自動車用 螢光램프에 使用되는 새로운 ZVS-PDM 高周波 인버터에 關한 硏究

Abstract

본 연구에서는 자동차용 형광 램프를 유전체 장벽 방전(Isolation Barrier Discharge)현상을 이용하여 조광하기 위한 새로운 전력변환장치를 두 가지를 제안하였다. 먼저, 일반적인 로이어 공진형 고주파 인버터와 제안한 1석 역도통형 ZVS-PDM 고주파 인버터의 특성을 비교하였다. 그리고 제안한 1석 역도통형 ZVS-PDM 고주파 인버터의 단점을 보완하여 1석 역저지형 ZVS-PDM 고주파 인버터를 제안하여 뛰어난 조광 특성과 고출력 특성을 가지고자 한다. 그리고 유전체 장벽 방전의 원리를 이용하여 발광시키는 형광 램프의 전기적 등가회로 모델을 설계하고, 발광 원리, 파라미터의 선정 등을 통하여 형광 램프의 부하 모델을 설계한다. 설계된 형광 램프의 부하모델을 이용하여 제안한 전력변환장치의 특성을 서술하였다. 또한, 형광 램프의 조광 회로로서 새로운 1석 역도통형 PDM 고주파 인버터를 제안하고, 동작 원리 및 회로 구성에 관해서 서술하였으며, 시뮬레이션과 실험을 통하여 특성을 증명하였다. 그리고 1석 역도통형 PDM 고주파 인버터의 단점을 보완한 1석 역저지형 ZVS-PDM 고주파 인버터를 제안한 결과 PDM 시비율의 변화에 따라 완전히 선형으로 변화하므로 제어성은 높다고 할 수 있으며, 고휘도에서 저휘도까지 아무 이상없이 형광 램프를 조광할 수 있다. 고휘도 출력 성능에서는 기존의 로이어 공진형 고주파 인버터가 저전력의 출력으로는 우수하나 500[cd/m2]이하에서는 플리커가 발생하기 때문에 조광 범위가 좁아 저휘도 출력에는 적합하지 않는 결과가 나타난다. 따라서 고휘도에서 저휘도의 넓은 출력 범위에서 안정된 방전을 실현 할 수 있으며, 제안한 1석 역저지형 ZVS-PDM 고주파 인버터는 95.6[%], 기존의 로이어 공진형 인버터는 79.5[%]로 16[%]의 효율 상승효과를 가진다. 이러한 결과에 의해서 제안한 1석 역저지형 ZVS-PDM 고주파 인버터가 자동차용조광 회로로 우수하다고 할 수 있다.