KR101792978B1 - Led 전원장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 LED 전원장치에 있어서, 교류전원(10)을 정류하는 입력단 정류 다이오드(20); 상기 입력단 정류 다이오드(20)의 양(+)의 출력단자에 배치된 결합인덕터의 제1 권선(301); 상기 결합인덕터의 제1 권선(301)의 타단(他端)에 연결된 정전류 제어를 위한 주 스위치(306); 상기 결합인덕터의 제1 권선(301)의 타단(他端) 및 주 스위치(306)의 드레인(Drain) 단자에 연결되어 전압을 분압시키는 제1,2 분압 커패시터(304,305); 상기 제1 분압 커패시터(304) 및 제2 분압 커패시터(305)의 접점에 연결된 결합인덕터의 제2 권선(302); 상기 결합인덕터의 제2 권선(302)의 타단(他端)과 음(-)의 전원 단자 사이에 배치된 역률개선을 위한 스위치(307); 상기 역률개선을 위한 스위치(307)의 드레인(Drain) 단자 및 상기 결합인덕터의 제2 권선(302)의 타단(他端)에 연결된 출력 다이오드(308); 상기 출력 다이오드(308)의 애노드(Anode) 단자 및 상기 정전류 제어를 위한 주 스위치(306)의 소스(Source) 단자에 연결된 결합인덕터의 제3 권선(303); 상기 결합인덕터의 제3 권선(303)의 타단(他端)과 음(-)의 전원 단자 사이에 배치된 복수개의 LED 그룹(Group)(41,42,43); 듀티(Duty) 제어를 수행하여 출력전류의 정전류 제어를 위한 주 스위치(306)를 제어하기 위한 정전류 제어부(501); 가변주파수 제어를 수행하여 입력단의 역률개선을 위한 스위치(307)를 제어하기 위한 가변주파수 제어부(502); 상기 결합인덕터의 제1 권선(301), 제2 권선(302) 및 제3 권선(303)은 하나의 코어에 권취(捲取)되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 전원장치를 제안한다.
Description
본 발명은 최근 조명장치로 가장 각광받고 있는 LED(Light Emitting Diode) 조명장치에 관한 것이다. 무엇보다 본 발명에서는 LED를 위한 정전류 제어부(501) 및 역률개선(Power Factor Correction)을 위한 가변주파수 제어부(502)를 가지고 있으며, 정전류 제어와 동시에 역률개선을 동시에 수행할 수 있는 LED 전원장치에 관한 것이다.
최근 LED 조명장치는 긴 수명과, 고효율로 인하여 실내 및 실외에서 다양한 조명으로 사용되고 있다. 일반적으로 LED 그룹(Group)은 10개 내지 12개의 LED가 직렬로 연결되어 있으며, 정전류(Constant Current) 제어하는 것이 일반적이다. 또한 복수개의 LED 그룹(Group)(41,42,43)을 단일 컨버터 또는 복수개의 컨버터로 제어하는 것이 일반적이다. 10개 내지 12개의 LED가 직렬로 연결된 LED 그룹(Group)에서 특정(特定) LED가 소손(파괴)되는 경우 소손(파괴)된 LED는 단락(Short)되며, 나머지 LED는 계속적으로 발광(發光)하게 된다.
도 1 및 도 2는 LED 모듈이 배치된 LED 가로등 두부(頭部) 및 터널등 두부(頭部)를 나타낸다. 상기 LED 가로등 두부(頭部) 및 터널등 두부(頭部)에는 10개 내지 12개의 개별 LED가 직렬로 연결된 LED 그룹(Group)을 보통 2개 내지 8개를 배치하는 것이 일반적이다.
도 3 및 도 4는 기존의 단일전력단(Single-Stage) 컨버터(31)에 의해서 제어되는 복수개의 LED 그룹(Group)(41,42,43)을 발광하는 장치를 나타낸다. 교류전원(10)과 입력단 정류 다이오드(20)를 통해서 교류전원(10)을 공급받으며, 단일전력단(Single-Stage) 컨버터(31)를 통해서 제1,2,3 LED 그룹(Group)(41,42,43) 등을 제어하는 것을 특징으로 한다. 도 3은 직렬로 연결된 복수개의 LED 그룹(Group)을 발광(發光)하는 회로이며, 도 4는 병렬로 연결된 복수개의 LED 그룹(Group)을 발광(發光)하는 회로를 나타낸다. 도 3 및 도 4와 같이 단일 컨버터에 의해서 제어되는 복수개의 LED 그룹(Group)(41,42,43)의 장점은 가장 저렴한 비용으로 제1,2,3 LED 그룹(Group)(41,42,43) 등을 발광(發光)하는 것을 기술적 특징으로 한다.
도 5는 기존의 단일전력단 LED 전원장치를 나타낸다. 도 5의 단일전력단 LED 전원장치는 복수개의 LED 그룹(Group)(41,42,43)에 정전류(Constant Current) 제어를 수행하며, 동시에 역률개선을 수행하는 것을 기술적 특징으로 한다. 역률개선 회로부의 주 스위치(23)가 턴온(Turn on)시에는 다음과 같이 전류가 도통한다.
