AT17184U1 - Konverterschaltung für Leuchtmittel mit einem Messpunkt zur Erfassung kombinierter elektrischer Parameter - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Konverterschaltung für den Betrieb von Leuchtmitteln (LED) bereitgestellt, aufweisend einen Transformator (T), der eine primärseitige Spule (PS) aufweist, die ausgehend von einer Versorgungsspannung (Vbus) versorgbar ist, und der eine sekundärseitige Spule (SS) aufweist, von der ausgehend die Leuchtmittel (LED) mit einer sekundärseitigen Spannung (Vsec) versorgbar sind, eine mit der primärseitigen Spule (PS) elektromagnetisch gekoppelte Hilfswicklung (HW), ein Schalterelement (SE1), das dazu eingerichtet ist, selektiv die Versorgungsspannung (Vbus) an die primärseitige Spule (PS) des Transformators (T) zu schalten, und einen mit dem Schalterelement (SE1) verbundenen Messwiderstand (Rsh), der an einer potentialhöheren Seite mit einem Messpunkt (Vm5) verbunden ist, wobei die Hilfswicklung (HW) über ein Widerstandsnetz (Rsnsv1, Rsnsv2) mit dem Messpunkt (Vm5) derart verbunden ist, dass eine Spannung an dem Messwiderstand (Rsh) kombinatorisch überlagerbar ist mit einer an der Hilfswicklung erzeugten weiteren Spannung.
Description
KONVERTERSCHALTUNG FÜR LEUCHTMITTEL MIT EINEM MESSPUNKT ZUR ERFASSUNG KOMBINIERTER ELEKTRISCHER PARAMETER
[0001] Die Erfindung betrifft eine Konverterschaltung in der mehrere elektrische Messgrößen und/oder -Signale oder diese wiedergebende elektrische Parameter an einem Messpunkt erfassbar sind. Die elektrischen Parameter dienen vorzugsweise zur Taktung eines getakteten Wandlers (insbesondere eines Flyback-, Boost- und/oder Buck- Wandlers) für Leuchtmittel. Bei den Leuchtmitteln handelt es sich insbesondere um eine LED-Strecke mit wenigstens einer LED. Der getaktete Wandler ist dabei insbesondere Teil der Konverterschaltung.
[0002] Die Konverterschaltung weist einen einzigen Messpunkt auf, an dem die elektrischen Parameter erfassbar sind. Der Messpunkt ist dabei einerseits mit einem Schalterelement des getakteten Wandlers verknüpft und andererseits mit einer Messwicklung verbunden, die zumindest mit einer primärseitigen Wicklung eines Transformators des getakteten Wandlers elektromagnetisch gekoppelt ist. Die elektrischen Messgrößen überlagern sich an dem Messpunkt bzw. liegen dort, insbesondere im zeitlichen Verlauf, kombiniert oder einzeln an. So können zu verschiedenen Zeitpunkten und vorzugsweise abhängig von einer Ansteuerung des Schalterelements verschiedene elektrische Parameter kombiniert oder einzeln an dem Messpunkt erfasst werden.
[0003] Dadurch kann, wenn der Messpunkt mit einer Steuerschaltung verbunden ist, die Anzahl von Eingangsanschlüssen (Pins) der Steuerschaltung reduziert oder gering gehalten werden.
[0004] Die Steuerschaltung kann dabei insbesondere ein IC, ASIC und/oder Mikrokontroller sein. Somit kann über einen einzigen Messpunkt eine Vielzahl von elektrischen Parametern durch die Steuerschaltung erfassbar und auswertbar sein.
[0005] An dem Messpunkt kann eine Busspannung und vorzugsweise eine Eingangsspannung des getakteten Wandlers, ein Strom durch das Schalterelement bei leitendem Schalterelement, insbesondere einem geschlossenen Schalter bzw. Feldeffekt- oder Bipolartransistor, eine sekundärseitige Spannung der getakteten Wandlerschaltung bei nicht-leitendem Schalterelement, und/oder ein Zeitpunkt, bei dem eine sekundärseitige Diode nicht mehr leitend wird, beziehungsweise der Strom/die Spannung auf der Sekundärseite des Transformators einen vorbestimmten Schwellenwert über- oder unterschreitet, insbesondere ein Null-Durchgang, erfasst werden.
