DE102010042029A1 - Operating device for lamps with low-voltage power supply - Google Patents
Operating device for lamps with low-voltage power supply Download PDFInfo
- Publication number
- DE102010042029A1 DE102010042029A1 DE102010042029A DE102010042029A DE102010042029A1 DE 102010042029 A1 DE102010042029 A1 DE 102010042029A1 DE 102010042029 A DE102010042029 A DE 102010042029A DE 102010042029 A DE102010042029 A DE 102010042029A DE 102010042029 A1 DE102010042029 A1 DE 102010042029A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- voltage
- switch
- low
- supply circuit
- circuit according
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac 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
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac 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
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac 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 with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0045—Converters combining the concepts of switch-mode regulation and linear regulation, e.g. linear pre-regulator to switching converter, linear and switching converter in parallel, same converter or same transistor operating either in linear or switching mode
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen einer Niedervoltspannung für eine Last (RL), insbesondere für Halbleiter-ICs, sowie Niederspannungs-Versorgungsschaltung. Letztere ist versehen mit Eingangsanschlüssen (1, 2) für eine Eingangs-Spannungsquelle (SQ), deren Spannung höher als die zu erzeugende Niederspannung ist, mit Ausgangsanschlüssen (3, 4) für die Last (RL), mit einer parallel zu den Eingangsanschlüssen (1, 2) geschalteten Serienschaltung aus a) einem mit dem Anlaufwiderstand (R2), b) einem steuerbaren elektronischen Schalter (X1) und c) einem Energiespeicher (C4), der mit den Ausgangsanschlüssen (3, 4) verbunden ist, wobei der Energiespeicher (C4) im sog. Linearbetrieb über den Schalter (X1) aufgeladen wird und aus der Ladung eine Anlaufspannung für die Last (RL) generierbar ist. Weiterhin weist sie d) Mittel (CT) zur Erzeugung von Schaltimpulsen für den Schalter (X1) zum Betreiben desselben im sog. Impulsbetrieb, auf wobei der Energiespeicher (C4) und der Schalter (X1) Teile eines Schaltreglers bzw. Gleichspannungswandlers bilden, derart, dass aus der Ladung des Energiespeichers (C4) eine Betriebsspannung für die Last (RL) generierbar ist.The invention relates to a method for providing a low-voltage voltage for a load (RL), in particular for semiconductor ICs, and a low-voltage supply circuit. The latter is provided with input connections (1, 2) for an input voltage source (SQ), the voltage of which is higher than the low voltage to be generated, with output connections (3, 4) for the load (RL), with a parallel to the input connections ( 1, 2) connected series circuit from a) one with the starting resistor (R2), b) a controllable electronic switch (X1) and c) an energy store (C4), which is connected to the output connections (3, 4), the energy store (C4) is charged in the so-called linear mode via the switch (X1) and a starting voltage for the load (RL) can be generated from the charge. Furthermore, it has d) means (CT) for generating switching pulses for the switch (X1) for operating the same in so-called pulse operation, the energy store (C4) and the switch (X1) forming parts of a switching regulator or DC / DC converter, such that that an operating voltage for the load (RL) can be generated from the charge of the energy store (C4).
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der sog. Niedervolt-Spannungsversorgung für eine Last, insbesondere für aktive Halbleiter-ICs. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Betriebsgeräte für Leuchtmittel (bspw. LEDs, OLEDs, Halogen, Niederdruck- und Hochdruck-Gasentladungslampen).The present invention relates to the field of so-called. Low-voltage power supply for a load, in particular for active semiconductor ICs. The invention relates in particular to control gear for lamps (eg. LEDs, OLEDs, halogen, low-pressure and high-pressure gas discharge lamps).