- 전류경로1 : 승압형 인덕터(22) - 제2 다이오드(25) - 역률개선 회로부의 주 스위치(23)
- 전류경로2 : 승압형 인덕터(22) - 제1 다이오드(24) - 주 변압기(30) - 역률개선 회로부의 주 스위치(23)
상기 전류경로1 및 전류경로2로 인하여 승압형 인덕터(22) 및 주 변압기(30)에 자기적으로 에너지가 저장된다. 특히 전류경로1을 통하여 승압형 인덕터(22)가 전류 불연속 모드(DCM : Discontinuous Currnet Mode)로 동작함을 통하여 입력단의 역률이 개선되는 특징이 있다.
상기 전류경로2로 인하여 주 변압기(30)에 자기적으로 에너지가 저장된다. 변압기는 플라이백(Flyback) 형태이므로 역률개선 회로부의 주 스위치(23)가 턴오프(Turn Off)시 주 변압기(30)에 저장된 에너지가 복수개의 LED 그룹(Group)(41,42,43)에 전달된다.
도 5의 기존의 단일전력단 LED 전원장치의 경우 역률개선 회로부의 주 스위치(23)가 LED의 정전류(Constant Current) 제어와 함께 입력전원의 역률개선(Power Factor) 제어를 동시에 수행하여야 한다. 따라서 역률개선 회로부의 주 스위치(23)의 전압 스트레스가 많으며, 동시에 역률개선이 제대로 이루어지지 못하는 문제점이 나타난다.
도 6 및 도 7은 역률개선(Power Factor)의 문제를 개선하기 위하여 승압형(Boost) 역률개선 회로부(21)를 배치하며, 상기 승압형(Boost) 역률개선 회로부(21)의 후단에 복수의 DC-DC 컨버터를 배치하여 복수개의 LED 그룹(Group)(41,42,43)을 제어하는 것을 기술적 특징으로 한다.
하지만, 도 5 및 도 6의 회로는 승압형(Boost) 역률개선 회로부(21) 및 후단의 DC-DC 컨버터를 배치하기 때문에 전체적인 LED 전원공급을 위한 장치가 복잡하며, 컨버터의 제어회로가 복수로 필요하기에 가격이 상당히 상승하는 단점이 있었다.
LED용 전원공급 장치와 관련하여 아래와 같은 선행기술문헌이 존재하고 있다.
본 발명에서는 단일전력단에 의한 정전류 제어와 동시에 역률개선을 동시에 수행할 수 있는 LED 전원장치를 제안하고자 한다. 이를 통하여 전원장치가 단일전력단으로 정전류 제어와 동시에 역률개선 제어를 효과적으로 수행할 수 있는 LED 전원장치를 제안하는 것이다.
본 발명에서 제안된 LED 전원장치는 정전류 제어를 위한 주 스위치(306) 및 역률개선을 위한 스위치(307)이 각각 존재하는 것을 기술적 특징으로 한다. 상기 정전류 제어를 위한 주 스위치(306)는 듀티(Duty) 제어를 수행하며, 상기 역률개선을 위한 스위치(307)은 가변주파수 제어를 수행하는 것을 기술적 특징으로 한다. 또한 결합인덕터를 사용하여 1개의 코어에 제1,2,3 권선(301,302,303)을 배치하기에 전원장치의 인덕터을 수를 최대한 저감시키는 장점이 있다. 이를 통하여 단일전력단으로 효과적으로 정전류 제어 및 역률개선을 수행할 수 있는 LED 전원장치를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
본 발명에서는 LED 전원장치에서 단일전력단으로 정전류 제어 및 고역률 전원장치를 제공하는 효과가 있다. 이를 통하여 효과적으로 복수개의 LED 그룹(Group)(41,42,43)을 발광시키며 무효 전류가 저감되며 고역률(High Power Factor)을 구현할 수 있는 상승된 효과가 발생한다.
