AT15875U1 - Converter module for the operation of lamps, with potential-separating clocked converter - Google Patents

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AT15875U1
AT15875U1 ATGM9021/2014U AT90212014U AT15875U1 AT 15875 U1 AT15875 U1 AT 15875U1 AT 90212014 U AT90212014 U AT 90212014U AT 15875 U1 AT15875 U1 AT 15875U1
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converter
converter module
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voltage
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Sandholzer Markus
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Tridonic Gmbh & Co Kg
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Abstract

In einem Aspekt stellt die Erfindung ein Konvertermodul (K) bereit, aufweisend: einen primärseitig mittels eines Schalters (S) getakteten potentialgetrennten Wandler (W), der eingangsseitig ausgehend von einer AC-Spannung, insbesondere einer Netzspannung, oder einer DC-Spannung versorgbar ist und ausgehend von dessen Sekundärseite eine Last (L), vorzugsweise wenigstens ein Leuchtmittel betreibbar ist, eine Steuereinheit (SE), die dazu ausgelegt ist, eine Einschaltzeitdauer des Schalters (S) in einem Feed-Forward-Betrieb und/oder unter Verwendung eines zurückgeführten Messignals zu regeln. Für eine bestimmte Zeitdauer oder bestimmte Anzahl an Schaltzyklen nach Einschalten der DC- oder AC-Spannung kann eine konstante oder variable Beschränkung der Einschaltzeitdauer des Schalters (S) vorgegeben sein.In one aspect, the invention provides a converter module (K), comprising: a potential-separated converter (W) clocked on the primary side by means of a switch (S), which can be supplied on the input side on the basis of an AC voltage, in particular a mains voltage, or a DC voltage and starting from its secondary side, a load (L), preferably at least one light source is operable, a control unit (SE), which is adapted to a switch-on period of the switch (S) in a feed-forward operation and / or using a recycled To regulate the measuring signal. For a certain period of time or a certain number of switching cycles after the DC or AC voltage is switched on, a constant or variable limitation of the switch-on time duration of the switch (S) can be predetermined.

Description

Beschreibungdescription

KONVERTERMODUL ZUM BETRIEB VON LEUCHTMITTELN, MIT POTENTIALTRENNENDEM GETAKTETEN WANDLER [0001] Die Erfindung betrifft ein Konvertermodul mit getakteten Wandler, insbesondere mit einem Flyback-Wandler (Sperrwandler, auch Hoch-Tiefsetzsteller), wie es z.B. für den Betrieb von Leuchtmitteln (LEDs, Oleds, Gasentladungslampen...) eingesetzt wird. Die Erfindung betrifft dabei insbesondere die Verwendung von potentialtrennenden getakteten Wandlern in einem solchen Konvertermodul, die durch einen getaktetes Halbleiter-Schalter, der als Transistor, vorzugsweise als FET-Transistor (z.B. MOSFET), ausgestaltet ist, getaktet sind.CONVERTER MODULE FOR THE OPERATION OF LUMINAIRES, WITH A POTENTIAL-DISCONNECTING CLOCKED TRANSFORMER The invention relates to a converter module with a clocked converter, in particular with a flyback converter (flyback converter, also step-up converter), as it is e.g. for the operation of illuminants (LEDs, Oleds, gas discharge lamps ...). The invention relates in particular to the use of potential-isolating clocked converters in such a converter module, which are clocked by a clocked semiconductor switch which is designed as a transistor, preferably as a FET transistor (e.g. MOSFET).

[0002] Als Ausgangspunkt für die Erfindung kann bspw. die DE 10 2010 064 032 A1 angesehen werden, die den Einsatz eines Flyback-Wandlers in einem Konvertermodul für Gasentladungslampen beschreibt. Weiter ist die EP 0 470 750 A2 zu nennen, in der die Verwendung eines Flyback-Wandlers in einem Netzteil beschrieben ist.[0002] DE 10 2010 064 032 A1, which describes the use of a flyback converter in a converter module for gas discharge lamps, can be regarded as a starting point for the invention. EP 0 470 750 A2 should also be mentioned, in which the use of a flyback converter in a power supply unit is described.

