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KR20120086646A - 적응형 블리더 회로 - Google Patents

적응형 블리더 회로 Download PDF

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KR20120086646A
KR20120086646A KR1020110073790A KR20110073790A KR20120086646A KR 20120086646 A KR20120086646 A KR 20120086646A KR 1020110073790 A KR1020110073790 A KR 1020110073790A KR 20110073790 A KR20110073790 A KR 20110073790A KR 20120086646 A KR20120086646 A KR 20120086646A
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Abstract

본 발명에 따른 적응형 블리더 회로는 변압기 1차측과 변압기 2차측을 갖는 파워 컨버터에 적용가능하고, 파워 컨버터는 입력전압을 펄스폭변조신호를 통해 변압기 1차측에 선택적으로 연결 또는 단절시킬 수 있다. 적응형 블리더 회로는 스위치 블리더 회로를 포함하고, 상기 스위치 블리더 회로는 TRAIC 유지전류 및 교류(AC) TRAIC의 컨버터 입력전류에 따라 스위치소자의 온/오프비(또한 듀티비라 함)를 동적으로 조절한다. 입력전류가 유지전류보다 적을 경우, 블리더 회로는 펄스폭변조신호의 통전시간비를 늘려, 입력전류가 AC TRAIC의 정상적인 통전을 유지하도록 유지전류로 되돌아가게 한다.

Description

적응형 블리더 회로{ADAPTIVE BLEEDER CIRCUIT}
본 발명은 블리더 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 교류(TRIAC) 조광제어 적용을 위해 TRIAC를 계속 온시키는데 필요한 요구되는 유지전류를 동적으로 보상하는 블리더를 갖는 적응형 블리더 회로에 관한 것이다.
밤에 또는 자연광이 불충분한 환경 하에서, 인공조명은 조명장치를 이용해 빛을 투사시킴으로써 충분한 조도(照度)를 제공하도록 채택될 수 있다. 그러나, 통상의 인공조명은 대개 전력을 많이 소비한다. 높은 조도가 필요하지 않는 조건에서 광이 더 어두운 레벨(가령, 원래 조도의 25-50%)로 조절되면, 에너지가 효과적으로 절약될 수 있다. 통상적인 조광기는, 예컨대, TRIAC 조광기, 전자 조광기, 또는 (적외선 또는 무선 주파수 원격제어 조광기와 같은) 원격제어 조광기일 수 있다.
일반적으로, TRIAC 조광기는 조명장치의 입력전력을 변경하는데 사용되는 TRIAC를 포함할 수 있다. TRIAC는 통상적으로 작동된 후 통전상태(온-상태)를 유지하며, TRIAC를 통해 흐르는 전류가 유지전류보다 더 낮게 떨어질 때까지 끊어지지 않는다. 광이 수동으로 조작해 낮게 어두워지면, 조명장치의 입력전압과 입력전류 모두가 이에 따라 감소된다. 이는 결국 TRIAC의 전류가 유지전류보다 낮아져 TRIAC이 예기치 못하게 끊어지고, 조명장치의 명멸(明滅) 문제가 발생하게 된다. 밝기 조절동안 발생할 수 있는 명멸 문제를 완화하기 위해, 종래 방안은 TRIAC를 통해 흐르는 유지전류보다 더 높은 전류가 TRIAC를 통해 계속 흐르게 하는 회로로서 블리더 또는 더미 부하(dummy load)를 추가하는 것이다. 이런 식으로, TRIAC는 더 작은 조광 케이스에서도 명멸 없이 모든 점호 각도에서 연속으로 유지될 수 있다.
종래 기술에서 통상적인 방법은 블리더 회로 역할을 하도록 입력단자와 나란히 일정 저항기를 연결하는 것이다. 블리더 회로에 의해 입력된 라인으로부터 추출된 가외의 전류는 입력전류가 정상동작 싸이클 동안 계속 온 상태로 유지하는데 필요한 유지전류보다 더 큰 것을 보장하는데 사용된다. 그러나, 블리더 회로는 일정 저항기를 이용하기 때문에, 저항기의 임피던스에 대한 추출된 전류는 입력라인 전압에 따라 변하는 것에 유의해야 한다. 따라서, 블리더 회로는 정확히 필요로 하는 전류에 대해 동적으로 TRIAC를 보상할 수 없으며, 이는 블리더 회로에 훨씬 더 가외의 전력을 소모하게 한다.
또한, 종래 블리더 회로에 의해 추출된 전류는 입력 전압에 직접 비례한다. 다르게 말하면, 블리더 회로에 의해 추출된 전류는 입력전압이 너무 낮으면 오히려 제한되기 때문에, 블리더 회로는 필요한 라인 전류를 TRIAC에 제공할 수 없어 상기 TRIAC는 결국 끊어지게 된다. 입력 전압이 너무 높으면, 블리더 회로에 의해 추출된 전류도 또한 이에 따라 증가된다. 이는 가외의 전력이 블리더 회로에 소비되게 하며 전체 라인의 동작효율이 낮아지게 된다.
따라서, 본 개시는 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 적응형 블리더 회로이다.