도 1은 LED 모듈이 배치된 LED 가로등 두부(頭部)
도 2는 LED 모듈이 배치된 LED 터널등 두부(頭部)
도 3은 직렬로 연결된 복수개의 LED 그룹(Group)을 발광(發光)하는 회로
도 4는 병렬로 연결된 복수개의 LED 그룹(Group)을 발광(發光)하는 회로
도 5는 단일전력단 컨버터로 복수개의 LED 그룹(Group)을 발광(發光)하는 회로
도 6은 복수개 컨버터 및 복수개 제어기에 의해서 복수개의 LED 그룹(Group)을 발광(發光)하는 회로(승압형(Boost) 역률개선 회로부 후단에 제1,2,3 컨버터가 병렬운전)
도 7은 복수개 컨버터 및 복수개 제어기에 의해서 복수개의 LED 그룹(Group)을 발광(發光)하는 회로(주 변압기(30)의 1차측은 역률개선 기능을 담당하는 역률개선 회로부가 있으며, 주 변압기(30)의 2차측에 제1,2,3 강압형(Buck) 컨버터가 병렬운전)
도 8은 제안된 LED 전원장치
도 9는 제안된 LED 전원장치 및 세부 제어회로
도 10은 제안된 LED 전원장치의 결합인덕터
도 11은 제1 제어기 형태(제3,4,5,6 제어이득 결정부(Z3,Z4,Z5,Z6)의 세부 실시예)
도 12는 제2 제어기 형태(제3,4,5,6 제어이득 결정부(Z3,Z4,Z5,Z6)의 세부 실시예)
도 13은 제3 제어기 형태(제3,4,5,6 제어이득 결정부(Z3,Z4,Z5,Z6)의 세부 실시예)
도 14는 제4 제어기 형태(제1,2 제어이득 결정부(Z1,Z2)의 세부 실시예)
도 2는 LED 모듈이 배치된 LED 터널등 두부(頭部)
도 3은 직렬로 연결된 복수개의 LED 그룹(Group)을 발광(發光)하는 회로
도 4는 병렬로 연결된 복수개의 LED 그룹(Group)을 발광(發光)하는 회로
도 5는 단일전력단 컨버터로 복수개의 LED 그룹(Group)을 발광(發光)하는 회로
도 6은 복수개 컨버터 및 복수개 제어기에 의해서 복수개의 LED 그룹(Group)을 발광(發光)하는 회로(승압형(Boost) 역률개선 회로부 후단에 제1,2,3 컨버터가 병렬운전)
도 7은 복수개 컨버터 및 복수개 제어기에 의해서 복수개의 LED 그룹(Group)을 발광(發光)하는 회로(주 변압기(30)의 1차측은 역률개선 기능을 담당하는 역률개선 회로부가 있으며, 주 변압기(30)의 2차측에 제1,2,3 강압형(Buck) 컨버터가 병렬운전)
도 8은 제안된 LED 전원장치
도 9는 제안된 LED 전원장치 및 세부 제어회로
도 10은 제안된 LED 전원장치의 결합인덕터
도 11은 제1 제어기 형태(제3,4,5,6 제어이득 결정부(Z3,Z4,Z5,Z6)의 세부 실시예)
도 12는 제2 제어기 형태(제3,4,5,6 제어이득 결정부(Z3,Z4,Z5,Z6)의 세부 실시예)
도 13은 제3 제어기 형태(제3,4,5,6 제어이득 결정부(Z3,Z4,Z5,Z6)의 세부 실시예)
도 14는 제4 제어기 형태(제1,2 제어이득 결정부(Z1,Z2)의 세부 실시예)
본 발명에서 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 8은 제안된 LED 전원장치를 나타낸다. 도 8에서는 정전류(Constant Current) 제어와 동시에 역률개선에 가장 적합한 전원장치를 제안하고자 한다. 무엇보다 결합인덕터의 제1,2,3 권선(301,302,303)이 하나의 인덕터 코아(Core)에 귄취(捲取)되는 것을 기술적인 특징으로 한다. 결합인덕터의 제1 권선(301)은 입력단에 역률개선을 위한 인덕터의 기능을 한다. 결합인덕터의 제1 권선(301)의 일단(一端)은 입력단 정류 다이오드(20)의 양(+)의 단자에 접속되어 있으며 결합인덕터의 제1 권선(301)의 타단(他端)은 정전류 제어를 위한 주 스위치(306) 및 제1 분압 커패시터(304)에 접속되어 있다. 제1 분압 커패시터(304)와 제2 분압 커패시터(305)는 정류된 입력 전원을 분압시키는 기능을 담당하며, 제1 분압 커패시터(304)와 제2 분압 커패시터(305)의 접속점은 결합인덕터의 제2 권선(302)의 일단(一端)과 접속되어 있다. 상기 결합인덕터의 제2 권선(302)의 타단(他端)은 역률개선을 위한 스위치(307)의 일단(一端) 및 출력 다이오드(308)의 애노드(Anode)와 접속되어 있다. 또한 상기 출력 다이오드(308)의 캐소드(Cathode)와 상기 정전류 제어를 위한 주 스위치(306)의 타단(他端)은 접속되어 있으며, 동시에 결합인덕터의 제3 권선(303)의 일단(一端)과 접속되어 있다.
도 8의 제안된 LED 전원장치는 정전류(Constant Current) 제어를 수행하기에 출력 커패시터가 없으며, 결합인덕터의 제3 권선(303)에 바로 복수개의 LED 그룹(Group)(41,42,43)이 연결되는 것을 기술적 특징으로 한다. 도 8에서는 정전류 제어를 위한 주 스위치(306)와 역률개선을 위한 스위치(307)가 각각 존재하며, 제1 전류센서(51)는 복수개의 LED 그룹(Group)(41,42,43)의 전류 정보를 검출하며, 정전류 제어부(501)에 의해서 듀티(Duty) 제어를 수행하여 주 스위치(306)를 제어하는 것을 기술적 특징으로 한다. 또한, 제4 전류센서(55)는 입력단 정류 다이오드(20)의 전류 정보를 검출하며, 가변주파수 제어부(502)에 의해서 역률개선을 위한 스위치(307)의 주파수 제어를 수행하는 것을 기술적 특징으로 한다.
도 9는 제안된 LED 전원장치 및 세부 제어회로를 나타낸다.
도 9를 설명하기 위하여 일반적인 연산증폭기(OP-Amp)의 특성을 설명하면 다음과 같다.
