DE102012010691B4

DE102012010691B4 - Power factor correction circuit, operating device for a lamp and method for controlling a power factor correction circuit

Info

Publication number: DE102012010691B4
Application number: DE102012010691.2A
Authority: DE
Inventors: Christian Nesensohn; Dominik Zueger
Original assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Current assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2022-12-01
Anticipated expiration: 2032-05-31
Also published as: DE102012010691A1

Abstract

Leistungsfaktorkorrekturschaltung, umfassend:einen Eingangsanschluss zum Empfangen einer Eingangsspannung (Vin),eine mit dem Eingangsanschluss gekoppelte Induktivität (21),ein mit der Induktivität (21) gekoppeltes Schaltmittel (24), das steuerbar ist, um die Induktivität (21) zu laden und zu entladen,eine Steuereinheit (30) zum Ansteuern des Schaltmittels (24), wobei die Steuereinheit (30) einen Eingang (35) und einen mit dem Schaltmittel (24) gekoppelten Ausgang (37) zum Ansteuern des Schaltmittels (24) aufweist und eingerichtet ist, um das Schaltmittel (24) in Abhängigkeit von einem Eingangssignal an dem Eingang (35) von einem Aus-Zustand in einen Ein-Zustand zu schalten, undeine Verzögerungsschaltung (26-29), die mit der Steuereinheit (30) gekoppelt und eingerichtet ist, um in wenigstens einem Betriebsmodus der Leistungsfaktorkorrekturschaltung (11) ein Schalten des Schaltmittels (24) in den Ein-Zustand zu verzögern, wobei die Steuereinheit (30) eingerichtet ist, um das Schaltmittel (24) in dem wenigstens einen Betriebsmodus jeweils nach einer konstanten Aus-Zeit (77) wieder in den Ein-Zustand zu schalten.A power factor correction circuit comprising: an input terminal for receiving an input voltage (Vin), an inductor (21) coupled to the input terminal, switching means (24) coupled to the inductor (21) and controllable to charge the inductor (21), and to discharge,a control unit (30) for activating the switching means (24), wherein the control unit (30) has an input (35) and an output (37) coupled to the switching means (24) for activating the switching means (24) and is set up for switching the switching means (24) from an off state to an on state in response to an input signal at the input (35), anda delay circuit (26-29) coupled and arranged with the control unit (30). is to delay switching of the switching means (24) into the on-state in at least one operating mode of the power factor correction circuit (11), wherein the control unit (30) is set up to switch the switching means (24) to switch back to the on state in the at least one operating mode after a constant off time (77).

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Leistungsfaktorkorrektur und ein Verfahren zum Steuern einer solchen Schaltung. Insbesondere betrifft die Erfindung das technische Gebiet der Leistungsfaktorkorrektur für den Einsatz bei Betriebsgeräten für Leuchtmittel.The invention relates to a power factor correction circuit and a method for controlling such a circuit. In particular, the invention relates to the technical field of power factor correction for use in operating devices for lamps.

Eine Leistungsfaktorkorrektur („Power Factor Correction“, PFC) wird eingesetzt, um Oberwellenströme in einem Eingangsstrom zu beseitigen bzw. zumindest zu verringern. Oberwellenströme können insbesondere bei nicht-linearen Verbrauchern, wie es beispielsweise Gleichrichter mit nachfolgender Glättung in Netzteilen sind, auftreten, da bei derartigen Verbrauchern der Eingangsstrom trotz der sinusförmigen Eingangsspannung in seiner Phase verschoben und nicht-sinusförmig verzerrt wird. Den dabei auftretenden höherfrequenten Oberschwingungen kann durch eine dem jeweiligen Gerät vorgeschaltete aktive oder getaktete Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung entgegengewirkt werden.Power Factor Correction (PFC) is used to eliminate or at least reduce harmonic currents in an input current. Harmonic currents can occur in particular with non-linear loads, such as rectifiers with subsequent smoothing in power supplies, since with such loads the phase of the input current is shifted and non-sinusoidally distorted despite the sinusoidal input voltage. The higher-frequency harmonics that occur can be counteracted by an active or clocked power factor correction circuit connected upstream of the respective device.

Leistungsfaktorkorrekturschaltungen werden auch bei Betriebsgeräten für Leuchtmittel eingesetzt, beispielsweise bei elektronischen Vorschaltgeräten oder LED-Konvertern. Die Verwendung derartiger Schaltungen bei Geräten zum Betreiben von Leuchtmitteln ist wünschenswert oder erforderlich, da Normen die zulässige Rücksendung von Oberwellen in das Versorgungsnetz beschränken.Power factor correction circuits are also used in operating devices for lamps, for example in electronic ballasts or LED converters. The use of circuits of this type in devices for operating light sources is desirable or necessary, since standards restrict the permissible return of harmonics into the mains supply.

Für Leistungsfaktorkorrekturschaltungen wird häufig eine Schaltungstopologie verwendet, die auf der Topologie eines Aufwärtswandlers beruht. Dabei wird eine mit einer gleichgerichteten Wechselspannung versorgte Induktivität oder Spule durch Einschalten und Ausschalten eines steuerbaren Schalters mit Energie geladen bzw. entladen. Der Entladestrom der Induktivität fließt über eine Diode zu einer Ausgangskapazität, so dass am Ausgang eine gegenüber der Eingangsspannung erhöhte Gleichspannung abgegriffen werden kann. Ebenso sind jedoch auch andere Konverterarten in Leistungsfaktorkorrektur-Schaltungen üblich, wie beispielsweise Flyback-Konverter oder Buck-Konverter.A circuit topology based on a boost converter topology is often used for power factor correction circuits. In this case, an inductance or coil supplied with a rectified AC voltage is charged or discharged with energy by switching a controllable switch on and off. The discharge current of the inductance flows via a diode to an output capacitance, so that a DC voltage that is higher than the input voltage can be tapped off at the output. However, other types of converters are also common in power factor correction circuits, such as flyback converters or buck converters.

Eine derartige Leistungsfaktorkorrekturschaltung kann in verschiedenen Betriebsmodi betrieben werden. Insbesondere ist ein Betrieb mit einem kontinuierlichen Strom durch die zuvor erwähnte Induktivität (so genannter „Continuous Conduction Mode“), ein Betrieb mit einem diskontinuierlichen Induktivitäts- oder Spulenstrom („Discontinuous Conduction Mode“, auch DCM-Betriebsmodus) oder ein Betrieb im Grenzbereich zwischen kontinuierlichem und diskontinuierlichem Strom durch die Induktivität bekannt. Der zuletzt erwähnte Betriebsmodus, der gerade an der Grenze zwischen kontinuierlichem und diskontinuierlichem Betrieb liegt, wird auch als so genannter „Critical Conduction Mode“ (CCM-Betriebsmodus) oder „Boundary Conduction Mode“ bezeichnet.Such a power factor correction circuit can be operated in different operating modes. In particular, operation with a continuous current through the aforementioned inductance (so-called "Continuous Conduction Mode"), operation with a discontinuous inductance or coil current ("Discontinuous Conduction Mode", also DCM operating mode) or operation in the border area between continuous and discontinuous current through the inductor. The last-mentioned operating mode, which is right on the border between continuous and discontinuous operation, is also referred to as the so-called “Critical Conduction Mode” (CCM operating mode) or “Boundary Conduction Mode”.

Um eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung im CCM-Betriebsmodus zu betreiben, kann eine Steuereinheit eingesetzt werden, die an einem Eingang ein Eingangssignal empfängt, das von dem Strom in der Induktivität abhängt. Das Eingangssignal kann beispielsweise induktiv mit einer Detektionswindung erfasst und dem Eingang zugeführt werden. Die Steuereinheit kann so ausgestaltet sein, dass sie basierend auf dem Eingangssignal Nulldurchgänge des Stroms durch die Induktivität erkennt und als Antwort darauf ein Steuersignal aussteuert, um einen neuen Ladevorgang der Induktivität zu beginnen. Die Steuereinheit kann das Signal, das vom Strom durch die Induktivität abhängt, mit einem Schwellenwert vergleichen, um ein erneutes Schalten des Schalters in den Ein-Zustand abhängig von einem Ergebnis des Schwellenwertvergleichs einzuleiten. Entsprechend ausgestaltete Steuereinheiten können in Form von integrierten Halbleiterschaltungen ausgeführt sein.In order to operate a power factor correction circuit in the CCM mode of operation, a control unit can be used which receives at an input an input signal which depends on the current in the inductance. The input signal can, for example, be detected inductively with a detection winding and fed to the input. The control unit can be designed in such a way that it detects zero crossings of the current through the inductance based on the input signal and, in response thereto, modulates a control signal in order to start a new charging process of the inductance. The control unit can compare the signal, which depends on the current through the inductor, with a threshold to initiate switching the switch to the on-state again depending on a result of the threshold comparison. Correspondingly configured control units can be implemented in the form of integrated semiconductor circuits.

Aus der Druckschrift DE 197 54 044 A1 ist eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung bekannt, die einen Eingangsanschluss zum Empfangen einer Eingangsspannung, eine mit dem Eingangsanschluss gekoppelte Induktivität, ein mit der Induktivität gekoppeltes Schaltmittel, das steuerbar ist, um die Induktivität zu laden und zu entladen, und eine Steuereinheit zum Ansteuern des Schaltmittels umfasst. Die Steuereinheit weist einen Eingang und einen mit dem Schaltmittel gekoppelten Ausgang zum Ansteuern des Schaltmittels auf und ist eingerichtet, um das Schaltmittel in Abhängigkeit von einem Eingangssignal an dem Eingang von einem Aus-Zustand in einen Ein-Zustand zu schalten. Die Leistungsfaktorkorrekturschaltung umfasst darüber hinaus eine Verzögerungsschaltung, die mit der Steuereinheit gekoppelt und eingerichtet ist, um in wenigstens einem Betriebsmodus der Leistungsfaktorkorrekturschaltung ein Schalten des Schaltmittels in den Ein-Zustand zu verzögern.From the pamphlet DE 197 54 044 A1 a power factor correction circuit is known which comprises an input terminal for receiving an input voltage, an inductance coupled to the input terminal, a switching means coupled to the inductance and controllable to charge and discharge the inductance, and a control unit for driving the switching means. The control unit has an input and an output coupled to the switching means for driving the switching means and is set up to switch the switching means from an off state to an on state depending on an input signal at the input. The power factor correction circuit furthermore comprises a delay circuit which is coupled to the control unit and is set up to delay switching of the switching means into the on-state in at least one operating mode of the power factor correction circuit.

Ähnliche Leistungsfaktorkorrekturschaltungen sind auch in den Druckschriften DE 10 2009 034 350 A1 , US 2006/0013020 A1 und US 2009/0284180 A1 offenbart.Similar power factor correction circuits are also in the references DE 10 2009 034 350 A1 , U.S. 2006/0013020 A1 and U.S. 2009/0284180 A1 disclosed.