[0006] Es wird daher eine Konverterschaltung gemäß der unabhängigen Ansprüche bereitgestellt. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
[0007] In einem ersten Aspekt wird eine Konverterschaltung für den Betrieb von Leuchtmitteln bereitgestellt, aufweisend einen Transformator, der eine primärseitige Spule aufweist, die ausgehend von einer Versorgungsspannung versorgbar ist, und der eine sekundärseitige Spule aufweist, von der ausgehend die Leuchtmittel mit einer sekundärseitigen Spannung versorgbar sind, eine mit der primärseitigen Spule elektromagnetisch gekoppelte Hilfswicklung, ein Schalterelement, das dazu eingerichtet ist, selektiv die Versorgungsspannung an die primärseitige Spule des Transformators zu schalten, und einen mit dem Schalterelement verbundenen Messwiderstand, der an einer potentialhöheren Seite mit einem Messpunkt verbunden ist, wobei die Hilfswicklung über ein Widerstandsnetz mit dem Messpunkt derart verbunden ist, dass eine Spannung an dem Messwiderstand kombinatorisch überlagerbar ist mit einer an der Hilfswicklung erzeugten weiteren Spannung. Die überlagerten Spannungen können dann an dem Messpunkt erfasst werden. Der Transformator kann eine Primärseite der Konverterschaltung unter Potentialtrennung von einer Sekundärseite der Konverterschaltung trennen.
[0008] Die Spannung an dem Messwiderstand an dem Messpunkt (Vm5) kann einen Schalterelementstrom durch das Schalterelement wiedergeben. An dem Messpunkt kann der Schalterelementstrom durch das Schalterelement erfassbar sein, insbesondere wenn das Schalterelement leitend geschaltet ist. Der Schalterelementstrom kann an dem Messwiderstand erfasst werden.
[0009] An dem Messpunkt kann die Versorgungsspannung kombiniert mit dem Schalterelement
strom erfasst werden, insbesondere wenn das Schalterelement leitend geschaltet wird.
[0010] An dem Messpunkt kann eine weitere Spannung erfasst werden, insbesondere wenn das Schalterelement nichtleitend geschaltet ist, wobei die weitere Spannung vorzugsweise die sekundärseitige Spannung der sekundärseitigen Spule des Transformators wiedergibt. Die sekundärseitige Spannung der sekundärseitigen Spule entspricht der Spannung die an der sekundärseitigen Spule abfällt, wobei die sekundärseitige Spannung vorzugsweise zum Betrieb von Leuchtmitteln vorgesehen ist. Die sekundärseitige Spannung der sekundärseitigen Spule entspricht also vorzugsweise der sekundärseitigen Spannung der Konverterschaltung, insbesondere der Ausgangsspannung der Konverterschaltung.
[0011] An dem Messpunkt, und insbesondere durch Auswertung der weiteren Spannung, kann ein Zeitpunkt des Nulldurchgangs eines sekundärseitigen Stroms durch die sekundärseitige Spule erfasst werden. Insbesondere kann ein Zeitpunkt erfasst werden, zu dem eine zwischen der sekundärseitigen Spule und den Leuchtmitteln in Vorwärtsrichtung verbundene Diode nicht mehr leitet.
[0012] Der Messwiderstand kann in Serie mit dem Schalterelement verbunden sein. Der Messwiderstand kann vorzugsweise mit einer potentialniedrigeren Seite des Schalterelements verbunden sein.
[0013] Der Messwiderstand kann mit der Hilfswicklung über einen ersten Spannungsteiler verbunden sein. Der Messwiderstand kann insbesondere in Serie mit einem ersten Widerstand und einem zweiten Widerstand des ersten Spannungsteilers verbunden sein. Der Messpunkt kann an einem Mittenpunkt zwischen dem ersten Widerstand und dem zweiten Widerstand des ersten Spannungsteilers verbunden sein.
[0014] Zwischen dem Schalterelement und dem Messwiderstand kann ein weiterer Widerstand verbunden sein, der mit dem Messwiderstand einen zweiten Spannungsteiler bildet.
[0015] Eine potentialniedrigere Seite des zweiten Widerstands des ersten Spannungsteilers kann mit einem Mittenpunkt des zweiten Spannungsteilers und insbesondere mit der potentialhöheren Seite des Messwiderstands verbunden sein.
