BE1019523A5 - Nuldoorgangsdetector, gebruik van een dergelijke detector en dimmer omvattende een dergelijke detector. - Google Patents

Nuldoorgangsdetector, gebruik van een dergelijke detector en dimmer omvattende een dergelijke detector. Download PDF

Info

Publication number
BE1019523A5
BE1019523A5 BE2010/0577A BE201000577A BE1019523A5 BE 1019523 A5 BE1019523 A5 BE 1019523A5 BE 2010/0577 A BE2010/0577 A BE 2010/0577A BE 201000577 A BE201000577 A BE 201000577A BE 1019523 A5 BE1019523 A5 BE 1019523A5
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
circuit
signal
zero crossing
voltage signal
alternating voltage
Prior art date
Application number
BE2010/0577A
Other languages
English (en)
Inventor
Beir Marnix Gaston Maria De
Original Assignee
Niko Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Niko Nv filed Critical Niko Nv
Priority to BE2010/0577A priority Critical patent/BE1019523A5/nl
Application granted granted Critical
Publication of BE1019523A5 publication Critical patent/BE1019523A5/nl

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/22Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M5/275Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/293Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/36Controlling
    • H05B41/38Controlling the intensity of light
    • H05B41/39Controlling the intensity of light continuously
    • H05B41/392Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor
    • H05B41/3921Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations
    • H05B41/3924Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations by phase control, e.g. using a triac
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/37Converter circuits
    • H05B45/3725Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/382Switched mode power supply [SMPS] with galvanic isolation between input and output

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Nuldoorgangsdetector omvattende een gelijkrichterschakeling, een bufferelement voor het opslaan van energie van het gelijkgerichte wisselspanningsignaal en voor het afgeven van deze energie aan een koppelelement met galvanische scheiding, een omzettingsschakeling voor het omzetten van het gelijkgerichte wisselspanningsignaal in een stuursignaal dat indicatief is voor de nuldoorgang, een door het stuursignaal aangestuurd schakelelement voor het regelen van het doorgeven van de in het bufferelement opgeslagen energie; en dimmer omvattende een dergelijke nuldoorgangsdetector.

Description

Nuldoorgangsdetector, gebruik van een dergelijke detector en dimmer omvattende een dergelijke detector.
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het omzetten van een wisselspanningsignaal met een nuldoorgang in een voor de nuldoorgang indicatief uitgangssignaal, en meer bepaald op een nuldoorgangsdetector. De uitvinding heeft tevens betrekking op het gebruik van een dergelijke inrichting in een dimmer, en op een dimmer die een dergelijke inrichting omvat.
Een nuldoorgangsdetector detecteert de nuldoorgangen van een wisselspanningsignaal. De detectie van nuldoorgang van het net is van belang om bijvoorbeeld elektrische energie van het net naar een belasting te kunnen regelen of om digitale data gesynchroniseerd over het net te kunnen versturen.
In de stand van de techniek zijn nuldoorgangsdetector schakelingen met galvanische scheiding bekend voor gebruik in een dimmer voor verlichting, bijvoorbeeld in een dimmer voor LED lampen of ESL lampen. Dergelijke schakelingen gebruiken een gelijkrichterschakeling voor het gelijkrichten van de netspanning en een opto-coupler waarvan de LED ingangsklemmen met tussenvoeging van een weerstand verbonden zijn met de uitgangsklemmen van de gelijkrichterschakeling. De opto-coupler zal dus afgeschakeld worden gedurende een korte periode rondom elke nuldoorgang. Het nadeel van een dergelijke schakeling is dat er bijna continu stroom loopt door de LED van de opto-coupler waardoor de opto-coupler snel veroudert en de schakeling veel energie verbruikt. Verder zal de nauwkeurigheid van een dergelijke schakeling grotendeels bepaald worden door de elektrische specificaties van de opto-coupler en typisch niet zeer hoog zijn.
De onderhavige uitvinding heeft als doel een inrichting van het in de aanhef beschreven type te verschaffen waarbij het elektrisch verbruik lager is dan bij de huidige gangbare alternatieven.
