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DE102014206438A1 - Circuit arrangement for operating loads of n - Google Patents

Circuit arrangement for operating loads of n

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DE102014206438A1
DE102014206438A1 DE201410206438 DE102014206438A DE102014206438A1 DE 102014206438 A1 DE102014206438 A1 DE 102014206438A1 DE 201410206438 DE201410206438 DE 201410206438 DE 102014206438 A DE102014206438 A DE 102014206438A DE 102014206438 A1 DE102014206438 A1 DE 102014206438A1
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DE
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Application
Patent type
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Application number
DE201410206438
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German (de)
Inventor
Andreas Seider
Marco Antretter
Felix Franck
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OSRAM GmbH
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OSRAM GmbH
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    • HELECTRICITY
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    • H05B33/08Circuit arrangements not adapted to a particular application
    • H05B33/0803Circuit arrangements not adapted to a particular application for light emitting diodes (LEDs) comprising only inorganic semi-conductor materials
    • H05B33/0806Structural details of the circuit
    • H05B33/0809Structural details of the circuit in the conversion stage
    • H05B33/0815Structural details of the circuit in the conversion stage with a controlled switching regulator
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    • H05B33/0815Structural details of the circuit in the conversion stage with a controlled switching regulator
    • H05B33/0818Structural details of the circuit in the conversion stage with a controlled switching regulator wherein HF AC or pulses are generated in the final stage

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben von n Lasten, n größer gleich 2, umfassend einen Eingang mit einem ersten (E1) und einem zweiten Eingangsanschluss (E2) zum Koppeln mit einer Versorgungsspannung (V in ), n Ausgänge mit jeweils einem ersten (A11; A21) und einem zweiten Ausgangsanschluss (A21; A22) zum Koppeln mit der jeweiligen i-ten Last, i = 1 bis n, einen Wandler mit einem Wandlerschalter (S 0 ), mindestens einer Wandlerinduktivität (L1) sowie n Wandlerdioden (D1, D2), wobei eine Serienschaltung aus der Wandlerinduktivität (L1) und dem Wandlerschalter (S 0 ) zwischen den ersten und den zweiten Eingangsanschluss (E1, E2) gekoppelt ist, n Stränge umfassend jeweils mindestens eine Serienschaltung mit jeweils einem i-ten elektronischen Schalter (Si) mit i = 1 bis n, einer i-ten der n Wandlerdioden (Di) sowie dem jeweiligen i-ten Ausgang, wobei die n Serienschaltungen parallel geschaltet sind und derart mit der Wandlerinduktivität (L1) gekoppelt sind, d The invention relates to a circuit arrangement for operating n loads, n is greater than or equal to 2, comprising an input having a first (E1) and a second input terminal (E2) for coupling to a supply voltage (V in), n outputs each having a first (A11 ; A21) and a second output terminal (A21, (A22) for coupling to the respective i-th load, i = 1 to n, a converter with a converter switch (S 0), at least one converting inductor (L1) and n converter diodes D1, D2), wherein a series circuit of the transformer inductance (L1 0) is coupled between the first and the second input terminal (E1, E2)) and the converter switch (S, n strands each comprising at least one series circuit (each having an i-th electronic switch Si) with i = 1 to n, an i-th of n converter diodes (Di) and each i-th output, wherein the n series circuits are connected in parallel and in such a way (with the converting inductor L1) are coupled, d ass in der Wandlerinduktivität (L1) gespeicherte Energie in der Entladephase des Wandlers durch Leitendschalten des jeweiligen i-ten elektronischen Schalters (S i ) am i-ten Ausgang bereitstellbar ist, eine Ansteuervorrichtung (12) zur Ansteuerung des Wandlerschalters (S 0 ) und der n elektronischen Schalter (S i ), wobei die Ansteuervorrichtung (12) ausgelegt ist, den Wandlerschalter (S 0 ) mit einem Ansteuersignal (Gate0) anzusteuern, das sich aus n, den n Strängen zugewiesenen Teilphasen (T i ) zusammensetzt, sowie die elektronischen Schalter (S i ) mit einem jeweiligen Ansteuersignal (Gate1, Gate2) anzusteuern, wobei ein Conduction Mode der Schaltungsanordnung definiert ist in Bezug auf den Stromfluss durch die Wandlerinduktivität (L1), wobei eine Leitendphase des Wandlerschalters (S 0 ) eingerahmt ist von den Leitendphasen zweier verschiedener der n Wandlerdioden, wobei die Ansteuervorrichtung (12) ausgelegt ist, die Ansteuersignale (Gate0; ass in the converting inductor (L1) stored energy in the discharge phase of the converter by turning on the respective i-th electronic