KR102025974B1 - 트라이액 조광기를 갖는 엘이디 램프용 전원공급장치 - Google Patents

트라이액 조광기를 갖는 엘이디 램프용 전원공급장치 Download PDF

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비씨디 세미컨덕터 매뉴팩처링 리미티드
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Abstract

빛 깜박임 문제를 완화하기 위하여 루프 전류가 TRIAC의 유지 전류 아래로 떨어질 때 보상 전류를 제공하는 블리더 회로(127)가 스위치 모드 전원공급장치(SMPS) 내에 제공된다. 나아가, 본 발명의 구현예에서는 자동 역률 교정이 또한 제공되어, 출력 전류가 입력 전압과 동일한 위상이 되도록 한다. 역률 교정은 전원공급장치의 효율을 개선할 뿐 아니라, 보상 전류와 보상 전류가 흐르는 시간을 또한 감소시켜, 블리더 회로(127) 내의 전력 손실을 줄인다.

Description

트라이액 조광기를 갖는 엘이디 램프용 전원공급장치{POWER SUPPLY FOR LED LAMP WITH TRIAC DIMMER}
본 발명은 LED 조명 기술 분야에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 TRIAC (Triode for Alternating Current) 조광기(dimmer)를 갖는 LED 조명 시스템 구동용 전원공급장치를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
4세대 광원으로서 LED (light-emitting diode) 조명 시스템은 다양한 분야의 광범위한 응용에서 종래의 형광 및 백열 조명을 점차적으로 대체하고 있다. 종래의 조명 기술과 비교하여, LED 램프는 많은 이점을 가지고 있는데, 예를 들면, 높은 광효율, 긴 수명, 낮은 소비전력 등이다. 그러나, 종래의 광원을 대체하여 LED 램프를 사용하는 데에는 여전히 문제들이 있다. 예를 들면, 종래의 조명 시스템은 광출력의 밝기 조정을 위하여 종종 TRIAC 조광기를 포함한다. 형광 또는 백열등을 대체하여 LED 램프를 사용할 때, LED 램프는 자주 깜박임(flickers)의 불편을 겪는다. 또한 이는 넓은 범위의 조광 제어를 얻기 어렵다.
이 분야에서 알려진 바와 같이, TRIAC은 게이트 전극에서 양 또는 음 전류에 의해 트리거(trigger)될 때 큰 전류가 양 방향으로 통과해 흐르도록 허용하는 양방향 반도체 스위칭 디바이스이다. 일단 트리거되면, 디바이스는 유지 전류로 지칭되는 특정한 임계값 아래로 전류가 떨어질 때까지 전도성을 유지한다. 따라서, TRIAC 스위치가 적절하게 동작하기 위해서는, 트리거 전류 IL 및 유지 전류 Iholding를 필요로 한다. 트리거 전류는 게이트에서 TRIAC 내로 전류가 흐르도록 하기 위한 트리거 신호의 최소 전류이며, 유지 전류는 TRIAC이 트리거된 후에 전도성을 유지하기 위한 최소 전류이다. TRIAC을 통해 흐르는 전류가 유지 전류를 유지하는데 충분하지 않으면, TRIAC은 턴 오프되고 TRIAC이 다시 트리거되어야 할 수 있다. 결과적으로, 빛 깜박임이 자주 일어난다.
그러므로, LED 광원을 구동하고 종래의 TRIAC 조광기와의 호환성을 유지하는 개선된 전원공급장치에 대한 요구가 있다.
본 발명의 발명자들은 LED 램프가 본질적으로 종래기술의 램프에 비해 적은 전류를 소비하고 종래의 조명 시스템을 위해 설계된 TRIAC 조광기에 대한 유지 전류를 지속하기에 충분한 전류를 제공하지 않을 수 있다는 점을 발견하였다. 그 결과, TRIAC 조광기를 갖는 종래의 백열 또는 할로겐 램프를 직접 대체하여 LED 램프를 사용할 때 빛 깜박임이 일어날 수 있다. 더욱이, TRIAC 전도각(conduction angle)이 더 작고, 이는 입력 전류를 더욱 더 작게 하기 때문에 문제는 더 악화될 수 있다. 또한, 다른 제조사로부터의 TRIAC 조광기의 성능 특질이 다를 수 있어, LED 드라이버가 TRIAC 조광기를 포함하는 종래의 조명 시스템과 호환성을 유지하기 힘들게 한다.
본 발명의 구현예에 따르면, 빛 깜박임 문제를 완화하기 위하여 루프 전류가 TRIAC의 유지 전류 아래로 떨어질 때 보상 전류를 제공하는 블리더 회로(bleeder circuit)가 스위치 모드 전원공급장치(switched mode power supply, SMPS) 내에 제공된다. 나아가, 본 발명의 구현예에서는 자동 역률 교정(automatic power factor correction)이 또한 제공되어 출력 전류가 입력 전압과 동일한 위상이 되도록 한다. 역률 교정은 전원공급장치의 효율성을 개선할 뿐 아니라, 보상 전류와 보상 전류가 흐르는 시간을 또한 감소시켜, 블리더 회로 내의 전력 손실을 줄인다.
본 발명의 구현예에 따르면, TRIAC(Triode for Alternating Current) 조광기(dimmer)를 갖는 LED(light-emitting diode) 조명 시스템용 전원공급장치가 제공된다. 전원공급장치는 TRIAC 조광기를 통해 AC 입력 전압에 연결되는 정류 회로를 포함한다. TRIAC 조광기는 유지 전류에 의해 특징지어지고, 정류 회로는 제1 출력 단자 및 제2 출력 단자를 갖는다. 변압기가 정류 회로의 제1 출력 단자에 연결되며 정류된 DC 입력 전압을 수신한다. 변압기는 1차 권선 및 2차 권선을 갖는다. 전원 스위치가 변압기의 1차 권선에 연결된다. 전원공급장치는 또한 전원 스위치에 연결되며 1차 권선 내의 전류 흐름을 제어하여 LED 부하로 제어된 출력을 제공하는 제어기를 갖는다. 제어기는 전류 펄스의 피크점들에 의해 형성되는 포락선 파형(envelope waveform)이 AC 입력 전압과 위상이 같으며, 이에 따라 전원공급장치의 역률을 개선하게끔 1차 권선 내의 전류 펄스를 제어하도록 구성된다. 나아가, 전원공급장치는 또한 정류 회로에 연결되는 블리더 회로를 가지며, 이는 정류 회로를 통과하는 전류 흐름을 TRIAC의 유지 전류와 같거나 그 이상으로 유지하도록 구성된다.
본 발명의 일부 구현예에 따르면, TRIAC(Triode for Alternating Current) 조광기를 통해 AC 입력 전압에 연결되는 정류 회로를 포함하는 LED(light-emitting diode) 조명 시스템용 제어 회로가 제공된다. TRIAC 조광기는 유지 전류에 의해 특징지어지고, 정류 회로는 LED 부하로 전력을 공급하기 위하여 인덕터로 정류된 DC 입력 전압을 제공하도록 구성된다. 제어 회로는 전원 스위치에 연결되며 인덕터 내의 전류 흐름을 제어하는 제어기를 포함한다. 제어기는 전류 펄스의 피크점들에 의해 형성되는 포락선 파형이 AC 입력 전압과 위상이 같아지게끔 인덕터 내의 전류 펄스를 제어하도록 구성된다. 제어 회로는 정류 회로에 연결되는 블리더 회로를 더 포함하며, 이는 정류 회로를 통과하는 전류 흐름을 적어도 TRIAC의 유지 전류의 크기에서 유지하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 제어기 및 블리더 회로는 단일 집적 회로(IC) 내에 포함된다.
일부 구현예에 따르면, 회로 루프의 제1 및 제2 단자 사이의 최소 전류 흐름을 유지하기 위한 블리더 회로가 제공된다. 블리더 회로는 회로 루프의 제1 단자와 내부 노드 사이에 직렬로 연결되는 제1 저항기 및 바이폴러 트랜지스터를 포함한다. 바이폴러 트랜지스터의 베이스는 바이어스 전압에 연결된다. 제2 저항기가 회로 루프의 제2 단자와 내부 노드 사이에 연결된다. 또한, 제1 다이오드 및 제2 다이오드가 회로 루프의 제2 단자와 바이폴러 트랜지스터의 베이스 사이에 직렬로 연결된다. 제2 저항기의 저항 R은,
Figure 112015120697263-pct00001
와 같이 선택되고, 여기에서,
Vd1은 제1 다이오드의 순방향 전압 강하,
Vd2은 제2 다이오드의 순방향 전압 강하,
VBE은 바이폴러 트랜지스터의 순방향 베이스-에미터 전압, 및
Imin은 최소 전류이다.
대안적인 구현예에서, TRIAC(Triode for Alternating Current) 조광기를 통해 AC 입력 전압에 연결되는 정류 회로를 포함하는 LED(light-emitting diode) 조명 시스템의 스위치 모드 전원공급장치(SMPS) 내의 블리더 전류 소비를 줄이는 방법이 제공된다. TRIAC 조광기는 유지 전류에 의해 특징지어지고, 정류 회로는 제1 출력 단자 및 제2 출력 단자를 갖는다. 정류 회로는 LED 부하로 전력을 공급하기 위하여 인덕터로 정류된 DC 입력 전압을 제공하도록 구성된다. 방법은 전원 스위치에 연결되며 인덕터 내의 전류 흐름을 제어하는 제어기를 제공하는 단계를 포함하며, 제어기는 정류된 DC 입력 전압에 따라 LED 부하로 제어된 출력 전류를 제공하도록 구성된다. 방법은 또한 정류 회로에 연결되는 블리더 회로를 제공하며, 블리더 회로는 정류 회로를 통과하는 전류 흐름이 TRIAC의 유지 전류 아래로 떨어질 때 보상 전류를 제공하도록 구성된다. 나아가, 방법은 또한 전류 펄스의 피크점들에 의해 형성되는 포락선 파형이 AC 입력 전압과 위상이 같게끔 인덕터 내의 전류 펄스를 제어하도록 제어기를 구성하는 단계를 포함하며, 이는 출력 전류가 입력 전압과 위상이 같아지도록 한다. 이는 시스템의 역률을 개선하며 블리더 회로 내의 보상 전류에 의해 일어나는 전류 소비를 감소시킨다.
