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Abstract

本发明涉及一种用于激励至少一个光源(La)的电子镇流器，其中该电子镇流器具有：用于连接电源电压的输入端(UV)；用于连接所述至少一个光源(La)的输出端(A)；振荡器(22)，其设计为在其输出端上提供具有第一频率fosc的振荡器输出信号，其中振荡器(22)具有校准输入端(20)，以便改变第一频率fosc；以及微控制器(12)，用于为所述至少一个光源(La)提供具有在第二频率fsignal附近的至少一个频谱成分的激励信号，其中微控制器(12)与振荡器输出端耦合并且设计为根据第一频率fosc产生第二频率fsignal；其中该电子镇流器还具有激励电路(16)，该激励电路与校准输入端(20)耦合，其中激励电路(16)设计为在电子镇流器的持续工作中通过校准输入端(20)来改变第一频率fosc。此外，本发明还涉及一种用于借助电子镇流器来激励至少一个光源的相应方法。

Description

用于激励至少一个光源的电子镇流器和方法
技术领域
本发明涉及一种用于激励至少一个光源的电子镇流器，其中该电子镇流器具有：用于连接电源电压的输入端；用于连接所述至少一个光源的输出端；振荡器，该振荡器设计为在其输出端上提供具有第一频率fosc的振荡器输出信号，其中该振荡器具有校准输入端，以便改变第一频率fosc；以及微控制器，用于为所述至少一个光源提供具有至少一个在第二频率fsignal附近的频谱分量的激励信号，其中微控制器与振荡器输出端耦合并且设计为根据第一频率fosc来产生第二频率fsignal。此外，本发明还涉及一种用于借助相应的电子镇流器来激励至少一个光源的方法。
背景技术
本发明尤其是涉及如下问题：借助微控制器在使用与微控制器耦合的振荡器的尽可能低的频率fosc的情况下产生具有尽可能高的频率fsignal和尽可能高的频率分辨率的周期信号如PWM(＝脉宽调制)信号。
在光技术领域中，该问题例如在点燃放电灯时出现。也就是说，为了点燃放电灯需要高电压，该高电压通过谐振产生。在常用的且成本低廉的方法中对此激发谐振回路的谐振频率或者谐振频率的谐波频率。为了覆盖谐振回路的所有容差，改变频率(即扫描频率)。为了以尽可能小的最大误差达到有容差的最大值，频率步长的分辨率必须相应地高。在另一应用中，改变灯电流的开关频率以避免灯中的谐振效应。在另一应用中，改变电子电路中的开关频率，以便使得电磁干扰发射的带宽比在固定的开关频率的情况下更宽。
与时间有关的周期信号通常借助微控制器来产生。在此，微控制器通常由具有固定频率fosc的振荡器来时钟控制。通过内部计数器例如所谓的PWM单元可以由此产生具有可调节的频率fsignal或可调节的通断时间的周期信号，并且由微控制器输出。在现有技术中，在固定的可用振荡频率fosc的情况下待生成的信号的频率fsignal越高，则待产生的周期信号的相对频率分辨率越低。
一个例子应对此加以说明：振荡频率fosc为10MHz，即周期持续时间为100ns。在要生成的具有频率fsignal＝10kHz的信号的情况下，周期持续时间包括100μs。相应地，周期持续时间包括振荡频率的时钟的1000个节拍。相对频率分辨率由此为1/1000＝0.1％。然而，如果要产生具有1MHz的频率fsignal的信号，周期持续时间为1μs并且由此为通过振荡频率fosc预先给定的时钟的10个节拍。由此，相对频率分辨率降低到1/10＝10％。在现有技术中，因此相对分辨率与fosc/fsignal的比值成比例。该比值越小，则待产生的信号中的相对频率分辨率就越低。
