KR200144347Y1 - Electronic ballast - Google Patents
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Abstract
본 고안은 전자식 안정기에 관한 것으로, 외부로부터의 AC전원이 정류 및 필터부를 거쳐 DC전원으로 변환되도록 하여 스위칭부에 공급되고, 스위칭부의 두 트랜지스터가 온되는 상태에 의해 형광등부를 점등시키도록 하되,The present invention relates to an electronic ballast, the AC power from the outside is converted into DC power through the rectification and filter unit is supplied to the switching unit, and to turn on the fluorescent lamp by the state that the two transistors of the switching unit,
구동부의 일측에는 상호유도 결합코일에 유기되는 전류가 다이오드를 거쳐 인가되는 트랜지스터에 의해 두 저항에 연결된 브릿지 다이오드의 주파수가 변화되도록 하는 주파수 변환 방식으로 단방향의 전류로 상기의 두 트랜지스터를 온/오프시키도록 하고,One side of the driving unit turns on / off the two transistors with a unidirectional current in a frequency conversion scheme in which the frequency induced by the transistor applied to the mutually inductive coupling coil is changed by a transistor applied through the diode. So that
상기 구동부의 타측에는 상호유도 결합코일에 유기된 전원이 정전압 다이오드를 통하여 인가되는 트랜지스터에 의해 콘덴서를 통해 접지되는 상기 브릿지 다이오드의 주파수를 0㎐로 설정하도록 함으로써 소프트 스타트의 동작이 안정되고 과전류로부터 보호할 수 있도록 한 것이다.On the other side of the drive unit, the power of the mutually induced coupling coil is set to 0 kHz by the transistor applied through the constant voltage diode to set the frequency of the bridge diode grounded through the capacitor to stabilize the soft start operation and protect against overcurrent. It is to be done.
Description
본 고안은 전자식 안정기에 관한 것으로, 특히 주파수 제어 방식을 채택하여 양방향성 전류를 단방향의 전류로 제어하여 소프트 스타트(Soft Start)가 안정되고, 구동 회로의 상태를 0㎐로 설정하여 셔트다운(Shutdown)이 안정되게 이루어지도록 한 전자식 안정기에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic ballast, in particular, by adopting a frequency control method to control the bidirectional current as a unidirectional current, soft start is stabilized, and the driving circuit is set to 0 Hz to shut down. The electronic ballast is made to be stable.
일반적으로 안정기는 형광등을 점등시키기 위한 것으로서 형광등에 직렬로 연결되어 전원 스위치를 온 시키면서 공급되는 AC전원을 순시 기동 전류로 변환하여 형광등을 점등시키도록 한 것임은 이미 잘 알려진 사실이다.In general, the ballast is to turn on the fluorescent lamp, and it is well known that the fluorescent lamp is connected to the fluorescent lamp in series to turn on the power switch and convert the supplied AC power into instantaneous starting current to turn on the fluorescent lamp.
그리고 종래에는 안정기를 하프 브릿지 방식으로 사용하여 인덕터의 과포화 현상을 이용하면서 자려 발진하도록 하였으므로 전압과 전류의 파형이 사인파가 되지 못하여 흑화 현상이 발생하는 문제점이 있었다.In the related art, since a ballast is used as a half-bridge method to generate oscillation while using the supersaturation phenomenon of the inductor, the waveform of voltage and current does not become a sine wave, causing a blackening phenomenon.