[0003] Der potentialtrennende getaktete Wandler teilt das Konvertermodul in eine Primärseite und in eine davon potential getrennte Sekundärseite. Dem Konvertermodul wird primärseitig eine Versorgungsspannung/ein Versorgungsstrom zugeführt, die/der insbesondere der Netzversorgung entspricht oder davon abgeleitet ist. Alternativ kann eine DC-Versorgung vorliegen. Insbesondere ist die Versorgungsspannung/der Versorgungsstrom eine DC-Spannung/ein DCStrom oder eine AC-Spannung/ein AC-Strom (Gleich- oder Wechselspannung/-strom).The potential-isolating clocked converter divides the converter module into a primary side and into a potential-separated secondary side. A supply voltage / a supply current is supplied to the converter module on the primary side, which / corresponds in particular to the mains supply or is derived therefrom. Alternatively, there can be a DC supply. In particular, the supply voltage / the supply current is a DC voltage / a DC current or an AC voltage / an AC current (direct or alternating voltage / current).

[0004] Von der Sekundärseite des Konvertermoduls ausgehend wird dann eine Last, insbesondere wenigstens ein Leuchtmittel versorgt. Vorzugsweise ist das Konvertermodul in einem Vorschaltgerät angeordnet, bzw. ist Teil des Vorschaltgeräts.Starting from the secondary side of the converter module, a load, in particular at least one lamp, is then supplied. The converter module is preferably arranged in a ballast or is part of the ballast.

[0005] Der potentialgetrennte getaktete Wandler des Konvertermoduls überträgt eine Leistung von der Primärseite auf die Sekundärseite. Mit Bezug auf Fig. 1 soll kurz die prinzipielle Funktionsweise eines Wandlers, wie er im Folgenden vorwiegend betrachtet ist, erläutert werden. Wenn der Schalter geschlossen ist (Fig. 1, oben), wird eine Primärwicklung des Wandlers direkt mit der Versorgungsspannung/dem Versorgungsstrom verbunden. Der Primärstrom und magnetische Fluss in den Wandler steigen an und Energie wird in dem Wandler gespeichert. Die auf der Sekundärseite induzierte Spannung ist dann negativ, so dass eine sekundärseitige Diode sperrt. Eine sekundärseitige Kapazität liefert Energie an die Last.The floating clocked converter of the converter module transmits power from the primary to the secondary side. With reference to FIG. 1, the basic mode of operation of a converter, as it is mainly considered below, is to be explained. When the switch is closed (Fig. 1, top), a primary winding of the converter is connected directly to the supply voltage / current. The primary current and magnetic flux in the converter increase and energy is stored in the converter. The voltage induced on the secondary side is then negative, so that a diode on the secondary side blocks. A secondary-side capacitance supplies energy to the load.

[0006] Wenn der Schalter geöffnet wird (Fig. 1, unten), fällt der primärseitige Strom und der magnetischer Fluss ab. Die sekundärseitig induzierte Spannung ist dann positiv, und die Diode sperrt nicht länger, so dass der Strom aus dem Wandler abfließen kann. Die von dem Wandler sekundärseitig bereitgestellte Energie lädt die Kapazität und versorgt die Last.When the switch is opened (Fig. 1, below), the primary-side current and the magnetic flux drop. The voltage induced on the secondary side is then positive, and the diode no longer blocks, so that the current can flow out of the converter. The energy provided by the converter on the secondary side charges the capacitance and supplies the load.

[0007] Zur Regelung der übertragenen Leistung weist das Konvertermodul weiter eine Steuereinheit auf, die bspw. als Proportional-Regler (P-Regler), Proportional-Integral-Regler (PI-Regler), Proportional-Integral-Differential-Regler (PID-Regler) und/oder Proportional-DifferentialRegler (PD-Regler) ausgebildet sein. Als Steuereinheit kann weiter eine integrierte Schaltung (IC, ASIC) oder ein Mikrocontroller zum Einsatz kommen. Es wird also an dem Konvertermodul eine Last betrieben, die von der Sekundärseite des Wandlers her mit Leistung betrieben wird.To control the transmitted power, the converter module also has a control unit which, for example, as a proportional controller (P controller), proportional-integral controller (PI controller), proportional-integral-differential controller (PID- Controller) and / or proportional-differential controller (PD controller). An integrated circuit (IC, ASIC) or a microcontroller can also be used as the control unit. A load is therefore operated on the converter module, which is operated with power from the secondary side of the converter.