Um die Ausgangsleistung anpassen zu können, kann die Zeitdauer, in der der Schalter jeweils in den Ein-Zustand geschaltet wird und die auch als „T_on-Zeit“ bezeichnet wird, angepasst werden. Betriebsgeräte für Leuchtmittel sollen für zunehmend größere Leistungsbereiche verwendbar sein. Bei herkömmlichen Leistungsfaktorkorrekturschaltungen, bei denen die Steuereinheit bei einem Nulldurchgang des Stroms durch die Induktivität den Schalter erneut schaltet, kann die Bereitstellung von Ausgangsleistungen, die klein im Vergleich zur maximalen Ausgangsleistung sind, mit Schwierigkeiten verbunden sein. Beispielsweise kann die T_on-Zeit nicht beliebig verkürzt werden. Es kann zu einem unerwünschten Übergang in einen so genannten „Burst“-Modus kommen, bei dem zur Vermeidung unzulässig hoher Ausgangsspannungen die Leistungsfaktorkorrekturschaltung vorübergehend ausgeschaltet bleibt. Die resultierenden Helligkeitsschwankungen in dem Licht, das von dem Leuchtmittel ausgegeben wird, werden als unangenehm empfunden.In order to be able to adjust the output power, the length of time that the switch is switched to the on state at a time, also known as the "T _on time", can be adjusted. Operating devices for lamps should be usable for increasingly large power ranges. In conventional power factor correction circuits, where the control unit is at a zero When the current through the inductor turns the switch again, it can be difficult to provide output powers that are small compared to the maximum output power. For example, the T _on time cannot be arbitrarily shortened. An unwanted transition into a so-called "burst" mode can occur, in which the power factor correction circuit remains switched off temporarily to avoid unacceptably high output voltages. The resulting fluctuations in brightness in the light that is emitted by the lighting means are perceived as unpleasant.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltung zur Leistungsfaktorkorrektur bereitzustellen, die das Risiko eines Übergangs in den „Burst“-Modus bei Abgabe kleinerer Leistungen verringert. Insbesondere besteht ein Bedarf an derartigen Vorrichtungen und Verfahren, bei denen eine integrierte Halbleiterschaltung, die zur Durchführung eines Schwellenwertvergleichs und zur Steuerung im CCM-Betriebsmodus eingerichtet ist, als Steuereinheit verwendet werden kann.The invention is therefore based on the object of providing a method and a circuit for power factor correction, which reduces the risk of a transition to "burst" mode when delivering lower power levels. In particular, there is a need for such devices and methods in which a semiconductor integrated circuit configured to perform threshold comparison and control in the CCM mode of operation can be used as a control unit.

Die Aufgabe wird durch eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung, ein Betriebsgerät und ein Verfahren mit den in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmalen gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.The object is achieved by a power factor correction circuit, an operating device and a method having the features specified in the independent claims. The dependent claims define advantageous and preferred embodiments of the invention.

Bei einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach Ausführungsbeispielen ist eine Verzögerungsschaltung vorgesehen, die in wenigstens einem Betriebsmodus mit einem Eingang einer Steuereinheit der Leistungsfaktorkorrekturschaltung gekoppelt wird, um ein erneutes Schalten eines steuerbaren Schaltmittels für eine vorgegebene Zeitdauer zu verzögern. Insbesondere kann durch die Verzögerung eine Aus-Zeit des Schaltmittels (auch als „T_off-Zeit“ bezeichnet) realisiert werden, die von einem Strom durch die Induktivität der Leistungsfaktorkorrekturschaltung unabhängig ist. Die Aus-Zeit ist konstant. Durch diese Maßnahme kann ein erneutes Laden der Induktivität mit Energie verzögert werden. Dies kann selektiv für kleine Ausgangsleistungen geschehen, beispielsweise wenn eine kleine Last mit einem Ausgang der Leistungsfaktorkorrekturschaltung verbunden ist und/oder wenn basierend auf einem Dimmbefehl die Ausgangsleistung eines Betriebsgeräts verringert wird.In a power factor correction circuit according to exemplary embodiments, a delay circuit is provided which is coupled to an input of a control unit of the power factor correction circuit in at least one operating mode in order to delay renewed switching of a controllable switching means for a predetermined period of time. In particular, an off-time of the switching means (also referred to as “T _o ff time”) can be implemented by the delay, which is independent of a current through the inductance of the power factor correction circuit. The off time is constant. This measure can be used to delay renewed charging of the inductance with energy. This can happen selectively for small output powers, for example when a small load is connected to an output of the power factor correction circuit and/or when the output power of an operating device is reduced based on a dimming command.

Die Verwendung der Verzögerungsschaltung, die mit einem Gate-Knoten des steuerbaren Schaltmittels verbunden sein kann, erlaubt es, eine Steuereinheit, die für einen „Critical Conduction Mode“ (CCM-Betriebsmodus) der Leistungsfaktorkorrekturschaltung ausgelegt ist, auch zu verwenden, um eine Steuerung mit konstanter Aus-Zeit des Schaltmittels der Leistungsfaktorkorrekturschaltung zu realisieren. Somit kann die Leistungsfaktorkorrekturschaltung in einem Betriebsmodus durch Verwendung der Verzögerungsschaltung auch mit einem diskontinuierlichen Induktivitäts- oder Spulenstrom („Discontinuous Conduction Mode“) betrieben werden, ohne die für einen CCM-Betriebsmodus ausgelegte Steuereinheit hierfür anpassen zu müssen.The use of the delay circuit, which can be connected to a gate node of the controllable switching means, allows a control unit that is designed for a "critical conduction mode" (CCM operating mode) of the power factor correction circuit to also be used to control with to realize a constant off-time of the switching means of the power factor correction circuit. The power factor correction circuit can thus also be operated in an operating mode by using the delay circuit with a discontinuous inductance or coil current (“discontinuous conduction mode”) without having to adapt the control unit designed for a CCM operating mode for this purpose.

Die Steuereinheit kann als integrierte Halbleiterschaltung, insbesondere als anwendungsspezifische integrierte Halbleiterschaltung (ASIC - „application specific integrated circuit“) ausgestaltet sein. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, um ein an einem Eingang empfangenes Eingangssignal einem Schwellenwertvergleich zu unterziehen. Die Steuereinheit kann einen entsprechenden Komparator umfassen. Die Steuereinheit kann so eingerichtet sein, dass sie abhängig von dem Schwellenwertvergleich ein Steuersignal zum Steuern des Schaltmittels aussteuert, um das Schaltmittel in den Ein-Zustand zu schalten. Die Steuereinheit kann auch so eingerichtet sein, dass sie eine Zeitdauer, während der das Schaltmittel im Ein-Zustand bleibt (T_on-Zeit), abhängig von einer Last am Ausgang der Leistungsfaktorkorrekturschaltung, einer Ausgangsleistung, dem Betriebszustand (z.B. Ruhemodus oder Betrieb) und/oder einem Dimmlevel einstellt.The control unit can be designed as an integrated semiconductor circuit, in particular as an application-specific integrated semiconductor circuit (ASIC—“application specific integrated circuit”). The control unit can be set up to subject an input signal received at an input to a threshold value comparison. The control unit can include a corresponding comparator. The control unit can be set up in such a way that, depending on the threshold value comparison, it emits a control signal for controlling the switching means in order to switch the switching means to the on state. The control unit can also be set up in such a way that it determines a period of time during which the switching means remains in the on-state (T _on -time), depending on a load at the output of the power factor correction circuit, an output power, the operating state (e.g. sleep mode or operation) and /or sets a dimming level.

Eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach einem Ausführungsbeispiel umfasst einen Eingangsanschluss zum Empfangen einer Eingangsspannung, eine mit dem Eingangsanschluss gekoppelte Induktivität, ein mit der Induktivität gekoppeltes Schaltmittel, das steuerbar ist, um die Induktivität getaktet zu laden und zu entladen, eine Steuereinheit zum Ansteuern des Schaltmittels und eine Verzögerungsschaltung. Die Steuereinheit weist einen Eingang und einen mit dem Schaltmittel gekoppelten Ausgang zum Ansteuern des Schaltmittels auf und ist eingerichtet, um das Schaltmittel in Abhängigkeit von einem Eingangssignal an dem Eingang von einem Aus-Zustand in einen Ein-Zustand zu schalten. Die Verzögerungsschaltung ist mit der Steuereinheit gekoppelt und eingerichtet, um in wenigstens einem Betriebsmodus der Leistungsfaktorkorrekturschaltung ein Schalten des Schaltmittels in den Ein-Zustand zu verzögern, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, um das Schaltmittel in dem wenigstens einen Betriebsmodus jeweils nach einer konstanten Aus-Zeit wieder in den Ein-Zustand zu schalten.A power factor correction circuit according to an embodiment comprises an input terminal for receiving an input voltage, an inductor coupled to the input terminal, a switching means coupled to the inductor and controllable to charge and discharge the inductor in a clocked manner, a control unit for driving the switching means, and a delay circuit . The control unit has an input and an output coupled to the switching means for driving the switching means and is set up to switch the switching means from an off state to an on state depending on an input signal at the input. The delay circuit is coupled to the control unit and is set up to delay switching of the switching means to the on state in at least one operating mode of the power factor correction circuit, the control unit being set up to switch the switching means in the at least one operating mode after a constant off time in each case switch back to the on state.

Die Verzögerungsschaltung kann insbesondere so eingerichtet sein, dass sie ein erneutes Schalten des Schaltmittels in den Ein-Zustand über den Zeitpunkt hinaus verzögert, an dem ein durch die Induktivität fließender Strom einen Nulldurchgang aufweist. Die Zeitdauer, während der das Schaltmittel im Aus-Zustand bleibt, ist konstant und kann insbesondere unabhängig vom Strom durch die Induktivität sein, wenn die Verzögerungsschaltung das Eingangssignal der Steuereinheit liefert.In particular, the delay circuit can be set up in such a way that it delays renewed switching of the switching means into the on state beyond the point in time at which a current flowing through the inductance crosses zero having. The length of time during which the switching means remains in the off state is constant and can in particular be independent of the current through the inductance when the delay circuit supplies the input signal to the control unit.

Die Verzögerungsschaltung kann mit dem Ausgang der Steuereinheit gekoppelt und eingerichtet sein, um in dem wenigstens einen Betriebsmodus das Eingangssignal an den Eingang der Steuereinheit bereitzustellen.The delay circuit can be coupled to the output of the control unit and set up to provide the input signal to the input of the control unit in the at least one operating mode.

Die Verzögerungsschaltung kann ein RC-Glied oder ein LC-Glied umfassen. Die Verzögerungsschaltung kann mit einem Gate-Knoten des steuerbaren Schaltmittels gekoppelt sein. Eine Kapazität der Verzögerungsschaltung kann aufgeladen werden, während die Steuereinheit am Ausgang ein Steuersignal aussteuert, mit dem das Schaltmittel in den Ein-Zustand geschaltet wird.The delay circuit can comprise an RC element or an LC element. The delay circuit can be coupled to a gate node of the controllable switching means. A capacitance of the delay circuit can be charged while the control unit emits a control signal at the output, with which the switching means is switched to the on state.