Typischerweise liegen diese DC-Versorgungsspannungen in einem Bereich von unter 15 Volt DC. Grundsätzlich ist es aus dem Stand der Technik im Bereich von Betriebsgeräten für Leuchtmittel bekannt, dass für eine Startphase des Betriebsgeräts unmittelbar nach dem Einschalten der Netzspannungsversorgung aus dieser eine erste Anlauf-Niederspannung generiert wird. Dazu wird bspw. einer Serienschaltung aus einem Anlaufwiderstand, einem elektronischen steuerbaren Schalter und einem Energiespeicher durch Schließen des Schalters die (gleichgerichtete) Netzspannung zugeführt. Bei dem Schalter handelt es sich in der Regel um einen Transistor und bei dem Energiespeicher um einen Ladekondensator, vorzugsweise einen Elektrolytkondensator.Typically, these DC supply voltages are in the range of less than 15 volts DC. Basically, it is known from the prior art in the field of control gear for lamps, that for a start phase of the operating device immediately after switching on the mains voltage supply from this a first start-low voltage is generated. For this purpose, for example, a series circuit of a starting resistor, an electronic controllable switch and an energy storage by closing the switch, the (rectified) mains voltage supplied. The switch is usually a transistor and the energy store is a charging capacitor, preferably an electrolytic capacitor.
An dem Kondensator liegt somit eine Gleichspannung an. Diese Gleichspannung läuft von Null bis zu einem bestimmten Spannungswert unterhalb von 15 Volt hoch, der dann mehr oder weniger konstant gehalten wird.Thus, a DC voltage is applied to the capacitor. This DC voltage runs from zero to a certain voltage below 15 volts high, which is then kept more or less constant.
Diese Gleichspannung versorgt dann eine aktive Steuerschaltung des Betriebsgeräts, die üblicherweise getaktete Baugruppen des Betriebsgeräts ansteuert. Nur in Zeitdauern, in denen die Steuerschaltung diese Baugruppen ordnungsgemäss taktet, kann dann eine Spannungsversorgung für die Steuerschaltung ausgehend von einer getakteten Baugruppe erfolgen, und die Verlustleistung des mit Netzspannung versorgten Anlaufwiderstands kann abgeschaltet werden.This DC voltage then supplies an active control circuit of the operating device, which usually controls clocked modules of the operating device. Only in periods in which the control circuit clocks these modules properly, then can be a power supply for the control circuit from a clocked module, and the power loss of the mains voltage supplied starting resistance can be switched off.
Es versteht sich, dass bei vertretbarer Verlustleistung, die durch den Stromfluss in dem Anlaufwiderstand und dem den Schalter bildenden Transistor bedingt ist, die dem Ladekondensator entnehmbare Leistung begrenzt ist. Dementsprechend dient die Anlaufspannung in der Regel nur zum Einleiten der Startphase oder zur Deckung eines besonders geringen Leistungsbedarfs einer Last, es sei denn man nimmt eine höhere Verlustleistung in Kauf.It is understood that with reasonable power loss, which is due to the current flow in the starting resistor and the transistor forming the switch, the power removable from the charging capacitor is limited. Accordingly, the starting voltage usually serves only to initiate the starting phase or to cover a particularly low power requirement of a load, unless you take a higher power loss in purchasing.
Bei einer in der
Die vorstehend beschriebene bekannte Niederspannungs-Versorgungsschaltung hat jedoch die folgenden Nachteile:
- 1. Sie ist nicht unabhängig steuerbar.
- 2. Das Leistungsangebot ist abhängig von der Halb- oder Vollbrückenfrequenz. Die bekannte Schaltung muss so dimensioniert sein, dass sie bei niedriger Frequenz, also bei 100% licht die benötigte Leistung liefert. Das bedeutet für den Dimmbetrieb, dass die infolge höherer Frequenz zuviel gelieferte Leistung über Zenerdioden „vernichtet” werden muss, was nutzlose Verluste verursacht.
- 3. Wenn die Halb- oder Vollbrücke nicht in Betrieb ist („Stand-By”), muss die benötigte Leistung im Linearbetrieb bereitgestellt werden, was wiederum mit einer höheren Verlustleistung erkauft werden muss.
- 1. It is not independently controllable.
- 2. The range of services depends on the half or full bridge frequency. The known circuit must be dimensioned so that it provides the required power at low frequency, ie at 100% light. This means for the dimming operation that the over-supplied due to higher frequency power over Zener diodes must be "destroyed", causing useless losses.
