DE102009017139A1 - LED e.g. organic LED, regulating method for illumination system, involves utilizing measured actual value as feedback variable for regulation of LED, where actual value is compared with reference value - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben von Leuchtdioden (LED), insbesondere von anorganischen Leuchtdioden oder auch organischen Leuchtdioden, welche in elektronischen Vorschaltgeräten für entsprechende Leuchtdioden zum Einsatz kommt.The The present invention relates to a circuit arrangement for operating of light emitting diodes (LED), in particular of inorganic light emitting diodes or organic light-emitting diodes, which in electronic ballasts for corresponding LEDs is used.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Beleuchtungssystem.The The invention also relates to a lighting system.
Bei dem Stand der Technik wird der Ausschaltzeitpunkt des Schalters dadurch bestimmt, dass der LED-Strom einen fest vorgegeben Abschaltschwellenwert erreicht. Dabei kommt es zu Ungenauigkeiten, da der negative Stromflussbereich unmittelbar nach dem Einschalten des Schalters variieren kann, was die Leistungsregelung ungenau macht.at In the prior art, the switch-off time of the switch determined by the fact that the LED current is a fixed Abschaltschwellenwert reached. This leads to inaccuracies, since the negative current flow range directly after switching on the switch may vary, causing the power control makes inaccurate.
Die Aufgabe der Erfindung ist nunmehr, die Leistungsregelung einer LED in einem Konverter wie beispielsweise einem Buck-Konverter oder Buck-Boost Konverter genauer zu machen.The The object of the invention is now, the power control of an LED in a converter such as a buck converter or buck boost To make the converter more accurate.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.These Task is solved by the characteristics of the independent Claims. Make the dependent claims the central idea of the invention in particularly advantageous Continue.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung, insbesondere zur Leistungsregelung einer LED in einem Konverter mit einem Schalter.One The first aspect of the invention relates to a method of regulation, in particular for power control of an LED in a converter with a switch.
Der Konverter wird durch einen aktiv getakteten Schalter und passive Energiespeicherelemente mit beispielsweise einer Induktivität gebildet. Beispielsweise kann es sich bei einem solchen Konverter um einen Buck-Konverter, Buck-Boost Konverter oder Flyback-Konverter handeln.Of the Converter is powered by an active switch and passive Energy storage elements formed with, for example, an inductance. For example, such a converter may be a Buck Converter, Buck Boost Act converter or flyback converter.
Die LED ist dabei in dem Ausgangkreis verschaltet. Es wird eine Induktivität aufmagnetisiert, wenn der Schalter aktiv getaktet wird und über den geschlossenen Schalter und die Induktivität ein Stromfluß erfolgt. Als Rückführgrösse für die Regelung wird ein für den Mittelwert des LED-Stroms repräsentativer gemessener Istwert verwendet, der mit einem Referenzwert als Sollwert verglichen wird.The LED is connected in the output circuit. An inductance is magnetized when the switch is actively clocked and over the closed switch and the inductance a current flow takes place. As feedback variable for the control will be a for the mean value of the LED current representative measured actual value used, which is compared with a reference value as a setpoint.
Abhängig von einer Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert kann das Tastverhältnis des aktuellen Einschaltvorgangs des aktiv getakteten Schalters und/oder eines folgenden Einschaltvorgangs eingestellt werden.Depending on a difference between the actual value and the desired value, the duty cycle of the current Switching of the active clocked switch and / or a following power-up can be set.
Dabei kann das Tastverhältnis des aktiv getakteten Schalters nur bei jedem n-ten Einschaltvorgang verändert werden, wobei n grösser oder gleich 2 ist.there can the duty cycle of the active clocked switch only every n-th switch-on changed become, with n larger or equal to 2.
Das Tastverhältnis des aktiv getakteten Schalters kann bspw. über den Zeitpunkt des Ausschaltens des aktiv getakteten Schalters als Steuergrösse verändert werden.The duty cycle the active clocked switch can, for example, on the time of off the active clocked switch can be changed as a control variable.
