DE102006003446A1 - Speiseschaltung mit Leistungserfassung - Google Patents

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Abstract

Die erfindungsgemäße Speiseschaltung (2) enthält eine Einrichtung (3) zur Erfassung der Spannungswelligkeit an einem kapazitiven Spannungsteiler (7), wobei das von dieser Einrichtung abgegebene Signal (S), die von der Last (1) umgesetzte elektrische Leistung kennzeichnet. Die Einrichtung (3) umfasst eine Gleichrichterschaltung (24), die beispielsweise als Villardschaltung ausgebildet ist. Sie ermöglicht eine leistungsarme Erfassung der von der Last (1) umgesetzten Leistung. Wenn zwischen dem Wechselrichter (5) und der Last (1) ein Transformator zur Potentialtrennung vorgesehen ist, erfolgt die Leistungserfassung ohne besondere Potentialtrennungsmaßnahmen somit gegen das Bezugspotential des Wechselrichters (5). Stromwandler, Anzapfungswicklungen oder Optokoppler, wie sie sonst zur Leistungserfassung unmittelbar an der Last (1) erforderlich wären, sind in keinem Fall erforderlich. Die Schaltung ist SMD-freundlich, leistungsarm, einfach und robust

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Speiseschaltung für eine Last und Leistungserfassung an dieser.
  • Beim Betrieb von Leuchtmitteln wird häufig gefordert, zu überwachen, ob an der durch das Leuchtmittel gebildeten Last eine bestimmte Leistung umgesetzt wird und/oder ob sich diese umgesetzte Leistung verändert. Dies soll verständlicherweise einerseits zuverlässig und andererseits mit geringem bauelementetechnischen Aufwand erreicht werden. Außerdem soll die zur Leistungsüberwachung eingesetzte Schaltung möglichst ein geringes Volumen haben und aus Bauelementen bestehen, die sich auf SMD-Leiterplatten einsetzen lassen. Die Erfassung der Leistung soll auch möglich sein, wenn die Last intermittierend und/oder mit einer Spannung betrieben wird, deren Frequenz nicht konstant ist.
  • Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine einfache und zuverlässige Speiseschaltung mit Leistungserfassung zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird mit der Speiseschaltung nach Anspruch 1 gelöst.
  • Die Speiseschaltung enthält einen Wechselrichter, der aus einer ungeglätteten oder auch einer mehr oder weniger geglätteten Gleichspannung eine Wechselspannung erzeugt. Der Wechselrichter weist dazu eine Wechselrichterhalbbrücke und einen kapazitiven Spannungsteiler auf, wobei die Last zwischen die Wechselrichterhalbbrücke und den Spannungsteiler geschaltet ist. Der Wechselrichter arbeitet mit variabler Frequenz freischwingend oder alternativ mit fest vorgegebener Frequenz oder vorgegebener aber wechselnder Frequenz. Es ist auch möglich einen der beiden Schalter oder beide Schalter zur Leistungsmodulation pulsbreitenmoduliert anzusteuern. Der Betrieb des Wechselrichters kann mit einer Frequenz einausgetastet sein, die wesentlich unter der Betriebsfrequenz des Wechselrichters liegt. Die Erfassung der an der Last umgesetzten Leistung geschieht durch eine Detektorschaltung, die die Spannungswelligkeit an dem Spannungsteilerpunkt des kapazitiven Spannungsteilers erfasst und daraus ein Signal ableitet. Dieses kennzeichnet die umgesetzte Leistung sowie Leistungsveränderungen, die sich aus einer Änderung des Ein/Aus-Tastverhältnisses und/oder einer Veränderung der Amplitude der Betriebsspannung des Wechselrichters und/oder einer Veränderung der Last und/oder einer Veränderung der Betriebsfrequenz des Wechselrichters oder anderen Einflussfaktoren ergeben.