Ein Verfahren zum Steuern einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Überwachen eines Signals, um abhängig von einem Schwellenwertvergleich des Signals ein Schaltmittel der Leistungsfaktorkorrekturschaltung in den Ein-Zustand zu schalten. In wenigstens einem Betriebsmodus der Leistungsfaktorkorrekturschaltung ist das überwachte Signal ein von einer Verzögerungsschaltung bereitgestelltes Signal, um das Schaltmittel jeweils nach einer vorgegebenen Zeitdauer wieder in den Ein-Zustand zu schalten, wobei das Schaltmittel in dem wenigstens einen Betriebsmodus jeweils nach einer konstanten Aus-Zeit wieder in den Ein-Zustand geschaltet wird.A method for controlling a power factor correction circuit according to an embodiment includes monitoring a signal to switch a switching means of the power factor correction circuit to the on-state depending on a threshold comparison of the signal. In at least one operating mode of the power factor correction circuit, the monitored signal is a signal provided by a delay circuit in order to switch the switching means back to the on state after a predetermined period of time, with the switching means in the at least one operating mode always switching off again after a constant off time is switched to the on state.

Die Leistungsfaktorkorrekturschaltung und das Verfahren können so ausgestaltet sein, dass wahlweise ein Betrieb im CCM-Betriebsmodus oder ein Betrieb mit konstanter T_off-Zeit erfolgen kann. Ein Umschalten zwischen den beiden Betriebsmodi kann von einer weiteren Steuereinheit kontrolliert werden. Dazu kann die weitere Steuereinheit beispielsweise durch eines weiteren steuerbares Schaltmittel steuern. Das weitere steuerbare Schaltmittel kann zwischen die Verzögerungsschaltung und den Eingang der Steuereinheit geschaltet sein.The power factor correction circuit and the method can be designed in such a way that operation in the CCM operating mode or operation with a constant T _off time can take place. Switching between the two operating modes can be controlled by a further control unit. For this purpose, the further control unit can control, for example, by means of a further controllable switching means. The further controllable switching means can be connected between the delay circuit and the input of the control unit.

Das weitere steuerbare Schaltmittel kann einen ersten Zustand aufweisen, in dem die Verzögerungsschaltung elektrisch leitend mit dem Eingang der Steuereinheit verbunden ist. In diesem ersten Zustand des weiteren steuerbaren Schaltmittels kann beispielsweise eine Spannung an einer Kapazität der Verzögerungsschaltung als Eingangssignal an dem Eingang der Steuereinheit anliegen.The further controllable switching means can have a first state in which the delay circuit is electrically conductively connected to the input of the control unit. In this first state of the further controllable switching means, for example, a voltage can be present at a capacitance of the delay circuit as an input signal at the input of the control unit.

Das weitere steuerbare Schaltmittel kann einen zweiten Zustand aufweisen, in dem über das weitere steuerbare Schaltmittel dem Eingang der Steuereinheit ein Signal zugeführt wird, das von einem durch die Induktivität fließenden Strom abhängt. Dieses Signal kann beispielsweise über eine mit der Induktivität der Leistungsfaktorkorrekturschaltung induktiv gekoppelte weitere Induktivität erfasst werden.The further controllable switching means can have a second state in which a signal which depends on a current flowing through the inductance is supplied to the input of the control unit via the further controllable switching means. This signal can be detected, for example, via a further inductance which is inductively coupled to the inductance of the power factor correction circuit.

Die weitere Steuereinheit, die das weitere steuerbare Schaltmittel steuert, kann als integrierte Halbleiterschaltung ausgestaltete sein. Die weitere Steuereinheit kann ein von der Steuereinheit verschiedener ASIC sein.The further control unit, which controls the further controllable switching means, can be designed as an integrated semiconductor circuit. The additional control unit can be an ASIC that is different from the control unit.

Die weitere Steuereinheit kann alternativ oder zusätzlich auch eingereichtet, um eine Zeitkonstante der Verzögerungsschaltung einzustellen. Die Verzögerungsschaltung kann ein einstellbares Element umfassen. Dabei kann es sich beispielsweise um einen auf mehrere Widerstandswerte einstellbaren Widerstand und/oder um eine auf mehrere Kapazitätswerte einstellbare Kapazität handeln. Die weitere Steuereinheit kann das einstellbare Element der Verzögerungsschaltung einstellen, um eine Dauer der T_off-Zeit einzustellen.Alternatively or additionally, the further control unit can also be used to set a time constant of the delay circuit. The delay circuit may include an adjustable element. This can be, for example, a resistor that can be set to a number of resistance values and/or a capacitance that can be set to a number of capacitance values. The further control unit can adjust the adjustable element of the delay circuit to adjust a duration of the T _off time.

Die weitere Steuereinheit kann eingerichtet sein, um das weitere Schaltmittel und/oder das einstellbare Element der Verzögerungsschaltung abhängig von einer Last am Ausgang der Leistungsfaktorkorrekturschaltung zu steuern. Die weitere Steuereinheit kann eingerichtet sein, um das weitere Schaltmittel und/oder das einstellbare Element der Verzögerungsschaltung abhängig von einer Ausgangsleistung der Leistungsfaktorkorrekturschaltung zu steuern. Die weitere Steuereinheit kann eingerichtet sein, um das weitere Schaltmittel und/oder das einstellbare Element der Verzögerungsschaltung abhängig von einem gewünschten Dimmlevel eines Leuchtmittels zu steuern.The further control unit can be set up to control the further switching means and/or the adjustable element of the delay circuit as a function of a load at the output of the power factor correction circuit. The further control unit can be set up to control the further switching means and/or the adjustable element of the delay circuit as a function of an output power of the power factor correction circuit. The further control unit can be set up to control the further switching means and/or the adjustable element of the delay circuit as a function of a desired dimming level of a lighting means.

Verfahren und Leistungsfaktorkorrekturschaltungen nach Ausführungsbeispielen können bei einem Betriebsgeräten für ein Leuchtmittel, beispielsweise bei einem elektronischen Vorschaltgerät für ein Fluoreszenzleuchtmittel oder einen LED-Konverter, verwendet werden. Bei dieser Verwendung ermöglichen Ausführungsbeispiele der Erfindung, dass das Risiko, dass eine Fehlerabschaltung erforderlich wird und/oder ein Übergang in einen „Burst“-Modus erfolgt, verringert werden kann.Methods and power factor correction circuits according to exemplary embodiments can be used in an operating device for a lighting means, for example in an electronic ballast for a fluorescent lighting means or an LED converter. When used in this way, embodiments of the invention allow the risk of requiring a trip and/or going into a "burst" mode to be reduced.

Nach weiteren Ausführungsbeispielen wird ein Betriebsgerät für ein Leuchtmittel angegeben, das die Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach einem Ausführungsbeispiel umfasst. Das Betriebsgerät kann ein LED-Konverter sein. Das Betriebsgerät kann ein elektronisches Vorschaltgerät sein.According to further exemplary embodiments, an operating device for a lighting means is specified, which includes the power factor correction circuit according to an exemplary embodiment. The operating device can be an LED converter. The operating device can be an electronic ballast.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Beleuchtungssystem angegeben, das das Betriebsgerät und ein damit gekoppeltes Leuchtmittel umfasst. Das Leuchtmittel kann ein oder mehrere Leuchtdioden (LEDs) umfassen. Die LEDs können anorganische und/oder organische LEDs umfassen. Die LEDs können in ein LED-Modul integriert sein, das separat von dem Betriebsgerät ausgeführt ist. Das Beleuchtungssystem kann weiterhin eine zentrale Steuerung umfassen, die eingerichtet ist, um Dimmbefehle an das Betriebsgerät zu übermitteln oder vom Betriebsgerät übertragene Signale auszuwerten.According to a further exemplary embodiment, a lighting system is specified which Control gear and a light source coupled thereto. The lighting means can include one or more light-emitting diodes (LEDs). The LEDs can include inorganic and/or organic LEDs. The LEDs can be integrated into an LED module that is designed separately from the operating device. The lighting system can also include a central controller that is set up to transmit dimming commands to the operating device or to evaluate signals transmitted by the operating device.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen erläutert.

1 zeigt ein Beleuchtungssystem mit einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach einem Ausführungsbeispiel.
2 zeigt ein Schaltbild einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach einem Ausführungsbeispiel.
3 zeigt ein Ausgangssignal und Eingangssignal der Steuereinheit einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung sowie den resultierenden Strom in einem Betriebsmodus mit diskontinuierlichem Strom durch die Induktivität.
4 zeigt ein Schaltbild einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.
5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel.
6 zeigt ein Ausgangssignal und Eingangssignal der Steuereinheit einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung sowie den resultierenden Strom in einem CCM-Betriebsmodus.
7 illustriert Komponenten einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.
8 zeigt ein Schaltbild einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.

The invention is explained below with reference to the drawings using preferred embodiments.

1 12 shows a lighting system with a power factor correction circuit according to an embodiment.
2 12 shows a circuit diagram of a power factor correction circuit according to an embodiment.
3 Figure 12 shows an output signal and input signal of the control unit of a power factor correction circuit and the resulting current in a discontinuous current through inductance mode of operation.
4 12 shows a circuit diagram of a power factor correction circuit according to another embodiment.
5 12 is a flow diagram of a method according to one embodiment.
6 Figure 12 shows an output signal and input signal of the control unit of a power factor correction circuit and the resulting current in a CCM mode of operation.
7 illustrates components of a power factor correction circuit according to another embodiment.
8th 12 shows a circuit diagram of a power factor correction circuit according to another embodiment.

1 zeigt eine Blockdiagrammdarstellung eines Beleuchtungssystems 1, das ein Betriebsgerät 2 für ein Leuchtmittel 3 umfasst. Das Leuchtmittel 3 kann beispielsweise LEDs umfassen. Das Betriebsgerät 2 kann mit einem Bus 4 oder einem Drahtloskommunikationssystem verbunden sein, um Dimmbefehle zu empfangen und/oder Statusmeldungen auszugeben. 1 shows a block diagram representation of a lighting system 1 that includes an operating device 2 for a light source 3 . The illuminant 3 can include LEDs, for example. The operating device 2 can be connected to a bus 4 or a wireless communication system in order to receive dimming commands and/or to output status reports.

Das Betriebsgerät 2 kann beispielsweise als elektronisches Vorschaltgerät (EVG) für eine Gasentladungslampe, Leuchtstofflampe oder ein anderes Fluoreszenzleuchtmittel oder als LED-Konverter ausgestaltet sein. Das Betriebsgerät 2 weist einen Gleichrichter 10 zum Gleichrichten einer Versorgungsspannung, beispielsweise der Netzspannung auf. Das Betriebsgerät 2 weist eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11. Die Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 stellt eine Ausgangsspannung für nachgeschaltete Komponenten des Betriebsgeräts 2 bereit, die auch als Busspannung Vbus bezeichnet wird. Eine weitere Spannungsumsetzung und/oder Dimmfunktionen können beispielsweise über einen DC/DC-Wandler 12, der als LLC-Resonanzwandler ausgestaltet sein kann, und/oder einen Ausgangstreiber 13 erreicht werden. Eine Steuereinrichtung 14 kann verschiedene Steuer- oder Regelfunktionen erfüllen, beispielsweise zur Umsetzung von Dimmbefehlen, die über den Bus 4 übertragen werden.The operating device 2 can be designed, for example, as an electronic ballast (EVG) for a gas discharge lamp, fluorescent lamp or another fluorescent light source or as an LED converter. The operating device 2 has a rectifier 10 for rectifying a supply voltage, for example the mains voltage. The operating device 2 has a power factor correction circuit 11. The power factor correction circuit 11 provides an output voltage for downstream components of the operating device 2, which is also referred to as the bus voltage Vbus. A further voltage conversion and/or dimming functions can be achieved, for example, via a DC/DC converter 12, which can be designed as an LLC resonant converter, and/or an output driver 13. A control device 14 can perform various control or regulation functions, for example to implement dimming commands that are transmitted via the bus 4 .