switch (S i) can be provided at the i-th output, a driving device (12) for controlling the converter switch (S 0) and the to drive n electronic switch (S i), wherein the driving device (12) is adapted to the converter switch (S 0) with a drive signal (Gate0), which is composed of n, the allocated n strands partial phases (T i), as well as the electronic switch (S i) with a respective control signal (Gate1, Gate2) to be driven, wherein a conduction mode of the circuit arrangement is defined on the current flow in relation through the transformer inductance (L1), wherein a conducting phase of the converter switch is framed (S 0) of the conducting phases two different diodes of n converter, wherein the control device (12) is arranged, the control signals (Gate0; Gate1, Gate2) für den Wandlerschalter (S 0 ) und die Schalter (S i ) derart bereitzustellen, dass zumindest einer der n Stränge innerhalb der ihm zugewiesenen Teilphase (T i ) im Continuous Conduction Mode (CCM) oder im Boundary Conduction Mode (BCM) betrieben wird, und die Schalter (S i ) außerhalb der ihnen zugewiesenen Teilphase (T i ) nicht-leitend geschaltet sind. Gate1, Gate2) (for the converter switches S 0) and the switch (S i) providing such that at least one of the n strands within its allocated sub-phase (T i) in the continuous conduction mode (CCM) or in boundary conduction mode (BCM ) is operated, and the switch (S i) are outside of their assigned sub-phase (T i) are connected in non-conducting.

Description

  • Technisches Gebiet technical field
  • [0001] [0001]
    Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben von n Lasten, n ≥ 2, umfassend einen Eingang mit einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluss zum Koppeln mit einer Versorgungsspannung, n Ausgänge mit jeweils einem ersten und einem zweiten Ausgangsanschluss zum Koppeln mit der jeweiligen i-ten Last, i = 1 bis n, einen Wandler mit einem Wandlerschalter, mindestens einer Wandlerinduktivität sowie n Wandlerdioden, wobei eine Serienschaltung aus der Wandlerinduktivität und dem Wandlerschalter zwischen den ersten und den zweiten Eingangsanschluss gekoppelt ist, n Stränge umfassend jeweils mindestens eine Serienschaltung aus jeweils einem i-ten elektronischen Strangschalter mit i = 1 bis n, einer i-ten der n Wandlerdioden sowie dem jeweiligen i-ten Ausgang mit i = 1 bis n, wobei die n Serienschaltungen parallel geschaltet sind und derart mit der Wandlerinduktivität gekoppelt sind, dass in der Wandlerinduktivität gespeicherte Energie in der Entladephase de The present invention relates to a circuit arrangement for operating n loads, n ≥ 2, comprising an input having a first and a second input terminal for coupling to a supply voltage, n outputs, each with a first and a second output terminal for coupling to the respective i-th load, i = 1 to n, a converter with a converter switch, at least one transformer inductance and n converter diodes, a series circuit of the transformer inductance and the converter switches between the first and coupled to the second input terminal, n strands each comprising at least one series circuit comprising a respective i-th electronic strand switch with i = 1 to n, an i-th of n converter diodes as well as the respective i-th output, with i = 1 to n, wherein the n series circuits are connected in parallel and are coupled with the transformer inductance that in of the converting energy stored in the discharge de s Wandlers durch Leitendschalten des jeweiligen i-ten elektronischen Strangschalters am i-ten Ausgang bereitstellbar ist, und eine Ansteuervorrichtung zur Ansteuerung des Wandlerschalters und der n elektronischen Strangschalter, wobei die Ansteuervorrichtung ausgelegt ist, zum einen den Wandlerschalter mit einem Ansteuersignal anzusteuern, das sich aus n, den n Strängen zugewiesenen Teilphasen zusammensetzt, sowie andererseits die elektronischen Strangschalter mit einem jeweiligen Ansteuersignal anzusteuern, wobei ein Conduction Mode der Schaltungsanordnung definiert ist in Bezug auf den Stromfluss durch die Wandlerinduktivität, wobei eine Leitendphase des Wandlerschalters eingerahmt ist von den Leitendphasen zweier verschiedener der n Wandlerdioden. s converter by turning on the respective i-th electronic strand switch on the i-th output can be provided, and, on the one hand to drive a driving device for driving the converter switch and the n electronic string switches, wherein the control device is adapted to the converter switch with a drive signal off n, the allocated n strands partial phases composed, and on the other hand to drive the electronic string switches with a respective control signal, wherein a conduction mode of the circuit arrangement is defined between two of the conducting phases different with respect to the current flowing through the converting inductor, wherein a conducting phase of the converter switch is surrounded of n converter diodes.
