AT14636U1 - Leistungsfaktorkorrekturschaltung, Betriebsgerät für ein Leuchtmittel und Verfahren zum Steuern einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung - Google Patents

Abstract

Eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung (11) umfasst einen Eingang zum Empfangen einer Eingangsspannung (UIN), ein Schaltmittel (24) und eine Steuereinrichtung (14), die wenigstens zwei unterschiedliche Konfigurationen zum Steuern des Schaltmittels (24) abhängig von der Eingangsspannung (UIN) aufweist. Eine Konfiguration ist aus den wenigstens zwei unterschiedlichen Konfigurationen in Abhängigkeit von einer Last an einem Ausgang der Leistungsfaktorkorrekturschaltung (11) auswählbar.

Description

Beschreibung

LEISTUNGSFAKTORKORREKTURSCHALTUNG, BETRIEBSGERÄT FÜR EIN LEUCHTMIT¬TEL UND VERFAHREN ZUM STEUERN EINER LEISTUNGSFAKTORKORREKTURSCHAL¬TUNG

[0001] Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Leistungsfaktorkorrektur und ein Verfahren zumSteuern einer solchen Schaltung. Insbesondere betrifft die Erfindung das technische Gebiet derLeistungsfaktorkorrektur für den Einsatz bei Betriebsgeräten für Leuchtmittel.

[0002] Eine Leistungsfaktorkorrektur („Power Factor Correction“, PFC) wird eingesetzt, umOberwellenströme in einem Eingangsstrom zu beseitigen oder zumindest zu verringern. Ober¬wellenströme können insbesondere bei nicht-linearen Verbrauchern, wie es beispielsweiseGleichrichter mit nachfolgender Glättung in Netzteilen sind, auftreten, da bei derartigen Ver¬brauchern der Eingangsstrom trotz der sinusförmigen Eingangsspannung in seiner Phase ver¬schoben und nicht-sinusförmig verzerrt wird. Den dabei auftretenden höherfrequenten Ober¬schwingungen kann durch eine dem jeweiligen Gerät vorgeschaltete aktive oder getakteteLeistungsfaktorkorrekturschaltung entgegengewirkt werden.

[0003] Für Leistungsfaktorkorrekturschaltungen kann beispielsweise eine Schaltungstopologieverwendet werden, die auf der Topologie eines Aufwärtswandlers, eines Abwärtswandlers,eines Sperrwandlers oder eines anderen Wandlers beruht, wobei eingangsseitig ein Filter vor¬gesehen sein kann. Ein Schalter der Leistungsfaktorkorrekturschaltung kann getaktet geschaltetwerden. Die Leistungsfaktorkorrekturschaltung kann eine Steuereinrichtung aufweisen, die dieStromaufnahme kontrolliert. Dazu kann beispielsweise eine Einschaltdauer, für die der Schalterjeweils in den Ein-Zustand geschaltet wird, um Energie in einer Spule zu speichern, eingestelltwerden.

[0004] Leistungsfaktorkorrekturschaltungen werden bei Betriebsgeräten für Leuchtmittel einge¬setzt, beispielsweise bei elektronischen Vorschaltgeräten oder LED- Konvertern. Die Verwen¬dung derartiger Schaltungen bei Geräten zum Betreiben von Leuchtmitteln ist wünschenswertoder erforderlich, da Normen die zulässige Rücksendung von Oberwellen in das Versorgungs¬netz beschränken.

[0005] Es ist wünschenswert, ein Betriebsgerät für ein Leuchtmittel für unterschiedliche Aus¬gangsleistungen zu verwenden. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, die Ausgangsleis¬tung eines Betriebsgeräts zu verändern, um ein dimmbares Leuchtmittel zu dimmen. Alternativoder zusätzlich kann es wünschenswert sein, ein Betriebsgerät, beispielsweise einen LED-Konverter, zum Betreiben von Leuchtmitteln zu verwenden, die bei 100 % Dimmlevel (d.h. beimaximaler Helligkeit) eine unterschiedliche Leistungsaufnahme aufweisen. Dabei stellt es eineHerausforderung dar, eine gute Leistungsfaktorkorrektur über einen Bereich von Ausgangsleis¬tungen des Betriebsgeräts sicherzustellen.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung und ein Verfahren zur Leis¬tungsfaktorkorrektur bereitzustellen, die eine gute Unterdrückung von Oberschwingungen fürunterschiedliche Lasten am Ausgang der Leistungsfaktorkorrekturschaltung erlauben. Insbe¬sondere besteht ein Bedarf an derartigen Vorrichtungen und Verfahren, die eine gute Leistungs¬faktorkorrektur auch dann bereitstellen, wenn ein Leuchtmittel gedimmt wird und/oder Verbrau¬cher mit unterschiedlicher maximaler Leistungsaufnahme mit der Leistungsfaktorkorrekturschal¬tung verbunden werden.

[0007] Bei einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung und einem Verfahren zum Steuern einerLeistungsfaktorkorrekturschaltung nach einem Ausführungsbeispiel wird eine Steuereinrichtungzum Steuern eines Schaltmittels verwendet. Die Steuereinrichtung weist wenigstens zwei unter¬schiedliche Konfigurationen zum Steuern des Schaltmittels auf. Eine Konfiguration wird in Ab¬hängigkeit von einer Last an einem Ausgang der Leistungsfaktorkorrekturschaltung aus denwenigstens zwei unterschiedlichen Konfigurationen ausgewählt.

[0008] Durch Verwendung einer Steuereinrichtung mit mehreren unterschiedlichen Konfigurati¬onen kann die Arbeitsweise der Steuereinrichtung und somit das Schalten des Schaltmittelsabhängig von der Last angepasst werden. Die Konfiguration kann dynamisch angepasst wer¬den, beispielsweise wenn bei einer Änderung eines Dimmlevels eine Laständerung erfolgt undals Antwort auf den Lastwechsel eine andere Konfiguration zum Erzeugen von Steuersignalenausgewählt wird.

[0009] Bei Ausführungsbeispielen kann die Konfiguration, mit der die Steuereinrichtung dasSchaltmittel steuert, so gewählt werden, dass die gesamte harmonische Verzerrung (THD,„Total Harmonie Distortion“) für die jeweils vorliegende Last am Ausgang der Leistungsfaktor¬korrekturschaltung in einem vorgegebenen Wertebereich liegt.

[0010] Die unterschiedlichen Konfigurationen können sich darin unterscheiden, wie dasSchaltmittel in Abhängigkeit von einer Eingangsspannung der Leistungsfaktorkorrekturschal¬tung geschaltet wird. Beispielsweise kann eine Einschaltdauer, für die das Schaltmittel beieinem Wert der Eingangsspannung in den Ein-Zustand geschaltet wird, und/oder eine Aus¬schaltdauer für die das Schaltmittel bei dem jeweiligen Wert der Eingangsspannung in den Aus-Zustand geschaltet wird, von der Konfiguration abhängen und lastabhängig gewählt werden.

[0011] Eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach einem Ausführungsbeispiel umfasst einenEingang zum Empfangen einer Eingangsspannung, ein Schaltmittel und eine Steuereinrichtung.Die Steuereinrichtung weist wenigstens zwei unterschiedliche Konfigurationen zum Steuern desSchaltmittels abhängig von der Eingangsspannung auf. Eine Konfiguration zum Steuern desSchaltmittels ist aus den wenigstens zwei unterschiedlichen Konfigurationen in Abhängigkeitvon einer Last an einem Ausgang der Leistungsfaktorkorrekturschaltung auswählbar.

[0012] Eine Einschaltdauer, für die die Steuereinrichtung das Schaltmittel in einen Ein- Zustandschaltet, und/oder eine Ausschaltdauer, für die die Steuereinrichtung das Schaltmittel in einenAus-Zustand schaltet, kann bei wenigstens einem Wert der Eingangsspannung für die wenigs¬tens zwei unterschiedlichen Konfigurationen verschieden sein.

[0013] Die Einschaltdauer und/oder Ausschaltdauer kann bei jedem Wert der Eingangsspan¬nung für die wenigstens zwei unterschiedlichen Konfigurationen verschieden sein.

[0014] Die Einschaltdauer und/oder Ausschaltdauer kann für die wenigstens zwei unterschiedli¬chen Konfigurationen eine unterschiedliche Abhängigkeit von der Eingangsspannung aufwei¬sen.

[0015] Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, um eine von einem Regler bestimmte Ein-Zeit für den Schalter um ein Zusatzintervall zu verlängern, um die Einschaltdauer zu bestim¬men.

