본 논문은 무손실 스너버를 갖는 부스트-플라이백 역률보상 컨버터 기반의 단일 스위치 AC-DC LED(Light Emitting Diode) 드라이버를 제안한다. 제안된 LED 드라이버는 높은 역률을 얻기 위한 부스트 역률 개선 회로와 전기적 절연을 위한 무손실 스너버를 갖는 DC-DC 플라이백 모듈로 구성된다. 무손실 스너버에 의해 스위치의 서지 전압 스트레스는 감소하며 누설 인덕터의 에너지가 DC 링크 커패시터에 저장되어 재사용된다. 또한 낮은 정격 전압의 DC 링크 커패시터를 사용할 수 있다. 제안된 컨버터는 이론적 해석과 100[W]급 하드웨어 시작품을 제작하여 검증하였다.
This paper presents a high efficiency half-bridge DC-DC converter for an LED backlight drive system of LCD module inspection equipment. The proposed converter improves the converter efficiency using characteristics of the asymmetrical half-bridge converter and the self-driven synchronous rectifier, and thus improves the total efficiency of the LED backlight drive system. The synchronous rectifier applied to the proposed converter is the new topological synchronous rectifier, which changes slightly the transformer structure and the synchronous switch connection in the asymmetrical half-bridge converter with a conventional self-driven synchronous rectifier. Since the proposed converter utilizes the transformer leakage inductor as its resonant inductor, its structure is simplified. The proposed converter well operates under the universal DC input voltage ($250{\sim}380V$). The operational principle and a design example for a 100W prototype are discussed in detail, respectively. Experimental results are shown for the designed prototype converter under universal DC input voltage.
본 논문에서는 LED드라이버의 지속적인 과제인 고역률, 효율개선 및 장수명화를 위한 연구를 진행하였다. 전체적인 토폴로지는 역률개선 및 출력전류제어의 성능을 자세히 관찰하기 위하여 투 스테이지 토폴로지를 선정하였으며, 1차측은 고 효율을 위하여 Bridgeless타입의 Totem-Pole bridgeless rectifier를 선정하였으며, 2차측은 LED드라이버의 수명을 좌우하는 DC 커패시턴스를 줄이기 위한 전류제어를 하기 위하여 Flyback DC-DC컨버터 토폴로지를 적용하였다. 일반적인 투 스테이지 토폴로지와 본 논문에서 제안한 토폴로지의 시뮬레이션 및 실험을 통하여 성능적인 분석을 통하여 LED드라이버의 효율증대 및 수명증가에 대한 내용을 다루었다.
Journal of information and communication convergence engineering
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제19권4호
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pp.214-220
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2021
In this study, we constructed several scenarios that are required for LED lighting, and we designed and implemented an LED lighting control system to operate these scenarios to confirm their behavior. An LED lighting control system is a hybrid control board that is designed by combining LED controllers and SMPS, consisting of an AC/DC power supply part that converts AC 220 V into DC 12 V, and a drive and control part that controls the scenario and color of the LED module. Conventional LED light controllers have an input power of DC 12 V, so when using the input AC 220 V, the SMPS must be connected to the LED light controller. To eliminate this inconvenience, a hybrid LED lighting control system was configured to combine LED lighting controllers and SMPS into one control system. Furthermore, we designed a control system to represent the most appropriate color according to the input of the distance and illumination using a fuzzy control system to conduct computer simulations.
The independently regulated dual-output LLC resonant converter using only one power stage and one control IC is proposed in this paper. The conventional dual-output LLC resonant converter requires the extra non-isolated DC/DC converter to obtain the tightly regulated slave output voltage, which results in the low power conversion efficiency and high production costs. On the other hand, since the proposed converter controls the master and slave output voltages by pulse width modulation(PWM) and pulse frequency modulation(PFM), it can achieve tightly regulated dual output voltages without the additional non-isolated DC/DC converter. Therefore, it features a high efficiency and low cost. To confirm the validity of the proposed converter, theoretical analysis and experimental results from a 40W LED driver prototype are presented.
최근 자동차 조명시장에서 LED를 이용한 헤드램프 개발이 빠르게 이루어지고 있다. LED 헤드램프는 기존의 할로겐 앰프와 다르게 에너지 효율이 높으며, 헤드램프뿐만 아니라 차량 내부에 다양하게 활용이 가능하다는 장점을 갖는다. 현재 차량에 적용되어 있는 LED 헤드램프 대부분은 SEPIC을 이용한 LED전류제어를 한다. 이러한 경우 헤드램프의 효율은 SEPIC에 의해 대부분 결정이 되며, 부수적인 기능추가를 위해서는 보조 ECU가 추가적으로 필요하다. 따라서 본 논문에서는 차량용 헤드램프를 위한 DC/DC컨버터를 제안하고, 이에 대해 검증한다.
최근 저전력 소모와 얇은 두께, 무 수은, 다양한 색 표현력, 빠른 응답 속도 등의 다양한 장점을 가진 LED(Light Emitting Diode)를 광원으로 이용하는 LCD(Liquid Crystal Display) TV가 큰 주목을 받고 있다. 이러한 LCD TV의 화면을 균등한 휘도로 표현하기 위해 기존의 구동회로는 다 채널의 LED를 정전류로 제어하는 DC/DC 컨버터가 채널마다 각각 적용되었고, 이는 원가 상승 및 효율 저하의 원인이 되었다. 이를 해결하기 위하여 본 논문에서는 각 LED 채널에 적용되는 DC/DC 컨버터 없이 트랜스포머, 커패시터, 다이오드를 이용하여 모든 LED 채널의 정전류 제어가 가능한 저가격형 구동회로를 제안한다. 이는 전력변환 효율과 전력밀도를 획기적으로 개선할 수 있고 수동소자만을 사용하므로 높은 신뢰성을 확보할 수 있다. 본 논문에서는 제안된 회로에 대한 이론적 해석과 실험을 통해 제안 회로의 타당성을 검증한다.
현재 공장 단지 내에 구비된 조명 시설은 SMPS, DC/DC컨버터 및 LED 램프 등이 하나의 모듈로써 구성되어 있다. 이처럼 일체형으로써 사고 및 고장 발생 시, 모듈 전체를 수리 또는 교체되어야 하므로 시간과 경제적으로 많은 불편이 따른다. 본 논문에서 제안하는 시스템은 각각을 분리한 집중형 LED 드라이버로써 정류기와 DC/DC 컨버터를 분리하여 구성하였다. 각각의 LED의 Dimming 제어를 위해서, 전력선에 주파수 성분을 첨가하여 주파수 정보에 따른 Dimming 제어를 실시함으로써, 따로 통신선 구비가 필요 없는 집중형 LED 구동 드라이버를 제안하였다. 제안하는 방식의 타당성을 검증하기 위해 PSIM 시뮬레이션을 통하여 그 과정을 증명하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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