연산증폭기(OP-Amp)는 크게 (+)단자 및 (-)단자가 존재하며, 상기 (+)단자 및 (-)단자 신호의 비교에 따라서 출력단으로 신호를 증폭하게 된다. 이상적인 연산증폭기(OP-Amp)는 (1)입력단 임피던스(Impedance)는 ∞(무한대)이며 (2)출력단 임피던스(Impedance)는 0(Zero)인 것을 특징으로 한다. 또한 (+)단자로 정보가 입력되면, 연산증폭기의 증폭비율이 (+)이지만, (-)단자로 정보가 입력되면, 연산증폭기의 증폭비율이 (-)인 것이 특징이다. 또한, 히스테리시스(Hysteresis) 특성을 갖는 연산증폭기(OP-Amp)는 비교기로서 기능한다. 즉 히스테리시스(Hysteresis) 특성의 의미는 연산증폭기(OP-Amp)의 출력 전압이 연산증폭기(OP-Amp)의 동작전압 최대치 또는 최소치로 출력하는 것을 나타낸다. 즉 히스테리시스 연산증폭기(Hysteresis OP-Amp)의 동작 전압이 15[V]이면, 히스테리시스 연산증폭기는 +15[V]와 -15[V]로 출력하며, 히스테리시스 연산증폭기(Hysteresis OP-Amp)의 동작 전압이 5[V]이면, 히스테리시스 연산증폭기는 +5[V]와 -5[V]로 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 연산증폭기(OP-Amp) 및 히스테리시스 연산증폭기(Hysteresis OP-Amp) 특성을 바탕으로 도 9의 세부적인 동작을 설명하면 다음과 같다. 상기 정전류 제어부(501)는 상기 복수개의 LED 그룹(Group)(41,42,43)의 전류를 검출하는 제1 전류센서(51)의 출력전류 정보와 출력전류 기준값(Ioref)과 비교하는 전류제어용 연산증폭기(OP-AMP)(531)가 배치되어 있다.
상기 출력전류 기준값(Ioref) 보다 복수개의 LED 그룹(Group)(41,42,43)에 전류가 많이 흐르는 경우, 전류제어용 연산증폭기(OP-AMP)(531)는 음(-)의 전압을 발생시킨다, 상기 전류제어용 연산증폭기(OP-AMP)(531)에서 음(-)의 전압이 발생하면, 제2 제어용 전원(Vcc2)은 포토커플러(Photo-Coupler)(551)을 동작시키며, 제3 다이오드(534)를 통하여 연산증폭기(OP-AMP)(531)의 출력단자로 도통한다. 상기 포토커플러(Photo-Coupler)(551)의 수신부는 제1 제어용 전원(Vcc1)의 전원이 신호를 공급받아 정전류 제어기(520)의 정전류 제어용 연산증폭기(OP-AMP)(521)의 출력을 바탕으로 제어전압(Vc)를 발생한다. 또한 펄스폭 변조 연산증폭기(OP-AMP)(511)을 통하여 상기 제어전압(Vc)과 톱니파 전압(Vm)을 비교하여 정전류 제어를 위한 주 스위치(306)를 제어하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 역률개선을 위한 스위치(307)의 가변주파수 제어를 위하여 제4 전류센서(55)는 입력단 정류 다이오드(20)의 전류 정보를 검출한다. 히스테리시스 연산증폭기(OP-AMP)(541)는 상기 검출된 입력단 정류 다이오드(20)의 전류 정보와 입력전류 기준값(Icref)과 비교한다. 상기 히스테리시스 연산증폭기(OP-AMP)(541)는 입력단 정류 다이오드(20)의 전류가 입력전류 기준값(Icref)을 초과하는 경우 출력전압을 양(+)으로 발생한다. 상기 히스테리시스 연산증폭기(OP-AMP)(541)의 출력전압이 양(+)인 경우 N형 트랜지스터(545)가 동작되어 오실레이터(OSC)(548)의 RT단자에 입력되는 저항이 제3 저항(547)에서 제2 저항(546)과 제3 저항(547)이 병렬로 연결되도록 변경된다. 즉 상기 히스테리시스 연산증폭기(OP-AMP)(541)의 출력전압이 양(+)인 경우 상기 N형 트랜지스터(545)의 동작으로 상기 오실레이터(OSC)(548)의 RT단자의 저항값이 감소되며, 상기 오실레이터(OSC)(548)의 주파수는 감소하게 된다. RS 플립플롭(550)에서는 제어전압(Vc)와 오실레이터(OSC)(548)의 전압을 공급받아서 주파수를 가변하게 된다.
따라서 역률개선을 위한 스위치(307)는 가변주파수 제어부(502)를 통하여 주파수가 가변되며, 상기 입력단 정류 다이오드(20)의 전류가 높은 경우 상기 역률개선을 위한 스위치(307)의 주파수를 높이며, 상기 입력단 정류 다이오드(20)의 전류가 낮은 경우 상기 역률개선을 위한 스위치(307)의 주파수를 낮추도록 제어하는 것을 기술적 특징으로 한다.
도 10은 제안된 LED 전원장치의 결합인덕터의 세부적인 실시에를 나타내며, 1개의 코어에 제1,2,3 권선(301,302,303)을 배치하는 것을 기술적 특징으로 한다.
도 11 내지 도 13은 제1 내지 제3 제어기 형태로서, 제3,4,5,6 제어이득 결정부(Z3,Z4,Z5,Z6)의 세부적인 실시예이며, 이 기술의 당업자라면 선택적으로 적용할 수 있다.