  • Dieses Schaltungskonzept ermöglicht die Erzeugung eines die Leistung kennzeichnenden Signals mit unmittelbarem Masse bezug, d.h. bezogen auf die Masse des Wechselrichters. Insbesondere sind keine Transformatoren, Übertrager oder dergleichen voluminöse und schwere Bauelemente erforderlich und zwar auch dann nicht, wenn die Last über einen Transformator an den Wechselrichter angeschlossen ist. Letzteres ist häufig der Fall, wenn als Last niederohmige Leuchtmittel, wie insbesondere Halogenlampen, eingesetzt werden. An dem dazu vorgesehenen Transformator sind auch keinerlei Windungsanzapfungen, Zusatzwicklungen oder dergleichen nötig. Auch können anderweitige potentialtrennende Bauelemente, wie z.B. Optokoppler entfallen. Außerdem gelingt es mit der erfindungsgemäßen Schaltung ein die Leistung kennzeichnendes Signal S zu generieren, das in einen gewünschten Spannungsbereich (z.B. 0 V bis 5 V) fällt.
  • Gegenüber der Überwachung des in der Wechselrichterhalbbrücke fließenden Stroms, beispielsweise über einen Shuntwiderstand, kommt die vorgeschlagene Lösung mit einem wesentlich geringeren Eigenleistungsbedarf aus. Ohmsche Verlustleistung wird, wenn überhaupt, in allergeringstem Maße erzeugt.
  • Die Detektorschaltung enthält vorzugsweise eine Gleichrichterschaltung. Mit dieser kann die Welligkeit des an dem kapazitiven Spannungsteilerpunkt des kapazitiven Spannungsteilers anliegende Spannungswelligkeit leicht erfasst werden. Bevorzugterweise wird als Gleichrichterschaltung eine Villardschaltung eingesetzt. Diese hat zum einen den Vorzug, durch Spannungsverdopplung ein Ausgangssignal mit gewünschter (hoher oder auch verringerter) Amplitude zu liefern. Zum anderen nutzt die Villardschaltung beide Halbwellen der an dem Spannungsteiler anliegenden und der dort anstehenden Gleichspannung überlagerten Wechselspannung. Leistungsabweichungen können somit im Extremfall schon bei der ersten Halbschwingung erkannt werden.
  • Der Wechselrichter kann, wie erwähnt, mit geglätteter oder ungeglätteter Gleichspannung als Betriebsspannung betrieben werden. Der Mittelwert der Betriebsspannung kann zumindest bei einer Ausführungsform der Erfindung durch Phasenanschnitt oder Phasenabschnitt der von einer Gleichrichterbrücke gelieferten welligen Spannung verändert werden. Insbesondere bei Betrieb mit ungeglätteter Gleichspannung, die beispielsweise einem an die Netzwechselspannung angeschlossenen Brückengleichrichter entnommen wird, ist es zweckmäßig, der Gleichrichterschaltung einen Hochpass vorzuschalten. Dieser Hochpass kann dazu genutzt werden, die durch die Spannungswelligkeit der speisenden Gleichspannung verursachte Spannungswelligkeit an dem Spannungsteilerpunkt des kapazitiven Spannungsteilers auszufiltern.
  • Außerdem kann zwischen dem kapazitiven Spannungsteiler und der Detektorschaltung ein Trennkondensator vorgesehen werden, um Gleichspannungsanteile von der Villardschaltung fern zu halten. Der Trennkondensator kann Bestandteil des Hochpasses sein. Es ist jedoch auch möglich, auf den Trennkondensator zu verzichten und den Eingangskondensator der Villardschaltung zugleich als Trennkondensator zu nutzen. Dies reduziert die Bauelementezahl.
  • Der Gleichrichterschaltung wird vorzugsweise ein Tiefpass nachgeschaltet, mit dem die Ansprechzeit der Detektorschaltung gezielt beeinflusst werden kann. Beispielsweise kann die Zeitkonstante des Tiefpasses so eingestellt werden, dass kurzzeitige, gewissermaßen nicht pathologische Lastschwankungen zu keinen signifikanten Signalveränderungen führen.