- 3. If the half or full bridge is not in operation ("stand-by"), the required power must be provided in linear operation, which in turn must be paid for with a higher power loss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zum Bereitstellen einer Niedervoltspannung für eine Last, insbesondere für Halbleiter-ICs, die vorzugsweise Anwendung in Betriebsgeräten für Leuchtmittel finden, sowie eine entsprechende Niederspannungs-Versorgungsschaltung zu schaffen, mit denen wenigstens einer der beschriebenen Nachteile des Standes der Technik verringert wird.The invention has for its object a method for providing a low voltage for a load, in particular for semiconductor ICs, which are preferably used in operating devices for lighting, and to provide a corresponding low-voltage power supply circuit, which at least one of the disadvantages of the prior Technology is reduced.
Die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Lösungen liegen folgende Überlegungen zugrunde:
Die Anlaufphase und die dafür notwenigen Bauelemente, wie Anlaufwiderstand, Schalter und Energiespeicher werden beibehalten. Der erhöhte Energiebedarf soll jedoch nicht mehr durch Anzapfen einer externen Energiequelle, wie der Halb- oder Vollbrücke eines Betriebsgerätes gedeckt werden, sondern von der mit Netzspannung gespeisten Niederspannungs-Versorgungsschaltung selbst. Dazu wird diese mit den erwähnten bereits vorhandenen Bauelementen selektiv in einen sog. „Impulsbetrieb” versetzt, um dann als Schaltregler oder Gleichspannungswandler betrieben zu werden.The solutions given in the independent claims are based on the following considerations:
The start-up phase and the necessary components, such as starting resistor, switch and energy storage are maintained. However, the increased energy demand should no longer be covered by tapping an external power source, such as the half or full bridge of an operating device, but from the supplied with mains voltage low-voltage supply circuit itself. For this purpose, this with the mentioned already existing components selectively in a so-called. " Pulse mode "offset to then be operated as a switching regulator or DC-DC converter.
Die verschiedenen Typen von möglichen Schaltreglern bzw. Gleichspannungswandlern sind beispielsweise in dem Buch von
Wenn die Eingangs-Spannungsquelle das Wechselstromnetz ist, sollte die Frequenz der Schaltimpulse für den Schalter höher, vorzugsweise sehr viel höher als die Netzfrequenz gewählt werden. Als Eingangsspannung kommt indessen auch eine DC-Quelle in Frage.If the input voltage source is the AC mains, the frequency of the switching pulses for the switch should be higher, preferably much higher than the mains frequency. An input voltage, however, is a DC source.
Als Energiespeicher eignet sich ein Ladekondensator, vorzugsweise ein Elektrolytkondensator.As energy storage, a charging capacitor, preferably an electrolytic capacitor is suitable.
Zur praktischen Realisierung eines Schaltreglers bzw. Gleichspannungswandlers wird weiterhin vorgeschlagen, dass der Serienschaltung aus Anlaufwiderstand, Schalter, und Energiespeicher noch die Primärwicklung eines Transformators hinzugefügt wird, dessen Sekundärwicklung in Serie mit einer Gleichrichter-Diode parallel zu dem Ladekondensator geschaltet ist, wobei der Schalter, der Transformator, die Gleichrichter-Diode und der Ladekondensator dann einen Sperrwandler bilden können.For the practical realization of a switching regulator or DC-DC converter is further proposed that the series circuit of starting resistor, switch, and energy storage nor the primary winding of a transformer is added, the secondary winding is connected in series with a rectifier diode in parallel with the charging capacitor, wherein the switch, the transformer, the rectifier diode and the charging capacitor can then form a flyback converter.
Zweckmäßigerweise werden der Schalter mit einer Strombegrenzungsschaltung und der Energiespeicher mit einer Spannungsbegrenzungsschaltung verbunden. Diese kann beispielsweise aus einer zu dem Energiespeicher parallel geschalteten Zener-Diode bestehen.Conveniently, the switch with a current limiting circuit and the energy storage are connected to a voltage limiting circuit. This can for example consist of a parallel to the energy storage Zener diode.
Die Mittel zum Erzeugen der Schaltimpulse für den Schalter können von einem Controller gebildet sein, der – jedenfalls bei Verwendung der Niederspannungs-Versorgungsschaltung in einem Betriebsgerät für eine Leuchtmittel in der Regel ohnehin vorhanden ist. Der Controller kann auch gleichzeitig als Spannungsregler wirksam sein.The means for generating the switching pulses for the switch may be formed by a controller which - at least when using the low-voltage power supply circuit in a control device for a light-emitting device is usually present anyway. The controller can also be effective as a voltage regulator at the same time.