[0016] Die Konverterschaltung kann weiter eine Steuerschaltung aufweisen, die an dem Messpunkt anliegende Signale erfassen kann.
[0017] Die Steuerschaltung kann das Messsignal auswerten und elektrische Parameter bestimmen, die die Versorgungsspannung, insbesondere eine Eingangsspannung der Konverterschaltung, den Strom durch das Schalterelement bei leitend geschaltetem Schalterelement, die sekundärseitige Spannung der Konverterschaltung, insbesondere eine Ausgangsspannung der Konverterschaltung, bei nicht leitendem Schalterelement und/oder den Zeitpunkt des Nulldurchgangs des sekundärseitigen Stroms wiedergeben.
[0018] Ein die Versorgungsspannung wiedergebender Parameter der Steuerschaltung kann von einem anderen Teil der Konverterschaltung, insbesondere von einer PFC-Schaltung zuführbar sein.
[0019] Die Steuerschaltung kann ein IC, ASIC und/oder ein Mikrokontroller sein. Die Steuerschaltung kann lediglich mit einem Eingang mit dem Messpunkt verbunden sein.
[0020] Die Konverterschaltung kann eine Flyback-Schaltung sein. Das Schalterelement kann vorzugsweise ein Schalter der Flyback-Schaltung sein.
[0021] An dem Mittenpunkt des ersten Spannungsteilers kann eine Stromquelle verbunden sein.
[0022] In einem weiteren Aspekt wird ein Betriebsgerät mit einer Konverterschaltung bereitgestellt, das eine Konverterschaltung aufweist, wie sie hierin beschrieben ist.
[0023] - In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Bestimmung von elektrischen Parametern an einem Messpunkt einer Konverterschaltung für den Betrieb von Leuchtmitteln bereitgestellt, aufweisend einen Transformator, der eine primärseitige Spule aufweist, die ausgehend
von einer Versorgungsspannung versorgt ist, und der eine sekundärseitige Spule aufweist, von der ausgehend die Leuchtmittel mit einer sekundärseitigen Spannung versorgt sind, eine mit der primärseitigen Spule elektromagnetisch gekoppelte Hilfswicklung,
- ein Schalterelement, das selektiv die Versorgungsspannung an die primärseitige Spule des Transformators schaltet, und
- einen mit dem Schalterelement verbundenen Messwiderstand, der an einer potentialhöheren Seite mit dem Messpunkt verbunden ist, wobei
die Hilfswicklung über ein Widerstandsnetz mit dem Messpunkt derart verbunden ist, dass sich eine Spannung an dem Messwiderstand kombinatorisch ist mit einer an der Hilfswicklung erzeugten weiteren Spannung überlagert.
[0024] Die Konverterschaltung kann weiter eine Steuerschaltung aufweisen, die ein Messsignal an dem Messpunkt auswertet und elektrische Parameter bestimmt, die die Versorgungsspannung, insbesondere eine Eingangsspannung der Konverterschaltung, den Strom durch das Schalterelement bei leitend geschaltetem Schalterelement, die sekundärseitige Spannung der Konverterschaltung, insbesondere eine Ausgangsspannung der Konverterschaltung, bei nicht leitendem Schalterelement und/oder den Zeitpunkt des Nulldurchgangs des sekundärseitigen Stroms wiedergeben.
[0025] Die Erfindung wird nunmehr auch mit Blick auf die Figuren beschrieben. Dabei zeigen: [0026] Fig. 1 eine exemplarische Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung, [0027] Fig. 2 ein schematisches Flussdiagramm,
[0028] Fig. 3 exemplarische Kurvenverläufe, die an verschiedenen Abgriffen der exemplarischen Schaltung aus Fig. 1 und an dem Messpunkt erfasst werden können,
[0029] Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts der Kurvenverläufe aus Fig. 3.
[0030] Die Erfassung der elektrischen Parameter gemäß der Erfindung ist nun mit Blick auf Fig. 1 beschrieben. Ausgehend von einer Versorgungsspannung Vbus wird ein Transformator T, insbesondere ein Lineartransformator, an dessen Primärseite versorgt. Insbesondere ist schematisch die primärseitige Spule PS dargestellt. Die primärseitige Spule PS ist zudem über eine Serienschaltung eines Schalterelements SE1 und eines Messwiderstands Rsh mit einem Massepotential verbunden. Das Schalterelement kann insbesondere von einer Steuerschaltung S mittels eines Ansteuersignals outG angesteuert werden.