  • Der Tiefpass kann in die Villardschaltung integriert werden, indem ihrem Ausgangskondensator ein Widerstand vor geschaltet wird. Es wird jedoch bevorzugt, den Tiefpass durch gesonderte Bauelemente zu realisieren.
  • Der kapazitive Spannungsteiler enthält wenigstens zwei Kondensatoren, wobei die Detektorschaltung dann an den ein- zigen Spannungsteilerpunkt angeschlossen ist. Es ist jedoch möglich, in dem kapazitiven Spannungsteiler mehrere, z.B. drei Kondensatoren anzuordnen, wobei die Detektorschaltung dann an dem masseseitigen Kondensator angeschlossen ist. Die Detektorschaltung erhält hier ein Spannungssignal mit verminderter Amplitude. Es entsteht ein Ausgangssignal mit ebenfalls verkleinerter Amplitude. Diesem Nachteil steht der Wegfall eines spannungsfesten Koppelkondensators gegenüber.
  • Die vorgestellte Speiseschaltung eignet sich prinzipiell für ohmsche Lasten, wie Halogenlampen oder Leuchtdioden wie auch für Entladungslampen, die ohne Übertrager zwischen die Wechselrichterhalbbrücke und den kapazitiven Spannungsteiler geschaltet werden können. Des Weiteren eignet sie sich sowohl für freischwingende, d.h. selbst gesteuerte Wechselrichter, wie auch für fremdgesteuerte Wechselrichter. Sie arbeitet weitgehend unabhängig von der aktuellen Arbeits- oder Betriebsfrequenz der Wechselrichterhalbbrücke. Sie kann auch bei Wechselrichtern eingesetzt werden, die getastet arbeitet, d.h. deren Betrieb in schneller Folge freigegeben und gesperrt wird. Solches ist beispielsweise zum Dimmen von angeschlossenen Lampen gebräuchlich. Die Ein/Aus-Tastung des Wechselrichters erfolgt beispielsweise netzsynchron, um Dimmung durch Phasenanschnitt zu erreichen. In freigegebenem Zustand schwingt der Wechselrichter mit einer Frequenz weit oberhalb der Netzfrequenz, beispielsweise oberhalb von 20 kHz. Der zwischen dem Gleichrichter und dem kapazitiven Spannungsteiler vorgesehene Hochpass ist vorzugsweise auf eine Eckfrequenz abgestimmt, die zwischen der niedrigsten Be triebsfrequenz des Wechselrichters und der Frequenz liegt, die der Speisespannung überlagert ist, z.B. 100 Hz.
  • Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschreibung oder Unteransprüchen. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
  • 1 eine erfindungsgemäße Speiseschaltung in schematisierter Prinzipdarstellung,
  • 2 die Speisespannung der Schaltung nach 1 mit überlagerter Ausgangsspannung des Wechselrichters als Diagramm und
  • 3 bis 5 alternative Ausführungsformen der Speiseschaltung jeweils in Prinzipdarstellung.
  • In 1 ist eine zur Speisung einer Last 1 vorgesehene Speiseschaltung 2 dargestellt, die eine Einrichtung 3 zur Erfassung der an der Last 1 umgesetzten Leistung enthält. Die Last 1 ist beispielsweise eine ohmsche Last, beispielsweise in Form einer Glühlampe. Sie kann durch eine Halogenlampe gebildet sein. Auch andere Lasten, wie beispielsweise Leuchtdiodenentladungslampen oder dergleichen, können vorgesehen sein. Die vorzugsweise zweipolige Last 1 ist über einen Transformator 4, an dessen Sekundärwicklung sie angeschlossen ist, an einen Wechselrichter 5 angeschlossen. Der Transformator 5 dient dabei der Spannungs- und Widerstandsanpassung. Ist eine solche nicht erforderlich, kann die Last 1 auch direkt an den Ausgang des Wechselrichters 5 angeschlossen werden, wobei der Transformator 4 dann entfällt.