Das Tastverhältnis kann durch adaptive Vorgabe eines Ausschaltpegels einer gemessenen für den LED-Strom repräsentativen Grössen eingestellt werden, wobei bei Erreichen des Ausschaltpegels der aktiv getaktete Schalter ausgeschaltet wird.The duty cycle can be measured by adaptive specification of a switch-off level of a measured for the LED power representative sizes be set, wherein upon reaching the switch-off of the active clocked switch is turned off.
Als Steuergrösse der Leistungsregelung kann alternativ oder zusätzlich zu der Taktung des aktiv getakteten Schalters der Pegel der den Konverter versorgenden DC-Busspannung verwendet werden.When control variable The power control may alternatively or in addition to the timing of the active clocked switch the level of the DC bus voltage supplying the converter uses become.
Die Busspannung kann mittels einer aktiven PFC-Schaltung erzeugt werden, wobei der Pegel der erzeugten Busspannung durch Veränderung der Taktung eines Schalters der PFC-Schaltung ausgeführt wird.The Bus voltage can be generated by means of an active PFC circuit, wherein the level of the generated bus voltage by change the timing of a switch of the PFC circuit is executed.
Als für den Mittelwert des LED-Stroms repräsentativer gemessener Istwert kann ein Abtastwert des LED-Stroms werden, vorzugsweise gemessen bei der Hälfte der Einschatzeitdauer des aktiv getakteten Schalters.When for the Mean value of the LED current more representative measured actual value can be a sample of the LED current, preferably measured at half the Einschatzeitdauer the active clocked switch.
Der für den Mittelwert des LED-Stroms repräsentative Istwert kann durch eine kontinuierliche Messung des LED-Stroms (oder einer dafür repräsentativen Grösse) ermittelt werden.Of the for the Mean value of the LED current representative Actual value can be determined by a continuous measurement of the LED current (or a for that representative Size) be determined.
Der kontinuierlich gemessene LED-Strom kann mit einem Referenzwert verglichen werden und der für den Mittelwert repräsentative Istwert kann das Tastverhältnis des Vergleichswerts über die Einschaltzeitdauer des aktiv geschalteten Schalters sein.Of the continuously measured LED current can be compared with a reference value be and for the mean representative Actual value can be the duty cycle of the comparative value the turn-on period of the active switch.
Das Tastverhältnis kann anhand eines bidirektionalen digitalen Zählers ermittelt werden.The duty cycle can be determined using a bidirectional digital counter.
Der Referenzwert kann von einem vorgegebenen Dimmwert und/oder der gemessenen LED-Spannung abhängen.Of the Reference value may be from a predetermined dimming value and / or the measured LED voltage depend.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Integrierte Schaltung, insbesondere ASIC, die zur Durchführung eines Verfahrens wie oben ausgeführt ausgelegt ist.The The invention also relates to an integrated circuit, in particular ASIC to carry out a method as set forth above is.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Betriebsgerät für eine LED, aufweisend eine derartige integrierte Schaltung.Farther The invention relates to an operating device for an LED, comprising a such integrated circuit.
Erfindungsgemäss ist auch eine Schaltung zur Leistungsregelung einer LED vorgesehen, die einen Konverter mit einem Schalter aufweist, wobei die LED in dem Ausgangkreis verschaltbar ist. Eine Steuereinheit aktiviert den Schalter, wodurch der Schalter den Stromfluß übernimmt und die Induktivität aufmagnetisiert, wodurch die LED mit einer hochfrequenten Spannung versorgt ist. Der Steuereinheit wird ein für den Mittelwert des LED-Stroms repräsentativer gemessener Istwert zurückgeführt, der mit einem Referenzwert verglichen wird.Also according to the invention a circuit for power control of an LED provided, which has a Converter having a switch, wherein the LED in the output circuit is interconnectable. A control unit activates the switch, causing the switch takes over the current flow and the inductance magnetized, causing the LED with a high-frequency voltage is supplied. The control unit becomes representative of the mean value of the LED current measured actual value, the is compared with a reference value.
Die Steuereinheit kann abhängig von einer Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert das Tastverhältnis des aktuellen Einschaltvorgangs des aktiv getakteten Schalters und/oder eines folgenden Einschaltvorgangs einstellen.The Control unit may be dependent from a difference between the actual value and the setpoint, the duty cycle of current switch-on of the active clocked switch and / or of a subsequent switch-on process.
