(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2016년12월12일
(11) 등록번호 10-1682722
(24) 등록일자 2016년11월29일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
H05B 37/02 (2006.01) H02M 1/32 (2007.01)
(21) 출원번호 10-2010-0073900
(22) 출원일자 2010년07월30일
심사청구일자 2015년07월14일
(65) 공개번호 10-2011-0014105
(43) 공개일자 2011년02월10일
(30) 우선권주장
12/822,290 2010년06월24일 미국(US)
61/230,989 2009년08월03일 미국(US)
(56) 선행기술조사문헌
KR1020030005785 A*
KR2019980043905 U*
US06356468 B1*
JP2008512082 A
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
인터실 아메리카스 엘엘씨
미합중국 캘리포니아주 95035 밀피터스 머피 랜치
로드 1001
(72) 발명자
샤오동 잔
미국 텍사스 75025 플래이 케이스 드라이브. 7821
프레드 에프. 그린필드
미국 콜로라도 80466 네덜란드 레이지 제트 로드
1565
시앙스 유
중국 518052 선전 난샨 디스트릭트 써니팜 치안
하이 로드 15-1-3씨
(74) 대리인
특허법인 아이퍼스
전체 청구항 수 : 총 19 항 심사관 : 김수형
(54) 발명의 명칭 ＬＥＤ 구동장치에 사용하는 돌입전류 제한기
(57) 요 약
전류 제한 장치, 바이패스 스위치 장치, 및 스위치 구동장치를 포함하는 LED 구동장치에 사용하는 돌입전류 제한
기가 개시된다. 상기 전류제한장치는 LED 구동장치의 입력전류경로에 배치되어, AC 전도성 각변조 전압에 반응하
여 입력전류를 소정의 최대 수준으로 제한한다. 상기 바이패스 스위치 장치는 전류제한장치와 병렬로 결합된다.
스위칭 변환기의 입력의 전압 수준이 상승함에 따라 상기 스위치 구동장치는 바이패스 스위치 장치를 턴온하여,
상기 전류제한장치를 적어도 부분적으로 바이패스한다. 상기 입력전류는 상기 최대 수준을 초과하지 않고 충분히
높게 유지된다. 상기 스위치 구동장치는 별개의 변압기 권선에 의해 또는 스너버망에 의해 구동된 지연망과 함께
실행된다. 상기 지연망은 전류제한장치에 의해 야기되는 지연에 기반한 지연을 가질 수 있다.
대 표 도
등록특허 10-1682722
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명 세 서
청구범위
청구항 1
LED 구동장치는 전파 정류기, 저역통과 필터, 및 상기 LED 구동장치가 AC 전도성 각변조 전압을 DC 출력 전압으
로 변환하는 스위칭 변환기를 포함하는 입력 전류 경로를 구비하며, 돌입전류 제한기는:
상기 LED 구동장치의 상기 입력 전류 경로에서 결합하는 전류 제한 장치, 상기 전류 제한 장치는 상기 AC 전도
성 각변조 전압에 반응하여 입력 전류를 미리결정된 최대 전류 수준으로 제한하며;
상기 전류 제한 장치와 병렬로 결합되는 전류 경로를 가지며, 제어 단자를 가지는 스위치 장치; 및
상기 스위치 장치의 상기 제어 단자에 결합되고 상기 스위칭 변환기에 결합하는 스위치 구동장치를 포함하고,
상기 스위치 구동 장치는,
상기 AC 전도성 각변조 전압 각각의 반 사이클 동안에 상기 스위칭 변환기의 입력의 전압 수준이 상기 AC 전도
성 각변조 전압에 반응하여 상승함에 따라 상기 전류 제한 장치를 적어도 부분적으로 바이패스하기 위해 상기
스위치 장치를 턴온하고,
상기 AC 전도성 각변조 전압 각각의 반 사이클 동안에 상기 스위칭 변환기의 입력의 전압 수준을 기 설정된 수
치 이하의 수준까지 하강시키기 위해 상기 스위치 장치를 턴오프하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치에 사용
하는 돌입전류 제한기.
청구항 2
제 1항에 있어서,
상기 AC 전도성 각변조 전압은 피크 전압 수준을 가지며, 상기 전류 제한 장치는 상기 피크 전압 수준 및 상기
미리결정된 최대 전류 수준에 의해 결정된 저항을 갖는 저항기를 포함하는 것을 특징으로 LED 구동장치에 사용
하는 돌입전류 제한기.
청구항 3
제 1항에 있어서,
상기 저역통과 필터는 커패시턴스를 포함하며, 상기 전류 제한 장치는 상기 필터의 상기 커패시턴스와 함께 시
간 상수를 형성하는 저항을 포함하며, 그리고 상기 스위치 구동장치는 상기 시간 상수에 기반한 지연을 포함하
는 것을 특징으로 LED 구동장치에 사용하는 돌입전류 제한기.
청구항 4
제 1항에 있어서,
상기 스위칭 변환기는 상기 입력 전류 경로에 결합된 제1의 1차 권선을 구비한 변압기를 포함하며, 상기 스위치
구동장치:
상기 변압기 상에 제공된 제2의 1차 권선; 및
상기 제2의 1차 권선부에 그리고 상기 스위치 장치의 상기 제어 단자에 결합된 지연망을 포함하는 것을 특징으
로 하는 LED 구동장치에 사용하는 돌입전류 제한기.
청구항 5
제 4항에 있어서,
상기 전류 제한 장치는 시간 상수에 기반하여 상기 변압기의 상기 제1의 1차 권선을 가로지르는 전압 증가를 지
연하며, 그리고 상기 지연망은 상기 시간 상수에 기반한 시간 기간에 의해 상기 스위치 장치의 활성화를 지연하
등록특허 10-1682722
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는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치에 사용하는 돌입전류 제한기.
청구항 6
제 4항에 있어서,
상기 지연망은 저항기-커패시터 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치에 사용하는 돌입전류
제한기.
청구항 7
제 1항에 있어서,
상기 스위칭 변환기는 1차 권선을 구비한 변압기를 포함하며, 그리고 상기 스위치 구동장치:
상기 변압기의 상기 1차 권선을 가로질러 결합하는 스너버망; 및
상기 스너버망에 결합된 입력을 가지며, 상기 스위치 장치의 상기 제어 단자에 결합된 출력을 가지는 지연망을
포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치에 사용하는 돌입전류 제한기.
청구항 8
제 7항에 있어서,
상기 스너버망은 저항기-커패시터 회로를 포함하며, 그리고 상기 지연망은 저항 전압 분배기를 포함하는 것을
특징으로 하는 LED 구동장치에 사용하는 돌입전류 제한기.
청구항 9
제 7항에 있어서,
상기 스너버망은 저항기-커패시터 및 정류기 회로를 포함하며, 그리고 상기 지연망은 저항기-커패시터 회로를
포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치에 사용하는 돌입전류 제한기.
청구항 10
AC 전도성 각변조 전압을 정류 전압으로 변환하는 입력망, 상기 입력망은 입력 전류 경로를 포함하며;
상기 입력망에 결합된 제1의 1차 권선을 가지며, 2차 권선을 가지는 변압기,
상기 제1의 1차 권선을 통해 전류를 스위칭하는 상기 변압기의 상기 제1의 1차 권선에 결합되는 스위칭
장치, 및
DC 출력 전압을 전개하기 위해 상기 2차 권선에 결합된 출력망을 포함하는 스위칭 변환기;
상기 AC 전도성 각변조 전압에 반응하여 입력 전류를 미리결정된 최대 전류 수준으로 제한하기 위해 상기 입력
망의 상기 입력 전류 경로에서 결합되는 전류 제한 장치;
상기 전류 제한 장치와 병렬로 결합되는 전류 경로를 가지며, 제어 단자를 가지는 바이패스 장치; 및
상기 스위칭 변환기에 결합된 입력 및 상기 바이패스 장치의 상기 제어 단자에 결합된 출력을 가지는 바이패스
제어망을 포함하고,
상기 바이패스 제어망은,
상기 AC 전도성 각변조 전압 각각의 반 사이클 동안에 상기 변압기에 있어서의 상기 1차 권선의 전압 수준이 상
기 AC 전도성 각변조 전압에 반응하여 증가함에 따라 상기 전류 제한 장치를 적어도 부분적으로 바이패스하도록
상기 바이패스 장치를 턴온하며,
상기 AC 전도성 각변조 전압 각각의 반 사이클 동안에 상기 변압기에 있어서의 상기 1차 권선의 전압 수준이 기
설정된 수치 이하의 수준까지 하강되도록 상기 바이패스 장치를 턴오프하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드
구동장치.
청구항 11
등록특허 10-1682722
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제 10항에 있어서,
상기 바이패스 제어망은:
상기 변압기 상에 제공된 제2의 1차 권선; 및
상기 제2의 1차 권선에 결합된 입력을 가지며, 상기 바이패스 장치의 상기 제어 단자에 결합된 출력을 가지는
지연망을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동장치.
청구항 12
제 11항에 있어서,
상기 전류 제한 장치는 시간 상수에 기반하여 상기 제1의 1차 권선의 전압 증가를 지연하며, 그리고 상기 지연
망은 상기 시간 상수에 기반한 시간 기간에 의해 상기 바이패스 장치의 활성화를 지연하는 것을 특징으로 하는
발광 다이오드 구동장치.
청구항 13
제 10항에 있어서,
상기 바이패스 장치는 제어 단자를 가지며, 제1 전류 단자를 가지며, 그리고 제2 전류 단자를 가지는 트랜지스
터를 포함하고;
상기 바이패스 제어망은:
상기 트랜지스터의 상기 제1 전류 단자에 결합된 제1 단부를 가지며, 제2 단부를 가지는 상기 변압기
상에 제공된 제2의 1차 권선;
상기 제2의 1차 권선의 상기 제2 단부에 결합된 애노드를 가지며, 캐소드를 가지는 다이오드;
상기 다이오드의 상기 캐소드에 결합된 제1 단부를 가지며, 상기 트랜지스터의 상기 제어 단자에 결합
된 제2 단부를 가지는 제1 저항기;
상기 트랜지스터의 상기 제어 단자와 상기 트랜지스터의 상기 제2 전류 단자 사이에 결합된 제2
저항기; 및
상기 트랜지스터의 상기 제어 단자와 상기 트랜지스터의 상기 제2 전류 단자 사이에 결합된 커패시터를
포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동장치.