  • Zu dem Wechselrichter 5 gehören eine Wechselrichterhalbbrücke 6 und ein kapazitiver Spannungsteiler 7. Die Wechselrichterhalbbrücke 6 weist zwei miteinander in Reihe geschaltete elektronische Schalter 8, 9, beispielsweise in Form von Bipolartransistoren, Feldeffekttransistoren oder anderweitigen Bauelementen auf. Der obere Schalter 8 liegt mit einem Anschluss an einer betriebsspannungsführenden Leitung 10 und ist mit seinem anderen Anschluss an einem Verbindungspunkt 11 mit dem anderen Schalter 9 verbunden. Dieser liegt andererseits an Masse 12. Die zwischen der Leitung 10 und Masse 12 vorhandene Betriebsspannung wird beispielsweise mittels einer Graetzbrücke aus der Netzwechselspannung erzeugt.
  • Der kapazitive Spannungsteiler 7 weist zwei Kondensatoren 13, 14 auf, die miteinander in Reihe geschaltet sind. Der Kondensator 13 liegt mit einem Anschluss an der Leitung 10 und mit seinem anderen Anschluss an einem Spannungsteilerpunkt 15, an den auch der Kondensator 14 angeschlossen ist, der mit seinem anderen Anschluss an Masse liegt. Die Primär wicklung des Transformators 4 ist zwischen den Verbindungspunkt 11 und den Spannungsteilerpunkt 15 geschaltet.
  • Die elektronischen Schalter 8, 9 weisen Eingangsanschlüsse auf, die an eine Steuerschaltung 16 angeschlossen sind. Im Falle von Bipolartransistoren bilden die jeweiligen Basen die Eingangsanschlüsse. Die Steuerschaltung 16 ist beispielsweise an Koppelwicklungen 17, 18 angeschlossen, die z.B. an dem Transformator 4 vorgesehen sind. Bevorzugt wird allerdings, die Rückkopplung anstelle durch Koppelwicklungen 17, 18 durch gesonderte Stromwandler zu bewirken, die mit der Primärwicklung des Transformators 4 in Reihe geschaltet sind. Die Koppelwicklungen 17, 18 oder die Stromwandler können dazu dienen, die Schalter 8, 9 alternierend zu schalten, wobei sich die Schaltfrequenz in gegebenen Grenzen relativ frei einstellt. Die Steuerschaltung 16 weist z.B. einen ersten Eingang 19 auf, über den der Betrieb der Wechselrichterhalbbrücke 5 freigegeben und gesperrt werden kann. Außerdem kann die Steuerschaltung 16 einen weiteren Eingang 20 aufweisen, der zur Aufnahme eines Signals eingerichtet ist, das die an der Last 1 umgesetzte Leistung kennzeichnen. Der Eingang 20 kann beispielsweise ein Regeleingang sein, an dem der Ist-Wert der Leistung an der Last 1 aufgenommen wird. Der Eingang 19 kann beispielsweise dafür eingerichtet sein, den Soll-Wert für die Leistung der Last 1 aufzunehmen. Die Steuerschaltung 16 bildet dann die Differenz zwischen Ist-Wert und Soll-Wert und regelt dementsprechend die von dem Wechselrichter 5 an die Last 1 gegebene Leistung, wie an späterer Stelle detaillierter erläutert wird. Des Weiteren kann die Steuerschaltung mit zusätzlichen Eingängen versehen sein, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Zu diesen kann z.B. ein Eingang gehören, der die Betriebsspannung 10 der Halbrücke 5 abfragt oder überwacht und gegebenfalls in die Leistungsberechnung mit einbezieht.
