KR20170072179A - 사이리스터를 이용한 정전압 회로 및 이를 구비하는 전기기기 - Google Patents

사이리스터를 이용한 정전압 회로 및 이를 구비하는 전기기기 Download PDF

Info

Publication number
KR20170072179A
KR20170072179A KR1020170076833A KR20170076833A KR20170072179A KR 20170072179 A KR20170072179 A KR 20170072179A KR 1020170076833 A KR1020170076833 A KR 1020170076833A KR 20170076833 A KR20170076833 A KR 20170076833A KR 20170072179 A KR20170072179 A KR 20170072179A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
terminal
transistor
capacitor
time
Prior art date
Application number
KR1020170076833A
Other languages
English (en)
Inventor
고영산
Original Assignee
(주)스킨사이언스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)스킨사이언스 filed Critical (주)스킨사이언스
Priority to KR1020170076833A priority Critical patent/KR20170072179A/ko
Publication of KR20170072179A publication Critical patent/KR20170072179A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/0616—Skin treatment other than tanning
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/145—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/155—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/162—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • H02M7/1623—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only in a bridge configuration with control circuit
    • H02M7/1626—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only in a bridge configuration with control circuit with automatic control of the output voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

본 발명은 정전압 회로 및 이를 구비하는 전기기기에 관한 것이다. 본 발명에서 제안하는 정전압 회로는 전원과 충전캐패시터 사이에 트라이악 또는 사이리스터로 구성되는 제1스위치소자와, 이러한 제1스위치소자와 충전캐패시터 사이에 구비되는 제2스위치소자를 구비하고, 충전에 의해서 충전캐패시터가 원하는 전압까지 충전될 경우 제2스위치소자가 단락되는 구성이 제시된다.

Description

사이리스터를 이용한 정전압 회로 및 이를 구비하는 전기기기{CONSTANT VOLTAGE SUPPLY CIRCUIT WITH THYRISTOR AND ELECTRIC DEVICE WITH THE SAME}
본 발명은 사이리스터를 이용한 정전압 회로 및 이를 구비하는 전기기기에 관한 것으로서, 설정 전압값으로 오차없이 충전캐패시터를 충전시키는 사이리스터를 이용한 정전압 회로 및 이를 구비하는 전기기기에 관한 것이다.
정전압 회로는 상용전원을 입력받은 후 이를 정류하여 직류 전압으로 변환하여 공급하는 회로이다. 이러한 정전압 회로는 정전압을 필요로 하는 디지털 기기뿐만 아니라 상용전원에서 공급되는 에너지를 축적한 후 한꺼번에 많은 전기 에너지를 소모하는 전기기기에 사용된다.
정전압 회로는 다양한 종류의 정류 회로로 구현되고 있다. 정류 회로는 출력전압레벨을 임의로 조절할 수 있는 것과 출력전압레벨을 조절할 수 없는 것으로 대별할 수 있다. 출력전압레벨을 조절할 수 있는 대표적인 예는 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply)를 들 수 있다. 스위칭 모드 파워 서플라이는 정확한 출력 전압 제어가 가능하나 가격이 고가인 편이다. 출력전압레벨을 조절할 수 없는 대표적인 회로 예는 입력전압에 따라 고정된 출력전압을 출력하는 반파 배전압 정류회로와 전파배전압 정류회로가 있다.
한편, 사이리스터는 교류용 정류 소자로서 널리 알려져 있으며, 위상제어 방식을 통해 램프의 밝기를 조절하는 소자를 주로 사용되고 있다. 본원 발명자는 사이리스터를 위상제어용으로 사용하는 통상의 사용 방법과는 달리 특허문헌 1에 제시된 바와 같이 사이리스터를 이용하여 정전압 회로를 구성하는 기술에 대해 제안한 바 있다. 그런데 특허문헌 1에 제시된 회로는 사용자가 설정한 기준 전압값은 정확하게 출력하지 못하고 기준 전압값보다 높게 충전되는 문제점이 있었다.
