AT16711U1

AT16711U1 - Multi-channel LED converter and method for operating it

Info

Publication number: AT16711U1
Application number: ATGM218/2015U
Authority: AT
Original assignee: Tridonic Gmbh & Co Kg
Priority date: 2015-06-18
Filing date: 2015-07-23
Publication date: 2020-07-15
Also published as: DE102015211207A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mehrkanal-LED-Konverter, aufweisend zumindest eine erste getaktete Wandlerstufe (1) und eine zweite getaktete Wandlerstufe (2), deren Ausgänge (Out1, Out2) jeweils eine LED-Last (4, 4') versorgen können, wobei die LED-Lasten (4, 4') an einem gemeinsamen Anschluss miteinander verbunden sind, sowie einen gemeinsamen Schalter (5), wobei der gemeinsame Schalter (5) sowohl die erste getaktete Wandlerstufe (1) als auch die zweite getaktete Wandlerstufe (2) taktet; und eine Steuerschaltung (3) zum Bereitstellen eines Schaltsignals (SDGate) zum Schalten des gemeinsamen Schalters (5); wobei die erste Wandlerstufe (1) und die zweite Wandlerstufe (2) in einem Zeitmultiplex-Betrieb aktivierbar sind; und wobei zu einem Zeitpunkt maximal eine der Wandlerstufen (1, 2) aktiviert ist.The invention relates to a multi-channel LED converter, comprising at least a first clocked converter stage (1) and a second clocked converter stage (2), the outputs (Out1, Out2) of which can each supply an LED load (4, 4 '), whereby the LED loads (4, 4 ') are connected to one another at a common connection, and a common switch (5), the common switch (5) comprising both the first clocked converter stage (1) and the second clocked converter stage (2) clocks; and a control circuit (3) for providing a switching signal (SDGate) for switching the common switch (5); wherein the first converter stage (1) and the second converter stage (2) can be activated in a time-division multiplex mode; and at a time at most one of the converter stages (1, 2) is activated.

Description

description

MEHRKANAL-LED-KONVERTER UND VERFAHREN ZU DESSEN BETREIBEN MULTI-CHANNEL LED CONVERTER AND METHOD FOR OPERATING IT

[0001] Die Erfindung betrifft einen Mehrkanal-LED-Konverter sowie ein Verfahren zum Betreiben eines LED-Konverters. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Treiberschaltung mit einem Mehrkanal-LED-Konverter und ein elektronisches Vorschaltgerät mit einem Mehrkanal-LEDKonverter. The invention relates to a multi-channel LED converter and a method for operating an LED converter. The invention further relates to a driver circuit with a multi-channel LED converter and an electronic ballast with a multi-channel LED converter.

[0002] Als LED-Konverter, auch als LED-Schaltregler bezeichnet, werden erfindungsgemäß Techniken zur Spannungs- und/oder Stromwandlung als Basis für die Spannungs- bzw. Stromversorgung eines Leuchtmittels, beispielsweise einer LED, mithilfe eines periodisch arbeitenden elektronischen Schalters und mindestens eines Energiespeichers verstanden. As an LED converter, also referred to as an LED switching regulator, techniques for voltage and / or current conversion are used according to the invention as the basis for the voltage or power supply of a lamp, for example an LED, using a periodically operating electronic switch and at least one Understood energy storage.

[0003] Als Mehrkanal-LED-Konverter werden LED-Konverter bezeichnet, die mehrere vorzugsweise unabhängige Ausgänge zur Ansteuerung von LED-Lasten aufweisen. Derartige Mehrkanal-LED-Konverter weisen eine größere Flexibilität bezüglich ihres Einsatzgebietes auf. Jeder LED-Kanal kann dabei einzeln angesteuert werden. As a multi-channel LED converter LED converters are referred to, which have several preferably independent outputs for controlling LED loads. Such multi-channel LED converters have greater flexibility with regard to their area of application. Each LED channel can be controlled individually.

[0004] Problematisch bei der Ansteuerung derartiger Mehrkanal-LED-Konverter ist, dass für jede LED-Last eine eigene Wandlerstufe vorzusehen ist. Durch die Verwendung von separaten Wandlerstufen zur Ansteuerung der einzelnen LED-Last wird die Abstimmung der einzelnen Wandlerstufen untereinander unmöglich. Dementsprechend ist die Einsteilbarkeit der unterschiedlichen Kanäle stark limitiert oder mit einem enormen Schaltungsaufwand verbunden. A problem with the control of such multi-channel LED converters is that a separate converter stage must be provided for each LED load. The use of separate converter stages to control the individual LED load makes it impossible to coordinate the individual converter stages with one another. Accordingly, the ability to adjust the different channels is severely limited or involves an enormous amount of circuitry.

[0005] Beispielsweise ist aus dem Dokument DE 198 16 815 C1 ein Vorschaltgerät zum parallelen Betreiben von Gasentladelampen bekannt. Dabei wird jede Gasentladelampe durch eine eigene Wandlerstufe angesteuert, was mittels großem Schaltungsaufwand realisiert wird. For example, a ballast for parallel operation of gas discharge lamps is known from document DE 198 16 815 C1. Each gas discharge lamp is controlled by its own converter stage, which is achieved with a large amount of circuitry.

[0006] Aus dem Dokument DE 10 2007 054 806 A1 ist eine Betriebsschaltung für in Serie geschalteter Gasentladelampen beschrieben. Dabei wird zu einer Hauptregelschaltung eine weitere Regelschaltung und eine Balance-Einheit benötigt, um jede Gasentladelampe gezielt betreiben zu können. Auch hier ist der Schaltungsaufwand groß, um gezielt jeden einzelnen Kanal einstellen zu können. [0006] Document DE 10 2007 054 806 A1 describes an operating circuit for gas discharge lamps connected in series. In addition to a main control circuit, a further control circuit and a balance unit are required in order to be able to operate each gas discharge lamp in a targeted manner. Here, too, the circuitry is great in order to be able to selectively set each individual channel.

[0007] Zum Betreiben eines Mehrkanal-LED-Konverters müssen sodann eine Vielzahl von Schaltungskomponenten mehrfach verwendet. Dies verursacht unterschiedliche Anstiegszeiten während der Stromanstiegsphase und während der Stromabfallphase in den einzelnen Energiespeichern pro Wandlerstufe. Dies verursacht wiederum einen Tastverhältnisfehler, der nicht kompensiert werden kann. Insbesondere wird so ein Fehler im Durchschnittsstromwert nicht verhindert. To operate a multi-channel LED converter, a large number of circuit components must then be used several times. This causes different rise times during the current rise phase and during the current fall phase in the individual energy stores per converter stage. This in turn causes a duty cycle error that cannot be compensated for. In particular, such an error in the average current value is not prevented.

[0008] Es ist daher Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die Komplexität eines MehrkanalLED-Konverters zu reduzieren. Dabei soll eine Ansteuerungsschaltung möglichst einfach und synchron aufgebaut sein. Ein Tastverhältnisfehler aufgrund unterschiedlicher Stromanstiege bzw. Stromabfälle soll verhindert werden. It is therefore an object of the present invention to reduce the complexity of a multi-channel LED converter. A control circuit should be as simple and synchronous as possible. A duty cycle error due to different current increases or decreases should be avoided.

[0009] Die Aufgabe wird mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen beschrieben. The object is achieved with the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments are described in the respective dependent claims.

[0010] Erfindungsgemäß kommt eine Topologie zum Einsatz, bei der ein hochfrequenter Takt zur Ansteuerung des elektronischen Schalters mit einer niederfrequenten Pulsweitenmodulation zum Dimmen bzw. zum Tunen der LED-Last überlagert wird. According to the invention, a topology is used in which a high-frequency clock for driving the electronic switch is overlaid with a low-frequency pulse width modulation for dimming or for tuning the LED load.

[0011] Zu den LED-Konvertern gehören unter anderem Abwärtswandler oder Tiefsetzsteller (engl. buck regulator/converter), die am Ausgang eine niedrigere Gleichspannung als am Eingang erzeugen. Alternativ sind als LED-Konverter Aufwärtswandler oder Hochsetzsteller (engl. boost regulator/converter) vorgesehen, die am Ausgang eine höhere Gleichspannung als am Eingang erzeugen. Alternativ können auch Inverswandler (engl. Buck-Boost) verwendet werden, die am Ausgang eine invertierte höhere oder eine invertierte tiefere Gleichspannung als The LED converters include buck converters or buck regulators, which generate a lower DC voltage at the output than at the input. Alternatively, boost converters or boost converters are provided as LED converters, which generate a higher DC voltage at the output than at the input. Alternatively, buck converters can also be used which have an inverted higher or an inverted lower DC voltage than at the output

am Eingang erzeugen. generate at the entrance.