  • Die Einrichtung 3 zur Erfassung der an der Last 1 umgesetzten Leistung erfasst die Spannungswelligkeit an dem Spannungsteilerpunkt 15, d.h. an dem kapazitiven Spannungsteiler 7. Die Spannungswelligkeit liegt im Bereich der Schaltfrequenz der Schalter 8, 9, d.h. im Bereich von 20 kHz oder mehr. Die Frequenz wird über einen Hochpass 21 abgegriffen, zu dem ein Koppelkondensator 22 und gegebenenfalls ein gegen Masse geschalteter Widerstand 23 gehören. Der Koppelkondensator 22 verbindet den Spannungsteilerpunkt 15 mit dem Widerstand 23. Die Eckfrequenz dieses Hochpasses liegt beispielsweise bei 500 Hz, wobei sie auch höher oder niedriger festgesetzt werden kann.
  • An den Hochpass 21 schließt sich eine Gleichrichterschaltung 24 an, die beispielsweise als Villardschaltung ausgebildet ist. Sie enthält in üblicher Villardschaltung zwei Dioden D1, D2, einen Umladekondensator 25 und einen Ausgangskondensator 26. Auf diesem sammelt sich eine Gleichspannung, deren Größe der Amplitude der an dem Spannungsteilerpunkt 15 anstehenden, über der Eckfrequenz des Hochpasses 21 liegenden Wechselspannungskomponente entspricht.
  • An die Gleichrichterschaltung 24 kann optional ein Tiefpass 27 angeschlossen sein, der aus ein oder mehreren Widerständen 28, 29 und einem Kondensator 30 besteht. Die Zeitkonstante des Tiefpasses 27 kann so groß festgelegt sein, dass kurzzeitige Fluktuationen, die nicht zu einer Reaktion des durch die Steuerschaltung 16 gebildeten Reglers führen sollen, ausgefiltert werden.
  • Die insoweit beschriebene Speiseschaltung 2 arbeitet wie folgt:
    In Betrieb liegt an der Leitung 10 eine beispielsweise positive Betriebsspannung an, die z.B. eine hohe Welligkeit aufweist. In 2 ist dies durch eine gestrichelte Linie I veranschaulicht. Die anliegende Spannung steigt von einem wenig über 0 Volt liegenden Wert an und fällt als Sinushalbwelle wieder ab. Dies mit doppelter Netzfrequenz (100 Hz). Erreicht die anliegende Spannung einen vorgegebenen Wert, gibt die Steuerschaltung 16 den Betrieb der Wechselrichterhalbbrücke 6 frei, die somit anschwingt. Die Schalter 8, 9 werden nun mit einer Frequenz von mehreren, vorzugsweise vielen kHz freigegeben und gesperrt. Dies ist in 2 durch den Kurvenzug III angedeutet. Die Last 1 wird dadurch mit Spannung versorgt. Zugleich entsteht an dem Spannungsteilerpunkt 15, der ansonsten mit halber Amplitude der Spannung I folgen würde, eine Wechselspannung mit einer Amplitude, deren Größe der an der Last 1 umgesetzten Leistung entspricht. Der zeitliche Anteil einer Halbwelle, für den diese überlagerte Amplitude an dem Spannungsteilerpunkt 15 anliegt und die Amplitude der anliegenden Spannung beeinflussen ein an dem Ausgang des Tiefpasses 27 anliegendes Signal S, das als Ist-Signal für die umgesetzte Leistung an den Eingang 20 zurückgeführt werden kann. Ist keine direkte Proportionalität zwischen dem Signal S und der Leistung vorhanden, so kennzeichnet das Signal S die Leistung doch eindeutig. Ein Mikrorechner kann dem Signal S einen Leistungswert zuordnen. Je länger der zeitliche Anteil an einer Halbschwingung ist, in der die Wechselrichterhalbbrücke 6 schwingt, und je größer die an dem Spannungsteilerpunkt 15 auftretende Amplitude ist, desto größer sind sowohl das Signal S als auch die an der Last 1 umgesetzte Leistung.
  • Die Einrichtung 3 bildet somit eine effiziente und einfache Schaltung zur Erfassung der Leistung der Last 1, des Kurzschlusses oder der Lastunterbrechung, auch unter den Be dingungen eines getakteten Betriebs und wechselnder Lasten, beispielsweise durch Anschluss unterschiedlicher Lampen, in unterschiedlichen Leistungsklassen und -zahlen oder durch Alterung oder Durchbrennen einzelner Lampen.