  • [0002] [0002]
    Die Erfindung wird im Nachfolgenden am Beispiel von LEDs als Lasten dargestellt. The invention is illustrated hereinafter by the example of LEDs as loads. Sie ist jedoch auch bei anderen Arten von Lasten einsetzbar. However, it is also applicable to other types of loads.
  • Stand der Technik State of the art
  • [0003] [0003]
    Moderne LED-Beleuchtungslösungen erfordern oftmals eine homogene Licht-Abstrahlcharakteristik. Modern LED lighting solutions often require a homogeneous light beam pattern. Da eine LED als solche eine Punktlichtquelle darstellt, wird daher eine zusätzliche, verlustbehaftete Optik oder der Einsatz einer größeren Menge an LEDs, gegebenenfalls auch in Verbindung mit einer entsprechenden Optik, wie beispielsweise einem Milchglas, notwendig. Since a light emitting diode such as a point light source, therefore, is an additional lossy optics or the use of a larger amount of LEDs, optionally also in conjunction with an appropriate optical system, such as a milk glass, is necessary. Um eine maximale Systemeffizienz, eine gute thermische Verteilung und gleichzeitig eine hinreichende Homogenisierung des Lichts hinsichtlich der Abstrahlcharakteristik zu erhalten, hat sich der Einsatz von vielen, verteilt angeordneten Kleinleistungs-LEDs (beispielsweise OSRAM TOPLED) im Vergleich zum Einsatz von nur wenigen Hochleistungs-LEDs (beispielsweise OSRAM OSLON) oftmals bewährt. In order to obtain maximum system efficiency, good thermal distribution and at the same time a sufficient homogenization of the light with respect to the radiation characteristics, has the use of many, arranged distributed low-power LEDs (e.g., OSRAM TOPLED) (compared to the use of only a few high-power LEDs for example, OSRAM OSLON) often proved.
  • [0004] [0004]
    Um den Schaltungsaufwand zur Bestromung von größeren LED-Mengen einzugrenzen, wird neben der Reihenschaltung, welche oftmals nur begrenzt möglich ist, da SELV-Grenzwerte eingehalten werden müssen, auch die Parallelschaltung mehrerer Kleinleistungs-LED-Ketten vollzogen. In order to limit the amount of circuitry for powering larger LED sets, the parallel connection of several low-power LED chains, in addition to the series circuit, which is often only a limited extent, as SELV limits must be respected, accomplished. Aber auch bei Hochleistungs-LEDs ist in bestimmten Fällen eine Parallelschaltung erforderlich. But even with high-power LEDs, a parallel connection is required in certain cases.
  • [0005] [0005]
    Bedingt durch Produktionstoleranzen haben LEDs leicht verschiedene Vorwärtsspannungen, die es bei der Bestromung von parallelen Strängen auszugleichen gilt. Due to production tolerances LEDs have slightly different forward voltages that must compensate for it in the current flow of parallel strands. So wird durch unterschiedliche Schaltungen versucht, den Strom je Zweig zu symmetrieren. An attempt is made by different circuits symmetrize the current per branch. Hier wäre im Idealfall der Strom jedes Strangs identisch, da der Lichtstrom jeder LED in sehr guter Näherung proportional zum durch sie fließenden elektrischen Strom ist. Here, the current of each strand would be identical in the ideal case, since the light output of each LED is proportional to the current flowing through it electric current in a very good approximation.