[0012] Insbesondere wird die gestellte Aufgabe durch einen Mehrkanal-LED-Konverter gelöst, der zumindest eine erste Wandlerstufe und eine zweite Wandlerstufe aufweist, deren Ausgänge jeweils eine LED-Last versorgen. Die LED-Lasten sind an einem gemeinsamen Anschluss miteinander verbunden. In dem Mehrkanal-LED-Konverter ist ein gemeinsamer Schalter vorgesehen, wobei der gemeinsame Schalter sowohl die erste Wandlerstufe als auch die zweite Wandlerstufe taktet. Eine Steuerschaltung zum Bereitstellen eines gemeinsamen Schaltsignals zum Schalten des gemeinsamen Schalters ist überdies im Mehrkanal-LED-Konverter vorgesehen. Die erste Wandlerstufe und die zweite Wandlerstufe sind in einem Zeitmultiplex-Betrieb aktivierbar. Dabei ist zu einem Zeitpunkt maximal eine Wandlerstufe aktiviert. In particular, the task is solved by a multi-channel LED converter, which has at least a first converter stage and a second converter stage, the outputs of which each supply an LED load. The LED loads are connected to one another at a common connection. A common switch is provided in the multi-channel LED converter, the common switch clocking both the first converter stage and the second converter stage. A control circuit for providing a common switching signal for switching the common switch is also provided in the multi-channel LED converter. The first converter stage and the second converter stage can be activated in a time-division multiplex mode. A maximum of one converter stage is activated at a time.

[0013] Durch den gemeinsamen Schalter, der sowohl die erste Wandlerstufe als auch die zweite Wandlerstufe taktet, kann ein Hochfrequenzschalter im Mehrkanal-LED-Konverter eingespart werden. Dies vereinfacht die gemeinsame Steuerschaltung und ermöglicht eine kostengünstigere Herstellung des Mehrkanal-LED-Konverters. By the common switch, which clocks both the first converter stage and the second converter stage, a high-frequency switch in the multi-channel LED converter can be saved. This simplifies the common control circuit and enables the multichannel LED converter to be manufactured more cost-effectively.

[0014] Damit ist zu einem Zeitpunkt jeweils nur der Kanal für eine LED-Last aktiv, während der Kanal für die jeweils andere LED-Last inaktiv geschaltet ist. Aufgrund der Verringerung auf nur einen einzigen Hochfrequenzschalter zum Bereitstellen des Takts ist auch nur ein Ansteuersignal für einen derartigen Schalter notwendig. Auf diese Art kann die Steuerschaltung stark vereinfacht ausgebildet werden. Thus, only the channel for one LED load is active at a time, while the channel for the other LED load is switched inactive. Due to the reduction to only a single high-frequency switch for providing the clock, only one drive signal is required for such a switch. In this way, the control circuit can be made very simplified.

[0015] Ein typisches Anwendungsgebiet der hier vorliegenden Erfindung ist ein Zweikanal-LEDKonverter, um beispielsweise ein einstellbares Weißlicht, englisch Tunable White, oder aber auch andere Farbmischungen mittels eines LED-Konverters bereitzustellen. Mit einer derartigen Farbtemperaturdynamik kann beispielsweise der natürliche Tageslichtverlauf nachgebildet werden. Damit kann je nach Anwendungssituation, Architektur oder Objekt die Farbtemperatur flexibel angepasst werden, ohne das Leuchtmittel zu tauschen. Damit wird die Wahrnehmungsqualität verbessert und Farben werden gezielt hervorgehoben. Dabei werden die Farben nicht verfälscht. A typical field of application of the present invention is a two-channel LED converter, for example to provide an adjustable white light, English tunable white, or else other color mixtures by means of an LED converter. With such a color temperature dynamic, for example, the natural course of daylight can be simulated. Depending on the application, architecture or object, the color temperature can be flexibly adjusted without changing the lamp. This improves the perception quality and colors are specifically emphasized. The colors are not falsified.

[0016] Bevorzugt wird jede der Wandlerstufen mit einem Hochfrequenztakt betrieben. Preferably, each of the converter stages is operated with a high-frequency clock.

[0017] In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die erste Wandlerstufe durch einen ersten Schalter selektiv aktivierbar. Die zweite Wandlerstufe ist durch einen zweiten Schalter selektiv aktivierbar. Durch den Einsatz des ersten Schalters bzw. des zweiten Schalters können die erste Wandlerstufe bzw. die zweite Wandlerstufe mittels eines Zeitmultiplex-Betriebs aktiviert werden. Durch eine antiparallele Ausgestaltung ist entweder der eine Wandler oder der zweite Wandler aktivierbar. Das Aktiv- bzw. Nichtaktivschalten der einzelnen Wandlerstufe wird dadurch erreicht, dass die jeweilige Wandlerstufe von einem Betriebsspannungspotenzial getrennt wird, sodass kein Stromfluss durch diese Wandlerstufe möglich ist. [0017] In a preferred embodiment, the first converter stage can be selectively activated by a first switch. The second converter stage can be selectively activated by a second switch. By using the first switch or the second switch, the first converter stage or the second converter stage can be activated by means of time-division multiplexing. Due to an anti-parallel configuration, either one converter or the second converter can be activated. The active or non-active switching of the individual converter stage is achieved in that the respective converter stage is separated from an operating voltage potential, so that no current flow through this converter stage is possible.

[0018] In einer vorteilhaften Ausgestaltung stellt die Steuerschaltung ein erstes Schaltsignal bereit, welches den ersten Schalter schaltet. Die Steuerschaltung stellt überdies ein zweites Schaltsignal bereit, welches den zweiten Schalter schaltet. Durch Verbinden des ersten Schalters und/oder des zweiten Schalters mit einem Betriebsspannungspotential, beispielsweise einer Betriebsspannung, ist das An- bzw. Abschalten des jeweiligen Wandlers vereinfacht möglich. In an advantageous embodiment, the control circuit provides a first switching signal which switches the first switch. The control circuit also provides a second switching signal which switches the second switch. By connecting the first switch and / or the second switch to an operating voltage potential, for example an operating voltage, the respective converter can be switched on and off in a simplified manner.

[0019] In einer bevorzugten Ausgestaltung sind sowohl das erste Schaltsignal als auch das zweite Schaltsignal als PWM- Signal ausgebildet, wobei bevorzugt das erste Schaltsignal invertiert zum zweiten Schaltsignal ist. Dies vereinfacht die Generierung der Schaltsignale. In a preferred embodiment, both the first switching signal and the second switching signal are designed as PWM signals, with the first switching signal preferably being inverted from the second switching signal. This simplifies the generation of the switching signals.

[0020] Alternativ wird eine Schaltertopologie des ersten Schalters invers zur Schaltertopologie des zweiten Schalters angewendet. Beispielsweise könnte der erste Schalter ein NMOS-FET und der zweite Schalter ein PMOS-FET sein. Beispielsweise könnte der erste Schalter ein selbstleitender MOS-FET sein und der zweite Schalter ein selbstsperrender MOS-FET sein. Somit kann ein einziges Schaltsignal sowohl das erste Schaltsignal des ersten Schalters sowie Alternatively, a switch topology of the first switch is applied inversely to the switch topology of the second switch. For example, the first switch could be an NMOS-FET and the second switch could be a PMOS-FET. For example, the first switch could be a normally-on MOS-FET and the second switch could be a normally-off MOS-FET. Thus, a single switching signal can both the first switching signal of the first switch and

das zweite Schaltsignal des zweiten Schalters sein. be the second switching signal of the second switch.

[0021] Bevorzugt ist das erste Schaltsignal und das zweite Schaltsignal ein gemeinsames PWM-Signal, welches beispielsweise in der An-Phase, den ersten Schalter öffnet und gleichzeitig den zweiten Schalter schließt. Mit dem Flankenwechsel des PWM-Signals von einer ANPhase zu einer AUS-Phase dreht sich dieses Verhältnis um. In der Aus-Phase des PWMSignals ist sodann der erste Schalter geschlossen und der zweite Schalter geöffnet. Somit werden mittels eines PWM-Tastverhältnisses beide Schaltsignale eingestellt. Durch Einstellung des Tastverhältnisses dieses PWM-Signals können die Aktivierungszeiten der einzelnen Wandlerstufen optimal angepasst werden. Auf diese Weise ist ein Einstellen der jeweiligen LED-Last bevorzugt möglich. Preferably, the first switching signal and the second switching signal is a common PWM signal which, for example in the on phase, opens the first switch and simultaneously closes the second switch. With the edge change of the PWM signal from an ON phase to an OFF phase, this relationship is reversed. In the off phase of the PWM signal, the first switch is then closed and the second switch is open. Both switching signals are thus set by means of a PWM duty cycle. The activation times of the individual converter stages can be optimally adjusted by setting the pulse duty factor of this PWM signal. In this way, the respective LED load can preferably be set.

[0022] In einer bevorzugten Ausgestaltung sind das erste Schaltsignal und das zweite Schaltsignal im Vergleich zum gemeinsamen Schaltsignal niederfrequente PWM-Schaltsignale. Auf diese Weise wird die hochfrequente Taktung des jeweiligen Wandlers mit einer niederfrequenten PWM-Modulation zum Dimmen bzw. zum Einstellen der LED-Last überlagert. Die Funktionalität des Mehrkanal-LED-Konverters ist somit verbessert. In a preferred embodiment, the first switching signal and the second switching signal are low-frequency PWM switching signals compared to the common switching signal. In this way, the high-frequency clocking of the respective converter is superimposed with a low-frequency PWM modulation for dimming or for setting the LED load. The functionality of the multi-channel LED converter is thus improved.