[0016] Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, um eine Tabelle zum Bestimmen desZusatzintervalls abhängig von der Last aus mehreren Tabellen auszuwählen.

[0017] Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, um eine Prozedur zum Berechnen desZusatzintervalls abhängig von der Last aus mehreren vordefinierten Prozeduren auszuwählen.

[0018] Das Zusatzintervall kann für die wenigstens zwei unterschiedlichen Konfigurationen eineunterschiedliche Abhängigkeit von der Eingangsspannung aufweisen.

[0019] Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, um die Ein-Zeit rechnerisch zu bestimmen.

[0020] Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, um die Ein-Zeit abhängig von einer erfass¬ten Ausgangsspannung der Leistungsfaktorkorrekturschaltung rechnerisch zu bestimmen.

[0021] Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, um die Ein-Zeit als Stellwert einer Regel¬schleife für die Ausgangsspannung der Leistungsfaktorkorrekturschaltung oder einer Regel¬schleife für eine andere Ausgangskreisgröße anzupassen.

[0022] Das von der Steuereinrichtung bestimmte Zusatzintervall kann bei wenigstens einemWert der Eingangsspannung für die wenigstens zwei unterschiedlichen Konfigurationen ver- schieden sein.

[0023] Das von der Steuereinrichtung bestimmte Zusatzintervall kann bei jedem Wert der Ein¬gangsspannung für die wenigstens zwei unterschiedlichen Konfigurationen verschieden sein.

[0024] Die Leistungsfaktorkorrekturschaltung kann wenigstens eine integrierte Halbleiterschal¬tung zum Bestimmen der Ein-Zeit und/oder zum Bestimmen des Zusatzintervalls umfassen.

[0025] Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, um einen von der Last abhängigen Sig¬nalwert wiederholt abzufragen und um abhängig von dem Signalwert die Konfiguration auszu¬wählen. Die Konfiguration kann somit bei Laständerungen, beispielsweise bei einem Dimmvor-gang, angepasst werden, um die gesamte harmonische Verzerrung in einem zulässigen Wer¬tebereich zu halten.

[0026] Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, um den von der Last abhängigen Signal¬wert periodisch abzufragen.

[0027] Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, um den abgefragten Signalwert mit we¬nigstens einem Schwellenwert zu vergleich, um zu bestimmen, ob die Konfiguration gewechseltwerden soll.

[0028] Der von der Last abhängige Signalwert kann die Ein-Zeit sein, die von einem Reglerbestimmt wird. Die Ein-Zeit kann von einer integrierten Halbleiterschaltung, beispielsweiseeinem Controller oder einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), in einerRegelschleife festgelegt werden.

[0029] Der Signalwert kann eine Ausgangsleistung der Leistungsfaktorkorrekturschaltung re¬präsentieren.

[0030] Die wenigstens zwei unterschiedlichen Konfigurationen können eine erste Konfigurationund eine zweite Konfiguration umfassen. Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, um vonder zweiten Konfiguration zur ersten Konfiguration zum Steuern des Schaltmittels zu wechseln,wenn der Signalwert einen ersten Schwellenwert unterschreitet, und um von der ersten Konfigu¬ration zur zweiten Konfiguration zum Steuern des Schaltmittels zu wechseln, wenn der Signal¬wert einen zweiten Schwellenwert übersteigt, der größer als der erste Schwellenwert ist. Aufdiese Weise kann ein lastabhängiger Wechsel zwischen unterschiedlichen Konfigurationen miteiner Hysterese ausgeführt werden.

[0031] Die Steuereinrichtung kann so eingerichtet sein, dass bei einem lastabhängigen Wech¬sel der Konfiguration die gesamte harmonische Verzerrung (THD) verringert wird. Die Steuer¬einrichtung kann so eingerichtet sein, dass die THD bei einer Steuerung des Schaltmittels in derersten Konfiguration kleiner als die THD bei einer Steuerung des Schaltmittels in der zweitenKonfiguration ist, wenn der Signalwert den ersten Schwellenwert unterschreitet. Die Steuerein¬richtung kann so eingerichtet sein, dass die THD bei einer Steuerung des Schaltmittels in derzweiten Konfiguration kleiner als die THD bei einer Steuerung des Schaltmittels in der erstenKonfiguration ist, wenn der Signalwert den zweiten Schwellenwert übersteigt.

[0032] Die Steuereinrichtung kann mehr als zwei unterschiedliche Konfigurationen aufweisen.Ein lastabhängiges Wechseln zwischen jeweils zwei Konfigurationen kann bei unterschiedlichenSchwellenwerten mit einer Hysterese erfolgen.

[0033] Die Steuereinrichtung kann als integrierte Halbleiterschaltung ausgestaltet sein oderkann wenigstens eine integrierte Halbleiterschaltung umfassen. Die Steuereinrichtung kannwenigstens einen Controller, wenigstens eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung(ASIC), wenigstens einen Prozessor oder eine Kombination derartiger Komponenten umfassen.

[0034] Die Leistungsfaktorkorrekturschaltung kann eine mit dem Eingang gekoppelte Induktivi¬tät umfassen, wobei das Schaltmittel steuerbar ist, um die Induktivität wahlweise zu laden undzu entladen.

[0035] Die Leistungsfaktorkorrekturschaltung kann ein Filter umfassen, das zwischen denEingang und die Induktivität geschaltet ist.

[0036] Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Steuereinrichtung für eine Leis¬tungsfaktorkorrekturschaltung angegeben. Die Steuereinrichtung weist wenigstens zwei unter¬schiedliche Konfigurationen zum Steuern des Schaltmittels abhängig von der Eingangsspan¬nung auf. Eine Konfiguration zum Steuern des Schaltmittels ist aus den wenigstens zwei unter¬schiedlichen Konfigurationen in Abhängigkeit von einer Last an einem Ausgang der Leistungs-faktorkorrekturschaltung auswählbar.

[0037] Die Steuereinrichtung kann die weiteren Merkmale aufweisen, die unter Bezugnahmeauf die Leistungsfaktorkorrekturschaltung beschriebenen wurden.

[0038] Die Steuereinrichtung kann zur Verwendung bei einer Leistungsfaktorkorrekturschaltungnach einem Ausführungsbeispiel eingerichtet sein.

[0039] Ein Betriebsgerät für ein Leuchtmittel nach einem Ausführungsbeispiel umfasst dieLeistungsfaktorkorrekturschaltung nach einem Ausführungsbeispiel.

[0040] Das Betriebsgerät kann ein LED-Konverter sein.

[0041] Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein System angegeben, das ein Leucht¬mittel und die Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach einem Ausführungsbeispiel umfasst. DasSystem kann einen Ausgangskreis umfassen, der zwischen die Leistungsfaktorkorrekturschal¬tung und das Leuchtmittel geschaltet ist.

[0042] Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zum Steuern einer Leis¬tungsfaktorkorrekturschaltung angegeben, die einen Eingang zum Empfangen einer Eingangs¬spannung, ein Schaltmittel und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Schaltmittels umfasst.Bei dem Verfahren wird eine Konfiguration aus wenigstens zwei unterschiedlichen Konfiguratio¬nen der Steuereinrichtung ausgewählt, wobei die Konfiguration abhängig von einer Last aneinem Ausgang der Leistungsfaktorkorrekturschaltung ausgewählt wird. Das Schaltmittel wirdabhängig von der Eingangsspannung gemäß der ausgewählten Konfiguration zeitabhängig vonder Steuereinrichtung gesteuert.

[0043] Das Verfahren kann mit einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach einem Ausfüh¬rungsbeispiel durchgeführt werden.

[0044] Bei dem Verfahren kann eine Einschaltdauer, für die die Steuereinrichtung das Schalt¬mittel in einen Ein-Zustand schaltet, und/oder eine Ausschaltdauer, für die die Steuereinrichtungdas Schaltmittel in einen Aus-Zustand schaltet, bei wenigstens einem Wert der Eingangsspan¬nung von der jeweils ausgewählten Konfiguration abhängen.

[0045] Bei dem Verfahren können die Einschaltdauer und/oder die Ausschaltdauer bei jedemWert der Eingangsspannung von der jeweils ausgewählten Konfiguration abhängen.

[0046] Bei dem Verfahren kann die Einschaltdauer und/oder die Ausschaltdauer für die wenigs¬tens zwei unterschiedlichen Konfigurationen eine unterschiedliche Abhängigkeit von der Ein¬gangsspannung aufweisen.