본 개시는 파워 컨버터에 적용될 수 있는 적응형 블리더 회로를 제공한다. 파워 컨버터는 (1차측과 2차측을 갖는) 변압기, 스위치소자, 다이오드, 및 출력 커패시터를 구비한다. 파워 컨버터는 펄스폭변조신호를 통해 스위치소자를 제어하여, 파워 컨버터의 입력전압이 상기 스위치소자의 온 또는 오프 상태에 따라 변압기 1차측에 선택적으로 입력(연결)되거나 입력(연결)되지 않는다. 적응형 블리더는 블리더 회로를 구비한다. 변압기 1차측은 교류전류(AC) TRIAC을 갖고, 상기 AC TRIAC을 통해 흐르는 라인전류(즉, 파워 컨버터의 입력전류)는 AC TRIAC이 온될 수 있도록 유지전류보다 더 클 필요가 있다. 따라서, 블리더 회로는 유지전류 및 입력전류에 따라 펄스폭변조신호의 온/오프비(또는 듀티비라 함)를 조절한다. 입력전류가 유지전류보다 적으면, 블리더 회로는 스위치소자의 온상태 시간을 늘림으로써 컨버터의 입력전류를 유지전류로 되돌린다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 블리더 회로는 제 1 에러증폭기, 제 2 에러증폭기, 가산기, 및 제 1 비교기를 구비한다. 제 1 에러증폭기는 변압기 1차측의 전류검출신호와 기준전류신호에 따라 제 1 에러신호를 출력하고, 전류검출신호는 AC TRIAC를 통해 흐르는 입력전류에 해당한다. 제 2 에러증폭기는 변압기 2차측의 감지신호와 기준전압신호에 따라 제 2 에러신호를 출력한다. 가산기는 제 1 에러증폭기 및 제 2 에러증폭기에 연결되어 있고, 제 1 에러신호와 제 2 에러신호를 더함으로써 1차 제어신호를 출력한다. 제 1 비교기는 1차 제어신호를 수신하고 램프신호와 상기 1차 제어신호를 비교하여 펄스폭변조신호를 출력한다.
따라서, 본 개시의 적응형 블리더 회로는 펄스폭변조신호에 의해 블리더 회로에 대한 스위치소자의 온 및 오프 상태를 제어하여, AC TRIAC를 통해 흐르는 입력전류가 유지전류보다 낮을 때 펄스폭변조신호의 스위치 온/오프비(듀티비)를 동적으로 조절한다. 따라서, 입력전류는 AC TRIAC의 정상동작 및 파워 컨버터를 유지하기 위해 유지전류로 되돌려진다.
상기에서 설명한 본 개시에 따른 적응형 블리더 회로의 효과는 다음과 같은 이점이 있다.
첫째, 본 개시의 적응형 블리더 회로는 임의의 타입의 파워 컨버터에 적용될 수 있고, 구성 위치는 서로에 무관하며, 적응형 블리더 회로는 상기 블리더 회로를 통해 파워 컨버터로의 펄스폭변조신호의 통전시간을 동적으로 조절하므로, AC TRIAC을 통해 흐르는 입력전류가 유지전류 미만일 경우, 블리더 회로는 펄스폭변조신호의 통전시간을 늘리는데 사용되어, 이로써 AC TRIAC의 정상동작을 유지하게 할 수 있는 이점이 있다.
둘째, 본 개시의 적응형 블리더 회로는 일정 전압 컨트롤러, 최소 입력전압 검출기, 및 주변회로의 조광각도 검출회로를 통해, 적응형 블리더 회로의 작동범위를 더 보호하고 입력전류가 유지전류보다 더 크거나, 입력전압이 최소 정격 입력전압보다 적거나, 조광각도가 너무 낮을 경우, 적응형 블리더 회로가 작동하지 않는 효과를 달성할 수 있다는 이점이 있다.
셋째, 본 개시의 적응형 블리더 회로는 선택적으로 보조 블리더 회로와 결합해 사용될 수 있는데, 이는 입력전류가 유지전류로 되돌아와서 중복 에너지를 방출하기 때문에 파워 컨버터에 의해 발생된 중복전력을 동적으로 소비할 수 있다는 이점이 있다.
본 개시는 단지 예로써 하기에 주어진 상세한 설명으로부터 더 완전히 이해되며 따라서 본 발명을 제한하지 않는다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 파워 컨버터에 가해진 적응형 블리더 회로의 회로블록도이다.
도 2는 도 1의 상세한 개략 회로도이다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 파워 컨버터에 가해진 적응형 블리더 회로의 회로블록도이다.
도 4는 도 3의 상세 개략 회로도이다.
도 5는 본 개시의 실시예에 따른 변압기 1차측의 라인 단부에 적응형 블리더 회로의 전류센서가 위치해 있을 때 회로블록도이다.
도 6a는 본 개시의 실시예에 따른 변압기 1차측의 1차측 레귤레이터(PSR)에 적응형 블리더 회로가 적용될 때 전압모드 컨트롤에서 1차측 피드백의 개략 회로도이다.
도 6b는 본 개시의 실시예에 따른 변압기 2차측의 2차측 레귤레이터(SSR)에 적응형 블리더 회로가 적용될 때 전압모드 컨트롤에서 2차측 피드백의 개략 회로도이다.
도 6c는 본 개시의 실시예에 따른 변압기 2차측의 SSR에 적응형 블리더 회로가 적용될 때 전류모드 컨트롤에서 2차측 피드백의 개략 회로도이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 개시의 실시 예에 따른 적응형 블리더에서 입력전류가 유지전류보다 적고 입력전류가 연속으로 감소될 때 각 노드에서 전류의 타이밍 파형 도표이다.
도 7e 내지 도 7g는 본 개시의 실시예에 따른 적응형 블리더에서 입력전류가 유지전류보다 더 크도록 인에이블될 때 각 노드에서 전류의 타이밍 파형 도표이다.