[0008] Nach einem Einschalten bzw. einem Rücksetzen der Versorgungsspannung/des Versorgungsstroms wird die Steuereinheit bekannter Konvertermodule zunächst versuchen, während einer Startphase möglichst schnell auf einen Sollwert für die Leistungsabgabe zu regeln, der für die Last vorgesehen ist. Somit wird die Einschaltzeitdauer des Wandler-Schalters (FET, MOSFET, ...) entsprechend lange gewählt, um eine hohe Energieübertragung über den Wandler zu erreichen.After switching on or resetting the supply voltage / the supply current, the control unit of known converter modules will first try to regulate as quickly as possible to a setpoint for the power output, which is provided for the load, during a starting phase. Thus, the switch-on time of the converter switch (FET, MOSFET, ...) is selected to be long enough to achieve high energy transmission via the converter.

[0009] Dies bedeutet jedoch, dass während dieser Startphase, ein sehr hoher Strom durch den Wandler-Schalter fließt. Dies ist unter anderem dadurch begründet, dass Kapazitäten auf der Sekundärseite des Wandlers, aber auch bspw. Drosseln zunächst geladen werden müssen und /6However, this means that during this starting phase, a very high current flows through the converter switch. One of the reasons for this is that capacities on the secondary side of the converter, but also, for example, chokes, must first be charged and / 6

AT15 875U1 2018-07-15 österreichisches patentamt daher ein hoher Strombedarf auf der Sekundärseite besteht.AT15 875U1 2018-07-15 Austrian patent office therefore there is a high power requirement on the secondary side.

[0010] Dies kann zu einem Lawineneffekt/Lawinendurchbrucheffekt („Avalanche-Effekt, „Avalanching, Lawinenvervielfachung oder Trägermultiplikation) an dem Wandler-Schalter führen, der die Silizium-Struktur des Wandler-Schalters, also des Hableiterschaltelements, beschädigen oder zerstören kann, was in der Folge zu einem Ausfall des Schalters und damit des Konvertermoduls führen kann. Dieser hohe Strom wird wie gesagt dadurch verursacht, dass nach einem Einschalten der Versorgungsspannung/des Versorgungsstroms zunächst ein sehr hoher Strom von der Sekundärseite des Wandlers angefordert wird, um die Sekundärseite in einen Sollbetriebszustand zu bringen.This can lead to an avalanche / avalanche breakthrough effect ("avalanche effect," avalanching, avalanche multiplication or carrier multiplication) on the converter switch, which can damage or destroy the silicon structure of the converter switch, that is to say the semiconductor switching element can subsequently lead to a failure of the switch and thus of the converter module. As stated, this high current is caused by the fact that after the supply voltage / supply current has been switched on, a very high current is initially requested from the secondary side of the converter in order to bring the secondary side into a desired operating state.

[0011] Während eines Lawineneffekts/Lawinendurchbrucheffekts wird auch eine große Menge an Energie in thermische Energie gewandelt.[0011] During an avalanche / avalanche breakdown effect, a large amount of energy is also converted into thermal energy.

[0012] Ziel der Erfindung ist es daher, eine Lösung bereitzustellen, die eine Betrieb des Konverter Moduls erlaubt und gleichzeitig eine Beschädigung oder Zerstörung des Wandler-Schalters verhindert, insbesondere dadurch, dass verhindert wird, dass es zu einem Lawineneffekt/Lawinendurchbrucheffekt, während der Phase unmittelbar nach einem Einschalten der Versorgungsspannung/des Versorgungsstroms kommt.The aim of the invention is therefore to provide a solution that allows operation of the converter module and at the same time prevents damage or destruction of the converter switch, in particular by preventing an avalanche / avalanche breakdown effect from occurring during the Phase comes immediately after switching on the supply voltage / supply current.

[0013] Die erfindungsgemäße Lösung wird dabei durch eine Vorrichtung und ein Verfahren verwirklicht, wie es/sie mit den unabhängigen Ansprüchen beansprucht ist. Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The solution according to the invention is implemented by a device and a method as claimed in the independent claims. Further development of the invention is the subject of the dependent claims.