Die Funktionsweise der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 nach Ausführungsbeispielen wird unter Bezugnahme auf 2-8 ausführlicher beschrieben. Während in 1 schematisch ein Betriebsgerät dargestellt ist, bei dem die Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 eine Busspannung an andere Komponenten des Betriebsgeräts 2 bereitstellt, kann die Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach Ausführungsbeispielen auch als isolierte Leistungsfaktorkorrekturschaltung mit nachgeschalteter Treiberstufe verwendet werden.The operation of the power factor correction circuit 11 according to embodiments is explained with reference to FIG 2-8 described in more detail. while in 1 an operating device is shown schematically, in which the power factor correction circuit 11 provides a bus voltage to other components of the operating device 2, the power factor correction circuit can also be used according to exemplary embodiments as an isolated power factor correction circuit with a downstream driver stage.

2 ist ein Schaltbild der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 nach einem Ausführungsbeispiel. Eine Versorgungs-Wechselspannung, beispielsweise die Netzspannung, wird von einem (in 2 nicht dargestellten) Gleichrichter in eine gleichgerichtete Wechselspannung umgesetzt, die als Eingangsspannung Vin zwischen einem Eingangsanschluss der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 und Masse anliegt. 2 12 is a circuit diagram of power factor correction circuit 11 according to one embodiment. A supply AC voltage, for example the mains voltage, is supplied by a (in 2 not shown) rectifier converted into a rectified AC voltage, which is applied as an input voltage Vin between an input terminal of the power factor correction circuit 11 and ground.

Die Eingangs-Wechselspannung Vin wird von einem Glättungskondensator 20 gefiltert und einer Induktivität 21 zugeführt, die eine Spule umfassen kann. Die Induktivität 21 ist mit einer Diode 22 zwischen dem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 in Serie geschaltet. An dem mit einem Ausgangskondensator 23 gekoppelten Ausgangsanschluss wird eine Ausgangs-Gleichspannung Vout bereitgestellt. Die Ausgangs-Gleichspannung Vout dient zur Versorgung einer Last, welcher die Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 vorgeschaltet ist. Bei der Last kann es sich beispielsweise um einen Gleichspannungs-Gleichspannungswandler mit damit verbundenem Leuchtmittel oder ein Betriebsgerät für ein Leuchtmittel handeln.The AC input voltage Vin is filtered by a smoothing capacitor 20 and fed to an inductor 21, which may comprise a coil. The inductor 21 is connected in series with a diode 22 between the input terminal and an output terminal of the power factor correction circuit 11 . An output DC voltage Vout is provided at the output terminal coupled to an output capacitor 23 . The DC output voltage Vout is used to supply a load, which is preceded by the power factor correction circuit 11 . The load can be, for example, a DC-DC converter with a lamp connected to it, or an operating device for a lamp.

An die Verbindung zwischen der Induktivität 21 und der Diode 22 ist ein steuerbarer Schalter 24 angeschlossen, der als steuerbares Schaltmittel dient. Der steuerbare Schalter 24 kann über einen Shunt-Widerstand 25 mit Masse verbunden sein. Der Schalter 24 ist ein steuerbarer elektronischer Schalter, der ein Leistungsschalter sein kann und der beispielsweise als Feldeffekttransistor (FET), insbesondere als MOSFET, ausgebildet sein kann. Der Schalter 24 wird von einer Steuereinheit 30 der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 in den Ein-Zustand und den Aus-Zustand geschaltet. Die Steuereinheit 30 weist einen entsprechenden Ausgang 37 zum Aussteuern eines Steuersignals auf, mit dem beispielsweise die Gatespannung des Schalters 24 kontrolliert werden kann.A controllable switch 24 is connected to the connection between the inductance 21 and the diode 22 and serves as a controllable switching means. The controllable switch 24 can be connected to ground via a shunt resistor 25 . The switch 24 is a controllable electronic switch, which can be a power switch and which can be embodied, for example, as a field effect transistor (FET), in particular as a MOSFET. The switch 24 is switched to on-state and off-state by a control unit 30 of the power factor correction circuit 11 . The control unit 30 has a corresponding output 37 for modulating a control signal with which the gate voltage of the switch 24 can be controlled, for example.

Im eingeschalteten Zustand des Schalters 24 ist die Induktivität 21 über den Schalter 24 mit Masse verbunden, wobei die Diode 22 sperrt, so dass die Induktivität 21 aufgeladen und Energie in der Induktivität 21 gespeichert wird. Ist hingegen der Schalter 24 ausgeschaltet, d.h. offen, ist die Diode 22 leitend, so dass sich die Induktivität 21 über die Diode 22 in den Ausgangskondensator 23 entladen kann und die in der Induktivität 21 gespeicherte Energie in den Ausgangskondensator 23 übertragen wird.When the switch 24 is switched on, the inductor 21 is connected to ground via the switch 24, with the diode 22 blocking, so that the inductor 21 is charged and energy is stored in the inductor 21. If, on the other hand, the switch 24 is switched off, i.e. open, the diode 22 is conductive, so that the inductor 21 can discharge via the diode 22 into the output capacitor 23 and the energy stored in the inductor 21 is transferred to the output capacitor 23.

Der Schalter 24 wird von der Steuereinheit 30 angesteuert, die in Form einer integrierten Schaltung, insbesondere als anwendungsspezifische Spezialschaltung (ASIC), ausgestaltet sein kann. Die Leistungsfaktorkorrektur wird durch wiederholtes Ein- und Ausschalten des Schalters 24 erzielt, wobei die Schaltfrequenz für den Schalter 24 viel größer als die Frequenz der gleichgerichteten Eingangs-Wechselspannung Vin ist. Die Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 kann als Boost-Konverter arbeiten. Die Funktionsweise der Steuereinrichtung 30 wird unter Bezugnahme auf 3-8 noch ausführlich beschrieben.The switch 24 is controlled by the control unit 30, which can be designed in the form of an integrated circuit, in particular as an application-specific special circuit (ASIC). Power factor correction is achieved by repeatedly turning switch 24 on and off, with the switching frequency for switch 24 being much greater than the frequency of the rectified input AC voltage Vin. The power factor correction circuit 11 can function as a boost converter. The functioning of the control device 30 is described with reference to FIG 3-8 described in detail.

Die Steuereinheit 30 weist einen Eingang 35 auf. Abhängig von einem an dem Eingang 35 empfangenen Eingangssignal kann die Steuereinheit 30 den Schalter 24 in den Ein-Zustand schalten. Das an dem Eingang 35 empfangene Eingangssignal bestimmt somit die Aus-Zeit („T_off-Zeit“), d.h. die Zeitdauer, während der der Schalter 24 nach dem Schalten in den Aus-Zustand im Aus-Zustand bleibt, bevor er wieder in den Ein-Zustand geschaltet wird. Die Steuereinheit 30 kann das an dem Eingang 35 empfangene Eingangssignal einem Schwellenwertvergleich unterziehen. Dazu kann die Steuereinheit 30 beispielsweise einen entsprechenden Komparator umfassen. Abhängig von einem Ergebnis des Schwellenwertvergleichs kann die Steuereinheit 30 den Schalter 24 in den Ein-Zustand schalten. Beispielsweise kann die Steuereinheit 30 den Schalter 24 wieder in den Ein-Zustand schalten, wenn das an dem Eingang 35 empfangene Eingangssignal einen Schwellenwert unterschreitet. Die Steuereinheit 30 kann so ausgestaltet sein, dass eine Erkennung eines Nulldurchgangs für das an dem Eingang 35 empfangene Eingangssignal durchgeführt wird. Ein erkannter Nulldurchgang kann ein Schalten des Schalters 24 in den Ein-Zustand auslösen.The control unit 30 has an input 35 . Depending on an input signal received at the input 35, the control unit 30 can switch the switch 24 to the on-state. The input signal received at input 35 thus determines the off time (“T _off time”), ie the length of time that switch 24 remains in the off state after switching to the off state before switching back to the off state On state is switched. The control unit 30 can subject the input signal received at the input 35 to a threshold value comparison. For this purpose, the control unit 30 can include a corresponding comparator, for example. Depending on a result of the threshold comparison, the control unit 30 can switch the switch 24 to the on state. For example, the control unit 30 can switch the switch 24 back to the on state when the input signal received at the input 35 falls below a threshold value. The control unit 30 can be designed in such a way that a zero crossing for the input signal received at the input 35 is detected. A detected zero crossing may trigger switch 24 to turn to the on state.

Die Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 ist so ausgestaltet, dass in wenigstens einem Betriebsmodus ein Schalten des Schalters 24 über den Zeitpunkt hinaus verzögert wird, an dem ein Strom in der Induktivität 21 auf Null abfällt bzw. einen Nulldurchgang aufweist. Dazu kann die Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 eine Verzögerungsschaltung aufweisen, die in dem wenigstens einen Betriebsmodus das Eingangssignal für den Eingang 35 der Steuereinheit 30 bereitstellt. Die Verzögerungsschaltung kann so ausgestaltet sein, dass die Steuereinheit 30 in dem wenigstens einen Betriebsmodus den Schalter 24 jeweils nach einer Aus-Zeit, die vom Strom durch die Induktivität 21 unabhängig ist, wieder in den Ein-Zustand schaltet. Die Verzögerungsschaltung verwirklicht dabei eine konstante Aus-Zeit. Diese kann so gewählt sein, dass sie länger als die Zeitdauer ist, bei der der Strom durch die Induktivität 21 in dem wenigstens einen Betriebsmodus auf Null abfällt, nachdem der Schalter 24 in den Aus-Zustand geschaltet wurde.The power factor correction circuit 11 is designed such that in at least one operating mode switching of the switch 24 is delayed beyond the point in time at which a current in the inductance 21 falls to zero or has a zero crossing. For this purpose, the power factor correction circuit 11 can have a delay circuit which provides the input signal for the input 35 of the control unit 30 in the at least one operating mode. The delay circuit can be designed in such a way that the control unit 30 in the at least one operating mode switches the switch 24 back into the on state after an off time that is independent of the current through the inductor 21 . The delay circuit realizes a constant off-time. This may be chosen to be longer than the length of time that the current through the inductor 21 decays to zero in the at least one operating mode after the switch 24 has been switched to the off state.