도 1은 특허문헌 1의 회로도와 충전캐패시터에 충전되는 전압 상태를 설명하는 전압 파형도이다. 도 1(a)에 도시된 바와 같이 특허문헌 1에 제시된 정전압 회로(100)는 시간에 따라 변하는 시가변전압입력부(10)와 충전캐패시터(C0) 사이에 사이리스터(이하, "SCR"이라 부르기로 한다)를 구비한다. SCR의 게이트 단자(g)에는 충전캐패시터(C0)에 충전되는 전압레벨을 설정하기 위한 기준전압부(20)가 연결된다. 충전캐패시터(C0) 양단에는 부하단(30)이 연결되어 전원을 공급하게 된다. 도 1(a)의 회로에서 충전캐패시터(C0)의 초기 전압은 0V이고, 기준전압부(20)에 설정된 기준 전압값은 130V로 가정하고, 시가변전압입력부(10)에서는 220V 교류 전원이 공급되는 것으로 가정하여 회로 동작에 대해 설명하기로 한다. 도 1(b)에 도시된 바와 같이 피크치가 310V인 교류전원이 인가되면, SCR은 아노드 단자(a) 전압(Va), 캐소드 단자(c) 전압(Vc) 및 게이트 단자(g) 전압(Vg)이 수학식 1 관계를 만족할 때 오프(off) 상태에서 온(on) 상태로 절환되며, 수학시 2 관계를 만족할 때 온(on) 상태에서 오프(off) 상태로 절환된다. 즉, SCR은 온 상태에서 게이트 단자 전압(Vg)이 캐소드 단자 전압(Vc)보다 작아지더라고 오프되지 않는 특성이 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
도 1(b)는 시가변전압입력부(10)에서 공급되는 전압 파형을 도시한 것이며, 실선 구간 동안에는 SCR이 온 상태로 되어 시가변전압입력부(10)에서 충전캐패시터(C0)로 전하가 축적되는 상태를 나타내며, 점선 구간 동안에는 SCR이 오프 상태로 되어 시가변전압입력부(10)에서 충전캐패시터(C0)로 전하가 흐르지 않는 상태를 나타낸다. 도 1(c)는 시간에 따라 변하는 충전캐패시터(C0)의 충전 전압을 나타낸다. 시가변전압입력부(10)에서 전압이 인가되면 SCR이 온이 되면서 충전캐패시터(C0)에 전하가 축적되기 시작한다. 이후 시가변전압입력부(10)에서 공급되는 전압이 상한 피크치에서 떨어지기 시작하면서 충전캐패시터(C0)의 충전 전압 이하로 되는 ta시각에 SCR이 오프되면서 충전이 멈추게 된다. ta시각에 충전캐패시터(C0)에 충전된 전압값은 80V라고 가정하기로 한다. 이후 시가변전압입력부(10)에서 인가되는 전압이 80V가 넘는 순간(tb 시각) SCR은 다시 온 상태로 절환되면서 충전을 시작하고, 상한 피크치에서 떨어지기 시작하면서 충전캐패시터(C0)의 충전 전압 이하로 되는 tc시각에 SCR이 오프되면서 충전이 멈추게 된다. tc 시각에 충전캐패시터(C0)에 충전되는 전압을 150V가 되었다고 가정하기로 한다. 그런데 SCR 게이트 단자(g)에 인가되는 기준 전압값(Vref)은 130V인데 충전캐패시터(C0)에는 150V 충전되었음을 알 수 있다. 즉, 사용자가 충전캐패시터(C0)를 충전하고자 하는 전압치(기준 전압값)보다 높은 전압으로 충전됨을 알 수 있다. 이러한 현상은 수학식 2에 표시한 바와 같이 SCR의 오프 조건이 SCR 게이트 단자(Vg)에 의해 제어되지 못하기 때문에 나타나는 현상이다.
