이크로프로세서(220)를 위한 제 3 전압(예를 들어, 5 볼트 DC)으로 강하되게 조절한다. 제 1 바이어스 전압은 또한 DC 대 DC 컨버터(224)의 스위칭 트랜지스터의 게이트를 구동하기 위하여 제어기(118)에 의해 사용된다. 제 2 바이어스 전압은 전력 스테이지의 H 드라이브에 제공된다. 바이어스 제어 회로(202)는 또한 제 1 바이어스 전압이 미리 결정된 양만큼 감소할 때 제 2 바이어스 전압(예를 들어, 12 볼트 DC)이 제 1 바이어스 전압(예를 들어, 8.5 볼트 DC)에 다시 공급되도록 구성된다. 이것은 예를 들어 당업자에 의해 공지된 바와 같이 적당한 방향으로 바이어스 제어 회로(202) 출력들(VCC 및 VOUT) 사이에 제너 다이오드를 접속함으로써 달성될 수 있다.
버퍼 회로(302)의 입력 저항과 원격 인에이블 신호의 전압은 바이어스 제어 회로(202)를 인에이블하도록 조명 제어 모듈(110)에 요구된 소스 전류 캐패시티(capacity)를 결정한다. 도 3에 도시된 실시예에서, 입력 저항기들(R103, R15 및 R104)의 총 저항은 8.8kOhms이고, 이런 총 저항은 12 볼트 원격 인에이블 신호에 대한 소스 전류 캐패시티가 1.25 밀리암페어 미만인 것을 의미한다. 조명 제어 모듈(110)에 대한 비교적 작은 소스 전류 요구는 임의의 타입의 조명 제어 모듈(110)이 집적 회로(예를 들어, 차량의 전자 제어 모듈)로부터의 직류 디지털 출력을 포함하는 원격 인에이블 신호를 생성하기 위해 사용될 수 있다는 것을 의미한다.
동작시, 원격 인에이블 신호가 디스에이블 상태에 있을 때, 바이어스 제어 회로(202)는 실질적으로 영 암페이어와 같은 전류를 유도한다. 저항기들(R94 및 R97)은 제 1 스위치(304)의 로우 측(316)으로부터 접지로 그리고 제 1 스위치(304)의 입력부(314)로부터 접지로 저항 경로를 제공한다. 이들 저항 경로들은 제 1 스위치(304)의 입력부(314) 및 로우 측(316)에서 전하 축적을 방지하고, 이것은 원격 인에이블 신호가 디스에이블 상태에 있을 때 제 1 스위치(304)가 전기를 도전시키는 것을 방지한다. 유사하게, 저항기들(R96 및 R95)은 제 1 스위치(306)의 로우 측(326)으로부터 접지로 그리고 제 2 스위치(306)의 입력부(324)로부터 접지로 저항 경로를 제공한다. 이들 저항 경로들은 제 2 스위치(306)의 입력부(324) 및 로우 측(326)에 전하 축적을 방지하고, 이것은 원격 인에이블 신호가 디스에이블 상태에 있을 때 제 2 스위치(306)가 전기를 도전시키는 것을 방지한다. 따라서, 바이어스 제어 회로(202)는 원격 인에이블 신호가 디스에이블 상태에 있을 때 최소 전류를 유도하여, 안정기(204)가 계속하여 전원(108)에 접속되고, 종래 기술 도 1에 도시된 릴레이(106) 같은, 안정기(204)를 전원(108)에 선택적으로 접속시키기 위한 높은 전력 캐패시티 장치에 대한 필요성을 제거한다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 스위치(304) 및 제 2 스위치(306)는 듀얼 바이폴라 트랜지스터들이고, 바이어스 조절기(114)의 제 2 부분은 제 2 스위치(306)의 출력부(VOUT)에서의 과도 현상(transient)들을 감소시키기 위한 캐패시티브 네트워크이다. 본 발명의 다른 실시예에서, 바이어스 조절기(114)의 제 2 부분은 집적 회로 조절기이다. 당업자는 제 1 및 제 2 스위치들(304,306)이 임의의 타입의 스위치일 수 있고, 바이어스 조절기(114)의 제 1 부분 및 제 2 부분이 임의의 타입의 조절기들일 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 스위치들은 mosFET들일 수 있고, 바이어스 조절기(114)의 제 2 부분은 집적 회로 조절기들일 수 있는 반면 바이어스 조절기(114)의 제 1 부분은 캐패시티브 네트워크이다. 부가적으로, 바이어스 제어 회로(202)의 다른 실시예들은 단지 공급 전압만을 수신할 수 있거나, DC 대 DC 컨버터(224) 내 스위칭 트랜지스터의 드레인이 아닌 차량 조명 시스템 내 소스들로부터의 전압들을 수신할 수 있다.