[0031] Dargestellt ist auch ein erster Abgriff Am1 zwischen dem Schalterelement SE1 und dem Messwiderstand Rsh, an dem ein primärseitiger Strom Ipri durch das Schalterelement SE1 erfasst werden kann, wenn das Schalterelement SE1 leitend geschaltet ist. Die im Folgenden dargestellten Abgriffe dienen im Wesentlichen jedoch nicht zur Erfassung der elektrischen Parameter durch die Steuerschaltung S. An ihnen erfasste elektrische Größen dienen mit Blick auf die Figs. 3 und 4 zur Erklärung des an dem einzigen Messpunkt Vm5 ermittelten kombinierten Messsignals Vsns und dessen Auswertung, bzw. für Simulationszwecke. In einer real implementierten Konverterschaltung gemäß der Erfindung sind diese Abgriffe vorzugsweise nicht vorhanden.
[0032] Parallel zu der Serienschaltung des Schalterelements SE1 und des Messwiderstands Rsh kann zudem ein weiterer Pfad vorgesehen sein. In diesem weiteren Pfad kann an einem zweiten Abgriff Vm4 z.B. eine Spannung Vdspri über dem Schalterelement erfasst werden, insbesondere eine Drain- Source-Spannung des Schalterelements SE1 wenn das Schalterelement SE1 insbesondere als Halbleiterschalterelement, FET- oder MOSFET-Transistor ausgebildet ist.
[0033] Bei der dargestellten parallel zu dem Schalterelement SE1 geschalteten ersten Diode D1 handelt es sich insbesondere um eine sogenannte Body-Diode des Schalterelements SE1.
[0034] An dem Transformator T ist weiter eine sekundärseitige Spule SS vorgesehen, von der ausgehend eine Last und/oder ein Leuchtmittel LED auf einer Sekundärseite der Konverterschaltung mit einem sekundärseitigen Strom Isec und/oder einer sekundärseitigen Spannung Vsec betrieben werden kann. Auf der Sekundärseite der Schaltung, ist zunächst eine zweite Diode D2 vorgesehen, die in Serie mit dem Leuchtmittel LED verschaltet ist und der Gleichrichtung dient.
Zudem kann ein Glättungs- oder Speicherkondensator C40 parallel zu dem Leuchtmittel LED vorgesehen sein, um eine kontinuierliche Gleichspannungsversorgung des Leuchtmittels LED zu gewährleisten. Parallel zu dem Leuchtmittel ist ein dritter Abgriff Vm1 gezeigt, der insbesondere dazu dient, eine Leuchtmittelspannung VLED zu erfassen.
[0035] An einem vierten Abgriff Am2 zwischen der zweiten Diode D2 und dem Leuchtmittel LED kann der sekundärseitige Strom Isec erfassbar sein.
[0036] Weiter ist an dem Transformator T eine Hilfswicklung HW vorgesehen, die insbesondere mit der primärseitigen Spule PS des Transformators T elektromagnetisch gekoppelt ist. Während die Hilfswicklung HW einerseits mit dem Massepotential verbunden ist, ist sie andererseits über ein Widerstandsnetzwerk mit vorzugsweise zwei Widerständen, einem ersten Widerstand Rsnsv1 und einem zweiten Widerstand Rsnsv2, mit dem Schalterelement SE1 und dem Messwiderstand Rsh verbunden. Zwischen dem Schalterelement SE1 und dem Messwiderstand Rsh kann weiter ein weiterer Widerstand Rdson1 vorgesehen sein.