본 발명의 본질 및 이점들에 대한 추가적인 이해는 명세서의 나머지 부분과 도면에 대한 참조에 의해 실현될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 TRIAC 조광기를 포함하는 LED 조명 시스템을 도시하는 간략한 구성도이다.
도 2a는 본 발명의 일 구현예에 따른 능동 블리더 회로의 회로 구현이다.
도 2b는 본 발명의 대안적인 구현예에 따른 능동 블리더 회로의 회로 구현이다.
도 3a는 블리더 회로를 갖지만 역률 교정(PFC)을 갖지 않는 전원공급장치 내의 정류기 브리지로부터의 출력 전류의 파형을 도시한다.
도 3b는 블리더 회로와 역률 교정(PFC)을 갖는 전원공급장치 내의 정류기 브리지로부터의 출력 전류의 파형을 도시한다.
도 3c는 본 발명의 일 구현예에 따른 TRIAC 조광기를 포함하는 LED 조명 시스템용 전원공급장치 내에서 블리더 전류 소비를 줄이는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 4a는 본 발명의 일 구현예에 따른 SMPS 내의 1차 전류 및 2차 전류의 파형을 도시한 파형도이다.
도 4b는 본 발명의 다른 구현예에 따른 SMPS 내의 1차 전류 및 2차 전류의 온-오프 시간(on-off time)을 도시한 파형도이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 구현예에 따른 조광기 디바이스와 함께 동작하는 SMPS 내의 1차 전류 및 2차 전류의 온-오프 시간을 도시한 파형도이다.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 전원공급장치 제어기(600)의 일부를 도시한 간략한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 다른 구현예에 따른 전원공급장치 제어기의 일부를 도시한 간략한 구성도/블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 구현예에 따른 도 7의 전원공급장치 제어기의 동작을 설명하는 예시적인 파형을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 구현예에 따른 도 7의 영교차(zero crossing) 탐지 회로 내에서 사용될 수 있는 회로 모듈을 도시하는 간략한 회로도를 나타낸다.
도 10 및 11은 도 9에 나타난 회로와 연관된 다양한 신호를 도시하는 파형도이다.
도 12a는 본 발명의 일 구현예에 따른 도 7 내의 리딩 에지 블랭킹(leading edge blanking) 회로의 예시적인 구현을 도시하는 간략한 블록도/회로도이다.
도 12b는 도 12a 내의 리딩 에지 블랭킹 회로 내의 신호들을 도시하는 파형도이다.
도 13은 본 발명의 일 구현예에 따른 AC 기준 신호의 발생에 수반되는 신호들을 도시하는 파형도이다.
도 14는 도 13에 나타난 AC 기준 신호를 발생하는 회로를 도시하는 간략한 회로도이다.
본 발명의 구현예에 따르면, TRIAC(Triode for Alternating Current) 조광기를 갖는 LED(light-emitting diode) 조명 시스템용 전원공급장치가 제공된다. 전원공급장치는 전원 스위치에 연결되며 변압기 내의 전류 흐름을 제어하여 LED 부하로 제어된 출력 전류를 제공하는 제어기를 포함한다. 제어기는 출력 전류가 입력 AC 전압과 위상이 같아지도록 구성되며, 이에 따라 전원공급장치의 역률을 개선한다. 나아가, 전원공급장치는 또한 정류 회로에 연결되는 블리더 회로를 가지며, 이는 정류 회로를 통과하는 전류 흐름을 TRIAC의 유지 전류와 같거나 그 이상으로 유지하도록 구성된다. 더욱이, 역률 교정 특징이 또한 블리더 회로의 전력 소비를 줄임을 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 TRIAC 조광기를 포함하는 LED 조명 시스템을 도시하는 간략한 구성도이다. 도 1에 나타난 바와 같이, LED 조명 시스템(100)은 제1 단자(133) 및 제2 단자(134)를 가지며, TRIAC 조광기(130)를 통해 AC 입력 전원에 연결되는 정류 회로(132)를 포함한다. 스위치 모드 전원공급장치는 LED 램프 부하(105)로 전력을 공급하기 위하여 정류 회로(132)에 연결되는 변압기(125)를 포함한다.
도 1에 나타난 바와 같이, 변압기(125)는 1차 권선(136) 및 2차 권선(137)을 포함한다. 변압기(125)는 제어기(126)에 의해 제어되는 전원 스위치(101)에 연결된다. 전원 스위치(101)가 켜지면, 입력 전류가 다이오드(106)를 통해 흘러 1차 권선 내에 에너지가 저장된다. 전원 스위치(101)가 꺼지면, 1차 권선 내에 저장된 에너지가 고속 회복 다이오드(fast recovery diode)(103) 및 필터 커패시터(104)를 통해 LED 램프(105)로 전달된다. 2차 권선(137)은 정류 다이오드(109)를 통해 단자 VCC에서 제어기(126)에 동작 전력을 제공한다. 2차 권선(137)은 또한 저항기(107, 108)로 구성된 전압 분배기 회로(voltage divider circuit)를 통해 피드백 전압 (feedback voltage) FB를 제공한다. 피드백 전압 FB는 전원공급장치를 제어하기 위하여 제어기(126)에 의해 사용된다. 제어기(126)에 의해 결정되는 파라미터 중 하나는 다이오드(103) 전도 시간 신호 Tons이다.
도 1에서, 제어기(126)는 또한 전원 스위치(101)에 연결된 전류 감지 저항기(102)를 통해 1차 권선의 피크 전류를 반영하는 전류 감지 신호 CS를 수신한다. 제어기(126)는 또한 전원 스위치(101)의 온 및 오프를 제어하기 위하여 제어 신호 OUT를 제공한다. 또한, 제어기(126)는 저항기(111, 112, 113)를 통해 정류 회로(132)로부터의 전압을 모니터링한다. 저항기(113)는 커패시터(114)와 병렬로 연결된다. 제어기(126)는 또한 저항기(111, 115) 및 커패시터(116)를 통해 정류 회로(132)로부터의 전류의 평균 진폭을 모니터링하기 위한 단자 DIM을 갖는다. 본 발명의 구현예에서, 제어기(126)는 조광기 제어와 함께 LED 램프(105)로 일정한 전류 출력을 제공하기 위하여 상기한 신호들을 사용하도록 구성된다.
도 1에 나타난 구현예에서, 제어기(126)는 다음 단자들을 포함한다:
2차 권선으로부터 동작 전력을 수신하는 제1 입력 단자 (VCC),
LED 부하로의 제어된 출력의 크기를 결정하기 위하여 정류 회로로부터 평균 전류를 감지하는 제2 입력 단자 (DIM),
1차 권선 내의 전류 펄스를 제어하기 위하여 정류된 DC 입력 전압을 감지하는 제3 입력 단자 (PD), 및
전원 스위치의 온 및 오프를 제어하는 출력 단자 (OUT).
제어기(126)의 제어 하에, 도 1의 전원공급장치는 다음의 관계에 따라 일정한 출력 전류 Io를 제공한다.
Figure 112015120697263-pct00002
Figure 112015120697263-pct00003
여기에서 Ipk 는 피크 1차 권선 전류, Vcs 는 기준 전압, Rcs 는 피크 전류 감지 저항, Tons 는 다이오드의 전도 시간, Tsw 는 PFM(pulse frequency modulation) 제어 신호의 주기이다.
일부 구현예에서, 조광기 기능은 조광기 회로의 조광기 각으로 입력 전압의 평균 크기를 변경함으로써 실현된다. 제어기는 고속 회복 다이오드(103)의 전도 시간인 Tons 를 제어하기 위하여 전원 스위치의 턴-온(turn-on) 및 턴-오프(turn-off)에 의해 LED 램프의 밝기를 변경한다.
정류기 브리지의 출력에서의 입력 전류 Iin 은 아래에 기재된 바에 따라 결정된다.
입력 전압을
Figure 112015120697263-pct00004
이라고 하면,
Figure 112015120697263-pct00005
Figure 112015120697263-pct00006
Figure 112015120697263-pct00007
Figure 112015120697263-pct00008
Figure 112015120697263-pct00009
여기에서, Tonp 는 주기 내의 전원 스위치의 전도 시간, L은 1차측 인덕터, Vpd 는 정류된 입력 전압의 샘플링된 순시 값(instantaneous value), Vdim 은 샘플링된 평균 정류 입력 전압, Kc, VCS_REF, VCS_REF 및 KLINE 은 제어기에 의해 사용되는 파라미터들이다. 입력 전류 Iin 는 입력 전압 Vcs와 동일한 위상각을 갖는 것을 볼 수 있다. 따라서, 역률 교정(PFC) 기능이 실현된다. 일부 구현예에서, 제어기는 전류 펄스의 피크점들에 의해 형성되는 포락선 파형이 AC 입력 전압과 위상이 같고 이에 따라 전원공급장치의 역률을 개선하도록 1차 권선 내의 전류 펄스를 제어하도록 구성된다. 역률 교정 (PFC) 기능의 더 자세한 것은 도 4a-14와 관련하여 아래에서 기술된다.
