DE102010031669A1

DE102010031669A1 - Buck-Konverter und Verfahren zum Bereitstellen eines Stroms für mindestens eine LED

Info

Publication number: DE102010031669A1
Application number: DE102010031669A
Authority: DE
Inventors: Bernd Rudolph
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2010-07-22
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2030-07-23
Also published as: US20130119883A1; WO2012010485A2; JP2013536665A; CN103026787A; WO2012010485A3; DE102010031669B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Buck-Konverter zum Bereitstellen eines Stroms für mindestens eine LED (D2 bis D5), bei dem zwei Shunt-Widerstände (R3, R2) vorgesehen sind, um einen Hilfsschalter (Q45, Q3) ein- und auszuschalten und damit in Folge den Buck-Hauptschalter (Q2). Die beiden Shunt-Widerstände (R3, R2) sind so angeordnet, dass einer (R2) davon lediglich in der Freilaufphase des Buck-Konverters vom Laststrom durchflossen wird, während der andere Shunt-Widerstand (R3) sowohl in der Auflade- als auch in der Freilaufphase vom Laststrom durchflossen wird. Sie betrifft überdies ein entsprechendes Verfahren zum Bereitstellen eines Stroms (ILED) für mindestens eine LED (D2 bis D5).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Buck-Konverter zum Bereitstellen eines Stroms für mindestens eine LED mit einem Eingang mit einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluss zum Koppeln mit einer Gleichspannungsquelle, einem Ausgang mit einem ersten und einem zweiten Ausgangsanschluss zum Koppeln mit der mindestens einen LED, einer Buckdiode, einer Buckdrossel und einem Buck-Hauptschalter, der eine Steuerelektrode, eine Arbeitselektrode und eine Bezugselektrode aufweist, und einem ersten Hilfsschalter, der eine Steuerelektrode, eine Arbeitselektrode und eine Bezugselektrode aufweist, wobei die Steuerelektrode des ersten Hilfsschalters mit einem Knoten gekoppelt ist, an dem im Betrieb der Schaltungsanordnung eine erste Spannung bereitstellbar ist, die mit dem an die mindestens eine LED bereitgestellten Strom korreliert ist, wobei der Buck-Hauptschalter und die Buckdiode seriell zwischen den ersten und den zweiten Eingangsanschluss gekoppelt sind, wobei die Buckdrossel zwischen dem Verbindungspunkt der Buckdiode und des Buck-Hauptschalters einerseits und den ersten Ausgangsanschluss andererseits gekoppelt ist. Sie betrifft überdies ein entsprechendes Verfahren zum Bereitstellen eines Stroms für mindestens eine LED.
Stand der Technik
Mit dem Vordringen von LEDs in weite Bereiche der Allgemeinbeleuchtung ergibt sich ein großer Bedarf an einfachen und kostengünstigen Stromversorgungsschaltungen für diese Bauteile. Es gibt mittlerweile eine Vielzahl von insbesondere integrierten Schaltungen, die für derartige Anforderungen konzipiert wurden. Lediglich beispielhaft seien hier angeführt die Bausteine LM3402 der Firma National sowie der Baustein LT3474 der Firma Linear Technology. Derartige integrierte Schaltungen sind jedoch für einen Einsatz in Massenprodukten häufig zu teuer und zu unflexibel. Es besteht daher ein Bedarf an einer möglichst kostengünstigen Stromversorgungsschaltung für mindestens eine LED. Ein kostengünstiger Buck-Konverter zum Bereitstellen eines Stroms für mindestens eine LED ist bekannt aus der WO 2009/089912 A1 . Bereits ein derartiger Buck-Konverter ermöglicht sehr geringe Realisierungskosten und einen Platzbedarf, der unter den entsprechenden Vergleichsgrößen bei einer Realisierung durch eine integrierte Schaltung liegt.
Aus der WO 2008/132658 A1 ist eine freischwingende Schaltungsanordnung bekannt, die jedoch im Gegensatz zur bereits erwähnten WO 2009/089912 nur im Critical Conduction Mode oder im Transition Mode, arbeiten kann. Diese Druckschrift lehrt einen Verstärkungstransistor zwischen einem Steuerungshalbleiter und einem Leistungsschalter-Halbleiter zu verwenden, wobei dies nichts anderes als eine bipolare Thyristornachbildung zum Ausschalten des Leistungsschalter-Halbleiters darstellt.