한편, 아이피엘 기기에서도 제논 램프를 밝게 빛내기 위해 정전압 회로를 사용한다. 아이피엘 기기는 여러 파장의 빛을 한꺼번에 조사하여 여러 가지 질환을 가진 피부를 간편하게 치료하는 기기로서, 미국의 비터(bitter) 박사에 의해 개발되어 현재 널리 사용되고 있다. 아이피엘 기기는 350nm ~ 1200nm의 파장 빛을 방사시키는 램프 플래쉬를 이용하고 필터를 사용해서 나오는 빛의 파장을 조절하게 되며, 조사 램프로는 통상 제논(zenon) 램프를 사용하여 3초 동안 2회 내지 3회 정도 피부에 조사하게 된다. 이때 조사되는 제논 램프 광량의 사용자의 피부 색상, 피부의 상태 등에 의해서 달리 조절하여 사용하고 있다. 이러한 아이피엘 기기는 치료 목적으로 사용되는 것이므로 광량을 정밀하게 조절할 수 있어야 한다.
그런데 특허문헌 1에 제시된 종래 기술에서는 충전캐패시터(C0) 전압을 사용자가 원하는 대로 정확히 제어할 수 없어 정밀한 전압 제어가 필요한 전기기기에 사용하기 어려운 문제점이 있었다.
특허문헌 1: 한국등록특허 제10-1089106호 (2011.12.06. 공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 비교적 간단하고 원가가 적게 소요되는 회로로 구성하면서도 정전압을 제공하고, 출력 전압 레벨을 조절할 수 있는 충전캐패시터(C0)의 충전 전압을 정밀하게 제어할 수 있는 사이리스터를 이용한 정전압 회로 및 이를 구비하는 전기기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적은 출력 전압 레벨을 조절할 수 있고 정전압 기능을 제공하는 정전압 회로로서, 시간에 따라 변하는 전압을 제공하는 시가변전압입력부와, 전하를 축적하는 충전캐패시터와, 시가변전압입력부와 상기 충전캐패시터 사이에 구비되는 사이리스터 및 스위치소자와, 사이리스터의 게이트 단자와 연결되며 충전캐패시터의 충전 전압을 설정하는 기준전압부를 포함하고, 스위치소자는 npn 트랜지스터이며, 트랜지스터의 베이스 단자는 사이리스터의 게이트 단자, 트랜지스터의 콜렉터 단자는 사이리스터의 캐소드 단자, 트랜지스터의 에미터 단자는 충전캐패시터의 일 단과 연결되는 것을 특징으로 하는 정전압 회로.에 의해서 달성 가능하다.
본 발명의 상기 목적은 출력 전압 레벨을 조절할 수 있고 정전압 기능을 제공하는 정전압 회로로서, 시간에 따라 변하는 전압을 제공하는 시가변전압입력부와, 전하를 축적하는 충전캐패시터와, 시가변전압입력부와 충전캐패시터 사이에 구비되는 트라이악 및 스위치소자와, 트라이악의 게이트 단자와 연결되며 충전캐패시터의 충전 전압을 설정하는 기준전압부를 포함하고, 스위치소자는 npn 트랜지스터이며, 트랜지스터의 베이스 단자는 상기 트라이악의 게이트 단자, 트랜지스터의 콜렉터 단자는 트라이악의 제1터미널 단자, 트랜지스터의 에미터 단자는 충전캐패시터의 일 단과 연결되는 것을 특징으로 하는 정전압 회로에 의해서도 달성 가능하다.
본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 정전압 회로를 구비하는 전기기기에 의해서도 달성 가능하며, 가장 적합한 전기기기 중의 하나로는 아이피엘 기기를 들 수 있다.
본 발명에 따른 사이리스터를 이용한 정전압 회로는 및 이를 구비하는 전기기기는 SCR와, SCR의 게이트 단자와 캐소드 단자 사이에 연결되는 한 개의 스위칭 소자로 구성할 수 있게 되었다. 따라서 본 발명에 따른 사이리스터를 이용한 정전압 회로는 원가가 적게 소요되는 회로소자로 구성하면서도 정전압을 제공하고, 출력 전압 레벨을 조절할 수 있는 충전캐패시터(C0)의 충전 전압을 정밀하게 제어할 수 있게 되었다.