Daartoe onderscheidt de inrichting volgens de uitvinding zich daarin dat deze omvat: - een gelijkrichterschakeling voor het gelijkrichten van het wisselspanningsignaal; welke gelijkrichterschakeling een invoerzijde heeft voor het wisselspanningsignaal en een uitvoerzijde voor het uitvoeren van het gelijkgerichte wisselspanningsignaal; - een koppelelement met een invoerzijde en een uitvoerzijde, welke invoer- en uitvoerzijde galvanisch gescheiden zijn; - een buf ferelement voor het opslaan van energie van het gelijkgericht wisselspanningsignaal en voor het ten minste gedeeltelijk afgeven van deze energie aan de invoerzijde van het koppelelement; een omzettingsschakeling voor het omzetten van het gelijkgerichte wisselspanningsignaal in een stuursignaal dat indicatief is voor de nuldoorgang; - een door het stuursignaal aangestuurd schakelelement dat ingericht is om het al dan niet doorgeven van de in het bufferelement opgeslagen energie te regelen, zodanig dat aan de uitvoerzijde van het koppelelement een voor de nuldoorgang indicatief uitgangssignaal wordt gegenereerd.
Op die manier zal het koppelelement enkel gedurende een periode rondom een nuldoorgang energie ontvangen en omzetten naar de uitvoerzijde daarvan, en zal het elektrisch energieverbruik aanzienlijk lager zijn dan in de schakelingen van de stand van de techniek. Door het gebruik van een schakelelement met een stuursignaal kan deze periode kort worden gehouden. Verder kan de omzettingsschakeling ingericht zijn om een hoge nauwkeurigheid te waarborgen.
Volgens een voordelige uitvoeringsvorm omvat de omzettingsschakeling een vergelijkingsschakeling die ingericht is voor het vergelijken van het gelijkgericht wisselspanningsignaal met een referentiespanning voor het genereren van het stuursignaal. Door een vergelijkingsschakeling te voorzien kan een zeer nauwkeurige nuldoorgangsdetectie worden gewaarborgd. Meer bepaald genereert de uitgang van deze vergelijkingsschakeling een stuursignaal bestaande uit een korte puls rondom elke nuldoorgang.
Volgens een voordelige uitvoeringsvorm is het bufferelement een condensator. Dit zal typisch een condensator met een relatief kleine capaciteit zijn, typisch gelegen tussen 0,5 en 10 nF wanneer het wisselspanningsignaal de netspanning is.
Volgens een voordelige uitvoeringsvorm is het koppelelement ingericht voor het galvanisch gescheiden doorgeven van een puls van de invoerzijde naar de uitvoerzijde daarvan. Het koppelelement kan bijvoorbeeld een optisch-elektrische koppeling of een magnetische koppeling zijn. Volgens de voorkeursuitvoering is het koppelelement een opto-coupler. Deze heeft het voordeel goedkoop en relatief klein te zijn.
Volgens een voordelige uitvoeringsvorm zijn de invoerzijde van het koppelelement en het schakelelement in serie met elkaar verbonden. De condensator staat dan bij voorkeur parallel met deze serieschakeling.
Volgens een voordelige uitvoeringsvorm is het schakelelement voorzien van een stroombegrenzingselement voor het begrenzen van de stroom doorheen het schakelelement. Op die manier zal ook de stroom doorheen het koppelelement begrensd zijn. Volgens een mogelijke uitvoering is het schakelelement een transistor met een invoerzijde voor het stuursignaal en is het stroombegrenzingselement een weerstand die in serie verbonden is met het schakelelement en de invoerzijde van het koppelelement.
Volgens een voordelige uitvoeringsvorm omvat de vergelijkingsschakeling een serieschakeling van een vergelijkingstransistor en ten minste één weerstand. Deze serieschakeling staat dan bij voorkeur in parallel met de buffercondensator. Op die manier dienen geen bijkomende (lagere) DC voedingen gecreëerd te worden voor het voeden van de vergelijkingstransistor, waardoor het aantal componenten beperkt blijft. De transistor kan bijvoorbeeld een bipolaire transistor of een FET transistor zijn, waarvan respectievelijk de collector of drain verbonden is met een weerstand. Volgens een verder ontwikkelde uitvoeringsvorm heeft de vergelijkingstransistor een invoerzijde (bijvoorbeeld respectievelijk de basis of de gate in het geval van een bipolaire of een FET transistor) die door middel van een spanningsdeler verbonden is met de uitvoerzijde van de gelijkrichterschakeling. Op die manier zal de invoerzijde van de vergelijkingstransistor een gelijkgericht spanningsignaal zien met een lagere amplitude dan deze aan de uitgang van de gelijkrichterschakeling.