[0014] In einem Aspekt stellt die Erfindung ein Konvertermodul bereit, aufweisend: einen primärseitig mittels eines Schalters getakteten potentialgetrennten Wandler, der eingangsseitig ausgehend von einer AC-Spannung, insbesondere einer Netzspannung, oder einer DC-Spannung versorgbar ist und ausgehend von dessen Sekundärseite eine Last, vorzugsweise wenigstens ein Leuchtmittel betreibbar ist, eine Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, eine Einschaltzeitdauer des Schalters in einem Feed-Forward-Betrieb und/oder unter Verwendung eines zurückgeführten Messignals zu regeln. Für eine bestimmte Zeitdauer oder bestimmte Anzahl an Schaltzyklen nach Einschalten der DC- oder AC-Spannung kann eine konstante oder variable Beschränkung der Einschaltzeitdauer des Schalters vorgegeben sein. „Beschränkung bedeutet dabei, dass die beschränkte Einschaltdauer kürzer ist als diejenige, die sich nach der Startphase als maximale Einschaltzeitdauer (Ton-Zeit einstellen kann).In one aspect, the invention provides a converter module, comprising: a potential-isolated converter clocked on the primary side by means of a switch, which can be supplied on the input side starting from an AC voltage, in particular a mains voltage, or a DC voltage and starting from the secondary side thereof Last, preferably at least one lamp can be operated, a control unit which is designed to regulate a switch-on time of the switch in a feed-forward mode and / or using a returned measurement signal. For a certain period of time or a certain number of switching cycles after switching on the DC or AC voltage, a constant or variable limitation of the switch-on period of the switch can be specified. “Restriction means that the limited switch-on time is shorter than that which can be set as the maximum switch-on time (tone-time) after the start phase.

[0015] Die Regelung kann eine lineare oder rampenartige Erhöhung der Einschaltzeitdauer sein.[0015] The regulation can be a linear or ramp-like increase in the switch-on time.

[0016] Die Steuereinheit kann die Einschaltzeitdauer innerhalb der bestimmten Zeitdauer in gleichen oder variablen Abständen verändern.[0016] The control unit can change the switch-on time period within the specific time period at equal or variable intervals.

[0017] Das Messignal kann ein zugeführter Parameter, insbesondere ein Rückführsignal von der Sekundärseite des Wandlers, sein.The measurement signal can be a supplied parameter, in particular a feedback signal from the secondary side of the converter.

[0018] Das Messignal kann ein den Strom/die Spannung an der Last und/oder ein den Typ der angeschlossenen Last widergebender Parameter sein.The measurement signal can be a current / voltage at the load and / or a parameter reflecting the type of the connected load.

[0019] Die bestimmte Zeitdauer kann 2 bis 12 ms, insbesondere 4 bis 10 ms betragen.The specific time period can be 2 to 12 ms, in particular 4 to 10 ms.

[0020] Die Steuereinheit kann die Einschaltzeitdauer um einen festen oder variablen Wert erhöhen.The control unit can increase the switch-on time by a fixed or variable value.

[0021] Die Steuereinheit kann die Einschaltzeitdauer nach jeweils 1 ms um 1 ps erhöhen.The control unit can increase the switch-on time period after 1 ms by 1 ps.

[0022] Die Steuereinheit kann die Einschaltzeitdauer auf Basis einer hinterlegten Funktion und/oder einer Look-Up-Tabelle bestimmen.The control unit can determine the switch-on time based on a stored function and / or a look-up table.

[0023] In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Vorschaltgerät für Leuchtmittel bereit, insbesondere für LEDs, mit einem Konvertermodul wie oben beschrieben.In a further aspect, the invention provides a ballast for light sources, in particular for LEDs, with a converter module as described above.

[0024] Die Erfindung stellt auch eine Leuchte mit einem Vorschaltgerät, wie oben beschrieben, bereit.The invention also provides a lamp with a ballast as described above.

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AT15 875U1 2018-07-15 österreichischesAT15 875U1 2018-07-15 Austrian

PatentamtPatent Office

Figure AT15875U1_D0001

[0025] In noch einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren für den Betrieb eines Konvertermoduls bereit, wobei eine Steuereinheit, eine Einschaltzeitdauer eines primärseitig mittels eines Schalters getakteten potentialgetrennten Wandlers, der eingangsseitig ausgehend von einer AC-Spannung, insbesondere einer Netzspannung, oder einer DC-Spannung versorgbar ist und ausgehend von dessen Sekundärseite eine Last, vorzugsweise wenigstens ein Leuchtmittel betreibbar ist, in einem Feed-Forward-Betrieb und/oder unter Verwendung eines zurückgeführten Messignals regelt, und wobei für eine bestimmte Zeitdauer oder bestimmte Anzahl an Schaltzyklen nach Einschalten der DC- oder AC-Spannung eine konstante oder variable Beschränkung der Einschaltzeitdauer des Schalters vorgegeben ist.In yet another aspect, the invention provides a method for operating a converter module, wherein a control unit, a switch-on period of a potential-isolated converter clocked on the primary side by means of a switch, which on the input side starts from an AC voltage, in particular a mains voltage, or one DC voltage can be supplied and, starting from its secondary side, controls a load, preferably at least one light source, in feed-forward mode and / or using a returned measurement signal, and for a certain period of time or a certain number of switching cycles after switching on the DC or AC voltage is given a constant or variable limitation of the switch-on time.