[0047] Die Steuereinrichtung kann eine Ein-Zeit, die von einem Regler bestimmt werden kann,um ein Zusatzintervall verlängern, um die Einschaltdauer zu bestimmen. Das Zusatzintervallkann so gewählt werden, dass die gesamte Harmonische Verzerrung verringert wird.

[0048] Die Steuereinrichtung kann eine Tabelle zum Bestimmen des Zusatzintervalls abhängigvon der Last aus mehreren Tabellen auswählen.

[0049] Die Steuereinrichtung kann eine Prozedur zum Berechnen des Zusatzintervalls abhän¬gig von der Last aus mehreren vordefinierten Prozeduren auswählen. Beispielsweise kann dieSteuereinrichtung einen Parameter einer Rechenvorschrift zum Berechnen des Zusatzintervallsabhängig von der Last verändern.

[0050] Das Zusatzintervall kann für die wenigstens zwei unterschiedlichen Konfigurationen eineunterschiedliche Abhängigkeit von der Eingangsspannung aufweisen.

[0051] Die Steuereinrichtung kann die Ein-Zeit rechnerisch bestimmen.

[0052] Die Steuereinrichtung kann die Ein-Zeit abhängig von einer erfassten Ausgangsspan¬nung der Leistungsfaktorkorrekturschaltung rechnerisch bestimmen.

[0053] Die Steuereinrichtung kann die Ein-Zeit als Stellwert einer Regelschleife für die Aus¬gangsspannung der Leistungsfaktorkorrekturschaltung oder einer Regelschleife für eine andereAusgangskreisgröße anpassen.

[0054] Das von der Steuereinrichtung bestimmte Zusatzintervall kann bei wenigstens einemWert der Eingangsspannung für die wenigstens zwei unterschiedlichen Konfigurationen ver¬schieden sein.

[0055] Das von der Steuereinrichtung bestimmte Zusatzintervall kann bei jedem Wert der Ein¬gangsspannung für die wenigstens zwei unterschiedlichen Konfigurationen verschieden sein.

[0056] Die Ein-Zeit und/oder das Zusatzintervall können von wenigstens einer integriertenHalbleiterschaltung bestimmt werden.

[0057] Die Steuereinrichtung kann einen von der Last abhängigen Signalwert wiederholt abfra-gen und abhängig von dem Signalwert die Konfiguration auswählen. Die Konfiguration kannsomit bei Laständerungen, beispielsweise bei einem Dimmvorgang, adaptiv angepasst werden.

[0058] Die Steuereinrichtung kann den von der Last abhängigen Signalwert periodisch abfra-gen.

[0059] Der von der Last abhängige Signalwert kann die Ein-Zeit sein. Die Ein-Zeit kann voneiner integrierten Halbleiterschaltung, beispielsweise einem Controller oder einer anwendungs¬spezifischen integrierten Schaltung (ASIC), in einer Regelschleife festgelegt werden.

[0060] Der Signalwert kann eine Ausgangsleistung der Leistungsfaktorkorrekturschaltung re¬präsentieren.

[0061] Die Steuereinrichtung kann den Signalwert mit wenigstens einem Schwellenwert verglei¬chen, um zu bestimmen, ob die Konfiguration gewechselt werden soll. Die Steuereinrichtungkann die Konfiguration dann wechseln, wenn mit dem Wechsel der Konfiguration eine Verringe¬rung der gesamten harmonischen Verzerrung (THD) erreicht wird.

[0062] Die wenigstens zwei unterschiedlichen Konfigurationen können eine erste Konfigurationund eine zweite Konfiguration umfassen. Die Steuereinrichtung kann von der zweiten Konfigu¬ration zur ersten Konfiguration zum Steuern des Schaltmittels wechseln, wenn der Signalwerteinen ersten Schwellenwert unterschreitet, und kann von der ersten Konfiguration zur zweitenKonfiguration zum Steuern des Schaltmittels wechseln, wenn der Signalwert einen zweitenSchwellenwert übersteigt, der größer als der erste Schwellenwert ist. Auf diese Weise kann einlastabhängiger Wechsel zwischen unterschiedlichen Konfigurationen mit einer Hysterese aus¬geführt werden.

[0063] Die Steuereinrichtung kann durch einen lastabhängigen Wechsel der Konfiguration diegesamte harmonische Verzerrung (THD) verringern. Die Steuereinrichtung kann so eingerichtetsein, dass die THD bei einer Steuerung des Schaltmittels in der ersten Konfiguration kleiner alsdie THD bei einer Steuerung des Schaltmittels in der zweiten Konfiguration ist, wenn der Sig¬nalwert den ersten Schwellenwert unterschreitet. Die Steuereinrichtung kann so eingerichtetsein, dass die THD bei einer Steuerung des Schaltmittels in der zweiten Konfiguration kleinerals die THD bei einer Steuerung des Schaltmittels in der ersten Konfiguration ist, wenn derSignalwert den zweiten Schwellenwert übersteigt.

[0064] Die Steuereinrichtung kann mehr als zwei unterschiedliche Konfigurationen aufweisen.Ein lastabhängiges Schalten zwischen jeweils zwei Konfigurationen kann bei unterschiedlichenSchwellenwerten mit einer Hysterese erfolgen.

[0065] Die Steuereinrichtung kann eine integrierte Halbleiterschaltung sein oder kann wenigs¬tens eine integrierte Halbleiterschaltung umfassen. Die Steuereinrichtung kann wenigstenseinen Controller, wenigstens eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), wenigs¬tens einen Prozessor oder eine Kombination derartiger Komponenten umfassen.

[0066] Die Leistungsfaktorkorrekturschaltung kann eine mit dem Eingang gekoppelte Induktivi¬tät umfassen, wobei das Schaltmittel gesteuert wird, um die Induktivität wahlweise zu laden undzu entladen. Die Leistungsfaktorkorrekturschaltung kann ein Filter umfassen, das zwischen denEingang und die Induktivität geschaltet ist.

[0067] Bei Vorrichtungen und Verfahren nach Ausführungsbeispielen kann die Arbeitsweise derLeistungsfaktorkorrekturschaltung lastabhängig verändert werden. Dies kann auf einfacheWeise durch die Verwendung einer Steuereinrichtung, die zwischen unterschiedlichen Konfigu¬rationen umkonfigurierbar ist, erreicht werden.

[0068] Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand bevor¬zugter Ausführungsbeispiele erläutert.

[0069] Figur 1 zeigt ein Beleuchtungssystem mit einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach einem Ausführungsbeispiel.

[0070] Figur 2 zeigt ein Schaltbild einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach einem Ausfüh¬ rungsbeispiel.

[0071] Figur 3 ist eine schematische Darstellung eines von einer Steuereinrichtung der Leis¬ tungsfaktorkorrekturschaltung nach einem Ausführungsbeispiel ausgegebenenSteuersignals zur Erläuterung der Wirkungsweise der Leistungsfaktorkorrektur¬schaltung.

[0072] Figur 4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel.

[0073] Figur 5 zeigt eine Einschaltdauer des Schaltmittels, die bei einer Leistungsfaktorkorrek¬ turschaltung nach einem Ausführungsbeispiel lastabhängig festgelegt wird.

[0074] Figur 6 zeigt ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung einer Leistungsfaktorkorrek¬ turschaltung nach einem Ausführungsbeispiel.

[0075] Figur 7 zeigt ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung einer Leistungsfaktorkorrek¬ turschaltung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.

[0076] Figur 8 veranschaulicht ein lastabhängiges Wechseln zwischen unterschiedlichen

Konfigurationen bei einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach einem Aus¬führungsbeispiel.

[0077] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahmeauf die Figuren näher beschrieben, in denen identische Bezugszeichen identische oder korres¬pondierende Elemente repräsentieren. Die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispielekönnen miteinander kombiniert werden, sofern dies in der Beschreibung nicht ausdrücklichausgeschlossen wird. Auch wenn einige Ausführungsbeispiele im Kontext spezifischer Anwen¬dungen, beispielsweise im Kontext von LED-Konvertern mit einer Leistungsfaktorkorrekturschal¬tung, näher beschrieben werden, sind die Ausführungsbeispiele nicht auf diese Anwendungenbeschränkt.

[0078] Figur 1 zeigt eine Blockdiagrammdarstellung eines Beleuchtungssystems 1, das einBetriebsgerät 2 für ein Leuchtmittel 3 umfasst. Das Leuchtmittel 3 kann beispielsweise eineLeuchtdiode (LED) oder mehrere LEDs umfassen. Die LEDs 4 können anorganische oderorganische LEDs sein. Das Betriebsgerät 2 kann optional mit einem Bus 5 oder einem Draht¬loskommunikationssystem verbunden sein, um Dimmbefehle zu empfangen und/oder Status¬meldungen auszugeben.