Eine weitere wichtige Weiterbildung der Erfindung kann darin bestehen, dass der Steuereingang des Schalters mit einer Ladungspumpe verbunden ist, welche die aus der Ladung des Energiespeichers generierte Betriebsspannung auswertet und nach einem Wechsel der Betriebsart von Linearbetrieb auf Impulsbetrieb eine Potentialanhebung der Schaltimpulse am Steuereingang des Schalters bewirkt, derart, dass die Schaltimpulse für den Schalter dessen Schwellspannung beim Umschalten sicher überwinden.Another important development of the invention may consist in that the control input of the switch is connected to a charge pump, which evaluates the generated from the charge of the energy storage operating voltage and causes a change in the mode of operation from linear operation to pulse operation, a potential increase of the switching pulses at the control input of the switch , Such that the switching pulses for the switch overcome the threshold voltage when switching safely.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2–16 für die Schaltung und der Ansprüche 18–28 für das Verfahren. Es sei in diesem Zusammenhang ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Ansprüche vollinhaltlich zur Offenbarung der Beschreibung zu rechnen sind.Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims 2-16 for the circuit and the claims 18-28 for the method. It should be expressly pointed out in this context that the claims are to be expected in full to the disclosure of the description.
Ausfuhrungsbeispiele der erfindungsgemäßen Niederspannungs-Versorgungsschaltung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben.Exemplary embodiments of the low-voltage power supply circuit according to the invention are described below with reference to the drawings.
Es zeigen:Show it:
Die in
Die Eingangs-Spannungsquelle SQ ist mit den Eingangsanschlüssen
Der optionale Trennschalter SW schaltet in gewissen Zuständen die dargestellte Schaltung völlig ab, um die Verluste auf Null zu begrenzen. Dies ist insbesondere möglich, wenn elektrische Energie für eine Steuerschaltung aus einer Busleitung bezogen werden kann (bspw. wenn der Ruhezustand des Busprotokolls ungleich Null ist). Der Schalter SW wird von einer nicht dargestellten Standby-Steuerschaltung angesteuert.The optional disconnect switch SW switches off in certain states, the circuit shown completely to limit the losses to zero. This is particularly possible if electrical energy for a control circuit can be obtained from a bus line (for example, if the idle state of the bus protocol is not equal to zero). The switch SW is driven by a standby control circuit, not shown.
Der Anlaufwiderstand ist mit R2 bezeichnet. Im Anlauffall wird über den Anlaufwiderstand R2 die Serienschaltung der Kondensatoren C2, C3 aufgeladen und damit über den Knotenpunkt R2, C2, R3 das Gate von X1 angesteuert. X1 ist damit im Linearbetrieb.The starting resistance is denoted by R2. In the event of a start, the series circuit of the capacitors C2, C3 is charged via the starting resistor R2 and thus the gate of X1 is driven via the node R2, C2, R3. X1 is thus in linear operation.
Die Last RL repräsentiert bspw. zu versorgende aktive Halbleiter-ICs. Parallel zum Ausgang
Zur Unterscheidung wird der steuerbare elektronische Schalter X1 nachfolgend durchgehend als „Schalter” bezeichnet, während der optionale Trennschalter SW nachfolgend auch durchgehend „Trennschalter” genannt wird.For the purpose of distinction, the controllable electronic switch X1 is hereinafter referred to as "switch", while the optional disconnect switch SW is also referred to below as "disconnector".
Der Ladekondensator C4 hat die Funktion eines Energiespeichers. Die Zener-Diode D4 dient zur Begrenzung der über dem Ladekondensator C4 abfallenden Spannung auf die Zener-Spannung von – im vorliegenden Fall – 12 Volt.The charging capacitor C4 has the function of an energy storage. The Zener diode D4 serves to limit the voltage drop across the charging capacitor C4 to the Zener voltage of-in the present case-12 volts.