Die Steuereinheit kann das Tastverhältnis des aktiv getakteten Schalters nur bei jedem n-ten Einschaltvorgang verändern, wobei n grösser oder gleich 2 ist.The Control unit can change the duty cycle of the active clocked switch only every n-th switch-on change, where n is greater or equal to 2.
Die Steuereinheit kann das Tastverhältnis des aktiv getakteten Schalters über den Zeitpunkt des Ausschaltens des aktiv getakteten Schalters als Steuergrösse verändern.The Control unit can change the duty cycle of the active clocked switch over Change the time of switching off the active clocked switch as a control variable.
Die Steuereinheit kann das Tastverhältnis durch adaptive Vorgabe eines Ausschaltpegels einer gemessenen für den LED-Strom repräsentativen Grössen einstellen, wobei die Steuereinheit bei Erreichen des Ausschaltpegels der aktiv getaktete Schalter ausschaltet.The Control unit can through the duty cycle adaptive specification of a switch-off level of a measured for the LED current set representative sizes, wherein the control unit on reaching the switch-off level of the actively clocked Switch off.
Die Steuereinheit kann neben der Regelung des Betriebs der LED auch eine Zwischenkreisschaltung ansteuern und von der Zwischenkreisschaltung Rückführsignale erhalten, wobei die Zwischenkreisspannung die den Konverter versorgende DC-Busspannung erzeugt.The Control unit can in addition to the regulation of the operation of the LED as well to drive a DC link circuit and the DC link circuit feedback signals obtained, the DC link voltage supplying the converter DC bus voltage generated.
Die Steuereinheit kann als Steuergrösse der Leistungsregelung alternativ oder zusätzlich zu der Taktung des aktiv getakteten Schalters den Pegel der den Konverter versorgenden DC-Busspannung verwenden.The Control unit can be used as a control variable the power control alternatively or in addition to the timing of the active clocked switch the level of the DC bus voltage supplying the converter use.
Zur Erzeugung der Busspannung kann eine aktive PFC-Schaltung vorgesehen sein, wobei die Steuereinheit den Pegel der erzeugten Busspannung durch Veränderung der Taktung eines Schalters der PFC-Schaltung ausführt.to Generating the bus voltage can be provided an active PFC circuit, wherein the control unit the level of the generated bus voltage by changing the timing of a switch performs the PFC circuit.
Der Steuereinheit kann als ein für den Mittelwert des LED-Stroms repräsentativer gemessener Istwert ein Abtastwert des LED-Stroms, vorzugsweise gemessen bei der Hälfte der Einschatzeitdauer des aktiv getakteten Schalters, zurückgeführt sein.Of the Control unit can act as one for the mean value of the LED current representative measured actual value is a sample of the LED current, preferably measured at half the Einschatzeitdauer the active clocked switch, be returned.
Die Steuereinheit kann zur Ermittelung des für den Mittelwert des LED-Stroms repräsentativen Istwerts kontinuierlich den LED-Strom (oder eine dafür repräsentative Grösse) messen.The Control unit can be used to determine the average for the LED current representative actual value continuously measure the LED current (or a representative size).
Die Steuerschaltung kann einen Komparator aufweisen, der den kontinuierlich gemessenen LED-Strom mit einem Referenzwert vergleicht und die Steuerschaltung als für den Mittelwert repräsentativen Istwert das Tastverhältnis des Ausgangssignals des Komparators verwendet.The Control circuit may include a comparator, which is the continuous measured LED current compared to a reference value and the control circuit as for the mean representative Actual value is the duty cycle the output signal of the comparator used.
Das Ausgangssignal des Komparators kann einem bidirektionalen digitalen Zähler der Steuerschaltung zugeführt sein.The Output signal of the comparator can be a bidirectional digital counter supplied to the control circuit be.
Die Steuerschaltung kann den Referenzwert abhängig von einem extern oder intern vorgegebenen Dimmwert und/oder der gemessenen und der Steuerschaltung zugeführten LED-Spannung einstellen.The Control circuit may be the reference value depending on an external or internally specified dimming value and / or the measured and the control circuit supplied Set LED voltage.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben.The The present invention will be described below with reference to preferred embodiments with reference to the attached Drawing closer described.