청구항 14
제 10항에 있어서,
상기 입력망은 커패시턴스를 포함하는 전자기 방해 필터를 포함하며,
상기 전류 제한 장치는 상기 변압기의 상기 제1의 1차 권선을 가로지르는 전압 증가를 지연시키도록 상기 전자
기 방해 필터의 상기 커패시턴스와 함께 시간 상수를 형성하는 저항을 포함하며; 그리고
상기 바이패스 제어망은 상기 시간 상수에 기반한 지연 이후에 상기 바이패스 장치를 활성화하는 지연망을 포함
하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동장치.
청구항 15
제 10항에 있어서,
상기 바이패스 제어망은:
상기 변압기의 상기 제1의 1차 권선을 가로질러 결합되는 스너버망; 및
상기 스너버망에 결합된 입력 및 상기 바이패스 장치의 상기 제어 단자에 결합된 출력을 가지는 지연망을 포함
하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동장치.
청구항 16
등록특허 10-1682722
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제 15항에 있어서,
상기 스너버망은:
상기 변압기의 상기 제1의 1차 권선의 제1 단부에 결합된 애노드를 가지며, 캐소드를 가지는 다이오드;
상기 다이오드의 상기 캐소드에 결합된 제1 단부와 상기 변압기의 상기 제1의 1차 권선의 제2 단부에
결합된 제2 단부를 가지는 커패시터; 및
상기 다이오드의 상기 캐소드에 결합된 제1 단부를 가지며, 제2 단부를 가지는 제1 저항기를 포함하며;
그리고
상기 지연망은:
상기 제1 저항기의 상기 제2 단부에 결합된 제1 단부를 가지며, 상기 변압기에 있어서의 상기 제1의 1
차 권선의 제2 단부에 결합된 상기 제2 단부를 가지는 제2 저항기; 및
상기 제2 저항기의 상기 제1 단부에 결합된 제1 단부를 가지며, 상기 바이패스 장치의 상기 제어 단자
에 결합된 제2 단부를 가지는 제3 저항기를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동장치.
청구항 17
제 15항에 있어서,
상기 스너버망은:
상기 변압기의 상기 제1의 1차 권선의 제1 단부에 결합된 애노드를 가지며, 캐소드를 가지는 다이오드;
상기 다이오드의 상기 캐소드에 결합된 제1 단부를 가지며, 상기 변압기의 상기 제1의 1차 권선의 제2
단부에 결합된 제2 단부를 가지는 제1 커패시터; 및
상기 다이오드의 상기 캐소드에 결합된 일단부를 가지며, 상기 변압기의 상기 제1의 1차 권선의 상기
제2 단부에 결합된 제2 단부를 가지는 제1 저항기를 포함하며; 그리고
상기 지연망은:
상기 제1 커패시터의 상기 제1 단부에 결합된 제1 단부를 가지며, 상기 바이패스 장치의 상기 제어 단
자에 결합된 제2 단부를 가지는 제2 저항기;
상기 제2 저항기의 상기 제2 단부에 결합된 제1 단부를 가지며, 상기 바이패스 장치의 전류 단자에 결
합된 제2 단부를 가지는 제3 저항기;
상기 제2 저항기의 상기 제2 단부에 결합된 제1 단부를 가지며, 상기 바이패스 장치의 상기 전류 단자
에 결합된 제2 단부를 가지는 제2 커패시터; 및
상기 바이패스 장치의 상기 제어 단자에 결합된 제1 단부를 가지며, 상기 바이패스 장치의 상기 전류
단자에 결합된 제2 단부를 가지는 제4 저항기를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동장치.
청구항 18
제 10항에 있어서,
상기 입력망은:
상기 AC 전도성 각변조 전압을 수신하는 입력과 기준 노드에 비례하여 정류된 노드 상에 정류 전압을 제공하는
출력을 가지는 전파 정류기;
상기 정류된 노드와 상기 기준 노드 사이에 결합된 제1 커패시터,
상기 정류된 노드에 결합된 제1 단부를 가지며 제2 단부를 가지는 제1 저항기,
상기 기준 노드에 결합된 제1 단부를 가지며 제2 단부를 가지는 제2 저항기,
상기 제1 저항기의 상기 제2 단부와 상기 제2 저항기의 상기 제2 단부 사이에 결합된 제2 커패시터,
상기 제1 저항기의 상기 제2 단부에 결합된 제1 단부와 제2 단부를 구비하는 제1 권선을 가지며, 상기
등록특허 10-1682722
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제2 저항기의 상기 제2 단부에 결합된 제1 단부와 그라운드에 결합된 제2 단부를 구비하는 제2 권선을 가지는
공통 모드 인덕터, 및
그라운드에 결합된 제1 단부를 가지며, 상기 변압기에 있어서의 상기 1차 권선의 제1 단부에 결합된 제
2 단부를 가지는 제3 커패시터를 구비하는 전자기 방해 필터를 포함하며; 그리고
상기 바이패스 장치는 상기 공통 모드 인덕터의 상기 제1 권선의 상기 제2 단부와 상기 제3 커패시터의 상기 제
2 단부 사이에 결합된 저항기를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동장치.
청구항 19
LED 구동장치는 전파 정류기, 저역통과 필터, 및 상기 LED 구동장치가 AC 전도성 각변조 전압을 DC 출력 전압으
로 변환하는 스위칭 변환기를 포함하는 입력 전류 경로를 포함하며,
상기 LED 구동장치의 상기 입력 전류 경로에 배치된 전류 제한 장치를 사용하여 돌입전류를 미리결정된 최대 전
류수준으로 제한하는 단계;
상기 입력 전류가 상기 미리결정된 최대 전류수준을 초과하지 않도록, AC 전도성 각변조 전압 각각의 반 사이클
동안에 상기 전류 제한 장치를 바이패스하는 단계; 및
상기 스위칭 변환기의 전압 수준이 미리 설정된 수치 이하의 수준까지 하강하는 경우, 상기 AC 전도성 각변조
전압 각각의 반 사이클 동안에 상기 전류 제한 장치를 바이패스하는 것을 중단하는 단계;를 포함하는 것을 특징
으로 하는 LED 드라이버의 돌입전류 제한 방법.
발명의 설명
기 술 분 야
이 출원은 모든 취지 및 목적들을 위해 여기 참조로 병합된 2009년 8월 3일 제출한 미국특허출원 제61/230,989[0001]
호의 우선권을 청구한다.
본 발명은 전류 제한 장치, 바이패스 스위치 장치, 및 스위치 구동장치를 포함하는 LED 구동장치에 사용하는 돌[0002]
입전류 제한기에 대한 것이다.
배 경 기 술
도 1을 참고하면, 교류원(AC source)(101)은 일반적으로, 조광기(103)의 입력으로, (102)에 묘사된 바와 같은[0003]
정현파(sinusoidal) AC 라인 전압을 제공한다. 상기 AC 라인 전압은 최소 제곱-평균(RMS) 전압(이차 평균 전압:
quadratic mean voltage로도 알려진)과 최대 RMS 전압 사이에서 정상동작범위를 가지며, 최소 RMS 전압과 최대
RMS 전압 사이에 명목(nominal)동작전압수준을 가진다. 미국에서는, 표준 콘센트에 의해 제공되는 AC 라인 전압
이 예를 들면, 약 120V의 명목 RMS 전압, 약 104 볼트(V)의 최소 RMS 전압, 및 약 140V의 최대 RMS 전압을 가
질 수 있다. 정현파 전압의 피크 전압은 × RMS 전압의 제곱근이며, 140 VRMS의 피크 전압은 거의 200V이
다. 상기 전압들 및 범위들은 단지 예시적인 것이며, 이는 위치 또는 관할구에 따라 달라질 수 있다. 유럽에서
상기 전압들은, 일반적으로 예를 들어, 미국의 전압에 약 두 배이다. 상기 조광기(103)는 일반적으로, AC 라인
전압을 AC 전도성 각변조 전압으로 변환하는 AC 전도성 각변조 조광기이다. 일 실시형태에서, 예를 들어 상기
조광기(103)는 트라이액(triac) 조광기 등으로서 실행된다. 상기 조광기(103)는 매 번의 반 사이클(즉, 180도)
동안 0 내지 180도 사이의 임의의 각도로 상기 AC 라인 전압의 선단 에지(leading edge)와 후단 에지(trailing
edge) 모두 또는 그들 중 하나를 선택적으로 쵸핑(chop) 동작하여, 양극성( ) 및 음극성(-)을 가지는, (104)로
묘사된 바와 같은, "쵸핑(chopped)" 전압(VIN) 또는 AC 전도성 각변조 전압을 제공한다.