[0037] Der erste Widerstand Rsnsv1 und der zweite Widerstand Rsnsv2 bilden wiederum einen ersten Spannungsteiler. Der erste Widerstand Rsnsv1 ist ausgehend von der Hilfswicklung HW in Serie mit dem zweiten Widerstand RSNV2 und vorzugsweise mit dem Messwiderstand Rsh verbunden. Insbesondere bilden der weitere Widerstand Rdson1 und der Messwiderstand Rsh einen zweiten Spannungsteiler, an dessen Mittenpunkt die Serienschaltung des ersten Widerstands Rsnsv1 und des zweiten Widerstands Rsnsv2 verbunden ist. An dem Mittenpunkt des ersten Spannungsteilers ist der einzige Messpunkt Vm5 verbunden, an dem das kombinierte Messsignal Vsns erfasst wird. Der Messpunkt Vm5 kann dabei zwischen dem Mittenpunkt des ersten Spannungsteilers und dem Massepotential verbunden sein.
[0038] Fig. 2 zeigt einen Ablauf einer Erfassung und Auswertung des kombinatorischen Mischsignals, im Folgenden Messsignal Vsns, an dem einen Messpunkt Vm5. In Fig. 3 sind entsprechende Signalverläufe dargestellt, wobei die Offsetspannung Voffset vorzugsweise durch den Strom I_dce einer integrierten Stromquelle (siehe Fig. 1) und den Widerstand „Rsnsv1 | | Rsnsv2" eingestellt wird, der aufgrund einer sich während der Steuerung des Schalterelements SE1 ergebenden Parallelschaltung des erste Widerstands Rsnsv1 und des zweiten Widerstands Rsnsv2 vorhanden ist (Voffset = I_dc : (Rsnsv1 | | Rsnsv2)).
[0039] In einer Phase, in der das Schalterelement SE1 geschlossen ist beziehungsweise leitend geschaltet wird (Schritt S1, Ansteuersignal outG hoch), wird an dem einzigen Messpunkt Vm5 ein die Versorgungsspannung Vbus wiedergebender erster elektrischer Parameter Vbus’ erfasst (Schritt S2), der zum Zeitpunkt des Einschaltens des Schalterelements SE1 zunächst einen (Offset-)Spannungswert wiedergibt.
[0040] Mit anderen Worten stellt in einer Phase, in der das Schalterelement SE1 geschlossen ist beziehungsweise leitend geschaltet wird, der Spannungspegel der am Messpunkt Vm5 (als Messsignal) gemessenen Spannung Vsns einen die Versorgungsspannung Vbus wiedergebenden ersten elektrischen Parameter Vbus' bereit. Hierbei entspricht der Spannungspegel der Spannung Vsns vor bzw. zu dem Zeitpunkt des Einschaltens des Schalterelements SE1 zunächst der Offsetspannung Voffset.
[0041] Ausgehend von diesem erfassten Wert des ersten elektrischen Parameters Vbus' kann dann durch ein Abtasten des Signalverlaufs des Messsignals Vsns an dem Messpunkt Vm5 (Schritt S3) ein im Wesentlichen linear mit dem zunehmenden Schalterstrom Ipri ansteigender Pegel des Messsignals Vsns erfasst werden. Aus dem Messsignal Vsns kann also ein den primärseitigen Schalterstrom Ipri wiedergebender zweiter elektrischer Parameter Ipri’ ermittelt werden.
[0042] Wenn der Schalterstrom Ipri, bzw. der ihn wiedergebende zweite elektrische Parameter Ipri’ (also ein Inkrement zusätzlich zu dem Signalbeitrag der Versorgungsspannung Vbus) einen vorbestimmten Schwellenwert SW erreicht (Schritt S4, Pfad J), wird das Schalterelement SE1 geöffnet (Schritt S5), bzw. nicht-leitend geschaltet. Andernfalls (Schritt S4, Pfad N) wird weiter abgetastet (Schritt S3). Das Nicht-Leitendschalten des Schalterelements SE1 erfolgt vorzugs-
weise durch Ansteuerung ausgehend von der Steuerschaltung S mit dem Ansteuersignal outG (Ansteuersignal outG niedrig). Insbesondere wird das Ansteuersignal outG in diesem Fall nicht mehr an das Schalterelement SE1 ausgegeben.
[0043] Es wird dann in einer zeitlich getrennten Phase, die mit dem Öffnen des Schalterelements SE1 beginnt, als Messsignal Vsns ein weiteres Signal Vsec’ an dem einzigen Messpunkt Vm5 erfasst, das den sekundärseitigen Freilauf des sekundärseitigen Stromes Isec sowie die sekundärseitige Spannung Vsec wiedergibt. Das Messsignal Vsns weist nun über einen Zeitraum, zu dem die sekundärseitige Diode D2 leitend ist, im Wesentlichen einen konstanten Pegel auf, der kleiner als der Signalpegel des Messsignals Vsns während der Erfassung der Versorgungsspannung Vbus bzw. des sie wiedergebenden Signals Vbus' ist.