因此，在现有技术中选择具有频率fosc的振荡器，该振荡器的分辨率1/fosc精细到足以对于具有频率fsignal的信号产生所需的分辨率。例如如果要提供fsignal等于100kHz并且分辨率为1％(即频率可以以1％的步长来调节)的信号，则在现有技术中选择具有100kHz/1％＝10MHz的振荡频率的振荡器。
通常使用在控制器中按标准已设置的具有频率fosc的振荡器来通过微控制器产生具有频率fsignal的信号。相应地，根据集成的振荡器来选择微控制器。为了在微控制器的输出端提供具有高频率fsignal并且此外具有高分辨率的信号，因此通常需要选择良好构建的并且由此昂贵的微控制器。
在现有技术中已知的是：通过振荡器的校准输入端来调节供振荡器使用的信号的频率fosc。这一次性地并且在与其一同设置的电子镇流器投入使用之前被实施，并且此外用于使得不同的电子镇流器在其输出端上为要连接到其上的光源提供类似的信号。
在DE 4301184A1中公开了一种用于至少一个放电灯的控制装置，其具有连接到直流电压源上的逆变器，用于低频地改变通过放电灯的电流流动方向，以及具有电流调节器，其连接到电流传感器上。用于高频率的振荡器可以通过控制信号在工作中改变其高频率，其中由此可以将流经电感和放电灯的电流接通和关断，并且通过调节脉冲宽度而将得到的电流保持恒定。通过改变振荡器的高频率，在此可以避免由于谐振现象而出现的不稳定性。振荡器是常用的VCO(压控振荡器)，其中由其输出的频率可以通过改变施加在其控制输入端上的电压来改变。除了控制输入端之外，VCO还具有校准输入端，借助该校准输入端可以调节所施加的电压与所输出的频率之间的相关性。借助这种控制装置出现了开头所述的问题。
因此，本发明所基于的任务是改进开头所述的电子镇流器和开头所述的方法，使得可以在使用具有振荡频率fosc的给定的振荡器的情况下通过与其耦合的微控制器产生具有尽可能高的频率fsignal和/或尽可能高的频率分辨率的信号。
该任务通过具有权利要求1所述特征的电子镇流器以及通过具有权利要求11所述特征的方法来解决。
本发明基于如下认识：当振荡器在电子镇流器的持续工作中被相应激励时，振荡器的校准输入端可以最优地用于解决上面所描述的任务。因此根据本发明，电子镇流器还具有激励电路，该激励电路与校准输入端耦合，其中激励电路设计为在电子镇流器的持续工作中通过校准输入端改变第一频率fosc。
由此，通过改变(即再校准)振荡器在持续工作中的频率fosc来在持续工作中将由微控制器产生的周期信号的频率fsignal进行调节、改变或者微调。由此可实现的、在周期信号的频率fsignal的调节中的分辨率尤其是与振荡器的频率fosc与由微控制器待产生的信号的频率fsignal之比无关。该分辨率现在仅仅与振荡器的频率fosc本身能够以何种分辨率改变有关。
例如如果要产生具有频率fsignal＝100kHz和分辨率为1％的信号，如上面的例子中那样，则当振荡器在持续的工作中可以以1％的步长来校准时，在极端情况下可以选择具有100kHz的频率fosc的振荡器。由此，得到了与现有技术相比对振荡器的频率fosc明显更低的要求。
通过使用具有可用的低频率fosc的振荡器，可以节约成本地实现与现有技术中相同的结果。尤其是，可以使用具有降低的能力的微控制器来生成与时间相关的信号，因为例如不需要内部PLL(锁相环)用于产生高的中间频率并且内部时钟功能的分辨率可以更低。由此，在微控制器的方面可以实现20％到40％的成本节约。尤其是，替代在现有技术中会需要的外部振荡器，本发明能够针对许多应用实现使用微控制器的内部RC振荡器，以便提供比借助内部的RC振荡器可能实现的振荡频率更高的振荡频率fosc。
尽管如此，本发明可以借助微控制器的内部振荡器或者借助微控制器的外部振荡器来实现。
此外，通过本发明可以降低振荡器的电能消耗，因为该电能消耗通常随着频率fosc而升高。