도 8은 본 개시의 제 2 실시예에 따른 파워 컨버터에 가해진 적응형 블리더 회로의 회로블록도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 개시의 제 3 실시예에 따른 적응형 블리더 회로의 상세한 개략 회로도이다.
도 10은 본 개시의 제 4 실시예에 따른 적응형 블리더 회로의 상세한 개략 회로도이다.
도 11은 본 개시의 제 5 실시예에 따른 적응형 블리더 회로의 상세한 개략 회로도이다.
도 12는 본 개시의 제 6 실시예에 따른 적응형 블리더 회로의 상세한 개략 회로도이다.
도 13은 본 개시의 제 7 실시예에 따른 적응형 블리더 회로의 상세한 개략 회로도이다.
도 14는 본 개시의 제 8 실시예에 따른 적응형 블리더 회로의 상세한 개략 회로도이다.
도 15a 내지 도 15h는 본 개시에 따른 파워 컨버터에 적용된 적응형 회로의 모의 파형도이다.
도 16은 본 개시의 실시예에 따른 순방향 컨버터에 적용된 적응형 블리더 회로의 상세한 개략 회로도이다.
도 17은 본 개시의 실시예에 따른 하프-브릿지 컨버터에 적용된 적응형 블리더 회로의 상세한 개략 회로도이다.
도 18은 본 개시의 실시예에 따른 센터 탭을 갖는 하프-브릿지 컨버터에 적용된 적응형 블리더 회로의 상세한 개략 회로도이다.
도 19는 본 개시의 실시예에 따른 풀-브릿지 컨버터에 적용된 적응형 블리더 회로의 상세한 개략 회로도이다.
도 20은 본 개시의 실시예에 따른 센터 탭을 갖는 풀-브릿지 컨버터에 적용된 적응형 블리더 회로의 상세한 개략 회로도이다.
도 21은 본 개시의 실시예에 따른 푸시풀 컨버터에 적용된 적응형 블리더 회로의 상세한 개략 회로도이다.
본 개시의 상세한 특징과 이점은 다음의 실시예를 통해 더 상세히 하기에 기술되어 있으며, 상세한 설명의 내용은 당업자가 본 개시의 기술적 내용을 이해하고 이에 따라 본 개시를 구현하기에 충분하다. 명세서, 특허청구범위 및 도면의 내용을 토대로, 당업자는 본 개시의 관련된 목적과 이점을 쉽게 이해할 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 파워 컨버터에 부착된 적응형 블리더 회로의 회로블록도이고, 도 2는 도 1의 상세한 개략 회로도이다. 본 개시의 적응형 블리더 회로는 파워 컨버터의 1차측에 적용될 수 있고, 파워 컨버터는 분리된 컨버터에 국한되지 않는다. 도 16 내지 도 21에 도시된 바와 같이, 본 개시의 다른 실시예에서, 본 개시의 적응형 블리더 회로는 또한 순방향 컨버터, 하프-브릿지 컨버터, 풀-브릿지 컨버터, 또는 푸시풀(push-pull) 컨버터에 적용될 수 있다.
적응형 블리더 회로는 주로 블리더 회로를 구비한다. 블리더 회로는 제 1 에러증폭기(102)와 제 1 비교기(108)를 구비하고, 제 1 에러증폭기(102)는 전류센서(24)에 연결되어 있다. 제 1 에러증폭기(102)는 전류검출신호(Vcs)와 기준전류신호(VIref)에 따라 제 1 에러신호(Veb)를 출력한다. 그런 후, 제 1 비교기(108)는 제 1 에러신호(Veb)를 수신하고 제 1 에러신호(Veb)와 램프신호(Vr)를 비교함으로써 스위칭신호(또는 펄스폭변조신호라고 함: Vgb)를 출력한다. 블리더 회로는 주로 스위칭신호(Vgb)를 출력하고 상기 스위칭신호(Vgb)의 스위치 온/오프비(또는 듀티비라 함)를 제어함으로써 스위치소자(Sb)가 온되는지를 판단하는데 사용된다. 이와 같이, AC TRIAC(20)을 통해 흐르는 입력전류(IIN)가 불충분하면(가령, IIN가 유지전류(IH)보다 적으면), 블리더 회로는 스위칭신호(Vgb)의 듀티비를 증가시켜 입력전류(IIN)가 유지전류(IH)에 접근하게 할 수 있다. 블리더 회로를 이용해 입력전류(IIN)가 유지전류(IH)보다 더 크게 할 수 있는 기술적 특징이 다음의 실시예를 참조로 더 상세히 하기에 나타나 있다.
적응형 블리더 회로는 파워 컨버터(28)의 1차측 적용에 국한되지 않으며, 파워 컨버터(28)의 보조측에 적응형 블리더의 적용도 또한 본 개시의 예시적인 실시예이나, 본 개시의 범위는 이에 국한되지 않음에 유의해야 한다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 파워 컨버터에 적용된 적응형 블리더 회로의 회로블록도이고, 도 4는 도 3의 상세한 개략 회로도이다. 본 개시의 적응형 블리더 회로는 또한 플라이백 컨버터(flyback converter)에 국한되지 않는 파워 컨버터에 적용될 수 있다. 도 16 내지 도 21에 도시된 바와 같이 본 개시의 다른 실시예에서, 본 개시의 적응형 블리더 회로는 또한 순방향 컨버터, 하프-브릿지 컨버터, 풀-브릿지 컨버터, 또는 푸시풀 컨버터에 적용될 수 있다.