도 14는 제4 제어기 형태로서 제1,2 제어이득 결정부(Z1,Z2)의 세부적인 실시예를 나타내며, 제어적으로 2개의 극점(Pole)과 1개 영점(Zero) 생성하며 안정적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 LED 전원장치에 있어서,
교류전원(10)을 정류하는 입력단 정류 다이오드(20); 상기 입력단 정류 다이오드(20)의 양(+)의 출력단자에 배치된 결합인덕터의 제1 권선(301); 상기 결합인덕터의 제1 권선(301)의 타단(他端)에 연결된 정전류 제어를 위한 주 스위치(306); 상기 결합인덕터의 제1 권선(301)의 타단(他端) 및 주 스위치(306)의 드레인(Drain) 단자에 연결되어 전압을 분압시키는 제1,2 분압 커패시터(304,305); 상기 제1 분압 커패시터(304) 및 제2 분압 커패시터(305)의 접점에 연결된 결합인덕터의 제2 권선(302); 상기 결합인덕터의 제2 권선(302)의 타단(他端)과 음(-)의 전원 단자 사이에 배치된 역률개선을 위한 스위치(307); 상기 역률개선을 위한 스위치(307)의 드레인(Drain) 단자 및 상기 결합인덕터의 제2 권선(302)의 타단(他端)에 연결된 출력 다이오드(308); 상기 출력 다이오드(308)의 애노드(Anode) 단자 및 상기 정전류 제어를 위한 주 스위치(306)의 소스(Source) 단자에 연결된 결합인덕터의 제3 권선(303); 상기 결합인덕터의 제3 권선(303)의 타단(他端)과 음(-)의 전원 단자 사이에 배치된 복수개의 LED 그룹(Group)(41,42,43); 듀티(Duty) 제어를 수행하여 출력전류의 정전류 제어를 위한 주 스위치(306)를 제어하기 위한 정전류 제어부(501); 가변주파수 제어를 수행하여 입력단의 역률개선을 위한 스위치(307)를 제어하기 위한 가변주파수 제어부(502); 상기 결합인덕터의 제1 권선(301), 제2 권선(302) 및 제3 권선(303)은 하나의 코어에 권취(捲取)되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 전원장치를 제안한다.
본 발명은 이 분야의 통상의 지식을 가진자가 다양한 변형에 의하여 LED 전원장치에 적용시킬 수 있으며, 기술적으로 용이하게 변형시키는 기술의 범주도 본 특허의 권리범위에 속하는 것으로 인정해야 할 것이다.
10 : 교류전원
20 : 입력단 정류 다이오드
21 : 승압형(Boost) 역률개선 회로부
22 : 승압형 인덕터
23 : 역률개선 회로부의 주 스위치
24 : 제1 다이오드
25 : 제2 다이오드
26 : 뱅크(Bank) 커패시터
30 : 주 변압기
31, 32, 33 : 컨버터(Converter)
31 : 제1 컨버터
32 : 제2 컨버터
33 : 제3 컨버터
34, 35, 36 : 정류 다이오드
34 : 제1 정류 다이오드
35 : 제2 정류 다이오드
36 : 제3 정류 다이오드
37, 38, 39 : 커패시터
37 : 제1 커패시터
38 : 제2 커패시터
39 : 제3 커패시터
41, 42, 43 : LED 그룹(Group)
41 : 제1 LED 그룹(Group)
42 : 제2 LED 그룹(Group)
43 : 제3 LED 그룹(Group)
51, 52, 53, 54 : 전류센서
51 : 제1 전류센서
52 : 제2 전류센서
53 : 제3 전류센서
55 : 제4 전류센서
61, 62, 63 : 강압형(Buck) 컨버터
61 : 제1 강압형 컨버터
62 : 제2 강압형 컨버터
63 : 제3 강압형 컨버터
65, 66, 67 : 강압형(Buck) 컨버터의 스위치
65 : 제1 강압형 컨버터의 제1 스위치
66 : 제2 강압형 컨버터의 제2 스위치
67 : 제3 강압형 컨버터의 제3 스위치
71, 72, 73 : 강압형(Buck) 컨버터의 다이오드
71 : 제1 강압형 컨버터의 제1 다이오드
72 : 제2 강압형 컨버터의 제2 다이오드
73 : 제3 강압형 컨버터의 제3 다이오드
74, 75, 76 : 강압형(Buck) 컨버터의 인덕터
74 : 제1 강압형 컨버터의 제1 인덕터
75 : 제2 강압형 컨버터의 제2 인덕터
76 : 제3 강압형 컨버터의 제3 인덕터
77, 78, 79 : 강압형(Buck) 컨버터의 출력 커패시터
77 : 제1 강압형 컨버터의 제1 출력 커패시터
78 : 제2 강압형 컨버터의 제2 출력 커패시터
79 : 제3 강압형 컨버터의 제3 출력 커패시터
80, 81, 82 : 강압형(Buck) 컨버터의 제어기
80 : 제1 강압형 컨버터의 제1 제어기
81 : 제2 강압형 컨버터의 제2 제어기
82 : 제3 강압형 컨버터의 제3 제어기
301 : 결합인덕터의 제1 권선
302 : 결합인덕터의 제2 권선
303 : 결합인덕터의 제3 권선
304 : 제1 분압 커패시터
305 : 제2 분압 커패시터
306 : 정전류 제어를 위한 주 스위치
307 : 역률개선을 위한 스위치
308 : 출력 다이오드
500 : 주 제어기
501 : 정전류 제어부
502 : 가변주파수 제어부
510 : 펄스폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation) 발생부
511 : 펄스폭 변조 연산증폭기(OP-AMP)
520 : 정전류 제어기
521 : 정전류 제어용 연산증폭기(OP-AMP)