Aus der WO 2008/001246 A1 ist eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Last mit einem Konstantstrom bekannt. Diese umfasst einen Spannungssensor, der eine Steuerschaltung derart beeinflusst, dass ein Effekt der Änderung der Ausgangsspannung auf den Mittelwert des Ausgangsstroms kompensiert wird.
Die US 2007/0013323 A1 befasst sich mit einer Steuerschaltung für den an eine LED bereitgestellten Strom und zeigt die Grundstruktur eines Buck-Konverters zum Betreiben von LEDs im Continuous-Mode.
Zum weiteren Stand der Technik wird verwiesen auf Kelvin Ka-Shing Leung, Henry Shu-Hung Chung: „Dynamic Hysteresis Band Control of the Buck Converter with Fast Transient Response", IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS-II: EXPRESS BRIEFS, VOL. 52, NO. 7, JULY 2005.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, den aus der WO 2009/089912 A1 bekannten Buck-Konverter und das entsprechende Verfahren zum Bereitstellen eines Stroms für mindestens eine LED derart weiterzubilden, dass diese noch kostengünstiger unter gleichzeitiger Erhöhung des Wirkungsgrads des Buck-Konverters ermöglicht werden.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich bei geeigneter Ansteuerung der erste und der zweite Hilfsschalter der WO 2009/089912 A1 durch einen einzigen Hilfsschalter ersetzen lassen. Dies resultiert in einer kostengünstigeren Realisierung eines derartigen Buck-Konverters. Außerdem steigt, wie nachfolgend noch genauer ausgeführt werden wird, der Wirkungsgrad des Buck-Konverters, da die Summe der Widerstände der beiden Strommessshunts bei der erfindungsgemäßen Realisierung kleiner gehalten werden kann als bei der aus der WO 2009/089912 A1 bekannten Lösung.
Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, dass die Bezugselektrode des ersten Hilfsschalters mit einem zweiten Knoten gekoppelt ist, an dem im Betrieb der Schaltungsanordnung eine zweite Spannung bereitstellbar ist, die mit dem an die mindestens eine LED bereitgestellten Strom korreliert ist, wobei der erste Hilfsschalter derart mit dem Buck-Hauptschalter gekoppelt ist, dass durch die erste Spannung der Abschaltzeitpunkt des Buck-Hauptschalters und durch die Summe aus erster und zweiter Spannung der Einschaltzeitpunkt des Buck-Hauptschalters festgelegt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen die Steuerelektrode und die Bezugselektrode des ersten Hilfsschalters die Summe aus der ersten und der zweiten Spannung gekoppelt.
Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die erste und die zweite Spannung derart dimensioniert sind, dass der erste Hilfsschalter in der Freilaufphase des Buck-Konverters vom leitenden in den sperrenden Zustand übergeht. Damit wird die Möglichkeit eröffnet, sowohl die erste Spannung als auch die zweite Spannung an ohmschen Widerständen abzugreifen, die in der Freilaufphase des Buck-Konverters beide vom selben Strom durchflossen werden. Der Zeitpunkt, wann der Hilfsschalter in den sperrenden Zustand übergeht, kann dadurch auf besonders einfache Weise durch Dimensionierung der ohmschen Widerstände, an denen die entsprechende Spannung abgegriffen wird, eingestellt werden.
Bevorzugt umfasst der Buck-Konverter demnach weiterhin einen ersten Shunt-Widerstand sowie einen zweiten Shunt-Widerstand, wobei die am ersten Shunt-Widerstand abfallende Spannung die erste Spannung darstellt, und wobei die am zweiten Shunt-Widerstand abfallende Spannung die zweite Spannung darstellt. Wie bereits erwähnt, kann dann durch einfache Dimensionierung der Shunt-Widerstände festgelegt werden, wann der Buck-Hauptschalter ein- und ausgeschaltet wird. Dadurch werden Maximal- und Minimalwert des an die mindestens eine LED bereitgestellten Stroms auf einfache Weise festgelegt.