[0026] Die Erfindung wird nunmehr auch mit Blick auf die Figuren beschrieben. Dabei zeigen: [0027] Fig. 1 schematisch einen Grundaufbau eines getakteten potentialgetrennten Schalters;The invention will now be described with reference to the figures. 1 shows schematically a basic structure of a clocked electrically isolated switch;

und [0028] Fig. 2 schematisch ein Konvertermodul gemäß der Erfindung.and Figure 2 schematically shows a converter module according to the invention.

[0029] Im vorliegenden Fall ist unter einem Einschalten ein Unterbrechen der Versorgungsspannung/des Versorgungsstroms des Konvertermoduls zu verstehen, wie es z.B. bei einem Neustart eines Vorschaltgerätes oder einem Wieder-Einschalten der Netzspannungsversorgung, jedoch auch ein Neustarten der Last, d.h. des angeschlossenen Leuchtmittels, auftritt.In the present case, switching on means an interruption of the supply voltage / the supply current of the converter module, as it is e.g. when a ballast is restarted or the mains voltage supply is switched on again, but the load is also restarted, i.e. of the connected illuminant occurs.

[0030] In Fig. 2 ist das Konvertermodul mit K und die Last mit L bezeichnet. Die gestrichelten Elemente deuten eine optionale Rückführung eines Parameters von der Lasst oder einen diese Identifizierenden Parameter an, der optional, ebenso oder alternativ wie ein Parameter von der Sekundärseite des Wandlers der Steuereinheit zugeführt werden kann. Die Potentialtrennung durch den Wandler ist in dem Wandler durch eine strichgepunktete Linie angedeutet. Es ist klar, dass (z.B. in einem Vorschaltgerät) weitere Module zwischen der Netzversorgung und dem Konvertermodul und/oder zwischen dem Konvertermodul und der Last verbunden sein können. Dies ist in Fig. 2 mit unterbrochenen Verbindungsleitungen verdeutlicht.In Fig. 2, the converter module is denoted by K and the load by L. The dashed elements indicate an optional return of a parameter from the Lasst or a parameter identifying this, which can optionally, as well or alternatively be fed to the control unit from the secondary side of the converter. The potential separation by the converter is indicated in the converter by a dash-dotted line. It is clear that (e.g. in a ballast) additional modules can be connected between the mains supply and the converter module and / or between the converter module and the load. This is illustrated in FIG. 2 with interrupted connecting lines.

[0031] In den meisten Fällen tritt der Lawineneffekt/Lawinendurchbrucheffekt nach dem Einschalten während einer Anlaufphase, meist nur während einiger weniger Zyklen, auf, d.h., ungefähr in einem Zeitraum von 6-12 ms, insbesondere von 8-10 ms. Genauer gesagt dauert die Anlaufphase so lange, bis auf der Sekundärseite des Wandlers die Kapazitäten geladen sind und der Wandler eingeschwungen ist.In most cases, the avalanche / avalanche breakdown effect occurs after switching on during a start-up phase, usually only for a few cycles, i.e. approximately in a period of 6-12 ms, in particular 8-10 ms. More specifically, the start-up phase lasts until the capacitors on the secondary side of the converter are charged and the converter has settled.

[0032] Um nun den Lawineneffekt zu vermeiden, wird vorgesehen, eine sog. „Softstart Funktion in der Steuereinheit zu implementieren, d.h. die Steuereinheit steuert den Wandler-Schalter während der Anlaufphase auf besondere Weise an.In order to avoid the avalanche effect, it is provided to implement a so-called "soft start function in the control unit, i.e. the control unit controls the converter switch in a special way during the start-up phase.

[0033] Kern der Erfindung ist es nunmehr während der Anlaufphase insbesondere die Einschaltzeitdauer (Ton-Zeit), d.h. die Zeit in der der Wandler-Schalter eingeschaltet ist bzw. leitend geschaltet ist, zu verändern.The essence of the invention is now during the start-up phase in particular the switch-on time (tone-time), i.e. to change the time in which the converter switch is switched on or switched on.