522 : 제1 제어이득 결정부(Z1)
523 : 제2 제어이득 결정부(Z2)
530 : 전류제어부
531 : 전류제어용 연산증폭기(OP-AMP)
532 : 제3 제어이득 결정부(Z3)
533 : 제4 제어이득 결정부(Z4)
534 : 제3 다이오드
541 : 히스테리시스 연산증폭기(OP-AMP)
542 : 제5 제어이득 결정부(Z5)
543 : 제6 제어이득 결정부(Z6)
544 : 제1 저항
545 : N형 트랜지스터
546 : 제2 저항
547 : 제3 저항
548 ; 오실레이터(OSC)
549 : 제1 커패시터
550 : RS 플립플롭
551 : 포토커플러(Photo-Coupler)
552 : 제4 저항
553 : 제너(Zener) 다이오드
C1 : 제1 제어커패시터
C2 : 제2 제어커패시터
Icref : 입력전류 기준값
Ioref : 출력전류 기준값
R1 : 제1 제어저항
R2 : 제2 제어저항
Vc : 제어전압
Vcc1 : 제1 제어용 전원
Vcc2 : 제2 제어용 전원
Vm : 톱니파 전압
Z1 : 제1 제어이득 결정부
Z2 : 제2 제어이득 결정부
Z3 : 제3 제어이득 결정부
Z4 : 제4 제어이득 결정부
Z5 : 제5 제어이득 결정부
Z6 : 제6 제어이득 결정부
20 : 입력단 정류 다이오드
21 : 승압형(Boost) 역률개선 회로부
22 : 승압형 인덕터
23 : 역률개선 회로부의 주 스위치
24 : 제1 다이오드
25 : 제2 다이오드
26 : 뱅크(Bank) 커패시터
30 : 주 변압기
31, 32, 33 : 컨버터(Converter)
31 : 제1 컨버터
32 : 제2 컨버터
33 : 제3 컨버터
34, 35, 36 : 정류 다이오드
34 : 제1 정류 다이오드
35 : 제2 정류 다이오드
36 : 제3 정류 다이오드
37, 38, 39 : 커패시터
37 : 제1 커패시터
38 : 제2 커패시터
39 : 제3 커패시터
41, 42, 43 : LED 그룹(Group)
41 : 제1 LED 그룹(Group)
42 : 제2 LED 그룹(Group)
43 : 제3 LED 그룹(Group)
51, 52, 53, 54 : 전류센서
51 : 제1 전류센서
52 : 제2 전류센서
53 : 제3 전류센서
55 : 제4 전류센서
61, 62, 63 : 강압형(Buck) 컨버터
61 : 제1 강압형 컨버터
62 : 제2 강압형 컨버터
63 : 제3 강압형 컨버터
65, 66, 67 : 강압형(Buck) 컨버터의 스위치
65 : 제1 강압형 컨버터의 제1 스위치
66 : 제2 강압형 컨버터의 제2 스위치
67 : 제3 강압형 컨버터의 제3 스위치
71, 72, 73 : 강압형(Buck) 컨버터의 다이오드
71 : 제1 강압형 컨버터의 제1 다이오드
72 : 제2 강압형 컨버터의 제2 다이오드
73 : 제3 강압형 컨버터의 제3 다이오드
74, 75, 76 : 강압형(Buck) 컨버터의 인덕터
74 : 제1 강압형 컨버터의 제1 인덕터
75 : 제2 강압형 컨버터의 제2 인덕터
76 : 제3 강압형 컨버터의 제3 인덕터
77, 78, 79 : 강압형(Buck) 컨버터의 출력 커패시터
77 : 제1 강압형 컨버터의 제1 출력 커패시터
78 : 제2 강압형 컨버터의 제2 출력 커패시터
79 : 제3 강압형 컨버터의 제3 출력 커패시터
80, 81, 82 : 강압형(Buck) 컨버터의 제어기
80 : 제1 강압형 컨버터의 제1 제어기
81 : 제2 강압형 컨버터의 제2 제어기
82 : 제3 강압형 컨버터의 제3 제어기
301 : 결합인덕터의 제1 권선
302 : 결합인덕터의 제2 권선
303 : 결합인덕터의 제3 권선
304 : 제1 분압 커패시터
305 : 제2 분압 커패시터
306 : 정전류 제어를 위한 주 스위치
307 : 역률개선을 위한 스위치
308 : 출력 다이오드
500 : 주 제어기
501 : 정전류 제어부
502 : 가변주파수 제어부
510 : 펄스폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation) 발생부
511 : 펄스폭 변조 연산증폭기(OP-AMP)
520 : 정전류 제어기
521 : 정전류 제어용 연산증폭기(OP-AMP)
522 : 제1 제어이득 결정부(Z1)
523 : 제2 제어이득 결정부(Z2)
530 : 전류제어부
531 : 전류제어용 연산증폭기(OP-AMP)
532 : 제3 제어이득 결정부(Z3)
533 : 제4 제어이득 결정부(Z4)
534 : 제3 다이오드
541 : 히스테리시스 연산증폭기(OP-AMP)
542 : 제5 제어이득 결정부(Z5)
543 : 제6 제어이득 결정부(Z6)
544 : 제1 저항
545 : N형 트랜지스터
546 : 제2 저항
547 : 제3 저항
548 ; 오실레이터(OSC)
549 : 제1 커패시터
550 : RS 플립플롭
551 : 포토커플러(Photo-Coupler)
552 : 제4 저항
553 : 제너(Zener) 다이오드
C1 : 제1 제어커패시터
C2 : 제2 제어커패시터
Icref : 입력전류 기준값
Ioref : 출력전류 기준값
R1 : 제1 제어저항
R2 : 제2 제어저항
Vc : 제어전압
Vcc1 : 제1 제어용 전원
Vcc2 : 제2 제어용 전원
Vm : 톱니파 전압
Z1 : 제1 제어이득 결정부
Z2 : 제2 제어이득 결정부
Z3 : 제3 제어이득 결정부
Z4 : 제4 제어이득 결정부