파워 컨버터(28)는 변압기(T1), 변압기 1차측(11), 변압기 2차측(12), 스위치소자(S1), 다이오드(Ds), 및 출력 커패시터(Cout)를 구비한다. 변압기 1차측(11)은 전압(VIN2)을 가지며, 상기 전압(VIN2)은 저역통과필터(26)를 통해 입력전압(VIN)을 필터링함으로써 얻어지고, 입력전압(VIN)은 AC TRIAC(20)과 브릿지 정류기(22)를 통해 AC 신호소스(Vac)를 정류함으로써 출력된다. 변압기 2차측(12)은 복수의 직렬연결 발광다이오드(14)를 가지며, 파워 컨버터(28)는 발광다이오드(14)가 정류 및 전압 변환 후 입력전압(VIN)을 통해 광을 방출하게 구동시킨다. AC TRIAC(20)을 통해 흐르는 입력전류(IIN)는 AC TRIAC(20)이 정상으로 동작할 수 있도록 유지전류(IH)보다 더 클 필요가 있다.
블리더 회로(10)는 펄스폭변조신호(VPWM)를 출력하는데 사용되며, 이로써 펄스폭변조신호(VPWM)는 파워 컨버터(28)의 입력전압(Vin)이 스위치소자(S1)의 온 및 오프상태를 조절함으로써 변압기 1차측(11)에 선택적으로 입력되거나 입력되지 않게 할 수 있다. 블리더 회로(10)는 유지전류(IH) 및 AC TRIAC(20)의 입력전류(IIN)에 따라 펄스폭변조신호(VPWM)의 스위치 온/오프비(또는 듀티비라 함)를 동적으로 조절할 수 있으므로, 입력전류(IIN)가 유지전류(IH)에 접근할 경우, 블리더 회로(10)는 펄스폭변조신호(VPWM)의 통전시간을 증가시킴으로써 입력전류(IIN)가 유지전류(IH) 보다 높게 유지되도록 할 수 있어, AC TRIAC(20)의 정상동작을 유지하게 한다.
도 3 및 도 4는 전류센서(24)가 파워 컨버터(28)의 변압기 1차측에 위치되고 컨버터(28)의 접지와 브릿지 정류기(22) 사이에 연결됨을 나타낸다. 본 개시의 실시예에 따르면, 전류센서(24)는 컨버터(28)의 입력전류(IIN)를 검출하고 그런 후 전류감지 저항기(Rs)의 저항에 따라 전류신호(Vcs)를 출력한다. 전류센서(24)는 저항기(Rs)로 제한될 뿐만 아니라 도 4에 도시된 바와 같이 다른 타입의 전류센서도 또한 적용될 수 있다. 본 개시의 범위는 전류센서(24)의 연결위치에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 전류센서(24)는 또한 라인 및 파워 컨버터(28)의 변압기 1차측(11)의 단부에 연결될 수 있으며, 이 또한 본 개시의 목적을 달성할 수 있다.
특히, 블리더 회로(10)는 제 1 에러증폭기(102), 제 2 에러증폭기(104), 가산기(106), 및 제 1 비교기(108)를 구비한다. 제 1 에러증폭기(102)는 전류검출신호(Vcs) 및 기준전류신호(VIref)에 따라 제 1 에러신호(Veb)를 출력한다. 제 2 에러증폭기(104)는 파워 컨버터(28) 및 기준전압신호(Vref)에 의해 피드백된 감지신호(Vfb)에 따라 제 2 에러신호(Ve)를 출력한다.
감지신호(Vfb)는 도 6a에 도시된 바와 같이 변압기 1차측(11)의 1차측 레귤레이터(PSR)(16)의 전압모드제어에서 1차측 피드백을 통해, 또는 도 6b에 도시된 바와 같이 변압기 2차측(12)의 2차측 레귤레이터(SSR)의 전압모드제어에서 2차측 피드백을 통해, 또는 도 6c에 도시된 바와 같이 SSR의 전류모드제어에서 2차측 피드백을 통해 얻어질 수 있다. 도 6a에서, 정류전압(VAUX)은 다이오드(Da)를 통해 커패시터(CDD)를 충전할 수 있고, PSR(16)에 에너지를 공급할 수 있다.
가산기(16)는 제 1 에러증폭기(102) 및 제 2 에러증폭기(104)에 연결되고, 제 1 에러신호(Veb)와 제 2 에러신호(Ve)를 더함으로써 1차 제어신호(Vse)를 출력한다. 나중에, 제 1 비교기(108)가 1차 제어신호(Vse)를 수신하고 상기 1차 제어신호(Vse)를 램프신호(Vr)와 비교해 펄스폭변조신호(VPWM)를 출력한다.
변압기 1차측(11)의 전류검출신호(Vcs)는 AC TRIAC(20)을 통해 흐르는 입력전류(IIN)에 비례한다. 따라서, 기준전류신호(VIref)가 AC TRIAC(20)의 유지전류(IH)에 일치하게 구성될 경우, 제 1 에러증폭기(102) 및 제 2 에러증폭기(104)는 파워 컨버터(28)와 AC TRIAC(20)의 입력전류특성을 동적으로 반영한다. 펄스폭변조신호(VPWM)의 듀티비는 AC TRIAC(20)의 입력전류(IIN) 및 유지전류(IH)와 동적으로 바꿔져 AC TRIAC(20)의 정상동작을 유지한다.