Um den durch den Schalter X1 fließenden Strom zu begrenzen, ist eine Strombegrenzungsschaltung vorgesehen, die aus einem Shunt (Widerstand zum Abgriff eines Spannungssignals) R5, einem zu diesem parallel geschalteten Ladekondensator C1 und einem Strombegrenzungs-Transistor Q1 besteht. Die Emitter-Basis-Strecke des Transistors Q1 ist zu dem Shunt R5 und dem Kondensator C1 parallel geschaltet. Die Basis des Transistors Q1 liegt an der Source-Elektrode des Schalters X1, und der Kollektor ist über einen Vorwiderstand R3 mit der Gate-Elektrode von X1 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen R1 und der Primärwicklung L1 des Transformators TR ist über den Widerstand R2 und den Vorwiderstand R3 mit der Gate-Elektrode des Schalters X1 verbunden.In order to limit the current flowing through the switch X1, a current limiting circuit is provided which consists of a shunt (resistor for picking up a voltage signal) R5, a charging capacitor C1 connected in parallel thereto, and a current limiting transistor Q1. The emitter-base path of the transistor Q1 is connected in parallel with the shunt R5 and the capacitor C1. The base of the transistor Q1 is connected to the source of the switch X1, and the collector is connected to the gate of X1 via a resistor R3. The connection point between R1 and the primary winding L1 of the transformer TR is connected through the resistor R2 and the resistor R3 to the gate of the switch X1.
Mit dem Ladungskondensator C4 ist außerdem eine Ladungspumpe LP verbunden, deren genaue Funktion noch später erläutert wird.In addition, a charge pump LP is connected to the charge capacitor C4, the exact function of which will be explained later.
Die Ladungspumpe LP umfasst zwei in Serie geschaltete Pumpen-Kondensatoren C2 und C3, die zwischen Masse und dem Steuereingang des Schalters X1 liegen, wobei noch der Vorwiderstand R3 dazwischengeschaltet ist. Zu dem Ladekondensator C2 ist ein Widerstand R6 parallel geschaltet.The charge pump LP comprises two series-connected pump capacitors C2 and C3, which are between ground and the control input of the switch X1, wherein the series resistor R3 is interposed. To the charging capacitor C2, a resistor R6 is connected in parallel.
Ein Controller CT (der auch extern angeordnet werden kann) ist hier als weiter Teil der Ladungspumpe LP dargestellt. Er besitzt eine Anschluss
Ferner gehören zu der Ladungspumpe LP ein erster Pumpen-Transistor Q3 und ein zweiter Pumpen-Transistor Q2. Der Emitter des ersten Pumpen-Transistors Q3 liegt an Masse. Sein Kollektor ist sowohl mit der Basis des zweiten Pumpen-Transistors Q2 als auch – über einen Widerstand R8 – mit dem „heißen Ausgangsanschluss
Der „heiße” Ausgangsanschluss
Nunmehr soll die Funktion der Schaltung beschrieben werden:Now the function of the circuit will be described:
Linearbetrieblinear operation
Zunächst ist der Trennschalter SW geoffnet und der Schalter X1 geschlossen, d. h. der Leistungs-FET ist noch nicht-leitend. Damit er leitend wird muss – bei eingeschaltetem Trennschalter SW – das Gate-Potential um die FET-Schwellspannung (ca. 1,5 bis 4,5 Volt) höher sein, als das Source-Potential. Die Spannung am Ladekondensator C4 ist noch Null, der Controller CT ist noch inaktiv. Die Spannung an der Source-Elektrode von X1 ist ebenfalls noch Null.First, the circuit breaker SW is opened and the switch X1 is closed, d. H. the power FET is still non-conductive. In order for it to become conductive, the gate potential must be higher than the source potential by the FET threshold voltage (approximately 1.5 to 4.5 volts) when the disconnector SW is switched on. The voltage at the charging capacitor C4 is still zero, the controller CT is still inactive. The voltage at the source of X1 is also zero.
Durch Schließen des Trennschalters SW wird die erste Phase der Erzeugung einer Niederspannung eingeleitet, die als „Linearbetrieb” bezeichnet wird.By closing the circuit breaker SW, the first phase of generating a low voltage is initiated, which is referred to as "linear operation".