또한 도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 구현예는 TRIAC 조광기를 갖는 LED 조명 시스템에서 빛 깜박임의 문제를 해결하기 위하여 TRIAC 유지 전류를 유지하는 데 있어서의 어려움을 극복하기 위한 블리더 회로(127)를 제공한다.
도 1에 나타난 바와 같이, 블리더 회로(127)는 브리지 정류기(132)의 출력에 연결되어 정류기(132)의 출력 전류 Iloop 가 TRIAC을 통과하는 전류 IAC 가 TRIAC 유지 전류 Iholding 아래로 떨어지도록 하는 사전설정된 한계 아래로 떨어질 때 보상 전류 Icomp 를 제공한다. 도 1에 나타난 바와 같이, 블리더 회로(127)는 정류기 브리지(132)의 출력 양극 단자(133) 및 NPN 트랜지스터(119)의 콜렉터에 연결된 저항기(120)를 포함한다. 바이어스 전압이 VCC에 의해 제공되며 저항기(117)를 통해 그 에미터가 접지에 연결된 트랜지스터(119)의 베이스 전극에 연결된다. 정류기 브리지(132)의 음극 단자(134)는 직렬 연결된 다이오드(121, 122)와 저항기(123)에 연결된다. 다이오드(121, 122) 사이의 노드(138)는 다이오드(118)를 통해 트랜지스터(119)의 베이스에 연결된다. 다이오드의 순방향 전압 강하가 0.7V라고 가정하면, 다이오드(121, 118)에 걸리는 전압 강하는 1.4V와 같다. Vbe가 트랜지스터(119)의 순방향 베이스-에미터 전압이고 VR123이 저항기(123)에 걸리는 전압이라고 하면,
VR123 + Vbe = 1.4 V.
달리 말하자면, 저항기(123) 및 Vbe에 걸리는 전압 강하의 합이, 예를 들면, 약 1.4 V인, 다이오드(121, 118)의 베이스-에미터 전압의 합에서 고정(clamp)된다.
정상 동작에서, 트랜지스터(119)가 오프이고, 정류기 출력 전류 Iloop 가 저항기(123)를 통해, 그리고, 저항기(123)에 걸리는 전압이 순방향 다이오드 전압 강하를 유지하기에 충분하면, 직렬로 연결된 다이오드(121, 122)를 통해 흐른다. 정류기 출력 전류 Iloop 가 감소할 때, 저항기(123)에 걸리는 전압 강하가 줄어든다. 저항기(123)에 걸리는 전압이 0.7V 아래일 때, 이는 Vbe가 약 0.7V를 초과하게 하고, 트랜지스터(119)가 턴온된다. 그 결과, 보상 전류 Icomp 가 블리더 회로의 트랜지스터(119)를 통해 흐르기 시작하고, 따라서 저항기(123)를 통과하는 전류가 증가한다. 저항기(123)에 걸리는 전압이 0.7V를 초과하게 될 때, Vbe는 0.7V 미만이고, 트랜지스터(119)가 턴오프된다. 그러므로, 저항기(123)에 걸리는 전압은 블리더 회로에 의해 0.7 V에서 유지된다. 본 발명의 일부 구현예에서, 저항기(123)의 저항 R123은 다음과 같이 선택된다.
Figure 112015120697263-pct00010
.
여기에서 Ihold 는 TRIAC의 유지 전류이다. 달리 말하자면, 블리더 회로(127)는 TRIAC의 유지 전류를 유지하기 위하여 보상 루프 전류 Icomp 를 제공하도록 구성된다.
Figure 112015120697263-pct00011
여기에서 R123은 저항기(123)의 저항이다.
루프 전류가 유지 전류를 초과할 때, Vbe는 0.7V 미만이고, 트랜지스터(119)는 턴온될 수 없다. 이 때, 블리더 회로는 추가 전류(extra current)를 제공하지 않는다. 도 1에서, 큰 돌입 전류(inrush current)가 큰 역전압 Vbe를 일으키고 트랜지스터(119)를 손상시킬 수 있음을 유의한다. 그러므로, 다이오드(122)는 다이오드(121)와 접지 사이에 연결되어 저항기(123) 상의 최대 전압 강하를 1.4V로 제한하고 트랜지스터(119)를 보호한다. 일부 구현예에서, 제어기와 블리더 회로는 단일 집적 회로(IC) 내에 포함된다. 대안적인 구현예에서, 제어기와 블리더 회로는 별도의 집적 회로(IC) 패키지 내에 포함될 수 있다.
도 2a는 본 발명의 일 구현예에 따른 능동 블리더 회로(200)를 도시하는 회로도이다. 도 2a에 나타난 바와 같이, 블리더 회로(200)는 도 1의 블리더 회로(127)와 유사하다. 블리더 회로(200)는 회로 루프의 제1 단자 및 제2 단자 사이의 최소 전류 흐름을 유지하도록 구성된다. 도 2a에 나타난 구현예에서, 회로 루프는 제1 단자(281) 및 제2 단자(282)를 포함한다. 회로 루프는 또한 다른 시간에서 다른 전류를 소비할 수 있는 회로 블록(290)과 내부 노드(284)를 포함한다. 이 예에서, 내부 노드(284)는 접지 단자이지만, 이는 또한 다른 전위의 노드일 수 있다. 회로 루프는 제1 단자(281)와 제2 단자(282) 사이에서 회로 블록(290)을 통해 흐르는 루프 전류 Iloop 를 갖는다. 도 1의 블리더 회로(127)와 유사하게, 블리더 회로(200)는 회로 루프 내에서 최소 전류 흐름을 유지하도록 구성된다. 일 구현예에서, Iloop가 최소 전류 Imin 아래로 떨어지면, 블리더 회로가 Iloop를 최소 전류 수준 Imin로 유지하기 위하여 보상 전류 Icomp 를 제공한다.
도 2a에 나타난 바와 같이, 블리더 회로(200)는 회로 루프의 내부 노드(284)와 제1 단자(281) 사이에 직렬로 연결된 제1 저항기(240) 및 바이폴러 트랜지스터(250)를 포함한다. 제1 저항기의 제1 단부는 바이폴러 트랜지스터의 에미터에 연결되고, 바이폴러 트랜지스터(250)의 베이스는 바이어스 전압 Vbias에 연결된다. 블리더 회로(200)는 또한 회로 루프의 제2 단자(282)와 내부 노드(284) 사이에 연결된 제2 저항기(210)를 포함한다. 또한, 제1 다이오드(220)와 제2 다이오드(260)는 회로 루프의 제2 단자(282)와 바이폴러 트랜지스터(250)의 베이스 사이에 직렬로 연결된다. 블리더 회로(200) 내의, 제2 저항기(210)의 저항 R은 다음과 같이 선택된다.
Figure 112015120697263-pct00012
여기에서:
Vd1 은 제1 다이오드(220)의 순방향 전압 강하,
Vd2 은 제2 다이오드(260)의 순방향 전압 강하,
VBE 는 바이폴러 트랜지스터(250)의 순방향 베이스-에미터 전압, 및
Imin은 최소 전류이다.
일부 구현예에서, 블리더 회로(200)는 또한 제1 다이오드(220)와 내부 노드(284) 사이에 연결된 제3 다이오드(230)를 포함한다.
도 2b는 본 발명의 대안적인 구현예에 따른 능동 블리더 회로(300)를 도시하는 회로도이다. 도 2b는 두 단자(281, 282)를 갖는 브리지 정류기(280), 및 부하 회로(290)를 포함하는 회로 루프를 포함한다. 도 2b의 블리더 회로(300)에서, 정류기(280)의 양극 단자(281)는 접지에 직렬로 연결된 제1 저항기(340) 및 MOSFET(350)에 연결된다. 정류기(280)의 음극 단자(282)는 병렬로 연결된 제1 제너 다이오드(310)와 제2 저항기(320)에 연결된다. 저항기(360)는 MOSFET(350)의 게이트 단자와 바이어스 전압 Vbias에 연결된다. 또한, 제2 제너 다이오드(330)는 MOSFET(350)의 게이트 단자 및 정류기의 음극 단자(282)에 연결된다. 제너 다이오드(330)는 저항기(320)에 걸리는 전압과 MOSFET(350)의 게이트-소스 전압 VGS을 고정(clamp)하기 위하여 사용된다. 즉,
Vzener330 = VGS + V320,
여기에서 V320 = R320 * Iloop이다. 저항기(320)를 통해 흐르는 Iloop가 감소할 때, 즉, 저항기(320)에 걸리는 강하 V320가 감소하면, VGS 가 증가하고, MOSFET(350)이 턴온되어 루프 보상 전류가 제공된다. 저항 R320은 다음과 같이 선택된다.
Figure 112015120697263-pct00013
여기에서, R320은 저항기(320)의 저항, Ihold는 TRIAC 유지 전류, Vzener330는 다이오드(330)의 제너 전압, VGSTH 는 MOSFET(350)의 임계전압이다. 루프 전류가 유지 전류를 초과할 때, VGS는 VGSTH 미만이고, MOSFET(350)은 턴온될 수 없다. 결과적으로, 블리더 전류는 제공되지 않는다.