Bevorzugt ist der erste Shunt-Widerstand derart angeordnet, dass er zumindest in der Aufladephase des Buck-Konverters von dem an die mindestens eine LED bereitgestellten Strom durchflossen wird. Besonders bevorzugt wird er sowohl in der Aufladephase als auch in der Freilaufphase des Buck-Konverters von dem an die mindestens eine LED bereitgestellten Strom durchflossen. In diesem Zusammenhang ist der erste Shunt-Widerstand bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zwischen den zweiten Ausgangsanschluss und ein Bezugspotential gekoppelt. Da in der Aufladephase des Buck-Konverters noch kein Strom in dem Zweig fließt, in dem die Buckdiode angeordnet ist, ermöglicht eine derartige Anordnung des ersten Shunt-Widerstands die Einstellung des Maximalwerts des an die mindestens eine LED bereitgestellten Stroms. Durch die Positionierung des ersten Shunt-Widerstands zwischen den zweiten Ausgangsanschluss und ein Bezugspotential ist die erste Spannung auf das Bezugspotential bezogen und ermöglicht eine besonders einfache Kopplung an den Hilfsschalter.
Bevorzugt ist der zweite Shunt-Widerstand derart angeordnet, dass er in der Freilaufphase, nicht jedoch in der Aufladephase, des Buck-Konverters von dem an die mindestens eine LED bereitgestellten Strom durchflossen wird. In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, wenn der zweite Shunt-Widerstand zwischen die Buckdiode und ein Bezugspotential gekoppelt ist. Auch hierbei ergibt sich der Vorteil, dass eine besonders einfache Kopplung der zweiten Spannung an den Hilfsschalter erfolgen kann, wenn dieser ebenfalls mit dem Bezugspotential gekoppelt ist.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der erste Shunt-Widerstand größer als der zweite Shunt-Widerstand. Dadurch können beide vom selben Strom durchflossen werden und es ist dennoch sichergestellt, dass die erste Spannung in der Freilaufphase des Buck-Konverters größer ist als die zweite Spannung. Damit bestimmt der erste Shunt-Widerstand den Maximalwert des an die LED bereitgestellten Stroms, während die Summe des ersten und des zweiten Shunt-Widerstands den Minimalwert des an die LED bereitgestellten Stroms festlegt.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst der Buck-Konverter einen zweiten Hilfsschalter, der eine Steuerelektrode, eine Bezugselektrode und eine Arbeitselektrode aufweist, wobei die Bezugselektrode des zweiten Hilfsschalters mit einem Bezugspotential gekoppelt ist, wobei die Arbeitselektrode des zweiten Hilfsschalters mit der Steuerelektrode des Buck-Hauptschalters gekoppelt ist, wobei die Steuerelektrode des zweiten Hilfsschalters mit der Arbeitselektrode des ersten Hilfsschalters gekoppelt ist. Durch diese Maßnahme steuert der erste Hilfsschalter zunächst den zweiten Hilfsschalter an, der wiederum den Buck-Hauptschalter steuert. Bevorzugt ist hierbei die Steuerelektrode des zweiten Hilfsschalters über einen ohmschen Widerstand mit dem ersten Eingangsanschluss gekoppelt. Dadurch wird sichergestellt, dass der zweite Hilfsschalter bei Anlegen einer Versorgungsgleichspannung an den Eingang des Buck-Konverters den Buck-Hauptschalter einschaltet, um ein Anlaufen des erfindungsgemäßen Buck-Konverters zu ermöglichen.
Weiterhin bevorzugt ist die Steuerelektrode des Buck-Hauptschalters über einen ohmschen Widerstand mit dem ersten Eingangsanschluss gekoppelt. Dadurch wird das Ausräumen der Basis des Buck-Hauptschalters, sofern dieser als Bipolartransistor realisiert wird, beschleunigt. Dadurch werden kürzere Schaltzeiten ermöglicht.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die mit Bezug auf den erfindungsgemäßen Buck-Konverter vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten, soweit anwendbar, entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren.
Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)
Im Nachfolgenden wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Buck-Konverters unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, die in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Buck-Konverters zeigt, näher dargestellt.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
1 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Buck-Konverters. Dieser weist einen Eingang mit einem ersten E1 und einem zweiten Eingangsanschluss E2 auf, zwischen denen eine Niedervoltgleichspannungsquelle V1 mit vorliegend 24 V gekoppelt ist. Wenngleich im Nachfolgenden die vorliegende Erfindung am Beispiel der Speisung aus einer derartigen Niedervoltgleichspannungsquelle, die beispielsweise als Batterie ausgeführt sein kann, dargestellt wird, so ist diese ohne Weiteres durch Vorschaltung einer dem Fachmann hinlänglich bekannten Einrichtung aus einer Netzspannung (100 bis 230 V) speisbar.
Der Eingangsanschluss E2 ist mit einem Bezugspotential gekoppelt. Zwischen den ersten E1 und den zweiten Eingangsanschluss E2 ist die Serienschaltung eines Buck-Hauptschalters Q2, einer Buckdiode D1 sowie eines ohmschen Widerstands R2 gekoppelt. Zwischen den Verbindungspunkt des Buck-Hauptschalters Q2 und der Buckdiode D1 einerseits und einen ersten Ausgangsanschluss A1 andererseits ist eine Buckdrossel L1 gekoppelt. Zwischen den Ausgangsanschluss A1 und einen zweiten Ausgangsanschluss A2 sind mehrere LEDs D2 bis D5 gekoppelt. Zwischen den Ausgangsanschluss A2 und das Bezugspotential ist ein ohmscher Widerstand R3 gekoppelt. Die am ohmschen Widerstand R3 abfallende Spannung wird über einen ohmschen Widerstand R7 an die Basis eines Hilfsschalters Q₄₅ gekoppelt, dessen Emitter über einen ohmschen Widerstand R2, der seriell zur Buckdiode D1 gekoppelt ist, ebenfalls mit dem Bezugspotential verbunden ist. Der Kollektor des ersten Hilfsschalters Q₄₅ ist über einen ohmschen Widerstand R4 mit dem ersten Eingangsanschluss E1 gekoppelt. Der Knoten, an dem der ohmsche Widerstand R4 mit dem Kollektor des Hilfsschalters Q₄₅ gekoppelt ist, ist mit der Steuerelektrode eines zweiten Hilfsschalters Q3 gekoppelt. Der Emitter des Hilfsschalters Q3 ist mit dem Bezugspotential gekoppelt. Parallel zur Strecke Steuerelektrode-Bezugselektrode des zweiten Hilfsschalters Q3 ist der Kondensator C1 gekoppelt. Zwischen die Basis des Buck-Hauptschalters Q2 und den ersten Eingangsanschluss E1 ist ein ohmscher Widerstand R8 geschaltet. Weiterhin ist zwischen die Basis des Buck-Hauptschalters Q2 und den Kollektor des zweiten Hilfsschalters Q3 die Parallelschaltung eines ohmschen Widerstands R1 und eines Kondensators C2 gekoppelt.
Zur Funktionsweise: Nach dem Anlegen einer Gleichspannungsquelle V1 zwischen den ersten E1 und den zweiten Eingangsanschluss E2 wird der zweite Hilfsschalter Q3 über den ohmschen Widerstand R4 in den leitenden Zustand geschaltet. Durch den vom Kollektor zum Emitter des zweiten Hilfsschalters Q3 fließenden Strom wird über die Parallelschaltung des ohmschen Widerstands R1 und des Kondensators C2 der Buck-Hauptschalter Q2 in den leitenden Zustand geschaltet. Die Aufladephase des Buck-Konverters hat begonnen. Dabei fließt ein Strom über den Buck-Hauptschalter Q2, durch die Buckdrossel L1, die LEDs D2 bis D5, über den ohmschen Widerstand R3 und das Bezugspotential zurück zum Ausgangsanschluss E2. Solange die Diode D1 sperrt, liegt der Emitter des ersten Hilfsschalters Q₄₅ auf dem Bezugspotential. Durch die Zunahme des Laststroms I_LED steigt die am ohmschen Widerstrand R3 abfallende Spannung U_R3 bis dies bei Überschreiten der Basis-Emitter-Schwellspannung des ersten Hilfsschalters Q₄₅ von ca. 0,6 V dazu führt, dass der erste Hilfsschalter Q₄₅ in den leitenden Zustand geschaltet wird. Dadurch wird der zuvor über den ohmschen Widerstand R4 an den zweiten Hilfsschalter Q3 bereitgestellte Basisstrom über den ersten Hilfsschalter Q₄₅ zum Bezugspotential geleitet. Der zweite Hilfsschalter Q3 geht dadurch in den nichtleitenden Zustand über, wodurch als Folge der Buck-Hauptschalter Q2 ausgeschaltet wird. Die Freilaufphase des Buck-Konverters hat begonnen.