그러므로 외부로부터 공급되는 AC전원이 정류 및 필터부(1)를 경유하는 중에 안정기의 동작에 필요한 DC전원으로 변환되도록 하고,Therefore, the AC power supplied from the outside is converted into DC power required for the operation of the ballast during the rectification and filter unit 1,
상기 정류 및 필터부(1)를 경유한 DC전원은 두 트랜지스터(TR1)(TR2)의 스위칭부(2)에 공급되도록 하고,DC power supply via the rectification and filter unit 1 is supplied to the switching unit 2 of the two transistors (TR1) (TR2),
상기 스위칭부(2)의 두 트랜지스터(TR1)(TR2)가 교대로 온되는 상태에 의해 코일(L1)과 콘덴서(C1)의 공진 회로와 램프(Lamp)로 이루어진 형광등부(3)를 동작시켜 점등되도록 하고,When the two transistors TR1 and TR2 of the switching unit 2 are alternately turned on, the fluorescent lamp unit 3 including the resonant circuit and the lamp of the coil L1 and the capacitor C1 is operated. To light up,
상기 형광등부(3)에는 콘덴서(C2)(C3)를 직렬로 연결하여 전류의 통로가 형성되도록 하면서 병렬로 다이오드(D1)(D2)를 연결하여 콘덴서(C2)(C3)에 충전되었던 전원이 신속히 방전되어 스위칭 속도가 빨라지도록 하고,In the fluorescent lamp unit 3, the capacitors C2 and C3 are connected in series to form a passage for current, while the diodes D1 and D2 are connected in parallel to supply power to the capacitors C2 and C3. Discharges quickly to speed up switching,
상기 스위칭부(2)의 두 트랜지스터(TR1)(TR2)의 베이스에는 구동부(4)를 연결하여 선택적으로 바이어스 전원을 인가하면서 온/오프시키도록 하고,The driving unit 4 is connected to the bases of the two transistors TR1 and TR2 of the switching unit 2 to selectively turn on / off while applying a bias power source.
상기 구동부(4)에는 상기의 코일(L1)에 연동하는 상호유도 결합코일(L2)에 유기되는 전원에 의해 저항(R1)과 콘덴서(C4)의 시정수 소자에 의해 결정되는 충방전 시간으로 상기의 두 트랜지스터(TR1)(TR2)가 온/오프되도록 하고,The driving unit 4 has a charge / discharge time determined by the time constant element of the resistor R1 and the capacitor C4 by a power source induced by the mutually inductive coupling coil L2 interlocked with the coil L1. To turn on / off both transistors TR1 (TR2) of
상기의 트랜지스터(TR2)의 베이스에는 상기 코일(L1)에 연동하는 상호유도 결합코일(L3)에 유기된 전원이 정전압 다이오드(ZD1)를 통하여 베이스에 인가되는 트랜지스터(TR3)로 이루어진 셔트다운부(5)를 결합하여 과전류로 부터 안정기를 보호할 수 있도록 하였다.In the base of the transistor TR2, a shut-down part made of a transistor TR3 in which power induced in the mutually inductive coupling coil L3 interlocked with the coil L1 is applied to the base through the constant voltage diode ZD1 ( 5) is combined to protect the ballast from overcurrent.
그러나 상기와 같은 종래의 전자식 안정기에 의하여서는 구동부(4)에 의해 주어지는 시간 단위로 스위칭부(2)를 통하여 형광등부(3)를 점등시키도록 하였으므로 구동부(4)의 시정수 소자인 저항(R1)과 콘덴서(C4)에 의해 제2도에 도시한 것과 같이 전류(i1)가 교류 파형으로 나타나게 되고 이 교류 파형 중 음의 값을 양의 값으로 변화시킨 전압(V1)으로 출력되도록 하기 위하여 구동부(4)의 구성이 복잡해지는 단점이 있다.However, in the conventional electronic ballast as described above, the fluorescent lamp unit 3 is turned on through the switching unit 2 in units of time given by the driving unit 4, so that the resistor R1 is a time constant element of the driving unit 4. And the capacitor C4, as shown in FIG. 2, the current i1 is represented by an AC waveform, and the driving unit is output so as to be output as a voltage V1 in which a negative value is changed into a positive value among the AC waveforms. There is a disadvantage that the configuration of (4) is complicated.