도 1은 특허문헌 1의 회로도와 충전캐패시터에 충전되는 전압 상태를 설명하는 전압 파형도.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 사이리스터를 이용한 정전압 회로도와 충전캐패시터에 충전되는 전압 상태를 설명하는 전압 파형도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 정전압 회로를 구성하는 시가변전압입력부의 일 실시예도.
도 5는 본 발명에 정전압 회로를 이용하여 아이피엘 기기를 구성한 회로 블록도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 출력전압레벨을 조절할 수 있으면서 정전압 기능을 제공하는 정전압 회로를 대상으로 한다. 정전압 기능이란 입력되는 전압값이 변동이 되더라도 출력값은 사용자가 원하는 출력전압레벨로 변동없이 일정하게 출력하는 기능을 의미한다.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 사이리스터를 이용한 정전압 회로도와 충전캐패시터에 충전되는 전압 상태를 설명하는 전압 파형도이다. 정전압 회로(100)는 시가변전압입력부(10), SCR, 스위치소자(50), 기준전압부(20) 및 충전캐패시터(C0)로 구성된다. 전원으로는 시간에 따라 변하는 전압을 출력하는 시가변전압입력부(10)를 사용하며, 충전캐패시터(C0) 사이에 SCR과 스위치소자(50)와 스위치소자(50)이 구비되며, SCR의 게이트 단자(g)에는 충전캐패시터(C0)에 충전되는 전압레벨을 설정하기 위한 기준전압부(20)가 연결된다. 충전캐패시터(C0) 양단에는 부하단(30)이 연결되어 전원을 공급하게 된다. SCR 애노드 단자(a)는 시가변전압입력부(10)와 연결되며, SCR 캐소드 단자(c)는 스위치소자(50)의 콜렉터 단자와 연결되며, SCR 게이트 단자(g)는 스위치소자(50)의 베이스 단자(b)와 연결되며, 스위치소자(50)의 에미터 단자(e)와 충전캐패시터(C0)의 일 단이 연결되는 구성을 갖는다.
본 발명에서 말하는 전기기기란 정전압 회로(100)로부터 정전압을 공급받는 부하단(30)을 갖는 모든 기기를 의미한다. 본 발명에 사용되는 정전압 회로(100)는 비교적 간단하고 저렴한 회로를 사용하여 비교적 짧은 시간 내 충전을 가능하게 하므로 급속 충전이 필요한 제세동기, 아이피엘 기기 등에 특히 적합하다.
도 2에 제시된 정전압 회로(100) SCR의 온 조건은 수학식 1과 유사하지만 오프 조건은 수학식 2와 달리 SCR의 게이트 단자(g)에 인가되는 전압에 따라 제어되는 특징을 갖는다. 도 2의 회로에서는 SCR 캐소드 단자(c)와 SCR 애노드 단자(a)와 충전캐패시터(C0)의 일 단자 사이에 스위치소자(50)가 연결되도록 구성하여, SCR의 게이트 단자(g)에 인가되는 전압에 따라 SCR을 오프시킬 수 있도록 구성하였다.
도 2의 회로 구성에서는 스위치소자(50)로 npn 트랜지스터를 사용한 예를 도시하였다. 도 2의 정전압 회로에서 시가변전압입력부(10)에서 공급되는 전하에 의해 충전캐패시터(C0)에 전하가 충전되도록 온 되는 조건은 수학식 3과 같다.
Figure pat00003
즉, 시가변전압입력부(10)와 충전캐패시터(C0) 사이에 구비되는 SCR과 스위치소자(50)가 모두가 온 조건을 만족하는 수학식 3의 조건에서 오프 상태에서 온 상태로 절환된다. 여기서 Va는 SCR 애노드 단자(a)에 인가되는 전압, Vc는 SCR 캐소드 단자(c)에 인가되는 전압, Vg는 SCR 게이트 단자(g)에 인가되는 전압, Ve는 스위치소자(50) 에미터 단자(e)에 인가되는 전압을 의미한다. 수학식 3과 수학식 1을 비교하면, 수학식 3에 'Vg > Ve'라는 조건이 추가되었음을 알 수 있으며 이는 스위치소자(50)를 온 시키는 조건임을 알 수 있다. 도 2의 정전압 회로(100)에서 오프상태에서 'Va > Vc'이고, 기준전압부(20)에서 설정된 기준 전압값(Vg)가 충전캐패시터(C0)의 충전 전압값보다 커지면 SCR과 스위치소자(50)가 거의 동시에 온이 되면서 시가변전압입력부(10)에서 공급되는 전하가 충전캐패시터(C0)로 충전된다. 이때 스위치소자(50)는 도통 상태이므로 Vc와 Ve는 거의 동일한 전압레벨로 유지됨을 알 수 있으므로 'Vg > Vc'라는 조건도 만족되게 된다.