  • [0006] [0006]
    Dies führt jedoch immer dazu, dass die in den LEDs umgesetzte Leistung je Strang leicht unterschiedlich ist. However, this still means that the converted in the LEDs output per strand is slightly different. Dies rührt von den verschiedenen Strangspannungen bei idealerweise identischem Strom her. This is due to the different phase voltages with ideally identical power. Dadurch können sich thermische Ungleichheiten auf dem LED-Modul ergeben, welche im schlimmsten Fall zu einem deutlichen Temperaturunterschied der Bauteile (LEDs) eines Strangs oder mehrerer Stränge führen. Characterized thermal inequalities on the LED module may arise, which in the worst case, to a significant difference in temperature of the components (LEDs) of a strand or several strands of lead. Ganz ohne irgendwelche thermischen oder elektrischen Ausgleichsmechanismen zwischen einzelnen parallel geschalteten Strängen verstärken sich diese Ungleichheiten zunehmend, denn die Vorwärtsspannung einer LED nimmt mit der Temperatur ab, wodurch heißere LEDs tendenziell mehr Strom ziehen als kühlere. Without any thermal or electrical compensation mechanisms between individual parallel strands to reinforce these inequalities increasingly, because the forward voltage of an LED decreases with increasing temperature, thereby hotter LEDs tend to draw more current than cooler. Da die Lebensdauer von LEDs stark von deren Sperrschichttemperatur abhängig ist, würde ein gegenüber anderen überlasteter Strang somit erhöhtem Verschleiß (Abfall des Lichtstroms) bzw. einer höheren Ausfallwahrscheinlichkeit unterliegen. Since the lifetime of LEDs is highly dependent on the junction temperature, an opposite other overloaded strand would thus be subject to increased wear (decrease of the luminous flux), or a higher probability of failure.
  • [0007] [0007]
    In diesem Zusammenhang ist aus der In this context, from the WO 2012/164511 A1 WO 2012/164511 A1 eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Lichtquelle bekannt, bei der von einem eingeprägten, gleichmäßigen Strom als Quelle zur Energiespeisung des betrachteten Systems ausgegangen wird. a circuit arrangement for operating a light source is known, it is assumed in the embossed by a uniform flow as a source for energization of the system under consideration. Die dort einspeisende Wandlerstufe sollte an ihrem Ausgang möglichst keinerlei Kapazität aufweisen, wobei auf diese Stufe eine völlig separate Symmetrierschaltung folgt, die ihrerseits von zwei der bekannten DC-DC-Wandler abgeleitet ist. The feeding there converter stage should have no capacity as possible at its output, with a completely separate balun follows this stage, in turn, is derived from two of the known DC-DC converter. Das Stromverhältnis zwischen den an dieser Symmetrierschaltung angeschlossenen LED-Strängen entspricht dem Tastverhältnis innerhalb der Symmetrierschaltung. The current ratio between connected at this balun LED clusters corresponding to the duty cycle within the balun. Die Stromeinspeisung in diese separate Wandlerstufe erfolgt an einer ungewohnten Stelle, nämlich weder am Eingang noch am Ausgang dieser Stufe, sondern in ihrer Mitte. Power is fed into this separate converter stage takes place at an unfamiliar location, namely either at the input or output of this stage, but in their midst. Daraus folgt, dass zur Herleitung dieser separaten Wandlerstufe nur solche DC-DC-Wandler in Frage kommen, die bezüglich der Filterung an ihren Ein- und Ausgängen symmetrisch sind: der invertierende Wandler und der Ćuk-Konverter. It follows that only DC-DC converter come to the derivation of these separate converter stage in question, which are relating to the filtering on their inputs and outputs symmetrical: the inverting converter and the Cuk converter. Aufgrund besagter Mitteneinspeisung können diese Wandlerstufen dort mehr als zwei Ein- bzw. Ausgänge aufweisen. Due to said center feed these converter stages may have more than two inputs or outputs there. Die Symmetrierschaltung kann in die Versorgungswandlerstufe integriert sein. The balun can be integrated into the supply converter stage. Der betrachtete Wandler arbeitet vornehmlich im Discontinuous Conduction Mode (DCM), insbesondere die Versorgungswandlerstufe. Contemplated converter operates mainly in discontinuous conduction mode (DCM), in particular the supply converter stage. Die Symmetrierschaltung arbeitet vollkommen asynchron zur Versorgungswandlerstufe und erfordert einen annähernd ideal geglätteten Gleichstrom als Eingangsgröße. The balun works completely