Die Verzögerungsschaltung kann ein RC-Glied mit einer Kapazität 28 und einem Widerstand 29 umfassen. Das RC-Glied kann mit einem Gate-Knoten des Schalters 24 und somit mit dem Ausgang 37 der Steuereinheit 30 gekoppelt sein. Die Steuereinheit 30 kann in dem wenigstens einen Betriebsmodus, in dem eine Steuerung des Schalters 24 mit konstanter Aus-Zeit erfolgt, die über die Kapazität 28 abfallende Spannung als Eingangssignal an dem Eingang 35 empfangen. Der Widerstand 29 und die Kapazität 28 sind so gewählt, dass die Zeitkonstante τ=R_AUS·C des RC-Glieds so festgelegt ist, dass die Spannung an der Kapazität 28 in der gewünschten Aus-Zeit bis auf einen Schwellenwert abfällt, wenn sich die Kapazität 28 über den Widerstand 29 entlädt. Dabei ist R_AUS der Widerstandswert des Widerstands 28, über den sich die Kapazität 28 entlädt, wenn der Schalter 24 in den Aus-Zustand geschaltet ist, und C die Kapazität des Kondensators 28. Insbesondere können der Widerstand 29 und die Kapazität 28 so gewählt sein, dass die Zeitkonstante τ=R_AUS·C ausreichend groß ist, dass sich die Kapazität 28 erst dann bis auf den Schwellenwert entlädt, nachdem der Strom durch die Induktivität 21 einen Abfall bis auf im Wesentlichen einen Nullwert aufweist.The delay circuit can include an RC element with a capacitance 28 and a resistance 29 . The RC element can be coupled to a gate node of the switch 24 and thus to the output 37 of the control unit 30 . In the at least one operating mode, in which the switch 24 is controlled with a constant off time, the control unit 30 can receive the voltage drop across the capacitance 28 as an input signal at the input 35 . The resistor 29 and the capacitor 28 are chosen so that the time constant τ = R _OFF * C of the RC element is set such that the voltage across the capacitor 28 falls to a threshold value in the desired off time when the Capacitance 28 discharges through resistor 29. Where R _OFF is the resistance of resistor 28 through which capacitance 28 discharges when switch 24 is switched to the off state, and C is the capacitance of capacitor 28. In particular, resistor 29 and capacitance 28 can be chosen in this way that the time constant τ=R _OUT ·C is sufficiently large that the capacitance 28 only discharges to the threshold value after the current through the inductance 21 has dropped to essentially a zero value.

Die Kapazität 28 des RC-Glieds kann über eine Diode 26 und einen weiteren Widerstand 27 mit dem Gate des Schalters 24 verbunden sein. Wenn die Steuereinheit 30 den Schalter 24 in den Ein-Zustand schaltet, wird die Kapazität 28 über die Diode 26 und den weiteren Widerstand 27 aufgeladen. Der weitere Widerstand 27 wird so gewählt, dass während der Zeitdauer, in der der Schalter 24 in den Ein-Zustand geschaltet ist, die Kapazität 28 geladen werden kann. Beispielsweise kann der weitere Widerstand 27 so gewählt sein, dass eine Zeitkonstante τ'=R_EIN·C kleiner als die minimale Zeitdauer ist, für die die Steuereinheit 30 den Schalter 24 in den Ein-Zustand schaltet, d.h. kleiner als das Minimum der Ein-Zeit („T_on-Zeit“). Dabei ist REIN der Widerstandswert des Widerstands 27, über den die Kapazität 28 geladen wird, wenn der Schalter 24 in den Ein-Zustand geschaltet ist, und C die Kapazität des Kondensators 28.The capacitance 28 of the RC element can be connected to the gate of the switch 24 via a diode 26 and a further resistor 27 . When the control unit 30 switches the switch 24 to the on state, the capacitance 28 is charged via the diode 26 and the further resistor 27 . The further resistor 27 is selected in such a way that during the period in which the switch 24 is switched to the on state, the capacitance 28 can be loaded. For example, the further resistor 27 can be selected such that a time constant τ′=R _ON ·C is less than the minimum time period for which the control unit 30 switches the switch 24 to the on state, ie less than the minimum of the on Time (“T _on -time”). Where REIN is the resistance of resistor 27 through which capacitance 28 is charged when switch 24 is switched to the on state, and C is the capacitance of capacitor 28.

Die Steuereinheit 30 kann weitere Eingänge aufweisen. Beispielsweise kann ein weiterer Eingang 31 mit einem Spannungsteiler mit Widerständen 63, 64 gekoppelt sein, um die Ausgangsspannung zu erfassen. Ein weiterer Eingang 37 kann mit einem weiteren Spannungsteiler mit Widerständen 61, 62 gekoppelt sein, um die geglättete Eingangsspannung zu erfassen. Die Steuereinheit 30 kann die Dauer der Ein-Zeit („T_on-Zeit“) abhängig von der Eingangsspannung und/oder der Ausgangsspannung setzen. Die Dauer der Ein-Zeit kann unabhängig von dem Eingangssignal, das an dem Eingang 35 empfangen wird, bestimmt werden. Das Eingangssignal, das von der Verzögerungsschaltung an dem Eingang 35 bereitgestellt wird, kann von der Steuereinheit 30 zur Bestimmung des Zeitpunkts verwendet werden, an dem der Schalte 24 wieder in den Ein-Zustand geschaltet wird und somit die Aus-Zeit („T_off-Zeit“) festlegen.The control unit 30 can have further inputs. For example, another input 31 can be coupled to a voltage divider with resistors 63, 64 to detect the output voltage. Another input 37 can be coupled to another voltage divider with resistors 61, 62 in order to detect the smoothed input voltage. The control unit 30 can set the duration of the on time (“T _on time”) depending on the input voltage and/or the output voltage. The duration of the on-time can be determined independently of the input signal received at input 35. The input signal provided by the delay circuit at the input 35 can be used by the control unit 30 to determine the point in time at which the switch 24 is switched back to the on state and thus the off time ("T _o ff -Time").

Durch die Verwendung der Verzögerungsschaltung, die in wenigstens einem Betriebsmodus das Eingangssignal am Eingang 35 der Steuereinheit 30 bereitstellt, kann eine Steuereinheit 30, bei der ein Schwellenwertvergleich des Eingangssignals ein erneutes Schalten des Schalters 24 in den Ein-Zustand auslöst, auch zum Betrieb in einem diskontinuierlichen Betrieb (DCM-Betriebsmodus) verwendet werden. Eine spezifische Anpassung der Steuereinheit 30 zur Verwendung auf für einen DCM-Betriebsmodus ist nicht erforderlich.By using the delay circuit, which provides the input signal at the input 35 of the control unit 30 in at least one operating mode, a control unit 30, in which a threshold value comparison of the input signal triggers a renewed switching of the switch 24 to the on state, can also be used for operation in a discontinuous operation (DCM operation mode) can be used. A specific adaptation of the control unit 30 for use on a DCM operating mode is not required.

3 veranschaulicht die Wirkungsweise der Steuereinheit 30 bei der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11, wenn die Verzögerungsschaltung das Eingangssignal an den Eingang 35 bereitstellt. 3 Figure 12 illustrates the operation of the control unit 30 in the power factor correction circuit 11 when the delay circuit provides the input signal to the input 35. FIG.

Die Steuereinheit 30 gibt über den Ausgang 37 ein Steuersignal Ctrl-S1 zum Steuern des Schalters 24 aus, das bei 71 dargestellt ist. Die Steuereinheit empfängt am Eingang 35 die Spannung an der Kapazität 28 als Eingangssignal 72.The control unit 30 outputs via the output 37 a control signal Ctrl-S1 for controlling the switch 24, which is shown at 71. At input 35, the control unit receives the voltage across capacitance 28 as input signal 72.

Wenn der Schalter 24 in den Ein-Zustand geschaltet wird, wird die Kapazität 28 geladen. Der weitere Widerstand 27 kann so gewählt sein, dass die Zeitkonstante für den Ladevorgang kleiner ist als eine Ein-Zeit 76 bzw. kleiner als eine durch die Steuereinheit 30 realisierbare minimale Ein-Zeit. Wenn nach der Ein-Zeit 76 der Schalter 24 in den Aus-Zustand geschaltet wird, entlädt sich die Kapazität 28 über den Widerstand 29. Die Steuereinheit vergleicht das Eingangssignal am Eingang 35 mit einem Schwellenwert 74. Auf diese Weise wird ein Zeitpunkt Tzx erkannt, an dem das Eingangssignal 72 den Schwellenwert 74 erreicht. Als Antwort darauf schaltet die Steuereinheit den Schalter 24 wieder in den Ein-Zustand. Die Aus-Zeit 77, d.h. die Zeitdauer, in der der Schalter 24 in den Aus-Zustand geschaltet bleibt, wird durch die Verzögerungsschaltung bestimmt.When switch 24 is switched to the on state, capacitance 28 is charged. The additional resistor 27 can be selected in such a way that the time constant for the charging process is less than an on time 76 or less than a minimum on time that can be implemented by the control unit 30 . If, after the on time 76, the switch 24 is switched to the off state, the capacitance 28 discharges via the resistor 29. The control unit compares the input signal at the input 35 with a threshold value 74. In this way, a point in time Tzx is recognized at which the input signal 72 reaches the threshold 74 . In response to this, the control unit switches the switch 24 back to the on state. The off time 77, i.e. the length of time that the switch 24 remains in the off state, is determined by the delay circuit.

Der resultierende Spulenstrom 73 durch die Induktivität 21 steigt an, wenn der Schalter 24 in den Ein-Zustand geschaltet wird, um Energie in der Induktivität 21 zu speichern. Nach dem Ausschalten des Schalters 24 fällt der Spulenstrom bei einer Zeit 75 im Wesentlichen bis auf Null ab. Der Schalter 24 wird jedoch noch nicht unmittelbar bei der Zeit 75, sondern erst nach Ablauf der Aus-Zeit 77 wieder in den Ein-Zustand geschaltet. Das Risiko eines Übergangs in einen so genannten „Burst“-Modus und des Auftretens von unerwünschten Helligkeitsschwankungen kann so verringert werden.The resultant coil current 73 through inductor 21 increases when switch 24 is switched to the on state to store energy in inductor 21 . After the switch 24 turns off, the coil current falls to substantially zero at a time 75 . However, the switch 24 is not switched back to the on state immediately at the time 75, but only after the off time 77 has elapsed. The risk of a transition to a so-called "burst" mode and the occurrence of unwanted brightness fluctuations can be reduced in this way.

Durch die Verzögerungsschaltung, die zur Realisierung eines DCM-Betriebsmodus das Eingangssignal an den Eingang 35 der Steuereinheit 30 bereitstellt, kann eine Aus-Zeit 77 realisiert werden, die vom Nulldurchgang des Spulenstroms unabhängig ist. Die Aus-Zeit 77 ist konstant. Die Aus-Zeit 77 kann abhängig von einem Dimmlevel und/oder einer Last eingestellt werden, wie noch ausführlicher beschrieben wird. Dazu kann die Kapazität und/oder der Widerstand des RC-Glieds der Verzögerungsschaltung eingestellt werden.The delay circuit, which provides the input signal to the input 35 of the control unit 30 in order to implement a DCM operating mode, can implement an off time 77 that is independent of the zero crossing of the coil current. The off-time 77 is constant. The off-time 77 can be adjusted depending on a dimming level and/or a load, as will be described in more detail below. For this purpose, the capacitance and/or the resistance of the RC element of the delay circuit can be adjusted.