도 2b에서, 제너 다이오드(310)는 정류기 브리지(280)의 음극 단자와 접지 사이에서 전류 탐지 저항기(320)와 병렬로 연결되며, 저항기(320)의 전압을 고정(clamp)하기 위하여 주로 사용된다. 돌입 전류가 과도하게 클 때, 제너 다이오드(310)는 MOSFET(350)의 게이트와 소스 사이의 큰 역전압을 방지하며, 따라서 MOSFET(350)을 보호한다.
도 3a에서, 곡선(371)은 역률 교정(PFC)을 갖지 않는 전원공급장치 내의 정류기 브리지(124)로부터의 출력 전류의 파형을 도시한다. 곡선(372)은 루프 전류가 유지 전류 아래일 때 블리더 회로 루프 내에서 제공되는 보상 전류를 나타낸다. 보상 전류의 지속기간은 t1으로 나타난다.
도 3b에서, 곡선(375)은 역률 교정(PFC)을 갖는 전원공급장치 내의 정류기 브리지로부터의 출력 전류의 파형을 도시한다. 곡선(376)은 루프 전류가 유지 전류 아래일 때 블리더 회로 루프 내에서 제공되는 보상 전류를 나타낸다. 보상 전류의 지속기간은 t2으로 나타난다. 도 3a와 3b에서 알 수 있는 바와 같이, t2 < t1이다. 본 발명의 구현예에서, 전원공급장치는 자동 역률 교정(automatic power factor correction, APFC)을 포함하며, 이는 출력 전류의 위상을 입력 전압과 동일하게 한다. 여기에서 역률 교정이 전원공급장치의 효율을 개선할 뿐 아니라, 보상 전류 및 보상 전류가 흐르는 지속시간을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 블리더 회로 내의 전력 손실을 줄이는 것을 알 수 있다.
도 3a 및 3b와 연관되어 기재한 바와 같이, 본 발명의 구현예는 LED (light-emitting diode) 조명 시스템을 위한 스위치 모드 전원공급장치(SMPS) 내의 블리더 전류 소비를 감소시키는 방법을 제공한다. SMPS는 TRIAC (Triode for Alternating Current) 조광기를 통해 AC 입력 전압에 연결되는 정류 회로를 포함한다. TRIAC 조광기는 유지 전류에 의해 특징지어지며, 정류 회로는 제1 출력 단자 및 제2 출력 단자를 갖는다. 정류 회로는 LED 부하로 전력을 공급하기 위하여 인덕터로 정류된 DC 입력 전압을 공급하도록 구성된다. 도 3c의 흐름도에 도시된 바와 같이, 블리더 전류 소비를 감소시키기 위한 방법(380)은, 단계(382)에서, 전원 스위치에 연결되며 인덕터 내의 전류 흐름을 제어하는 제어기를 제공하는 단계를 포함한다. 제어기는 정류된 DC 입력 전압에 따라 LED 부하로 제어된 출력 전류를 제공하도록 구성된다. 단계(384)에서, 방법은 또한 정류 회로에 연결되는 블리더 회로를 제공하며, 이는 정류 회로를 통과하는 전류 흐름을 적어도 TRIAC의 유지 전류의 크기로 유지하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 블리더 회로는 정류 회로를 통과하는 전류 흐름이 TRIAC의 유지 전류 아래로 떨어질 때 보상 전류를 제공하도록 구성된다. 나아가, 단계(386)에서, 방법은 또한 전류 펄스의 피크점들에 의해 형성되는 포락선 파형이 AC 입력 전압과 위상이 같도록 인덕터 내의 전류 펄스를 제어하도록 제어기를 구성하는 단계를 포함하며, 이에 따라 블리더 회로 내의 보상 전류에 의해 일어나는 전류 소비를 감소시킨다.
상기 방법의 일부 구현예에서, 인덕터는 플라이백(flyback) 구성 변압기 내의 1차 권선이다. 방법의 일부 대안적인 구현예에서, 인덕터는 변압기 내의 권선이며, 인덕터는 도 1의 비고립(non-isolated) 구성에서 나타난 바와 같이 다이오드 및 커패시터를 통해 LED 부하로 연결된다. 제어기와 블리더 회로의 더 자세한 사항은 도 1-3b와 연관되어 상술되었다. 역률 교정(PFC) 기능의 더 자세한 사항은 도 4a-14와 연관되어 이하에서 설명된다.
본 발명의 구현예에서, LED 조명 시스템은 일정한 평균 전류로 동작하며 양호한 역률을 얻도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 시스템은 제어기 구성요소의 파라미터를 변화키거나 공급 전압 선택을 위한 추가 회로 없이, 주어진 전력 출력 등급 하에서 넓은 범위의 입력 AC 전압 범위 내에서 동작할 수 있다.
조명 또는 백라이트 응용에서 사용되는 것과 같은 LED 조명 시스템을 구동함에 있어서, 안정적인 밝기를 유지하기 위하여 전원공급장치는 LED로 일정한 전류를 제공하는 것이 바람직하다. 잔상의 효과로 인하여, 사람의 눈은 일반적으로 1 밀리초보다 짧은 시간 구간 내의 밝기 변화를 탐지할 수 없다. 본 발명의 일부 구현예에서, 일정한 밝기는 10 밀리초 또는 그보다 긴 시간 스케일에서 실질적으로 일정한 평균 출력 전류를 제공하도록 구성된 전원공급장치에 의해 유지될 수 있다. 일부 구현예에서, 출력 전류는 100 Hz 보다 높은 주파수에서 고조파 성분(harmonic components)을 갖지 않는다. 이러한 전원공급장치를 사용하는 LED 드라이버 응용에서, LED 디바이스의 밝기는 사람의 눈으로 탐지할 수 있는 밝기 변화가 없이 일정한 것으로 나타날 수 있다. 10 밀리초 미만의 시간 스케일에서, 평균 출력 전류는 시간에 따라 변할 수 있다. 변화하는 전류의 크기는 정류된 입력 AC 전압과 위상이 동일한 포락선 파형에 의해 특징지어진다.
입력 AC 전원공급이 부분적인 사인모양 파형에 의해 특징지어지는 응용에서(예를 들면, 조정가능한 조광기 IC에 의해 위상각의 일부가 절단될 때), 특정한 구현예의 제어 회로는 사인모양 파형이 없는 위상 영역 동안 에너지 전달을 중단한다. 따라서, 평균 출력 전류는 전체 사인모양 파형에 대해 없어진 사인모양 영역의 비에 따라 조정되고, 따라서 LED의 밝기를 제어하기 위하여 제어 회로가 종래의 조정가능 실리콘 조광기 디바이스와 함께 사용되는 것을 가능하게 한다. 조광기를 갖는 시스템 내에서 높은 역률을 제공하기 위한 전원공급장치 시스템의 동작은 도 4a, 4b, 5a, 5b에 관련된 예시로서 PFM (pulse frequency modulation) 플라이백 컨버터(flyback converter)를 갖는 SMP를 이용하여 기술된다. 아래에서 기술된 역률 교정 (PFC) 기능과 구현이, 도 1에 나타나고 도 2, 3a 및 3b와 연관되어 기술된 시스템(100)과 같은 비고립(non-isolated) 시스템에 적용될 수 있음이 이해된다.
도 4a는 본 발명의 일 구현예에 따른 SMPS 내의 1차 전류 및 2차 전류의 파형을 도시한 도면이다. 이 구현예에서, 플라이백 컨버터는 1차 권선 및 2차 권선을 갖는 변압기를 갖는다. 전원 스위치가 1차 권선에 연결되고, 2차 권선에 의해 출력이 제공된다. 도 4a에서, 아래쪽 도면은 전원 스위치가 턴온된 때에만 흐르는 1차 전류(Ip) 펄스(201)와 1차 전류 Ip의 피크 전류의 포락선(203)을 나타낸다. 도 4a의 위쪽 도면은 2차 전류의 파형을 도시한다. 정류 다이오드(115)를 통해 흐르는 순시 2차 전류(211)가 Is(211)로 나타난다. 짧은 구간 평균 전류 Io1는 213으로 나타난다. 긴 구간 평균 전류(215)는 Io로 나타난다. 본 발명의 일부 구현예에서, "짧은 구간 평균"은 10 밀리초 보다 짧은 시간 구간에 대해 평균한 전류를 말하고, "긴 구간 평균"은 10 밀리초 또는 그보다 긴 시간 구간에 대해 평균한 전류를 말한다. 짧은 구간 평균 2차 전류 펄스(213)가 실질적으로 1차 전류 펄스(203)의 포락선과 동일한 위상임을 알 수 있다. 또한, 긴 구간 평균 2차 전류(215)는 실질적으로 일정하다.
본 발명의 구현예에 따르면, 스위치 모드 전원공급장치의 제어 방법은 평균 2차 전류의 포락선 파형이 상술한 Io1(213)의 형태에 접근하도록 적절한 2차 전류 Is(211)를 선택하는 단계를 포함한다. 일 구현예에서, LED의 밝기가 주어지면, LED를 구동하기 위하여 필요한 평균 출력 전류 Io(215)가 결정될 수 있다. 그러면, 짧은 구간(10 msec 미만) 평균 출력 전류 Io1(213)가 시스템 역률 요구조건 및 측정된 AC 입력 전압 위상각에 기반하여 유도될 수 있다. 일 실시예에서, 짧은 구간 평균 2차 전류 Io1에 대해 바람직한 파형은
Figure 112018020148604-pct00014
로 표현될 수 있다. 여기에서 f는 정류된 AC 공급 전압의 주파수이며, 예를 들면, 50-60 Hz의 상용 AC 전원에 기반하여 100-120 Hz 이다. 2차 전류 Is의 프로파일과 변압기와 같은 시스템 구성요소와 연관된 파라미터에 기반하여, 1차 전류 Ip의 형태는 아래에 기술된 바와 같이 결정될 수 있다.