도 4를 참조하여, 원격 인에이블 신호의 함수로서 전원으로부터 램프에 전력을 선택적으로 제공하기 위한 방법은 도시된다. 상기 방법은 402에서 전원이 공급 전압을 제공하는 것에서 시작한다. 404에서, 인에이블 상태의 원격 인에이블 신호는 바이어스 제어 회로에서 수신되고, 406에서 바이어스 제어 회로는 바이어스 조절기에 에너지를 공급한다. 408에서, 바이어스 조절기는 제 1 바이어스 전압 및 제 2 바이어스 전압을 생성한다. 410에서 제 1 바이어스 전압은 제어기에서 수신되고, 412에서 제 2 바이어스 전압은 공급 전압과 함께 전력 스테이지에서 수신된다. 414에서, 제어기는 램프에 전력을 제공하기 위해 전력 스테이지를 제어한다.
여기에 도시되고 기술된 본 발명의 실시예들의 동작의 실행 또는 수행 순서는 다르게 지정되지 않으면 필수적이지 않다. 즉, 만약 다르게 지정되지 않으면 동작들은 임의의 순서로 수행될 수 있고, 본 발명의 실시예들은 여기에 개시된 것보다 많거나 적은 동작을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다른 동작 이전, 다른 동작과 동시에, 또는 다른 동작 후 특정 동작을 실행 또는 수행하는 것이 본 발명의 측면들의 범위 내에 있다는 것이 예상된다.
본 발명의 실시예들은 컴퓨터-실행 가능 명령들로 구현될 수 있다. 컴퓨터-실행 가능 명령들은 하나 또는 그 이상의 컴퓨터-실행 가능 컴포넌트들 또는 모듈들만으로 구성될 수 있다. 본 발명의 측면들은 상기 컴포넌트들 또는 모듈들의 임의 수 및 구성으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 측면들은 도면들에 도시되고 여기에 기술된 특정 컴퓨터-실행 가능 명령들 또는 특정 컴포넌트들 또는 모듈들로 제한되지 않는다. 본 발명의 다른 실시예들은 여기에 도시되고 기술된 것보다 많거나 적은 기능을 가진 다른 컴퓨터-실행 가능 명령들 또는 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
본 발명 또는 본 발명의 실시예들의 측면들의 엘리먼트들을 도입할 때, 관사들 "부정관사", "정관사" 및 "상기"는 하나 또는 그 이상의 엘리먼트들이 존재하는 것을 의미하기 위한 것이다. 용어들 "포함"은 포함을 의도하고 리스트된 엘리먼트들과 다른 부가적인 엘리먼트들이 존재할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 측면들을 상세히 기술하여, 변형들 및 변화들이 첨부된 청구항들에서 정의된 바와 같은 본 발명의 측면들의 범위에서 벗어나지 않고 가능하다는 것은 명백할 것이다. 다양한 변화들이 본 발명의 측면들의 범위에서 벗어나지 않고 상기 구성들, 제품들, 및 방법들에서 이루어질 수 있기 때문에, 첨부 도면들에 도시되고 상기 상세한 설명에 포함된 모든 주제가 제한적인 측면이 아닌 도시되는 것으로서 해석되어야 하는 것이 의도된다.