[0044] Mit anderen Worten stellt in einer weiteren (zeitlich getrennten) Phase, die mit dem Öffnen des Schalterelements SE1 beginnt, der Spannungspegel der am Messpunkt Vm5 (als Messsignal) gemessenen Spannung Vsns einen die sekundärseitige Spannung Vsec wiedergebenden elektrischen Parameter Vsec’ bereit. Der elektrische Parameter Vsec' erlaubt ferner einen Rückschluss auf einen sekundärseitigen Stromfluss Isec. Der den Parameter Vsec' bereitstellende Spannungspegel der Spannung Vsns ist kleiner als der den Parameter Vbus' bereitstellende Spannungspegel der Spannung Vsns.
[0045] Während die zweite Diode D2 auf der Sekundärseite der Konverterschaltung leitend ist, sinkt der sekundärseitige Strom Isec kontinuierlich ab. Zu dem Zeitpunkt, an dem die sekundärseitige Diode D2 nicht mehr leitend ist beziehungsweise wird, springt der Signalpegel des Messsignals Vsns (Spannungspegel der Messspannung Vsns) an dem einzigen Messpunkt Vm5 zurück auf den Pegel des Messsignals Vsns vor Erfassung des ersten elektrischen Parameters Vbus' (die Kommutierung ist erfolgt), d.h. der Spannungspegel der Spannung Vsns entspricht wieder der Offsetspannung Voffset.
[0046] Der Spannungssprung ZX' an dem einzigen Messpunkt Vm5 (von dem den Parameter Vsec' bereitstellenden Spannungspegel auf den der Offsetspannung Voffset entsprechenden Spannungspegel) kann somit ebenfalls erfasst werden und gibt den Zeitpunkt des Nulldurchgangs ZX des sekundärseitigen Stroms Isec wieder. Insbesondere, wenn die Konverterschaltung im sogenannten Borderline-Modus betrieben wird, kann so das Erreichen des Nullpunkts ZX des sekundärseitigen Stroms den Widereinschaltpunkt für das Schalterelement SE1 definieren (Schritt S7, Pfad J).
[0047] Entsprechend kann gemäß der Erfindung durch Messung der Spannung Vsns an dem Messpunkt Vm5 die Erfassung der Busspannung Vbus mit der Erfassung des Schalterstroms Ipri bei leitendem Schalterelement SE1 kombiniert werden. Durch Messung der Spannung Vsns an dem einzigen Messpunkt Vm5 ist auch die Erfassung des Schalterstroms Ipri sowie, in einer zeitlich folgenden Phase (die mit Offnen des Schalterelements SE1 beginnt), die Erfassung der sekundärseitigen Spannung Vsec und die Erfassung des Zeitpunkts des Nulldurchgangs ZX des sekundärseitigen Stroms möglich. Es werden vorzugsweise die jeweilige elektrische Größe wiedergebende Parameter Ipri', Vsec’, Vbus' und/oder ZX' erfasst.
[0048] Die erfindungsgemäße Schaltung zeigt also die Möglichkeit einer Messung einer Spannung an dem Messwiderstand Rsh, die kombinatorisch überlagert wird mit der an der Hilfswicklung HW erzeugten Spannung. Aus dieser Zusammenführung lassen sich durch Messung der Spannung Vsns an dem einzigen Messpunkt Vm5 nach Wunsch sämtliche der vier eingangs erwähnten Messgrößen (Versorgungsspannung Vbus (Eingangsspannung der Konverterschaltung), Strom Ipri durch den Schalter bei geschlossenem Schalter, die sekundärseitige Spannung Vsec der Konverterschaltung bei geöffneten Schalter (Ausgangsspanung der Konverterschaltung) und/oder Zeitpunkt des Nulldurchgangs ZX der sekundärseitigen Stroms) erfassen.