Volgens een voordelige uitvoeringsvorm omvat de vergelijkingsschakeling een filterschakeling voor het omvormen van het gelijkgericht wisselspanningsignaal ten einde de nuldoorgang daarvan te beïnvloeden. De vergelijkingsschakeling is dan ingericht om het omgevormd gelijkgericht wisselspanningsignaal te vergelijken met een referentiesignaal. Door een dergelijk filter in combinatie met de vergelijkingsschakeling wordt de detectie-uitgangspuls verschoven in de tijd en is deze instelbaar ten opzichte van de nuldoorgang van het wisselspanningsignaal. Door deze instelbare tijdsverschuiving dient een toestel waarin een inrichting volgens de uitvinding gebruikt wordt, bijvoorbeeld een dimmer, een schakelaar, en dergelijke, geen rekening te houden met de vertraging die aanwezig is in het toestel om de synchronisatie met het net correct uit te voeren. Het toestel hoeft de vertraging immers niet zelf te compenseren, omdat deze gecompenseerd kan worden met het filter.
Volgens nog een andere mogelijke uitvoeringsvorm omvat de vergelijkingsschakeling een comparator chip. Het voordeel hiervan is dat de nauwkeurigheid zeer hoog is.
Volgens een voordelige uitvoeringsvorm is de gelijkrichterschakeling ingericht om de amplitude van het gelijkgericht wisselspanningsignaal te verlagen ten opzichte van de amplitude van het wisselspanningsignaal. Dit kan bijvoorbeeld geïmplementeerd worden door de nodige weerstanden te voorzien aan de ingangsklemmen van de gelijkrichterschakeling voor het vormen van een spanningsdeler.
De uitvinding heeft ook betrekking op een inrichting volgens één van de hierboven beschreven uitvoeringsvormen voor gebruik met de netspanning als om te zetten wisselspanning.
De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting volgens één van de hierboven beschreven uitvoeringsvormen voor gebruik in een dimmer, in het bijzonder een dimmer van energiezuinige lampen, bijvoorbeeld LED lampen of ESL lampen.
Ten slotte heeft de uitvinding betrekking op een dimmer, in het bijzonder voor energiezuinige lampen, bijvoorbeeld LED lampen of ESL lampen, omvattende een inrichting volgens één van de hierboven beschreven uitvoeringsvormen.
De onderhavige uitvinding zal nader toegelicht worden aan de hand van een aantal geenszins beperkende uitvoeringsvoorbeelden met verwijzing naar de figuren in bijlage, waarin:
Figuur 1 een blokschema toont van een eerste uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding;
Figuur 2 een blokschema toont van een tweede uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding;
Figuur 3 een gedetailleerd schema toont van een derde uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding; Figuur 4 een grafiek illustreert van de netspanning VneT, de bufferspanning VBUF en de uitgangsspanning VUIT in functie van de tijd voor de derde uitvoeringsvorm van figuur 3; en Figuur 5 een vergroot beeld toont van de grafiek van figuur 4 rondom de nuldoorgang van de netspanning V^t.
Figuur 1 toont schematisch een eerste uitvoeringsvorm van een nuldoorgangsdetectorschakeling met galvanische scheiding volgens de uitvinding, welke detectorschakeling bedoeld is om de nuldoorgangen van een wisselspanningsignaal te detecteren en om voor elke nuldoorgang een pulssignaal te produceren. De detectie van een nuldoorgang van een wisselspanning, typisch de netspanning, wordt bijvoorbeeld gebruikt om elektrische energie van een voedingsbron, typisch het net, naar een belasting te kunnen regelen of om digitale data gesynchroniseerd te kunnen versturen. Een mogelijke toepassing van een dergelijke detector betreft een lichtdimmer. Hierbij is de nuldoorgang van het net van belang voor het instellen van de dimstand, en met name de verhouding van de schakel-aan-tijd ten opzichte van de schakel-af-tijd, zodanig dat bij elke alternatie een gelijke hoeveelheid energie afgegeven wordt aan de belasting, bijvoorbeeld een lamp, waardoor flikkering van de lamp vermeden zal worden.