도 4b는 본 발명의 일 구현예에 따른 SMPS 내의 1차 전류 및 2차 전류 내의 온-오프 시간을 도시한다. 여기에서, 전원 스위치의 턴-온 시간은 요구되는 2차 전류에 기반하며, 전원 스위치 전도 시간(power switch conduction time)의 지속시간은 피크 1차 전류의 포락선에 기반한다. 도 3의 위쪽 도면에 나타난 바와 같이, 2차측 전도 시간 Tons의 컷오프 시간 Toff에 대한 비, Tons/Toff는 전원공급장치 제어기에 의해 상수 K로 유지된다. 2차 전류의 피크점 Ips(t)의 포락선 파형이 식 (1)에 의해 기술된다고 하면,
Figure 112015120697263-pct00015
(1)
2차 전류의 짧은 구간(10 msec 미만) 평균은 식 (2)에 의해 기술될 수 있다.
Figure 112015120697263-pct00016
(2)
긴 구간 시간 스케일에서는, 평균 시스템 출력 전류가 식 (3)으로 나타난다.
Figure 112015120697263-pct00017
(3)
식 (1)을 만족하기 위하여, 1차 전류의 피크점 Ipp(t)는 식 (4)에 의해 기술되는 포락선 파형 내에 포함되어야 한다
Figure 112015120697263-pct00018
(4)
여기에서 Ns 와 Np는 각각 변압기의 2차 코일 및 1차 코일의 코일 회전수이다. 따라서, 본 발명의 구현예에 따르면, 1차측 피크 전류 Ipp(t)를 식 (4)에 제시된 바에 따라 제어함으로써, 전원공급장치는 LED 스트링과 같은 부하로 양호한 역률을 갖는 일정한 평균 구동 전류를 제공하도록 구성될 수 있다.
Va(t)가 정류된 입력 AC 전압의 진폭을 나타낸다고 하면, 정류된 입력 전압은 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112015120697263-pct00019
(5)
1차 전도의 온(on) 시간은 식 (5)와 상기한 목표 1차 피크 전류 Ipp(t)에 따라 결정될 수 있으며, Vin(t)=Lp*Ipp(t)/Tonp, 여기에서 Lp는 1차 권선의 인덕턴스이다. 1차 전류의 온 시간이 원하는 2차 출력 전류를 제공하기 위하여 결정되므로, AC 전원 전압 Vs의 크기는 SMPS의 출력에 영향을 주지 않는다. 그러므로, 동일한 제어기가 다른 AC 전원, 예를 들면, 110V 또는 220V와 함께 사용될 수 있다.
조광기 디바이스가 없는 시스템에서, 식 (5)의 Va는 조광기 없이 시간-독립 상수이다. 조광기 디바이스를 갖는 시스템에서, Va(t)는 일정한 범위의 위상각에서는 0일 수 있다. 조광기가 있는 응용에서, Va(t)는 특정 위상 범위 동안 0이다. 제어기는 Va(t)가 0일 때 전도를 막기 위하여 스위치를 끌 수 있다. 본 발명의 구현예에서, 피크 1차 전류 Ipp(t)의 포락선은 조광기의 존재와 무관하게 Vin(t)와 비례한다. 조광기가 없으면, Vin(t)는 완전한 정류된 사인모양 곡선이며, Ipp(t)의 포락선 또한 완전한 정류된 사인모양 곡선이다. 조광기가 있으면, Vin(t)는 불완전한 정류된 사인모양 곡선이며, Ipp(t)의 포락선 또한 불완전한 정류된 사인모양 곡선이며, 동일한 조광된 위상각을 갖는다. 따라서, 일부 구현예에서, 높은 시스템 역률을 달성하며, 동시에 출력 평균 전류가 조광기에 의해 제어되는 것을 허용할 수 있다.
도 5a와 5b는 본 발명의 일 구현예에 따른 조광기 회로와 함께 동작하는 SMPS 내의 1차 전류 및 2차 전류의 온-오프 시간을 도시하는 파형도이다. 도 5a와 5b에 나타난 바와 같이, Vin 는 정류된 입력 전압, Vp 는 1차 전류, Vs는 2차 전류이다. 정류된 사인모양 곡선 Vin의 특정 위상각은 조광기 디바이스에 의해 절단된다. 도 5a에서, 입력되는 AC 입력 전압은 AC 사이클의 뒷부분에서 조광기에 의해 절단되며, 도 5b에서, 입력되는 AC 입력 전압은 AC 사이클의 앞부분에서 조광기에 의해 절단된다. 양자의 경우 모두에서, 1차 및 2차 전류 펄스의 포락선은 AC 입력 전압과 동일한 위상임을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 전원공급장치 제어기(600)의 일부를 도시하는 간략한 블록도이다. 일부 구현예에서, 제어기(600)는 도 1의 전원공급장치(100) 내의 제어기(126)로서 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 제어기(600)는 6개의 단자를 갖는 단일 칩 제어기이다:
* 정류된 입력 전압 감지 단자 (VS), 도 1의 PD에 대응;
* 2차측 피드백 단자 (FB);
* 1차측 전류 감지 단자 (CS); 및
* 전원 스위치 구동을 위한 출력 단자 (OUT).
* 전원 단자(VCC) - 도 6에는 도시되지 않음;
* 접지 단자(GND) - 도 6에는 도시되지 않음;
도 6에 나타난 바와 같이, 제어기(600)는 VS 단자에 연결되며 도 1에 나타난 바와 같은 정류된 입력 전압 Vin의 위상각을 탐지하기 위한 입력 전압 위상 탐지 모듈(601)을 포함한다. 입력 전압 위상 탐지 모듈(601)은 AC 전압 기준 모듈(602)에 연결되며, 이는 전원공급장치로의 입력 AC 전압 Vac과 동일한 위상각을 갖는 기준 전압 신호를 발생하도록 구성된다. 도 1에 나타난 바와 같이, Vin은 정류 회로(105) 및 커패시터(112)로부터 유도된다. Vin의 위상 탐지를 용이하게 하기 위하여, Vin이 Vac의 특정한 시간 가변 특징을 보유하는 것이 바람직하다. 그러므로, 커패시터(112)에 대해서는 상대적으로 낮은 커패시턴스가 선택된다. 일부 구현예에서, 커패시터(112)의 커패시턴스는 10nF 내지 100nF 사이일 수 있다. 반대로, 일부 종래의 전원공급장치에서는, 정류 커패시터가 5 uF 차수의 커패시턴스를 가질 수 있다. 물론, 구현예에 따라, 커패시터(112)는 100nF보다 크거나 10nF보다 작을 수 있다.
도 6에서, 오프-시간 제어 모듈(603)은 AC 전압 기준 모듈(602)에 연결되어 기준 전압을 수신하며, 이는 또한 CS 핀에 연결되어 1차측 전류 감지 신호를 수신한다. 오프-시간 제어 모듈(603)은 드라이버 모듈(604)로 제1 신호(608)를 제공한다. 또한, 2차측 감지 모듈(605)은 FB 핀에 연결되어 피드백 신호 FB를 수신하며, 이는 2차측의 출력 조건과 연관된다. 2차측 감지 모듈(605)은 드라이버 모듈(604)로 제2 신호(609)를 제공하는 온-시간 제어 모듈(606)에 연결된다. 도 6에 나타난 바와 같이, 드라이버 모듈(604)은 OUT 핀에 연결되어 전원 스위치를 제어하기 위한 제어 신호 OUT를 제공한다. 특정한 구현예에서, 제어기(600)는 SOT23-6 패키지와 같은 저비용 패키지로 구현될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 구현예에 따른 전원공급장치 제어기(700)의 일부를 도시하는 간략한 구성도/블록도(700)이다. 도 8은 도 7의 전원공급장치 제어기의 동작 중의 다양한 신호를 도시하는 예시적인 파형도를 나타낸다. 도 7에서, VS 영교차(zero crossing) 탐지 회로(701)가 AC 기준 전압 회로(702)에 연결되어 기준 전압 VrefA를 출력하며, 이는 단자 VS에서의 정류된 입력 신호와 동일한 위상각을 갖는 정류된 사인모양 신호이다. VrefA는 비교기(704)의 양극 입력에 연결된다. 리딩 에지 블랭킹(leading edge blanking) 회로(703)는 1차측 전류 감지 신호 CS를 수신하고 비교기(704)의 음극 입력으로 변경된 감지 신호 CS_L을 제공한다. CS_L이 기준 전압 VrefA에 이를 때, 전원 스위치는 꺼진다. 이때, 비교기(704)는 OFF_N 신호를 출력하고, 이는 D 트리거 회로(713)를 리셋하기 위한 음의 펄스를 제공한다. 일 구현예에서, VrefA는 식 (4)에서 기술된 바와 같은 피크 1차 전류 펄스의 바람직한 포락선 파형과 연관된다. 비교기(704)는 피크 전류 펄스가 원하는 포락선 파형과 일치하는 것을 보장하도록 구성된다.