  • Die Taktung der Wechselrichterhalbbrücke 6 kann, wie veranschaulicht, lediglich anhand einer entsprechenden Beeinflussung der Steuerschaltung 16 erfolgen, die, wie dargestellt, nur auf die Steuereingänge der Schalter 8, 9 wirkt. Es ist jedoch auch möglich, die Steuerschaltung 16 der Betriebsspannung vorzuschalten, die dann die gleichgerichtete Netzwechselspannung, beispielsweise in Phasenanschnittsschaltung oder Phasenabschnittsschaltung, an die Leitung 10 weitergibt. Auch in diesem Fall kann die Leistungserfassung an dem Spannungsteilerpunkt 15 erfolgen, wobei die Leistung von dem Tastverhältnis (Verhältnis der Zeit für den Betrieb der Wechselrichterhalbbrücke 6 zur gesamten Halbwellenzeit) und der überlagerten Wechselspannungsamplitude abhängt.
  • 3 veranschaulicht eine abgewandelte Ausführungsform. Zur Erläuterung derselben wird vollständig auf die vorstehende Beschreibung verwiesen. Ergänzend gilt, dass der Hochpass 21 entfällt. Als Koppelkondensator 22 dient der Umladekondensator 25, der somit eine Doppelfunktion ausübt.
  • Es ist auch möglich, die Spannungswelligkeit an dem Spannungsteilerpunkt 15 niederohmig auszukoppeln, wie das Ausführungsbeispiel gemäß 4 veranschaulicht. Der untere Kondensator 14 ist hier auf zwei Kondensatoren 14a, 14b aufgeteilt, die eine unterschiedlich große Kapazität aufweisen können. In ihrer Reihenschaltung haben sie vorzugsweise die gleiche Kapazität wie der zuvor beschriebene und benutzte Kondensator 14. Die durch den Laststrom verursachte Spannungswelligkeit an dem Spannungsteilerpunkt 15 wird nunmehr an dem Spannungsteilerpunkt 31 abgenommen, der sich zwischen den Kondensatoren 14a, 14b findet. Zur Auswertung der Spannung kann die bereits beschriebene Gleichrichterschaltung 24 in Form einer Villardstufe dienen, die die Spannungsamplitude vergrößert oder auch, wenn gewünscht, abhängig von ihrer Di- mensionierung, verkleinert. Alternativ können mehrstufige Gleichrichterschaltungen verwendet werden, um eine größere Spannungsvervielfachung zu erzielen. Auch kann die an ihrem Ausgang abgegebene Spannung nachverstärkt werden. Im Ausführungsbeispiel nach 4 ist ein Tiefpass 27 vorhanden, der jedoch optional ist.
  • Die Last 1 muss nicht zwangsläufig eine ohmsche Last sein. Die Kennlinie der Last muss auch nicht unbedingt linear sein. Es kann sich auch um eine Last mit nicht linearer Kennlinie, wie beispielsweise eine Gasentladungslampe 32, handeln. Diese kann über eine Strombegrenzungsdrossel 33 zwischen den Verbindungspunkt 11 und den Spannungsteilerpunkt 15 geschaltet sein. Die Erfassung der umgesetzten Leistung kann wiederum, wie bei den vorstehend beschriebenen Beispielen, durch Abgriff der Spannungswelligkeit an dem Spannungsteilerpunkt 15 oder alternativ an dem Spannungsteilerpunkt 31 erfolgen. Es können alle bereits vorstehend beschriebenen Einrichtungen 3 zur Spannungsauswertung verwendet werden. Ebenso können alle vorgenannten Steuerschaltungen 16, d.h. sowohl Steuerschaltungen, die nur die Steuereingänge der Schalter 8, 9 beeinflussen, als auch Steuerschaltungen, die die Spannung auf der Leitung 10 freigeben und sperren, d.h. die Spannungshalbwellen an- oder abschneiden, verwendet werden.