In der Freilaufphase fließt ein Strom vom Bezugspotential über den ohmschen Widerstand R2, die Buckdiode D1, die Buckdrossel L1 sowie die LEDs D2 bis D5 und den ohmschen Widerstand R3 zurück zum Bezugspotential. Durch die am ohmschen Widerstand R2 abfallende Spannung U_R2 wird zunächst der erste Hilfsschalter Q₄₅ noch leitender geschaltet. Da nun der Strom I_LED aufgrund der Entmagnetisierung der Buckdrossel L1 sinkt, sinkt die Basis-Emitter-Spannung U_BE des ersten Hilfsschalters Q₄₅, die sich wie folgt darstellt: U_BE(Q₄₅) = (R2 + R3)·I_LED
Sinkt die Spannung U_BE von Q3 unter die Schwellspannung von 0,6 V, geht der erste Hilfsschalter Q₄₅ in den sperrenden Zustand über. Dadurch kann der zweite Hilfsschalter Q3 über den ohmschen Widerstand R4 wieder eingeschaltet werden, wodurch in der Folge der Buck-Hauptschalter Q2 eingeschaltet wird.
Demgemäß wird der obere Grenzwert des Stroms I_LED bestimmt zu: I_LEDmax = U_BEF(Q₄₅)/R3 und der untere Grenzwert des LED-Stroms bestimmt zu: I_LEDmin = U_BEF(Q₄₅)/(R2 + R3)
Die Frequenz des dreieckförmigen Stroms I_LED wird bestimmt durch die Eingangsspannung V1, die an den LEDs D2 bis D5 abfallende Spannung, die Induktivität der Buckdrossel L1 sowie die Grenzwerte für den minimalen I_LEDmin und den maximalen LED-Strom I_LEDmax.
Der Schalter Q₄₅ wird in Basisschaltung betrieben, welche die schnellste der drei Grundschaltungen darstellt. Deshalb macht es auch Sinn, für die Schalter Q2 und Q3 schnelle Typen zu wählen. In diesem Zusammenhang kann der Schalter Q2 sinnvollerweise als MOSFET realisiert werden. Eine hohe durchgehende Schaltgeschwindigkeit der Schalter des Buck-Konverters ermöglicht eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrads und/oder höhere Schaltfrequenzen, verbunden mit einer Reduktion der Baugröße der Induktivität L1.