또한, 과전류가 형광등부(3)의 코일(L1)에 연동하는 상호유도 결합코일(L2)에 유기되면 그 전원이 정전압 다이오드(ZD1)의 문턱 전압보다 큰 경우에만 트랜지스터(TR3)의 베이스에 인가되면서 트랜지스터(TR2)의 베이스에 인가되는 바이어스 전원을 그라운드시켜 동작이 정지하도록 셔트다운부(5)를 결합하였으므로, 부하의 수명 말기나 오결선시 발생하는 과전류(i2)가 제3도에 도시한 것과 같이 흐르면 스위칭부(2)의 트랜지스터(TR2)의 콜렉터-에미터로 전압(V2)이 과도 응답 특성에 의해 과전류가 발생하지만, 코일(L1)에 연동하는 상호유도 결합코일(L3)에 유기되고 정전압 다이오드(ZD1)의 문턱 전압보다 큰 전원이 트랜지스터(TR3)를 온시키면서 트랜지스터(TR2)의 베이스에 인가되는 바이어스 전원을 그라운드시키도록 함으로써 과전압에 의한 피해를 최소화하였으나, 이의 구성이 복잡하고 동작이 불안정성을 나타내는 단점이 있었다.In addition, when the overcurrent is induced in the mutually inductive coupling coil L2 interlocked with the coil L1 of the fluorescent lamp 3, the power is applied to the base of the transistor TR3 only when the power is greater than the threshold voltage of the constant voltage diode ZD1. Since the shutter-down unit 5 is coupled to ground the bias power applied to the base of the transistor TR2 to stop the operation, the overcurrent i2 generated at the end of the life of the load or at the time of incorrect wiring is shown in FIG. In this case, overcurrent occurs due to the transient response characteristic of the voltage V2 to the collector-emitter of the transistor TR2 of the switching section 2, but is induced in the mutually inductive coupling coil L3 interlocked with the coil L1. And grounding the bias power applied to the base of the transistor TR2 while the power supply larger than the threshold voltage of the constant voltage diode ZD1 turns on the transistor TR3, thereby minimizing damage caused by overvoltage. Although, there was a disadvantage that the configuration thereof is complex and represents the behavior instability.
이에 따라 본 고안은 주파수 제어 방식을 채택하여 양방향성 전류를 단방향의 전류로 제어하여 소프트 스타트가 안정된 동작을 하면서 과전류 검출시 구동 회로의 상태를 0㎐로 설정하여 셔트다운이 안정되게 이루어지도록 한 전자식 안정기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, the present invention adopts the frequency control method to control the bidirectional current to the unidirectional current, so that the soft start is stable and the electronic ballast is stable by setting the state of the driving circuit to 0㎐ when the overcurrent is detected. To provide that purpose.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 외부로부터의 AC전원이 정류 및 필터부를 거쳐 DC전원으로 변환되도록 하여 스위칭부에 공급되고, 스위칭부의 두 트랜지스터가 온되는 상태에 의해 형광등부를 점등시키도록 하되,The present invention for achieving the above object is to be supplied to the switching unit so that the AC power from the outside is converted to the DC power through the rectification and filter unit, to turn on the fluorescent lamp by the state that the two transistors of the switching unit,
구동부의 일측에는 상호유도 결합코일에 유기되는 전류가 다이오드를 거쳐 인가되는 트랜지스터에 의해 두 저항에 연결된 브릿지 다이오드의 주파수가 변화되도록 하는 주파수 변환 방식으로 단방향의 전류로 상기의 두 트랜지스터를 온/오프시키도록 하고,One side of the driving unit turns on / off the two transistors with a unidirectional current in a frequency conversion scheme in which the frequency induced by the transistor applied to the mutually inductive coupling coil is changed by a transistor applied through the diode. So that
상기 구동부의 타측에는 상호유도 결합코일에 유기된 전원이 정전압 다이오드를 통하여 인가되는 트랜지스터에 의해 콘덴서를 통해 접지되는 상기 브릿지 다이오드의 주파수를 0 ㎐로 설정하도록 함으로써 소프트 스타트의 동작이 안정되고 과전류로 부터 보호할 수 있도록 한 것이다.On the other side of the driving unit, the frequency of the bridge diode, which is grounded through the capacitor, is set to 0 kHz by a transistor in which the power induced in the mutually inductive coupling coil is applied through the constant voltage diode, so that the operation of the soft start is stabilized and from the overcurrent. It is to protect.