도 7에서, 2차측 온-시간 탐지 회로(705)는 FB 핀에서 2차측으로부터 피드백 신호Vfb를 수신하고 2차측 정류기의 온 조건(on condition)을 반영하는 신호 Tons 를 출력한다. 예를 들면, 2차측 전류가 흐를 때 Tons는 고전압 레벨로 설정된다. 고전압 레벨의 Tons는 스위치(709)를 켜고, 인버터(706)를 통해 스위치(708)를 꺼, 커패시터(711)가 정 전류원(constant current source)(710)을 통해 방전하도록 한다. 반면, 2차측 정류기가 꺼지면, Tons는 저전압 레벨이며, 스위치(709)가 꺼지고, 스위치(708)가 켜져, 정 전류원(707)을 통해 커패시터(711)가 충전된다. 도 7에 나타난 바와 같이, 비교기(712)는 커패시터(711)에 연결되어 커패시터 전압 A 및 기준 전압 VrefB 을 수신한다. 커패시터(711)의 전압 A가 기준 신호 VrefB에 이를 때, 비교기 출력 신호 ON 이 높아지고, D 트리거 회로(713)의 출력 Q가 높아지도록 하여, 드라이버 회로(714)를 통해, 전원 스위치를 켜기 위한 제어 신호 OUT 를 발생한다. 여기에서, VrefB 는 커패시터(711)의 충전 및 방전 곡선이 삼각 파형으로 기술되도록 선택된다. 이 조건 하에서, 2차측 정류기 온-시간 대 오프-시간 비 "K" 는 전류원(707, 710)에 의해 결정되는 상수이다.
도 9는 본 발명의 일 구현예에 따른 도 7의 영교차 탐지 회로(701)에서 사용될 수 있는 회로 모듈을 도시하는 간략한 회로도이다. 도 9에서, 최대 전압 감지 모듈(910)은 다이오드(901), 커패시터(902), 스위치(903) 및 인버터(904)를 포함한다. 입력 전압 VS는 다이오드(901)를 통해 커패시터(902)에 연결된다. VS가 증가하면, 커패시터(902)에서 전압 VP이 충전되어 VS를 따른다. VS가 최대에 이르고 떨어지기 시작할 때, 다이오드(901)가 커패시터(902)로부터 VS를 분리하고, VP는 커패시터(902)에 의해 유지된다. 따라서, 사이클 내의 최대 전압 VS이 커패시터(902)에 기록된다. 또한 회로 블록(910)에서 도시된 바와 같이, 커패시터(902)는 인버터(904)를 통한 신호 INI1의 제어 하에 스위치(903)를 통해 방전될 수 있다.
도 9에서, 전압교차 탐지 모듈(920)은 비교기(905)를 포함하며, 이는 그 양극 입력 단자에서 VS에 연결되고 그 음극 입력 단자에서 기준 전압 VrefC 에 연결된다. 비교기(905)의 출력 신호는 트래커(Tracker)로 라벨링되며, 이는 VS가 VrefC를 교차할 때, 즉, VS가 VrefC보다 높은 것에서 VrefC보다 낮은 것으로 변하거나 또는 반대로 될 때 그 상태가 변경된다. VS가 낮은 수준에서 높은 수준으로 증가하고 VrefC와 교차할 때 펄스 신호 PD1을 발생하기 위하여 지연 회로(906) 및 AND 게이트(907)가 사용된다. 유사하게, VS가 높은 수준에서 낮은 수준으로 떨어지고 VrefC와 교차할 때 제2 펄스 신호 PD2을 발생하기 위하여 인버터(908), 지연 회로(909) 및 AND 회로(910)가 사용된다.
도 10 및 11은 도 9에 나타난 회로와 연관된 신호들의 시간 변화를 도시하는 파형도이다. 도 10은 조광기 회로에 의해 AC 입력 전압의 앞부분이 절단될 때(또한 "프론트 컷(front cut)"으로 지칭됨)의 신호 파형을 나타내고, 도 11은 조광기 회로에 의해 AC 입력 전압의 뒷부분이 절단될 때(또한 "백 컷(back cut)"으로 지칭됨)의 신호 파형을 나타낸다. 여기에서, AC 입력 전압의 앞부분 또는 뒷부분 중 어느 것이 절단되는지 결정하기 위하여 입력되는 AC 입력 전압의 전체 사이클에 대한 파형이 사용된다. 도 10 및 11에 나타난 바와 같이, 신호 PD1 (또는 PD2) 펄스가 도착할 때, 신호 INI1는 낮은 상태(low)로부터 높은 상태(high)로 간다. 신호 INI1가 높은 상태로 된 이후에 다음 PD2 (또는 PD1) 펄스가 도착할 때, 신호 INI2는 낮은 상태로부터 높은 상태로 간다.
일 구현예에서, 도 9의 전압 교차 탐지 회로(920)의 VrefC는 비교기(905)가 VS의 영교차를 결정할 수 있도록 0에 가깝도록 선택된다. 도 10 및 11에서, T1은 VS가 VrefC로부터 피크 VS 전압(VP로 나타냄)으로 증가할 때 걸리는 시간이며, T2은 VS가 VP로부터 VrefC로 감소하는 데 걸리는 시간이다. T1이 T2보다 크면, AC 입력 전압의 뒷부분이 절단된 것으로 결정할 수 있다. T1이 T2보다 작으면, AC 입력 전압의 앞부분이 절단된 것으로 결정할 수 있다.
도 9에서, 조광기 회로 위상 탐지 회로(930)는, 양극 입력이 최대 전압 감지 회로(910)에 의해 생성된 피크 전압 VP 에 연결되고 음극 입력이 VS 에 연결되는 비교기(911)를 포함한다. 비교기(911)의 출력은 VS가 VrefC로부터 VP로 증가하는 시간 및 VS가 VP로부터 VrefC로 감소하는 시간을 결정하는 데 사용될 수 있다. 비교기(911)의 출력은 AND 게이트(912)에 연결되며, 이는 또한 다른 입력으로 신호 INI1를 갖는다. 낮은 비교기 출력 전압과 높은 INI1 신호는 VS가 VrefC로부터 VP로 증가하는 과정에 있음을 나타낸다. 이때, 스위치(916)는 꺼지고 스위치(915)가 켜져, 커패시터(917)가 전류원(913)에 의해 충전되도록 한다. 반대로, 높은 비교기 출력 전압과 높은 INI1 신호는 VS가 VP로부터 VrefC로 감소하는 과정에 있음을 나타낸다. 이때, 스위치(916)는 켜지고 스위치(915)가 꺼져, 커패시터(917)가 전류원(914)에 의해 방전되도록 한다.
INI2 신호가 낮을 때, 비교기(920)의 양극 입력은 초기에 VrefD로 설정된다. 트래커가 높은 시간 동안, 비교기(920) 출력 신호는 충전 및 방전 시간의 길이, 및 상술한 두 시간 주기 T1 및 T2 를 반영할 수 있다. 비교기(920)의 출력은 D 트리거 회로(921)에 연결되고, 이는 또한 그 클락 단자 CLK에서 INI2에 연결된다. INI2 신호가 낮은 상태에서 높은 상태로 변할 때, CLK 단자는 D 트리거 회로를 트리거하고 비교기(920)의 출력 신호는 D 트리거의 D 단자로 들어가 잠긴다(locked). 조광기 회로가 입력 전압 사이클의 뒷부분을 절단한다고 가정하면, VS가 VrefC로부터 VP로 증가하는 데 VP로부터 VrefC로 감소하는 것보다 시간이 더 걸린다. 이 조건 하에서 비교기(920)의 출력은 높고, D 트리거(921)의 출력이 높은 상태로 잠겨 있으며, 입력 AC 전압의 영교차를 결정하기 위하여 펄스 신호 PD1이 사용되어야 함을 가리킨다. 반대로, 조광기 회로가 입력 전압 사이클의 앞부분을 절단하면, 펄스 신호 PD2이 사용되어야 한다. 이들 신호의 파형도가 도 10 및 11에 도시되어 있다.
도 12a는 본 발명의 일 구현예에 따른 도 7의 리딩 에지 블랭킹 회로(703)의 예시적인 구현을 도시하는 간략한 블록도/회로도이다. 도 12b는 도 12a 의 다양한 신호들을 도시하는 파형도이다. 도 12b는 전원 스위치 내의 전류를 나타내는 CS 신호 내의 스파이크를 도시한다. 스파이크는 전원 스위치가 오프 상태에서 온 상태로 변할 때 OUT 신호 펄스의 리딩 에지에서 발생한다. 도 7의 리딩 에지 블랭킹 회로 블록(703)은 CS 신호로부터 이 스파이크를 필터링하도록 구성되며, 그 상세가 도 12a에 나타나 있다. 도 12a에 나타난 바와 같이, 저항기(732) 및 스위치(730)가 CS 신호 및 비교기(704) 사이에 배치된다. 스위치(730)는 OUT 신호의 리딩 에지에서 트리거되며 짧은 구간 TLEB 동안 유지되는 펄스 신호 LEB의 제어 하에 CS 신호를 접지로 연결한다. 도 12b에 도시된 바와 같이, CS 신호 내의 스파이크는 비교기(704)에 이르기 전에 제거된다.