[0023] In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird mittels der Steuerschaltung zwischen dem Deaktivieren des ersten Wandlers und dem Aktivieren des zweiten Wandlers eine Totzeit eingefügt, wobei die Dauer der Totzeit mittels der Steuerschaltung einstellbar ist. Als Totzeit wird hierin eine Zeitdauer verstanden, in der weder die erste Wandlerstufe noch die zweite Wandlerstufe aktiv geschaltet ist. Auf diese Weise wird die reine Lichtleistung des LED-Konverters verringert und ein zusätzliches Dimmen ermöglicht. Je größer die Dauer der Totzeit ist, desto geringer wird die Lichtleistung des Mehrkanal-LED-Konverters. Dieses Einfügen der Totzeit stellt somit eine Nichtbetriebszeitdauer des hochfrequenten gemeinsamen Schalters ein, wodurch im zeitlichen Mittel das Tastverhältnis des gemeinsamen PWM-Schaltsignals verringert wird und somit eine gewünschte konstante Farbe durch eine Lichtleistungsverringerung erfolgt. In an advantageous embodiment, a dead time is inserted by means of the control circuit between the deactivation of the first converter and the activation of the second converter, the duration of the dead time being adjustable by means of the control circuit. Dead time is understood here to mean a time period in which neither the first converter stage nor the second converter stage is activated. In this way, the pure light output of the LED converter is reduced and additional dimming is possible. The longer the dead time, the lower the light output of the multi-channel LED converter. This insertion of the dead time thus sets a non-operating period of the high-frequency common switch, as a result of which the pulse duty factor of the common PWM switching signal is reduced on average and thus a desired constant color is achieved by reducing the light output.

[0024] Bevorzugt kann die Ausschaltamplitude des jeweiligen Stroms durch die Induktivität verändert werden, indem das Hochfrequenztaktsignal variiert wird. Preferably, the switch-off amplitude of the respective current can be changed by the inductance by varying the high-frequency clock signal.

[0025] In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Stromabfall durch die Spule nach dem Deaktivieren der jeweiligen Wandlerstufe betragsmäßig die gleiche Steigung auf, wie die Steigung des Stromanstiegs durch die Spule beim Aktivieren des jeweiligen Wandlers. Auf diese Weise wird das Tastverhältnis verbessert und der Tastverhältnisfehler beseitigt. Die Einstellung des Stromabfalls mit einer gleichen Steigung wie die betragsmäßige Steigung des Stromanstiegs erfolgt insbesondere durch flankensynchrones Schalten des ersten Schalters bzw. des zweiten Schalters mit dem gemeinsamen Hochfrequenzschaltter. In a preferred embodiment, the current drop through the coil after deactivating the respective converter stage has the same slope as the slope of the current rise through the coil when the respective converter is activated. This improves the duty cycle and eliminates the duty cycle error. The setting of the current drop with the same slope as the slope of the current rise takes place in particular by edge-synchronous switching of the first switch or the second switch with the common high-frequency switch.

[0026] In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die erste Wandlerstufe und die zweite Wandlerstufe als Abwärtswandler ausgebildet und weisen entsprechend jeweils eine Spule als Energiespeicher und eine Freilaufdiode auf. Dies ermöglicht eine energieeffiziente Ansteuerung der jeweiligen LED-Last. Der gemeinsame Schalter wird sodann sowohl zum hochfrequenten Takten der Spule der ersten Wandlerstufe als auch der Spule der zweiten Wandlerstufe der jeweiligen LED-Last eingesetzt. In a preferred embodiment, the first converter stage and the second converter stage are designed as step-down converters and accordingly each have a coil as an energy store and a free-wheeling diode. This enables energy-efficient control of the respective LED load. The common switch is then used both for high-frequency clocking of the coil of the first converter stage and the coil of the second converter stage of the respective LED load.

[0027] Alternativ und vom Erfindungsgedanken nicht ausgeschlossen, ist der Einsatz anderer LED-Konverter-Topologien. Erfindungsgemäß ist aber bei allen Konverter- Topologien vorgesehen, dass ein gemeinsamer Schalter zum Takten sowohl der ersten Wandlerstufe als auch der zweiten Wandlerstufe eingesetzt wird. Alternatively and not excluded from the inventive concept, the use of other LED converter topologies. According to the invention, however, it is provided in all converter topologies that a common switch is used to clock both the first converter stage and the second converter stage.

[0028] In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der LED-Konverter zumindest eine weitere Wandlerstufe auf, deren weiterer Ausgang ebenfalls eine LED-Last versorgt. Auch die LEDLast der weiteren Wandlerstufe ist an dem gemeinsamen Anschluss der LED-Lasten verbunden. Bevorzugt wird die weitere Wandlerstufe ebenfalls mittels des Hochfrequenztakts betrieben. Somit wird jede weitere Wandlerstufe mittels des einen gemeinsamen Schalters getaktet, wodurch der Hardwareaufwand weiter reduziert wird. Auf diese Weise wird ein Mehrkanal-LEDKonverter erhalten, bei dem ein gemeinsamer Verbindungspunkt der antiparallelen LED-Lasten In a preferred embodiment, the LED converter has at least one further converter stage, the further output of which likewise supplies an LED load. The LED load of the further converter stage is also connected to the common connection of the LED loads. The further converter stage is preferably also operated by means of the high-frequency clock. Each additional converter stage is thus clocked by means of the one common switch, which further reduces the hardware expenditure. In this way, a multi-channel LED converter is obtained, at which a common connection point of the anti-parallel LED loads

mit vergleichbaren Schaltern aktivierbar bzw. deaktivierbar ist. Aufgrund des ZeitmultiplexBetriebs ist jeweils nur eine Wandlerstufe des Mehrkanal-LED-Konverters zu einem Zeitpunkt aktiv. can be activated or deactivated with comparable switches. Due to the time-division multiplex operation, only one converter stage of the multi-channel LED converter is active at a time.

[0029] In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die jeweiligen LED-Lasten parallel zueinander angeordnet. Auf diese Weise wird mittels eines einfachen Schaltungsaufbaus erwirkt, dass bei Aktivieren des ersten Wandlers der zweite Wandler deaktiviert ist und schlussfolgernd lediglich eine LED- Last aktiv ist. Somit kann ein gemeinsamer Schalter alle Wandlerstufentakten, wobei nur eine Wandlerstufe aktiv ist. [0029] In an advantageous embodiment, the respective LED loads are arranged parallel to one another. In this way it is achieved by means of a simple circuit structure that when the first converter is activated the second converter is deactivated and in conclusion only one LED load is active. Thus, a common switch can clock all converter stages, whereby only one converter stage is active.

[0030] In einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein erster Anschluss der jeweiligen LED-Last mit dem jeweiligen Ausgang der Wandlerstufe verbunden. Ein zweiter Anschluss der jeweiligen LED-Last ist mit dem gemeinsamen Schalter verbunden. Der zweite Anschluss der jeweiligen LED-Last bildet einen gemeinsamen Verbindungspunkt für alle LED-Lasten des LEDKonverters. In a preferred embodiment, a first connection of the respective LED load is connected to the respective output of the converter stage. A second connection of the respective LED load is connected to the common switch. The second connection of the respective LED load forms a common connection point for all LED loads of the LED converter.

[0031] Bevorzugt ist der jeweilige zweite Anschluss der LED- Lasten mit einer Anode einer gemeinsamen Diode verbunden, wobei die Kathode der gemeinsamen Diode mit der Betriebsspannung verbunden ist. Die gemeinsame Diode ist die Freilaufdiode der jeweiligen aktiv geschalteten Wandlerstufe und somit für alle Wandlerstufen des LED- Konverters gemeinsam verwendbar. Dieser gemeinsame Leerlaufpfad spart somit Dioden und reduziert den Schaltungsaufwand weiter. [0031] The respective second connection of the LED loads is preferably connected to an anode of a common diode, the cathode of the common diode being connected to the operating voltage. The common diode is the freewheeling diode of the respective actively switched converter stage and can therefore be used together for all converter stages of the LED converter. This common idle path thus saves diodes and further reduces the circuitry.

[0032] Bevorzugt ist die erste Wandlerstufe antiparallel und symmetrisch zur zweiten Wandlerstufe angeordnet. Damit wird das Takten der jeweiligen Wandlerstufe mit einem gemeinsamen Schalter ermöglicht, ohne zusätzliche Maßnahmen bezüglich der Strompfade treffen zu müssen. Preferably, the first converter stage is arranged antiparallel and symmetrical to the second converter stage. This enables the clocking of the respective converter stage with a common switch without having to take additional measures with regard to the current paths.

[0033] Insbesondere ist das Taktsignal flankensynchron zum ersten Schaltsignal bzw. zum zweiten Schaltsignal. Damit werden gleiche Steigungen in den Stromanstiegen bzw. Stromabfällen des Stroms durch die jeweilige Ladespule erzeugt und ein Tastverhältnisfehler kompensiert. [0033] In particular, the clock signal is edge-synchronized with the first switching signal or the second switching signal. This creates the same gradients in the current increases or decreases in the current through the respective charging coil and compensates for a duty cycle error.

[0034] In einer bevorzugten Ausgestaltung aktiviert die Steuerschaltung die jeweilige Wandlerstufe in Abhängigkeit einer einstellbaren Impulsanzahl des Taktsignals. Durch das Ausgestalten der Steuerschaltung als digitale Steuerschaltung, beispielsweise als Mikrocontroller, Mikroprozessor, ASIC oder FPGA, wird somit auf einfache Weise eine Aktivierungsbedingung definiert und eingehalten. In a preferred embodiment, the control circuit activates the respective converter stage as a function of an adjustable number of pulses of the clock signal. By designing the control circuit as a digital control circuit, for example as a microcontroller, microprocessor, ASIC or FPGA, an activation condition is thus easily defined and maintained.