제1도는 종래 전자식 안정기의 구성을 나타낸 회로도.1 is a circuit diagram showing the configuration of a conventional electronic ballast.
제2도 및 제3도는 종래의 동작 상태를 나타낸 파형도.2 and 3 are waveform diagrams showing a conventional operating state.
제4도는 본 고안의 구성을 나타낸 회로도.4 is a circuit diagram showing the configuration of the subject innovation.
제5도는 본 고안의 동작 상태를 나타낸 파형도.5 is a waveform diagram showing an operating state of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
12 : 스위칭부 14 : 구동부12: switching unit 14: driving unit
15 : 주파수 제어부 16 : 셔트다운부15: frequency control unit 16: shut down unit
이하 본 고안을 첨부 도면에 의거 상세히 기술하여 보면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
외부로부터 공급되는 AC전원이 정류 및 필터부(11)를 경유하는 중에 안정기의 동작에 필요한 DC전원으로 변환되도록 하고,AC power supplied from the outside is converted to DC power required for the operation of the ballast while passing through the rectifier and filter unit 11,
상기 정류 및 필터부(11)를 경유한 DC전원은 스위칭부(12)의 두 트랜지스터(TR11)(TR12)에 공급되도록 하고,The DC power supply via the rectification and filter unit 11 is supplied to two transistors TR11 and TR12 of the switching unit 12,
상기 스위칭부(12)의 두 트랜지스터(TR11)(TR12)가 교대로 온되는 상태에 의해 코일(L11)과 콘덴서(C11)의 공진 회로와 램프(13a)로 이루어진 형광등부(13)에 정, 역방향으로 전류가 흐르면서 점등되도록 하고,When the two transistors TR11 and TR12 of the switching unit 12 are alternately turned on, the fluorescent lamp 13 includes the resonance circuit of the coil L11 and the capacitor C11 and the lamp 13a. To turn on the current flowing in the reverse direction,
상기 형광등부(13)의 램프(13a)에 콘덴서(C12)(C13)를 직렬로 연결하여 전류의 경로가 형성되도록 하면서 병렬로 다이오드(D11)(D12)를 연결하여 콘덴서(C12)(C13)에 충전되었던 전원이 신속히 방전되어 스위칭 속도가 빨라지도록 하고,Connect the capacitors C12 and C13 in series to the lamp 13a of the fluorescent lamp 13 to form a current path, and connect the diodes D11 and D12 in parallel to the capacitors C12 and C13. To quickly discharge the power that was charged in the
상기 스위칭부(12)의 두 트랜지스터(TR11)(TR12)의 베이스에 선택적으로 바이어스 전원을 인가하면서 온/오프시키는 구동부(14)의 일측에는 상기의 코일(L11)에 연동하는 상호유도 결합코일(L12)에 유기되는 전원이 역류 방지용 다이오드(D13)를 거쳐 베이스에 인가되는 트랜지스터(TR13)에 의해 두 저항(R11)(R12)을 통해 연결되고 콘덴서(C14)를 통해 접지되는 브릿지 다이오드(BD)의 주파수가 변화되도록 하는 주파수 제어부(15)를 연결하여 주파수 변환 방식으로 단방향의 전류로 상기의 두 트랜지스터(TR11)(TR12)를 온/오프시키도록 하고,A mutually inductive coupling coil interlocked with the coil L11 is provided at one side of the driving unit 14 to selectively turn on / off the bias power to the bases of the two transistors TR11 and TR12 of the switching unit 12 ( The bridge diode BD connected to the power supply induced by L12 through the two resistors R11 and R12 by the transistor TR13 applied to the base via the backflow prevention diode D13 and grounded through the capacitor C14. By connecting the frequency control unit 15 to change the frequency of the two transistors TR11 (TR12) to turn on / off with a unidirectional current by the frequency conversion method,
상기 구동부(14)의 타측에는 상기 코일(L1)에 연동하는 상호유도 결합코일(L13)에 유기된 전원이 정전압 다이오드(ZD11)를 통하여 베이스에 인가되는 트랜지스터(TR14)에 의해 상기 브릿지 다이오드(BD)의 주파수를 0㎐로 설정하는 셔트다운부(16)를 결합하여 과전류로부터 보호할 수 있도록 한 것이다.On the other side of the driving unit 14, the bridge diode BD is provided by a transistor TR14 in which power induced in the mutually inductive coupling coil L13 interlocked with the coil L1 is applied to the base through the constant voltage diode ZD11. The shut-down unit 16, which sets the frequency of) to 0 kHz, is combined to protect against overcurrent.