종래의 구성들에서, 조광기(103)의 출력에 있어서의 AC 전도성 각변조 전압은 적어도 하나의 백열등(미도시)에[0004]
직접 인가된다. 본 기술분야의 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, AC 라인 전압이 정현파 형태를 가지는 것을
가정하면, 상기 전압은 0도에서 약 0 볼트(V)에서 시작하며, 90도에서 피크 양전압(peak positive voltage)에
도달하며, 180도의 반 사이클에서 0V로 회귀하며, 270에서 대응하는 피크 음전압(peak negative voltage)에 도
달하며, 360도의 사이클 끝에서 0으로 회귀하며, 각 사이클을 반복한다. 상기 AC 전도성 각변조 전압은 0도로부
터 선택된 쵸핑 각도(chop angle)에 이르기까지 0에 머무르며, 그리고 나서, 갑자기 상기 선택된 각도 동안에
있을 값으로 양으로 도약하며, 상기 반 사이클에서 다시 0에 이를 때까지 일반적으로 계속된다. 제2 반사이클
등록특허 10-1682722
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동안에, 상기 패턴은 음전압 방향으로 반복된다. 상기 AC 라인 전압이 그의 피크에서 쵸핑되면, 그때, AC 전도
성 각변조 전압의 전압은 각 사이클에서 그의 피크 전압에 두 번 도약한다(한번은 양의 및 한번은 음의). 예를
들어, 120 VRMS의 명목 AC 전압에 대해, 상기 전압은 각 사이클에서 매우 신속하게 2번, 0으로부터 약 200 V(-
200V)만큼 높게(또는 낮게) 도약할 수 있다. 백열등은 저항 요소로서 나타나며, 상기와 같은 큰 전압 변화는 사
소한 것이다. 다른 AC 전도성 각변조 전압 패턴들이 공지되었지만, 전위전압변화(dv/dt)는 AC 라인 전압의 각
사이클에서 적어도 한번 매우 클 수 있다.
상기 백열등은 조광기(103)로부터의 AC 전도성 각변조 전압의 갑작스러운 큰 전압 운동(excursions)과 잘 작동[0005]
하지 않는, LED들(111)에 의해 교체된다. 따라서, 상기 LED 구동장치(105)는 조광기(103)와 LED들(111) 사이에
개재된다. 상기 LED 구동장치(105)는 다수의 기능들을 수행하여, 조광기(103)의 출력을 LED들(111)을 구동하기
위한 소망 출력으로 변환한다. 상기 LED 구동장치(105)는 상기 LED들(111)의 수와 구성에 따라 전압 스텝다운
(stepdown)(예, 비제한적인 실시예로서 120 VRMS로부터 48V로 하향)을 수행할 수 있다. IOUT으로서 도시된 바와
같은, LED 구동장치(105)의 출력 전류는 조광기(103)의 출력에서 형성되는 VIN의 변화들에 반응하여 LED 구동장
치(105)에 의해 조정된다. 상기 언급한 바와 같이, 상기 조광기(103)는 디밍 기능(dimming function)의 적용으
로 AC 라인 전압의 선단 에지 및/또는 후단 에지를 선택적으로 쵸핑하여, VIN을 생성한다. 따라서, 디밍 또는
쵸핑 기능이 증가함에 따라, VIN 전압의 RMS 전압은 쵸핑이 없거나 거의 없는 상부 RMS 전압으로부터 쵸핑 증가
를 가지는 감소 RMS 전압으로 줄어든다. 일 실시형태에서, 상기 LED 구동장치(105)는 VIN의 RMS 전압의 대응 변
화들에 비례하여 IOUT를 변화한다.
상기 AC 라인 전압(예를 들어, (102)에 도시된 바와 같은)은 왜곡되어, AC 전도성 각변조 전압(예를 들어,[0006]
(104)에 도시된 바와 같은)을 제공하며, 각 사이클 동안에 적어도 한번 높은 전압 변화(dv/dt)를 결과한다. IIN
으로서 도시된 바와 같은, 구동장치(105)로의 입력 전류는 AC 라인 전압의 각 사이클 동안에 상대적으로 높은
전압 전하 전류를 결과하는 입력 전압과 유사한 쵸핑 형태 또는 변조 형태를 가진다. 대응하는 높은 "돌입" 전
하전류는 조광기(103)와 종래의 LED 구동장치 사이에, LED들(111)의 소망하지 않은 깜박임(flicker)뿐만
아니라, 소망하지 않은 음성 잡음, 상기 조광기(103)의 기능부전과 같은 소망하지 않는 상호작용을 야기할 수
있다. 그러나, 상기 구동장치(105)는 IMAX로 언급되는, 소정의 최대 전류 수준으로 돌입전류를 제한하도록 구성
된다. 일 실시형태에서, 입력 전류 경로에 직렬로 결합된 전류 제한 저항기는 VIN의 각기 반 사이클의 시작에서
돌입전류를 제한한다. VIN의 전압이 인가될 때에, 구동장치(105) 내의 적어도 한 커패시터는 그것이 VIN과 동일
한 전압으로 거의 충전될 때까지 IMAX 이하의 전류로 충전된다. LED 구동장치(105) 내의 정전용량 전압이 증가함
에 따라, 전류 제한 저항기를 가로지르는 전압 강하가 감소하며, 이에 따라 입력 전류가 감소하게 된다. 상기
전류 제한 저항기와 병렬로 결합된 바이패스 스위치는 그때 턴온(turn on)되어 반 사이클의 잔여부 동안에 전류
제한 회로를 효과적으로 제거하거나 바이패스(bypass)한다. 상기 바이패스 스위치는 그때 다시금 돌입전류를 제
한하기 위해 제2 반 사이클의 시작 전에 턴오프(turn off)되며, 동작은 AC 라인 전압의 각기 반 사이클 동안에
반복된다.
발명의 내용
해결하려는 과제
본 발명은, 전류 제한 장치, 바이패스 스위치 장치, 및 스위치 구동장치를 포함하는 LED 구동장치에 사용하는[0007]
돌입전류 제한기를 제공함을 목적으로 한다.
과제의 해결 수단
상기와 관련하여 본 발명의 제1 측면에 따르면, LED 구동장치에 사용하는 돌입전류 제한기로서, 상기 LED 구동[0008]
장치는 전파 정류기, 저역통과 필터, 및 상기 LED 구동장치가 AC 전도성 각변조 전압을 DC 출력 전압으로 변환
하는 스위칭 변환기를 포함하는 입력 전류 경로를 구비하며, 상기 돌입전류 제한기는, 상기 AC 전도성 각변조
전압에 반응하여 입력 전류를 소정의 최대 전류 수준으로 제한하며, LED 구동장치의 입력 전류 경로에서 결합하
는 전류 제한 장치와; 상기 전류 제한 장치와 병렬로 결합되는 전류 경로를 가지며, 제어 단자를 가지는 스위치
장치와; 상기 스위칭 변환기의 입력의 전압 수준이 상기 AC 전도성 각변조 전압에 반응하여 상승함에 따라 상기
전류 제한 장치를 적어도 부분적으로 바이패스하기 위해 상기 스위치 장치를 턴온하며, 상기 스위치 장치의 상
기 제어 단자에 결합되고 상기 스위칭 변환기에 결합하는 스위치 구동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 돌입
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전류 제한기가 제공된다.
또한, 본 발명의 제2 측면에 따르면, 발광 다이오드 구동장치로서, 입력 전류 경로를 포함하며, AC 전도성 각변[0009]
조 전압을 정류 전압으로 변환하는 입력망과; 상기 입력망에 결합된 제1의 1차 권선을 가지며, 2차 권선을 가지
는 변압기,상기 제1의 1차 권선을 통해 전류를 스위칭하는 상기 변압기의 상기 제1의 1차 권선에 결합되는 스위
칭 장치, 및 DC 출력 전압을 전개하기 위해 상기 2차 권선에 결합된 출력망을 포함하는 스위칭 변환기와; 상기
AC 전도성 각변조 전압에 반응하여 입력 전류를 소정의 최대 전류 수준으로 제한하기 위해 상기 입력망의 상기
입력 전류 경로에서 결합되는 전류 제한 장치와; 상기 전류 제한 장치와 병렬로 결합되는 전류 경로를 가지며,
제어 단자를 가지는 바이패스 장치와; 상기 AC 전도성 각변조 전압에 반응하여 상기 변압기에 있어서의 상기 1
차 권선의 전압 수준이 증가함에 따라 상기 전류 제한 장치를 적어도 부분적으로 바이패스하기 위해 상기 바이
패스 장치를 턴온하며, 상기 스위칭 변환기에 결합된 입력과 상기 바이패스 장치의 상기 제어 단자에 결합된 출
력을 가지는 바이패스 제어망을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 제3 측면에 따르면, LED 드라이버의 돌입전류 제한 방법으로서, 상기 LED 구동장치는 전파 정[0010]
류기, 저역통과 필터, 상기 LED 구동장치가 AC 전도성 각변조 전압을 DC 출력 전압으로 변환하는 스위칭 변환기
를 포함하는 입력전류경로를 포함하며, 상기 방법은, 상기 LED 구동장치의 입력 전류 경로에 배치된 전류 제한
장치를 사용하여 상기 돌입전류를 소정의 최대 전류수준으로 제한하는 단계와; 입력 전류가 상기 소정의 최대
전류수준을 초과하지 않도록, 상기 AC 전도성 각변조 전압의 각기 반 사이클 동안에 상기 전류 제한 장치를 바
이패스하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 드라이버의 돌입전류 제한 방법이 제공된다.
발명의 효과
따라서, 본 발명에 따르면, 고 주파수 스위칭의 일부는 입력에 의해 RLIM 및 지연망을 통해 AC 라인 전압으로[0011]
다시 반사될 수 있으며, EMI 필터를 바이패스한다. LED 구동장치에 대해, 전류 제한 저항기(RLIM)는 EMI 필터의
타단부로 이동되며, 이로 인해 임의의 DC 전류 및/또는 고 주파수 구성(frequency content)이 EMI 필터의 성능
에 영향을 미치지 않는다. 커패시터(C2)의 크기는 C1에 비례하여 증가할 수 있으며, 상대적으로 작은 전류 제한
저항기들(R8,R9)이 추가되어 정상동작 동안에 입력 돌입 전류를 더 제한한다.