Claims (31)

  1. 공급 전압을 제공하는 전원으로부터 램프에 전력을 제공하기 위한 안정기로서,
    상기 안정기는 조명 제어 모듈로부터의 원격 인에이블 신호(remote enable signal)에 응답하고, 상기 안정기는:
    제 1 바이어스 전압을 선택적으로 생성하기 위한 바이어스 조절기 회로;
    상기 바이어스 조절기 회로로부터 생성된 상기 제 1 바이어스 전압을 수신하기 위한 제어기;
    상기 전원으로부터 상기 공급 전압을 수신하고 전력을 상기 램프에 제공하기 위한 상기 제어기에 의해 제어되는 전력 스테이지(stage); 및
    상기 원격 인에이블 신호를 수신하고 상기 수신된 원격 인에이블 신호에 응답하여 상기 바이어스 조절기 회로에 에너지를 공급(energize)하기 위한 바이어스 제어 회로를 포함하고,
    상기 바이어스 조절기 회로는, 상기 바이어스 제어 회로에 의해 에너지가 공급될 때, 상기 제어기에 에너지를 공급하기 위하여 상기 제 1 바이어스 전압을 생성하는,
    안정기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 바이어스 조절기 회로는 제 2 바이어스 전압을 선택적으로 생성하고, 상기 전력 스테이지는 상기 바이어스 조절기 회로로부터 상기 제 2 바이어스 전압을 수신하고, 상기 바이어스 조절기 회로는 상기 바이어스 제어 회로에 의해 에너지가 공급될 때 상기 전력 스테이지를 인에이블하기 위하여 상기 제 2 바이어스 전압을 생성하는,
    안정기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전력 스테이지는 상기 바이어스 조절기 회로로부터 상기 제 1 바이어스 전압을 수신하고 상기 제 1 바이어스 전압은 상기 전력 스테이지를 인에이블하는,
    안정기.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 바이어스 전압의 전압은 상기 제 2 바이어스 전압의 전압과 동일한,
    안정기.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 원격 인에이블 신호는 약 0 볼트의 디스에이블 상태(disable state) 및 약 12 볼트의 인에이블 상태(enable state)를 가진 디지털 신호이고, 상기 안정기는 상기 원격 인에이블 신호가 상기 인에이블 상태에 있을 때 상기 램프에 전력을 제공하고, 상기 안정기는 상기 원격 인에이블 신호가 상기 디스에이블 상태에 있을 때 상기 램프에 전력을 제공하지 않는,
    안정기.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 바이어스 조절기 회로는 상기 바이어스 제어 회로에 의해 에너지가 공급되지 않을 때, 상기 바이어스 조절기 회로는 영 암페어와 실질적으로 동일한 누설 전류를 유도하고, 상기 안정기는 상기 램프에 전력을 제공하지 않는,
    안정기.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 제 1 바이어스 전압을 수신하는 마이크로프로세서를 포함하고 상기 제 1 바이어스 전압은 상기 바이어스 조절기 회로가 상기 바이어스 제어 회로에 의해 에너지를 공급받지 못할 때 실질적으로 영 볼트와 동일한,
    안정기.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 바이어스 제어 회로는:
    상기 전원에 접속된 하이 측(high side), 상기 바이어스 조절기 회로에 접속된 로우 측(low side), 및 상기 원격 인에이블 신호를 수신하기 위한 입력부를 가진 제 1 스위치 ― 상기 제 1 스위치는 상기 원격 인에이블 신호에 응답하여 상기 전원으로부터 상기 바이어스 조절기 회로의 제 1 부분에 전력을 선택적으로 제공하고, 상기 바이어스 조절기 회로의 상기 제 1 부분은 상기 제 1 스위치의 상기 로우 측으로부터 수신된 전력으로부터 상기 제 1 바이어스 전압을 생성함 ―; 및
    상기 제 1 스위치의 상기 로우 측으로부터 접지로 그리고 상기 제 1 스위치의 상기 입력부로부터 접지로 저항 경로를 제공하기 위한 베이스 전류 인터럽트(base current interrupt) 회로를 포함하는,
    안정기.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 바이어스 제어 회로는:
    상기 전원에 접속된 하이 측, 상기 바이어스 조절기 회로에 접속된 로우 측, 및 상기 원격 인에이블 신호를 수신하기 위한 입력부를 가진 제 2 스위치 ― 상기 제 2 스위치는 상기 원격 인에이블 신호에 응답하여 상기 전원으로부터 상기 바이어스 조절기 회로의 제 2 부분으로 전력을 선택적으로 제공하고, 상기 바이어스 조절기 회로의 상기 제 2 부분은 상기 제 2 스위치의 상기 로우 측으로부터 수신된 상기 전력으로부터 상기 제 2 바이어스 전압을 생성함 ―; 및
    상기 제 2 스위치의 상기 로우 측으로부터 접지로 그리고 상기 제 2 스위치의 상기 입력부로부터 접지로 저항 경로를 제공하기 위한 제 2 베이스 전류 인터럽트 회로를 더 포함하는,
    안정기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치는 제 1 듀얼 바이폴라 트랜지스터이고;
    상기 제 2 스위치는 제 2 듀얼 바이폴라 트랜지스터이고;
    상기 전원은 차량 충전 시스템이고, 상기 차량 충전 시스템은 배터리 및 교류 발전기(alternator)를 포함하고;
    상기 램프는 메탈 할라이드 램프이고;
    상기 안정기는 상기 원격 인에이블 신호의 상태에 무관하게 상기 전원으로부터 상기 공급 전압을 수신하고; 그리고
    상기 제 2 바이어스 전압을 형성하기 위해 상기 바이어스 제어 회로에 의해 에너지가 공급되는 상기 바이어스 조절기 회로의 상기 제 2 부분은 캐패시티브 네트워크(capacitive network)를 포함하는,
    안정기.