[0034] In bekannten Konvertermodulen würde beispielsweise die Ton-Zeit des WandlerSchalters auf einen festen Wert, beispielsweise 4 Mikrosekunden (ps) festgelegt. Um nunmehr den Lawinen- bzw. den Lawinendurchbrucheffekt zu vermeiden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, während der Anlaufphase die Ton-Zeit zunächst gering zu wählen bzw. auf einen geringen Wert zu begrenzen und sie dann über die Dauer der Anlaufphase sukzessiv zu erhöhen.In known converter modules, for example, the T on time of the converter switch would be set to a fixed value, for example 4 microseconds (ps). To now avoid the avalanche or avalanche breakthrough effect, the invention provides for the T on time to be initially selected to be low or limited to a low value during the start-up phase and then to be increased successively over the duration of the start-up phase.

[0035] Beispielsweise kann statt einem Zeitraum von 4 ps zunächst ein Zeitraum von 1 ps gewählt werden. In festen oder variablen Abständen kann die Ton-Zeit dann erhöht werden. Zum Beispiel kann im Abstand einer Millisekunde (ms) die Ton-Zeit um wenigstens eine Mikrosekunde erhöht werden, bis eine maximale Ton-Zeit für den Wandler-Schalter erreicht ist. Insgesamt kann somit in der Anlaufphase beispielsweise eine Ton-Zeit von 1-12 Mikrosekunden, insbesondere im Bereich von 4-10 Mikrosekunden eingestellt werden. In der Steuereinheit kann die Zeit für die Anlaufphase fest hinterlegt sein.For example, instead of a period of 4 ps, a period of 1 ps can first be selected. The T on time can then be increased at fixed or variable intervals. For example, at intervals of one millisecond (ms), the T on time can be increased by at least one microsecond until a maximum T on time for the converter switch is reached. Overall, a T on time of 1-12 microseconds, in particular in the range of 4-10 microseconds, can thus be set in the start-up phase. The time for the start-up phase can be permanently stored in the control unit.

[0036] Es ist jedoch auch möglich, dass die Dauer der Anlaufphase und/oder die Einschaltzeit3/6However, it is also possible that the duration of the start-up phase and / or the switch-on time 3/6

AT15 875U1 2018-07-15 österreichisches patentamt dauer als Funktion abhängig von beispielsweise einem der Steuereinheit zugeführten Messwert bzw. Parameter gewählt wird, beispielsweise einem von der Sekundärseite zurückgeführtenAT15 875U1 2018-07-15 Austrian patent office duration is selected as a function depending on, for example, a measured value or parameter supplied to the control unit, for example one returned from the secondary side

Parameter. Insbesondere können die Zeitabstände zu denen die Einschaltzeitdauer erhöht wird, auch dynamisch gewählt werden.Parameter. In particular, the time intervals at which the switch-on time is increased can also be selected dynamically.

[0037] Es ist auch möglich, dass in der Steuereinheit eine Tabelle in Form einer Look-UpTabelle hinterlegt ist, und somit Zeitabstände für die Erhöhung der Einschaltzeitdauer bzw. der Dauer für die Anlaufphase abhängig von einem der Steuereinheit zugeführten Parameter gewählt werden. Beispielsweise kann durch eine nicht dargestellte Erkennungsfunktion ein Konvertermodul eine angeschlossene Last erkennen. Wird daher eine Information über die angeschlossene Last an die Steuereinheit übermittelt, kann die Anlaufphase bzw. die Einschaltzeitdauer abhängig davon eingestellt werden.It is also possible that a table in the form of a look-up table is stored in the control unit, and thus time intervals for increasing the switch-on time or the duration for the start-up phase are selected depending on a parameter supplied to the control unit. For example, a converter module can detect a connected load by means of a detection function, not shown. If information about the connected load is therefore transmitted to the control unit, the start-up phase or the switch-on time can be set depending on this.

[0038] Die Steuereinheit kann die Einschaltzeitdauer aber auch in einem Feed-Forward-Betrieb regeln, insbesondere ohne dass ein Messignal oder Parameter an die Steuereinheit zurückgeführt wird. Beispielsweise kann die Steuereinheit erkennen, dass die Versorgungsspannung/der Versorgungsstrom eingeschaltet wurde. Ab dieser Erkennung kann die Steuereinheit die Einschaltzeitdauer dann entsprechend für eine bestimmte Zeit regeln, bzw. beschränken, und/oder als Funktion der Zeit oder anhand von in einer Tabelle hinterlegten Daten verändern.[0038] The control unit can also regulate the switch-on period in feed-forward operation, in particular without a measurement signal or parameter being fed back to the control unit. For example, the control unit can recognize that the supply voltage / supply current has been switched on. From this detection, the control unit can then regulate or limit the switch-on time for a specific time, and / or change it as a function of time or on the basis of data stored in a table.