Eine Verzögerungsschaltung, die mit der Steuereinheit 30 gekoppelt ist, kann auch bei einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung verwendet werden, die wahlweise in unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben werden kann, wie unter Bezugnahme auf 4-8 noch näher beschrieben wird. Insbesondere kann ein steuerbares Schaltmittel zwischen der Verzögerungsschaltung und dem Eingang 35 vorgesehen sein, um zwischen unterschiedlichen Betriebsmodi umzuschalten.A delay circuit coupled to the control unit 30 can also be used with a power factor correction circuit that can be selectively operated in different operating modes, as with reference to FIG 4-8 will be described in more detail. In particular, a controllable switching means can be provided between the delay circuit and the input 35 in order to switch between different operating modes.

4 ist ein Schaltbild einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 nach einem Ausführungsbeispiel. Elemente und Einrichtungen, die in Funktion und Ausgestaltung Elementen und Einrichtungen entsprechen, die unter Bezugnahme auf 1-3 beschrieben wurden, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. 4 12 is a circuit diagram of a power factor correction circuit 11 according to one embodiment. Elements and devices that correspond in function and design to elements and devices that are referred to with reference to 1-3 described are denoted by the same reference numerals.

Die Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 weist ein weiteres steuerbares Schaltmittel 51 auf. Das weitere steuerbare Schaltmittel 51 kann einen oder mehrere Leistungsschalter umfassen. Beispielsweise kann das weitere steuerbare Schaltmittel 51 zwei FETs, insbesondere zwei MOSFETs umfassen, um selektiv entweder die Verzögerungsschaltung oder eine weitere Induktivität 52 mit dem Eingang 35 zu verbinden.The power factor correction circuit 11 has a further controllable switching means 51 . The further controllable switching means 51 can have a or include multiple circuit breakers. For example, the further controllable switching means 51 can include two FETs, in particular two MOSFETs, in order to selectively connect either the delay circuit or a further inductor 52 to the input 35 .

Das weitere steuerbare Schaltmittel 51 kann so gesteuert werden, dass in einem Betriebsmodus der Eingang 35 der Steuereinheit 30 mit der Verzögerungsschaltung elektrisch leitend verbunden ist, so dass die Spannung an der Kapazität 28 als Eingangssignal am Eingang 35 empfangen wird.The further controllable switching means 51 can be controlled in such a way that in one operating mode the input 35 of the control unit 30 is electrically conductively connected to the delay circuit, so that the voltage across the capacitance 28 is received as an input signal at the input 35 .

Das weitere steuerbare Schaltmittel 51 kann so gesteuert werden, dass in einem weiteren Betriebsmodus dem Eingang 35 ein anderes Signal als Eingangssignal zugeführt wird. Beispielsweise kann in dem weiteren Betriebsmodus dem Eingang 35 ein Signal zugeführt werden, das von dem Spulenstrom der Induktivität 21 abhängt. In dem weiteren Betriebsmodus kann dem Eingang 35 ein Signal zugeführt werden, das eine Ermittlung des Zeitpunkts erlaubt, an dem der Spulestrom einen Nulldurchgang aufweist. Dazu kann wenigstens eine Windung oder eine andere weitere Induktivität 52 verwendet werden, die induktiv mit der Induktivität 21 gekoppelt ist. Die weitere Induktivität 52 kann über einen Widerstand 53 mit dem weiteren steuerbaren Schaltmittel 51 verbunden sein. In dem weiteren Betriebsmodus kann über die weitere Induktivität 52, den Widerstand 53 und das weitere steuerbare Schaltmittel 51 an dem Eingang 35 eine Spannung anliegen, die von einer Zeitableitung des Spulenstroms in der Induktivität 21 abhängt. Ein derartiges Signal erlaubt die Erkennung eines Nulldurchgangs des Spulenstroms.The further controllable switching means 51 can be controlled in such a way that in a further operating mode the input 35 is supplied with a different signal as the input signal. For example, a signal that depends on the coil current of the inductance 21 can be supplied to the input 35 in the further operating mode. In the further operating mode, a signal can be fed to the input 35, which allows the point in time at which the coil current has a zero crossing to be determined. At least one turn or another additional inductance 52 that is inductively coupled to the inductance 21 can be used for this purpose. The further inductor 52 can be connected to the further controllable switching means 51 via a resistor 53 . In the further operating mode, a voltage can be present at the input 35 via the further inductance 52, the resistor 53 and the further controllable switching means 51, which voltage depends on a time derivative of the coil current in the inductance 21. Such a signal allows detection of a zero crossing of the coil current.

Das weitere steuerbare Schaltmittel 51 kann von einer weiteren Steuereinheit 40 gesteuert werden. Die weitere Steuereinheit 40 kann als integrierte Halbleiterschaltung ausgestaltet sein. Die weitere Steuereinheit 40 kann als weiterer ASIC ausgestaltet sein. Die weitere Steuereinheit 40 kann von der Steuereinheit 30 verschieden sein. Die weitere Steuereinheit 40 kann die Steuereinrichtung 14 des Betriebsgeräts sein, in dem die Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 verwendet wird.The further controllable switching means 51 can be controlled by a further control unit 40 . The further control unit 40 can be designed as an integrated semiconductor circuit. The additional control unit 40 can be designed as an additional ASIC. The further control unit 40 can be different from the control unit 30 . The further control unit 40 can be the control device 14 of the operating device in which the power factor correction circuit 11 is used.

Die weitere Steuereinheit 40 kann ein Auswahlsignal sei über einen Ausgang 41 ausgegeben, um das weitere steuerbare Schaltmittel 51 zu steuern. Beispielsweise kann das Schaltmittel 51 abhängig von einem gewünschten Betriebsmodus so gesteuert werden, dass wahlweise ein Signal, das von dem Spulenstrom durch die Induktivität 21 abhängt, oder ein Signal, das von der Spannung an der Kapazität 28 abhängt, als Eingangssignal am Eingang 35 der Steuereinheit 30 anliegt. Die Steuereinheit 30 kann das Eingangssignal am Eingang 35 jeweils auf dieselbe Weise verarbeiten, unabhängig davon, wie das weitere steuerbare Schaltmittel 51 gerade angesteuert wird. Insbesondere kann die Steuereinheit 30 das Eingangssignal am Eingang 35 einem Schwellenwertvergleich unterziehen und abhängig von dem Schwellenwertvergleich den Schalter 24 in den Ein-Zustand schalten, unabhängig davon, ob das Schaltmittel 51 die weitere Induktivität 52 oder die Kapazität 28 leitend mit dem Eingang 35 verbindet. Auf diese Weise kann durch Steuerung des weiteren steuerbaren Schaltmittels 51 zwischen einem CCM-Betriebsmodus und einem DCM-Betriebsmodus gewechselt werden, ohne dass dazu die Arbeitsweise der Steuereinheit 30 selbst modifiziert werden muss.The further control unit 40 can output a selection signal via an output 41 in order to control the further controllable switching means 51 . For example, the switching means 51 can be controlled depending on a desired operating mode so that either a signal that depends on the coil current through the inductor 21, or a signal that depends on the voltage across the capacitor 28, as an input signal at the input 35 of the control unit 30 is present. The control unit 30 can process the input signal at the input 35 in the same way, regardless of how the further controllable switching means 51 is currently being controlled. In particular, the control unit 30 can subject the input signal at the input 35 to a threshold value comparison and, depending on the threshold value comparison, switch the switch 24 to the on state, regardless of whether the switching means 51 conductively connects the further inductance 52 or the capacitance 28 to the input 35. In this way it is possible to switch between a CCM operating mode and a DCM operating mode by controlling the further controllable switching means 51 without the mode of operation of the control unit 30 itself having to be modified for this purpose.

Die weitere Steuereinheit 40 kann das weitere Schaltmittel 51 abhängig von unterschiedlichen Parametern steuern, beispielsweise abhängig von einer Last am Ausgang der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 und/oder abhängig von einem Dimmlevel. Ein Dimmlevel kann beispielsweise über einen Stellbefehl, der über den Bus 4 empfangen wird, vorgegeben und/oder von dem Betriebsgerät selbst bestimmt werden, beispielsweise zur Realisierung einer Helligkeitsregelung. Die weitere Steuereinheit 40 kann zusätzlich oder alternativ auch ein Element der Verzögerungsschaltung abhängig von der Last und/oder abhängig von dem Dimmlevel einstellen. Beispielsweise kann der Widerstand 29, über den sich die Kapazität 28 entlädt, einstellbar sein, und die weitere Steuereinheit 40 kann den Widerstand 29 abhängig von der Last am Ausgang der Leistungsfaktorkorrekturschaltung und/oder abhängig von dem Dimmlevel einstellen.The further control unit 40 can control the further switching means 51 depending on different parameters, for example depending on a load at the output of the power factor correction circuit 11 and/or depending on a dimming level. A dimming level can be specified, for example, via a setting command that is received via the bus 4 and/or can be determined by the operating device itself, for example to implement brightness control. The further control unit 40 can additionally or alternatively also set an element of the delay circuit as a function of the load and/or as a function of the dimming level. For example, the resistor 29 through which the capacitance 28 discharges can be adjustable, and the further control unit 40 can adjust the resistor 29 depending on the load at the output of the power factor correction circuit and/or depending on the dimming level.

5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 80, das von der Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach einem Ausführungsbeispiel durchgeführt werden kann. 5 8 is a flowchart of a method 80 that may be performed by the power factor correction circuit according to one embodiment.

Bei Schritt 81 werden eine Last und/oder ein Dimmlevel bestimmt. Bei Schritt 82 wird abhängig von der Last am Ausgang der Leistungsfaktorkorrekturschaltung und/oder abhängig von dem Dimmlevel bestimmt, ob die Leistungsfaktorkorrekturschaltung in einem Betriebsmodus betrieben werden soll, bei dem die Aus-Zeit des Schalters 24 konstant sein soll.At step 81, a load and/or dimming level is determined. At step 82, depending on the load at the output of the power factor correction circuit and/or depending on the dimming level, it is determined whether the power factor correction circuit should be operated in an operating mode in which the off-time of the switch 24 should be constant.

Das Bestimmen bei Schritt 82 kann so durchgeführt werden, dass ein Betriebsmodus mit konstanter Aus-Zeit aktiviert wird, wenn die Last kleiner als ein Schwellenwert ist. Das Bestimmen bei Schritt 82 kann auch so durchgeführt werden, dass ein Betriebsmodus mit konstanter Aus-Zeit aktiviert wird, wenn der Dimmlevel kleiner als ein Schwellenwert ist.The determination at step 82 may be performed such that a constant off-time mode of operation is activated when the load is less than a threshold. The determination at step 82 may also be performed to enable a constant off-time mode of operation if the dimming level is less than a threshold.