De inrichting omvat een gelijkrichterschakeling 10, bijvoorbeeld een bruggelijkrichter, voor het gelijkrichten van een wisselspanningsignaal 1, typisch de netspanning. De gelijkrichterschakeling 10 heeft twee ingangsklemmen 11, 12 waartussen het wisselspanningsignaal 1 aangelegd wordt, en twee uitgangsklemmen 13, 14 voor het uitvoeren van het gelijkgericht wisselspanningsignaal 2. De uitgang 13, 14 van de gelijkrichterschakeling 10 is verbonden met een bufferelement 30 waarin energie kan worden opgeslagen. Het gelijkgericht signaal 2 wordt onder andere gebruikt om het bufferelement van energie te voorzien. Dit houdt typisch in dat een buffercondensator wordt opgeladen. Aangezien bij voorkeur gewerkt wordt met kleine stroompulsen, zie verder, zal deze energiebuffer typisch klein zijn en bijvoorbeeld een condensator zijn met een capaciteit gelegen tussen 0,1 en 20 nF, en bij voorkeur tussen 0,5 en 10 nF.
De uitgang 31 van het buf ferelement 30 is verbonden met de serieschakeling van een schakelelement 50 en een koppelelement 20 met galvanische isolatie dat een stroom doorheen de ingangszijde 21, 22 omzet in een stroom/spanning aan de uitgangszijde 23, 24. Het koppelelement 20 is typisch een opto-coupler of een kleine impulstransformator die ervoor zorg draagt dat de uitgangszi j de 23, 24 met het uitgangssignaal 4 galvanisch gescheiden is van de ingangszijde 21, 22 van het koppelelement 20. Verder is een omzettingschakeling 40 voorzien waarvan de ingangsklemmen 41, 42 verbonden zijn met de uitgangsklemmen 13, 14 van de gelijkrichter 10. De omzettingschakeling 40 is bedoeld voor het genereren van een stuursignaal 3 dat de nuldoorgang aangeeft, bijvoorbeeld een stuursignaal dat in de buurt van elke nuldoorgang van het wisselspanningsignaal 1 een korte puls vertoont. De uitgang 43, 44 van de omzettingsschakeling 40 wordt gebruikt voor het aansturen van een schakelelement 50, waarbij dit aansturen zodanig is dat het schakelelement normaal open is en zich kortstondig sluit in de buurt van elke nuldoorgang om zo een stroompuls doorheen de ingangszijde 21, 22 van het koppelelement 20 op te wekken. Immers, wanneer het schakelelement 50 zich sluit kan de energie opgeslagen in het bufferelement 30 doorgegeven worden aan het koppelelement 20, typisch door het ontladen van een buffercondensator 30. Het schakelelement 50 is bij voorkeur een stroombegrensde elektronische schakelaar, zodanig dat het bufferelement energie met een begrensd vermogen doorgeeft aan het elektro-optisch of magnetisch koppelelement 20. De stroombegrenzing zal er tevens voor zorgen dat de stroompiek doorheen het koppelelement 20 begrensd blijft. Op die manier kan men voor het koppelelement 20 een opto-coupler met een lage ingangsstroom voorzien, waarbij deze binnen de specificaties daarvan kan gebruikt worden. In het geval dat het bufferelement 30 een condensator is, zal deze condensator zich dus ontladen wanneer de schakelaar van het schakelelement 50 gesloten is en een begrensde stroompiek doorheen het koppelelement 20 teweegbrengen.
Een dergelijke schakeling heeft het voordeel dat deze zeer energiezuinig ontworpen kan worden aangezien het koppelelement enkel in een korte periode rondom de nuldoorgang zal geleiden. Verder zal in het geval van een opto-coupler de degradatie van de LED in de opto-coupler veel trager verlopen waardoor de levensduur van de opto-coupler langer zal zijn en de performantie langer optimaal zal blijven dan in de schakeling van de stand van de techniek die werd beschreven in de beschrijvingsinleiding.
Merk op dat het bufferelement 30 niet noodzakelijk een condensator moet zijn, maar bijvoorbeeld ook een spoel kan zijn of een combinatie van condensator(en) en spoel(en). Hierbij worden de waarden van de condensator(en) en/of de spoel(en) zodanig gekozen dat deze een bufferelement vormen dat in staat is om energie op te slaan en door te geven aan het koppelelement 20 telkens een stuursignaal 3 een nuldoorgang aangeeft, waarbij het schakelelement 50 in een zeer korte tijdsperiode rond de nuldoorgang gesloten staat en buiten die zeer korte tijdsperiode open staat. Merk op dat de vakman begrijpt dat een equivalent circuit denkbaar is waarbij het schakelelement 50 parallel geschakeld is over het koppelelement 20. In dit geval zullen de open en gesloten standen omgekeerd zijn.