[0035] Alternativ oder zusätzlich erfolgt das Aktivieren oder Deaktivieren der jeweiligen Wandlerstufe durch Überwachen des Spulenstroms durch die jeweilige Spule des Wandlers mittels Uberwachungselementen. Ein Aktivieren/Deaktivieren der Wandlerstufe erfolgt, sobald der Strom einen voreingestellten Wert über- bzw. unterschreitet. Alternatively or additionally, the respective converter stage is activated or deactivated by monitoring the coil current through the respective coil of the converter by means of monitoring elements. The converter stage is activated / deactivated as soon as the current exceeds or falls below a preset value.

[0036] Erfindungsgemäß ist überdies eine Treiberschaltung für eine LED-Last vorgesehen, die einen LED-Konverter der vorhergehend beschriebenen Art aufweist. Die Treiberschaltung ist beispielsweise für Straßenbeleuchtungssysteme oder ähnliche Beleuchtungssysteme vorgesehen. According to the invention, a driver circuit for an LED load is also provided, which has an LED converter of the type described above. The driver circuit is provided for example for street lighting systems or similar lighting systems.

[0037] Erfindungsgemäß ist weiterhin ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betreiben einer LED-Last mittels eines LED-Konverters der vorhergehend beschriebenen Art vorgesehen. According to the invention, an electronic ballast for operating an LED load by means of an LED converter of the type described above is also provided.

[0038] Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines LED-Konverters der vorhergehenden Art vorgesehen, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: Bereitstellen eines Taktsignals mittels einer Steuerschaltung; Aktivieren einer ersten Wandlerstufe im LED-Konverter mittels der Steuerschaltung, wobei bei der Aktivierung gleichzeitig alle weiteren Wandlerstufen im LED-Konverter deaktiviert werden; und Deaktivieren der ersten Wandlerstufe bei gleichzeitigem Aktivieren einer zweiten Wandlerstufe. According to the invention, a method for operating an LED converter of the preceding type is further provided, the method comprising the following method steps: providing a clock signal by means of a control circuit; Activating a first converter stage in the LED converter by means of the control circuit, with all further converter stages in the LED converter being deactivated at the same time during activation; and deactivating the first converter stage while simultaneously activating a second converter stage.

[0039] Das Verfahren weist Vorteile auf, wenn zwischen dem Deaktivieren der ersten Wandlerstufe und dem Aktivieren der zweiten Wandlerstufe eine Totzeit eingefügt wird. Die Dauer der [0039] The method has advantages if a dead time is inserted between the deactivation of the first converter stage and the activation of the second converter stage. The duration of the

Totzeit wird mittels der Steuerschaltung eingestellt. Diese Totzeit ermöglicht es, ein Dimmen der LED-Lasten zu erwirken. Durch das Einstellen der Totzeit wird im zeitlichen Mittel das Tastverhältnis verringert und somit bei gewünschtem konstanten Farbort eine reine Lichtleistungsverringerung erhalten. Dead time is set using the control circuit. This dead time enables the LED loads to be dimmed. By setting the dead time, the duty cycle is reduced on average and thus a pure reduction in light output is obtained with the desired constant color location.

[0040] Bevorzugt erfolgt das Deaktivieren des ersten Wandlers nach einer festgelegten Anzahl von Taktimpulsen des Hochfrequenztakts. Die Anzahl kann mittels der Steuerschaltung einstellbar gewählt werden. Somit kann ein Betrieb mit konstanter Impulsanzahl oder aber auch ein Betrieb mit konstanter Ausschaltzeitdauer und entsprechend variabler Einschaltzeitdauer erfolgen. [0040] The first converter is preferably deactivated after a defined number of clock pulses of the high-frequency clock. The number can be selected by means of the control circuit. This means that operation with a constant number of pulses or operation with a constant switch-off time and correspondingly variable switch-on time can take place.

[0041] Bevorzugt ist das Taktsignal flankensynchron zu einem ersten Schaltsignal bzw. zu einem zweiten Schaltsignal ist, wobei das erste Schaltsignal einen ersten Schalter zum Aktivieren oder Deaktivieren der ersten Wandlerstufe schaltet und wobei das zweite Schaltsignal einen zweiten Schalter zum Aktivieren oder Deaktivieren der zweiten Wandlerstufe schaltet. Damit werden die Anstiegszeiten und Abfallzeiten der jeweiligen Ströme durch eine Ladespule mit der gleichen Steigung versehen und ein Tastverhältnisfehler verhindert. Preferably, the clock signal is edge-synchronized with a first switching signal or with a second switching signal, the first switching signal switching a first switch for activating or deactivating the first converter stage and the second switching signal for a second switch for activating or deactivating the second converter stage switches. This means that the rise and fall times of the respective currents are provided with the same slope by a charging coil and a duty cycle error is prevented.

[0042] Die Aktivierungszeit des ersten Wandlers entspricht der Deaktivierungszeit des zweiten Wandlers und umgekehrt aufgrund der Verwendung eines PWM-Signals. The activation time of the first converter corresponds to the deactivation time of the second converter and vice versa due to the use of a PWM signal.

[0043] Nachfolgend wird anhand von Figuren die Erfindung bzw. weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung näher erläutert, wobei die Figuren lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung beschreiben. Gleiche Bestandteile in den Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind nicht als maßstabsgetreu anzusehen, es können einzelne Elemente der Figuren übertrieben groß bzw. übertrieben vereinfacht dargestellt werden. The invention and further embodiments and advantages of the invention are explained in more detail below with reference to figures, the figures merely describing exemplary embodiments of the invention. Identical components in the figures are provided with the same reference symbols. The figures are not to be regarded as true to scale, individual elements of the figures can be shown in an exaggeratedly large or exaggeratedly simplified manner.

[0044] Es zeigen: [0044] The figures show:

[0045] Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mehrkanal-LEDKonverters, 1 shows a first exemplary embodiment of a multi-channel LED converter according to the invention,

[0046] Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mehrkanal-LEDKonverters, 2 shows a second exemplary embodiment of a multi-channel LED converter according to the invention,

[0047] Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mehrkanal-LEDKonverters, 3 shows a third exemplary embodiment of a multi-channel LED converter according to the invention,

[0048] Fig. 4 Beispielhafte Zeitverläufe von Signalen im erfindungsgemäßen Mehrkanal-LEDKonverter, 4 shows exemplary time profiles of signals in the multi-channel LED converter according to the invention,

[0049] Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mehrkanal-LEDKonverters. 5 shows a fourth exemplary embodiment of a multi-channel LED converter according to the invention.

[0050] Fig. 1 zeigt einen Mehrkanal-LED-Konverter gemäß der Erfindung. In Fig. 1 ist ein Zweikanal-LED-Konverter dargestellt, wobei ein erster Kanal eine erste LED-Last 4 und ein zweiter Kanal eine zweite LED-Last 4° mit Spannung versorgt. Der Mehrkanal-LED-Konverter gemäß Fig. 1 weist dazu eine erste Wandlerstufe 1 und eine zweite Wandlerstufe 2 auf. Dabei ist der Ausgang OUT1 der ersten Wandlerstufe 1 mit der LED-Last 4 verbunden. Die LED-Last 4 ist beispielsweise eine Leuchtdiode, kurz LED, oder eine LED-Strecke bestehend aus einer Mehrzahl von in Reihe geschalteter LEDs. Die zweite Wandlerstufe 2 ist an ihrem Ausgang OUT2 ebenfalls mit einer LED-Last 4° verbunden. Die Kathoden als zweite Anschlüsse der LEDLasten 4, 4° sind mit einem gemeinsamen Schalter 5 verbunden. Fig. 1 shows a multi-channel LED converter according to the invention. 1 shows a two-channel LED converter, a first channel supplying a first LED load 4 and a second channel supplying a second LED load 4 ° with voltage. For this purpose, the multi-channel LED converter according to FIG. 1 has a first converter stage 1 and a second converter stage 2. The output OUT1 of the first converter stage 1 is connected to the LED load 4. The LED load 4 is, for example, a light-emitting diode, or LED for short, or an LED section consisting of a plurality of LEDs connected in series. The second converter stage 2 is also connected to an LED load 4 ° at its output OUT2. The cathodes as second connections of the LED loads 4, 4 ° are connected to a common switch 5.

[0051] Gemäß Fig. 1 ist eine Steuerschaltung 3 vorgesehen, die ein hochfrequentes Schaltsignal HF_elk an den gemeinsamen Schalter 5 bereitgestellt. Der gemeinsame Schalter 5 wird sodann mittels einer von der Steuerschaltung 3 bereitgestellten Hochfrequenztaktung HF_clk geschaltet. Die Steuerschaltung 3 stellt überdies ein erstes Schaltsignal S1cae an der ersten Wandlerstufe 1 bereit. Mittels des ersten Schaltsignals S1cate wird die erste Wandlerstufe 1 aktiviert bzw. deaktiviert. Die Steuerschaltung 3 stellt überdies ein zweites Schaltsignal S2cate an der zweiten Wandlerstufe 2 bereit. Mittels des zweiten Schaltsignals S2cate wird die zweite 1, a control circuit 3 is provided which provides a high-frequency switching signal HF_elk to the common switch 5. The common switch 5 is then switched by means of a high-frequency clocking HF_clk provided by the control circuit 3. The control circuit 3 also provides a first switching signal S1cae at the first converter stage 1. The first converter stage 1 is activated or deactivated by means of the first switching signal S1cate. The control circuit 3 also provides a second switching signal S2cate at the second converter stage 2. The second switching signal S2cate turns the second

Wandlerstufe 2 aktiviert bzw. deaktiviert. Converter stage 2 activated or deactivated.