asynchronously to power converter stage and requires a nearly ideal smoothed direct current as an input variable. Die Versorgungswandlerstufe muss also auf ihren Ausgangsstrom geregelt sein. So the supply converter stage must be regulated to its output current. Die Möglichkeit, die Induktivität einer Versorgungswandlerstufe mit Stromausgang mit dem Eingangsfilter der separaten Symmetrierschaltung in ein einziges induktives Bauteil zu integrieren, ist rein akademisch. The possibility of the inductance of a power converter stage with a current output to the input filter of the balun separate into a single inductive component to be integrated, is purely academic. Der induktive Teil des Ausgangsfilters der Versorgungswandlerstufe muss einen ausreichend geringen Wert aufweisen, um bei gegebenen Spannungen und Frequenzen DCM sicherzustellen, die Eingangsinduktivität der Symmetrierschaltung hingegen muss groß genug sein, auch über die Spannungsschwankungen der angeschlossenen Laststränge hinweg den Eingangsstrom hinreichend zu glätten. The inductive portion of the output filter of the power converter stage must have a sufficiently low value to ensure DCM at given voltages and frequencies, the input inductance of the balun on the other hand must be large enough to smooth out sufficiently the input current using the voltage variations of the load connected strands of time. Um Schalt- bzw. Filtereigenschaften dieser beiden Abschnitte voneinander zu entkoppeln, ist genau dazwischen ein Filterkondensator mit Bezug auf die gemeinsame Masseleitung erforderlich. In order to decouple the switching or filtering properties of these two portions from each other, a filter capacitor with reference to the common ground line is exactly in between required.
  • [0008] [0008]
    Eine gattungsgemäße Schaltungsanordnung ist bekannt aus der A generic circuit arrangement is known from US 2010/0295472 A1 US 2010/0295472 A1 . , In dieser Druckschrift wird eine Leistungsversorgung vorgestellt, die eine Stromversorgung umfasst, eine Vielzahl von Ausgangskanälen und eine Steuervorrichtung. In this document a power supply is presented that includes a power supply, a plurality of output channels, and a control device. Jeder der Ausgangskanäle umfasst eine Last und einen elektronischen Strangschalter mit einer Referenzspannung. Each of the output channels comprises a load and an electronic strand switch with a reference voltage. Alle Strangschalter sind auf dieselbe Referenzspannung bezogen. All train switches are based on the same reference voltage. Dabei werden als treibende Wechselrichter sowohl solche mit Stromausgang verwendet, beispielsweise Buck-Konverter, Ćuk, Forward sowie Halbbrücke, als auch solche mit einem Spannungsausgang, beispielsweise Boost, Drossel-Inverswandler und SEPIC. Here are those used as a driving inverter with both current output, for example, buck converters, Cuk Forward and half-bridge, as well as those with a voltage output, for example, boost, buck-boost converter choke, and SEPIC.
  • [0009] [0009]
    Wie erwähnt, weisen LEDs, ebenso wie andere elektronische Bauteile, produktionsbedingt Toleranzen hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften auf. As mentioned, LEDs, as well as other electronic components, due to production tolerances with regard to their electrical properties. Aufgrund dessen ergibt sich bei einer Parallelschaltung mehrerer Bauteile bzw. Bauteilgruppen an ein- und derselben Quelle eine Unsymmetrie der jeweiligen Strangleistungen und -ströme. Due to an unbalance of the respective strand services results in a parallel connection of several components or groups of components on one and the same source and currents. Im speziellen Fall der LEDs gibt es verhältnismäßig große Abweichungen der Vorwärtsspannung, was in Verbindung mit ihrer stark nichtlinearen Kennlinie besonders störend bei Parallelschaltungen ist: Je kleiner die Strangspannung, desto überproportional höher ist der Strom. In the specific case of the LEDs, there are relatively large variations of the forward voltage, which is particularly troublesome in parallel circuits, in conjunction with its highly non-linear characteristic, the smaller the phase voltage, the disproportionately higher the current. Dies führt zu einer inhomogenen Lichtleistung zwischen den Strängen, zu einer erhöhten Erwärmung der betroffenen LEDs mit schnellerer Alterung bzw. schnellerem Ausfall als Folge. This leads to an inhomogeneous light output between the strands to an increased heating of LEDs concerned with faster aging or failure faster as a result.