[0079] Das Betriebsgerät 2 kann beispielsweise als LED-Konverter ausgestaltet sein. DasBetriebsgerät 2 weist einen Gleichrichter 10 zum Gleichrichten einer Versorgungsspannung,beispielsweise der Netzspannung, auf. Das Betriebsgerät 2 weist eine Leistungsfaktorkorrektur¬schaltung 11 auf. Die Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 stellt eine Ausgangsspannungbereit. Eine weitere Spannungsumsetzung und/oder Dimmfunktionen können optional übereinen DC/DC-Wandler und/oder einen Ausgangstreiber 12 erreicht werden. Eine Steuereinrich¬tung 14 kann verschiedene Steuer- oder Regelfunktionen erfüllen.

[0080] Die Funktionsweise der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 nach Ausführungsbeispie¬len wird unter Bezugnahme auf Figur 2-8 ausführlicher beschrieben. Allgemein weist die Steu¬ereinrichtung 14 mehrere Konfigurationen auf, in denen die Steuereinrichtung 14 ein Schaltmit¬tel der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 jeweils in den Ein-Zustand und den Aus-Zustandschalten kann. Die Einschaltdauer und/oder einer Ausschaltdauer des Schaltmittels kann ab¬hängig von der Konfiguration in unterschiedlicher Weise von einer Eingangsspannung derLeistungsfaktorkorrekturschaltung 11 abhängen. Die jeweils verwendete Konfiguration kannabhängig von einer Last am Ausgang der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 festgelegt wer¬den. Bei einer Änderung der Last kann die gewählte Konfiguration entsprechend angepasstwerden, indem lastabhängig eine andere Konfiguration festgelegt wird. Die jeweils verwendeteKonfiguration der Steuereinrichtung 14 kann automatisch so festgelegt werden, dass die Leis¬tungsfaktorkorrektur auf die Last abgestimmt ist. So kann erreicht werden, dass eine gesamteharmonische Verzerrung (THD, „Total Harmonie Distortion“) in einem zulässigen Wertebereichbleibt, wie er beispielsweise durch die Norm EN 61000-3-2 definiert ist, auch wenn die Last übereinen größeren Bereich veränderlich ist.

[0081] Während in Figur 1 schematisch ein Betriebsgerät dargestellt ist, bei dem die Leistungs-faktorkorrekturschaltung 11 eine Busspannung an andere Komponenten des Betriebsgeräts 2bereitstellt, kann die Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach Ausführungsbeispielen auch alsisolierte Leistungsfaktorkorrekturschaltung mit nachgeschalteter Treiberstufe verwendet wer¬den.

[0082] Figur 2 ist ein Schaltbild der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 nach einem Ausfüh¬rungsbeispiel. Eine Versorgungs-Wechselspannung, beispielsweise die Netzspannung, kannmit einem Kondensator 15 geglättet und von dem Gleichrichter 10 in eine gleichgerichteteWechselspannung umgesetzt, die als Eingangsspannung U|N am Eingang der Leistungsfaktor¬korrekturschaltung 11 anliegt.

[0083] Beispielhaft dargestellt ist eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 mit einer Schal¬tungstopologie, die auf der Schaltungstopologie eines Aufwärtswandlers beruht. Die Leistungs-faktorkorrekturschaltung 11 weist entsprechend eine mit dem Eingang verbundene Induktivität21, eine Diode 22 und ein Schaltmittel 24 auf. Die Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 weistein Filter auf, das beispielsweise durch einen Eingangskondensator 20 gebildet werden kann.Die Induktivität 21 ist mit einer Diode 22 zwischen dem Eingangsanschluss und einem Aus¬gangsanschluss der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 in Serie geschaltet. An dem miteinem Ausgangskondensator 23 gekoppelten Ausgangsanschluss wird eine Ausgangs-Gleichspannung Uout bereitgestellt. Die Ausgangs-Gleichspannung Uout dient zur Versorgungeiner Last, welcher die Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 vorgeschaltet ist. Bei der Lastkann es sich beispielsweise um einen Gleichspannungs-Gleichspannungswandler mit damitverbundenem Leuchtmittel handeln. Die Last kann auch eine Treiberstufe für ein Leuchtmittelsein.

[0084] An die Verbindung zwischen der Induktivität 21 und der Diode 22 ist ein steuerbarerSchalter 24 angeschlossen, der als Schaltmittel dient. Der steuerbare Schalter 24 kann übereinen Shunt-Widerstand 25 mit Masse verbunden sein. Der Schalter 24 ist ein steuerbarerelektronischer Schalter. Der Schalter 24 kann ein Leistungsschalter sein. Der Schalter 24 kannein Transistor mit isolierter Gateelektrode sein und kann beispielsweise als Feldeffekttransistor(FET), insbesondere als MOSFET, ausgebildet sein. Der Schalter 24 wird von der Steuerein¬richtung 14 der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 in den Ein- Zustand und den Aus-Zustandgeschaltet. Die Steuereinrichtung 14 weist einen entsprechenden Ausgang 31 zum Aussteuerneines Steuersignals Ctrl auf, mit dem beispielsweise eine Gatespannung des Schalters 24kontrolliert werden kann.

[0085] Im eingeschalteten Zustand des Schalters 24 ist die Induktivität 21 über den Schalter 24mit Masse verbunden, wobei die Diode 22 sperrt, so dass die Induktivität 21 aufgeladen undEnergie in der Induktivität 21 gespeichert wird. Ist hingegen der Schalter 24 in den Aus-Zustandgeschaltet, d.h. offen, ist die Diode 22 leitend, so dass sich die Induktivität 21 über die Diode 22in den Ausaanaskondensator 23 entladen kann und die in der Induktivität 21 aesoeicherte

Energie in den Ausgangskondensator 23 übertragen wird.

[0086] Der Schalter 24 wird von der Steuereinrichtung 14 angesteuert, die wenigstens eineintegrierte Schaltung, insbesondere wenigstens einen Controller und/oder wenigstens eineanwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) umfassen kann. Die Leistungsfaktorkor¬rektur wird durch wiederholtes Ein- und Ausschalten des Schalters 24 erzielt, wobei die Schalt¬frequenz für den Schalter 24 viel größer als die Frequenz der gleichgerichteten Eingangs-Wechselspannung Uin ist. Die Funktionsweise der Steuereinrichtung 14 wird unter Bezugnahmeauf Figur 3 bis Figur 8 noch ausführlich beschrieben.

[0087] Während in Figur 2 beispielhaft eine Topologie der Leistungsfaktorkorrekturschaltungdargestellt ist, die auf der Topologie eines Aufwärtswandlers beruht, können die hier offenbar¬ten Ausführungsbeispiele zum Steuern des Schalters 24 auch auf eine Vielzahl anderer Leis¬tungsfaktorkorrekturschaltungen angewendet werden. Beispielsweise kann die beschriebenAnsteuerung des Schalters 24 auch bei Leistungsfaktorkorrekturschaltungen verwendet wer¬den, die auf der Topologie eines Abwärtswandlers oder eines Sperrwandlers beruhen.

[0088] Die Steuereinrichtung 14 ist allgemein so ausgestaltet, dass sie das Steuersignal Ctrlzum Ansteuern des Schalters 24 erzeugt. Die Steuereinrichtung 14 kann das Steuersignalabhängig von dem aktuellen Wert der Eingangsspannung U|N der Leistungsfaktorkorrekturschal¬tung erzeugen. Die Erzeugung des Steuersignals und insbesondere eine Einschaltdauer, für dieder Schalter 24 in den Ein-Zustand geschaltet wird, und/oder eine Ausschaltdauer, für die derSchalter 24 in den Aus-Zustand geschaltet wird, in Abhängigkeit von der Eingangsspannung U|Nkann davon abhängen, in welcher von mehreren Konfigurationen sich die Steuereinrichtung 14befindet. Die Steuereinrichtung 14 kann beispielsweise einen von einem Regler bestimmtenWert Ton,o, der nachfolgend auch als Ein-Zeit bezeichnet wird und einen Ausgangswert für dieBestimmung der Einschaltdauer darstellt, um ein Zusatzintervall verlängern, dessen Dauersowohl vom aktuellen Wert der Eingangsspannung Uin als auch von der Konfiguration abhängt,in der sich die Steuereinrichtung 14 befindet. Die Konfiguration wird abhängig von der Last amAusgang der Leistungsfaktorkorrekturschaltung festgelegt.