도 13은 본 발명의 일 구현예에 따른 AC 기준 신호의 발생에 수반되는 다양한 신호들을 도시하는 파형도이다. 도 13에서, Vac는 전원공급장치 시스템으로의 AC 입력 전압이며, 예를 들면, 도시 전력 시스템의 전원 콘센트(power outlet)를 통해 제공될 수 있다. VS는 정류된 AC 신호이며, PD 및 PV는 Vac의 영교차점과 피크점을 각각 가리키는 펄스 신호이다. RI는 PD 및 PV로부터 유도되는 신호이다. 여기에서, 높은 레벨의 RI는 AC 기준 신호가 최소 VL로부터 최대 VH로 증가하는 시간 주기를 나타낸다. 반대로, 낮은 레벨의 RI는 AC 기준 신호가 최대 VH로부터 최소 VL로 감소하는 시간 주기를 나타낸다. 도 13에서, Clock은 고정된 펄스폭을 갖지만 가변 주파수를 갖는 펄스 신호이다. Clock 신호는 단자 VS에서 정류된 입력 전압 Vin으로부터 유도되며, Vin과 동일한 위상을 갖는 VrefA 신호를 생성하기 위해 사용된다. Clock 신호는 VrefA 기준 신호의 생성을 위해 커패시터의 충전을 제어하는 데 사용된다. RI가 높을 때, 모든 Clock 펄스는 커패시터가 고정 전압 ΔV만큼 더 높게 충전되도록 한다. 반대로, RI가 낮을 때, 모든 Clock 펄스는 커패시터가 고정 전압 ΔV만큼 더 낮게 방전되도록 한다. 따라서, Clock 펄스의 주파수는 기준 신호 VrefA의 상승 및 하강 형태를 결정한다. 그 결과, VrefA는 VS의 형태를 따르며 VS와 동일한 위상각을 유지한다.
도 14는 도 13에 도시된 것과 같은 AC 기준 전압 발생을 위한 회로를 도시하는 간략한 회로도이다. 도시된 바와 같이, 회로(1400)는 커패시터(1407)를 충전 및 방전하기 위한 동일한 전류를 제공하는 전류원(1401, 1403)을 포함한다. 전류원(1401, 1403)은 각각 스위치(1402, 1404)에 의해 제어되며, 이는 다시 입력 신호 RI 및 인버터(1408)에 의해 제어된다. RI가 높을 때, 스위치(1402)가 켜지고 스위치(1404)는 꺼진다. 이 조건 하에서, 모든 Clock 펄스는 전류원(1401)이 커패시터(1407)를 고정된 양의 전하 Q=I*Ton만큼 충전하도록 하며, VrefA가 전압 ΔV=Q/C만큼 증가하도록 한다. 여기에서 I는 전류원(1401, 1403)의 전류, Ton은 Clock 펄스의 온 시간(on time), 또는 펄스 폭, C는 커패시터(1407)의 커패시턴스이다. 반대로, RI가 낮을 때, 스위치(1404)가 켜지고 스위치(1402)는 꺼진다. 모든 Clock 펄스는 전류원(1403)이 커패시터(1407)를 고정된 양의 전하 Q=I*Ton만큼 방전하도록 하며, VrefA가 전압 ΔV=Q/C만큼 감소하도록 한다. Clock 펄스의 주파수를 제어함으로써, 정류된 사인모양 파의 형태를 나타내는 VrefA가 발생될 수 있다.
위의 설명은 다양한 구현예를 예시하기 위하여 사용된 특정한 실시예들을 포함한다. 그러나, 여기에서 기술된 실시예 및 구현예들은 예시적인 목적만을 위한 것임이 이해될 것이다. 이를 고려한 다양한 변경 및 변화가 이 분야의 기술자에게 제시될 것이며 본 발명의 정신 및 범위에 포함되어야 한다.

Claims (26)

  1. TRIAC(Triode for Alternating Current)조광기(dimmer)를 갖는 LED(light-emitting diode) 조명 시스템용 전원공급장치에 있어서, 상기 전원공급장치는,
    TRIAC 조광기를 통해 AC 입력 전압에 연결(coupling)되는 정류 회로 - 상기 TRIAC 조광기는 유지(holding) 전류에 의해 특징지어지고, 상기 정류 회로는 제1 출력 단자 및 제2 출력 단자를 가짐 -;
    상기 정류 회로의 상기 제1 출력 단자에 연결되며 정류된 DC 입력 전압을 수신하는 변압기 - 상기 변압기는 1차 권선 및 2차 권선을 가짐 -;
    상기 변압기의 상기 1차 권선에 연결되는 전원 스위치;
    상기 전원 스위치에 연결되며 상기 1차 권선 내의 전류 흐름을 제어하여 LED 부하로 제어된 출력을 제공하는 제어기 - 상기 제어기는 전류 펄스의 피크점들에 의해 형성되는 포락선 파형(envelope waveform)이 상기 AC 입력 전압과 위상이 같아 상기 전원공급장치의 역률을 개선하게끔 상기 1차 권선 내의 전류 펄스를 제어하도록 구성됨 -; 및
    상기 정류 회로에 연결되는 블리더 회로(bleeder circuit)
    를 포함하고,
    상기 블리더 회로는 상기 정류 회로를 통과하는 전류 흐름을 상기 TRIAC의 상기 유지 전류와 같거나 그 이상으로 유지하도록 구성되며,
    상기 블리더 회로는,
    상기 정류 회로의 상기 제1 출력 단자와 접지 사이에서 직렬로 연결되는 제1 저항기 및 MOS 트랜지스터 - 상기 MOS 트랜지스터의 게이트는 바이어스 전압에 연결됨 - ;
    상기 MOS 트랜지스터의 상기 게이트와 상기 정류 회로의 제2 출력 단자 사이에 연결되는 제1 제너 다이오드(Zener diode); 및
    상기 정류 회로의 상기 제2 출력 단자와 상기 접지 사이에 연결되는 제2 저항기를 포함하며,
    상기 MOS 트랜지스터의 상기 게이트는 바이어스 전압에 연결되고, 상기 제2 저항기의 저항 R은,
    Figure 112018020148604-pct00045

    가 되도록 선택되며, 여기에서 Vzener는 상기 제1 제너 다이오드의 제너 전압이고, VGSTH는 MOS 트랜지스터의 임계 전압이며, Ihold은 상기 TRIAC의 상기 유지 전류인,
    전원공급장치..
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 2차 권선으로부터 동작 전력을 수신하는 제1 입력 단자;
    상기 LED 부하로의 상기 제어된 출력의 크기를 결정하기 위하여 상기 정류 회로로부터 평균 전류를 감지하는 제2 입력 단자;
    상기 1차 권선 내의 상기 전류 펄스를 제어하기 위하여 상기 정류된 DC 입력 전압을 감지하는 제3 입력 단자; 및
    상기 전원 스위치의 온(on) 및 오프(off)를 제어하는 출력 단자를 포함하는,
    전원공급장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 변압기의 상기 1차 권선은 다이오드 및 커패시터를 통해 상기 LED 부하에 연결되는,
    전원공급장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어기 및 상기 블리더 회로는 단일 집적 회로(IC) 내에 포함되는,
    전원공급장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 정류된 DC 입력 전압과 위상이 같은 크기를 갖는 위상 기준 전압을 발생하도록 구성되고,
    상기 제어기는 상기 1차 권선 내의 상기 전류와 연관된 전압 신호가 상기 위상 기준 전압에 이를 때 상기 1차 권선 내의 전류 흐름을 턴오프(turn off)하도록 구성되는,
    전원공급장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 위상 기준 전압은 사인모양(sinusoidal) 전압 신호를 포함하며, 상기 사인모양 전압 신호는
    상기 AC 입력 전압의 주파수와 매칭되는 주파수; 및
    원하는 출력 전류에 비례하는 크기에 의해 특징지어지는,
    전원공급장치.
  11. TRIAC(Triode for Alternating Current)조광기를 통해 AC 입력 전압에 연결되는 정류 회로를 포함하는 LED(light-emitting diode) 조명 시스템용 제어 회로에 있어서, 상기 TRIAC 조광기는 유지 전류에 의해 특징지어지고, 상기 정류 회로는 LED 부하로 일정한 전류를 공급하기 위하여 인덕터로 정류된 DC 입력 전압을 제공하도록 구성되며, 상기 제어 회로는,
    전원 스위치에 연결되며 상기 인덕터 내의 전류 흐름을 제어하는 제어기 - 상기 제어기는 전류 펄스의 피크점들에 의해 형성되는 포락선 파형이 상기 AC 입력 전압과 위상이 같아지게끔 상기 인덕터 내의 전류 펄스를 제어하도록 구성됨 - ; 및
    상기 정류 회로에 연결되는 블리더 회로
    를 포함하며,
    상기 블리더 회로는 상기 정류 회로를 통과하는 전류 흐름을 적어도 상기 TRIAC의 상기 유지 전류의 크기에서 유지하도록 구성되며,
    상기 블리더 회로는,
    상기 정류 회로의 제1 출력 단자와 접지 사이에 직렬로 연결되는 제1 저항기 및 바이폴러 트랜지스터 - 상기 바이폴러 트랜지스터의 베이스는 바이어스 전압을 수신하도록 구성됨 -;
    상기 정류 회로의 제2 출력 단자와 상기 접지 사이에 연결되는 제2 저항기; 및
    상기 정류 회로의 상기 제2 출력 단자와 상기 바이폴러 트랜지스터의 상기 베이스 사이에 직렬로 연결되는 제1 및 제2 다이오드를 포함하며,
    상기 제2 저항기의 저항 R은,
    Figure 112019063714870-pct00046

    가 되도록 선택되고, 여기에서,
    Vd1은 상기 제1 다이오드의 순방향 전압 강하,
    Vd2은 상기 제2 다이오드의 순방향 전압 강하,
    VBE은 상기 바이폴러 트랜지스터의 베이스-에미터 전압, 및
    Ihold은 상기 TRIAC 조광기의 상기 유지 전류인,
    제어 회로.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어기 및 상기 블리더 회로는 단일 집적 회로(IC) 내에 포함되는,
    제어 회로.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 LED 조명 시스템의 역률을 개선하고 상기 블리더 회로 내의 전력 소비를 감소하도록 구성되는,
    제어 회로.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제어기는,
    2차 권선으로부터 동작 전력을 수신하는 제1 입력 단자;
    상기 LED 부하로의 제어된 출력의 크기를 결정하기 위하여 상기 정류 회로로부터 평균 전류를 감지하는 제2 입력 단자;
    1차 권선 내의 상기 전류 펄스를 제어하기 위하여 상기 정류된 DC 입력 전압을 감지하는 제3 입력 단자; 및
    상기 전원 스위치의 온 및 오프를 제어하는 출력 단자를 포함하는,
    제어 회로.