Eingangsseitig weist das elektronische Vorschaltgerät einen mit Netzspannung versorgten – nicht dargestellten Gleichrichter – auf, an den sich die aktive Leistungsfaktor-Korrekturschaltung anschliesst, die als Hochsetzsteller fungiert.On the input side the electronic ballast does not supply a mains voltage illustrated rectifier - on, to which the active power factor correction circuit adjoins, which acts as a boost converter.
Die PFC-Schaltung weist im wesentlichen eine Spule L6 auf, die aufmagnetisiert wird, wenn der Schalter (Transistor) S6 auf einen Ansteuerbefehl S6D von der integrierten Schaltung IC aus vorgegeben geschlossen ist.The PFC circuit essentially has a coil L6 which magnetizes becomes when the switch (transistor) S6 to a drive command S6D is predetermined by the integrated circuit IC is closed.
Wenn der Schalter S6 geöffnet wird, entlädt sich die Energie der aufmagnetisierten Spule L6 über ein Diode D9 zum Speicherkondensator C6, so dass sich an dem Kondensator C6 eine hochgesetzte Gleichspannung Uout (Busspannung Uout) einstellt, die einen dreieckförmigen Rippel mit der Frequenz der Taktung des Schalter S6 aufweist.If the switch S6 is opened becomes, discharges the energy of the magnetized coil L6 via a diode D9 to the storage capacitor C6, so that on the capacitor C6 a high DC voltage Uout (bus voltage Uout) sets a triangular ripple having the frequency of the timing of the switch S6.
An dem Pin ST2 kann bei geöffnetem Schalter S6 einerseits die Busspannung Uout an diesem Pin gemessen werden, andererseits kann auch der Zeitpunkt der Entmagnetisierung der Spule L6 festgestellt werden.At the pin ST2 can open when Switch S6 on the one hand measured the bus voltage Uout at this pin On the other hand, the time of demagnetization can also be the coil L6 can be detected.
Ausgangsseitig
umfaßt
das in
Der Konverter weist einen weiteren Schalter S1 auf und ist als Buck-Konverter ausgeführt. Der Strom durch den Schalter S1 kann mittels eines Messwiderstands (Shunt) R1 an einem Pin CS der Steuerschaltung IC zugeführt werden. An dem Pin S1D wird ein Steuersignal für den Schalter S1 durch die Steuerschaltung IC ausgegeben.Of the Converter has another switch S1 and is a buck converter executed. The current through the switch S1 can by means of a measuring resistor (Shunt) R1 are supplied to the control circuit IC at a pin CS. At the pin S1D, a control signal for the switch S1 through the Control circuit IC output.
Bei geschlossenem Schalter S1 fließt der Strom durch die Leuchtdioden (LED) und eine Induktivität L1 und steigt im Wesentlichen linear mit der Magnetisierung der Induktivität L1 an. Bei ausgeschaltetem Schalter S1 baut sich die Energie der Induktivität L1 durch einen Stromfluss wiederum durch die LEDs und die Freilaufdiode D1 im Wesentlichen linear ab, bis der Schalter S1 schließlich wieder eingeschaltet wird. Mittels des Spannungsteilers R5, R6 kann an einem Messpunkt und Pin A2 der Zeitpunkt ermittelt werden, indem die Magnetisierung der Induktivität L1 im Wesentlichen abgebaut ist und somit der Strom durch den Freilaufpfad (Diode D1, LED-Strecke, L1) nicht mehr weitergetrieben wird.at closed switch S1 flows the current through the light-emitting diodes (LED) and an inductance L1 and increases substantially linearly with the magnetization of the inductance L1. When switch S1 is turned off, the energy of inductor L1 builds up a current flow in turn through the LEDs and the freewheeling diode D1 essentially linearly until the switch S1 finally returns is turned on. By means of the voltage divider R5, R6 can a measuring point and pin A2 the time can be determined by the magnetization of the inductance L1 is substantially degraded and thus the current through the freewheeling path (diode D1, LED track, L1) is no longer driven.