  11. 원격 인에이블 신호의 함수로서 전원으로부터 램프로 전력을 선택적으로 제공하는 방법으로서,
    상기 전원은 공급 전압을 제공하고, 상기 방법은:
    상기 원격 인에이블 신호에 응답하여 바이어스 제어 회로를 통해 바이어스 조절기 회로에 에너지를 선택적으로 공급하는 단계;
    상기 바이어스 조절기 회로가 상기 바이어스 제어 회로에 의해 에너지를 공급받을 때 제 1 바이어스 전압을 생성하는 단계; 및
    제어기에서 상기 생성된 제 1 바이어스 전압을 수신하는 단계 ― 상기 제어기는 전력 스테이지를 제어하고, 상기 전력 스테이지는 상기 전원으로부터 상기 공급 전압을 수신하고 상기 램프에 전력을 제공함 ― 를 포함하는,
    전원으로부터 램프로 전력을 선택적으로 제공하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 바이어스 조절기 회로가 상기 바이어스 제어 회로에 의해 에너지를 공급받을 때 제 2 바이어스 전압을 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 전력 스테이지는 상기 바이어스 조절기로부터 상기 제 2 바이어스 전압을 수신하는,
    전원으로부터 램프로 전력을 선택적으로 제공하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 전력 스테이지는 상기 바이어스 조절기로부터 상기 제 1 바이어스 전압을 수신하는,
    전원으로부터 램프로 전력을 선택적으로 제공하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 바이어스 전압의 전압은 상기 제 2 바이어스 전압의 전압과 동일한,
    전원으로부터 램프로 전력을 선택적으로 제공하는 방법.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 원격 인에이블 신호는 약 0 볼트의 디스에이블 상태 및 약 12 볼트의 인에이블 상태를 가진 디지털 신호이고, 상기 전력 스테이지는 상기 원격 인에이블 신호가 상기 인에이블 상태에 있을 때 상기 램프에 전력을 제공하고, 상기 전력 스테이지는 상기 원격 인에이블 신호가 상기 디스에이블 상태에 있을 때 상기 램프에 전력을 제공하지 않는,
    전원으로부터 램프로 전력을 선택적으로 제공하는 방법.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 바이어스 조절기 회로는 상기 바이어스 제어 회로에 의해 에너지를 공급받지 못할 때, 상기 바이어스 조절기 회로는 영 암페어와 실질적으로 동일한 누설 전류를 유도하고 상기 안정기는 상기 램프에 전력을 제공하지 않는,
    전원으로부터 램프로 전력을 선택적으로 제공하는 방법.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 생성된 제 1 바이어스 전압을 수신하는 단계는 상기 제어기의 마이크로프로세서에서 상기 생성된 제 1 바이어스 전압을 수신하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 바이어스 전압은 상기 바이어스 조절기 회로가 상기 바이어스 제어 회로에 의해 에너지를 공급받지 못할 때 영 볼트와 실질적으로 동일한,
    전원으로부터 램프로 전력을 선택적으로 제공하는 방법.