An dem Schalter X1, d. h. an der Source-Drain-Strecke des Leistungs-FETs liegt nun die volle Eingangs-Gleichspannung von bspw. 400 Volt im stationären Betrieb an (im Standyby-Fall oder in der Anlaufphase 310 V bei 230 V Netzspannung siehe oben). Die Pump-Kondensatoren C2 und C3 beginnen sich über den Widerstand R2 aufzuladen, mit der Folge, dass die Spannung am Steuereingang des Schalters X1 steigt. Wenn die Schwellspannung überschritten wird, beginnt der Schalter X1 leitend zu werden. Es fließt nun ein Strom von der Eingangs-Spannungsquelle SQ über den Trennschalter SW, den Widerstand R1, die Primärwicklung L1 des Transformators TR, den geöffneten Schalter X1, den Shunt R5 und über die Ausgangsanschlüsse
Die Begrenzung des Stromes durch den Schalter X1 erfolgt dadurch, dass ein überhöhter Strom einen entsprechend hohen Spannungsabfall über dem Shunt R5 zur Folge hat. Dadurch wird der Strombegrenzungs-Transistor Q1 zunehmend leitend. Dies wiederum reduziert die Spannung über der Source-Gate-Strecke des Schalters X1, mit der Folge, dass der Strom durch X1 wieder reduziert wird.The limitation of the current through the switch X1 occurs in that an excessive current has a correspondingly high voltage drop across the shunt R5 result. As a result, the current limiting transistor Q1 becomes increasingly conductive. This in turn reduces the voltage across the source-gate path of switch X1, with the result that the current through X1 is again reduced.
Mit dem Stromfluss durch den Schalter X1 und dem Aufladen des Ladekondensators C4 steigt die Spannung an der Source-Elektrode des Schalters X1. Um den Stromfluss aufrecht zu erhalten und noch – bis zu dem vorgegebenen Grenzwert – zu erhöhen, muss auch die Spannung an der Gate-Elektrode des Schalters X1 entsprechend erhöht werden. Das ist durch das Ansteigen der Spannung an den beiden Pumpen-Kondensatoren C2, C3 gewährleistet.With the current flowing through the switch X1 and the charging of the charging capacitor C4, the voltage at the source electrode of the switch X1 increases. In order to maintain the current flow and still - to increase to the predetermined limit -, the voltage at the gate electrode of the switch X1 must be increased accordingly. This is ensured by the increase in the voltage across the two pump capacitors C2, C3.
Wenn die Spannung am Ladekondensator C4 etwa 3,3 Volt erreicht, reicht sie aus, um den Controller CT in Funktion zu setzen. Gleiches gilt fur die aktiven Halbleiter-ICs, die durch die Last RL repräsentiert werden. Das bedeutet, dass der Controller CT nunmehr in der Lage ist, an seinem Ausgangsanschluss
Wenn die Spannung an dem Ladekondensator C4 ihren durch die Zener-Diode D4 einen Wert entsprechend der Schwellenspannung des verwendeten Fets (bspw. 8 Volt) erreicht hat, wird vom Linearbetrieb in den sog. „Impulsbetrieb” gewechselt. Das kann automatisch oder fremdgesteuert erfolgen.When the voltage at the charging capacitor C4 has reached a value corresponding to the threshold voltage of the FET used (for example 8 V) through the Zener diode D4, the linear mode switches to the so-called "pulse mode". This can be done automatically or externally controlled.
Impulsbetriebpulse operation
Zur Beschreibung des Impulsbetriebes soll zunächst davon ausgegangen, dass – noch vom vorangegangenen Linearbetrieb her – der durch die Strombegrenzungsschaltung vorgegebene Maximalstrom durch den Schalter X1 fließt, und dass an dem Ladekondensator C4 die durch die Zener-Diode D4 vorgegebene Maximalspannung von 12 Volt liegt. Der Signalausgang
Wenn nun von dem Controller CT ein Schaltimpuls abgegeben wird, so hat das eine Erhöhung des Potentials am Signalausgang
Die Funktion der eingerahmten Ladungspumpe LP besteht darin, dass vom Controller CT ausgegebene Schaltimpulse mit einer relativ geringen Spannungsamplitude in Schaltimpulse umgesetzt werden, deren Amplitude wesentlich höher ist, und zwar so hoch, dass die FET-Schwellspannung (Threshold), die etwa je nach FET-Typ zwischen 1,5 Volt und 3,5 Volt betragen kann, durch die umgesetzten Schaltimpulse sicher überstrichen wird.The function of the framed charge pump LP is that switching pulses issued by the controller CT are converted at a relatively low voltage amplitude into switching pulses whose amplitude is significantly higher, so high that the FET threshold, which is approximately depending on the FET -Type can be between 1.5 volts and 3.5 volts, is safely swept by the converted switching pulses.