[0049] Gegebenenfalls kann die Information hinsichtlich der Busspannung Vbus bereits aus anderen Bereichen der Konverterschaltung geliefert werden oder bekannt sein (sie kann beispielsweise die Ausgangsspannung einer vorgeschalteten Leistungsfaktorkorrekturschaltung sein). In diesem Fall ist es nicht notwendig, dass tatsächlich alle vier Parameter an dem einzigen Mess-
punkt erfassbar sind.
[0050] Zu verstehen ist, dass die Erfassung, Auswertung, Abtastung und/oder Bestimmung der elektrischen Parameter vorzugsweise durch die Steuerschaltung S erfolgt.
[0051] Mit Bezug auf die Fig. 4 soll nun erläutert werden, wie die Erfassung detaillierter erfolgt. Ist das Schalterelement SE1 leitend, das heißt eingeschaltet, fließt der Strom durch die Primärspule PS des Transformators T abhängig von der Eingangsspannung beziehungsweise Versorgungsspannung Vbus, der Einschaltzeitdauer des Schalterelements und der Induktivität.
[0052] In Fig. 4 sind Einschaltzeitpunkt und Zeitdauer des Schalterelements SE1 durch den Verlauf des Ansteuersignals outG gezeigt. Wenn das Schalterelement ausgeschaltet, das heißt nicht leitend geschaltet wird, wird die in der Primärspule PS gespeicherte Energie auf die Sekundärseite übertragen. Während dieser Zeit steigt die Spannung auf der Sekundärseite an und der Kondensator C40 wird geladen, die zweite Diode D2 leitet.
[0053] Ist die Energie auf die Sekundärseite übertragen, sinkt der sekundärseitige Strom Isec auf null ab, bis die zweite Diode D2 nicht mehr leitet und ein neuer Schaltzyklus beginnt. Dieser Zeitpunkt kann anhand einer resultierenden Anderung der Spannung Vsec' an der Hilfswicklung HW (Sensewicklung) detektiert werden.
[0054] Das Messsignal Vsns kann mittels einer integrierten Stromquelle |_dc (vgl. Fig. 1) oder einem sogenannten Pullup-Widerstand mit einem Offset versehen werden, sodass eine passende Messgröße an dem Messpunkt Vm5 eingestellt werden kann.
[0055] In Fig. 4 unten ist schließlich ein Ausschnitt des Messsignals Vsns nochmals vergrößert gezeigt, welcher die Kombination von dem an dem Messpunkt Vm5 erfassten Signal verdeutlicht, insbesondere den Beitrag von Ipri. Insbesondere ist dieser durch eine zusätzlichen Beitrag und Anstieg des die Busspannung anzeigenden Signals in dem kombinierten Signal Vsns enthalten.
[0056] Die Signalverarbeitung erfolgt dann auf Seiten der Steuerschaltung S, beispielsweise so, dass das Signal Vsns direkt nach Umschalten auf den höheren Signalpegel erfasst und direkt anschließend abgetastet wird.
Claims (10)
1. Konverterschaltung für den Betrieb von Leuchtmitteln (LED), aufweisend - einen Transformator (T), der eine primärseitige Spule aufweist (PS), die ausgehend von einer Versorgungsspannung (Vbus) versorgbar ist, und der eine sekundärseitige Spule (SS) aufweist, von der ausgehend die Leuchtmittel (LED) mit einer sekundärseitigen Spannung (Vsec) versorgbar sind, - eine mit der primärseitigen Spule (PS) elektromagnetisch gekoppelte Hilfswicklung (HW), - ein Schalterelement (SE1), das dazu eingerichtet ist, selektiv die Versorgungsspannung (Vbus) an die primärseitige Spule (PS) des Transformators (T) zu schalten, und - einen mit dem Schalterelement (SE1) verbundenen Messwiderstand (Rsh), der an einer potentialhöheren Seite mit einem Messpunkt (Vm5) verbunden ist, wobei die Hilfswicklung (HW) über ein Widerstandsnetz (Rsnsv1, Rsnsv2) mit dem Messpunkt (Vm5) derart verbunden ist, dass eine Spannung an dem Messwiderstand (Rsh) kombinatorisch überlagerbar ist mit einer an der Hilfswicklung erzeugten weiteren Spannung.