이와 같이 구성한 본 고안의 전자식 안정기는 외부로부터 공급되는 AC전원이 정류 및 필터부(11)를 경유하는 중에 안정기의 동작에 필요한 DC전원으로 변화되고, 상기의 DC전원은 스위칭부(12)의 트랜지스터(TR11)(TR12)의 콜렉터-에미터를 통해 흐르도록 공급된다.The electronic ballast of the present invention configured as described above is changed to a DC power required for the operation of the ballast while the AC power supplied from the outside passes through the rectifier and the filter unit 11, and the DC power is the transistor of the switching unit 12. It is supplied to flow through the collector-emitter of (TR11) (TR12).
상기 두 트랜지스터(TR11)(TR12)의 중간 접점에 코일(L11)과 콘덴서(C11)의 공진회로와 램프(13a)로 이루어진 형광등부(13)를 접속하면서 램프(13a)의 타측에 콘덴서(C12)(C13)를 직렬로 연결하여 상기의 두 트랜지스터(TR11)(TR12)가 교대로 온되는 상태에 의해 콘덴서(C12), 형광등부(13) 및 트랜지스터(TR12)에 의해 이루어지는 폐회로를 통해 전류가 정방향으로 흐르거나, 트랜지스터(TR11), 형광등부(13) 및 콘덴서(C13)에 의해 이루어지는 폐회로를 통해 역방향으로 전류가 흐르면서 점등시킨다.The capacitor C12 is connected to the other side of the lamp 13a while the fluorescent lamp 13 including the resonant circuit of the coil L11 and the capacitor C11 and the lamp 13a is connected to the intermediate contact of the two transistors TR11 and TR12. C13 is connected in series so that the two transistors TR11 and TR12 are alternately turned on so that current flows through a closed circuit formed by the capacitor C12, the fluorescent lamp 13, and the transistor TR12. The light flows in the forward direction or is turned on as a current flows in the reverse direction through a closed circuit formed by the transistor TR11, the fluorescent lamp portion 13, and the capacitor C13.
그리고 콘덴서(C12)(C13)에 다이오드(D11)(D12)를 병렬로 연결하여 콘덴서(C12)(C13)에 충전 전원이 신속히 방전되어 스위칭 속도가 빨라지도록 한다.In addition, the diodes D11 and D12 are connected to the capacitors C12 and C13 in parallel so that the charging power is quickly discharged to the capacitors C12 and C13 to increase the switching speed.
여기서 형광등의 공진회로의 공진 주파수는 공진 상수와 부하 저항에 의하여 결정되는 것으로, 램프(13a)가 방전을 개시하기 전에는 램프의 양 필라멘트와 코일(L11)과 콘덴서(C11)에 의해 공진회로가 형성되고, 램프(13a)가 방전을 개시하면 회로의 공진상수의 값이 급격히 낮아져 공진 주파수가 방전을 개시하기 전보다 낮아진다.Here, the resonant frequency of the resonant circuit of the fluorescent lamp is determined by the resonance constant and the load resistance, and the resonant circuit is formed by both the filaments of the lamp, the coil L11, and the capacitor C11 before the lamp 13a starts discharging. When the lamp 13a starts to discharge, the value of the resonance constant of the circuit is drastically lowered and the resonance frequency is lower than before the discharge is started.