Das Wiedereinschalten des aktiv getakteten Schalters S1 kann durch die Überwachung des durch die Induktivität L1 fließenden Zweigstroms iL1 festgelegt werden. Beispielsweise kann überwacht werden, ob der durch die Induktivität L1 fließende Zweigstrom iL1 wieder auf Null abgesunken bzw. ob die Induktivität L1 entmagnetisiert ist. Dies kann mittels einer Sekundärwicklung an der Induktivität L1 oder auch mittels einer Überwachung der Spannung über dem Schalter S1 erfolgen. Es kann aber auch ein Wiedereinschalten aufgrund des Ablaufs einer bestimmten Zeitspanne einer direkten Strommessung in dem Pfad der LED erfolgen.The Restarting the active clocked switch S1 can by monitoring of the inductance L1 flowing Branch current iL1 be set. For example, can be monitored be whether the current flowing through the inductor L1 branch current iL1 again has fallen to zero or whether the inductance L1 is demagnetized. This can by means of a secondary winding at the inductance L1 or by means of a monitoring the voltage over take the switch S1. It can also be a reconnect due to the expiration of a certain period of time of a direct Current measurement done in the path of the LED.
Die Steuerschaltung IC steuert den Konverter an und kann weiterhin die PFC-Regelung durchführen.The Control IC controls the converter and can continue the Perform PFC control.
Der Steuereinheit können Rückführsignale aus dem Bereich der PFC-Zwischenkreisspannung zurückgeführt werden, wie bspw.:
- – die Eingangsspannung über einen Abgriff ST1,
- – der Strom durch die Induktivität L6 mittels eines Spannungsteilers ST2 (oder eine Überwachung der Spannung über der Induktivität L6), und
- – die Busspannung Uout über den Spannungsteiler ST2.
- The input voltage via a tap ST1,
- - The current through the inductor L6 by means of a voltage divider ST2 (or monitoring the voltage across the inductance L6), and
- - The bus voltage Uout via the voltage divider ST2.
Die Steuereinheit kann den Pegel der Ausgangsspannung durch Taktung des Schalters S6 einstellen und mittels der zurückgeführten Busspannung vorzugsweise digital regeln.The Control unit can adjust the level of output voltage through clocking of the switch S6 and preferably by means of the returned bus voltage digitally regulated.
Der Steuereinheit können Rückführsignale aus dem Bereich des die LED enthaltenden Lastkreises mit dem Konverter zurückgeführt werden:
- – die LED-Spannung VLED mittels eines Spannungsteilers A2,
- – den LED-Strom ILED mittels des Shunts R1 (nur während des Einschaltens des aktiv getakteten Schalters S1), und
- – die Spannung über dem Schalter S1 mittels eines Abgriffs A2 (induktiv oder durch Abgriff über dem dem Schalter S1).
- The LED voltage V LED by means of a voltage divider A2,
- - The LED current I LED by means of the shunt R1 (only during the switching of the active clocked switch S1), and
- - The voltage across the switch S1 by means of a tap A2 (inductive or tapping over the switch S1).
Vorzugsweise ist parallel zur LED ein Kondensator C1 als Filter- oder Glättungskondensator parallel geschaltet. Dieser kann im Betrieb die LED-Spannung glätten und während der Entmagnetisierung der Induktivität L1 die LED-Spannung aufrecht erhalten. In diesem Fall entspricht der über den Shunt R1 ermittelte Strom nicht exakt dem durch die LED fliesenden Strom, sondern enthält zusätzlich auch einen über den Kondensator C1 fließenden Stromanteil. Auch dieser Gesamtstrom kann für die erfindungsgemäße Leistungsregelung genutzt werden, da der Strom durch den Shunt R1 wiederum ein Maß für die aktuelle Leistung im Ausgangskreis darstellt, wenn davon ausgegangen wird, dass die Busspannung Uout konstant ist (z. B. aufgrund der Regelung des PFC) oder aufgrund einer Messung bekannt ist. Auch dieser Gesamtstom wird deshalb im nachfolgenden als LED-Strom bezeichnet.Preferably is parallel to the LED, a capacitor C1 as a filter or smoothing capacitor in parallel connected. This can smooth the LED voltage during operation and while demagnetization of inductor L1 maintains the LED voltage receive. In this case, the determined via the shunt R1 Electricity not exactly the current flowing through the LED, but also contains one over the current flowing through the capacitor C1. Also this total current can for the power control according to the invention be used, as the current through the shunt R1 again a measure of the current Performance in the output circle represents, if it is assumed that the bus voltage Uout is constant (eg due to the regulation of the PFC) or due to a measurement. Also this total current is therefore referred to below as the LED current.