  • Die erfindungsgemäße Speiseschaltung 2 enthält eine Einrichtung 3 zur Erfassung der Spannungswelligkeit an einem kapazitiven Spannungsteiler 7, wobei das von dieser Einrich tung abgegebene Signal S, die von der Last 1 umgesetzte elektrische Leistung kennzeichnet. Die Einrichtung 3 umfasst eine Gleichrichterschaltung 24, die beispielsweise als Villardschaltung ausgebildet ist. Sie ermöglicht eine leistungsarme Erfassung der von der Last 1 umgesetzten Leistung. Wenn zwischen dem Wechselrichter 5 und der Last 1 ein Transformator zur Potentialtrennung vorgesehen ist, erfolgt die Leistungserfassung ohne besondere Potentialtrennungsmaßnahmen somit gegen das Bezugspotential des Wechselrichters 5. Stromwandler, Anzapfungswicklungen oder Optokoppler, wie sie sonst zur Leistungserfassung unmittelbar an der Last 1 erforderlich wären, sind in keinem Fall erforderlich. Die Schaltung ist SMD-freundlich, leistungsarm, einfach und robust.

Claims (17)

  1. Speiseschaltung (2) mit Leistungserfassung, mit einer Wechselrichterhalbbrücke (5), die wenigstens zwei miteinander in Reihe geschaltete elektronische Schalter (8, 9) aufweist, mit einem kapazitiven Spannungsteiler (7), der wenigstens zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren (13, 14) aufweist, mit einer Last (1), die an die Wechselrichterhalbbrücke (6) und den Spannungsteiler (7) angeschlossen ist, und mit einer Einrichtung (3) zur Erfassung der Spannungswelligkeit an dem kapazitiven Spannungsteiler (7) und zur Erzeugung eines Signals daraus, das die an der Last umgesetzte Leistung kennzeichnet.
  2. Speiseschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (3) zur Erfassung der Spannungswelligkeit an dem kapazitiven Spannungsteiler (7) eine Gleichrichterschaltung (24) enthält.
  3. Speiseschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichterschaltung (24) eine Villard-Schaltung ist.
  4. Speiseschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet; dass der Gleichrichterschaltung (24) ein Hochpass (21) vorgeschaltet ist.
  5. Speiseschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichrichterschaltung (24) ein Trennkondensator (25) vorgeschaltet ist.
  6. Speiseschaltung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkondensator (25) ein Bestandteil des Hochpasses (21) ist.
  7. Speiseschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichrichterschaltung (24) ein Tiefpass (27) nachgeschaltet ist.
  8. Speiseschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochpass (21) eine Eckfrequenz oberhalb 100 Hz aufweist.
  9. Speiseschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kapazitive Spannungsteiler (7) zwei gleich große Kondensatoren (13, 14) aufweist, an deren Spannungsteilerpunkt (15) sowohl die Last (1) als auch die Einrichtung (3) angeschlossen ist, die zur Erfassung der Spannungswelligkeit an dem kapazitiven Spannungsteiler (7) dient.
  10. Speiseschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kapazitive Spannungsteiler (7) drei in Reihe geschaltete Kondensatoren (13, 14a, 14b) aufweist, deren oberer eine Kapazität aufweist, die mit der Kapazität der Reihenschaltung der beiden unteren Kondensatoren (14a, 14b) im Wesentlichen übereinstimmt, und dass die Einrichtung (3) zur Erfassung der Spannungswelligkeit an dem kapazitiven Spannungsteiler (7) an den Spannungsteilerpunkt (31) zwischen den beiden unteren Kondensatoren (14a, 14b) angeschlossen ist.
  11. Speiseschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Last (1) über einen Transformator (4) an die Wechselrichterhalbbrücke (5) und den kapazitiven Spannungsteiler (7) angeschlossen ist.