  • [0010] [0010]
    Häufig findet eine Strangstromsymmetrierung statt. Often a Strangstromsymmetrierung takes place. Durch Verschachtelung bzw. Verzopfung, wie beispielsweise in der By nesting or tressing, such as in the DE102010002228A1 DE102010002228A1 dargestellt, wird überdies versucht, eine gute und gleichmäßige thermische Kopplung der Stränge zu erreichen, wobei abwechselnd LEDs der verschiedenen Stränge nacheinander angeordnet sind. shown, it is also attempted to achieve a good and uniform thermal coupling of the strands, said alternating LEDs of the various strands are arranged in succession. Eine Strangstromsymmetrierung wird erreicht durch Stromspiegelschaltungen zwischen den Strängen am jeweils gleichen Ende eines Strangs. A Strangstromsymmetrierung is achieved by current mirror circuits between the strands at the respective same end of a strand. Alternativ kommen auch komplexe Wandlertopologien in Betracht, die mindestens eine stromkompensierte Drossel enthalten, wie beispielsweise in Alternatively, also come into consideration complex converter topologies that include at least one current-compensated choke, for example in DE102010041613A1 DE102010041613A1 , in , in DE102010041632A1 DE102010041632A1 oder in or in EP1788850A1 EP1788850A1 dargestellt, oder die aus einem gleichstromfreien hochfrequenten Wechselstrom pro Strang immer nur eine Richtung ausnutzen wie z. illustrated, or always take advantage of a DC-free high frequency alternating current per string only one direction such. B. in B. DE102010041618A1 DE102010041618A1 vorgeschlagen. proposed. Es ist auch bekannt, einen eigenen unabhängigen Versorgungswandler pro Strang zu verwenden. It is also known to use their own independent power converter per strand. Durch mehrstufige Wandlertopologien, deren parallele Endstufen nur der Symmetrierung dienen, kann ebenfalls eine Strangstromsymmetrierung erreicht werden. By multistage converter topologies, the parallel output stages are only for balancing, a Strangstromsymmetrierung can also be achieved. Schließlich ist auch auf die Verwendung nachgeschalteter Differenz-Spannungs- bzw. -Leistungswandler hinzuweisen, wie sie beispielsweise aus der Finally, it is also to refer to the use of downstream differential voltage or -Leistungswandler as for example from WO 2012/164511 A1 WO 2012/164511 A1 hervorgehen. emerge. Die Stromspiegelschaltungen erzeugen unerwünschte Verluste, die erwähnten stromkompensierten Drosseln sind vergleichsweise groß und teuer, und die nur eine Stromrichtung ausnutzenden Schaltungen schließlich sind auf eine gerade Anzahl an daran angeschlossenen Strängen begrenzt und erfordern besonders große Ausgangskondensatoren. The current mirror circuits produce unwanted losses that mode chokes mentioned are relatively large and expensive, and only one current direction exploitative ends circuits finally are limited to an even number of strands connected to it and require particularly large output capacitors.
  • [0011] [0011]
    Die Leistungssymmetrierung von LED-Strängen (oder anderen Lasten), wie sie beispielsweise aus der erwähnten The power symmetry of LED strands (or other loads), such as those from the mentioned US 2010/0295472 A1 US 2010/0295472 A1 bekannt ist, lässt sich bei Sperrwandlern besonders einfach realisieren. is known, can be realized particularly easily in flyback converters. Hier ist die übertragene Energie je Schaltzyklus in guter Näherung konstant. Here is the transmitted energy per switching cycle constant to a good approximation. In der genannten Druckschrift besitzt zu diesem Zweck jeder Strang eine Gleichrichterdiode, eine Kapazität, die Last sowie einen Schalter. In the mentioned publication for this purpose, each strand having a rectifier diode, a capacity, load, and a switch. Abwechselnd wird in jedem Schaltzyklus mithilfe des Schalters ein Strang aktiviert. Alternately, a strand is activated in each switching cycle using the switch. In diesen Strang wird die aus der Primärseite kommende, zwischengespeicherte Energie übertragen. In this strand the coming from the primary side, temporarily stored energy is transmitted. Die Parallelkondensatoren vermindern den Ripple in den Lastströmen, und die zu jedem Strang in Reihe geschaltete Diode verhindert den Austausch von Energie zwischen den einzelnen Strängen. The shunt capacitors reduce the ripple in the load currents, and connected in series to each strand diode prevents the exchange of energy between the individual strands. Somit erhält jeder Strang pro Zeiteinheit dieselbe Energiemenge, wird folglich mit identischer Leistung versorgt. Thus, each strand per unit time is given the same amount of energy is therefore supplied with the same power.