[0052] In Fig. 1 wird der grundsätzliche Erfindungsgedanke verdeutlicht. Die einzelnen Wandlerstufen 1, 2 werden mittels der Schaltsignale S1cate und S2cae der Steuerschaltung 3 aktiviert bzw. deaktiviert. Die Steuerschaltung 3 arbeitet dabei in einem Zeitmultiplex- Betrieb, sodass entweder die erste Wandlerstufe 1 oder die zweite Wandlerstufe 2 aktiviert ist. Die Aktivierungsbzw. Deaktivierungssignale der Steuerschaltung 3 sind gegenüber der Taktung HF_clk niederfrequent, wobei das Verhältnis zwischen der Taktfrequenz HF_clk und der Schaltfirequenz der Schaltsignale S1cate und S2caxe für die erste Wandlerstufe 1 oder die zweite Wandlerstufe 2 im Verhältnis 1:20, bevorzugt 1:10, mehr bevorzugt 1:5 ist. The basic concept of the invention is illustrated in FIG. 1. The individual converter stages 1, 2 are activated or deactivated by means of the switching signals S1cate and S2cae of the control circuit 3. The control circuit 3 operates in a time-division multiplex mode, so that either the first converter stage 1 or the second converter stage 2 is activated. The activation or Deactivation signals of the control circuit 3 are low-frequency compared to the clocking HF_clk, the ratio between the clock frequency HF_clk and the switching fire frequency of the switching signals S1cate and S2caxe for the first converter stage 1 or the second converter stage 2 in a ratio of 1:20, preferably 1:10, more preferably 1 : 5 is.

[0053] Durch Verwendung eines gemeinsamen Schalters 5, der die Taktung für die Wandlerstufen 1, 2 steuert, kann der Schaltungsaufwand für einen LED-Konverter stark reduziert werden. Durch die antiparallele Anordnung der LED-Lasten 4, 4' bzw. der antiparallel und symmetrischen Ausgestaltung der Wandlerstufen 1, 2 ist die vereinfachte Ausbildung des LEDKonverters ermöglicht. By using a common switch 5, which controls the timing for the converter stages 1, 2, the circuitry for an LED converter can be greatly reduced. The anti-parallel arrangement of the LED loads 4, 4 'or the anti-parallel and symmetrical design of the converter stages 1, 2 enables the simplified design of the LED converter.

[0054] In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines LED-Konverters der Erfindung dargestellt. Die erste Wandlerstufe 1 und die zweite Wandlerstufe 2 sind jeweils als Abwärtswandler ausgebildet. Die erste Wandlerstufe 1 weist eine Reihenschaltung aus einem Schalter S1 und einer ersten Freilaufdiode D1 auf. Am Verbindungspunkt des ersten Schalters S1 und der Kathode der Diode D1 ist eine Reihenschaltung aus einer Ladespule L1 und der LED-Last 4 zu einem gemeinsamen Verbindungspunkt V angeordnet. Der gemeinsame Verbindungspunkt V ist mit einer Anode einer gemeinsamen Freilaufdiode 6 zur Betriebsspannung Veus geschaltet. Der gemeinsame Verbindungspunkt V ist überdies mit einem ersten Anschluss des gemeinsamen Schalters 5 verbunden. Der zweite Anschluss des gemeinsamen Schalters 5 ist mit einem zweiten Bezugspotenzial, beispielsweise Masse, verbunden. Die erste Wandlerstufe 1 wird somit gebildet aus den Komponenten: Erster Schalter 1, erste Diode D1, erste Spule L1, gemeinsame Diode 6 sowie gemeinsamer Schalter 5. Am Ausgang OUT1 der ersten Wandlerstufe 1 ist die LED-Last 4 angeschlossen. Die erste Wandlerstufe 1 wird mittels des an den gemeinsamen Schalter 5 angeschalteten Takts HF_clk der Steuerschaltung 3 gesteuert. 2 shows a second exemplary embodiment of an LED converter of the invention. The first converter stage 1 and the second converter stage 2 are each designed as step-down converters. The first converter stage 1 has a series connection of a switch S1 and a first free-wheeling diode D1. At the connection point of the first switch S1 and the cathode of the diode D1, a series circuit comprising a charging coil L1 and the LED load 4 is arranged to form a common connection point V. The common connection point V is connected to an anode of a common freewheeling diode 6 for the operating voltage Veus. The common connection point V is also connected to a first connection of the common switch 5. The second connection of the common switch 5 is connected to a second reference potential, for example ground. The first converter stage 1 is thus formed from the components: first switch 1, first diode D1, first coil L1, common diode 6 and common switch 5. The LED load 4 is connected to the output OUT1 of the first converter stage 1. The first converter stage 1 is controlled by means of the clock HF_clk of the control circuit 3 connected to the common switch 5.

[0055] Überdies ist in Fig. 2 auch die zweite Wandlerstufe 2 dargestellt. Diese zweite Wandlerstufe 2 ist wie die erste Wandlerstufe 1 aufgebaut, sodass die zweite Wandlerstufe 2 gebildet wird aus den Komponenten: Zweiter Schalter S2, zweite Diode D2, zweite Ladespule L2, sowie den mit der ersten Wandlerstufe 1 gemeinsamen Komponenten gemeinsamer Schalter 5 und gemeinsame Diode 6. The second converter stage 2 is also shown in FIG. 2. This second converter stage 2 is constructed like the first converter stage 1, so that the second converter stage 2 is formed from the components: second switch S2, second diode D2, second charging coil L2, and the components common to switch 5 and common diode common to first converter stage 1 6.

[0056] Der erste Schalter S1 wird mit einem Schaltsignal S1cae gesteuert. Der zweite Schalter S2 wird mit einem zweiten Schaltsignal S2cate geschaltet. Die Schaltsignale S1cate und S2cate werden mittels der Steuerschaltung 3 bereitgestellt. Die Steuerschaltung 3 arbeitet dabei im Zeitmultiplexbetrieb, sodass bei aktivierter Wandlerstufe 1 mittels des aktivierten ersten Schalters S1 gleichzeitig die zweite Wandlerstufe 2 mittels des deaktivierten zweiten Schalters S2 deaktiviert ist. The first switch S1 is controlled with a switching signal S1cae. The second switch S2 is switched with a second switching signal S2cate. The switching signals S1cate and S2cate are provided by means of the control circuit 3. The control circuit 3 operates in time-division multiplex mode, so that when the converter stage 1 is activated by means of the activated first switch S1, the second converter stage 2 is deactivated at the same time by means of the deactivated second switch S2.

[0057] Dieser Zeitmultiplex-Betrieb ist einerseits dadurch ermöglicht, dass zwei unterschiedliche Schaltsignale S1cate und S2cate mittels der Steuerschaltung 3 an die jeweiligen Schalter S1, S2 angeschaltet werden. Die Schalter S1, S2 sind beispielsweise als MOSFETs ausgebildet und werden über einen Gateanschluss des jeweiligen Feldeffekttransistors gesteuert. This time-division multiplex operation is made possible, on the one hand, by switching two different switching signals S1cate and S2cate on to the respective switches S1, S2 by means of the control circuit 3. The switches S1, S2 are designed, for example, as MOSFETs and are controlled via a gate connection of the respective field effect transistor.

[0058] Um nun ein vereinfachtes Ansteuern zu ermöglichen, kann andererseits der Schalter S1 zum Schalter S2 invers ausgebildet sein, so dass der Schalter S1 selbst-leitend ist, währenddessen der Schalter S2 selbst-sperrend ist. Oder der Schalter S1 ist ein NMOS-FET und der Schalter S2 ist ein PMOS-FET. In diesem Fall kann das erste Schaltsignal S1cae für den Schalter S1 auch gleichzeitig als zweites Schaltsignal S2cae für den zweiten Schalter S2 verwendet werden. Somit wird in der Steuerschaltung ein PWM-Signal generiert, welches an den ersten Schalter S1 und den zweiten Schalter S2 angeschaltet wird und durch komplementäre Wirkung der Schalter S1, S2 zum Zeitmultiplex-Betrieb führt. In order to enable simplified control, on the other hand, the switch S1 can be made inverse to the switch S2, so that the switch S1 is self-conducting, while the switch S2 is self-locking. Or switch S1 is an NMOS-FET and switch S2 is a PMOS-FET. In this case, the first switching signal S1cae for the switch S1 can also be used simultaneously as the second switching signal S2cae for the second switch S2. Thus, a PWM signal is generated in the control circuit, which is connected to the first switch S1 and the second switch S2 and leads to time-division multiplexing by the complementary effect of the switches S1, S2.

[0059] Alternativ werden zwei getrennte Schaltsignale S1cate und S2caıe erzeugt. Alternatively, two separate switching signals S1cate and S2caıe are generated.