그러므로 코일(L1)에 연동하는 주파수 제어부(15)의 상호유도 결합코일(L12)에 유기되는 제5도에 도시한 것과 같은 파형의 전류(i4)를 검출하여 역류 방지용 다이오드(D13)를 거쳐 트랜지스터(TR13)에 바이어스 전압으로 인가되도록 하면, 트랜지스터(TR13)의 콜렉터-에미터에 연결된 저항(R11)(R12)을 통해 흐르는 전류(i5)는 저항(R11)(R12) 및 콘덴서(C14)로 결정되는 시정수 값에 의한 주파수를 갖게 된다.Therefore, the current i4 having the waveform as shown in FIG. 5 induced by the mutually inductive coupling coil L12 of the frequency control unit 15 interlocking with the coil L1 is detected and then passed through the diode D13 for preventing the reverse flow. When applied as a bias voltage to TR13, current i5 flowing through resistors R11 and R12 connected to the collector-emitter of transistor TR13 is directed to resistors R11 (R12) and capacitor C14. The frequency is determined by the time constant value determined.
상기의 전류(i5)는 브릿지 다이오드(BD)를 경유하는 중에 완전한 직류의 성분을 갖는 전압(V3)으로 되어 구동부(14)로 인가되므로 소프트 스타트가 안정된 동작으로 행하여진다.Since the current i5 is applied to the drive unit 14 by the voltage V3 having a component of a complete DC while passing through the bridge diode BD, the soft start is performed in a stable operation.
그리고 부하의 수명 말기나 오결선시 발생하는 과전류가 형광등부(13)의 램프(13a)로 흐르면, 상기 코일(L1)에 연동하는 셔트다운부(16)의 상호유도 결합코일(L13)에 유기된 전류가 정전압 다이오드(ZD1)를 통하여 문턱 전압보다 큰 경우에만 트랜지스터(TR13)의 베이스에 인가되면서 온되도록 하고, 이 트랜지스터(TR13)가 구동함에 따라 구동부(14)의 타측과 상기 브릿지 다이오드(BD)의 주파수는 0㎐로 설정되어 트랜지스터(TR11)(TR12)의 동작을 정지시키면서 과부하로부터 보호하는 안정된 셔트다운 동작이 행하여진다.When the overcurrent generated at the end of the life of the load or at the time of incorrect wiring flows to the lamp 13a of the fluorescent lamp unit 13, the mutually induced coupling coil L13 of the shut-down unit 16 interlocked with the coil L1 is induced. Only when the current is greater than the threshold voltage through the constant voltage diode ZD1, the current is applied to the base of the transistor TR13 and turned on. As the transistor TR13 is driven, the other side of the driving unit 14 and the bridge diode BD are driven. Is set to 0 Hz, and stable shut-down operation is performed to protect against overload while stopping the operation of the transistors TR11 (TR12).
따라서 본 고안의 전자식 안정기에 의하여서는 주파수 제어부의 상호유도 결합코일에 유기되는 전류가 인가되는 트랜지스터에 의해 두 저항에 연결된 브릿지 다이오드의 주파수가 변환되도록 하여 단방향의 전류로 상기의 두 트랜지스터를 온/오프시키도록 하고, 상호유도 결합코일에 유기된 전원이 정전압 다이오드를 통하여 인가되는 트랜지스터에 의해 상기 브릿지 다이오드의 주파수를 0㎐로 설정하도록 함으로써 소프트 스타트의 동작이 안정되고 과전류로 부터 보호할 수 있도록 한 것이다.Therefore, in the electronic ballast of the present invention, the frequency of the bridge diode connected to the two resistors is converted by the transistor to which the current induced in the mutually inductive coupling coil of the frequency controller is applied. In addition, the frequency of the bridge diode is set to 0 kHz by the transistor applied through the constant voltage diode so that the power induced in the mutually inductive coupling coil is stabilized and the soft start operation can be protected from overcurrent. .
Claims (2)
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KR2019960028409U KR200144347Y1 (en) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | Electronic ballast |
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