Z5 : 제5 제어이득 결정부
Z6 : 제6 제어이득 결정부
Claims (12)
- LED 전원장치에 있어서,
교류전원(10)을 정류하는 입력단 정류 다이오드(20);
상기 입력단 정류 다이오드(20)의 양(+)의 출력단자에 배치된 결합인덕터의 제1 권선(301);
상기 결합인덕터의 제1 권선(301)의 타단(他端)에 연결된 정전류 제어를 위한 주 스위치(306);
상기 결합인덕터의 제1 권선(301)의 타단(他端) 및 주 스위치(306)의 드레인(Drain) 단자에 연결되어 전압을 분압시키는 제1,2 분압 커패시터(304,305);
상기 제1 분압 커패시터(304) 및 제2 분압 커패시터(305)의 접점에 연결된 결합인덕터의 제2 권선(302);
상기 결합인덕터의 제2 권선(302)의 타단(他端)과 음(-)의 전원 단자 사이에 배치된 역률개선을 위한 스위치(307);
상기 역률개선을 위한 스위치(307)의 드레인(Drain) 단자 및 상기 결합인덕터의 제2 권선(302)의 타단(他端)에 연결된 출력 다이오드(308);
상기 출력 다이오드(308)의 캐소드(Cathode) 단자 및 상기 정전류 제어를 위한 주 스위치(306)의 소스(Source) 단자에 연결된 결합인덕터의 제3 권선(303);
상기 결합인덕터의 제3 권선(303)의 타단(他端)과 음(-)의 전원 단자 사이에 배치된 복수개의 LED 그룹(Group)(41,42,43);
듀티(Duty) 제어를 수행하여 출력전류의 정전류 제어를 위한 주 스위치(306)를 제어하기 위한 정전류 제어부(501);
가변주파수 제어를 수행하여 입력단의 역률개선을 위한 스위치(307)를 제어하기 위한 가변주파수 제어부(502);
상기 결합인덕터의 제1 권선(301), 제2 권선(302) 및 제3 권선(303)은 하나의 코어에 권취(捲取)되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 전원장치 - 청구항 제1항에 있어서,
상기 정전류 제어부(501)는 전류제어부(530), 정전류 제어기(520) 및 펄스폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation) 발생부를 포함하며, 듀티 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 LED 전원장치 - 청구항 제1항에 있어서,
상기 가변주파수 제어부(502)는 제4 전류센서(55)에 의한 입력단 정류 다이오드(20)의 전류 정보와 입력전류 기준값(Icref)을 비교하는 히스테리시스 연산증폭기(OP-AMP)(541)를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 전원장치 - 청구항 제3항에 있어서,
상기 가변주파수 제어부(502)는 히스테리시스 연산증폭기(OP-AMP)(541)의 출력에 따라서 오실레이터(OSC)(548)의 RT 단자의 저항값을 가변시키는 것을 특징으로 하는 LED 전원장치 - 청구항 제4항에 있어서,
상기 가변주파수 제어부(502)의 RS 플립플롭(550)은 정전류 제어기(520)에서 출력된 제어전압(Vc)과 상기 오실레이터(OSC)(548)의 출력전압을 입력받아서 주파수가 가변되는 제어신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 LED 전원장치 - 청구항 제1항에 있어서,
상기 정전류 제어부(501)의 정전류 제어용 연산증폭기(OP-AMP)(521)는 제1,2 제어이득 결정부(Z1,Z2)(522,523)가 배치되는 것을 특징으로 하는 LED 전원장치 - 청구항 제6항에 있어서,
상기 제1,2 제어이득 결정부(Z1,Z2)(522,523)에서 제1 제어이득 결정부(Z1)(522)는 제1 제어저항(R1)으로 채택하며, 제2 제어이득 결정부(Z2)(523)는 제1,2 제어커패시터(C1,C2) 및 제2 제어저항(R2)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 전원장치 - 청구항 제1항에 있어서,
상기 정전류 제어부(501)의 전류제어용 연산증폭기(OP-AMP)(531)는 제3,4 제어이득 결정부(Z3,Z4)(532,533)가 배치되는 것을 특징으로 하는 LED 전원장치 - 청구항 제1항에 있어서,
상기 가변주파수 제어부(502)의 히스테리시스 연산증폭기(OP-AMP)(541)는 제5,6 제어이득 결정부(Z5,Z6)(542,543)가 배치되는 것을 특징으로 하는 LED 전원장치 - LED 전원장치에 있어서,
교류전원(10)을 정류하는 입력단 정류 다이오드(20);
상기 입력단 정류 다이오드(20)의 양(+)의 출력단자에 배치된 결합인덕터의 제1 권선(301);
상기 결합인덕터의 제1 권선(301)의 타단(他端)에 연결된 정전류 제어를 위한 주 스위치(306);
상기 결합인덕터의 제1 권선(301)의 타단(他端) 및 주 스위치(306)의 드레인(Drain) 단자에 연결되어 전압을 분압시키는 제1,2 분압 커패시터(304,305);
상기 제1 분압 커패시터(304) 및 제2 분압 커패시터(305)의 접점에 연결된 결합인덕터의 제2 권선(302);
상기 결합인덕터의 제2 권선(302)의 타단(他端)과 음(-)의 전원 단자 사이에 배치된 역률개선을 위한 스위치(307);