도 7a 내지 도 7g는 컨버터 및 적응형 블리더의 파형을 도시한 것이다. 도 7a, 7b 및 7d는 적응형 블리더를 갖는 컨버터의 전류파형을 도시한 것이다. 도 7a에서, 적응형 블리더는 시간주기(A 및 B)로 동작한다. 컨버터의 입력전류 파형과 시간주기(A 및 B)에서 적응형 블리더의 제어신호가 도 7b 내지 도 7d 및 도 7e 내지 7g에 각각 도시되어 있다. 도 7a의 시간주기(A)에서, 컨버터의 입력전류(IIN)가 TRIAC의 유지전류(IH)에 접근할 경우, 블리더의 스위치소자는 VPWM에 의해 온된다. 따라서, 컨버터의 입력전류는 도 7b에 도시된 바와 같이 TRIAC의 정상동작을 유지하도록 적응형 블리더로 인해 유지전류(IH)로 증가된다.
도 7a의 시간주기(B)에서, IIN이 점진적으로 증가하지만 유지전류(IH) 보다 더 낮게 여전히 유지되며, 제 1 에러증폭기(102)에 의해 증폭된 제 1 에러신호(Veb)는 천천히 감소되고, 그런 후 램프신호(Vr)와 비교되어, 펄스폭변조신호(VPWM)의 듀티비가 점진적으로 줄어든다. 따라서, 도 7a의 시간주기(B)에 도시된 바와 같이, 블리더 회로(10)에 의해 추출된 전류는 입력전류(IIN)가 유지전류(IH)에 도달하지 못하는 양을 보상하고, 입력전류(IIN)가 유지전류(IH)로 완전히 되돌아가서 블리더 회로(10)가 작동을 멈출 때까지 펄스폭변조신호(VPWM)의 통전시간이 0으로 줄어들지 않는다.
도 8은 적응형 블리더 회로의 회로블록도가 본 개시의 제 2 실시예에 따른 파워 컨버터에 적용되는 것을 도시하고 있다. 블리더 회로(10a)는 제 1 에러증폭기(102), 제 2 에러증폭기(104), 가산기(106), 제 1 비교기(108) 및 조광각도 검출회로(140)를 구비한다. 조광각도 검출회로(140)는 파워 컨버터(28)와 제 1 비교기(108) 사이에 연결되고, 최소 조광각도 검출회로(142)와 AND 게이트(144)를 구비한다. 최소 조광각도 검출회로(142)의 2개의 입력단부는 각각 출력전압(Vin)과 최소 조광 기준신호(VDIM,ref)을 수신하며 최소 조광각도 검출회로(142)의 출력단부는 AND 게이트(144)에 연결되어 있다. 따라서, 본 개시의 제 2 실시예의 블리더 회로(10a)에 따르면, 입력전압(Vin)의 조광각도가 너무 낮고 전압신호가 최소 조광 기준신호(VDIM , ref) 미만이면, AND 게이트(144)는 펄스폭변조신호(VPWM)를 출력하지 않아 파워 컨버터(28)가 너무 낮은 입력전압(Vin)으로 인해 비정상적으로 동작하는 것을 방지하거나 부하 단부에서 발광다이오드(14)가 너무 낮은 조광 각도에 의해 유발된 불안정한 각도신호로 인해 깜빡이는 것을 방지한다.
또한, 입력전류(IIN)의 증가로 인해 증가된 입력전압이 파워 컨버터(28)의 부하에 영향을 주지 않는 것을 보장하기 위해, 도 9a 및 도 9b는 본 개시의 제 3 실시예에 따른 적응형 블리더 회로의 상세한 개략 회로도를 도시한 것이다. 본 개시의 제 3 실시예에 따르면, 블리더 회로(10b)는 제 1 에러증폭기(102), 제 2 에러증폭기(104), 가산기(106), 제 1 비교기(108)를 구비하고, 보조 블리더 회로를 더 구비한다. 보조 블리더 회로는 파워 컨버터(28)의 1차측 또는 보조측에 구성될 수 있다. 보조 블리더 회로는 진폭제한기(110), 감산기(112), 및 제 2 비교기(114)를 구비한다. 보조 블리더 회로는 주로 스위칭신호(Vgb)를 출력하고, 상기 스위칭신호(Vgb)의 스위치 온/오프비(또는 듀티비라고 함)를 제어함으로써 입력전류(IIN)가 TRIAC의 유지전류(IH)로 되돌아갈 경우 파워 컨버터(28)에 의해 발생된 중복전력을 소모하도록 블리더 저항기(Rb)를 통해 흐르는 평균전류(즉, 블리더 전류(Ib))를 결정하는데 사용된다.
특히, 진폭제한기(110)는 가산기(106)에 연결되어 있고, 진폭신호(Vpk)를 통해 1차 제어신호(Vsc)의 상한값(또는 상한 전압이라 함)을 제한한다. 감산기(112)는 진폭제한기(110)에 연결되어 있고, 진폭제한 및 일정전압신호(또는 전압안정신호)(Vecv) 후에 1차 제어신호(Vsc)에 따라 2차 제어신호(Vseb)를 출력한다. 제 2 비교기(114)는 2차 제어신호(Vseb)를 수신하고, 상기 2차 제어신호(Vseb)를 램프신호(Vr)와 비교하며, 그런 후 스위칭신호(Vgb)를 출력한다. 본 개시의 제 3 실시예에 따르면, 블리더 회로(10b)는 입력전류(IIN)가 증가할 경우 블리더 저항(Rb)을 통해 흐르는 블리더 전류(Ib)가 파워 컨버터(28)에 의해 발생된 중복전력을 동적으로 소비하도록 스위칭신호(Vgb)의 높은 레벨과 낮은 레벨을 통해 스위치소자(Sb)의 통전시간을 제어할 수 있다.