Figuur 2 illustreert een tweede uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding. De omzettingschakeling 40 wordt hier gevormd door een comparator 7 0 die voorafgegaan wordt door een filter 60. Door het voorzien van een dergelijk filter 60 kan de timing van de puls worden beïnvloed. Immers, door een dergelijk filter 60 kan men de nuldoorgang van het gelijkgericht wisselspanningsignaal verschuiven in de tijd, en kan men meer in het bijzonder de detectie van de nuldoorgang door de comparator 70 vervroegen. Volgens een andere mogelijkheid, kan men een kleine comparatorchip 70 met een instelbare referentiespanning gebruiken. De comparator 70 veroorzaakt tussen zijn uitgangsklemmen 43, 44 een kleine spanningspuls 3 bij detectie van elke nuldoorgang. Deze kleine spanningspulsen 3 zorgen voor een kortstondig sluiten van de schakelaar 50 bij elke nuldoorgang. Door een comparator te gebruiken kan de nuldoorgang met grote nauwkeurigheid gebeuren. Het filter 60 onderdrukt storingen op het net, om een voldoende nauwkeurigheid van de nuldoorgangsdetectie te waarborgen bij een vervuild net. Het filter 60 in combinatie met de comparator 7 0 biedt ook de mogelijkheid tot een instelbare, verschuifbare timing van de comparator uitgangspuls 43 ten opzichte van de werkelijke nuldoorgang van de netspanning. Bijvoorbeeld, door een juiste instelling van de tijdsverschuiving wordt het mogelijk om de dode tijd of vertragingstijd van een elektronische vermogensturing van het net, welke gesynchroniseerd wordt met dit type nuldoorgangsdetector, te compenseren.
Nu zal een gedetailleerde uitvoering van een derde uitvoeringsvorm van de inrichting beschreven worden met verwijzing naar figuur 3. Aan de ingangsklemmen 111, 112 van een gelijkrichterschakeling 110 wordt een wisselspanningsignaal 1 aangelegd. De gelijkrichterschakeling omvat een bruggelijkrichter 118 maar de vakman zal begrijpen dat andere gelijkrichters tevens binnen het kader van de uitvinding vallen. Tussen de ingangsklemmen 111, 112 zijn bij voorkeur weerstanden 115, 116 en een optionele condensator 117 voorzien. Deze optionele condensator 117 kan toegevoegd worden aan de schakeling om een bijkomende filtering van het net te verkrijgen. De weerstanden 115, 116 vormen samen met de weerstanden 161, 162, 163, 180, 175, 152, een spanningsdeler die zorgt voor een gelijkgerichte spanning met een gereduceerde amplitude. In het geïllustreerde voorbeeld zorgt de spanningsdeler voor een amplitude die ongeveer drie keer kleiner is dan deze van het wisselspanningsignaal 1. Merk op dat deze spanningsdeler op vele verschillende manieren kan uitgevoerd zijn, en dat de gebruikte schakeling van weerstanden slechts een voorbeeld is.
De uitgangsklemmen 113, 114 van de gelijkrichterschakeling 110 zijn verbonden met een omzettingschakeling 14 0 die een filter 161-164 verbonden met de ingang van comparatortransistor 172 omvat. Het filter bestaat uit drie weerstanden 161, 162, 163 en een condensator 164. De vakman zal echter begrijpen dat andere uitvoeringen van een dergelijk filter denkbaar zijn. De waarden van de weerstanden en condensator zijn berekend om het gelijkgericht wisselspanningsignaal 2 zodanig te veranderen in de tijd dat de detectie van de nuldoorgang door de comparatortransistor 172 op het gewenste ogenblik gebeurt. Verder dient men bij het kiezen van de waarden van de weerstanden 161-163 rekening te houden met de gewenste spanningsdeling, zie hierboven. Wanneer de spanning bij ingang van de comparatortransistor 172 - dit is de basis van de bipolaire transistor 172 - beneden een bepaald spanningsniveau daalt, schakelt transistor 172 uit, waardoor de spanning aan de collector daarvan, i.e. aan uitgang 143 toeneemt. De toename van deze spanning is begrensd door de diode 174, in dit voorbeeld een Light Emitting Diode (LED) 174. De spanningspuls op uitgang 143 vormt dus een stuursignaal dat een schakel trans is tor 151 van het schakelelement 150 aanschakelt.
De uitgangsklemmen 113, 114 van de gelijkrichterschakeling 110 zijn verbonden met een buffercondensator 130. Tussen uitgangsklem 113 en buffercondensator 130 is een weerstand 180 en een diode 181 voorzien. De weerstand 180 bepaalt mee de oplaadkarakteristiek van de condensator 130 en de diode 181 voorkomt dat condensator 130 ongewenst zou kunnen ontladen via weerstanden 161, 162 en 163 zodat er niet onnodig energie verspild zou worden.