  12. Speiseschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichterhalbbrücke (6) freischwingend ausgebildet ist.
  13. Speiseschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichterhalbbrücke (6) fremdgesteuert ausgebildet ist.
  14. Speiseschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichterhalbbrücke (6) mit einer Tastschaltung (16) verbunden ist.
  15. Speiseschaltung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Tastschaltung (16) netzsynchron arbeitet.
  16. Speiseschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tastschaltung (16) das von der Einrichtung (3) zur Erfassung der Spannungswelligkeit an dem kapazitiven Spannungsteiler (7) erzeugte Signal zugeführt ist, wobei die Tastschaltung (16) eine Steuerschaltung bildet, die den Betrieb der Wechselrichterhalbbrücke (6) für einen variablen Anteil der Dauer einer Halbwelle der Netzwechselspannung freigibt oder sperrt.
  17. Speiseschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichterhalbbrücke (5) pulbreitenmoduliert angesteuert ist.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009008226A1 (de) * 2009-02-10 2010-09-02 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Schaltungsanordnung zum Betreiben mindestens einer Halogenlampe
WO2010101556A1 (en) * 2009-03-04 2010-09-10 Purespectrum, Inc. Method and apparatus for a dimmable rapid starting cold cathode lamp with high power factor and efficiency
DE102011107089A1 (de) * 2011-07-11 2013-01-17 Austriamicrosystems Ag Spannungsversorgungsanordnung und Verfahren zur Spannungsversorgung einer elektrischen Last

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19500615A1 (de) * 1995-01-11 1996-07-18 Tridionic Bauelemente Gmbh Helligkeitssteuerschaltung für Glühlampen
DE19722124A1 (de) * 1997-05-27 1998-12-03 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Schaltungsanordnung zum Betreiben elektrischer Glühlampen
DE10124219A1 (de) * 2000-07-27 2002-02-21 Samsung Electronics Co Ltd Mikrowellenofen und Verfahren zum Steuern desselben
DE10062047A1 (de) * 2000-12-13 2002-06-20 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Elektronischer Transformator mit guter Immunität gegen Hochspannungsimpulse
DE102004028798A1 (de) * 2004-06-15 2006-01-05 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Schaltung mit Abschalteinrichtung zum Betrieb von Lichtquellen

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19500615A1 (de) * 1995-01-11 1996-07-18 Tridionic Bauelemente Gmbh Helligkeitssteuerschaltung für Glühlampen
DE19722124A1 (de) * 1997-05-27 1998-12-03 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Schaltungsanordnung zum Betreiben elektrischer Glühlampen
DE10124219A1 (de) * 2000-07-27 2002-02-21 Samsung Electronics Co Ltd Mikrowellenofen und Verfahren zum Steuern desselben
DE10062047A1 (de) * 2000-12-13 2002-06-20 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Elektronischer Transformator mit guter Immunität gegen Hochspannungsimpulse
DE102004028798A1 (de) * 2004-06-15 2006-01-05 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Schaltung mit Abschalteinrichtung zum Betrieb von Lichtquellen

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009008226A1 (de) * 2009-02-10 2010-09-02 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Schaltungsanordnung zum Betreiben mindestens einer Halogenlampe
DE102009008226B4 (de) * 2009-02-10 2010-12-02 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Schaltungsanordnung zum Betreiben mindestens einer Halogenlampe
WO2010101556A1 (en) * 2009-03-04 2010-09-10 Purespectrum, Inc. Method and apparatus for a dimmable rapid starting cold cathode lamp with high power factor and efficiency
DE102011107089A1 (de) * 2011-07-11 2013-01-17 Austriamicrosystems Ag Spannungsversorgungsanordnung und Verfahren zur Spannungsversorgung einer elektrischen Last
DE102011107089B4 (de) * 2011-07-11 2013-06-06 Austriamicrosystems Ag Spannungsversorgungsanordnung und Verfahren zur Spannungsversorgung einer elektrischen Last
US9078320B2 (en) 2011-07-11 2015-07-07 Ams Ag Voltage supply arrangement and method for supplying voltage to an electrical load with transistor saturation control

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