  15. 삭제
  16. TRIAC(Triode for Alternating Current)조광기를 통해 AC 입력 전압에 연결되는 정류 회로를 포함하는 LED(light-emitting diode) 조명 시스템의 스위치 모드 전원공급장치(SMPS) 내의 블리더 전류 소비를 줄이는 방법에 있어서, 상기 TRIAC 조광기는 유지 전류에 의해 특징지어지고, 상기 정류 회로는 제1 출력 단자 및 제2 출력 단자를 가지며, 상기 정류 회로는 LED 부하로 전력을 공급하기 위하여 인덕터로 정류된 DC 입력 전압을 제공하도록 구성되며, 상기 방법은,
    전원 스위치에 연결되며 상기 인덕터 내의 전류 흐름을 제어하는 제어기를 제공하는 단계 - 상기 제어기는 상기 정류된 DC 입력 전압에 따라 상기 LED 부하로 제어된 출력 전류를 제공하도록 구성됨 -;
    상기 정류 회로에 연결되는 블리더 회로를 제공하는 단계 - 상기 블리더 회로는 상기 정류 회로를 통과하는 전류 흐름이 상기 TRIAC의 상기 유지 전류 아래로 떨어질 때 보상 전류를 제공하도록 구성됨 -; 및
    전류 펄스의 피크점들에 의해 형성되는 포락선 파형이 상기 AC 입력 전압과 위상이 같아 상기 블리더 회로 내의 보상 전류에 의해 일어나는 전류 소비를 감소하게끔 상기 인덕터 내의 전류 펄스를 제어하도록 상기 제어기를 구성하는 단계를 포함하고,
    상기 블리더 회로는,
    상기 정류 회로의 상기 제1 출력 단자와 접지 사이에 직렬로 연결되는 제1 저항기 및 바이폴러 트랜지스터 - 상기 바이폴러 트랜지스터의 베이스는 바이어스 전압을 수신하도록 구성됨 - ;
    상기 정류 회로의 상기 제2 출력 단자와 상기 접지 사이에 연결되는 제2 저항기; 및
    상기 정류 회로의 상기 제2 출력 단자와 상기 바이폴러 트랜지스터의 상기 베이스 사이에 직렬로 연결되는 제1 및 제2 다이오드를 포함하며,
    상기 제2 저항기의 저항 R은,
    Figure 112018020148604-pct00047

    가 되도록 선택되고, 여기에서,
    Vd1은 상기 제1 다이오드의 순방향 전압 강하,
    Vd2은 상기 제2 다이오드의 순방향 전압 강하,
    VBE은 상기 바이폴러 트랜지스터의 순방향 베이스-에미터 전압, 및
    Ihold은 상기 TRIAC 조광기의 상기 유지 전류인,
    블리더 전류 소비를 줄이는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 인덕터는 플라이백(flyback) 구성 변압기 내의 1차 권선인,
    블리더 전류 소비를 줄이는 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 인덕터는 변압기 내의 1차 권선이며, 상기 인덕터는 다이오드 및 커패시터를 통해 상기 LED 부하에 연결되는,
    블리더 전류 소비를 줄이는 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제어기는,
    2차 권선으로부터 동작 전력을 수신하는 제1 입력 단자;
    상기 LED 부하로의 상기 제어된 출력의 크기를 결정하기 위하여 상기 정류 회로로부터 평균 전류를 감지하는 제2 입력 단자;
    1차 권선 내의 상기 전류 펄스를 제어하기 위하여 상기 정류된 DC 입력 전압을 감지하는 제3 입력 단자; 및
    상기 전원 스위치의 온 및 오프를 제어하는 출력 단자를 포함하는,
    블리더 전류 소비를 줄이는 방법.
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. TRIAC(Triode for Alternating Current)조광기를 통해 AC 입력 전압에 연결되는 정류 회로를 포함하는 LED(light-emitting diode) 조명 시스템용 제어 회로에 있어서, 상기 TRIAC 조광기는 유지 전류에 의해 특징지어지고, 상기 정류 회로는 LED 부하로 일정한 전류를 공급하기 위하여 인덕터로 정류된 DC 입력 전압을 제공하도록 구성되며, 상기 제어 회로는,
    전원 스위치에 연결되며 상기 인덕터 내의 전류 흐름을 제어하는 제어기 - 상기 제어기는 전류 펄스의 피크점들에 의해 형성되는 포락선 파형이 상기 AC 입력 전압과 위상이 같아지게끔 상기 인덕터 내의 전류 펄스를 제어하도록 구성됨 - ; 및
    상기 정류 회로에 연결되는 블리더 회로를 포함하고,
    상기 블리더 회로는, 상기 정류 회로를 통과하는 전류 흐름이 상기 TRIAC의 상기 유지 전류 미만인지 판단하도록 구성되고;
    상기 블리더 회로는 상기 정류 회로를 통과하는 상기 전류 흐름이 상기 TRIAC의 상기 유지 전류 미만인 것으로 판단될 때 보상 전류를 제공하여, 상기 정류 회로를 통과하는 전류 흐름을 적어도 상기 TRIAC의 상기 유지 전류의 크기로 유지하도록 구성되고,
    상기 블리더 회로는:
    상기 정류 회로의 제1 출력 단자와 접지 사이에 직렬로 연결되는 제1 저항기 및 바이폴러 트랜지스터 - 상기 바이폴러 트랜지스터의 베이스는 바이어스 전압에 연결됨 -;
    상기 정류 회로의 제2 출력 단자와 상기 접지 사이에 연결되는 제2 저항기; 및
    상기 정류 회로의 상기 제2 출력 단자와 상기 바이폴러 트랜지스터의 상기 베이스 사이에 직렬로 연결되는 제1 및 제2 다이오드
    를 포함하는 제어 회로.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제2 저항기의 저항 R은,
    Figure 112018020148604-pct00048

    가 되도록 선택되고, 여기에서,
    Vd1은 상기 제1 다이오드의 순방향 전압 강하,
    Vd2은 상기 제2 다이오드의 순방향 전압 강하,
    VBE은 상기 바이폴러 트랜지스터의 순방향 베이스-에미터 전압, 및
    Ihold은 상기 TRIAC 조광기의 상기 유지 전류인,
    제어 회로.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제1 다이오드와 상기 접지 사이에 연결되는 제3 다이오드를 더 포함하는,
    제어 회로.
  25. TRIAC(Triode for Alternating Current)조광기를 통해 AC 입력 전압에 연결되는 정류 회로를 포함하는 LED(light-emitting diode) 조명 시스템용 제어 회로에 있어서, 상기 TRIAC 조광기는 유지 전류에 의해 특징지어지고, 상기 정류 회로는 LED 부하로 일정한 전류를 공급하기 위하여 인덕터로 정류된 DC 입력 전압을 제공하도록 구성되며, 상기 제어 회로는,
    전원 스위치에 연결되며 상기 인덕터 내의 전류 흐름을 제어하는 제어기 - 상기 제어기는 전류 펄스의 피크점들에 의해 형성되는 포락선 파형이 상기 AC 입력 전압과 위상이 같아지게끔 상기 인덕터 내의 전류 펄스를 제어하도록 구성됨 - ; 및
    상기 정류 회로에 연결되는 블리더 회로를 포함하고,
    상기 블리더 회로는, 상기 정류 회로를 통과하는 전류 흐름이 상기 TRIAC의 상기 유지 전류 미만인지 판단하도록 구성되고;
    상기 블리더 회로는 상기 정류 회로를 통과하는 상기 전류 흐름이 상기 TRIAC의 상기 유지 전류 미만인 것으로 판단될 때 보상 전류를 제공하여, 상기 정류 회로를 통과하는 전류 흐름을 적어도 상기 TRIAC의 상기 유지 전류의 크기로 유지하도록 구성되고, 상기 블리더 회로는
    상기 정류 회로의 제1 출력 단자와 접지 사이에 직렬로 연결되는 제1 저항기 및 MOS 트랜지스터 - 상기 MOS 트랜지스터의 게이트는 바이어스 전압에 연결됨 -;
    상기 MOS 트랜지스터의 상기 게이트와 상기 정류 회로의 제2 출력 단자 사이에 연결되는 제1 제너 다이오드; 및
    상기 정류 회로의 상기 제2 출력 단자와 상기 접지 사이에 연결되는 제2 저항기를 포함하며,
    상기 MOS 트랜지스터의 상기 게이트는 바이어스 전압에 연결되고,
    상기 제2 저항기의 저항 R은,
    Figure 112019063714870-pct00049

    가 되도록 선택되며, 여기에서 Vzener는 상기 제1 제너 다이오드의 제너 전압이고, VGSTH는 MOS 트랜지스터의 임계 전압이며, Ihold은 상기 TRIAC의 상기 유지 전류인, 제어 회로.
  26. 삭제
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