Bij een spanningspuls op uitgang 143 schakelt schakeltransistor 151 aan, waardoor de buffercondensator 130 zich kan ontladen doorheen de serieschakeling van de opto-coupler 120, de schakeltransistor 151 en de weerstand 152. Deze weerstand 152 begrenst de stroom die doorheen de optische koppeling 120 loopt. Wanneer de spanning aan de ingang van de vergelijkingstransistor 172 opnieuw gestegen is tot boven een bepaald niveau, dan gaat transistor 172 terug geleiden, waardoor de spanning bij de uitgang 143 opnieuw daalt en de schakeltransistor 151 wordt uitgeschakeld.
Verder kan aan de uitgang van de opto-coupler 120 een bijkomend filter voorzien zijn. Dit filter wordt in de schakeling van figuur 3 gevormd door de condensator 126 en weerstand 125. Dit extra filter zorgt voor een bijkomende HF onderdrukking voor heel vlugge en zeer korte hoogspanningsspikes met hoog HF-spectrum van het ingangsignaal 1; dergelijke spike-signalen kunnen zich afhankelijk van PCB routing en componenten capacitief doorkoppelen tot aan de uitgang van de opto-coupler 120.
De schakeling van figuur 3 heeft naast de reeds voor figuur 1 en 2 besproken voordelen (laag elektrisch verbruik, zeer nauwkeurig) het voordeel dat het aantal componenten beperkt is en dat de schakeling zeer robuust is.
De vakman zal begrijpen dat figuur 3 slechts een mogelijke uitvoering is en dat vele equivalenten van een dergelijke uitvoering binnen het kader van de uitvinding vallen. Zo zou men een gelijkaardige schakeling kunnen bouwen gebruikmakend van FET transistors in plaats van bipolaire transistors. Ook zou men de volledige schakeling in de vorm van een geïntegreerde schakeling kunnen vervaardigen.
Figuur 4 toont een grafiek van de netspanning Vnet/ de buffer spanning VBUF en de uitgangsspanning VUIT voor de derde uitvoeringsvorm die geïllustreerd is in figuur 3. De bufferspanning VBUf is de spanning over de buffercondensator 13 0 en de uitgangsspanning VuiT is de spanning bij de uitgangsklem 124, waarbij de, aarde als referentie is gebruikt, zie figuur 3. Een detail van deze spanning V0IT in de buurt van een nuldoorgang is geïllustreerd in figuur 5. In figuur 5 is duidelijk te zien dat de buf ferspanning VBUF vlak vóór de nuldoorgang begint af te nemen. Het verloop van de buf ferspanning VBUF na het aanschakelen van schakeltransistor 151 toont het ontladen van de condensator 130 doorheen de diode van de opto-coupler 120. Door een gepaste keuze van de buffercondensator 130 en de stroombegrenzingsweerstand 152 wordt ervoor gezorgd dat dit ontladen zeer snel plaatsvindt. Het ontladen van de buffercondensator 130 veroorzaakt dus een stroompuls doorheen de serieschakeling van schakeltransistor 151 en optisch koppelelement 120, waardoor tevens een stroompuls aan de uitgangszijde 123, 124 wordt opgewekt welke aanleiding geeft tot een spanningsverloop νυΓΓ dat geïllustreerd is in figuur 5. De vakman zal begrijpen dat in equivalente schakelingen ook. gewerkt kan worden met spanningspulsen aan de uitgangszijde in plaats van stroompulsen.
De hierboven beschreven uitvoeringsvormen van nuldetectorschakelingen kunnen op voordelige wijze gebruikt worden in een dimmer voor verlichting, in het bijzonder energiezuinige lampen zoals LED lampen of ESL lampen.
De vakman zal begrijpen dat de uitvinding niet beperkt is tot de hierboven beschreven uitvoeringsvoorbeelden en dat vele varianten denkbaar zijn welke vallen binnen het kader van de uitvinding dat enkel bepaald wordt door de hiernavolgende conclusies.