도 2의 정전압 회로에서 시가변전압입력부(10)에서 공급되는 전하에 의해 충전캐패시터(C0)에 전하가 충전되다가 충전이 멈추는 오프 상태로 절환되는 조건은 수학식 4와 같다.
Figure pat00004
즉, 수학식 4의 조건은 시가변전압입력부(10)와 충전캐패시터(C0) 사이에 구비되는 SCR 또는 스위치소자(50) 중의 어느 하나만 오프되면 충전이 종료됨을 의미한다. 도 2의 정전압 회로(100)에서 온 상태에서 충전캐패시터(C0)의 충전 전압값(Ve)이 기준전압(20)에서 설정된 기준 전압값(Vg)과 동일하게 되는 순간 충전이 종료되게 된다.
엄밀하게 설명하면, 도 2의 정전압 회로(100)에서 스위치소자(50)로 npn 트랜지스터를 사용하므로 베이스 단자와 에미터 단자 사이에 순방향 전압(대략 0.1V~0.7V)보다 작은 전압이 인가되면 스위치소자(50)가 오프 상태로 절환되므로 충전캐패시터(C0)에 충전되는 전압은 기준 전압값(Vg)에서 설정된 충전레벨에 비해 약간 작은 레벨까지 충전될 것이나 충전캐패시터(C0)에 충전되는 전압이 상당히 큰 값일 경우 실무상으로는 무시할 수 있는 차이이다. 정리하면, 도 2에 제시된 본 발명에 따른 일실시예의 정전압 회로(100)는 기준전압부(20)의 설정 전압레벨까지 충전캐패시터(C0)를 충전시킬 수 있음을 알 수 있다.
이하, 도 2(b)와 도 2(c)를 이용하여 도 2(a)의 충전 동작에 대해 설명하기로 한다. 도 2(a)의 회로에서 충전캐패시터(C0)의 초기 전압은 0V이고, 기준전압부(20)에 설정된 기준 전압값은 130V로 가정하고, 시가변전압입력부(10)에서는 220V 교류 전원이 공급되는 것으로 가정하여 회로 동작에 대해 설명하기로 한다.
도 2(b)는 시가변전압입력부(10)에서 공급되는 전압 파형을 도시한 것이며, 실선 구간 동안에는 SCR 및 스위치소자(50)가 모두 온 상태로 되어 시가변전압입력부(10)에서 충전캐패시터(C0)로 전하가 축적되는 상태를 나타내며, 점선 구간 동안에는 SCR 또는 스위치소자(50)가 오프 상태로 되어 시가변전압입력부(10)에서 충전캐패시터(C0)로 전하가 흐르지 않는 상태를 나타낸다. 도 2(c)는 시간에 따라 변하는 충전캐패시터(C0)의 충전 전압을 나타낸다.
시가변전압입력부(10)에서 전압이 인가되면 SCR 및 스위치소자(50)가 온이 되면서 충전캐패시터(C0)에 전하가 축적되기 시작한다. 이후 시가변전압입력부(10)에서 공급되는 전압이 상한 피크치에서 떨어지기 시작하면서 충전캐패시터(C0)의 충전 전압 이하로 되는 ta시각(Va < Vc 조건 충족)에 SCR이 오프되면서 충전이 멈추게 된다. ta시각에 충전캐패시터(C0)에 충전된 전압값은 80V라고 가정하기로 한다. 이후 시가변전압입력부(10)에서 인가되는 전압이 80V가 넘는 순간(tb 시각) SCR은 다시 온 상태로 절환되면서 충전을 시작하고, 상한 피크치에서 떨어지기 시작하면서 충전캐패시터(C0)의 충전 전압이 기준전압부(20)에서 설정된 전압레벨(130V)과 동일하게 되는 td시각에 스위치 소자가 오프되면서 충전이 멈추게 된다(Ve >= Vg 조건 충족).