Falls bei Schritt 82 ermittelt wird, dass kein Betriebsmodus mit konstanter Aus-Zeit gewählt werden soll, fährt das Verfahren bei Schritt 83 fort. Bei Schritt 83 wird ein von dem Spulenstrom durch die Induktivität 21 abhängiges Eingangssignal an den Eingang 35 bereitgestellt. Es kann ein Betrieb beispielsweise in einem CCM-Betriebsmodus erfolgen. Die Steuereinheit 30 schaltet den Schalter 24 abhängig von dem Eingangssignal, das von dem Spulenstrom abhängt, in den Ein-Zustand.If it is determined at step 82 that a constant off-time mode of operation has not been selected the method continues at step 83. At step 83 an input signal dependent on the coil current through the inductance 21 is provided at the input 35 . Operation can take place in a CCM operating mode, for example. The control unit 30 switches the switch 24 to the on-state depending on the input signal, which depends on the coil current.

Falls bei Schritt 82 ermittelt wird, dass ein Betriebsmodus mit konstanter Aus-Zeit des Schalters 24 gewählt werden soll, fährt das Verfahren bei Schritt 84 fort. Bei Schritt 84 kann ein Element der Verzögerungsschaltung abhängig von der bestimmten Last und/oder abhängig von dem bestimmten Dimmlevel eingestellt werden. Beispielsweise kann der Widerstand 29 und/oder die Kapazität 28 so eingestellt werden, dass eine von der Last und/oder dem Dimmlevel abhängige Zeitkonstante des RC-Glieds erreicht wird.If it is determined at step 82 that a constant off-time mode of operation of the switch 24 is to be selected, the method proceeds to step 84 . At step 84, an element of the delay circuit may be adjusted depending on the determined load and/or depending on the determined dimming level. For example, the resistance 29 and/or the capacitance 28 can be set in such a way that a time constant of the RC element that is dependent on the load and/or the dimming level is achieved.

Falls bei Schritt 82 ermittelt wird, dass ein Betriebsmodus mit konstanter Aus-Zeit des Schalters 24 gewählt werden soll, wird bei Schritt 85 ein Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung als Eingangssignal an den Eingang 35 der Steuereinheit bereitgestellt. Es kann ein Betrieb beispielsweise in einem DCM- Betriebsmodus erfolgen. Die Steuereinheit 30 schaltet den Schalter 24 unabhängig von dem Spulenstrom durch die Induktivität 21 wieder in den Ein-Zustand, nachdem eine durch die Verzögerungsschaltung festgelegte Zeit abgelaufen ist.If it is determined at step 82 that a constant off-time mode of operation of the switch 24 is to be selected, then at step 85 an output of the delay circuit is provided as an input to the input 35 of the control unit. Operation can take place in a DCM operating mode, for example. The control unit 30 switches the switch 24 back to the on state, independent of the coil current through the inductance 21, after a time determined by the delay circuit has elapsed.

Sowohl wenn das vom Spulenstrom abhängige Signal bei Schritt 83 der Steuereinheit 30 als Eingangssignal zugeführt wird als auch wenn das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung bei Schritt 85 der Steuereinheit 30 als Eingangssignal zugeführt wird, kann die Steuereinheit 30 das Eingangssignal einem Schwellenwertvergleich unterziehen. Abhängig von dem Schwellenwertvergleich kann der Schalter 24 wieder in den Ein-Zustand geschaltet werden. Der Schwellenwert kann bei Schritt 83 und bei Schritt 85 identisch sein, d.h., das Eingangssignal am Eingang 35 kann sowohl im CCM-Betriebsmodus als auch im DCM-Betriebsmodus mit demselben Schwellenwert verglichen werden, um zu bestimmen, wann der Schalter 24 wieder in den Ein-Zustand geschaltet werden soll.Both when the signal dependent on the coil current is fed to the control unit 30 as an input signal in step 83 and when the output signal of the delay circuit is fed to the control unit 30 as an input signal in step 85, the control unit 30 can subject the input signal to a threshold value comparison. Depending on the threshold comparison, the switch 24 can be switched back to the on state. The threshold may be identical at step 83 and at step 85, i.e. the input signal at input 35 may be compared to the same threshold in both CCM and DCM modes of operation to determine when switch 24 returns to the on state is to be switched.

Das Verfahren kann wieder zu Schritt 81 zurückkehren. Bei einer Änderung der Last und/oder des Dimmlevels kann automatisch zwischen den unterschiedlichen Betriebsmodi gewechselt werden. Der Schritt 84 kann weggelassen werden, insbesondere wenn die Verzögerungsschaltung kein einstellbares Element aufweist.The method can return to step 81 again. If the load and/or the dimming level changes, you can automatically switch between the different operating modes. Step 84 can be omitted, especially if the delay circuit does not have an adjustable element.

6 veranschaulicht die Wirkungsweise der Steuereinheit 30 bei der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11, wenn das Schaltmittel 51 so gesteuert wird, dass der Eingang 35 mit der weiteren Induktivität 52 gekoppelt ist. In diesem Fall ist das Eingangssignal abhängig vom Spulenstrom durch die Induktivität 21 und erlaubt die Detektion von Nulldurchgängen des Spulenstroms. 6 12 illustrates the mode of operation of the control unit 30 in the power factor correction circuit 11 when the switching means 51 is controlled in such a way that the input 35 is coupled to the further inductance 52. In this case, the input signal is dependent on the coil current through the inductance 21 and allows the detection of zero crossings of the coil current.

Die Steuereinheit 30 gibt über den Ausgang 37 ein Steuersignals Ctrl-S1 zum Steuern des Schalters 24 aus, das bei 91 dargestellt ist. Die Steuereinheit 30 empfängt am Eingang 35 ein Signal, das von dem Spulenstrom durch die Induktivität 21 abhängt und beispielsweise proportional zu einer Zeitableitung des Spulenstroms durch die Induktivität 21 ist.The control unit 30 outputs via the output 37 a control signal Ctrl-S1 for controlling the switch 24, which is shown at 91. At the input 35, the control unit 30 receives a signal which depends on the coil current through the inductor 21 and is proportional to a time derivative of the coil current through the inductor 21, for example.

Wenn der Schalter 24 in den Ein-Zustand geschaltet wird, steigt der Spulenstrom 93 an. Entsprechend weist das Eingangssignal 92 am Eingang 35 der Steuereinheit 30 einen ersten Wert auf. Wenn nach der Ein-Zeit 96 der Schalter 24 wieder in den Aus-Zustand geschaltet wird, wird Energie aus der Induktivität 21 in den Ausgangskondensator 23 übertragen. Der Spulenstrom 93 sinkt entsprechend ab. Der Abfall des Spulenstroms 93 führt dazu, dass das Eingangssignal 92 am Eingang 35 der Steuereinheit 30 einen zweiten Wert aufweist. Ein Abfall des Spulenstroms auf Null oder einen anderen, kleinen Schwellenwert kann erkannt werden, indem das Eingangssignal 92 mit einem Schwellenwert 94 verglichen wird. Das Erreichen des Schwellenwerts 94 wird als Zeitpunkt Tzx für einen Nulldurchgang erkannt. Als Antwort darauf schaltet die Steuereinheit 30 den Schalter 24 wieder in den Ein-Zustand. Die Aus-Zeit 97, d.h. die Zeitdauer, in der der Schalter 24 in den Aus-Zustand geschaltet bleibt, ist so gewählt, dass ein Betrieb an der Grenze zwischen kontinuierlichem und diskontinuierlichem Stromfluss durch die Induktivität 21 erfolgt.When the switch 24 is turned on, the coil current 93 increases. Correspondingly, the input signal 92 at the input 35 of the control unit 30 has a first value. After the on time 96, when the switch 24 is switched back to the off state, energy is transferred from the inductor 21 to the output capacitor 23. The coil current 93 drops accordingly. The drop in coil current 93 results in input signal 92 at input 35 of control unit 30 having a second value. A drop in coil current to zero or some other small threshold can be detected by comparing the input signal 92 to a threshold 94 . Reaching the threshold value 94 is recognized as the point in time Tzx for a zero crossing. In response to this, the control unit 30 switches the switch 24 back to the on state. The off-time 97, i.e. the length of time that the switch 24 remains in the off state, is chosen to operate at the boundary between continuous and discontinuous current flow through the inductor 21.

In dem weiteren Betriebsmodus, in dem die Steuereinheit 30 am Eingang 35 ein Signal empfängt, das von dem Spulenstrom durch die Induktivität 21 abhängt, kann der Betrieb der Leistungsfaktorkorrekturschaltung an unterschiedliche Lasten und/oder Dimmlevel beispielsweise durch Einstellen der Ein-Zeit 96 angepasst werden. Dabei kann bei kleiner werdenden Lasten und/oder kleineren Dimmleveln die Ein-Zeit 96 bis auf einen zulässigen Minimalwert verringert werden. Bei Erreichen des Minimalwerts kann ein Übergang in den DCM-Betriebsmodus eingeleitet werden, indem das weitere Schaltmittel 51 so gesteuert wird, dass die Spannung an der Kapazität 28 als Eingangssignal am Eingang 35 anliegt.In the further operating mode, in which the control unit 30 receives a signal at the input 35 which depends on the coil current through the inductance 21, the operation of the power factor correction circuit can be adapted to different loads and/or dimming levels, for example by adjusting the on-time 96. With decreasing loads and/or smaller dimming levels, the on-time 96 can be reduced down to a permissible minimum value. When the minimum value is reached, a transition to the DCM operating mode can be initiated by controlling the further switching means 51 in such a way that the voltage across the capacitance 28 is present at the input 35 as an input signal.

In dem Betriebsmodus, in dem die Verzögerungsschaltung das Eingangssignal an den Eingang 35 bereitstellt, kann eine Anpassung an unterschiedliche Lasten und/oder Dimmlevel beispielsweise durch Einstellung eines Elements der Verzögerungsschaltung erfolgen. Beispielsweise kann der Widerstand 29 und/oder die Kapazität 28 eingestellt werden, um die Zeitkonstante des RC-Glieds zu ändern. Die Einstellung des einstellbaren Elements der Verzögerungsschaltung kann ebenfalls durch die weitere Steuereinheit 40 erfolgen, die auch das Schaltmittel 51 steuert.In the operating mode in which the delay circuit provides the input signal at the input 35, an adaptation to different loads and/or dimming levels can be achieved, for example, by adjusting an element of the delay switching take place. For example, the resistance 29 and/or the capacitance 28 can be adjusted in order to change the time constant of the RC element. The adjustable element of the delay circuit can also be set by the further control unit 40, which also controls the switching means 51.