Um die einzelnen Baugruppen besser zu kennzeichnen, sind sie eingerahmt worden. Die am Linearbetrieb beteiligten Bauelemente sind mit einer Doppelstrich-Doppelpunkt-Linie eingerahmt. Die am Impulsbetrieb beteiligten Bauelemente sind durch eine strichpunktierte Linie eingerahmt. Die zu der Ladungspumpe LP gehörenden Bauelemente befinden sich in einem Rahmen, der von einer gestrichelten Linie gebildet ist. Gleiches gilt für die Bauelemente, die den Energiespeicher C4, die eine Spannungsbegrenzung bewirkende Zener-Diode D4 und die Last RL bilden. In
Die Schaltung gemäß
Wesentlich an der Spannungsbegrenzungs-Variante gemäß
Diese zusätzliche Art, den durch den Schalter X1 fließenden Strom im Linearbetrieb zu begrenzen, ist nur dann besonders vorteilhaft, wenn im Impulsbetrieb mit der kleinstmöglichen Pulsdauer und eventuell auch mit luckendem oder Burstbetrieb gearbeitet wird. Das ist dann der Fall, wenn zu wenig Verbraucher aktiv sind und immer noch zuviel Leistung vernichtet werden muss. Dann könnte unter Umständen – was die Verlustleistung betrifft – der Linearbetrieb der günstigere sein. Sonst wird der Linearbetrieb nur für die Anlaufphase benötigt, und zwar so lange, bis die Spannung am Ladekondensator C4 auf 8 Volt oder darüber gestiegen ist, der Controller CT mit der Betriebsspannung Vcc versorgt und die Gate-Elektrode des Schalters X1 mit der nötigen Vorspannung von mehr als 8 Volt beaufschlagt werden kann.This additional way of limiting the current flowing through the switch X1 in the linear mode, is only particularly advantageous when working in the pulse mode with the smallest possible pulse duration and possibly also with luckendem or burst mode. This is the case when too few consumers are active and still too much power has to be destroyed. Then, in some circumstances - as far as the power loss is concerned - the linear mode could be the cheaper one. Otherwise, the linear operation is needed only for the start-up phase, until the voltage on the charging capacitor C4 has risen to 8 volts or more, the controller CT is supplied with the operating voltage Vcc and the gate of the switch X1 is supplied with the necessary bias voltage of more than 8 volts can be applied.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102008016754 A1 [0006] DE 102008016754 A1 [0006]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- U. Tietze und Ch. Schenck „Halbleiter-Schaltungstechnik”, Springer-Verlag, 9. Auflage auf den Seiten 563–586 [0010] U. Tietze and Ch. Schenck "semiconductor circuit technology", Springer-Verlag, 9th edition on pages 563-586 [0010]
Claims (25)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010042029A DE102010042029A1 (en) | 2010-10-06 | 2010-10-06 | Operating device for lamps with low-voltage power supply |
PCT/EP2011/066492 WO2012045586A1 (en) | 2010-10-06 | 2011-09-22 | Operating device for a luminous element having a low voltage power supply |
DE112011103379T DE112011103379A5 (en) | 2010-10-06 | 2011-09-22 | Operating device for lamps with low-voltage power supply |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010042029A DE102010042029A1 (en) | 2010-10-06 | 2010-10-06 | Operating device for lamps with low-voltage power supply |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102010042029A1 true DE102010042029A1 (en) | 2012-04-12 |
Family
ID=44735898
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102010042029A Withdrawn DE102010042029A1 (en) | 2010-10-06 | 2010-10-06 | Operating device for lamps with low-voltage power supply |
DE112011103379T Withdrawn DE112011103379A5 (en) | 2010-10-06 | 2011-09-22 | Operating device for lamps with low-voltage power supply |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE112011103379T Withdrawn DE112011103379A5 (en) | 2010-10-06 | 2011-09-22 | Operating device for lamps with low-voltage power supply |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (2) | DE102010042029A1 (en) |