시가변전압입력부(10)는 시간에 따라 변하는 전압값을 제공하는 회로부를 의미한다. 가장 단순한 시가변전압입력부(10)의 예로는 상용전원, 톱니파 발생회로, 펄스파 발생회로 등을 들 수 있다. 본 발명에 따른 정전압 회로를 이용하여 전기기기로 아이피엘 기기를 구성할 경우 국가에 따라서는 낮은 상용전원을 사용하기 때문에 충전캐패시터를 충전시키는 시간이 길어지는 문제점이 발생된다. 본 발명의 발명자는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 시가변전압입력부(10)를 제안하였다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 정전압 회로를 구성하는 시가변전압입력부의 일 실시예이다. 도 3의 시가변전압입력부(10)는 상용전원의 상단 피크치만큼 DC 바이어스되고, 상용전원의 진폭 및 피크치에 따른 정현파를 출력하는 회로이며, 도 4의 시가변전압입력부(10)는 상용전원의 상단 피크치의 두 배만큼 DC 바이어스되고, 상용전원의 진폭 및 피크치에 따른 정현파를 출력하는 회로이다.
기준전압부(20)는 충전캐패시터(C0)의 충전 전압레벨을 설정하는 회로로서, DAC(Digital to Analog Converter)로 구현하거나, 제너 다이오드 등을 이용하여 구현할 수 있다.
도 5는 본 발명에 정전압 회로를 이용하여 아이피엘 기기를 구성한 회로 블록도의 일 실시도이다. 본 발명에 따른 아이피엘 기기는 시가변전압입력부(10), SCR+스위치소자, 기준전압부(20), 충전캐패시터(C0), 제어부(60), 유저인터페이스부(70), 트리거부(80), 및 제논플래쉬부(90)를 포함하도록 구성된다. 유저 인터페이스부(70)는 조작 스위치 등으로 구성되며, 사용자로부터 아이피엘 출력 파워 등을 입력받기 위해 사용된다. 제어부(60)는 유저 인터페이스(70)로부터 출력되는 제어신호에 따라 기준전압부(20)의 기준 전압을 조절하고, 적합한 타이밍에 트리거 신호를 생성한다. 트리거부(80)는 제어부(60)로부터 입력되는 트리거 신호에 따라 제논 램프 플래쉬부(90)를 트리거시키는 트리거 동작 신호를 출력하여 제논램프의 방사를 ON/OFF로 제어하고, 제논 램프 플래쉬부(90)는 트리거 동작 신호에 따라 사용자 피부에 제논 광을 조사하게 된다.
지금까지 사이리스터와 npn 트랜지스터를 이용하여 정전압 회로를 구성하는 기술에 대해 설명하였다. 사이리스터 대신에 트라이악을 사용할 수 있으며, 트라이악은 제1터미널 단자, 게이트 단자, 제2터미널 단자로 구성되며, 각각 사이리스터의 아노드 단자, 게이트 단자, 캐소드 단자와 대응되는 것으로 배선을 설치하면된다. 또한 본 발명에서는 스위치소자로 npn 트랜지스터에 대해서만 언급하였으나 FET와 같은 등가의 스위치소자를 사용할 수 있음은 물론이다. npn 트랜지스터는 바이폴라 정션(bipolar juntion) 트랜지스터(BJT)의 일종이다. 바이폴라 정션 트랜지스터는 FET와 구분하여 명명할 때 바이폴라 트랜지스터라고 명명되기도 한다. FET는 전계 효과 트랜지스터로 호칭되며, 소스 단자, 게이트 단자 및 드레인 단자를 가지며, 각 단자는 npn 트랜지스터의 에미터 단자, 베이스 단자 및 콜렉터 단자와 대응된다.