[0089] Bei einem Lastwechsel, der beispielsweise durch einen Dimmvorgang hervorgerufenwerden kann, kann die Steuereinrichtung 14 automatisch überprüfen, ob ein Wechsel in eineandere Konfiguration erfolgen soll, um die gesamte harmonische Verzerrung (THD) in einemvorgegebenen Wertebereich zu halten. Die Konfiguration kann dynamisch und im laufendenBetrieb an Lastwechsel angepasst werden, um die gesamte harmonische Verzerrung (THD) ineinem vorgegebenen Wertebereich zu halten.

[0090] Die Verlängerung der von einem Regler bestimmten Ein-Zeit ΤΟΠ|0 um ein Zusatzintervall,das einen Korrekturterm definiert und zur weiteren Verringerung von Oberschwingungen dient,kann für dieselbe Eingangsspannung U|N abhängig davon unterschiedlich erfolgen, welche Lastmit dem Ausgang der Leistungsfaktorkorrekturschaltung verbunden ist. Dadurch kann die Ver¬ringerung von Oberwellen adaptiv an unterschiedliche Lasten angepasst werden. Eine guteTHD kann über einen größeren Bereich von Ausgangsleistungen der Leistungsfaktorkorrektur¬schaltung erreicht werden.

[0091] Verschiedene Ausgestaltungen sind möglich, mit denen die Steuereinrichtung 14 dieEinschaltdauer bestimmen kann. Die Steuereinrichtung 14 kann einen Eingang 32 aufweisen,an dem über einen ohmschen Spannungsteiler mit Widerständen 26, 27 die Ausgangsspan¬nung erfasst wird. Die Steuereinrichtung 14 kann einen Regler umfassen, der abhängig von derAusgangsspannung oder einer anderen Ausgangskreisgröße Werte für die Ein-Zeit Ton,o be¬stimmt.

[0092] Der von dem Regler bestimmte Wert für die Ein-Zeit Ton,0 kann von der Steuereinrich¬tung 14 auch verwendet werden, um die Ausgangsleistung der Leistungsfaktorkorrekturschal¬tung 11 und somit die Last zu bestimmen. Abhängig von der Last kann die Steuereinrichtung 14automatisch festlegen, welche Konfiguration zur Verringerung der gesamten harmonischenVerzerrung verwendet werden soll.

[0093] Die Steuereinrichtung 14 kann einen weiteren Eingang 33 aufweisen, an dem über einenweiteren ohmschen Spannungsteiler mit Widerständen 28, 29 die Eingangsspannung U|N er¬fasst wird. Die Steuereinrichtung 14 kann aus dem am weiteren Eingang 33 empfangenenSignal abhängig von der Konfiguration, die zur Verringerung der gesamten harmonischen Ver¬zerrung festgelegt ist, das Zusatzintervall bestimmen, um das der vom Regler bestimmte Wertfür die Ein-Zeit Ton,0 verlängert wird.

[0094] Die Steuereinrichtung 14 kann die Eingangsspannung U|N auch auf andere Weise erfas¬sen, beispielsweise mit Hilfe einer Sekundärwicklung an der Induktivität 21.

[0095] Figur 3 veranschaulicht die Funktionsweise der Steuereinrichtung 14. Figur 3 zeigt einvon der Steuereinrichtung 14 ausgesteuertes Steuersignal 41 und die Eingangsspannung 44der Leistungsfaktorkorrekturschaltung als Funktion der Zeit. Die Steuereinrichtung 14 bewirkt,dass der Schalter 24 jeweils für eine von der Steuereinrichtung 14 bestimmte Einschaltdauer inden Ein-Zustand geschaltet wird. Das entsprechende Steuersignal 41 zum Schalten des Schal¬ters 24 wird von der Steuereinrichtung 14 abhängig von dem aktuellen Wert der Eingangsspan¬nung 44 bestimmt. Beispielsweise kann ein von einem Regler bestimmter Wert Ton,o für die Ein-Zeit um ein Zusatzintervall verlängert werden, dessen Dauer von dem aktuellen Wert der Ein¬gangsspannung abhängt. Entsprechend können für unterschiedliche Werte der Eingangsspan¬nung Uin unterschiedliche Einschaltdauern 42 und 43 resultieren.

[0096] Die Bestimmung der Einschaltdauer 42, 43 kann für unterschiedliche Konfigurationenzur Verringerung der THD auf unterschiedliche Weise erfolgen. Beispielsweise kann zur Be¬stimmung des Zusatzintervalls, um das ein von einem Regler ermittelter Wert für die Ein-Zeitverlängert wird, eine Tabelle ausgelesen und/oder eine Rechenvorschrift verwendet und/oderein Schaltungspfad aktiviert werden, die bzw. der abhängig davon ausgewählt wird, welche Lastam Ausgang der Leistungsfaktorkorrekturschaltung vorhanden ist.

[0097] Figur 5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 50 nach einem Ausführungsbeispiel.Das Verfahren 50 kann von der Steuereinrichtung 14 durchgeführt werden.

[0098] Bei Schritt 51 wird eine Ausgangsleistung der Leistungsfaktorkorrekturschaltung be¬stimmt. Beispielsweise kann der von einem Regler festgelegte Wert Τοη,ο für die Ein-Zeit desSchalters der Leistungsfaktorkorrekturschalter als ein Signalwert verwendet werden, der dieAusgangsleistung repräsentiert. Der von dem Regler festgelegte Wert Ton,o für die Ein-Zeit desSchalters ist zur Ausgangsleistung proportional. Andere analoge oder digitale Signalwerte, dievon der Ausgangsleistung abhängen, können verwendet werden, um die Ausgangsleistung zubestimmen.

[0099] Bei Schritt 52 wird bestimmt, ob die Konfiguration gewechselt werden soll, die die Steu¬ereinrichtung 14 zur Verringerung der THD verwendet. Das Bestimmen bei Schritt 52 kanneinen Vergleich mit wenigstens einem Schwellenwert umfassen. Es kann bestimmt werden,dass die Konfiguration gewechselt werden soll, wenn der die Ausgangsleistung repräsentieren¬de Signalwert einen Schwellenwert unterschreitet oder überschreitet. Der Schwellenwert kanndavon abhängen, welche Konfiguration aktuell von der Steuereinrichtung 14 zum Steuern desSchalters 24 verwendet wird. Dadurch kann ein hysteretisches Umschalten zwischen unter¬schiedlichen Konfigurationen erreicht werden. Falls bei Schritt 52 bestimmt wird, dass die aktu¬elle Konfiguration weiter verwendet werden kann, beispielsweise weil kein Lastwechsel vorliegt,kann das Verfahren bei Schritt 54 fortgesetzt werden.

[00100] Falls bei Schritt 52 bestimmt wird, dass eine andere als die aktuelle Konfiguration zumSteuern des Schalters 24 verwendet werden soll, kann bei Schritt 53 die neue Konfiguration derSteuereinrichtung 14 festgelegt werden. Zum Festlegen der Konfiguration kann ein Vergleichder bei Schritt 51 bestimmten Ausgangsleistung mit wenigstens einem Schwellenwert erfolgen.Beispielsweise kann der von dem Regler festgelegte Wert Ton 0 für die Ein-Zeit des Schalters miteinem Schwellenwert oder mit mehreren Schwellenwerten verglichen werden, um zu bestim¬men, mit welcher Konfiguration die Steuereinrichtung 14 Steuersignale zum Steuern des Schal¬ters 24 erzeugen soll.

[00101] Das Festlegen einer Konfiguration bei Schritt 53 kann das Auswahlen einer Tabelleaus mehreren Tabellen umfassen, wobei die ausgewählte Tabelle zum Bestimmen einer Ein¬schaltdauer und/oder einer Ausschaltdauer verwendet wird. Das Festlegen einer Konfigurationbei Schritt 53 kann das Festlegen eines Parameters einer Rechenvorschrift oder einer anderenProzedur umfassen, mit der die Steuereinrichtung 14 die Einschaltdauer und/oder die Aus¬schaltdauer bestimmt.

[00102] Bei Schritt 54 kann entsprechend der festgelegten Konfiguration der Steuereinrichtungein Zusatzintervall Ton,add bestimmt werden, um das der von dem Regler festgelegte Wert Ton,0für die Ein-Zeit des Schalters verlängert wird. Das Zusatzintervall kann von dem aktuellen Wertder Eingangsspannung abhängen. Das Zusatzintervall Tonadd kann für die jeweilige Eingangs¬spannung gemäß einer Prozedur bestimmt werden, die von der festgelegten Konfiguration undsomit von der Last am Ausgang der Leistungsfaktorkorrekturschaltung abhängt.