  • [0012] [0012]
    Durch diese Lösung werden die Strangleistungen symmetriert, wodurch ein thermischer Ausgleich der Laststränge zueinander stattfindet. By this solution, the strand services are balanced, whereby a thermal balance of the load strands takes place with each other. Dadurch werden Hotspots vermieden und damit die Gefahr einer schnellen Alterung bzw. eines schnellen Ausfalls von LEDs deutlich reduziert. This hotspots are avoided and thus the risk of rapid aging and a rapid loss of LEDs significantly reduced.
  • [0013] [0013]
    Bei den aus dem Stand der Technik bekannten gattungsgemäßen Schaltungsanordnungen ist der Idealzustand dadurch gekennzeichnet, dass die Strangspannungen in den parallelen Strängen gleich sind. In the processes known from the prior art generic circuit arrangements of the ideal state is characterized in that the phase voltages are the same in the parallel strands. Durch Leistungs- oder Stromsymmetrierung wird versucht, Abweichungen von diesem Idealzustand im Hinblick auf eine Reduktion des Verschleißes zu kompensieren. By power or current balancing is attempted to compensate for deviations from this ideal condition in terms of a reduction in wear. Die in den Strängen verwendeten LEDs sind vom gleichen Typ, dh sie haben im Idealzustand die gleiche Vorwärtsspannung und geben eine Strahlung der gleichen Wellenlänge ab. The LEDs used in the strands are of the same type, ie they have in the ideal state, the same forward voltage and give a radiation of the same wavelength from. In einer anderen Ausgestaltung sind die verwendeten LEDs von unterschiedlichem Typ, um beispielsweise durch Mischung verschiedenfarbigen Lichts den gewünschten Farbort auch ohne Farbkonversion einzustellen. In another embodiment, the LEDs are of different type used to set, for example, by mixing different colored light to the desired color locus without color conversion. Dabei sind die einzelnen Stränge derart bestückt, dass ihre jeweiligen Summenspannungen untereinander möglichst gleich sind, und dass die Intensität der bei symmetrierter Leistung erzeugten Primärlichtfarben zur gewünschten Lichtfarbe und Lichtintensität führt. The individual strands are fitted such that their respective total voltages are equal to each other as possible and that the intensity of the primary colors of light generated in-balanced performance leads to the desired light color and light intensity.
  • Darstellung der Erfindung Summary of the Invention
  • [0014] [0014]
    Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Schaltungsanordnung derart weiterzubilden, dass eine Erweiterung des Einsatzspektrums ermöglicht wird. The object of the present invention is to further develop a generic circuit arrangement such that an extension of the application range is made possible.
  • [0015] [0015]
    Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1. This object is achieved by a circuit arrangement having the features of patent claim. 1
  • [0016] [0016]
    Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer gegebenen Topologie unterschiedliche Lichteffekte erzeugt werden können, indem eine den gewünschten Lichteffekt erzeugende Ansteuerung zwischen den beiden Extremzuständen – Leistungssymmetrierung oder Stromsymmetrierung – eingestellt wird. The present invention is based on the recognition that different light effects can be produced at a given topology by a desired light effect generating control between the two extreme states - power symmetry or current balancing - is adjusted.