상기 역률개선을 위한 스위치(307)의 드레인(Drain) 단자 및 상기 결합인덕터의 제2 권선(302)의 타단(他端)에 연결된 출력 다이오드(308);
상기 출력 다이오드(308)의 캐소드(Cathode) 단자 및 상기 정전류 제어를 위한 주 스위치(306)의 소스(Source) 단자에 연결된 결합인덕터의 제3 권선(303);
상기 결합인덕터의 제3 권선(303)의 타단(他端)과 음(-)의 전원 단자 사이에 배치된 복수개의 LED 그룹(Group)(41,42,43);
듀티(Duty) 제어를 수행하여 상기 정전류 제어를 위한 주 스위치(306)를 제어하기 위한 정전류 제어부(501) - 상기 정전류 제어부(501)는 전류제어부(530), 정전류 제어기(520) 및 펄스폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation) 발생부를 포함함 -;
가변주파수 제어를 수행하여 상기 역률개선을 위한 스위치(307)를 제어하기 위한 가변주파수 제어부(502) - 상기 가변주파수 제어부(502)는 RS 플립플롭(550), 오실레이터(OSC)(548) 및 히스테리시스 연산증폭기(OP-AMP)(541)를 포함함 -;
상기 결합인덕터의 제1 권선(301), 제2 권선(302) 및 제3 권선(303)은 하나의 코어에 권취(捲取)되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 전원장치 - 청구항 제10항에 있어서,
상기 가변주파수 제어부(502)의 RS 플립플롭(550)은 정전류 제어기(520)에서 출력된 제어전압(Vc)과 상기 오실레이터(OSC)(548)의 출력전압을 입력받아서 주파수가 가변되는 제어신호를 발생하여 상기 역률개선을 위한 스위치(307)를 제어하는 것을 특징으로 하는 LED 전원장치 - 청구항 제10항에 있어서,
상기 정전류 제어부(501)의 정전류 제어용 연산증폭기(OP-AMP)(521)는 제1,2 제어이득 결정부(Z1,Z2)(522,523)가 배치되며, 상기 제1,2 제어이득 결정부(Z1,Z2)(522,523)에서 제1 제어이득 결정부(Z1)(522)는 제1 제어저항(R1)으로 채택하며, 제2 제어이득 결정부(Z2)(523)는 제1,2 제어커패시터(C1,C2) 및 제2 제어저항(R2)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 전원장치
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170079993A KR101792978B1 (ko) | 2017-06-23 | 2017-06-23 | Led 전원장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170079993A KR101792978B1 (ko) | 2017-06-23 | 2017-06-23 | Led 전원장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101792978B1 true KR101792978B1 (ko) | 2017-11-21 |
Family
ID=60808884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170079993A KR101792978B1 (ko) | 2017-06-23 | 2017-06-23 | Led 전원장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101792978B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109946598A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-06-28 | Tcl-罗格朗国际电工（惠州）有限公司 | 双控开关检测电路及装置 |
| KR102592229B1 (ko) * | 2023-07-20 | 2023-10-19 | 주식회사 명신전자 | Led 램프의 전원 장치 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015002104A (ja) * | 2013-06-17 | 2015-01-05 | 岩崎電気株式会社 | Ｌｅｄ点灯回路及びｌｅｄ照明装置 |
| JP2015084616A (ja) | 2013-10-25 | 2015-04-30 | 三菱電機株式会社 | 点灯装置および照明器具 |
-
2017
- 2017-06-23 KR KR1020170079993A patent/KR101792978B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2015002104A (ja) * | 2013-06-17 | 2015-01-05 | 岩崎電気株式会社 | Ｌｅｄ点灯回路及びｌｅｄ照明装置 |
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| CN109946598A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-06-28 | Tcl-罗格朗国际电工（惠州）有限公司 | 双控开关检测电路及装置 |
| KR102592229B1 (ko) * | 2023-07-20 | 2023-10-19 | 주식회사 명신전자 | Led 램프의 전원 장치 |
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