[00103] Bei Schritt 55 kenn die Einschaltdauer Ton für den Schalter bestimmt werden. Dazukann der von dem Regler festgelegte Wert Ton,0 für die Ein-Zeit des Schalters um das Zusatzin¬tervall Ton,add verlängert werden. Die Einschaltdauer Ton kann bestimmt werden als

Ton = TOn,0 + T0n, add ("I) [00104] In der so bestimmten Einschaltdauer hängt der Term Ton,add auf einer Weise von derEingangsspannung ab, die durch die Konfiguration der Steuereinrichtung 14 festgelegt wird.

[00105] Bei Schritt 56 kann der Schalter 24 für eine Einschaltdauer in den Ein-Zustand ge¬schaltet werden, die gemäß Gleichung (1) bei Schritt 55 ermittelt wurde. Die Steuerung desSchalters 24 hängt von der Konfiguration ab, die von der Steuereinrichtung 14 verwendet wird,um den Schalter 24 anzusteuern.

[00106] Die Schritte 55 und 56 können mehrfach wiederholt werden, bevor das Verfahren 50 zuSchritt 51 zurückkehrt. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 14 den Schalter 24 mehrfachfür eine Einschaltdauer, die jeweils bei Schritt 55 ermittelt wird, in den Ein-Zustand schalten,bevor bei den Schritten 51 und 52 überprüft wird, ob die Konfiguration gewechselt werden soll.

[00107] Die Bestimmung der Ausgangsleistung, beispielsweise durch Abfragen des durcheinen Regler festgelegten Werts Ton,o für die Ein-Zeit des Schalters, und eine etwaige Änderungder Konfiguration kann während des laufenden Betriebs der Leistungsfaktorkorrekturschaltung11 wiederholt werden. Die Ausgangsleistung kann, beispielsweise durch Abfrage des durcheinen Regler festgelegten Werts Ton 0 für die Ein-Zeit des Schalters, periodisch bestimmt wer¬den. Es kann periodisch überprüft werden, ob die Konfiguration geändert werden soll. Dadurchkann eine Anpassung der Konfiguration an die jeweilige Last erfolgen, beispielsweise wennaufgrund eines Dimmvorgangs die Ausgangsleistung der Leistungsfaktorkorrekturschaltungverringert wurde.

[00108] Figur 5 illustriert schematisch die Wirkungsweise einer Leistungsfaktorkorrekturschal¬tung nach einem Ausführungsbeispiel. Der Leistungsfaktorkorrekturschaltung wird eine Ein¬gangsspannung 61 zugeführt, die eine gleichgerichtete Wechselspannung sein kann.

[00109] Eine Einschaltdauer, für die der Schalter 24 in den Ein-Zustand geschaltet wird, umEnergie in der Induktivität 21 zu speichern, wird abhängig von der Eingangsspannung ermittelt.Die Abhängigkeit der Einschaltdauer von der Eingangsspannung wird durch die Konfigurationder Steuereinrichtung bestimmt. Beispielsweise kann die Dauer Ton,add eines Zusatzintervalls,um das die von einem Regler bestimmte Ein-Zeit 66 verlängert werden soll, abhängig vom Wertder Eingangsspannung gemäß einer Tabelle oder einer Prozedur bestimmt werden, die von derKonfiguration der Steuereinrichtung 14 und somit von der Last am Ausgang der Leistungsfak¬torkorrekturschaltung abhängt. Dadurch kann die Verringerung der THD, die durch die Steuer¬einrichtung 14 erreicht wird, adaptiv an unterschiedliche Ausgangsleistungen angepasst wer¬den.

[00110] Figur 5 zeigt eine Einschaltdauer 62 für eine erste Konfiguration der Steuereinrichtung14 als Funktion der Zeit. Figur 5 zeigt eine Einschaltdauer 63 für eine zweite Konfiguration der

Steuereinrichtung 14 als Funktion der Zeit. Die Einschaltdauer für die erste Konfiguration unddie zweite Konfiguration hängen auf unterschiedliche Weise von der Eingangsspannung ab.Beispielswiese ist für denselben Wert 64 der Eingangsspannung die Einschaltdauer 65 für dieerste Konfiguration von der Einschaltdauer 66 für die zweite Konfiguration verschieden.

[00111] Die Einschaltdauer kann für jede der unterschiedlichen Konfigurationen jeweils ermitteltwerden, indem ein Wert 67 für die Ein-Zeit, der von einem Regler bestimmt werden kann, umein Zusatzintervall 68, 69 verlängert wird. Das Zusatzintervall 68, 69 kann für unterschiedlicheKonfigurationen bei derselben Eingangsspannung unterschiedlich sein. Der Regler, der denWert 67 für die Ein- Zeit bestimmt, kann eingerichtet sein, um eine Ausgangsspannung derLeistungsfaktorkorrekturschaltung oder eine andere Ausgangskreisgröße auf einen Sollwert zuregeln. Das Zusatzintervall 68, 69 kann für unterschiedliche Konfigurationen der Steuereinrich¬tung 14 bei jeder Eingangsspannung unterschiedlich sein. Das Zusatzintervall 68, 69 kann fürunterschiedliche Konfigurationen der Steuereinrichtung 14 unterschiedliche Abhängigkeiten vonder Eingangsspannung aufweisen.

[00112] Die Bestimmung des Zusatzintervalls 68, 69 kann kennfeldbasiert erfolgen. Die Steu¬ereinrichtung 14 kann das zu verwendende Kennfeld abhängig von dem Wert 67 für die Ein-Zeit, der von dem Regler bestimmt wird, oder einem anderen Signalwert, der die Ausgangsleis¬tung repräsentiert, festlegen. Die Bestimmung des Zusatzintervalls 68, 69 kann durch eineRechenoperation erfolgen, wobei wenigstens ein Parameter der Rechenoperation abhängig vondem Wert 67 für die Ein-Zeit, der von dem Regler bestimmt wird, oder einem anderen Signal¬wert, der die Ausgangsleistung repräsentiert, festgelegt werden kann.

[00113] Figur 6 zeigt eine Blockdarstellung einer Steuereinrichtung 14, die bei einer Leistungs¬faktorkorrekturschaltung nach einem Ausführungsbeispiel verwendet werden kann.

[00114] Die Steuereinrichtung 14 umfasst eine Schaltersteuerung 72 für eine Leistungsfaktor¬korrekturschaltung. Die Schaltersteuerung 72 kann bestimmen, für welche Einschaltdauer einSchaltmittel der Leistungsfaktorkorrekturschaltung jeweils in einen Ein-Zustand geschaltet wird.Die Schaltersteuerung 72 kann ein Steuersignal zum Steuern des Schaltmittels aussteuern.

[00115] Die Steuereinrichtung 14 kann eine Einrichtung 73 aufweisen, die Parameter für meh¬rere unterschiedliche Konfigurationen der Steuereinrichtung 14 aufweist und eingerichtet ist, umeine der Konfigurationen auszuwählen. Die unterschiedlichen Konfigurationen der Steuerein¬richtung 14 können sich darin unterscheiden, wie die Einschaltdauer und/oder Ausschaltdauerdes Schalters der Leistungsfaktorkorrekturschaltung in Abhängigkeit von der Eingangsspan¬nung verändert wird. Die Einrichtung 73 kann Parameter 74 für eine erste Konfiguration undweitere Parameter 75 für eine zweite Konfiguration der Steuereinrichtung 14 umfassen. DieParameter 74 können eine Tabelle, die zum Bestimmen der Einschaltdauer in der ersten Konfi¬guration verwendet wird, umfassen. Die Parameter 74 können die Dauer eines Zusatzintervalls,um das eine von einem Regler bestimmte Ein-Zeit Ton 0 in der ersten Konfiguration verlängertwird, in Abhängigkeit von der Eingangsspannung der Leistungsfaktorkorrekturschaltung definie¬ren. Die weiteren Parameter 75 können eine weitere Tabelle, die zum Bestimmen der Ein¬schaltdauer in der zweiten Konfiguration verwendet wird, umfassen. Die weiteren Parameter 75können die Dauer eines Zusatzintervalls, um das eine von einem Regler bestimmte Ein-ZeitΤοη,ο in der zweiten Konfiguration verlängert wird, in Abhängigkeit von der Eingangsspannungder Leistungsfaktorkorrekturschaltung definieren.