可校准的振荡器的频率的容差通常高于具有固定频率的振荡器(即谐振器或者石英)的容差。因此，尤其是当所设置的频率fsignal的精确的绝对值允许具有相应的容差时可有利地应用本发明，然而必须保证的是：要产生的与时间有关的信号以确定的分辨率扫过确定的频率范围(如在开头所述的应用例子中的情况那样)。
根据优选的第一实施形式，振荡器与微控制器耦合，使得该振荡器时钟控制该微控制器。可替选地，可以设计的是：微控制器包括定时装置，尤其是脉宽调制装置，该定时装置设计为提供激励信号，其中振荡器与微控制器耦合使得该振荡器时钟控制该定时装置。在此，例如改变定时装置的输出比较值或者预定标值。
优选地，电子镇流器包括校准寄存器，该校准寄存器与振荡器耦合。在此还优选的是：在校准寄存器中可以设置可预先给定的值，其中校准寄存器设计用于在电子镇流器的持续工作中改变可预先给定的值。由此可以以特别简单的方式改变频率fosc并由此改变频率fsignal。
优选地，可预先给定的值可以以0.5％到10％的步长来改变。由此，可以实现在大部分应用中足够精细的频率分辨率。
为了在需要时又恢复起始值，校准寄存器可以设计为存储至少一个可预先给定的值。可替选地或者附加地，也可以设计的是：存储校准寄存器的如下值：在该值的情况下确定谐振，例如用于避免谐振(声学谐振)或者设置谐振(点燃谐振)。
优选地，fsignal与fosc之比在1∶1到100∶1之间。
根据优选的第一实现形式，振荡器如所提及的那样设置在微控制器中。而根据优选的第二实现形式，振荡器也可以设置在微控制器之外。
其他优选的实施形式从从属权利要求中得到。
参照根据本发明的电子镇流器所描述的优选的实施形式及其优点只要可应用则同样适用于根据本发明的方法。
附图说明
现在在下面参照附图更为详细地描述了根据本发明的电子镇流器的一个实施例，其中该附图在示意图中示出了根据本发明的电子镇流器的一个实施例。
具体实施方式
图1在示意图中示出了根据本发明的电子镇流器的结构。该电子镇流器包括块10，在该块中概括有对于本发明而言不那么重要的、对于本领域技术人员已充分已知的元件。在此，例如涉及用于消除无线电干扰、用于整流、用于功率因素校正的元件，桥电路，耦合电容器和谐振电容器、灯电感线圈等等。在块10的输出端A上连接有光源La，在此为放电灯。本发明可以毫无困难地转用到其他类型的光源上。图1中所示的电子镇流器包括供电端子UV，其一方面与块10耦合，另一方面与微控制器12耦合。微控制器12包括接口14，通过该接口能够实现对激励电路16的访问。激励电路16与校准寄存器18耦合并且设计为在电子镇流器的持续工作中改变校准寄存器18中的记录。校准寄存器18与振荡器22的校准输入端20耦合，该振荡器根据施加在其输入端20上的信号将具有频率fosc的信号提供给定时装置24。定时装置尤其可以是脉宽调制装置。
定时装置24在其与微控制器12的输出端耦合的输出端上为至少一个光源提供具有在频率fsignal附近的至少一个频谱成分的激励信号，其中该定时装置根据频率fosc来产生频率fsignal，这对于本领域技术人员而言是充分已知的。
在所示的实施例中，振荡器22是微控制器12的一部分，而振荡器22也可以设置在微控制器12之外，以便激励微控制器12。在所示的实施例中，振荡器22时钟控制定时装置24，然而也可以设计的是：振荡器22时钟控制微控制器12本身，例如通过微控制器12的时钟输入端来进行。
通过接口14因此可能的是：在使用激励电路16的情况下(该激励电路通过校准寄存器18与振荡器22的校准输入端20耦合)，在电子镇流器的持续工作中改变在微控制器12的输出端上提供的信号的频率fsignal。在微控制器12的输出端上提供的信号例如可以用于激励半桥电路的开关，其半桥中点与输出端A耦合以便激励灯La。