Zwischen dem Schalter S1 und dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle ist ein niederohmiger Shunt R1 zwischengeschaltet, der jedoch nur zur Messung von Strömen dient und auf die Spannungen in der Schaltung keinen messbaren Einfluß hat.Between the switch S1 and the negative pole of the DC voltage source is a low-impedance shunt R1 interposed, but only for Measurement of currents serves and on the voltages in the circuit has no measurable influence.
Der Konverter weist einen weiteren Schalter S1 auf und ist als Buck-Boost-Konverter ausgeführt. Der Strom durch den Schalter S1 kann mittels eines Messwiderstands (Shunt) R1 an einem Pin CS der Steuerschaltung IC zugeführt werden. An dem Pin SR wird ein Steuersignal für den Schalter S1 durch die Steuerschaltung IC ausgegeben.Of the Converter has a further switch S1 and is as a buck-boost converter executed. Of the Current through the switch S1 can be detected by means of a measuring resistor (shunt) R1 are supplied to the control circuit IC at a pin CS. At the pin SR becomes a control signal for the switch S1 is output by the control circuit IC.
Bei geschlossenem Schalter S1 fließt der Strom durch eine Induktivität L1 und steigt im Wesentlichen linear mit der Magnetisierung der Induktivität L1 an. Die LED werden während dieser Phase von dem Kondensator C1 gespeist. Bei ausgeschaltetem Schalter S1 baut sich die Energie der Induktivität L1 durch einen Stromfluss durch die LEDs und die Freilaufdiode D1 im Wesentlichen linear ab, bis der Schalter S1 schließlich wieder eingeschaltet wird. Mittels der Sekundärwicklung L2 auf der Induktivität L1 kann an einem Messpunkt und Pin A2 der Zeitpunkt ermittelt werden, in dem die Magnetisierung der Induktivität L1 im Wesentlichen abgebaut ist und somit der Strom durch den Freilaufpfad (Diode D1, LED-Strecke, Induktivität L1) nicht mehr weitergetrieben wird.at closed switch S1 flows the current through an inductance L1 and increases substantially linearly with the magnetization of inductance L1 on. The LED will be during this phase fed by the capacitor C1. When switched off Switch S1, the energy of the inductor L1 is built by a current flow through the LEDs and the freewheeling diode D1 substantially linear, until the switch S1 finally is switched on again. By means of the secondary winding L2 on the inductance L1 can at a measuring point and pin A2 the time to be determined, in the magnetization of the inductance L1 is substantially degraded and thus the current through the freewheeling path (diode D1, LED track, inductance L1) is no longer driven.
Das Wiedereinschalten des aktiv getakteten Schalters S1 kann durch die Überwachung des durch die Induktivität L1 fließenden Zweigstroms iL1 festgelegt werden. Beispielsweise kann überwacht werden, ob der durch die Induktivität L1 fließende Zweigstrom iL1 wieder auf Null abgesunken bzw. ob die Induktivität L1 entmagnetisiert ist. Dies kann mittels einer Sekundärwicklung an der Induktivität L1 oder auch mittels einer Überwachung der Spannung über dem Schalter S1 erfolgen. Es kann aber auch ein Wiedereinschalten aufgrund des Ablaufs einer bestimmten Zeitspanne einer direkten Strommessung in dem Pfad der LED erfolgen.The Restarting the active clocked switch S1 can by monitoring of the inductance L1 flowing Branch current iL1 be set. For example, can be monitored be whether the current flowing through the inductor L1 branch current iL1 again has fallen to zero or whether the inductance L1 is demagnetized. This can by means of a secondary winding at the inductance L1 or by means of a monitoring the voltage over take the switch S1. It can also be a reconnect due to the expiration of a certain period of time of a direct Current measurement done in the path of the LED.
Die Steuerschaltung IC steuert den Konverter an und kann weiterhin die PFC-Regelung durchführen.The Control IC controls the converter and can continue the Perform PFC control.