[00116] Eine Auswahl der Konfiguration kann abhängig von der Last am Ausgang der Leis¬tungsfaktorkorrekturschaltung erfolgen. Die Auswahl der Konfiguration kann abhängig voneinem analogen oder digitalen Signalwert POLrt erfolgen, der von einer Ausgangsleistung derLeistungsfaktorkorrekturschaltung abhängt. Der Signalwert Pout kann beispielsweise die voneinem Regler bestimmte Ein- Zeit Ton,0 sein, die näherungsweise proportional zur Ausgangsleis¬tung der Leistungsfaktorkorrekturschaltung ist.

[00117] An die Schaltersteuerung 72 können diejenigen Parameter von der Einrichtung 73bereitgestellt werden, die der Konfiguration entsprechen, die abhängig von der Last festgelegtwurde. BeisDielsweise kann dieieniae Tabelle und/oder dieieniae Rechenvorschrift zum Be¬ stimmen des Zusatzintervalls verwendet werden, die für die aktuelle Ausgangsleistung unterden verschiedenen Konfigurationen die geringste gesamte harmonische Verzerrung erzielt.

[00118] Die Schaltersteuerung 72 und/oder die Einrichtung 73 zum Auswahlen der Konfigurati¬on können jeweils als integrierte Halbleiterschaltung ausgestaltet sein, beispielsweise als Con¬troller oder als ASIC. Die Schaltersteuerung 72 und/oder die Einrichtung 73 zum Auswahlen derKonfiguration können integral ausgebildet sein.

[00119] Als Signalwert Pout, der die Ausgangsleistung der Leistungsfaktorkorrektur- Schaltungrepräsentiert und der zum Bestimmen der besten Konfiguration zur Steuerung des Schaltersherangezogen werden kann, kann die von einem Regler bestimmte Ein-Zeit Ton,o verwendetwerden. Die Ausgangsleistung ist zu dieser Ein-Zeit näherungsweise proportional.

[00120] Figur 7 zeigt eine Blockdarstellung einer Steuereinrichtung 14, die bei einer Leistungs¬faktorkorrekturschaltung nach einem Ausführungsbeispiel verwendet werden kann.

[00121] Die Steuereinrichtung 14 umfasst eine Schaltersteuerung 72 und eine Einrichtung 73,die Parameter für mehrere unterschiedliche Konfigurationen der Steuereinrichtung 14 aufweist,wie sie unter Bezugnahme auf Figur 6 beschrieben wurden. Die Steuereinrichtung 14 umfassteinen Regler 71. Der Regler 71 kann in einer Regelschleife die Ein-Zeit Ton,o für den Schalterfestlegen, die noch um das Zusatzintervall T0n,add zur Verringerung der gesamten harmoni¬schen Verzerrung verlängert wird. Der Regler 71 kann die Ein-Zeit Ton,o abhängig von einemVergleich zwischen einer erfassten Ausgangsspannung U0ut der Leistungsfaktorkorrekturschal¬tung und einem Sollwert UN bestimmen. Die Ein-Zeit Ton,o für den Schalter, die noch um dasZusatzintervall Ton(add zur Verringerung der der gesamten harmonischen Verzerrung verlängertwird, kann die Stellgröße der Regelschleife des Reglers 71 sein. Die Regelschleife kann aucheine andere Ausgangskreisgröße als die Ausgangsspannung U0ut der Leistungsfaktorkorrek¬turschaltung als Regelgröße verwenden.

[00122] Die Ein-Zeit Ton,o für den Schalter, die von dem Regler 71 bestimmt wird, kann derEinrichtung 73 zugeführt werden. Abhängig von der Ein-Zeit Ton,o kann die Einrichtung 73 be¬stimmen, welche Konfiguration verwendet werden soll. Die Einrichtung 73 kann die Ein-Zeit Τοη,οfür den Schalter, die von dem Regler 71 bestimmt wird, mit wenigstens einem Schwellenwertvergleichen.

[00123] Die Schaltersteuerung 72 kann die Ein-Zeit Ton,o von dem Regler 71 erhalten. DieSchaltersteuerung 72 kann die Einschaltdauer des Schalters bestimmen, indem sie die Ein-ZeitΤοη,ο, die von dem Regler 71 bestimmt wird, um ein Zusatzintervall verlängert, das von deraktuellen Eingangsspannung und der lastabhängig festgelegten Konfiguration abhängt.

[00124] Der Regler 71, die Schaltersteuerung 72 und/oder die Einrichtung 73 zum Definierender Konfigurationen können jeweils als integrierte Halbleiterschaltung ausgestaltet sein, bei¬spielsweise als Controller oder als eine anwendungsspezifische Spezialschaltung. Der Regler71, die Schaltersteuerung 72 und/oder die Einrichtung 73 können integral ausgebildet sein,beispielsweise als ein Controller oder als eine anwendungsspezifische Spezialschaltung.

[00125] Ein Wechsel zwischen unterschiedlichen Konfigurationen kann im laufenden Betriebder Leistungsfaktorkorrekturschaltung erfolgen. Dadurch kann die Leistungsfaktorkorrekturdynamisch an Laständerungen angepasst werden, beispielsweise wenn der Dimmlevel einesLeuchtmittels geändert wird. Ob ein Wechsel zwischen Konfigurationen ausgeführt werden soll,kann jeweils durch einen Schwellenwertvergleich eines Signalwerts, der von der Ausgangsleis¬tung der Leistungsfaktorkorrekturschaltung abhängt, bestimmt werden. Dabei kann eine hyste-retisches Wechseln zwischen unterschiedlichen Konfigurationen verwendet werden, wie an¬hand von Figur 8 beschrieben wird.

[00126] Figur 8 veranschaulicht einen Wechsel zwischen einer ersten Konfiguration 97, einerzweiten Konfiguration 98 und einer n-ten Konfiguration 99 einer Steuereinrichtung für eineLeistungsfaktorkorrekturschaltung.

[00127] Ein Signalwert Pout, der von der Ausgangsleistung der Leistungsfaktorkorrekturschal- tung abhängt, kann mit einem oder mehreren Schwellenwerten verglichen werden, um zu be¬stimmen, welche Konfiguration für die jeweilige Ausgangsleistung zur geringsten gesamtenharmonischen Verzerrung führt. Der Signalwert Pout kann beispielsweise die von einem Regler71 ermittelte Ein-Zeit Ton,o sein, die noch um ein von der Eingangsspannung abhängiges Zu¬satzintervall verlängert werden kann. Beispielsweise kann ein Wechsel zwischen der erstenKonfiguration 97 und der zweiten Konfiguration 98 bei einem Schwellenwert 80 erfolgen. DerWechsel zwischen der zweiten Konfiguration 98 und der n-ten Konfiguration 99 kann bei einemweiteren Schwellenwert 90 erfolgen. Für eine Ausgangsleistung der Leistungsfaktorkorrektur¬schaltung, die kleiner als der Schwellenwert 80 ist, kann die erste Konfiguration 97 eine besse¬re, also kleinere gesamte harmonische Verzerrung erreichen als die zweite Konfiguration 98oder die n-te Konfiguration 99. Für eine Ausgangsleistung der Leistungsfaktorkorrekturschal¬tung, die größer als der Schwellenwert 80 und kleiner als der weitere Schwellenwert 90 ist, kanndie zweite Konfiguration 98 eine bessere, also kleinere gesamte harmonische Verzerrung errei¬chen als die erste Konfiguration 97 oder die n-te Konfiguration 99.

[00128] Es kann eine Hysterese 83, 93 für den Wechsel zwischen unterschiedlichen Konfigura¬tionen verwendet werden. Beispielsweise kann der Signalwert Pout mit einem ersten Schwellen¬wert 81 verglichen werden, um zu bestimmen, ob ein Wechsel von der zweiten Konfiguration 98zu der ersten Konfiguration 97 erfolgen soll. Ein Wechsel von der zweiten Konfiguration 98 zuder ersten Konfiguration 97 kann vorgenommen werden, wenn der Signalwert Pout den erstenSchwellenwert 81 unterschreitet. Der Signalwert Pout kann mit einem zweiten Schwellenwert 82verglichen werden, um zu bestimmen, ob ein Wechsel von der ersten Konfiguration 97 zu derzweiten Konfiguration 98 erfolgen soll. Ein Wechsel von der ersten Konfiguration 97 zu derzweiten Konfiguration 98 kann vorgenommen werden, wenn der Signalwert Pout den zweitenSchwellenwert 82 übersteigt. Der zweite Schwellenwert 82 kann größer sein als der ersteSchwellenwert 81. Eine Differenz zwischen dem zweiten Schwellenwert 82 und dem erstenSchwellenwert 81 kann die Hysterese 83 definieren.