Claims (18)

1. Inrichting voor het omzetten van een wisselspanningsignaal (1) met een nuldoorgang in een voor de nuldoorgang indicatief uitgangssignaal (4), omvattende: een gelijkrichterschakeling (10; 110) voor het gelijkrichten van het wisselspanningsignaal (1) ; welke gelijkrichterschakeling (10; 110) een invoerzijde (11,12; 111,112) heeft voor het wisselspanningsignaal (1) en een uitvoerzijde (13,14; 113,114) voor het uitvoeren van het gelijkgerichte wisselspanningsignaal (2); - een koppelelement (20;120) met een invoerzijde (21,22) en een uitvoerzijde (23,24; 123,124), welke invoer- en uitvoerzijde galvanisch gescheiden zijn; - een bufferelement (30; 13 0) voor het opslaan van energie van het gelijkgerichte wisselspanningsignaal (2) en voor het afgeven van deze energie aan de invoerzijde (21) van het koppelelement (20; 120); - een omzettingsschakeling (40; 140) voor het omzetten van het gelijkgerichte wisselspanningsignaal (2) in een stuursignaal (3) dat indicatief is voor de nuldoorgang; - een door het stuursignaal (3) aangestuurd schakelelement (50; 150) dat ingericht is om het al dan niet doorgeven van de in het buf f erelement (50; 150) opgeslagen energie te regelen zodanig dat aan de uitvoerzijde (23,24) van het koppelelement (20; 120) een voor de nuldoorgang indicatief uitgangssignaal (4) wordt gegenereerd; met het kenmerk, dat de omzettingsschakeling (40; 14 0) een filterschakeling (60; 161-164) omvat waarbij het gelijkgerichte wisselsignaal (2) veranderbaar is in de tijd zodat een instelbare, verschuifbare timing van het stuursignaal (3) ten opzichte van de werkelijke nuldoorgang van de netspanning verkregen wordt.
2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de omzettingsschakeling (40; 140) verder een vergelijkingsschakeling (70; 172,175) omvat die ingericht is voor het vergelijken van het gelijkgericht wisselspanningsignaal met een referentiespanning.
3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de vergelijkingsschakeling een comparator chip omvat.
4. Inrichting volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de filterschakeling (60; 161-164) ten minste één weerstand (161-163) en ten minste één condensator (164) omvat, waarbij de waarden van deze ten minste één weerstand (161-163) en ten minste één condensator (164) zodanig bepaald zijn, dat het gelijkgerichte wisselspanningssignaal (2) zodanig te veranderen is in de tijd dat de detectie van de nuldoorgang door de vergelijkingsschakeling (70; 172) op het gewenste ogenblik gebeurt.
5. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de omzettingsschakeling (140) een serieschakeling van een vergelijkingstransistor (172) en ten minste één weerstand (175) omvat, welke serieschakeling verbonden is met de uitvoerzijde (113) van de gelijkrichterschakeling (10; 110).
6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de vergelijkingstransistor (172) een invoerzijde heeft die door middel van een spanningsdeler (115,116,152,161,162,163,175, 180) verbonden is met de uitvoerzijde (113,114) van de gelijkrichterschakeling (110) voor het verlagen van de amplitude van het gelijkgericht spanningssignaal.
7. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het koppelelement (20; 120) en het schakelelement (50; 150) in serie met elkaar zijn verbonden.
8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het bufferelement (30; 13Ό) in parallel verbonden is met het in serie verbonden koppelelement (20; 120) en schakelelement (50; 150).
9. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het bufferelement een condensator (130) is.
10. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het koppelelement (20; 120) ingericht is voor het galvanisch gescheiden doorgeven van een puls aan de invoerzijde daarvan naar de uitvoerzijde daarvan.
11. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het koppelelement (20; 12 0) een optischelektrische koppeling of een magnetische koppeling is.
12. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het koppelelement een opto-coupler (120) is.
13. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het schakelelement (150) voorzien is van een stroombegrenzingselement (152) voor het begrenzen van de stroom doorheen het schakelelement (150).
14. Inrichting volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat het stroombegrenzingselement een weerstand (152) is die is serie verbonden is met het schakelelement (150).
15. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het schakelelement een transistor (151) met een invoerzijde voor het stuursignaal is.
16. Inrichting volgens één der 'voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de geli j krichterschakeling (10; 110) ingericht is om de amplitude van het gelijkgericht wisselspanningssignaal (2) te verlagen in vergelijking met de amplitude van het wisselspanningssignaal (1).
17. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies voor gebruik in een dimmer, in het bijzonder een dimmer voor ten minste één lamp.