Im Vergleich zu dem Buck-Konverter der WO 2009/089912 beträgt der ohmsche Widerstand R2 des vorliegenden Buck-Konverters: R2 (vorliegende Erfindung) = R2(WO 2009/089912) - R3(WO 2009/089912)
Damit hat sich der Wert des ohmschen Widerstands R2 gegenüber dem aus der WO 2009/089912 bekannten Wert für den ohmschen Widerstand R2 deutlich verringert. Dies resultiert in signifikant geringeren Verlusten, wodurch der Wirkungsgrad des vorliegenden Buck-Konverters über dem des bekannten Buck-Konverters. In diesem Zusammenhang ist besonders darauf hinzuweisen, dass der ohmsche Widerstand vom Lastkreisstrom I_LED durchflossen wird, so dass bereits geringste Reduktionen im Widerstandswert zu einer Steigerung des Wirkungsgrads führen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2009/089912 A1 [0002, 0007, 0008, 0008]
WO 2008/132658 A1 [0003]
WO 2009/089912 [0003, 0029, 0029, 0029, 0030]
WO 2008/001246 A1 [0004]
US 2007/0013323 A1 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Kelvin Ka-Shing Leung, Henry Shu-Hung Chung: „Dynamic Hysteresis Band Control of the Buck Converter with Fast Transient Response”, IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS-II: EXPRESS BRIEFS, VOL. 52, NO. 7, JULY 2005 [0006]

Claims

Buck-Konverter zum Bereitstellen eines Stroms für mindestens eine LED (D1 bis D5) mit – einem Eingang mit einem ersten (E1) und einem zweiten Eingangsanschluss (E2) zum Koppeln mit einer Gleichspannungsquelle (V1); – einem Ausgang mit einem ersten (A1) und einem zweiten Ausgangsanschluss (A2) zum Koppeln mit der mindestens einen LED (D2 bis D5); – einer Buckdiode (D1), einer Buckdrossel (L1) und einem Buck-Hauptschalter (Q2), der eine Steuerelektrode, eine Arbeitselektrode und eine Bezugselektrode aufweist; und – einem ersten Hilfsschalter (Q₄₅), der eine Steuerelektrode, eine Arbeitselektrode und eine Bezugselektrode aufweist, wobei die Steuerelektrode des ersten Hilfsschalters (Q₄₅) mit einem Knoten gekoppelt ist, an dem im Betrieb der Schaltungsanordnung eine erste Spannung (U_R3) bereitstellbar ist, die mit dem an die mindestens eine LED (D2 bis D5) bereitgestellten Strom (I_LED) korreliert ist, wobei der Buck-Hauptschalter (Q2) und die Buckdiode (D1) seriell zwischen den ersten (E1) und den zweiten Eingangsanschluss (E2) gekoppelt sind, wobei die Buckdrossel (L1) zwischen den Verbindungspunkt der Buckdiode (D1) und des Buck-Hauptschalters (Q2) einerseits und den ersten Ausgangsanschluss (A1) andererseits gekoppelt ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugselektrode des ersten Hilfsschalters (Q₄₅) mit einem zweiten Knoten gekoppelt ist, an dem im Betrieb der Schaltungsanordnung eine zweite Spannung (U_R2) bereitstellbar ist, die mit dem an die mindestens eine LED (D2 bis D5) bereitgestellten Strom (I_LED) korreliert ist, wobei der erste Hilfsschalter (Q₄₅) derart mit dem Buck-Hauptschalter (Q2) gekoppelt ist, dass durch die erste Spannung (U_R3) der Abschaltzeitpunkt des Buck-Hauptschalters (Q2) und durch die Summe aus erster (U_R3) und zweiter Spannung (U_R2) der Einschaltzeitpunkt des Buck-Hauptschalters (Q2) festgelegt ist.
Buck-Konverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (U_R3) und die zweite Spannung (U_R2) derart dimensioniert sind, dass der erste Hilfsschalter (Q₄₅) in der Freilaufphase des Buck-Konverters vom leitenden in den sperrenden Zustand übergeht.
Buck-Konverter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Steuerelektrode und die Bezugselektrode des ersten Hilfsschalters (Q₄₅) die Summe aus der ersten (U_R3) und der zweiten Spannung (U_R2) gekoppelt ist.
Buck-Konverter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Buck-Konverter weiterhin umfasst: – einen ersten Shunt-Widerstand (R3); sowie – einen zweiten Shunt-Widerstand (R2), wobei die am ersten Shunt-Widerstand (R3) abfallende Spannung die erste Spannung (U_R3) darstellt, und wobei die am zweiten Shunt-Widerstand (R2) abfallende Spannung die zweite Spannung (U_R2) darstellt.
Buck-Konverter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Shunt-Widerstand (R3) derart angeordnet ist, dass er zumindest in der Aufladephase des Buck-Konverters von dem an die mindestens eine LED (D2 bis D5) bereitgestellten Strom (I_LED) durchflossen wird.
Buck-Konverter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Shunt-Widerstand (R3) zwischen den zweiten Ausgangsanschluss (A2) und ein Bezugspotential gekoppelt ist.