  18. 제 11 항에 있어서, 상기 바이어스 조절기 회로에 선택적으로 에너지를 공급하는 단계는:
    상기 바이어스 제어 회로의 제 1 스위치를 통한 상기 원격 인에이블 신호에 응답하여 상기 전원으로부터 상기 바이어스 조절기 회로의 제 1 부분으로 전력을 선택적으로 제공하는 단계 ― 상기 제 1 스위치는 상기 전원에 접속된 하이 측, 상기 바이어스 조절기 회로에 접속된 로우 측, 및 상기 원격 인에이블 신호를 수신하기 위한 입력부를 가지며, 상기 바이어스 조절기 회로의 상기 제 1 부분은 상기 스위치의 로우 측에 의해 제공된 상기 전력으로부터 상기 제 1 바이어스 전압을 생성함 ―; 및
    제 1 베이스 전류 인터럽트 회로를 통하여 상기 제 1 스위치의 상기 로우 측으로부터 접지로 그리고 상기 제 1 스위치의 상기 입력부로부터 접지로 저항 경로를 제공하는 단계를 포함하는,
    전원으로부터 램프로 전력을 선택적으로 제공하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 바이어스 조절기 회로에 에너지를 선택적으로 공급하는 단계는:
    상기 바이어스 제어 회로의 제 2 스위치를 통한 상기 원격 인에이블 신호에 응답하여 상기 전원으로부터 상기 바이어스 조절기 회로의 제 2 부분으로 전력을 선택적으로 제공하는 단계 ― 상기 제 2 스위치는 상기 전원에 접속된 하이 측, 상기 바이어스 조절기 회로에 접속된 로우 측, 및 상기 원격 인에이블 신호를 수신하기 위한 입력부를 가지며, 상기 바이어스 조절기 회로의 상기 제 2 부분은 상기 제 2 스위치의 상기 로우 측에 의해 제공된 전력으로부터 상기 제 2 바이어스 전압을 생성함 ―; 및
    제 2 베이스 전류 인터럽트 회로를 통하여 상기 제 2 스위치의 상기 로우 측으로부터 접지로 그리고 상기 제 2 스위치의 상기 입력부로부터 접지로 제 2 저항 경로를 제공하는 단계를 더 포함하는,
    전원으로부터 램프로 전력을 선택적으로 제공하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치는 제 1 듀얼 바이폴라 트랜지스터이고;
    상기 제 2 스위치는 제 2 듀얼 바이폴라 트랜지스터이고;
    상기 전원은 차량 충전 시스템이고, 상기 차량 충전 시스템은 배터리 및 교류 발전기를 포함하고;
    상기 램프는 메탈 할라이드 램프이고;
    상기 바이어스 제어 회로 및 상기 전력 스테이지는 상기 원격 인에이블 신호의 상태에 무관하게 상기 전원으로부터 상기 공급 전압을 수신하고; 그리고
    상기 제 2 바이어스 전압을 형성하기 위해 상기 바이어스 제어 회로의 상기 제 2 스위치에 의해 전력을 공급받는 상기 바이어스 조절기 회로의 상기 제 2 부분은 캐패시티브 네트워크를 포함하는,
    전원으로부터 램프로 전력을 선택적으로 제공하는 방법.
  21. 입력의 함수로서 광을 선택적으로 제공하기 위한 차량 조명 시스템으로서, 상기 차량 조명 시스템은:
    수신 전력에 응답하여 광을 제공하기 위한 램프;
    공급 전압을 제공하기 위한 차량 전원;
    상기 입력을 수신하고 상기 수신된 입력의 함수로서 원격 인에이블 신호를 선택적으로 제공하기 위한 차량 조명 제어 모듈; 및
    상기 원격 인에이블 신호 및 상기 공급 전압을 수신하고 상기 원격 인에이블 신호에 응답하여 상기 차량 전원으로부터의 전력을 상기 램프에 선택적으로 제공하기 위한 안정기를 포함하고, 상기 안정기는:
    제 1 바이어스 전압을 선택적으로 생성하기 위한 바이어스 조절기 회로;
    상기 바이어스 조절기 회로로부터 상기 생성된 제 1 바이어스 전압을 수신하기 위한 제어기;
    상기 차량 전원으로부터 상기 공급 전압을 수신하고 전력을 상기 램프에 제공하기 위한 상기 제어기에 의해 제어되는 전력 스테이지; 및
    상기 원격 인에이블 신호를 수신하고 상기 수신된 원격 인에이블 신호에 응답하여 상기 바이어스 조절기 회로에 에너지를 공급하기 위한 바이어스 제어 회로를 포함하고, 상기 바이어스 조절기 회로는 상기 바이어스 제어 회로에 의해 에너지를 공급받을 때 상기 제어기에 에너지를 공급하기 위하여 상기 제 1 바이어스 전압을 생성하는,
    차량 조명 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 바이어스 조절기 회로는 제 2 바이어스 전압을 선택적으로 생성하고, 상기 전력 스테이지는 상기 바이어스 조절기 회로로부터 상기 제 2 바이어스 전압을 수신하고, 상기 바이어스 조절기 회로는, 상기 바이어스 제어 회로에 의해 에너지를 공급받을 때 상기 전력 스테이지를 인에이블하기 위해 상기 제 2 바이어스 전압을 생성하는,
    차량 조명 시스템.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 전력 스테이지는 상기 바이어스 조절기 회로로부터 상기 제 1 바이어스 전압을 수신하고 상기 제 1 바이어스 전압은 상기 전력 스테이지를 인에이블하는,
    차량 조명 시스템.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 제 1 바이어스 전압의 전압은 상기 제 2 바이어스 전압의 전압과 동일한,
    차량 조명 시스템.