Der Steuereinheit können Rückführsignale aus dem Bereich des die LED enthaltenden Lastkreises mit dem Konverter zurückgeführt werden:
- – die LED-Spannung VLED mittels eines nicht dargestellten, parallel zur LED angeordneten Spannungsteilers,
- – den LED-Strom ILED mittels des Shunts R1 (nur während des Einschaltens des aktiv getakteten Schalters S1), und
- – die Spannung über dem Schalter S1 mittels eines Abgriffs A2 (induktiv oder durch Abgriff über dem dem Schalter S1)
- The LED voltage V LED by means of a voltage divider, not shown, arranged parallel to the LED,
- - The LED current I LED by means of the shunt R1 (only during the switching of the active clocked switch S1), and
- The voltage across the switch S1 by means of a tap A2 (inductive or by tapping over the switch S1)
Vorzugsweise ist parallel zur LED ein Kondensator C1 als Filter- oder Glättungskondensator parallel geschaltet. Dieser kann im Betrieb die LED-Spannung glätten und während der Aufmagnetisierung oder auch während der Entmagnetisierung der Induktivität L1 die LED-Spannung aufrecht erhalten.Preferably is parallel to the LED, a capacitor C1 as a filter or smoothing capacitor in parallel connected. This can smooth the LED voltage during operation and while the magnetization or even during the demagnetization of inductance L1 maintain the LED voltage.
Zwischen dem Schalter S1 und dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle ist ein niederohmiger Shunt R1 zwischengeschaltet, der jedoch nur zur Messung von Strömen dient und auf die Spannungen in der Schaltung keinen messbaren Einfluß hat.Between the switch S1 and the negative pole of the DC voltage source is a low-impedance shunt R1 interposed, but only for Measurement of currents serves and on the voltages in the circuit has no measurable influence.
In
Der Einschaltzeitpunkt des hochfrequent getakteten Schalters S1 kann durch die Überwachung des durch die Induktivität L1 fließende Zweigstroms iL1 festgelegt werden. Beispielsweise kann überwacht werden, ob der durch die Induktivität. L1 fließende Zweigstrom iL1 wieder auf Null abgesunken bzw. ob die Induktivität L1 entmagnetisiert ist. Dies kann mittels einer Sekundärwicklung an der Induktivität L2 oder auch mittels einer Überwachung der Spannung über dem Schalter S1. erfolgen.Of the Switch-on time of the high-frequency clocked switch S1 can by monitoring the through the inductance L1 flowing Branch current iL1 be set. For example, can be monitored be whether by the inductance. L1 flowing branch current iL1 again has fallen to zero or whether the inductance L1 is demagnetized. This can by means of a secondary winding at the inductance L2 or by means of a monitoring the voltage over the switch S1. respectively.
Bei dem Stand der Technik wird der Ausschaltzeitpunkt des hochfrequent getakteten Schalters S1 dadurch festgelegt, wenn der LED-Strom einen festgelegten Schwellenwert Ipeak erreicht. Dabei bleibt – wie bereits eingangs erläutert – etwaige Schwankungen des maximalen negativen Strompegels ΔI bei dem Umkehrpunkt T31 und dem unberücksichtigt, was diese Art der Leistungsregelung ungenau macht.at In the prior art, the turn-off time of the high-frequency clocked switch S1 thereby set when the LED power a specified threshold Ipeak reached. It remains - as already explained at the beginning - any fluctuations of the maximum negative current level ΔI at the reversing point T31 and disregarded, what makes this type of power regulation inaccurate.
Gemäss der Erfindung
wird nunmehr der Abschaltzeitpunkt des aktiv getakteten Schalters
(im Beispiel der
Die Adaptierung erfolgt dabei anhand eines Rückführsignals, das für den Mittelwert des LED-Stroms (Mittelung über eine oder mehrere Einschaltzeitdauern des aktiv getakteten Schalters) repräsentativ ist. Durch Regelung auf den Mittelwert des LED-Stroms ist die Lampenleistungsregelung wesentlich genauer.The Adaptation takes place on the basis of a feedback signal, which is the mean value of the LED current (averaging over one or more switch-on durations of the active clocked switch) representative is. By controlling to the average of the LED current, the lamp power control is essential more accurate.