도면의 간단한 설명
본 발명의 이득, 특징 및 이점들은 다음 기재 및 첨부 도면과 관련하여 더욱 잘 이해될 것이며, [0012]
도 1은 일 실시형태에 의하여 실행되는 LED 구동장치를 포함한 발광다이오드(LED) 제어 시스템의 간소화된 블록
도이며;
도 2는 상기 LED 구동장치가 바이패스 스위치 장치를 제어하기 위해 변압기의 다른 1차 권선을 사용하는, 입력
전압 및 전류를 수신하고 출력 전압 및 전류를 제공하기 위한 도 1의 LED 구동장치로서 사용될 수 있는 일 실시
형태에 의하여 실행되는 LED 구동장치의 간소화된 개략적인 블록도이며;
도 3은 입력 전압 및 전류를 수신하고 출력 전압 및 전류를 제공하기 위한 도 1의 LED 구동장치로서도 사용될
수 있는 또 다른 실시형태에 의하여 실행되는 LED 구동장치의 간소화된 개략적인 블록도이며;
도 4는 도 2 또는 도 3의 LED 구동장치를 위한 지연 회로망으로서 사용될 수 있는 지연 회로망의 더욱 상세한
개략도이며;
도 5는 LED 구동장치가 바이패스 스위치 장치를 제어하기 위해 스너버망(snubber network)을 사용하는, 입력 전
압 및 전류를 수신하고 출력 전압 및 전류를 제공하기 위한 도 1의 LED 구동장치로서도 사용될 수 있는 또 다른
실시형태에 의하여 실행되는 LED 구동장치의 간소화된 개략적인 블록도이며;
도 6은 스너버망을 사용하는 도 5에 도시된 것에 따른 도 1의 LED 구동장치로서도 사용될 수 있는 또 다른 실시
형태에 의하여 실행되는 LED 구동장치의 간소화된 개략적인 블록도이며;
도 7은 스너버망을 사용하는 도 5에 도시된 것에 따른 도 1의 LED 구동장치로서도 사용될 수 있는 또 다른 실시
형태에 의하여 실행되는 LED 구동장치의 간소화된 개략적인 블록도이며;
도 8은 스너버망을 사용하고, 개선된 EMI 필터링을 위해 전류 제한 장치를 재배치하는 도 5에 도시된 것에 따른
도 1의 LED 구동장치로서도 사용될 수 있는 또 다른 실시형태에 의하여 실행되는 LED 구동장치의 간소화된 개략
적인 블록도이다.
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발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
다음 기재는 특수 응용 및 그의 요건 문맥 내에서 제공되는 것으로서 본 기술분야의 당업자가 본 발명을 제작하[0013]
고 사용할 수 있게 제시된다. 그러나, 바람직한 실시형태의 다양한 변형들이 본 기술분야의 당업자에게 명백할
것이며, 여기 정의된 일반 원리들은 다른 실시형태들에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기 도시 및 기재
된 특정 실시형태들에 제한하는 것을 의도로 하지 않지만, 여기 개시된 신규성 및 원리들에 일치하는 광범위한
범위에 부합되는 것이다.
도 1은 일 실시형태에 의하여 실행되는 LED 구동장치(105)를 포함한 발광다이오드(LED) 제어 시스템(100)의 간[0014]
소화된 블록도이다. 상기 LED 제어 시스템(100)은 조광기(103)의 입력은 교류(alternating current: AC)원
(101)에 결합되고, 상기 LED 구동장치(105)의 출력은 "N"이 0보다 큰 양의 정수인, LED1,...,LEDN으로 개별적으
로 라벨링되는 N개의 개별 LED들을 포함한(N은 하나 이상임) 하나 이상의 LED들(111)에 결합되는, 조광기(103)
와 LED 구동장치(105)를 포함한다. 상기 LED들(111)은 LED 구동장치(105)의 출력 전압(VOUT)(105)과 그라운드
(GND)와 같은 기준전압노드 사이에 직렬로 결합된다. 상기 LED들(111)은 본 기술분야의 당업자에 의해 이해되는
바와 같이, 단일 LED를 포함할 수 있거나, 직렬 및/또는 병렬 결합의 조합과 같은, 다수의 상이한 구성들 중의
하나로 결합되는 다수의 LED들을 포함할 수 있다.
도 2는 VIN(및 IIN)을 수신하고 VOUT(및 IOUT)을 제공하기 위한 LED 구동장치(105)로서 사용될 수 있는 일 실시[0015]
형태에 의하여 실행되는 LED 구동장치(200)의 간소화된 개략적인 블록도이다. VIN(VIN )의 양극성이 다이오드
(D1)의 애노드에 및 또 다른 다이오드(D3)의 캐소드에 결합된 노드에 형성된다. VIN(VIN-)의 음극성은 다이오드
(D2)의 애노드에 및 또 다른 다이오드(D4)의 캐소드에 결합된 노드에 형성된다. 다이오드들(D1,D2)의 캐소드들
은 정류(rectified) 입력 전압(VINR1)을 전개(develop)하는 노드에 다함께 결합된다. 다이오드들(D3,D4)의 애노
드들은 기준 전압(REF)을 전개하는 노드에 다함께 결합된다. 상기 다이오드들(D1-D4)은 집합적으로, AC 전도성
각변조 전압(VIN /-)을 정류 전압(VINR1)(REF에 비례)으로 변환하는 전파 정류기(201)(예, H-브릿지(bridge))
로서 동작한다. VINR1은 전압(VINR2)이 전개되는 그의 타단부를 가지는 전류 제한 저항기(RLIM)의 일단부에 형
성되며, 필터 커패시터(C1)의 일단부에 및 공통 모드 인덕터(L1)의 1차 권선(W1)의 일단에 결합된다. REF는 C1
의 타단부에 및 공통 모드 인덕터(L1)의 제2 권선(W2) 일단부에 형성된다. W1의 타단부는 또 다른 필터 커패시
터(C2)의 타단부에 더 결합되는 노드(202)에 결합된다. W2의 타단부는 C2의 타단부에 결합되며, 이는 1차 그라
운드(PGND)에 더 결합된다. 상기 필터 커패시터들(C1,C2) 및 공통 모드 인덕터(L1)는 집합적으로 전자 기 방해
(EMI) 필터(203)를 형성한다.
노드(202)는 저항기(R1)의 일단부에, 커패시터(C3)의 일단부에, 및 변압기(T1)의 제1의 1차 권선(P1)의 일단부[0016]
에 더 결합된다. 도시된 바와 같이, 노드(202)는 변압기(T1)의 1차 권선(P1)에 인가되는 1차 전압(VPRI)을 전개
한다. P1의 타단부는 노드(204)에 결합되며, 이는 전기 스위치(Q1)의 드레인에 및 다이오드(D5)의 애노드에 결
합된다. D5의 캐소드는 R1 및 C3의 타단부들에 결합된다. R1, C3, 및 D5는 집합적으로 RCD 스너버
(snubber)(205)(또는 스너버망: snubber network)를 형성한다. Q1의 소스는 PGND에 결합되며, 그의 게이트는
제어기(213)로부터 게이트 구동 신호(GD)를 수신한다. 변압기(T1)는 다이오드(D6)의 애노드에 결합된 일단부와
2차 그라운드(SGND)에 결합된 또 다른 단부를 가지는 2차 권선(S)을 가진다. 다이오드(D6)의 캐소드는 출력 전
압(VOUT)을 전개하는 출력 노드에 결합된다. 출력 필터 커패시터(C4)는 VOUT와 SGND 사이에 결합된다. LED들
(111)은 마찬가지로 VOUT와 SGND(도 1의 GND와 동일) 사이에 결합된다. 출력 노드로부터 LED들(111)을 통해
SGND로 흐르는 출력 전류 IOUT가 도시된다. 출력 감지망(207)은 출력 전압(VOUT) 및/또는 출력 전류(IOUT)와
같은, 적어도 하나의 출력 매개변수를 감지하며, 적어도 하나의 피드백 신호를 피드백 제어망(209)으로 제공한
다. 피드백 제어 모듈(209)은 격리망(211)을 통해 제어기(213)로 더 결합된다. 상기 제어기(213)는 GD 신호를
생성하여, 전기 스위치(Q1)의 턴온 및 턴오프를 제어한다.
이러한 구성에서, 변압기(T1)는 다이오드(D7)의 캐소드에 결합된 일단부와 지연망(215)의 한 입력에 결합된 타[0017]
단부를 가지는 제2의 1차 권선(P2)을 포함한다. D7의 캐소드는, 스위치 제어 신호(SC)를 전기 스위치(Q2)의 게
이트에 제공하는 제1 출력을 가지는 지연망(215)의 또 다른 입력에 결합된다. 상기 지연망(215)은 Q2의 소스에
결합된 제2 출력을 가진다. Q2의 드레인이 VINR1을 전개하는 노드에 결합되고, Q2의 소스는 VINR2를 전개하는
노드에 결합되며, Q2의 전류 경로는 RLIM과 병렬로 결합된다. 권선(P2)은, P2가 현저히 작을 수 있는(예를
들어, 더 적은 회전을 가지는) 반면, 권선(P1)과 동일한 크기로서 상징적으로 도시된다. 상기 스위치(Q2)는 여
기 더 기술되는 바와 같이 RLIM을 적어도 부분적으로 바이패스하는 바이패스 스위치이다. 1차 권선(P2,D7) 및
지연망(215)은 바이패스 스위치 장치(Q2)를 제어하기 위해 스위치 구동장치 또는 바이패스 제어망을 집합적으로
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형성한다.
LED 구동장치(200)의 동작에서, AC 전도성 각변조 전압(VIN)이, 전류 제한 저항기(RLIM)에 인가되는 대응 정류[0018]
전압(VINR1)을 전개하는, 전파 정류기(201)의 입력에 인가된다. 미리 기술한 바와 같이, VIN은 AC 라인 전압의
각기 반 사이클의 초기 부분이 선택된 각도로 조광기(103)에 의해 쵸핑되는 정현파 AC 라인 전압의 쵸핑 버전
또는 변조 버전이다. 입력 전류(IIN)는 입력 전압(VIN)과 유사한 형태를 가진다. VINR1은 음전압 운동이 양이 되
는(positive) VIN의 정류된 버전이며, VINR1은 VIN의 약 2배 주파수를 갖는다. 제한 입력 전류(ILIM)로서 도시
되는, RLIM을 통하는 전류는 정류 전압(VINR1)과 유사한 형태를 가진다. ILIM은 VINR1으로부터 VINR2로의 전류
를 나타내며, 이는 Q2의 전류 경로를 통하는 전류에 더하여 RLIM을 통하는 전류이다(드레인-소스 전류).