[0039] Durch die sequenzielle Erhöhung der Einschaltzeitdauer kann auch ein großer Spannungsabfall auf der Sekundärseite des Wandlers vermieden werden, da die Steuerung auf die Ausgangsspannung viel schneller erfolgt.The sequential increase in the switch-on time can also avoid a large voltage drop on the secondary side of the converter, since the control of the output voltage takes place much faster.

[0040] Die so ausgeführte „Softstarf'-Funktion vermeidet daher den Lawineneffekt bzw. den Lawinendurchbrucheffekt und ermöglicht es ebenfalls, die Steuerung mit einem Regler durchzuführen, der lediglich eine relativ geringe Regelgeschwindigkeit erlaubt. Andernfalls, d.h. ohne die „Softstart-Funktion, wäre ein teurerer Regler mit höherer Geschwindigkeit nötig, um eine Reduzierung des Lawineneffekts bzw. des Lawinendurchbrucheffekts bei konstanter Ton-Zeit zu erreichen.The “soft start” function thus implemented avoids the avalanche effect or the avalanche breakthrough effect and also makes it possible to carry out the control with a controller that only allows a relatively low control speed. Otherwise, ie without the "soft start function", a more expensive controller with higher speed would be necessary in order to achieve a reduction in the avalanche effect or the avalanche breakdown effect with a constant T on time.

[0041] Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, dass bei entsprechender Einstellung und Veränderung der Einschaltzeitdauer während der Anlaufphase auch der Wandler-Schalter so gewählt werden kann, dass er prinzipiell für eine geringere Leistung ausgelegt ist (d.h. es kann z.B. ein kleinerer Transistor verwendet werden). Da hohe Stromflüsse während der Anlaufphase durch das erfindungsgemäße Regelverfahren vermieden werden, ist ein Einsatz dieser kleineren Schaltelemente möglich und ein Lawineneffekt bzw. Lawinendurchbrucheffekt ist nicht zu befürchten.The invention has the further advantage that, with a corresponding setting and change in the switch-on time during the start-up phase, the converter switch can also be selected such that it is in principle designed for a lower power (ie, for example, a smaller transistor can be used ). Since high current flows during the start-up phase are avoided by the control method according to the invention, these smaller switching elements can be used and there is no fear of an avalanche effect or avalanche breakdown effect.

[0042] Zusammengefasst lässt sich also sagen, dass die erfindungsgemäße Lösung während des Startvorgangs/während der Anlaufphase die maximale Einschaltzeitdauer des WandlerSchalters begrenzt, so dass in dieser Phase auch der maximal fließende Strom durch den Wandler-Schalter begrenzt ist. Genauer gesagt liegt jedoch keine feste Begrenzung der Einschaltzeitdauer des Wandler-Schalters vor, sondern die Begrenzung für die maximale Einschaltzeitdauer des Wandler-Schalters wird nach dem Einschalten/nach dem Netz-Reset in der Anlaufphase rampenartig oder linear erhöht.In summary, it can be said that the solution according to the invention during the starting process / during the startup phase limits the maximum switch-on time of the converter switch, so that in this phase the maximum current flowing through the converter switch is also limited. More specifically, however, there is no fixed limit on the switch-on time of the converter switch, but the limit for the maximum switch-on time of the converter switch is increased in a ramp-like or linear manner after switching on / after the mains reset in the start-up phase.

[0043] Insgesamt liegt die zeitliche Dauer der Anlaufphase, d.h. der Einschaltzeitbegrenzung für den Wandler-Schalter im Bereich mehrerer Einschaltzyklen (beispielsweise 5-15, insbesondere 7-12 Einschaltzyklen).Overall, the duration of the start-up phase, i.e. the switch-on time limit for the converter switch in the range of several switch-on cycles (for example 5-15, in particular 7-12 switch-on cycles).