WO (1) | WO2012045586A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019130876A1 (en) * | 2019-11-15 | 2021-05-20 | Tridonic Gmbh & Co Kg | Low-voltage supply for external devices based on an operating device for building technology |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008016754A1 (en) | 2008-03-31 | 2009-10-01 | Tridonicatco Gmbh & Co. Kg | Low-voltage supply in control gear for bulbs |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5773966A (en) * | 1995-11-06 | 1998-06-30 | General Electric Company | Dual-mode, high-efficiency dc-dc converter useful for portable battery-operated equipment |
JP2007097326A (en) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Fujitsu Ltd | Dc-dc converter and circuit and method for controlling dc-dc converter |
-
2010
- 2010-10-06 DE DE102010042029A patent/DE102010042029A1/en not_active Withdrawn
-
2011
- 2011-09-22 WO PCT/EP2011/066492 patent/WO2012045586A1/en active Application Filing
- 2011-09-22 DE DE112011103379T patent/DE112011103379A5/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008016754A1 (en) | 2008-03-31 | 2009-10-01 | Tridonicatco Gmbh & Co. Kg | Low-voltage supply in control gear for bulbs |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
U. Tietze und Ch. Schenck "Halbleiter-Schaltungstechnik", Springer-Verlag, 9. Auflage auf den Seiten 563-586 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019130876A1 (en) * | 2019-11-15 | 2021-05-20 | Tridonic Gmbh & Co Kg | Low-voltage supply for external devices based on an operating device for building technology |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2012045586A1 (en) | 2012-04-12 |
DE112011103379A5 (en) | 2013-08-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102011087368B4 (en) | Driver circuit, arrangement and method for bootstrapping a switch driver | |
AT516601B1 (en) | Flyback Converter circuit | |
EP2462686B1 (en) | Charging device for charging a battery pack | |
EP2026457A1 (en) | Inverter with two intermediate circuits | |
DE102011087434A1 (en) | Arrangement and method for driving a switch | |
EP2030299A1 (en) | Inverter for feeding electrical energy into a power supply system | |
DE102014113667A1 (en) | DC converter | |
EP2026456A1 (en) | Inverter | |
DE102011087431A1 (en) | Arrangement and method for driving a cascode switch | |
DE3242023A1 (en) | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR SUPPLYING ELECTRICAL CONSUMERS WITH A DC VOLTAGE | |
DE102019219965A1 (en) | Charge pump transition response optimization by controlled discharge of a flying capacitor during a transition from bypass to switching mode | |
EP2907230A2 (en) | Device for voltage conversion and electrical system having said device | |
DE19535166C2 (en) | Control circuit for a semiconductor switch | |
WO2017025490A1 (en) | Polarity reverser, inverter having reactive-power capability, and polarity reversing method | |
WO2007017057A2 (en) | Circuit arrangement and method for converting an alternating voltage into a rectified voltage | |
DE19614816C1 (en) | Electronic switched network supply stage | |
DE102004061341A1 (en) | Current supply e.g. adapter, switch actuator or switching network part, with high adjuster, resonance converter and control unit, in which high adjuster is coupled to resonance converter | |
DE102010042029A1 (en) | Operating device for lamps with low-voltage power supply | |
EP3931963B1 (en) | Power electronics device and method for supplying electrical voltage to a driver circuit of a power semiconductor switch | |
DE102016110427A1 (en) | Switching Power Supply | |
DE102007058613A1 (en) | flyback converter | |
DE112019005536T5 (en) | SWITCHING POWER SUPPLY | |
DE102014014639A1 (en) | Bidirectional push-pull flux converter and method for its operation | |
DE3300285C2 (en) | Electronic switching power supply | |
DE102012204108A1 (en) | Power electronic arrangement with symmetrization of a voltage node in the DC link |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R118 | Application deemed withdrawn due to claim for domestic priority |
Effective date: 20130408 |