따라서, 상대적으로 높은 입력 전류의 변화(예, 큰 di/dt)가 VINR1의 각 사이클 동안에 LED 구동장치(200)의 입
력에 인가될 수 있다. VIN에 반응하여 가능한 한 신속하게 VINR2를 충전하면서 동시에 소정의 최대 전류 수준
(IMAX)으로 전류(ILIM)를 제한하는 것이 바람직하다. 전류 제한 저항기(RLIM)는 전류(ILIM)가 어느 시점에서도
IMAX를 초과하지 않을 것을 보장하는 선택 값을 가진다. 예를 들어, AC 라인 전압의 피크 전압이 약 200 V인 경
우, 및 IMAX가 약 2.0 앰퍼(Amper)(A)가 되게 LED 구동장치(200)가 실행된 경우, 그때 RLIM는 적어도 100
옴(Ω)이 되도록 선택될 수 있으며, ILIM은 IMAX를 초과하지 않는다. 초기 전압이 다르게 선택된 쵸핑 각도들의
피크 값 이하일 수 있음에도, RLIM은 최악 조건 동안에도 적절한 동작을 보장하기 위해 선택된다는 것을 알아야
한다.
스위치(Q2)는 VIN의 각 사이클에 있어서의 전압 및 전류의 시작에서 초기에 턴오프되며, 전류 제한 저항기[0019]
(RLIM) ILIM을 감소시키기 위해 동작한다. 정류 전압(VINR2)이 EMI 필터(203)의 입력에 인가되어, 필터 커패시
터들(C1,C2)의 충전을 시작하며, VPRI는 VIN의 피크 값으로 증가한다. EMI 필터(203)는 변환기의 스위칭 동작과
관련하여 더 높은 주파수들을 필터링하기 위한 저역통과 필터 구성이지만, 달리 VINR2를 필터링하지 않는다는
것을 알아야 한다. 상기 스위칭 주파수들은 대략 100 킬로-헤르츠(KHz)인 반면, AC 라인 전압은 전형적으로 100
Hz 이하이다(예, 60 KHz). 상기 정류 전압들(VINR1,VINR2)은 VIN의 것에 두 배이다(예, ~120 Hz). 일 실시형태
에서, 상기 커패시터들(C1,C2)은 각각의 커패시턴스가 EMI 조절에 부응하기 위해 선택되는 동일한 커패시턴스를
가진다. 따라서, EMI 필터 커패시터들(C1,C2)의 커패시턴스들은 EMI 및 스위칭 주파수 필터링에 대해 상대적으
로 낮으며, 상기 정류된 입력 전압(VINR2)을 원만하게 할 벌크(bulk) 커패시터들로서 동작하지 않는다. 또한,
VPRI의 전압은 일반적으로 VINR2의 전압과 대략 동일하다. 예를 들어, RLIM가 단(short) 회로로 교체된 경우,
그때 VPRI 및 VINR2의 전압 수준들은 일반적으로, 커패시터들(C1,C2)에 의해 약간의 리플(ripple) 필터링을 가
지거나 또는 이를 가지지 않고 정류 전압(VINR1)과 대략 동일한 패턴을 모두 가질 것이다.
RLIM의 저항 및 EMI 필터(203)의 집합적 커패시턴스는 VPRI의 전압 상승을 제한하기 위한 시간 상수"τ"를 형성[0020]
한다. 따라서, VPRI의 전압은 VIN의 전압에 도달하기 전에 3개 이상의 시간 상수들(＞3τ)에 의해 지연된다. 3
τ은 약 95%를 나타내고, 4τ은 약 98%를 나타내며, 때문에 VINR1이 0으로부터 그의 피크 값으로 계단 함수
(step function)로서 간소화된 경우, 그때 VINR1 및 VINR2는 약 4τ에서 피크 수준에 도달한다. VINR2의 전압
이 증가함에 따라, RLIM을 가로지르는 전압차 감소하며 ILIM도 마찬가지로 감소한다. Q2가 완전히 턴온하면, 그
것은 RLIM을 다함께 바이패스하여 VINR1 및 VINR2를 효과적으로 결합한다. VINR1과 VINR2의 전압차가 큰 경우,
그때 큰 전압 불균형을 가지며 Q2를 완전히 턴온하는 것은 잠재적으로 IMAX보다 큰 ILIM 전류를 야기할 것이다.
일 실시형태에서, Q2가 그의 선형 동작 범위를 통해 더욱 서서히 턴온하여, Q2는 적어도 부분적으로 RLIM을 바
이패스하게 되며, ILIM은 IMAX를 초과하지 않고 충분히 높게 제어될 수 있다. 대안적으로, VINR1 및 VINR2의 전
압들이 대략 동일하면, Q2가 나중에 매우 신속히 완전하게 턴온할 수 있다.
상기 LED 구동장치(200)는 제어기(213)가 입력 전압을 출력 전압(VOUT)으로 변환하도록 Q1의 스위칭을 제어하는[0021]
플라이백(flyback) 변환기 동작을 위해 구성된 스위칭 변환기를 포함한다. Q1이 턴온할 때에, 전류가 1차 권선
(P1)을 통해 흘러 변압기(T1)에 에너지를 저장한다. Q1이 턴오프할 때에, D6는 순방향 바이어스되며, 전류가 2
차 권선(S)을 통해 흘러 출력 커패시터(C4)를 충전하고, LED들(111)로서 도시된 부하로 IOUT을 전개한다. Q1이
다시 턴오프하면, 상기 커패시터(C4)는 IOUT를 유지하여 LED들(111)에 전력 제공을 지속한다.
D7을 순방향 바이어스하고, 지연망(215)에 인가되는 제1의 1차 권선(P1)을 가로지르는 전압(VPRI)에 반응하여[0022]
제2의 1차 권선(P2)이 전압을 전개한다. 지연망(215)은 Q를 활성화하기 위해 전원 연결 지연을 병합하며, ILIM
은 IMAX 이하로 유지된다. 지연망(215)이 SC의 Q2 턴온 시작을 가정하는 것으로 출발함에 따라, Q2를 통하는 전
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류 경로는 RLIM의 바이패스 시작으로 전개된다. VINR2의 각 사이클 동안에 궁극적으로, Q2는 완전히 턴온하여
RLIM을 완전히 바이패스하고, 이에 따라 입력 전류 제한을 제거하며, 때문에 VPRI의 전압은 대략 VINR1의 것과
동일하다. VPRI가 감소함에 따라, P2를 가로지르는 전압은 감소하며, 지연망(215)은 그의 지연 기간 이후에 Q2
를 턴오프한다. 스위치(Q2)는 VINR1이 0으로 돌아갈 때까지 완전히 턴오프된다. 이와 같이, RLIM은 VINR1의 다
음 전압 상승의 시작을 위해 회로에 다시 배치된다. 일 실시형태에서, 지연망(215)의 지연은 3τ 이상이며,
VINR2의 전압은 VINR1의 전압에 충분히 근접할 때에 Q2가 턴온한다.
VPRI의 전압이 그의 피크 값에 도달할 때에, 권선(P2)을 가로지르는 전압은 그의 피크 전압 수준에 이른다(도시[0023]
된 바와 같이, 권선(P2)은 순방향 권선; 전압 수준들은 플라이백 1차 권선에 유사하다). 일 실시형태에서, P2는
P1보다 작으며, P2의 피크 전압은 VPRI의 전압보다 현저히 작다. 일 실시형태에서, 예를 들어, VPRI의 피크 전
압은 약 수백 볼트이며(예, 200 V 이상에 이르는), 반면 P2를 가로지르는 피크 전압은 단지 약 10V이다. 일 실
시형태에서, Q2의 턴온 임계값 전압은 1-5V 사이일 수 있거나, 또는 Q2를 실행하는데 사용되는 장치(들)의 형태
에 따라 달라질 수 있다. 지연망(215)은 P2를 가로질러 전개하는 전압에 반응하여 Q2를 턴온하기 위해 SC의 전
압 축적을 지연하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 상기 지연은 RLIM에 의해 야기되는 VPRI의 지연에 기반한다.
제어기(213)는 출력 감지망(207), 피드백 제어망(209) 및 격리망을 통해 IOUT 및/또는 VOUT과 같은 하나 이상의[0024]
출력 매개변수들을 모니터링하며, 이에 따라 스위치(Q1)의 턴온 및 턴오프를 위한 GD 신호를 제어한다. 예를 들
어, GD는 Q1을 턴온하기 위해 높게 및 Q1을 턴오프하기 위해 낮게 가정될 수 있다. 일 실시형태에서, 제어기
(213)는 그것이 GD의 주파수 및 펄스폭 중의 적어도 하나를 제어하는 펄스폭 변조(PWM) 제어를 수행한다. 일 실
시형태에서, VOUT는 상대적으로 일정한 수준, 또는 적어도 소정의 최대 수준 또는 소정의 최대 수준 이하로 유
지되며, IOUT은 VINR2의 RMS 전압 수준을 따르도록 조정된다. 따라서, 조광기(103)의 쵸핑 동작 또는 변조 동작
은 VIN의 RMS 수준을 조정하며, LED 구동장치(105)는 이에 따라 LED들(111)의 디밍(dimming) 수준을 조정하기
위해 IOUT을 조정한다. 변압기(T1)는 그의 1차 및 2차 권선들 사이에 전기 분리를 제공하여 안전 매개변수
(safety parameter)에 부응한다. 제어기(213)가 LED 구동장치(200)의 1차 부분의 일부인 1차부 및 2차부 사이
에 격리망(211)이 격리를 유지하고 있다. RCD 스너버(205)는 스위치(Q1)의 동작에 영향을 미칠 수 있는 전압 스
파이크를 필터링한다. 도시된 실시형태에서, RCD 스너버(205)는 스너버망이 상이한 방식으로 실행될 수 있음에
도, 저항기(R1), 커패시터(C3), 및 다이오드(D5)를 포함한다. 필터 커패시터들(C1,C2) 및 공통 모드 인덕터(L
1)를 포함하여 도시되는, EMI 필터(203)는 Q1의 고 주파수 스위칭에 의해 생성되는 스위칭 잡음을 감쇄하며, 스
위칭 잡음이 AC 라인 전압 상에 나타는 것(조광기(103)를 통해)을 제거하거나 최소화한다.