더욱이, 도 9b에 도시된 바와 같이, 감산기(112)는 일정 전압 컨트롤러(또는 전압안정 컨트롤러라 함)(120)에 연결될 수 있다. 일정 전압 컨트롤러(120)는 일정 전압신호(Vecv)를 발생하고, 스위치소자(Sb)의 스위칭신호(Vgb)에 음의 피드백을 수행하는데 사용된다. 특히, 스위칭신호(Vgb)의 듀티비가 너무 큰 경우(즉, 보조 블리더 회로가 파워 컨버터(28)의 너무 많은 전력을 소비할 경우), 블리더 회로(10b)를 연결하기 위한 보조측 전압(VDD)이 줄어든다. 너무 낮은 점전위(VDD)로 인해 전체 컨트롤러를 오프시키는 것을 방지하기 위해, 전압분할 저항기(RDD1 및 RDD2)를 통해 보조측 전압(또는 점전위라 함)을 나눔으로써 얻은 전압신호(VDD2)와 보조측 전압(VDD)이 최소 정격 점전위(VDD,REF)보다 더 클 경우 일정 전압신호(Vecv)만을 출력하는 최소 정격 점전위(VDD,REF)에 따라, 일정 전압 컨트롤러(120)가 적용된다. 이와 같이, 일정 전압 컨트롤러(120)는 스위칭신호(Vgb)의 통전시간을 줄이기 위해 스위칭신호(Vgb)의 음의 피드백으로서 일정 전압신호(Vecv)를 제공하는데 사용될 수 있고, 입력전류(IIN)가 유지전류(IH)로 되돌아와 안정적인 보조측 전압(VDD)을 유지함으로써 도입된 중복전류보다 블리더 저항기(Rb)에 의해 소모된 전력이 많지 않은 것을 보장할 수 있다.
도 10은 본 개시의 제 4 실시예에 따른 적응형 블리더 회로의 상세한 개략 개략 회로도이다. 본 발명의 제 4 실시예에 따르면, 블리더 회로(10c)는 제 1 에러증폭기(102), 제 2 에러증폭기(104), 가산기(106), 제 1 비교기(108), 진폭제한기(110), 감산기(112), 제 2 비교기(114), 스위치소자(S2), 및 제 3 비교기(122)를 구비한다. 스위치소자(S2)는 감산기(112)와 제 2 비교기(114) 사이에 연결되어 있고, 제 3 비교기(122)에 의해 출력된 스위치신호(Vg2)는 스위치소자(S2)의 온 및 오프 상태를 제어하는데 사용된다. 제 3 비교기(122)의 2개 입력단부는 전류검출신호(Vcs) 및 기준전류신호(VIref)에 각각 연결되어 있고, 전류검출신호(Vcs)는 AT TRIAC(20)을 통해 흐르는 입력전류(IIN)에 대응하므로, 입력전류(IIN)가 유지전류(IH)보다 더 크면(즉, 전류검출신호(Vcs)가 기준전류신호(VIref) 미만이면), 스위치소자(S2)가 끊어져, 입력전류(IIN)가 유지전류(IH)보다 더 클 경우에 적응형 블리더 회로가 작동하는 것을 막는다.
도 11은 본 개시의 제 5 실시예에 따른 적응형 블리더 회로의 상세한 개략 개략 회로도이다. 스위치소자(S2)와 제 3 비교기(122) 사이에 최소 입력전압 검출기(또는 전압제한회로라고 함)(130)가 더 연결되어 있다. 최소 입력전압 검출기(130)는 서로 직렬연결된 비교기(132)와 AND 게이트(134)를 구비한다. 증폭기(132)의 입력단은 최소 정격 입력전압(VIN , REF)에 연결되고, 타단은 전압분할 저항기(RIN1 및 RIN2)를 통해 입력전압신호(VIN)를 나눔으로써 얻은 전압신호(VIN2)에 연결되어있다. 이와 같이, 비교기(132)는 최소 입력전압(VIN , min)을 출력하고, AND 게이트(134)의 2개의 입력단부는 최소 입력전압(VIN , min)과 제 3 비교기(122)의 출력단부에 연결되어 파워 컨버터(28)의 입력전압(VIN)이 최소 정격 입력전압(VIN , REF) 보다 더 작을 경우 스위치소자(S2)를 오프시킨다. 스위치소자(S2)가 오프되면, 최소 입력전압 검출기(130)는 출력되는 스위치신호를 중단시킨다. 즉, 최소 입력전압 검출기(130)는 작동중인 적응형 블리더 회로를 중단시킨다. 이로써, 최소 입력전압 검출기는 입력전압(VIN)이 너무 낮을 경우 적응형 블리더 회로가 작동하지 않는 것을 보장한다.