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AT15 875U1 2018-07-15 österreichischesAT15 875U1 2018-07-15 Austrian

PatentamtPatent Office

Claims (10)

AnsprücheExpectations 1. Konvertermodul (K) aufweisend:1. converter module (K) comprising: - einen primärseitig mittels eines Schalters (S) getakteten potentialgetrennten Wandler (W), der eingangsseitig ausgehend von einer AC-Spannung, insbesondere einer Netzspannung, oder einer DC-Spannung versorgbar ist und ausgehend von dessen Sekundärseite eine Last (L), vorzugsweise wenigstens ein Leuchtmittel betreibbar ist,- A potential-isolated converter (W) clocked on the primary side by means of a switch (S), which can be supplied on the input side from an AC voltage, in particular a mains voltage, or a DC voltage, and a load (L), preferably at least one, from its secondary side Illuminant can be operated, - eine Steuereinheit (SE), die dazu ausgelegt ist, eine Einschaltzeitdauer des Schalters (S) in einem Feed-Forward-Betrieb und/oder unter Verwendung eines zurückgeführten Messignals zu regeln, und wobei für eine bestimmte Zeitdauer oder bestimmte Anzahl an Schaltzyklen nach Einschalten der DC- oder AC-Spannung eine konstante oder variable Beschränkung der Einschaltzeitdauer des Schalters (S) vorgegeben ist.- A control unit (SE), which is designed to regulate a switch-on period of the switch (S) in a feed-forward mode and / or using a returned measurement signal, and for a specific period of time or a specific number of switching cycles after switching on the DC or AC voltage is subject to a constant or variable limitation of the switch-on time (S). 2. Konvertermodul (K) nach Anspruch 1, wobei die Regelung eine lineare oder rampenartige2. Converter module (K) according to claim 1, wherein the control is a linear or ramp-like Erhöhung der Einschaltzeitdauer ist.Increase of the switch-on time. 3. Konvertermodul (K) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit (SE) die Einschaltzeitdauer innerhalb der bestimmten Zeitdauer in gleichen oder variablen Abständen verändert.3. Converter module (K) according to claim 1 or 2, wherein the control unit (SE) changes the switch-on time period within the determined time period at the same or variable intervals. 4. Konvertermodul (K) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei das Messignal ein zugeführter Steuerparameter, insbesondere ein Rückführsignal von der Sekundärseite des Wandlers (W), ist.4. Converter module (K) according to one of the preceding claims, wherein the measurement signal is a supplied control parameter, in particular a feedback signal from the secondary side of the converter (W). 5. Konvertermodul (K) nach Anspruch 4, wobei das Messignal ein den Strom/die Spannung an der Last (L) und/oder ein den Typ der angeschlossenen Last (L) widergebender Parameter ist.5. Converter module (K) according to claim 4, wherein the measurement signal is a current / voltage at the load (L) and / or a type reflecting the type of the connected load (L). 6. Konvertermodul (K) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die bestimmte Zeitdauer 2 bis 12 ms, insbesondere 4 bis 10 ms beträgt.6. Converter module (K) according to one of the preceding claims, wherein the specific time period is 2 to 12 ms, in particular 4 to 10 ms. 7. Konvertermodul (K) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (SE) die Einschaltzeitdauer um einen festen oder variablen Wert erhöht.7. Converter module (K) according to one of the preceding claims, wherein the control unit (SE) increases the switch-on time by a fixed or variable value. 8. Konvertermodul (K) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (SE) die Einschaltzeitdauer nach jeweils 1 ms um 1 ps erhöht.8. Converter module (K) according to one of the preceding claims, wherein the control unit (SE) increases the switch-on time period after 1 ms by 1 ps. 9. Konvertermodul (K) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (SE) die Einschaltzeitdauer auf Basis einer hinterlegten Funktion und/oder einer Look-UpTabelle bestimmt.9. Converter module (K) according to one of the preceding claims, wherein the control unit (SE) determines the switch-on time period on the basis of a stored function and / or a look-up table. 10. Vorschaltgerät für Leuchtmittel, insbesondere LEDs, mit einem Konvertermodul (K) nach einem der Vorgehenden Ansprüche.10. Ballast for lamps, in particular LEDs, with a converter module (K) according to one of the preceding claims. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 5/65.6 AT15 875U1 2018-07-15 österreichisches patentamtAT15 875U1 2018-07-15 Austrian patent office Wandler-Schalter eingeschaltetTransducer switch switched on Wandler-Schalter ausgeschaltetTransducer switch switched off Fig. 1Fig. 1 Fig. 2Fig. 2 6/66.6
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