2. Konverterschaltung nach Anspruch 1, wobei die Spannung an dem Messwiderstand (Rsh) an dem Messpunkt (Vm5) einen Schalterelementstrom (lpri) durch das Schalterelement (SE1) wiedergibt, insbesondere wenn das Schalterelement (SE1) leitend geschaltet ist.
3. Konverterschaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei an dem Messpunkt (Vm5) die Versorgungsspannung (Vbus) kombiniert mit dem Schalterelementstrom (lpri) erfassbar ist, insbesondere wenn das Schalterelement (SE1) leitend geschaltet ist.
4. Konverterschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei an dem Messpunkt (Vm5) eine weiteren Spannung erfassbar ist, insbesondere wenn das Schalterelement nichtleitend geschaltet ist, wobei die weitere Spannung vorzugsweise die sekundärseitige Spannung (Vsec) der sekundärseitigen Spule (SS) wiedergibt.
5. Konverterschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei an dem Messpunkt (Vm5), und insbesondere durch Auswertung der weiteren Spannung, der Zeitpunkt des Nulldurchgangs (ZX) eines sekundärseitigen Stroms (Isec) durch die sekundärseitige Spule (SS) erfassbar ist, und insbesondere ein Zeitpunkt zu dem eine zwischen der sekundärseitigen Spule (SS) und den Leuchtmitteln (LED) in Vorwärtsrichtung verbundene Diode (D2) nicht mehr leitet.
6. Konverterschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei der Messwiderstand (Rsh) in Serie mit dem Schalterelement (SE1) und vorzugsweise mit dessen potentialniedrigeren Seite verbunden ist.
7. Konverterschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei der Messwiderstand (Rsh) mit der Hilfswicklung (HW) über einen ersten Spannungsteiler (Rsnsv1, Rsnsv2) verbunden ist, und insbesondere in Serie mit einem ersten Widerstand (Rsnsv1) und einem zweiten Widerstand (Rsnsv2) des ersten Spannungsteilers (Rsnsv1, Rsnsv2), und wobei der Messpunkt (Vm5) an einem Mittenpunkt zwischen dem ersten Widerstand (Rsnsv1) und dem zweiten Widerstand (Rsnsv2) des ersten Spannungsteilers (Rsnsv1, Rsnsv2) verbunden ist.
8. Betriebsgerät mit einer Konverterschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche.
9. Verfahren zur Bestimmung von elektrischen Parametern an einem Messpunkt einer Konverterschaltung für den Betrieb von Leuchtmitteln (LED), aufweisend - einen Transformator (T), der eine primärseitige Spule (PS) aufweist, die ausgehend von einer Versorgungsspannung (Vbus) versorgt ist, und der eine sekundärseitige Spule (SS) aufweist, von der ausgehend die Leuchtmittel (LED) mit einer sekundärseitigen Spannung (Vsec) versorgt sind, - eine mit der primärseitigen Spule (PS) elektromagnetisch gekoppelte Hilfswicklung (HW), - ein Schalterelement (SE1), das selektiv die Versorgungsspannung (Vbus) an die primär-
seitige Spule (PS) des Transformators (T) schaltet, und
- einen mit dem Schalterelement (SE1) verbundenen Messwiderstand (Rsh), der an einer potentialhöheren Seite mit dem Messpunkt (Vm5) verbunden ist, wobei die Hilfswicklung (HW) über ein Widerstandsnetz (Rsnsv1, Rsnsv2) mit dem Messpunkt (Vm5) derart verbunden ist, dass eine Spannung an dem Messwiderstand kombinatorisch mit einer an der Hilfswicklung erzeugten weiteren Spannung überlagert ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Konverterschaltung weiter eine Steuerschaltung aufweist, die ein Messsignal (Vsns) an dem Messpunkt (Vm5) auswertet und elektrische Parameter (Vbus', Ipri', Vsec', ZX') bestimmt, die die Versorgungsspannung (Vbus), insbesondere eine Eingangsspannung der Konverterschaltung, den Strom (lpri) durch das Schalterelement (SE1) bei leitend geschaltetem Schalterelement (SE1), die sekundärseitige Spannung (Vsec) der Konverterschaltung bei nicht leitendem Schalterelement (SE 1) und/oder den Zeitpunkt des Nulldurchgangs (ZX) des sekundärseitigen Stroms (Isec) wiedergeben.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
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