[0060] Bevorzugt ist das Schaltsignal S1cae und das zweite Schaltsignal S2cae ein niederfrequentes PWM-Signal, welches in Abhängigkeit des Aktivierungszustandes mit einem HF-Takt HF_clk überlagert wird. The switching signal S1cae and the second switching signal S2cae are preferably a low-frequency PWM signal which is superimposed with an HF clock HF_clk depending on the activation state.

[0061] Nachfolgend wird die Funktionsweise des LED-Konverters gemäß Fig. 2 erläutert. The functioning of the LED converter according to FIG. 2 is explained below.

[0062] Die Steuerschaltung S1 aktiviert den ersten Wandler 1 über das Schaltsignal S1cate. Zum gleichen Zeitpunkt deaktiviert die Steuerschaltung 3 den zweiten Wandler 2 mittels des zweiten Schaltsignals S2cate. The control circuit S1 activates the first converter 1 via the switching signal S1cate. At the same time, the control circuit 3 deactivates the second converter 2 by means of the second switching signal S2cate.

[0063] Zunächst wird davon ausgegangen, dass in einer ersten Betriebsphase des LEDKonverters der erste Schalter S1 geschlossen und der zweite Schalter S2 geöffnet ist. In der ersten Betriebsphase ist demnach der zweite Schalter S2 stets geöffnet, währenddessen der erste Schalter S1 beispielsweise flankensynchron im Hochfrequenztakt HF_clk mit dem gemeinsamen Schalter 5 geöffnet und geschlossen wird. Ein Schließen des Schalters S1 bewirkt sodann einen Stromfluss von der Betriebsspannung Veus über die Ladespule L1 und der LEDLast 4 zum gemeinsamen Verbindungspunkt V, sobald der gemeinsame Schalter 5 geschlossen ist. Ein Öffnen des gemeinsamen Schalters 5 bei gleichzeitigem Öffnen des Schalters S1 und weiterhin geöffnetem Schalter S2 bewirkt nun, dass die Spule L1 den Strom I: weiter treibt. Da der Schalter S1 nicht mehr leitend ist, übernimmt beispielsweise die Freilaufdiode D1 den Stromfluss in der Schaltung. Je nach Stromrichtung kann aber auch die Body-Diode des Schalters S1 den Stromfluss übernehmen, beispielsweise wenn der Schalter S1 als MOSFET ausgebildet ist. Weiterhin übernimmt die gemeinsame Diode 6 als Freilaufdiode den Stromfluss zum Betriebspotential Vgus. Wird der Schalter S1 und der gemeinsame Schalter 5 wieder geöffnet, was aufgrund der Taktung in einem Hochfrequenzmodus geschieht, wird erneut die Spule L1 aufgeladen und der Stromfluss über die Schalter S1, 5 nach Masse geführt. Das Offnen der Schalter S1, 5 erfolgt bevorzugt anhand einer festgelegten Anzahl von Impulsen. Ist die Anzahl der Impulse, die in der Steuerschaltung 3 einstellbar ist, erreicht, so wird die zweite Betriebsphase des LED-Konverters gemäß Fig. 2 eingeleitet. First, it is assumed that in a first operating phase of the LED converter, the first switch S1 is closed and the second switch S2 is open. Accordingly, the second switch S2 is always open in the first operating phase, during which the first switch S1 is opened and closed, for example, edge-synchronously in the high-frequency clock HF_clk with the common switch 5. Closing the switch S1 then causes a current to flow from the operating voltage Veus via the charging coil L1 and the LED load 4 to the common connection point V as soon as the common switch 5 is closed. Opening the common switch 5 while simultaneously opening the switch S1 and continuing to open the switch S2 now causes the coil L1 to continue driving the current I :. Since the switch S1 is no longer conductive, the free-wheeling diode D1, for example, takes over the current flow in the circuit. Depending on the direction of the current, the body diode of the switch S1 can also take over the current flow, for example if the switch S1 is designed as a MOSFET. Furthermore, the common diode 6 takes over the current flow to the operating potential Vgus as a freewheeling diode. If the switch S1 and the common switch 5 are opened again, which is due to the clocking in a high-frequency mode, the coil L1 is recharged and the current flow through the switches S1, 5 to ground. The switches S1, 5 are preferably opened on the basis of a fixed number of pulses. When the number of pulses that can be set in the control circuit 3 is reached, the second operating phase of the LED converter according to FIG. 2 is initiated.

[0064] In der zweiten Betriebsphase des LED-Konverters wird mittels des ersten Schaltsignals S1cate der erste Wandler 1 deaktiviert und der zweite Wandler 2 mittels des zweiten Schaltsignals S2cate aktiviert. In der zweiten Betriebsphase ist demnach der erste Schalter S1 stets geöffnet, währenddessen der zweite Schalter S2 beispielsweise flankensynchron im Hochfrequenztakt HF_eclk mit dem gemeinsamen Schalter 5 geöffnet und geschlossen wird. Wird der Schalter S2 und der Schalter 5 erstmalig geschlossen, erfolgt ein Stromfluss von dem Betriebspotential Veus über die zweite Spule L2 und die LED-Last 4° zum gemeinsamen Verbindungspunkt V. Bei geschlossenem gemeinsamem Schalter 5 erfolgt weiterhin ein Stromfluss hin zur Masse. Beim gemeinsamen Offnen der Schalter S2, 5 bei weiterhin geöffnetem Schalter S1 wird die Freilaufdiode D2 den Stromfluss innerhalb des zweiten Wandlers 2 übernehmen und die Spule L2 den Strom I» in Richtung der gemeinsamen Freilaufdiode 6 zum gemeinsamen Potential Veus treiben. Das Öffnen und Schließen der Schalter S2, 5 erfolgt ebenfalls anhand einer festgelegten Anzahl von HF Impulsen, wobei die Anzahl bevorzugt der Anzahl der Impulse in der ersten Betriebsphase entspricht. In the second operating phase of the LED converter, the first converter 1 is deactivated by means of the first switching signal S1cate and the second converter 2 is activated by means of the second switching signal S2cate. Accordingly, the first switch S1 is always open in the second operating phase, during which the second switch S2 is opened and closed, for example edge-synchronously in the high-frequency clock HF_eclk, with the common switch 5. When switch S2 and switch 5 are closed for the first time, current flows from the operating potential Veus via the second coil L2 and the LED load 4 ° to the common connection point V. When the common switch 5 is closed, a current continues to flow to ground. When the switches S2, 5 open together with the switch S1 still open, the freewheeling diode D2 will take over the current flow within the second converter 2 and the coil L2 will drive the current I 'in the direction of the common freewheeling diode 6 to the common potential Veus. The opening and closing of the switches S2, 5 also takes place on the basis of a fixed number of RF pulses, the number preferably corresponding to the number of pulses in the first operating phase.

[0065] Auf diese Weise wird mit einem niederfrequenten Pulsweitenmodulationssignal S1cate, S2caTte - welches mit dem Hochfrequenztakt HF_clk in Abhängigkeit des Aktivierungszustandes der jeweiligen Wandlerstufe 1, 2 überlagert wird - die jeweilige Wandlerstufe aktiviert bzw. deaktiviert. In der aktivierten Phase der jeweiligen Wandlerstufe 1, 2 wird eine gewisse Anzahl von Impulsen der Hochfrequenztaktung HF_clk mittels der Synchronausgestaltung der Schaltsignale S1, 5 bzw. S2, 5 den Betrieb der jeweiligen Wandlerstufe 1, 2 erwirken. In this way, the respective converter stage is activated or deactivated with a low-frequency pulse width modulation signal S1cate, S2caTte - which is superimposed with the high-frequency clock HF_clk depending on the activation state of the respective converter stage 1, 2. In the activated phase of the respective converter stage 1, 2, a certain number of pulses of the high-frequency clock HF_clk will effect the operation of the respective converter stage 1, 2 by means of the synchronous configuration of the switching signals S1, 5 or S2, 5.

[0066] Durch flankensynchrones Schalten des Hochfrequenz- Taktsignals HF_clk und des ersten Schaltsgnals S1cat: bzw. des zweiten Schaltsignals S2ca7: wird die Steigung des Stromes I. betragsmäßig gleich sein zur Steigung bei Abfall des Stroms I.1. Überdies wird auch die Steigung des Stromes I.» betragsmäßig gleich sein zur Steigung bei Abfall des Stroms I,» in den By edge-synchronous switching of the high-frequency clock signal HF_clk and the first switching signal S1cat: or the second switching signal S2ca7: the slope of the current I. will be the same as the slope when the current I.1 drops. In addition, the slope of the current I. be equal in amount to the slope when the current I, »in the

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jeweils unterschiedlichen Betriebsphasen der Wandlerstufen 1, 2. different operating phases of converter stages 1, 2.