Der Mittelwert des LED-Stroms kann erfasst werden, indem zu dem Zeitpunkt ton/2, also zur Hälfte der Einschaltzeitdauer tON des aktiv getakteten Schalters ein Abtastwert erfasst und ausgewertet wird. Ist dieser höher als der Soll-Mittelwert, kann die Einschaltzeitdauer oder die Abschaltstromschwelle verringert werde, und zwar im aktuellen Order in einem folgenden Einschaltvorgang des aktiv getakteten Schalters.The mean value of the LED current can be detected by a sample is detected and evaluated at the time t on / 2, ie half of the ON time t ON of the active clocked switch. If this is higher than the desired average value, the switch-on time period or the switch-off current threshold can be reduced, namely in the current order in a subsequent switch-on of the active clocked switch.
Im folgenden soll indessen ein Ausführungsbeispiel erläutert werden, bei dem der LED-Strom kontinuierlich erfasst und zu der Steuereinheit zurückgeführt wird.in the However, an embodiment will be explained below, in which the LED current is continuously detected and sent to the control unit is returned.
Wie
in
Um eine konstante Lampenleistung zu erzielen, muss bei schwankender LED-Spannung VLED die Sollwertvorgabe für den Mittelwert des LED-Stroms invers nachgeführt werden, so dass sich ergebende Produkt aus LED-Strom und LED-Spannung konstant geregelt bleibt. Bei konstanter LED-Spannung entspricht natürlich eine Mittelstromregelung genau einer Lampenleistungsregelung.In order to achieve a constant lamp power, when the LED voltage V LED fluctuates, the setpoint value for the mean value of the LED current must be inversely adjusted, so that the resulting product of LED current and LED voltage remains constantly regulated. Of course, with a constant LED voltage, a medium current control corresponds exactly to a lamp power control.
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist es Ziel der Regelung, dass das Tastverhältnis des Ausgangs des Komparators
K1 während
einer Einschaltzeitdauer tON des aktiv getakteten
Schalters 50% beträgt. In
dem Ausführungsbeispiel
wird dazu das Ausgangssignal des Komparators einem digitalen Up-/Down-Zähler COUNTER
zugeführt,
der von einem Zeitgeber der Steuereinheit getaktet ist (Taktsignal
CNT_CLK). Wie in
Jedwege Abweichung wird indessen zu einer Abweichung ERROR des Zählerendsands von dessen Anfangsstand führen. Dieses Abweichungssignal ERROR wird einem vorzugsweise digitalen Regler REGULATOR zugeführt, der ebenfalls von einem Zeitgeber der Steuereinheit getaktet durch ein Signal reg_clk wird. Der Regler REGULATOR implementiert eine Regelstrategie (bspw. PI-Regler) und steuert abhängig vom dem Eingangssignal ERROR und der Regelstrategie eine die Leistung der LED beeinflussende Stellgrösse an. Diese Stellgrösse kann bspw. eines oder mehreres sein von:
- – Busspannung,
- – adaptive Abschaltschwelle Ipeak, und/oder
- – adaptive Einschaltzeitdauer Ton.
- - bus voltage,
- Adaptive switch-off threshold Ipeak, and / or
- - adaptive switch-on time tone.
Die Stellgrösse(n) kann im aktuellen Einschaltvorgang, in einem jeden folgenden Einschaltvorgang oder aber in jedem n-ten Einschaltvorgang verändert werden, wobei n eine ganze Zahl grösser oder gleich 2 ist.The Manipulated variable (n) can in the current power up, in any subsequent power up or be changed in every nth turn-on, where n is a greater or greater integer is equal to 2.
Im
Beispiel von
Das Ausgangssignal des weiteren Komparators K2 steuert das Ausschalten gate_off des Schalters.The Output signal of the further comparator K2 controls the switching off gate_off of the switch.
Bei dem Konverter für die LED kann es sich beispielweise auch um einen Boost Konverter oder einen Flyback-Konverter handeln.at the converter for the LED can be, for example, a boost converter or a flyback converter.
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Owner name: TRIDONIC AG, ENNENDA, CH Owner name: TRIDONICATCO GMBH & CO. KG, DORNBIRN, AT |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: TRIDONIC GMBH & CO KG, DORNBIRN, AT Owner name: TRIDONIC AG, ENNENDA, CH |
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