또한, 본 개시의 적응형 블리더 회로에 따르면, 본 개시의 범위는 스위치소자(S2), 상기 스위치소자(S2)에 연결된 제 3 비교기(122), 및 전체 회로에서 최소 입력전압 검출기(130)의 연결위치에 제한되지 않는다. 설계자는 본 개시에 도시된 기술적 내용에 따라 각 회로에 대응하는 구성위치를 결정해야 하며, 이는 본 개시의 범위 내에 있다. 예컨대, 도 12 및 도 13은 본 개시의 제 6 및 제 7 실시예에 각각 따른 적응형 블리더 회로의 상세한 개략 회로도로서, 스위치소자(S2), 상기 스위치소자(S2)에 연결된 제 3 비교기(122), 및 최소 입력전압 검출기(130)가 또한 제 2 비교기(114)의 출력단부에 선택적으로 구성되어, 입력전류(IIN)가 유지전류(IH)보다 더 크고 입력전압(VIN)이 최소 정격 입력전압(VIN , REF)보다 더 적을 경우 본 개시의 적응형 블리더 회로가 작동하지 않는 효과를 달성할 수 있다.
도 14는 본 개시의 제 8 실시예에 따른 적응형 블리더 회로의 상세한 개략 개략 회로도이다. 최소 입력전압 검출기(130)는 또한 제 2 비교기(114)의 출력단에 직접 연결되어 입력전압(VIN)이 최소 정격 입력전압(VIN , REF)보다 더 적을 경우 적응형 블리더 회로를 차단하게 할 수 있다.
도 15a 내지 도 15h는 본 개시에 따른 파워 컨버터에 적용된 적응형 블리더 회로의 모의 파형도를 도시한 것이다. 도면에서 점선부로 도시된 바와 같이, 입력전류(IIN)가 유지전류(IH) 미만일 경우, 1차 제어신호(Vsc)가 증가되어 펄스폭변조신호(VPWM)의 통전시간이 증가되며, 이에 따라, 입력전류(IIN)가 유지전류(IH)에 유지될 수 있고 감소되지 않는다. 더욱이, 보조 블리더 회로의 도전으로 블리더 전류(Ib)가 발생하면, 보조측 전압(VDD)은 감소한다. 이때, 일정 전압 컨트롤러(120)는 스위칭신호(Vgb)의 음의 피드백으로서 일정 전압신호(Vecv)를 개시하고 출력해 스위치소자(Sb)의 너무 긴 통전시간을 방지함으로써, 안정적인 보조측 전압(VDD)을 유지한다. (본 개시의 도면에서 기준 심볼들에 대해, RCV는 저항기를, S1, S2, S3,및 S4는 스위치소자를, Lf 및 Lout은 인덕터를, C1, C2, Cf, Ca, Cout 및 CDD는 커패시터를, D1, D2, Ds1, DS2, DS 및 Da는 다이오드를 나타낸다.)
상기를 기초로, 본 개시의 적응형 블리더 회로는 파워 컨버터의 1차측 또는 보조측에 구성되도록 제한되지 않으며, 본 개시의 범위는 파워 컨버터의 타입에 국한되지 않는다. 본 개시의 실시예에 따르면, 적응형 블리더 회로는 임의의 타입의 파워 컨버터에 적용될 수 있고, 구성 위치는 서로에 무관할 수 있다. 적응형 블리더 회로는 상기 블리더 회로를 통해 파워 컨버터로의 펄스폭변조신호의 통전시간을 동적으로 조절하므로, AC TRIAC을 통해 흐르는 입력전류가 유지전류 미만일 경우, 블리더 회로는 펄스폭변조신호의 통전시간을 늘리는데 사용되어, 이로써 AC TRIAC의 정상동작을 유지하게 할 수 있다.
더욱이, 일정 전압 컨트롤러, 최소 입력전압 검출기, 및 주변회로의 조광각도 검출회로를 통해, 본 개시의 적응형 블리더 회로는 적응형 블리더 회로의 작동범위를 더 보호하고 입력전류가 유지전류보다 더 크거나, 입력전압이 최소 정격 입력전압보다 적거나, 조광각도가 너무 낮을 경우, 적응형 블리더 회로가 작동하지 않는 효과를 달성할 수 있다.
본 개시의 적응형 블리더 회로는 선택적으로 보조 블리더 회로와 결합해 사용될 수 있는데, 이는 입력전류가 유지전류로 되돌아와서 중복 에너지를 방출하기 때문에 파워 컨버터에 의해 발생된 중복전력을 동적으로 소비할 수 있기 때문이다.