18. Dimmer, in het bijzonder voor ten minste één lamp, omvattende een inrichting volgens één der voorgaande conclusies.
BE2010/0577A 2010-09-30 2010-09-30 Nuldoorgangsdetector, gebruik van een dergelijke detector en dimmer omvattende een dergelijke detector. BE1019523A5 (nl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE2010/0577A BE1019523A5 (nl) 2010-09-30 2010-09-30 Nuldoorgangsdetector, gebruik van een dergelijke detector en dimmer omvattende een dergelijke detector.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE2010/0577A BE1019523A5 (nl) 2010-09-30 2010-09-30 Nuldoorgangsdetector, gebruik van een dergelijke detector en dimmer omvattende een dergelijke detector.
BE201000577 2010-09-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BE1019523A5 true BE1019523A5 (nl) 2012-08-07

Family

ID=44501592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE2010/0577A BE1019523A5 (nl) 2010-09-30 2010-09-30 Nuldoorgangsdetector, gebruik van een dergelijke detector en dimmer omvattende een dergelijke detector.

Country Status (1)

Country Link
BE (1) BE1019523A5 (nl)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2910852A1 (de) * 1978-04-03 1979-10-04 Ibm Nulldurchgangsdetektorschaltung mit hoher toleranz
US4300075A (en) * 1980-04-10 1981-11-10 The Nuarc Company, Inc. AC Regulator system for quartz iodine lamps
US6380692B1 (en) * 1997-10-02 2002-04-30 Lutron Electronics, Inc. Phase controlled dimming system with active filter for preventing flickering and undesired intensity changes
JP2010192267A (ja) * 2009-02-18 2010-09-02 Mitsubishi Electric Corp 調光装置及び点灯装置及び照明制御システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2910852A1 (de) * 1978-04-03 1979-10-04 Ibm Nulldurchgangsdetektorschaltung mit hoher toleranz
US4300075A (en) * 1980-04-10 1981-11-10 The Nuarc Company, Inc. AC Regulator system for quartz iodine lamps
US6380692B1 (en) * 1997-10-02 2002-04-30 Lutron Electronics, Inc. Phase controlled dimming system with active filter for preventing flickering and undesired intensity changes
JP2010192267A (ja) * 2009-02-18 2010-09-02 Mitsubishi Electric Corp 調光装置及び点灯装置及び照明制御システム

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2665463C2 (ru) Устройство возбуждения и способ возбуждения для возбуждения нагрузки, в частности блока сид, содержащего один или более сид
RU2606387C2 (ru) Блок управления мощностью и способ управления электрической мощностью, выдаваемой на нагрузку, в частности в блок светоизлучающих диодов и блок управления напряжением, для управления выходным напряжением блока преобразователя
US9307601B2 (en) Input voltage sensing for a switching power converter and a triac-based dimmer
TWI489911B (zh) 可全相位啟動三極交流開關之主動洩流電路及使用該主動洩流電路之發光元件電源供應電路與三極交流開關控制方法
US8872444B2 (en) Lighting device for solid-state light source and illumination apparatus including same
US9101010B2 (en) High-efficiency lighting devices having dimmer and/or load condition measurement
US9544962B2 (en) Driver device and driving method for driving an LED unit
EP2741586A1 (en) Duty factor probing of a triac-based dimmer
JP5975375B2 (ja) 2線式調光スイッチ
US20110234104A1 (en) Load determination device and illumination apparatus using same
KR20160033656A (ko) 트라이액 조광기를 갖는 엘이디 램프용 전원공급장치
US9253831B2 (en) Driver device and driving method for driving a load, in particular an led unit
TWI580303B (zh) 具有調光偵測的發光二極體驅動器系統
EP3120667A1 (en) Led (light-emitting diode) -string-derived controller power supply
EP3595414A1 (en) Light-dimming device
RU2695817C2 (ru) Схема возбуждения нагрузки
TW201228453A (en) Full function LED driver for LCD backlighting
CN104853477A (zh) 用于发光二极管(led)驱动器的通用输入和宽输出功能
CN103582995B (zh) 开关功率变换器和基于交流三极管的调光器的输入电压感应
BE1019523A5 (nl) Nuldoorgangsdetector, gebruik van een dergelijke detector en dimmer omvattende een dergelijke detector.
EP3349546B1 (en) Lighting control device
JP2016001619A (ja) 2線式調光スイッチ
WO2023209155A1 (en) Control apparatus and method for controlling two switches of a synchronous buck converter or a resonant hybrid flyback converter
JP2016051545A (ja) Led駆動装置及びこれを用いたled照明装置