Buck-Konverter nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Shunt-Widerstand (R2) derart angeordnet ist, dass er in der Freilaufphase, nicht jedoch in der Aufladephase, des Buck-Konverters von dem an die mindestens eine LED (D2 bis D5) bereitgestellten Strom (I_LED) durchflossen wird.
Buck-Konverter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Shunt-Widerstand (R2) zwischen die Buckdiode (D1) und ein Bezugspotential gekoppelt ist.
Buck-Konverter nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Shunt-Widerstand (R3) größer ist als der zweite Shunt-Widerstand (R2).
Buck-Konverter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Buck-Konverter einen zweiten Hilfsschalter (Q3) umfasst, der eine Steuerelektrode, eine Bezugselektrode und eine Arbeitselektrode ausweist, wobei die Bezugselektrode des zweiten Hilfsschalters (Q3) mit einem Bezugspotential gekoppelt ist, wobei die Arbeitselektrode des zweiten Hilfsschalters (Q3) mit der Steuerelektrode des Buck-Hauptschalters (Q2) gekoppelt ist, wobei die Steuerelektrode des zweiten Hilfsschalters (Q3) mit der Arbeitselektrode des ersten Hilfsschalters (Q₄₅) gekoppelt ist.
Buck-Konverter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektrode des zweiten Hilfsschalters (Q3) über einen ohmschen Widerstand (R4) mit dem ersten Eingangsanschluss (E1) gekoppelt ist.
Buck-Konverter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektrode des Buck-Hauptschalters (Q2) über einen ohmschen Widerstand (R8) mit dem ersten Eingangsanschluss (E1) gekoppelt ist.
Verfahren zum Bereitstellen eines Stroms für mindestens eine LED (D2 bis D5) mittels eines Buck-Konverters, der einen Eingang mit einem ersten (E1) und einem zweiten Eingangsanschluss (E2) zum Koppeln mit einer Gleichspannungsquelle (V1); einen Ausgang mit einem ersten (A1) und einem zweiten Ausgangsanschluss (A2) zum Koppeln mit der mindestens einen LED (D2 bis D5); eine Buckdiode (D1), eine Buckdrossel (L1) und einen Buck-Hauptschalter (Q2), der eine Steuerelektrode, eine Arbeitselektrode und eine Bezugselektrode aufweist, sowie einen ersten Hilfsschalter (Q₄₅), der eine Steuerelektrode, eine Arbeitselektrode und eine Bezugselektrode aufweist, umfasst, wobei die Steuerelektrode des ersten Hilfsschalters (Q₄₅) mit einem Knoten gekoppelt ist, an dem im Betrieb der Schaltungsanordnung eine erste Spannung (U_R3) bereitstellbar ist, die mit dem an die mindestens eine LED (D2 bis D5) bereitgestellten Strom (I_LED) korreliert ist, wobei der Buck-Hauptschalter (Q2) und die Buckdiode (D1) seriell zwischen den ersten (E1) und den zweiten Eingangsanschluss (E2) gekoppelt sind, wobei die Buckdrossel (L1) zwischen den Verbindungspunkt der Buckdiode (D1) und des Buck-Hauptschalters (Q2) einerseits und den ersten Ausgangsanschluss (A1) andererseits gekoppelt ist; folgende Schritte umfassend: a) Koppeln des ersten Hilfsschalters (Q₄₅) mit dem Buck-Hauptschalter (Q2); b) Zuführen der ersten Spannung (U_R3) an die Steuerelektrode des ersten Hilfsschalters (Q₄₅); und c) Zuführen einer zweiten Spannung (U_R2), die mit dem an die mindestens eine LED (D2 bis D5) bereitgestellten Strom (I_LED) korreliert ist, an die Bezugselektrode des ersten Hilfsschalters (Q₄₅); wobei in Schritt a) der erste Hilfsschalter (Q₄₅) derart mit dem Hauptschalter (Q2) gekoppelt wird, dass durch die erste Spannung (U_R3) der Abschaltzeitpunkt des Buck-Hauptschalters (Q2) und durch die Summe der ersten (U_R3) und der zweiten Spannung (U_R2) der Einschaltzeitpunkt des Buck-Hauptschalters (Q2) festgelegt wird.