본 명세서의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
10: 시가변전압입력부 20: 기준전압부
30: 부하단 50: 스위치소자
60: 제어부
70: 유저인터페이스부 80: 트리거부
90: 제논플래쉬부(90) 100: 정전압 회로
C0: 충전캐패시터 a: SCR의 아노드 단자
c: SCR의 캐소드 단자 g: SCR의 게이트 단자
e: 스위치소자 에미터 단자

Claims (7)

  1. 출력 전압 레벨을 조절할 수 있고 정전압 기능을 제공하는 정전압 회로로서,
    시간에 따라 변하는 전압을 제공하는 시가변전압입력부와,
    전하를 축적하는 충전캐패시터와,
    상기 시가변전압입력부와 상기 충전캐패시터 사이에 구비되는 사이리스터 및 스위치소자와,
    상기 사이리스터의 게이트 단자와 연결되며 상기 충전캐패시터의 충전 전압을 설정하는 기준전압부를 포함하고,
    상기 스위치소자는 npn 트랜지스터이며, 상기 트랜지스터의 베이스 단자는 상기 사이리스터의 게이트 단자, 상기 트랜지스터의 콜렉터 단자는 상기 사이리스터의 캐소드 단자, 상기 트랜지스터의 에미터 단자는 상기 충전캐패시터의 상기 일 단과 연결되는 것을 특징으로 하는 정전압 회로.
  2. 출력 전압 레벨을 조절할 수 있고 정전압 기능을 제공하는 정전압 회로로서,
    시간에 따라 변하는 전압을 제공하는 시가변전압입력부와,
    전하를 축적하는 충전캐패시터와,
    상기 시가변전압입력부와 상기 충전캐패시터 사이에 구비되는 사이리스터 및 스위치소자와,
    상기 사이리스터의 게이트 단자와 연결되며 상기 충전캐패시터의 충전 전압을 설정하는 기준전압부를 포함하고,
    상기 스위치소자는 전계 효과 트랜지스터이며, 상기 트랜지스터의 게이트 단자는 상기 사이리스터의 게이트 단자, 상기 트랜지스터의 드레인 단자는 상기 사이리스터의 캐소드 단자, 상기 트랜지스터의 소스 단자는 상기 충전캐패시터의 상기 일 단과 연결되는 것을 특징으로 하는 정전압 회로.
  3. 출력 전압 레벨을 조절할 수 있고 정전압 기능을 제공하는 정전압 회로로서,
    시간에 따라 변하는 전압을 제공하는 시가변전압입력부와,
    전하를 축적하는 충전캐패시터와,
    상기 시가변전압입력부와 상기 충전캐패시터 사이에 구비되는 트라이악 및 스위치소자와,
    상기 트라이악의 게이트 단자와 연결되며 상기 충전캐패시터의 충전 전압을 설정하는 기준전압부를 포함하고,
    상기 스위치소자는 npn 트랜지스터이며, 상기 트랜지스터의 베이스 단자는 상기 트라이악의 게이트 단자, 상기 트랜지스터의 콜렉터 단자는 상기 트라이악의 제1터미널 단자, 상기 트랜지스터의 에미터 단자는 상기 충전캐패시터의 상기 일 단과 연결되는 것을 특징으로 하는 정전압 회로.
  4. 출력 전압 레벨을 조절할 수 있고 정전압 기능을 제공하는 정전압 회로로서,
    시간에 따라 변하는 전압을 제공하는 시가변전압입력부와,
    전하를 축적하는 충전캐패시터와,
    상기 시가변전압입력부와 상기 충전캐패시터 사이에 구비되는 트라이악 및 스위치소자와,
    상기 트라이악의 게이트 단자와 연결되며 상기 충전캐패시터의 충전 전압을 설정하는 기준전압부를 포함하고,
    상기 스위치소자는 전계 효과 트랜지스터이며, 상기 트랜지스터의 게이트 단자는 상기 트라이악의 게이트 단자, 상기 트랜지스터의 드레인 단자는 상기 트라이악의 제2터미널 단자, 상기 트랜지스터의 소스 단자는 상기 충전캐패시터의 상기 일 단과 연결되는 것을 특징으로 하는 정전압 회로.