[00129] Der Signalwert POLrt kann mit einem weiteren ersten Schwellenwert 91 verglichen wer¬den, um zu bestimmen, ob ein Wechsel von der n-ten Konfiguration 99 zu der zweiten Konfigu¬ration 98 erfolgen soll. Ein Wechsel von der n-ten Konfiguration 99 zu der zweiten Konfiguration98 kann vorgenommen werden, wenn der Signalwert Pout den weiteren ersten Schwellenwert 91unterschreitet. Der Signalwert POLrt kann mit einem weiteren zweiten Schwellenwert 92 vergli¬chen werden, um zu bestimmen, ob ein Wechsel von der zweiten Konfiguration 98 zu der n-tenKonfiguration 99 erfolgen soll. Ein Wechsel von der zweiten Konfiguration 98 zu der n-ten Kon¬figuration 99 kann vorgenommen werden, wenn der Signalwert Pout den weiteren zweitenSchwellenwert 92 übersteigt. Der weitere zweite Schwellenwert 92 kann größer sein als derweitere erste Schwellenwert 91. Eine Differenz zwischen dem weiteren zweiten Schwellenwert92 und dem weiteren ersten Schwellenwert 91 kann die Hysterese 93 definieren.

[00130] Während in Figur 8 schematisch drei unterschiedliche Konfigurationen 97-99 undÜbergänge zwischen den drei unterschiedlichen Konfigurationen 97-99 der Steuereinrichtung14 dargestellt sind, kann die Steuereinrichtung 14 auch nur zwei oder mehr als drei unter¬schiedliche Konfigurationen aufweisen. Die Anzahl unterschiedlicher Konfigurationen kann auchgroß sein, beispielsweise wenn ein Parameter einer Rechenvorschrift zum Bestimmen desZusatzintervalls abhängig von der Ausgangsleistung der Leistungsfaktorkorrekturschaltungangepasst wird.

[00131] Während Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben wur¬den, können Abwandlungen bei weiteren Ausführungsbeispielen realisiert werden. Beispiels¬weise können die Funktionen der Steuereinrichtung 14 auch von mehreren separaten Schal¬tungen ausgeführt werden.

[00132] Während Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, bei denen die Dauer Ton.add desZusatzintervalls, um das die von dem Regler bestimmte Ein-Zeit Ton,o verlängert wird, abhängigvon der Eingangsspannung gemäß der gerade aktive Konfiguration bestimmt wird, können dieunterschiedlichen Konfigurationen auch zur Bestimmung einer anderen Größe bestimmt wer¬den. Beisoielsweise kann die Bestimmuna einer Ausschaltdauer, für die der Schalter in den

Aus-Zustand geschaltet wird, abhängig von der jeweils gewählten Konfiguration auf unter¬schiedliche Weise erfolgen.

[00133] Verfahren und Vorrichtungen nach Ausführungsbeispielen können bei Betriebsgerätenfür Leuchtmittel, beispielsweise bei einem LED-Konverter, verwendet werden.

Claims (15)

1. Ansprüche 1. Leistungsfaktorkorrekturschaltung, umfassend: einen Eingang zum Empfangen einer Eingangsspannung (U|N), ein Schaltmittel (24) undeine Steuereinrichtung (14), die wenigstens zwei unterschiedliche Konfigurationen (97-99)zum Steuern des Schaltmittels (24) abhängig von der Eingangsspannung (U|N) aufweist,wobei eine Konfiguration aus den wenigstens zwei unterschiedlichen Konfigurationen (97-99) in Abhängigkeit von einer Last (3, 12) an einem Ausgang der Leistungsfaktorkorrektur¬schaltung (11) auswählbar ist.
2. 2. Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach Anspruch 1, wobei eine Einschaltdauer (42, 43; 62,63), für die die Steuereinrichtung (14) das Schaltmittel (24) in einen Ein-Zustand schaltet,und/oder eine Ausschaltdauer, für die die Steuereinrichtung (14) das Schaltmittel (24) ineinen Aus-Zustand schaltet, bei wenigstens einem Wert der Eingangsspannung (61) für diewenigstens zwei unterschiedlichen Konfigurationen (97-99) verschieden ist.
3. 3. Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach Anspruch 2, wobei die Einschaltdauer (42, 43; 62,63) und/oder die Ausschaltdauer für die wenigstens zwei unterschiedlichen Konfigurationen(97-99) eine unterschiedliche Abhängigkeit von der Eingangsspannung (61) aufweist.
4. 4. Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei die Steuerein¬richtung (14) eingerichtet ist, um eine Ein-Zeit (66; Τοη,ο) um ein Zusatzintervall (68, 69) zuverlängern, um die Einschaltdauer (42, 43; 62, 63) zu bestimmen.
5. 5. Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach Anspruch 4, wobei das Zusatzintervall (68, 69) beiwenigstens einem Wert der Eingangsspannung für die wenigstens zwei unterschiedlichenKonfigurationen (97-99) verschieden ist.
6. 6. Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei das Zusatzin¬tervall (68, 69) für die wenigstens zwei unterschiedlichen Konfigurationen (97-99) eine un¬terschiedliche Abhängigkeit von der Eingangsspannung aufweist.
7. 7. Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Steuerein¬richtung (14) eingerichtet ist, um eine Tabelle zum Bestimmen des Zusatzintervalls (68, 69)abhängig von der Last aus mehreren Tabellen (74, 75) auszuwählen.
8. 8. Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach einem Ansprüche 4 bis 7, umfassend wenigstenseine integrierte Halbleiterschaltung (71-73) zum Bestimmen der Ein-Zeit (66; Ton,0)und/oder zum Bestimmen des Zusatzintervalls (68, 69).
9. 9. Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dieSteuereinrichtung (14) eingerichtet ist, um einen von der Last abhängigen Signalwert (ΡοιΛ;Ton,o) wiederholt, insbesondere periodisch, abzufragen und um abhängig von dem Signal¬wert (Pout; Τοη,ο) zu bestimmen, ob die Konfiguration (97-99) zu wechseln ist.
10. 10. Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach Anspruch 9, wobei der Signalwert (Pout; Ton,0) eineAusgangsleistung der Leistungsfaktorkorrekturschaltung (11) repräsentiert.
11. 11. Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, wobei die wenigs¬tens zwei unterschiedlichen Konfigurationen (97-99) eine erste Konfiguration (97) und einezweite Konfiguration (98) umfassen, wobei die Steuereinrichtung (14) eingerichtet ist, umvon der zweiten Konfiguration (98) zur ersten Konfiguration (97) zum Steuern des Schalt¬mittels (24) zu wechseln, wenn der Signalwert einen ersten Schwellenwert (81) unter¬schreitet, und um von der ersten Konfiguration (97) zur zweiten Konfiguration (98) zumSteuern des Schaltmittels (24) zu wechseln, wenn der Signalwert einen zweiten Schwel¬lenwert (82) übersteigt, der größer als der erste Schwellenwert (81) ist.
12. 12. Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassendeine mit dem Eingang gekoppelte Induktivität (21), wobei das Schaltmittel (24) steuerbarist, um die Induktivität (21) wahlweise zu laden und zu entladen.
13. 13. Betriebsgerät für ein Leuchtmittel, umfassend die Leistungsfaktorkorrekturschaltung (11)nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
14. 14. Verfahren zum Steuern einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung (11), die einen Eingangzum Empfangen einer Eingangsspannung (U|N), ein Schaltmittel (24) und eine Steuerein¬richtung (14) zum Steuern des Schaltmittels (24) umfasst, wobei das Verfahren umfasst:Auswahlen einer Konfiguration aus wenigstens zwei unterschiedlichen Konfigurationen (97-99) der Steuereinrichtung (14), wobei die Konfiguration abhängig von einer Last (3, 12) aneinem Ausgang der Leistungsfaktorkorrekturschaltung (11) ausgewählt wird, undzeitabhängiges Steuern des Schaltmittels (24) durch die Steuereinrichtung (14) abhängigvon der Eingangsspannung (U,N) gemäß der ausgewählten Konfiguration.
15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Verfahren von einer Leistungsfaktorkorrektur¬schaltung (11) nach einem der Ansprüche 1-12 ausgeführt wird. Hierzu 5 Blatt Zeichnungen