  25. 제 21 항에 있어서, 상기 입력은 차량의 오퍼레이터(operator)에 의해 제공된 오퍼레이터 입력을 포함하고, 상기 차량은 상기 차량 조명 시스템을 포함하는,
    차량 조명 시스템.
  26. 제 21 항에 있어서, 상기 원격 인에이블 신호는 약 0 볼트의 디스에이블 상태 및 약 12 볼트의 인에이블 상태를 가진 디지털 신호이고, 상기 안정기는 상기 원격 인에이블 신호가 상기 인에이블 상태에 있을 때 상기 램프에 전력을 제공하고, 상기 안정기는 상기 원격 인에이블 신호가 상기 디스에이블 상태에 있을 때 상기 램프에 전력을 제공하지 않는,
    차량 조명 시스템.
  27. 제 21 항에 있어서, 상기 바이어스 조절기 회로는 상기 바이어스 제어 회로에 의해 에너지를 공급받지 못할 때, 상기 바이어스 조절기 회로는 영 암페어와 실질적으로 동일한 누설 전류를 유도하고, 상기 안정기는 상기 램프에 전력을 제공하지 않는,
    차량 조명 시스템.
  28. 제 21 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 제 1 바이어스 전압을 수신하는 마이크로프로세서를 포함하고 상기 제 1 바이어스 전압은 상기 바이어스 조절기 회로가 상기 바이어스 제어 회로에 의해 에너지를 공급받지 못할 때 영 볼트와 실질적으로 동일한,
    차량 조명 시스템.
  29. 제 22 항에 있어서, 상기 바이어스 제어 회로는:
    상기 전원에 접속된 하이 측, 상기 바이어스 조절기 회로에 접속된 로우 측, 및 상기 원격 인에이블 신호를 수신하기 위한 입력부를 가진 제 1 스위치 ― 상기 제 1 스위치는 상기 원격 인에이블 신호에 응답하여 상기 전원으로부터 상기 바이어스 조절기 회로의 제 1 부분으로 전력을 선택적으로 제공하고, 상기 바이어스 조절기 회로의 상기 제 1 부분은 상기 스위치의 상기 로우 측으로부터 수신된 전력으로부터 상기 제 1 바이어스 전압을 생성함 ―; 및
    상기 제 1 스위치의 상기 로우 측으로부터 접지로 그리고 상기 제 1 스위치의 상기 입력부로부터 접지로 저항 경로를 제공하기 위한 제 1 베이스 전류 인터럽트 회로를 포함하는,
    차량 조명 시스템.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 바이어스 제어 회로는:
    상기 전원에 접속된 하이 측, 상기 바이어스 조절기 회로에 접속된 로우 측, 및 상기 원격 인에이블 신호를 수신하기 위한 입력부를 가진 제 2 스위치 ― 상기 제 2 스위치는 상기 원격 인에이블 신호에 응답하여 상기 전원으로부터 상기 바이어스 조절기 회로의 제 2 부분으로 전력을 선택적으로 제공하고, 상기 바이어스 조절기 회로의 상기 제 2 부분은 상기 제 2 스위치의 상기 로우 측으로부터 수신된 전력으로부터 상기 제 2 바이어스 전압을 생성함 ―; 및
    상기 제 2 스위치의 상기 로우 측으로부터 접지로 그리고 상기 제 2 스위치의 상기 입력부로부터 접지로 저항 경로를 제공하기 위한 제 2 베이스 전류 인터럽트 회로를 더 포함하는,
    차량 조명 시스템.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치는 제 1 듀얼 바이폴라 트랜지스터이고;
    상기 제 2 스위치는 제 2 듀얼 바이폴라 트랜지스터이고;
    상기 차량 전원은 배터리 및 교류 발전기를 포함하고;
    상기 램프는 메탈 할라이드 램프이고;
    상기 안정기는 상기 원격 인에이블 신호 상태에 무관하게 상기 전원으로부터 상기 공급 전압을 수신하고; 그리고
    상기 제 2 바이어스 전압을 형성하기 위해 상기 바이어스 제어 회로에 의해 에너지를 공급받는 상기 바이어스 조절기 회로의 상기 제 2 부분은 캐패시티브 네트워크를 포함하는,
    차량 조명 시스템.
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