  5. 제1항 내지 제4항 중에서 중에서 선택된 어느 한 항의 정전압 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전기기기는 사용자 피부에 제논 램프 광을 한 펄스 이상 주기적으로 조사하여 피부 질환을 치료하는 아이피엘 기기인 것을 특징으로 하는 전기기기.
  7. 제6항에 있어서,
    제논 램프 플래쉬부와,
    사용자로부터 아이피엘 출력 파워 등을 입력받기 위한 조작 스위치를 포함하는 유저 인터페이스부와,
    상기 유저 인터페이스로부터 출력되는 제어신호에 따라 상기 기준전압부의 기준 전압을 조절하고, 트리거 신호를 생성하는 제어부와,
    상기 트리거 신호에 따라 상기 제논 램프 플래쉬부를 트리거시키는 트리거 동작 신호를 출력하여 상기 제논램프를 온/오프하는 트리거부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기기.
KR1020170076833A 2017-06-16 2017-06-16 사이리스터를 이용한 정전압 회로 및 이를 구비하는 전기기기 KR20170072179A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170076833A KR20170072179A (ko) 2017-06-16 2017-06-16 사이리스터를 이용한 정전압 회로 및 이를 구비하는 전기기기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170076833A KR20170072179A (ko) 2017-06-16 2017-06-16 사이리스터를 이용한 정전압 회로 및 이를 구비하는 전기기기

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140184276A Division KR101974910B1 (ko) 2014-12-19 2014-12-19 사이리스터를 이용한 정전압 회로 및 이를 구비하는 전기기기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170072179A true KR20170072179A (ko) 2017-06-26

Family

ID=59282711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170076833A KR20170072179A (ko) 2017-06-16 2017-06-16 사이리스터를 이용한 정전압 회로 및 이를 구비하는 전기기기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170072179A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101997888B1 (ko) 적응형 회로
US10368410B2 (en) PWM control for LEDs with reduced flicker when using spread spectrum switching frequencies
US9019001B2 (en) Gate driver for enhancement-mode and depletion-mode wide bandgap semiconductor JFETs
KR101089106B1 (ko) 싸이리스터를 이용하여 에너지레벨 조절이 가능한 아이피엘 기기
JP2019515468A5 (ko)
US9362816B2 (en) Start-up circuit
US8941313B2 (en) Light emitting unit driving circuit and light emitting device
KR101905343B1 (ko) 저입력 및 저출력 리플을 갖는 벅 컨트롤러를 사용하는 플로팅 출력 전압 부스트 벅 조절기
TW201410071A (zh) 控制led之裝置及方法
JP6141211B2 (ja) 光源駆動装置及び照明器具
KR101974910B1 (ko) 사이리스터를 이용한 정전압 회로 및 이를 구비하는 전기기기
JPH1028379A (ja) ０ボルト電圧における複合ブリッジの制御
KR20170072179A (ko) 사이리스터를 이용한 정전압 회로 및 이를 구비하는 전기기기
US9608527B1 (en) Overshoot prevention for deep dimming startup
KR101875418B1 (ko) 아이피엘 기기 및 그 구동 회로
EP3370479B1 (en) Method and circuit for protecting leds from transient currents
JP7511143B2 (ja) 点灯装置
JP6257485B2 (ja) Ｌｅｄ点灯装置
CN108882429B (zh) 点灯装置以及照明***
WO2009096424A1 (ja) 高圧放電灯点灯装置及びこれを用いた照明器具
US20140225524A1 (en) High efficiency led driver circuit
JP5214003B2 (ja) 電源装置及び照明装置
EP3621412A1 (en) Circuit assembly for operating an led module
JP2016126825A (ja) スイッチング電源回路
KR101537990B1 (ko) 스위치 제어를 이용한 엘이디 조명 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
WITN Withdrawal due to no request for examination