除了上面已经提及的优点，本发明还应用于以高的时间分辨率来调节光变换的序列，例如通过投影灯中的色轮来调节。同样，在LED投影中或者在LED背光照明中，可以以高的时间分辨率并且通过使用成本极其低廉的微控制器来控制不同的光水平。
图1所示的微控制器例如可以是AVR族的ATMEL微控制器。该微控制器包括RC振荡器，其中通过校准寄存器18可以将振荡器的各个电容器和欧姆电阻接入或断开。根据本发明，这在持续工作中通过振荡器22的校准输入端20来实现。

Claims (11)

1.一种用于激励至少一个光源(La)的电子镇流器，其中该电子镇流器具有：
-用于连接电源电压的输入端(UV)；
-用于连接所述至少一个光源(La)的输出端(A)；
-振荡器(22)，其设计为在其输出端上提供具有第一频率fosc的振荡器输出信号，其中振荡器(22)具有校准输入端(20)，以便改变第一频率fosc；以及
-微控制器(12)，用于为所述至少一个光源(La)提供具有在第二频率fsignal附近的至少一个频谱成分的激励信号，其中微控制器(12)与振荡器输出端耦合并且设计为根据第一频率fosc产生第二频率fsignal；
其特征在于，
该电子镇流器还具有激励电路(16)，该激励电路与校准输入端(20)耦合，其中激励电路(16)设计为在电子镇流器持续工作中通过校准输入端(20)来改变第一频率fosc。
2.根据权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于，振荡器(22)与微控制器(12)耦合，使得该振荡器时钟控制该微控制器(12)。
3.根据权利要求1或2所述的电子镇流器，其特征在于，微控制器(12)包括定时装置(24)，尤其是脉宽调制装置，该定时装置设计为提供激励信号，其中振荡器(22)与微控制器(12)耦合，使得该振荡器时钟控制该定时装置(24)。
4.根据上述权利要求之一所述的电子镇流器，其特征在于，该电子镇流器包括校准寄存器(18)，该校准寄存器与振荡器(22)耦合。
5.根据权利要求4所述的电子镇流器，其特征在于，在校准寄存器(18)中能够设置能够预先给定的值，其中校准寄存器(18)设计用于在电子镇流器持续工作中改变能够预先给定的值。
6.根据权利要求5所述的电子镇流器，其特征在于，能够预先给定的值能够以0.5％至10％的步长改变。
7.根据权利要求4至6之一所述的电子镇流器，其特征在于，校准寄存器(18)设计为存储至少一个能够预先给定的值。
8.根据上述权利要求之一所述的电子镇流器，其特征在于，fsignal/fosc之比在1∶1到100∶1之间。
9.根据上述权利要求之一所述的电子镇流器，其特征在于，振荡器(22)设置在微控制器(12)中。
10.根据权利要求1至8之一所述的电子镇流器，其特征在于，振荡器(22)设置在微控制器(12)之外。
11.一种用于借助电子镇流器激励至少一个光源(La)的方法，该电子镇流器具有：用于连接电源电压的输入端(UV)；用于连接所述至少一个光源(La)的输出端(A)；振荡器(22)，其设计为在其输出端上提供具有第一频率fosc的振荡器输出信号，其中振荡器(22)具有校准输入端(20)，以便改变第一频率fosc；以及微控制器(12)，用于为所述至少一个光源(La)提供具有在第二频率fsignal附近的至少一个频谱成分的激励信号，其中微控制器(12)与振荡器输出端耦合并且设计为根据第一频率fosc产生第二频率fsignal；
其特征在于包括如下步骤：
在电子镇流器的持续工作中借助与校准输入端(20)耦合的激励电路(16)来改变第一频率fosc。
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