10: 블리더 회로
11: 변압기 1차측
12: 변압기 2차측
14: 발광 다이오드
20: AC TRIAC
22: 브릿지 정류기
24: 전류센서
26: 저역통과필터
28: 파워 컨버터
102: 제 1 에러증폭기
104: 제 2 에러증폭기
106: 가산기
108: 제 1 비교기
110: 진폭제한기
112: 감산기
114: 제 2 비교기
120: 일정 전압 컨트롤러
122: 제 3 비교기
130: 최소 입력전압 검출기
132: 증폭기
134: AND 게이트
140: 조광각도 검출회로
142: 최소 조광각도 검출회로
144: AND 게이트

Claims (12)

  1. 파워 컨버터에 적용가능하는 적응형 블리더 회로로서,
    유지전류 및 입력전류에 따라 펄스폭변조신호의 스위치 온/오프비(듀티비)를 조절하는데 사용되는 블리더 회로를 구비하고,
    상기 파워 컨버터는 변압기 1차측과 변압기 2차측을 가지며 입력전압이 펄스폭변조신호를 통해 변압기 1차측에 선택적으로 연결 또는 단절되게 할 수 있고, 변압기 1차측은 교류(AC) TRAIC(Triode for Alternating Current)을 가지며, AC TRAIC은 상기 AC TRAIC을 통해 흐르는 유지전류와 입력전류를 갖고,
    입력전류가 유지전류보다 적을 경우, 블리더 회로는 펄스폭변조신호의 온상태 시간을 늘려 입력전류가 유지전류로 되돌아가게 하는 적응형 블리더 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    블리더 회로는 파워 컨버터의 변압기 1차측에 구성되고, 블리더 회로는 입력전류가 펄스폭변조신호의 듀티비를 제어함으로써 유지전류로 되돌아갈 경우 블리더 저항기가 파워 컨버터에 의해 발생된 중복전력을 선택적으로 소모하도록 할 수 있으며, 블리더 회로는
    변압기의 1차측의 전류검출신호와 기준전류신호에 따라 제 1 에러신호를 출력하는데 사용되는 제 1 에러증폭기와,
    제 1 에러신호를 수신하고, 제 1 에러신호와 램프신호를 비교하며, 펄스폭변조신호를 출력하는데 사용되는 제 1 비교기를 구비하고,
    전류검출신호는 AC TRIAC을 통해 흐르는 입력전류에 해당하는 적응형 블리더 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    블리더 회로는
    변압기 1차측의 전류검출신호와 기준전류신호에 따라 제 1 에러신호를 출력하는데 사용되는 제 1 에러증폭기와,
    변압기 2차측의 감지신호와 기준전류신호에 따라 제 2 에러신호를 출력하는데 사용되는 제 2 에러증폭기와,
    제 1 에러증폭기와 제 2 에러증폭기에 연결되고, 제 1 에러신호 및 제 2 에러신호를 더함으로써 1차 제어신호를 출력하는데 사용되는 가산기와,
    1차 제어신호를 수신하고, 1차 제어신호와 램프신호를 비교하며, 펄스폭변조신호를 출력하는 제 1 비교기를 구비하며,
    전류검출신호는 AC TRIAC을 통해 흐르는 입력전류에 해당하는 적응형 블리더 회로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    블리더 회로는 스위칭신호를 출력하는데 사용되는 보조 블리더 회로를 더 구비하고, 보조 블리더 회로는 입력전류가 스위칭신호의 듀티비를 제어함으로써 유지전류로 되돌아갈 경우 블리더 저항기가 파워 컨버터에 의해 발생된 중복전력을 선택적으로 소비하게 하며,
    상기 보조 블리더 회로는
    가산기에 연결되고 1차 제어신호의 상한값을 제한하는데 사용되는 진폭제한기와,
    진폭제한 및 일정 전압신호 후 1차 제어신호에 따라 2차 제어신호를 출력하는데 사용되는 감산기와,
    2차 제어신호를 수신하고, 상기 2차 제어신호와 램프신호를 비교하며, 스위칭신호를 출력하는데 사용되는 제 2 비교기를 구비하는 적응형 블리더 회로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    보조 블리더 회로는 일정 전압 컨트롤러를 더 구비하고, 일정 전압 컨트롤러는 일정 전압신호를 출력하고 블리더 저항기에 의해 소모된 전력이 입력전류가 유지전류로 되돌아갈 때 발생된 중복전류보다 많지 않도록 보장하는 적응형 블리더 회로.
  6. 제 4 항에 있어서,
    감산기와 제 2 비교기 사이에 연결된 스위치소자를 더 구비하고, 상기 스위치소자는 제 3 비교기에 연결되며, 제 3 비교기의 입력단은 전류검출신호와 기준전류신호에 각각 연결되어, AC TRIAC을 통해 흐르는 입력전류가 유지전류보다 더 클 때 스위치소자를 오프시키는 적응형 블리더 회로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    스위치소자는 최소 입력전압 검출기에 더 연결되며, 상기 최소 입력전압 검출기는 입력전압이 최소 정격 입력전압보다 낮을 경우 스위치소자를 오프시키는 적응형 블리더 회로.
  8. 제 4 항에 있어서,
    제 2 비교기는 최소 입력전압 검출기에 더 연결되며, 상기 최소 입력전압 검출기는 입력전압이 최소 정격 입력전압보다 낮을 경우 스위치신호가 출력되는 것을 막는 적응형 블리더 회로.
  9. 제 4 항에 있어서,
    제 2 비교기에 의해 출력된 스위칭신호를 수신하는데 사용되는 스위치소자를 더 구비하고, 스위치소자는 제 3 비교기에 연결되고, 제 3 비교기의 입력단은 전류검출신호와 기준전류신호에 각각 연결되어, AC TRIAC을 통해 흐르는 입력전류가 유지전류보다 더 클 때 스위치소자를 오프시키는 적응형 블리더 회로.
  10. 제 9 항에 있어서,
    스위치소자는 최소 입력전압 검출기에 더 연결되며, 상기 최소 입력전압 검출기는 입력전압이 최소 정격 입력전압보다 낮을 경우 스위치소자를 오프시키는 적응형 블리더 회로.
  11. 제 3 항에 있어서,
    블리더 회로는 조광각도 검출회로를 더 구비하고, 상기 조광각도 검출회로는 제 1 비교기와 파워 컨버터 사이에 연결되며, 상기 조광각도 검출회로는 입력전압이 최소 조광기준신호보다 낮을 경우 펄스폭변조신호 출력을 멈추는데 사용되는 적응형 블리더 회로.
  12. 제 1 항에 있어서,
    파워 컨버터는 순방향 컨버터, 하프-브릿지 컨버터, 풀-브릿지 컨버터, 또는 푸시풀 컨버터인 적응형 블리더 회로.
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