7 illustriert eine derartige Ausgestaltung von Komponenten der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 nach einem Ausführungsbeispiel. Der Widerstand 29 des RC-Glieds ist als einstellbarer Widerstand ausgestaltet. Der Widerstand 29 umfasst ein Widerstandselement 107 und wenigstens eine Reihenschaltung aus Leistungsschalter und Widerstandselement, die zu dem Widerstandselement 107 parallel geschaltet ist. Bei der dargestellten Ausgestaltung des Widerstands 29 sind mehrere über Leistungsschalter 101, 103 und 105 schaltbare Widerstandselemente 102, 104, 106 vorgesehen. Durch Steuern der Leistungsschalter 101, 103 und 105 kann der Widerstand 29 und somit die Zeitkonstante des RC-Glieds aus Kapazität 28 und Widerstand 29 eingestellt werden. Die Leistungsschalter 101, 103 und 105 können als FETs, insbesondere als MOSFETs, ausgestaltet sein. 7 illustrates such a configuration of components of the power factor correction circuit 11 according to an embodiment. The resistor 29 of the RC element is designed as an adjustable resistor. The resistor 29 comprises a resistance element 107 and at least one series circuit made up of a power switch and a resistance element, which is connected in parallel with the resistance element 107 . In the configuration of the resistor 29 shown, a plurality of resistance elements 102, 104, 106 which can be switched via power switches 101, 103 and 105 are provided. By controlling the power switches 101, 103 and 105, the resistance 29 and thus the time constant of the RC element made up of capacitance 28 and resistance 29 can be adjusted. The power switches 101, 103 and 105 can be designed as FETs, in particular as MOSFETs.

Die weitere Steuereinheit 40 kann einen Ausgang 42 aufweisen, um die Leistungsschalter 101, 103 und 105 zu steuern. Beispielsweise kann über den Ausgang 42 ein Steuerwort ausgegeben werden, dessen Bitwerte die Zustände für die unterschiedlichen Leistungsschalter 101, 103, 105 angeben. Die weitere Steuereinheit 40 kann die Leistungsschalter 101, 103 und 105 abhängig von der Last am Ausgang der Leistungsfaktorkorrekturschaltung und/oder abhängig vom Dimmlevel steuern, um den Widerstand 29 einzustellen.The further control unit 40 can have an output 42 in order to control the power switches 101, 103 and 105. For example, a control word can be output via the output 42, the bit values of which indicate the states for the different circuit breakers 101, 103, 105. The further control unit 40 can control the power switches 101, 103 and 105 depending on the load at the output of the power factor correction circuit and/or depending on the dimming level in order to set the resistor 29.

Bei jedem der beschriebenen Ausführungsbeispiele kann die Steuereinheit weitere Anschlüsse aufweisen. Dies ist in 8 dargestellt.In each of the exemplary embodiments described, the control unit can have additional connections. this is in 8th shown.

8 ist ein Schaltbild einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 nach einem Ausführungsbeispiel. Elemente und Einrichtungen, die in Funktion und Ausgestaltung Elementen und Einrichtungen entsprechen, die unter Bezugnahme auf 1-7 beschrieben wurden, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. 8th 12 is a circuit diagram of a power factor correction circuit 11 according to one embodiment. Elements and devices that correspond in function and design to elements and devices that are referred to with reference to 1-7 described are denoted by the same reference numerals.

Die Steuereinheit 30 weist beispielsweise einen Anschluss 36 zur Kopplung an Masse und einen Anschluss 38 zur Kopplung an ein Referenzpotential V2 auf. Ein Kondensator 66 kann zwischen den Anschluss 38 und Masse geschaltet sein. Ein Eingang 34 ist mit einem Knoten zwischen dem Schalter 24 und dem Shunt-Widerstand 25 gekoppelt. Über einen Ausgang 32, der über eine Kapazität 65 mit dem Eingang 31 gekoppelt ist, kann ein Ausgangssignal eines Operationsverstärkers ausgegeben und an den Eingang 31 rückgeführt werden, um eine Integration durchzuführen.The control unit 30 has, for example, a connection 36 for coupling to ground and a connection 38 for coupling to a reference potential V2. A capacitor 66 may be connected between terminal 38 and ground. An input 34 is coupled to a node between switch 24 and shunt resistor 25 . An output signal of an operational amplifier can be output via an output 32, which is coupled to the input 31 via a capacitance 65, and fed back to the input 31 in order to carry out an integration.

Die Steuereinheit 30 kann einen Regler umfassen, mit dem die Ein-Zeit des Schalters 24 in dem Betriebszustand, in dem der Eingang 35 mit der weiteren Induktivität 52 verbunden ist, abhängig von der gleichgerichteten Eingangsspannung, die über den Eingang 33 erfasst wird, und der Spannung am Ausgangskondensator 23, die über den Eingang 31 erfasst wird, eingestellt wird. In dem Betriebszustand, in dem das weitere Schaltmittel 51 so gesteuert wird, dass die Spannung an der Kapazität 28 als Eingangssignal am Eingang 35 erfasst wird, kann die Ein-Zeit einen vorgegebenen, festen Wert aufweisen.The control unit 30 can include a controller with which the on-time of the switch 24 in the operating state in which the input 35 is connected to the further inductance 52, depending on the rectified input voltage that is detected via the input 33, and the Voltage at the output capacitor 23, which is detected via the input 31, is adjusted. In the operating state in which the further switching means 51 is controlled in such a way that the voltage across the capacitance 28 is detected as an input signal at the input 35, the on-time can have a predetermined, fixed value.

Während Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben wurden, können Abwandlungen bei weiteren Ausführungsbeispielen realisiert werden. Beispielsweise können die Funktionen der Steuereinheit 30 und der weiteren Steuereinheit 40 auch in einer einzigen integrierten Schaltung kombiniert sein.While exemplary embodiments have been described with reference to the figures, modifications can be implemented in further exemplary embodiments. For example, the functions of the control unit 30 and the further control unit 40 can also be combined in a single integrated circuit.

Während Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, bei denen die Verzögerungsschaltung ein RC-Glied umfasst, das mit dem Gate des Schalters der Leistungsfaktorkorrekturschaltung gekoppelt ist, können auch andere Ausgestaltungen der Verzögerungsschaltung gewählt werden, die beispielsweise ein LR-Glied aufweisen. Während Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, bei denen der Widerstand des RC-Glieds einstellbar ist, kann alternativ oder zusätzlich auch die Kapazität des RC-Glieds der Verzögerungsschaltung einstellbar sein. Dadurch kann eine Einstellbarkeit der Aus-Zeit im DCM-Betriebsmodus erreicht werden.While exemplary embodiments have been described in which the delay circuit comprises an RC element which is coupled to the gate of the switch of the power factor correction circuit, other configurations of the delay circuit can also be selected which have an LR element, for example. While exemplary embodiments have been described in which the resistance of the RC element is adjustable, the capacitance of the RC element of the delay circuit can also be adjustable as an alternative or in addition. As a result, the off-time can be adjusted in the DCM operating mode.

Während Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, bei denen dem Eingang der Steuereinheit wahlweise unterschiedliche Signale zugeführt werden können, um ein Umschalten zwischen unterschiedlichen Betriebsmodi zu erlauben, kann eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung mit Verzögerungsschaltung auch ohne eine derartige Umschaltmöglichkeit realisiert werden. Die Verwendung der Verzögerungsschaltung erlaubt dabei einen Betrieb in einem DCM-Betriebsmodus, wobei weiterhin eine Steuereinheit verwendet werden kann, die für einen CCM-Betriebsmodus ausgelegt ist.While exemplary embodiments have been described in which different signals can optionally be fed to the input of the control unit in order to allow switching between different operating modes, a power factor correction circuit with a delay circuit can also be implemented without such a switching option. In this case, the use of the delay circuit allows operation in a DCM operating mode, it also being possible to use a control unit which is designed for a CCM operating mode.

Verfahren und Vorrichtungen nach Ausführungsbeispielen können bei Betriebsgeräten für Leuchtmittel, beispielsweise bei einem elektronischen Vorschaltgerät oder bei einem LED-Konverter, verwendet werden.Methods and devices according to exemplary embodiments can be used in operating devices for lighting means, for example in an electronic ballast or in an LED converter.

Claims

Power factor correction circuit comprising: an input terminal for receiving an input voltage (Vin), an inductance (21) coupled to the input terminal, a switching means (24) coupled to the inductor (21) and controllable to charge and discharge the inductor (21), a control unit (30) for driving the switching means (24), wherein the control unit (30) has an input (35) and an output (37) coupled to the switching means (24) for driving the switching means (24) and is set up to switching the switching means (24) from an off state to an on state in response to an input signal at the input (35), and a delay circuit (26-29) which is coupled to the control unit (30) and set up to delay switching of the switching means (24) into the on-state in at least one operating mode of the power factor correction circuit (11), the control unit (30 ) is set up to switch the switching means (24) back into the on state in the at least one operating mode after a constant off time (77).

power factor correction circuit claim 1 , wherein the delay circuit (26-29) is coupled to the output (37) of the control unit (30) and set up to provide the input signal to the input (35) of the control unit (30) in the at least one operating mode.

power factor correction circuit claim 2 comprising further switching means (51) connected between the delay circuit (26-29) and the input (35) of the control unit (30).

power factor correction circuit claim 3 , wherein the further switching means (51) can be controlled in order to provide an output signal of the delay circuit (26-29) as the input signal to the input (35) of the control unit (30) in the at least one operating mode.

power factor correction circuit claim 4 , wherein the further switching means (51) is submitted to - depending on a load at an output of the power factor correction circuit (11) and / or - depending on a dimming level selectively either the output signal of the delay circuit (26-29) or a signal from a current flowing through the inductor (21) than to provide the input signal to the input (35) of the control unit (30).

A power factor correction circuit as claimed in any preceding claim, wherein the delay circuit (26-29) comprises an RC circuit (28, 29).

power factor correction circuit claim 6 , wherein the RC element (28, 29) comprises an adjustable element (29).

power factor correction circuit claim 7 , wherein the power factor correction circuit (11) comprises a further control unit (40) which is set up to the adjustable element (29) of the RC element (28, 29) - depending on a load at an output of the power factor correction circuit (11) and / or - set depending on a dimming level.

Power factor correction circuit according to any of Claims 6 - 8th , wherein the switching means (24) comprises a power switch, and wherein the RC element (28, 29) is coupled to a gate node of the power switch via a diode (26).

Power factor correction circuit according to one of the preceding claims, wherein the control unit (30) is arranged to switch the switching means (24) into the on-state dependent on a threshold comparison of the input signal (72; 92).

Power factor correction circuit according to one of the preceding claims, wherein the control unit (30) is designed as an integrated semiconductor circuit.

Operating device for a lighting means, comprising a power factor correction circuit (11) according to one of the preceding claims.

operating device claim 12 , which is designed as an LED converter.

A method of controlling a power factor correction circuit (11) having an input terminal for receiving an input voltage (Vin), an inductor (21) coupled to the input terminal, and switching means (24) coupled to the inductor and controllable to switch the inductor (21 ) to selectively charge and discharge, wherein a signal (72; 92) is monitored to switch the switching means (24) to the on-state depending on a threshold comparison of the signal (72; 92), wherein in at least one Operating mode of the power factor correction circuit (11) the monitored Signal is a signal (72) provided by a delay circuit (26-29) in order to switch the switching means (24) back into the on state after a predetermined period of time (77), the switching means (24) being in the at least one Operating mode is switched back to the on state after a constant off time (77).

procedure after Claim 14 , wherein in at least one further operating mode the monitored signal (92) depends on a current flowing through the inductance (21), and wherein in the at least one operating mode the predetermined time period (77) after which the switching means (24) switches to State is switched, the current flowing through the inductor (21) is independent.