상기 LED 구동장치(200)는 다른 지지 장치들, 구성요소들, 및/또는 회로는 도시된 실시형태들의 충분하고 완전[0025]
한 이해를 위해 필요하지 않기 때문에 도시되지 않은 간소화된 형태로 도시된다. 예를 들어, 상기 저항기들 및
커패시터들의 일부는 직렬로 또는 병렬로 결합된 다수의 장치 또는 그들의 조합으로 실행될 수 있지만, 단일 장
치로서 도시된다. 전기 스위치(Q1)는 N-채널 산화 금속 반도체, 전계효과 트랜지스터(MOSFET)로 도시되며, 여기
서 다른 형태의 전기 스위치들이, 다른 형태의 MOS 장치들 또는 FET 장치들과 같은 스위치(Q1), P-채널 장치들
등과 같은 상이한 극성의 유사 장치들, 또는 양극성 접합 트랜지스터들(BJT들) 등과 같은 상이한 형태의 트랜지
스터 장치들을 실행하는데 사용될 수 있음을 이해한다. 따라서, Q1은 일반적으로 전류 단자들(예, 드레인-소
스)과 제어 단자(예, 게이트) 사이에 결합된 전류 경로를 가지는 전기 스위치로서 언급된다. 상기 스위치(Q1)는
단일 N-채널 MOSFET 장치로서 도시되지만, 본 기술분야의 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 예를 들어,
스위치 저항을 감소시키고, 효율을 향상하고, 전력 소비를 감소시키기 위해 병렬로 결합된 또는 항복 전압을 증
가시키기 위해 직렬로(예, 캐스코드 장치들) 결합된 것, 또는 달링턴 구성들 등과 같은 다중 스위치 장치들로서
실행될 수 있다. Q2는 또한 단일 N채널 MOSFET으로서 도시되며, Q1을 위해 기술된 상이한 구성들 중의 하나로
실행될 수도 있다. Q2는 그것이 AC 라인 전압 주파수의 약 두 배에서만 스위칭 되므로 고 주파수 스위칭이 필요
하지 않기 때문에 상이한 방식으로 실행될 수 있다. 그럼에도, Q2는 개선된 효율을 위해 전압강하를 최소화하고
전류 흐름을 최대화하기 위해 실행될 수 있다. 상기 제어기(213)는 임의의 적절한 방식으로 또는 예를 들어, 캘
리포니아, 밀피타스의 인터실 코포레이션으로부터 가용한 ISL6745A 브릿지 제어기와 같은 임의의 적절한 장치에
의해 실행될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 게이트 구동 시스템 등이 게이트 구동 신호(GD)를 생성하기 위해
제어기(213)의 출력과 Q1의 게이트 사이에 제공될 수 있다.
도 3은 VIN(및 IIN)을 수신하고 VOUT(및 IOUT)을 제공하기 위한 LED 구동장치(105)로서 사용될 수 있는 또 다른[0026]
실시형태에 따라 실행되는 LED 구동장치(300)의 간소화된 개략적인 블록도이다. LED 구동장치(300)는 유사한 구
성요소들이 동일한 참조 부호로 가정되는 LED 구동장치(200)과 유사하다. LED 구동장치(300)를 위해, 전파 정류
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기(201)가 1차 권선(P1)에 결합된 노드(302) 상의 정류 입력 전압(VINR)(또는 VINR/VPRI로서 도시된, VPRI)을
전개하기 위해 EMI 필터(203)의 타측에 배치된다. VIN 가 Q2의 드레인 및 RLIM의 타단부에 직접적으로
제공된다. Q2의 소스는 RLIM의 타단부에 및 노드(304)에 도시된 바와 같이 EMI 필터(203)의 한 상이한 "입력"
단자에 결합되는 그의 드레인을 가지는, 또 다른 전기 스위치(Q3)의 소스에 결합된다. VIN-은 한 쌍의 노드들
(306,308) 사이에 결합된 그의 상이한 출력 단자들을 가지는, EMI 필터(203)의 다른 상이한 입력 단자에 직접적
으로 제공된다. 노드(306)가 D1의 애노드 및 D3의 캐소드에 결합되며, 노드(308)는 전파 정류기(201)의 D2 애노
드에 및 D4 캐소드에 결합된다. D3 및 D4의 애노드들은 PGND에서 다함께 결합되며, D1 및 D2의 캐소드들은 VPRI
를 전개하는 노드(302)에서 다함께 결합된다. 노드(302)가 LED 구동장치(200)의 노드(202)에 대해 이전에 기술
된 것과 동일한 방식으로 P1의 일단부에 및 RCD 스너버(205)에 결합된다. 추가 필터 커패시터(C5)가 VINR을 필
터링하기 위해 노드(302)와 PGND 사이에 결합된다. LED 구동장치(300)의 잔여부는 이전에 기술된 LED 구동장치
(200)와 대략 동일한 방식으로 구성된다.
LED 구동장치(300)의 동작은 RLIM이 정류 전압(VINR1)보다는 AC 입력 전압(VIN)의 입력 전류를 제한하는 점을[0027]
제외하곤 LED 구동장치(200)와 유사하다(여기서 ILIM = IIN). RLIM을 가로지르는 전압 및 RLIM을 통하는 전류
모두는 AC 전압 VIN /-에 대해 양성 및 음성이기 때문에, Q2는 VIN의 음의 반 사이클 동안에 턴온될 수 있거나
또는 적어도 전류가 그의 내부 다이오드를 통해 흐를 수 있다. 따라서, Q3는 Q2 및 Q3 양쪽이 지연망(215)에 의
해 턴오프될 때에 전류가 양쪽을 통해 흐르는 것을 방지하기 위해 Q2와 연속적인(back-to-back) 결합 구성을 형
성하도록 추가된다. 대안적인 실시형태에서, 트라이액(triac)은 유사 기능을 위해 Q2 및 Q3를 교체한다. EMI 필
터(203)는 정류 입력 전압보다는 AC 입력 전압을 필터링하기 위해 제공된다. RLIM, EMI 필터(203), 및 전파 정
류기(201)의 동작은 LED 구동장치(200)에 기술된 것과 대략 동일하다. Q2 및 Q3는 정류 전압을 위해 수행되는
단일 장치(Q2)로서 AC 전압에 대해 유사한 기능을 수행하도록 집합적으로 동작한다. Q2 및 Q3 모두는 RLIM에 의
한 전류 제한을 가능하게 하기 위해 다함께 턴오프되며, 양쪽은 적절한 시점에 RLIM을 집합적으로 바이패스하기
위해 다함께 턴온된다. 이러한 경우, RLIM은 VIN의 각기 반 사이클 동안에 입력에서 돌입전류(IIN)를 더욱 직접
적으로 제한한다. RLIM의 저항, C5의 커패시턴스 및 EMI 필터(203)의 커패시턴스들 사이의 시간 상수(τ)는
VPRI의 초기 상승 부분 동안에 전류가 제한되도록 본질적으로 동일하다. 1차 권선(P2), 다이오드(D7), 지연망
(215), Q2 및 Q3의 구성 및 동작은 LED 구동장치(200)에 대해 기술된 것과 대략 동일하다(Q2 및 Q3가 다함께 동
작하는). Q1의 스위칭 동작으로 VPRI가 상승함에 따라, 상기 지연망(205)은 이전에 기술된 것과 같이 IMAX를 초
과하지 않고 입력 전류가 충분히 높게 유지되는 것을 보장하기 위해 적어도 3τ에 의해 Q2 및 Q3의 활성화를 지
연한다. VPRI가 충분히 높을 때에, Q2 및 Q3는 RLIM을 바이패스하기 위해 완전히 턴온된다. VPRI가 각기 반 사
이클의 끝을 향해 감소함에 따라, Q2 및 Q3는 다시 턴오프되어, RLIM은 VPRI 다음 반 사이클 동안에 돌입전류를
제한한다. 동작은 LED 구동장치(200)에 기술된 것과 유사한 방식으로 VIN의 각 사이클 동안에 이러한 방식으로
반복된다.
도 4는 LED 구동장치(200) 또는 (300) 중의 하나를 위한 지연망(215)으로서 사용될 수 있는 지연망(401)의 더욱[0028]
상세한 개략도이다. 도시된 바와 같이, 지연망(401)은 D7의 캐소드에 결합된 일단부와, Q2의 게이트에(및 있다
면, Q3의 게이트에) 결합된 노드(402) 상의 SC 전압을 전개하는 노드(402)에 결합된 타단부를 가지는 저항기
(R2)를 포함한다. D7의 애노드는 이전에 기술된 P2의 일단부에 결합되며, P2의 타단부가 Q2의 소스에(및
있다면, Q3의 소스에) 더 결합되는 노드(404)에 결합된다. 커패시터(C6), 저항기(R3), 및 제너 다이오드(Z1)가
노드들(402,404) 사이에 병렬로 결합된다. 노드(404)에 결합된 그의 애노드와, 노드(402)에 결합된 그의 캐소드
를 가지는 제너 다이오드(Z1)가 도시된다. 제너 다이오드(Z1)는 Q2(및 있다면, Q3)가 완전히 턴온하는 것을 허
용하면서 Q2를 보호하기 위해 적절한 임계값 전압 수준에서 Q2(및 있다면, Q3)의 게이트-소스 전압을 클램핑
(clamp)한다. 여기 도시된 바와 같이, 각각의 지연망은 전압을 소정의 최대 수준으로 클램핑하는데 사용되는,
제너 다이오드 등과 같은 하나 이상의 클램핑 장치들을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 제너 다이오드들은 회로
보호를 위한 전압 수준들을 클램핑하기 위해 전략적으로 배치된다. 제너 다이오드가 특정한 지연 기능을 고안하
도록 사용되지는 않지만, 제너 다이오드의 효과는 지연 변수들을 조정하는 것으로 간주될 수 있다.