[0067] Die Steuerschaltung 3 kann beispielsweise als Mikrocontroller oder ASIC ausgebildet sein. Somit ist die Anzahl der Impulse des Hochfrequenz-Taktsignals HF_clk oder die Zeitdauer, die der Schalter S1 bzw. der Schalter S2 aktiviert oder deaktiviert ist, sehr flexibel einstellbar. Anhand einer Dimmvorgabe, die an die Steuerschaltung 3 als Dimmsignal angeschaltet ist, kann nunmehr ein unterschiedliches Dimmen der einzelnen LED- Lasten 4, 4” erzielt werden. Beispielsweise kann eine einstellbare Totzeit, in der weder der erste Schalter S1 noch der zweite Schalter S2 aktiviert sind und somit sowohl der erste Wandler 1 als auch der zweite Wandler 2 deaktiviert sind, in die Schaltsignale S1Gate, S2cxÜe eingefügt werden. Auf diese Weise wird das zeitliche Mittel des Tastverhältnisses reduziert, wodurch ein konstanter Farbort erhalten wird, da die reine Lichtleistung verringert wird. Weiterhin kann ein konstantes Ausschalten oder ein variables Einschalten ermöglicht werden. The control circuit 3 can be designed, for example, as a microcontroller or ASIC. The number of pulses of the high-frequency clock signal HF_clk or the length of time that the switch S1 or the switch S2 is activated or deactivated can thus be set very flexibly. A different dimming of the individual LED loads 4, 4 ”can now be achieved on the basis of a dimming specification which is connected to the control circuit 3 as a dimming signal. For example, an adjustable dead time, in which neither the first switch S1 nor the second switch S2 are activated and thus both the first converter 1 and the second converter 2 are deactivated, can be inserted into the switching signals S1Gate, S2cxÜe. In this way the time average of the duty cycle is reduced, whereby a constant color locus is obtained since the pure light output is reduced. Furthermore, constant switching off or variable switching on can be made possible.

[0068] Beim in Fig. 2 dargestellten LED-Konverter wird ein gemeinsamer Schalter 5 und eine gemeinsame Diode 6 verwendet, die sowohl für die erste Wandlerstufe 1 als auch für die zweite Wandlerstufe 2 vorgesehen sind. In the LED converter shown in Fig. 2, a common switch 5 and a common diode 6 are used, which are provided both for the first converter stage 1 and for the second converter stage 2.

[0069] In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines LED-Konverters dargestellt. Nachfolgend wird lediglich auf die Unterschiede zwischen dem LED-Konverter gemäß Fig. 2 und dem in Fig. 3 dargestellten LED-Konverter eingegangen. 3 shows a third exemplary embodiment of an LED converter. Only the differences between the LED converter according to FIG. 2 and the LED converter shown in FIG. 3 are discussed below.

[0070] Der erste Unterschied besteht darin, dass die LED-Lasten 4, 4° nicht durch eine einzelne LED gebildet ist, sondern eine Reihenschaltung von einer Mehrzahl von LEDs sind. Die Anzahl der LEDs sowie die Ausgestaltung der LEDs sind erfindungsgemäß variabel. The first difference is that the LED loads 4, 4 ° are not formed by a single LED, but are a series connection of a plurality of LEDs. The number of LEDs and the configuration of the LEDs are variable according to the invention.

[0071] Weiterhin ist die Steuerschaltung 3 innerhalb des Schaltungsaufbaus konkreter ausgebildet. Gemäß Fig. 3 wird ein Mikrocontroller verwendet, der die Signale HF_clk, S1cate und S2aaT7e bereitstellt, die entsprechend der Fig. 2 an die Schalter S1, S2 und 5 angeschaltet werden. Um den Einschalt- bzw. Ausschaltzeitpunkt der Schaltsignale für den Schalter S1, S2 und 5 erfassen zu können, ist ein Shunt-Widerstand Rspum IM gemeinsamen Zweig der beiden Wandlerstufen 1, 2 eingebracht. Die Spannung über dem Shunt-Widerstand Rspun wird dem Mikrocontroller 3 zur Verfügung gestellt, um den Stromfluss durch den geschlossenen Schalter 5 erfassen zu können. Bei geöffnetem Schalter 5 ist ein Stromfluss durch den ShuntWiderstand Rsmum Nicht gegeben. Dementsprechend sind zwei zusätzliche Spulen im LEDKonverter vorgesehen, die die Spannungserfassungssignalen Vr+, Vr2 über der jeweiligen Spule L1, L2 erfassen, wenn der gemeinsame Schalter 5 geöffnet ist. Diese Spannungserfassung ist nötig, um im geöffneten Zustand der jeweiligen Schalter S1, S2, 5 die Höhe der Ströme I. und IL? ermitteln zu können. Furthermore, the control circuit 3 is formed more specifically within the circuit structure. According to FIG. 3, a microcontroller is used which provides the signals HF_clk, S1cate and S2aaT7e, which are connected to the switches S1, S2 and 5 in accordance with FIG. 2. In order to be able to detect the switch-on or switch-off time of the switching signals for the switches S1, S2 and 5, a shunt resistor Rspum IM is introduced into the common branch of the two converter stages 1, 2. The voltage across the shunt resistor Rspun is made available to the microcontroller 3 in order to be able to detect the current flow through the closed switch 5. When switch 5 is open, there is no current flow through the shunt resistor Rsmum. Accordingly, two additional coils are provided in the LED converter, which detect the voltage detection signals Vr +, Vr2 across the respective coil L1, L2 when the common switch 5 is open. This voltage detection is necessary in order to change the level of the currents I. and IL? to be able to determine.

[0072] In Fig. 4 sind sechs Zeitverläufe von den Signalen Dimmsignal, Spulenstrom 1.1, erstes Schaltsignal S1cate, Schaltsignal 5caÜe des gemeinsamen Schalters 5, Spulenstrom Iı>, zweites Schaltsignal S2cate des LED-Konverters gemäß Fig. 1 bis Fig. 3 dargestellt. Im ersten Zeitdiagramm wird ein niederfrequentes Signal gezeigt, welches eine Periodendauer von Tir aufweist. Dieses Signal stellt das Dimmsignal dar und ist als pulsweitenmoduliertes Signal mit einem Tastverhältnis von 1:1 ausgebildet. Dementsprechend ist in einer ersten Hälfte der Periodendauer Tır ein AN-Signal und in der zweiten Hälfte der Periodendauer Tır- ein AUS-Signal als Dimmsignal bereitgestellt. Dieses Dimmsignal wird der Steuerschaltung 3 zugeführt, wodurch die Steuerschaltung 3 erfährt, dass in einer ersten Hälfte der Periodendauer der erste Wandler 1 aktiviert sein soll und in einer zweiten Hälfte der Periodendauer T_- der zweite Wandler 2 aktiviert sein soll. Durch das Tastverhältnis 1:1 wird überdies der Steuerschaltung 3 mitgeteilt, dass beide Wandlerstufen 1, 2 gleichlang aktiviert bzw. deaktiviert sein sollen. 4 shows six time profiles of the signals dimming signal, coil current 1.1, first switching signal S1cate, switching signal 5caÜe of the common switch 5, coil current Iı>, second switching signal S2cate of the LED converter according to FIGS. 1 to 3. The first time diagram shows a low-frequency signal that has a period of Tir. This signal represents the dimming signal and is designed as a pulse width modulated signal with a pulse duty factor of 1: 1. Accordingly, an ON signal is provided in a first half of the period Tır and an OFF signal is provided as a dimming signal in the second half of the period Tır. This dimming signal is fed to the control circuit 3, as a result of which the control circuit 3 learns that the first converter 1 should be activated in a first half of the period and the second converter 2 should be activated in a second half of the period T_. The duty cycle 1: 1 also tells the control circuit 3 that both converter stages 1, 2 should be activated or deactivated for the same length.

[0073] Entsprechend ist das erste Schaltsignal S1cae aktiv geschaltet, während das zweite Schaltsignal S2X47E in der ersten Hälfte der Periodendauer Tr deaktiviert ist. Accordingly, the first switching signal S1cae is switched to active, while the second switching signal S2X47E is deactivated in the first half of the period Tr.

[0074] Durch Schließen des gemeinsamen Schalters 5 entsprechend einer HF-Taktung HF_clk und flankensynchrones Schalten des Schalters S1 wird ein Stromverlauf I_; erhalten, wie er im zweiten Zeitdiagramm dargestellt ist. Sind die Schalter S1 und 5 geschlossen, so steigt der By closing the common switch 5 in accordance with an HF timing HF_clk and edge-synchronous switching of the switch S1, a current profile I_; obtained as shown in the second timing diagram. If the switches S1 and 5 are closed, the increases

Strom I. in der Ladespule L1 linear an. Beim Öffnen des Schalters S1 mittels des Schaltsignals S1cate UNd gleichzeitigem Öffnen des gemeinsamen Schalters 5 sinkt der Strom I,; mit gleicher Steigung wieder ab. Das periodische Öffnen und Schließen der Schalter S1 und 5 erfolgt gemäß Fig. 4 beispielhaft fünfmal und erwirkt den Stromverlauf I. Current I. linear in the charging coil L1. When the switch S1 is opened by means of the switch signal S1cate UNd and the simultaneous opening of the common switch 5, the current I ,; with the same slope. The periodic opening and closing of switches S1 and 5 takes place five times as shown in FIG. 4 and effects the current profile I.