지연망(401)의 동작에서, P2를 가로질러 전개된 전압은 D7을 순방향 바이어스하며, R2 및 R3에 의해 형성된 전[0029]
압 분배기에 의해 분할되어, 노드(402) 상의 SC 전압 수준을 전개한다. 커패시터(C6) 및 Q2의 게이트 커패시턴
스(또는 Q2 및 Q3의 집합적 게이트 커패시턴스)는 R2 및 R3와 집합적으로 협력하여, 적절한 시점에 Q2(및 있다
면 Q3)를 턴온하기 위해 SC의 전압 축적을 지연한다. 이전에 기술한 바와 같이, Q2(및 Q3)는 완전히 턴온되기
전에 시간에 걸쳐 완전한 오프로부터 그의 선형 영역으로 변화할 수 있다. 따라서, Q2(및 Q3)는 시간에 걸쳐 제
한 저항을 줄이고, VINR1의 각 사이클 또는 VIN의 각기 반 사이클 동안에 RLIM을 궁극적으로 완전히 바이패스하
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기 위한 별개의 전류 경로를 제공한다.
도 5는 VIN(및 IIN)을 수신하고 VOUT(및 IOUT)을 제공하기 위한 LED 구동장치(105)로도 사용될 수 있는 또 다른[0030]
실시형태에 따라 실행되는 LED 구동장치(500)의 간소화된 개략적 블록도이다. 상기 LED 구동장치(500)는 유사한
구성요소들이 동일한 참조 부호로 가정되는 LED 구동장치(200)와 유사하다. 전파 정류기(201), RLIM, Q2 및 EMI
필터(203)를 포함한 입력부는 LED 구동장치(200)의 것과 대략 동일하다. LED 구동장치(500)에 대해, 변압기(T
1)는 별개의 1차 권선(P2)을 구비하지 않지만 T1과 유사한 방식으로 동작하는, 또 다른 변압기(T2)에 의해 교체
된다. 대신에, T2는 T1의 1차 권선(P1)과 대략 유사한 방식으로 동작하는 단일의 1차 권선(P)을 포함한다. EMI
필터(203)는 노드(202)가 권선(P)의 일단부에 LED 구동장치(200)와 유사한 방식으로 결합되는, 노드(202)와
PGND 사이에 결합된 그의 출력쌍을 가진다. 권선(P)의 타단부는 LED 구동장치(200)와 동일한 방식으로 스위치
(Q1)에 결합되는 노드(204)에 결합된다. D6, C4, LED들(111), 출력 감지망(207), 피드백 제어(209), 격리망
(211), 및 제어기(213)가 대략 동일한 방식으로 다함께 결합되는, 권선(S)에 결합된 출력부와 피드백 루프는 모
두 대략 동일하게 도시된다. 제어기(213)는 LED 구동장치(200)에서와 대략 동일한 방식으로 노드(204)와 PGND
사이에 결합된 스위치(Q1)를 제어하기 위해 신호(GD)를 제공한다.
LED 구동장치(500)를 위해, RCD 스너버(205)도 구비되며, 대략 동일한 구성을 가지는 것으로 도시되며, 노드들[0031]
(202,204)에 결합된다. 상기 지연망(215)은 RCD 스너버(205)에 결합된 입력을 가지며, 지연망(501)에 의해 교체
된다. 따라서, RCD 스너버(205)는 VPRI를 감지하고 스위칭 변환기에 있어서의 변압기의 별개의 1차 권선 대신에
Q2를 위한 구동 전압을 제공하는데 사용된다. RCD 스너버(205)의 특수 결합은 하기 더 기술되는 바와 같이 실시
형태에 따라 달라진다. 일 구성에서, 상기 지연망(501)은 하기 더 기술되는 바와 같은 그의 실행에 따라 노드
(202)(파선으로 도시된 바와 같은)에 더 결합된다. 이와 같이, 상기 지연망(501)은 변압기의 별개의 권선 보다
는 RCD 스너버(205) 및/또는 1차 권선(P)에 의해 제어된다. LED 구동장치(500)의 변압기(T2)는 상기 지연망
(501)을 제어하기 위해 더욱 간편하고 더욱 전력 효율적인 구성을 제공하며 T1에 비해 하나 적은 권선을
가진다. 상기 지연망(501)의 출력은 대략 동일한 방식으로 Q2에 결합되며, 노드(504)에 도시된 바와 같이, Q2의
소스에 결합된 제1 출력 및 제2 출력을 가지며, SC를 Q2의 게이트에 제공한다. 지연망(501)의 입력은 변압기의
별개의 권선 보다는 RCD 스너버(205)에 결합된다. 상기 RCD 스너버(205)는 LED 구동장치(200)의 권선(P2)에 비
해 현저히 큰 전압 수준을 전개하며, 때문에 상기 지연망(501)은 적절한 양의 지연을 제공하도록 구성된다. 이
들 구성들 중의 임의의 구성에서, 상기 지연망(501)이 기능은, RLIM이 초기에 돌입전류를 제한하고, 그리고 나
서 Q2가 VINR1의 각 사이클 동안에 RLIM을 바이패스하도록 턴온되는, LED 구동장치(200)에 기술된 것과 대략 유
사하다.
도 6은 상기 지연망(501)이 지연망(601)으로 도시된 바와 같이 실행되는, VIN(및 IIN)을 수신하고 VOUT(및 IOU[0032]
T)를 제공하기 위한 LED 구동장치(105)로도 사용될 수 있는 또 다른 실시형태에 따라 실행되는 LED 구동장치
(600)의 간소화된 개략적인 블록도이다. 상기 LED 구동장치(600)는 유사한 구성요소들이 동일한 참조부호들로
가정되는 LED 구동장치(500)의 더욱 구체적인 구성이다. 이러한 경우, 노드(202)는 지연망(601)에 및 RCD 스너
버(205) 내의 커패시터(C3)의 타단부에 결합된다. RCD 스너버(205) 내의 저항기(R1)의 상기 타단부는 지연망
(601)에 마찬가지로 결합되는, 노드(502)에 결합된다. 상기 지연망(601)은 저항기들(R4,R5) 및 제너 다이오드들
(Z2,Z3,Z4)을 포함한다. Z2 및 R4는 모두가 노드들(202,502) 사이에 병렬로 결합된다. Z2는 노드(202)에 결합된
그의 애노드와 노드(502)에 결합되는 그의 캐소드를 가진다. 상기 지연망(601)은 저항기(R5) 및 또 다른 쌍의
제너 다이오드들(Z3,Z4)을 더 포함한다. R5는 노드들(502,504) 사이에 결합된다. Z3은 노드(504)에 결합된 그의
캐소드와, (VINR2에서) Q2의 소스에 결합된 그의 캐소드를 가지는, Z4의 애노드에 결합된 그의 애노드를
가진다.
동작에서, AC 라인 전압이 인가된 후에, 대부분의 플라이백 에너지가 그의 전압이 변압기(T2)의 반사된 2차측[0033]
전압을 초과할 때까지 스너버 커패시터(C3)에 의해 분로(shunt)됨에 따라, 상기 스너버 커패시터(C3)는 Q1의 제
1 스위칭 사이클 동안에 상대적으로 신속하게 충전된다. (C3)을 충전한 에너지는 스너버 다이오드(D5)를 통해
(C3)을 충전하는, 변압기(T2)의 누손 에너지에 따라 달라진다. (C3) 상의 전압이, R1에 의해 제거된 전하가 각
스위칭 사이클에서 (D5)를 통하는 누손 에너지에 의해 형성된 전하와 같도록 충분히 높을 경우에 안정적 상태의
동작이 일어난다. (C3)은 충전을 지속하며, 정상 동작 동안에 DC 전압을 전개한다. (C3) 상의 DC 전압은 이는
집합적으로 RC 시간 상수를 형성하는, R1, 지연망(601), 및 Q2의 게이트를 통하는 방전 경로에 의해 측정된다.
상기 스너버 커패시터(C3)는 변압기(T1)의 권선(P2)을 가로지르는 전압에 비해 상대적으로 높은 전압 수준으로
충전된다. 저항기들(R1, R4)은 Q2의 게이트를 구동하기 위해 더욱 적절한 수준으로 스너버 전압을 분배하는 전
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압 분배기를 제공한다. R1, R4, 및 R5의 값들은 Q2의 게이트 커패시턴스와 협력하도록 선택되어, Q2의 턴온을
지연하며, 입력 전류가 최악의 조건 하에서 IMAX를 초과하지 않는 것을 보장한다. 이전에 기술된 바와 같이, 상
기 최악의 조건은 VIN이 AC 라인 전압의 피크 값에서 쵸핑될 경우이다(예, 약 90도 및 270도). Q2가 오프되어,
RLIM은 IIN이 입력 전압의 시작에서 IMAX를 초과하지 않는 것을 보장하고, Q2는 IMAX를 초과하지 않고 적절히 높은
수준에서 IIN을 유지하도록 이후에 지연을 턴온한다. Z2는 노드(52)에서의 전압을 VPRI 전압 이상의 선택 임계
값으로 클램핑하며, Z3 및 Z4는 양쪽 방향으로 Q2의 게이트를 클램핑하는 클리퍼 회로(clipper circuit)를 집합
적으로 형성한다. 전형적인 FET 게이트는 그의 소스에 대하여 약 /- 20V로 정격(rate)된다. VIN은 Q2의 소스-
게이트를 가로지르는 각 극성의 전압 스파이크들을 생성할 수 있는 상대적으로 높은 과도 전압을 가질 수 있다.
클리퍼 회로(Z3,Z4)는 보호를 위해 Q2의 소스-게이트 전압을 클램핑할 수 있다.