[0075] Wird die Hälfte der Periodendauer T_r erreicht, so deaktiviert die Steuerschaltung 3 die erste Wandlerstufe 1, indem der Schalter S1 vollständig geöffnet bleibt und der Strom I. auf null abfällt. Gleichzeitig wird der Schalter S2 und der gemeinsame Schalter 5 flankensynchron geöffnet und geschlossen, wobei der Strom Iı» an der Ladespule L2 in Abhängigkeit der Schalterstellungen der Schalter S2, 5 linear ansteigt bzw. abfällt. Die Anzahl der HF-Impulse ist ebenfalls fünf. If half of the period T_r is reached, the control circuit 3 deactivates the first converter stage 1 by the switch S1 remaining fully open and the current I. falling to zero. At the same time, the switch S2 and the common switch 5 are opened and closed edge-synchronously, the current I 1 »at the charging coil L2 rising or falling linearly as a function of the switch positions of the switches S2, 5. The number of RF pulses is also five.

[0076] In Fig. 4 wird gezeigt, dass keine Totzeit zwischen den einzelnen Aktivierungsphasen der Wandlerstufen 1, 2 eingestellt ist. Durch (nicht dargestelltes) Variieren der AN-Zeit des Dimmsignals bzw. der AUS-Zeit des Dimmsignals innerhalb der Periodendauer Ti_r wird der Stromverlauf I_; bzw. der Stromverlauf I.» variiert und entsprechend eine Lichtleistungsverringerung an der jeweiligen LED-Last 4, 4' erwirkt. Zu beachten ist, dass bei flankensynchroner Ansteuerung der Anstieg betragsmäßig gleich dem Abfall des Stroms Iı1 bzw. Iı2 ist. Somit wird ein Tastverhältnisfehler vermieden. 4 shows that no dead time is set between the individual activation phases of converter stages 1, 2. By varying (not shown) the ON time of the dimming signal or the OFF time of the dimming signal within the period Ti_r, the current profile I_; or the current course I. » varies and correspondingly brings about a reduction in light output at the respective LED load 4, 4 '. It should be noted that in the case of edge-synchronous control, the amount of the increase is equal to the drop in the current Iı1 or Iı2. A duty cycle error is thus avoided.

[0077] In Fig. 5 ist ein viertes Ausführungsbeispiel eines LED-Konverters gemäß der Erfindung dargestellt. Entgegen der in Fig. 3 dargestellten Ausführung sind die jeweiligen Schalter S1, S2 mit den Dioden D1 bzw. D2 vertauscht. Weiterhin ist der gemeinsame Schalter 5 mit der gemeinsamen Diode 6 vertauscht. Ansonsten ist der LED- Konverter gleich ausgebildet. Diese äquivalente Schaltungsimplementierung verdeutlicht, dass die konkrete Polrichtung bzw. konkrete Platzierung der Schalter S1, S2, 5 und Dioden D1, D2, 6 variieren kann, um trotzdem die geforderte Wirkung zu erzielen. Es ist lediglich darauf zu achten, dass im Zeitmultiplex-Betrieb lediglich nur entweder die erste Wandlerstufe 1 oder die zweite Wandlerstufe 2 aktiviert ist. 5 shows a fourth exemplary embodiment of an LED converter according to the invention. Contrary to the embodiment shown in FIG. 3, the respective switches S1, S2 are interchanged with the diodes D1 and D2. Furthermore, the common switch 5 is interchanged with the common diode 6. Otherwise, the LED converter has the same design. This equivalent circuit implementation makes it clear that the specific pole direction or specific placement of the switches S1, S2, 5 and diodes D1, D2, 6 can vary in order to nevertheless achieve the required effect. It is only necessary to ensure that in time division multiplex operation, only either the first converter stage 1 or the second converter stage 2 is activated.

[0078] Alle gezeigten, beschriebenen oder beanspruchten Merkmale können beliebig miteinander kombiniert werden. All features shown, described or claimed can be combined with one another as desired.

BEZUGSZEICHENLISTE REFERENCE SIGN LIST

1 Erste Wandlerstufe S1 erster Schalter D1 Erste Freilaufdiode L1 Erste Spule Out1 Erster Ausgang 2 Zweite Wandlerstufe S2 Zweiter Schalter D2 Zweite Freilaufdiode L2 Zweite Spule Out2 Zweiter Ausgang 3 Steuerschaltung Dd Steuerdiode Rsnun Strommesswiderstand S1cate Erstes Schaltsignal S2cate Zweites Schaltsignal Sdaate HF-Takt Vf1 erstes Spannungserfassungssignal Vf2 zweites Spannungserfassungssignal WC Mikrokontroller 4,4° Leuchtmittel, LED, LED-Strecke 5 Gemeinsamer Schalter 6 Gemeinsame Diode V Verbindungspunkt 1 first converter stage S1 first switch D1 first free-wheeling diode L1 first coil Out1 first output 2 second converter stage S2 second switch D2 second free-wheeling diode L2 second coil Out2 second output 3 control circuit Dd control diode Rsnun current measuring resistor S1cate first switching signal S2cate second switching signal Sdaate RF clock Vf1 first voltage detection signal Vf2 second voltage detection signal WC microcontroller 4.4 ° illuminant, LED, LED section 5 common switch 6 common diode V connection point

Claims

Expectations

1. Multi-channel LED converter, comprising:

- At least a first clocked converter stage (1) and a second clocked converter stage (2), the outputs (Out1, Out2) of which can each supply an LED load (4, 4 °), the LED loads (4,4) on are connected to a common connection,

- A common switch (5), the common switch (5) clocking both the first clocked converter stage (1) and the second clocked converter stage (2);

- A control circuit (3) for providing a switching signal (SDeae) for switching the common switch (5);

characterized,

that the first converter stage (1) and the second converter stage (2) in a time-division multiplex

Operations can be activated; and

that a maximum of one of the converter stages (1, 2) is activated at a time.

2. Multi-channel LED converter according to claim 1, characterized in that the first converter stage (1) can be selectively activated by a first switch (S1) and wherein the second converter stage (2) can be selectively activated by a second switch (S2); and / or that the first converter stage (1) and / or the second converter stage (2) are designed as step-down converters; and / or that the first converter stage (1) is arranged antiparallel to the second converter stage (2) and wherein the first converter stage (1) is constructed symmetrically to the second converter stage (2).

3. Multi-channel LED converter according to claim 1 or 2, characterized in that the control circuit (3) provides a first switching signal (S1cate) which switches the first switch (S1) and wherein the control circuit (3) a second switching signal (S2care ) which switches the second switch (S2); and / or that the control circuit (3) provides a first switching signal (S1cate), the first switching signal (S1cate) and the second switching signal (S2cae) being PWM signals, the first switching signal (S1cate) preferably being complementary to the second switching signal (S2cate) ) ISt; and / or that the control circuit (3) provides a first switching signal (S1cate), the first switching signal (S1cate) and the second switching signal (S2caee) being low-frequency PWM switching signals compared to the clock frequency.

4. Multi-channel LED converter according to one of the preceding claims, characterized in that the control circuit (3) between the deactivation of the first converter (1) and the activation of the second converter (2) inserts a dead time, the duration of the dead time using the control circuit (3) is adjustable; and / or that the current drop after deactivating the respective converter stage (1, 2) has the same slope as the current rise when activating the respective converter stage (1, 2); and / or that the control circuit (3) activates the respective converter stage (1, 2) as a function of an adjustable number of pulses of the clock signal (HF_clk).

5. Multi-channel LED converter according to one of the preceding claims, characterized in that the multi-channel LED converter has at least one further converter stage, the further output of which can also supply an LED load, the LED load of the further converter stage also the common connection of the LED loads is connected and the further converter stage is also operated by means of the high-frequency clock; and / or that the respective LED loads (4, 4 °) are arranged parallel to one another; and / or that a first connection of the respective LED load (4, 4 °) to the respective output

(Out1, Out2) of the converter stage (1, 2) is connected and a second connection of the respective LED load (4, 4 °) is connected to the common switch (5).

6. Driver circuit for an LED load (4, 4 °), characterized in that the driver circuit has an LED converter according to one of the preceding claims.

7. Electronic ballast, characterized in that the electronic ballast is provided for operating an LED load (4, 4 °) by means of an LED converter according to one of claims 1 to 5.

8. Method for operating an LED converter according to one of the preceding claims.

che 1 to 5, characterized in

that the method has the following procedural steps:

- Providing a clock signal (HF_clk) by means of a control circuit (3);

- Activating a first converter stage (1) in the LED converter by means of the control circuit (3), with all further converter stages (2) in the LED converter being deactivated at the same time during activation; and

- Deactivating the first converter stage (1) while simultaneously activating a second converter stage (2).

9. The method according to claim 8, characterized in that between the deactivation of the first converter stage (1) and the activation of the second converter stage (2) a dead time is inserted by means of the control circuit (3) and wherein the duration of the dead time by the control circuit (3 ) is adjustable; and / or that the deactivation of the first converter stage (1) takes place after a fixed number of clock pulses; and / or that the activation time of the first converter (1) corresponds to the deactivation time of the second converter (2) and vice versa.

10. The method according to claim 8 or 9, characterized in

that the clock signal (HF_clk) is edge-synchronized with a first switching signal (S1Gate) or with a second switching signal (S2cate), the first switching signal (S1ca: e) being a first switch (S1) for activating or deactivating the first converter stage (1) switches and wherein the second switching signal (S2cae) switches a second switch (S2) for activating or deactivating the second converter stage (2); and or

that a current increase in the respective converter stage (1, 2) has the same slope when it is activated as the current drop when the converter stage (1, 2) is deactivated.

5 sheets of drawings