도 7은 지연망(501)이 지연망(701)로 도시된 바와 같이 구현되는, VIN(및 IIN)을 수신하고 VOUT(및 IOUT)를 제공[0034]
하기 위한 LED 구동장치(105)로도 사용될 수 있는 또 다른 실시형태에 따라서 실행되는 LED 구동장치(700)의 간
소화된 개략적인 블록도이다. 상기 LED 구동장치(700)는 유사한 구성요소들을 동일한 참조부호로 가정하는, LED
구동장치(500)의 또 다른 더욱 구체적인 구성이다. 이러한 구성에서 노드(202)는 RCD 스너버(205)의 C3 및 R1의
각 일단부에 결합된다. 노드(502)는 R1, C3, 및 D5(예, D5의 캐소드에)의 공통 접합부에 결합된다. 상기 지연망
(701)은 저항기들(R6,R7,R8) 및 제너 다이오드들(Z5,Z6,Z7)을 포함한다. 도시된 바와 같이, Z5의 캐소드는 노드
(502)에 결합되며, 그의 애노드는 R6의 일단부에 결합된다. R6의 타단부는 R7의 일단부에, Z6 및 Z7의 캐소드들
에, 및 C7의 일단부에 결합되는 노드(702)에 결합된다. R7 및 C7의 타단부들은 모두 Q2의 소스에 있어서의 R8의
일단부에 및 Z6의 애노드에 결합된다. Z7의 애노드는 R8의 타단부에 및 노드(504)에 결합된다.
동작은, R6 및 R7이, C3 상에 전개되는 상대적으로 높은 전압을 분배하기 위한 전압 분배기를 형성하는 LED 구[0035]
동장치(600)에 기술된 것과 유사하다. Q2의 게이트 커패시턴스와 결합된 C7는 이전에 기술된 것과 유사한 방식
으로 IMAX를 초과하지 않고 적정한 수준에서 입력 전압을 유지하도록 게이트(Q2)에 인가된 전압을 지연하기 위한
RC 시간 상수를 형성한다.
도 8은 VIN(및 IIN)을 수신하고 VOUT(및 IOUT)을 제공하기 위한 LED 구동장치(105)로도 사용될 수 있는 또 다른[0036]
실시형태에 따라 실행되는 LED 구동장치(800)의 간소화된 개략적인 블록도이다. LED 구동장치(800)는 유사한 구
성요소들이 동일한 참조부호를 가정하는 LED 구동장치(700)와 유사하다. 이러한 경우, 전파 정류기(201)는 EMI
필터(803)의 제1 단자에 결합된 그의 캐소드를 가지는, 추가 다이오드(C8)의 애노드에 형성된 VINR을 전개한다.
EMI 필터(803)는 추가 저항기들(R8,R9), 추가 커패시터(C8)를 포함한 EMI 필터(203)의 개정 버전(revised
version)이며, 전류 제한 저항기(RLIM)를 더 병합한다. D8의 캐소드는 R8의 일단부에 및 C8의 일단부에 결합된
다. C8의 타단부는 R9의 일단부에 더 결합되는 REF 노드에 결합된다. R8의 타단부는 C1의 일단부에 결합되며,
R9의 타단부는 C1의 타단부에 결합된다. C1은 공통 모드 인덕터(L1)의 권선들(W1,W2)의 각 일단부에 결합된다.
RLIM은 권선(W1)과 C2의 타단부 사이에 삽입된다. 권선(W2)의 타단부는 사전에 기술한 바와 같이 C2의 타단부에
결합된다. 이에 따라 C1, C2, W1, 및 W2의 값들은 조정될 수 있다. Q2의 드레인 및 소스는 RLIM을 가로질러 결
합되며, RLIM의 값은 조정될 수 있다. 상기 LED 구동장치(800)는 LED 구동장치(700)에 기술된 것과 대략 동일한
방식으로 구성되어 동작하는 지연망(701)을 포함한다.
LED 구동장치(800)의 동작은 EMI 필터(803)의 성능이 EMI 필터(203)의 것에 비례하여 개선되었다는 점을 제외하[0037]
면, 상기 LED 구동장치(700)의 것과 대략 유사하다. 도 5 내지 도 7의 스너버 구성들에서, 소형 DC 전류가 RCD
스너버(205)로부터 지연망(501)((601) 및 (701)을 포함하는)을 통해 누손될 수 있으며, EMI 필터(203)에 주입될
수 있으며, 이는 EMI 필터(203)의 성능에 영향을 미칠 수 있다.
또한, 고 주파수 스위칭의 일부는 입력에 의해 RLIM 및 지연망(501)을 통해 AC 라인 전압으로 다시 반사될 수[0038]
있으며, EMI 필터(203)를 바이패스한다. LED 구동장치(800)에 대해, 전류 제한 저항기(RLIM)는 EMI 필터(803)의
타단부로 이동되며, 이로 인해 임의의 DC 전류 및/또는 고 주파수 구성(frequency content)이 EMI 필터(803)의
성능에 영향을 미치지 않는다. 커패시터(C2)의 크기는 C1에 비례하여 증가할 수 있으며, 상대적으로 작은 전류
제한 저항기들(R8,R9)이 추가되어 정상동작 동안에 입력 돌입 전류를 더 제한한다.
일 실시형태에서, 상기 다이오드(D8)는 음의 스위칭 주파수 및 고차적 고조파(harmonic current)가 AC 라인으로[0039]
다시 주입되는 것을 방지하는, 고속 회생 다이오드(fast recovery diode)이다(상대적으로 저속의 다이오드들
(D1,D2)에 비해). 대안적으로, 다이오드들(D1,D2)은 D8을 제거하기 위해 고속 회생 다이오드들로 교체된다.
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여기 기술된 LED 구동장치는 전파 정류기, 입력 저역통과 필터(예, EMI 필터), 및 AC 전도성 각변조 전압(예,[0040]
VIN)을 DC 출력 전압(예, VOUT)으로 변환하는 스위칭 변환기를 포함하는 입력 전류 경로를 가진다. 저항 장치
(예, RLIM)와 같은 전류 제한 장치는 상기 입력 전류 경로 내에 배치되어, 상기 AC 전도성 각변조 전압에 반응
하여 소정의 최대 수준(예, IMAX)으로 돌입전류를 제한한다. 도 2, 도 3, 및 도 8에 도시된 바와 같이, 정류기
및 저역 통과 필터가 입력 전류 경로를 형성하는 상이한 위치들에 배치되고, 상기 전류 제한 저항기는 입력 전
류 경로 내의 다양한 위치들 중의 임의의 하나에 배치되어(예, 도 3에 도시된 바와 같은 전단 수신 VIN에서, 도
2에 도시된 바와 같은 전파 정류 후에, 도 8 등에 도시된 바와 같은 저역통과 필터 후에), 입력 전류가 IMAX를
초과하지 않는 것을 보장할 수 있다. 스위칭 변환기(예, VPRI)의 입력에 인가된 전압이 LED 구동장치의 입력에
인가된 VIN에 반응하여 상승함에 따라, 상기 전류 제한 장치를 가로지르는 입력 전류가 감소하며, 상기 전류 제
한 장치는 개선된 효율 및 성능을 위해 바이패스될 수 있다. 특히, 바이패스 스위치 장치는 소정의 최대 전류
수준(예, 가능한 한 높게)을 초과하지 않고 적절하게 높은 수준으로 입력 전류를 유지하기 위해 전류 제한 장치
를 바이패스하도록 동작한다. 일 실시형태에서, 바이패스 스위치 장치는 전류 제한 장치와 병렬로 배치되며,
IMAX로 또는 그 이하로 입력 전류를 유지하면서 입력 전류 경로의 전압 상승에 반응하여 상기 전류 제한 장치를
적어도 부분적으로 바이패스하도록 제어된다.
상기 바이패스 스위치 장치는 여러 방법 중의 어느 하나에 따라 제어될 수 있다. 제1 구성에서, 제2의 1차 권선[0041]
이 상기 제1의 1차 권선을 가로지르는 전압을 감지하고 바이패스 스위치 장치를 활성화하기 위해 전압을 구동하
는 스위칭 변환기의 변압기 상에 형성된다. 상기 바이패스 스위치 장치의 활성화를 지연하기 위해 지연 회로가
형성되며, 여기서 상기 지연은 상기 전류 제한 장치(예, RC 시간 상수 등)에 의해 야기되는 지연에 기반한다.
제2 구성에서, 상기 변압기의 1차 권선을 가로질러 배치된 스너버망은 상기 바이패스 스위치 장치를 활성화하는
데 사용되는 전압을 구동하기 위해 사용된다. 상기 스너버망은 1차 전압에 비례하여 전압을 전개하며, 따라서
LED 구동장치의 입력 전류 경로를 통하는 전류를 표시하는데 적절하다.
본 발명이 그의 일부 바람직한 버전과 관련하여 상세히 기술되었지만, 다른 형태들 및 변형들이 가능하며 고려[0042]
될 수 있다. 본 기술분야의 당업자는 그들이 다음의 청구항들에 정의된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않
고 본 발명의 동일한 목적들을 제공하기 위해 다른 구조들을 설계 또는 변형하기 위한 기초로서 개시된 개념 및
특정 실시형태들을 용이하게 사용할 수 있다는 것을 인정해야 한다.
부호의 설명
100: 발광다이오드(LED) 제어 시스템[0043]
101: 교류(alternating current: AC)원
103: 조광기
105, 200, 300, 500, 600, 700, 800: LED 구동장치
도면
도면1
등록특허 10-1682722
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도면2
등록특허 10-1682722
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도면3
도면4
등록특허 10-1682722
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도면5
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도면6
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도면7
등록특허 10-1682722
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도면8
【심사관 직권보정사항】
【직권보정 1】
【보정항목】청구범위
【보정세부항목】10항, 23줄
【변경전】
상기 이패스
【변경후】
상기 바이패스
등록특허 10-1682722
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