  • [0017] [0017]
    Dies eröffnet die Möglichkeit, bewusst Stränge mit unterschiedlicher Strangspannung vorzusehen, beispielsweise einen Strang mit einer Strangspannung von 37V und einen Strang mit einer Strangspannung von 40V. This opens up the possibility of deliberately provide strands with different phase voltage, such as a train with a string voltage of 37V and a train with a string voltage of 40V. 40V lassen sich beispielsweise erzeugen durch zwölf blaue LEDs. 40V can be generated by, for example, twelve blue LEDs. 37V lassen sich realisieren durch mehrere rote und weiße, in Serie geschaltete LEDs. 37V can be realized by several red and white, series-connected LEDs. Bei Stromsymmetrierung sind beide Stränge gleich hell. Bei Leistungssymmetrierung ist der Strang mit der höheren Flussspannung dunkler. At current balancing both strands are bright equal. When power symmetry of the phase with the higher forward voltage is darker. Werden – wie in dem soeben genannten Beispiel vorgesehen – LEDs mit verschiedenen Farben in den Strängen verwendet, kann durch die vorliegende Erfindung eine Farbsteuerung realisiert werden. Are - provided, as in the example just mentioned - LEDs with different colors in the strands used, a color control can be realized by the present invention. Ist die Spannungsdifferenz zwischen der höchsten und der zweithöchsten Strangspannung in jedem Fall größer als der größtmögliche Spannungsabfall an einem der Strangschalter, kann der Strangschalter des Stranges mit der höchsten Strangspannung entfallen und durch einen Kurzschluss ersetzt werden. Is the voltage difference between the highest and the second highest phase voltage in each case is greater than the maximum voltage drop across a string of switches, the switch strand of the strand with the highest phase voltage may be omitted and replaced by a short circuit.
  • [0018] [0018]
    Durch die vorliegende Erfindung kann damit der Farbort der von der gesamten Schaltungsanordnung abgegebenen Strahlung lediglich durch unterschiedliche Ansteuerung der Schalter der Schaltungsvorrichtung wunschgemäß variiert werden. By the present invention so that the color point of the output from the entire circuit arrangement radiation can be varied as desired merely by varying the control of the switch circuit device. Es kann eine mit der Ansteuervorrichtung gekoppelte Benutzerschnittstelle vorgesehen werden, auf der ein Benutzer einen gewünschten Farbort spezifieren kann, wobei dann die Ansteuervorrichtung diesen Farbort in eine geeignete Ansteuerung der erwähnten Schalter umsetzt. There may be provided, coupled to the drive device user interface on which a user can Specify Criteria a desired color point, in which case the control device converts this color coordinates in a suitable activation of the said switch.
  • [0019] [0019]
    Erfindungsgemäß ist deshalb die Ansteuervorrichtung ausgelegt, die Ansteuersignale für den Wandlerschalter und die Schalter der Stränge derart bereitzustellen, dass zumindest einer der n Stränge innerhalb der ihm zugewiesenen Teilphase im Continuous Conduction Mode (CCM) oder im Boundary Conduction Mode (BCM) betrieben wird, und die Schalter der Stränge außerhalb der ihnen zugewiesenen Teilphase nichtleitend geschaltet sind. therefore, the driving device according to the invention adapted to provide the control signals for the converter switches, and the switches of the strands such that at least one of the n strands within its allocated sub-phase in the continuous conduction mode (CCM) or in boundary conduction mode (BCM) is operated, and the switches of the strands are rendered non-conductive outside of their assigned sub-phase.
  • [0020] [0020]
    Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung arbeitet die Symmetrierschaltung gemäß der erwähnten Unlike the present invention, the balun circuit operates in accordance with the aforementioned WO 2012/164511 A1 WO 2012/164511 A1 vollkommen asynchron zur Versorgungswandlerstufe und erfordert einen annähernd ideal geglätteten Gleichstrom als Eingangsgröße. completely asynchronous to the power converter stage, and requires a nearly ideal smoothed direct current as an input variable. Die Versorgungswandlerstufe gemäß der erwähnten The supply converter stage in accordance with the aforementioned WO 2012/164511 A1 WO 2012/164511 A1 muss also auf ihren Ausgangsstrom geregelt sein. therefore must be regulated to its output current. In der vorliegenden Erfindung hingegen verarbeitet die Symmetrierschaltung einzelne Energiepakete, die von der Serienschaltung mindestens bestehend aus dem Wandlerschalter und einer Wandlerinduktivität erzeugt und in dieser Induktivität zwischengespeichert werden, direkt. In the present invention, however, the balun processes individual packets of energy generated by the series circuit consisting at least of the converter switch and a transformer inductance and temporarily stored in this inductance, directly. Weiterhin wird vorliegend eine Wandlerinduktivität sowohl zur Wandlung an sich als auch zur Verteilung auf mehrere Ausgangsstränge genutzt. Furthermore, a transformer inductance is used both to convert itself and for distribution to multiple outputs strands present. Die eben erwähnte Serienschaltung stellt die Minimaltopologie für eine Versorgungswandlerstufe dar. The aforementioned series circuit represents the minimum topology for a power converter stage.
  • [0021] [0021]
    Wie weiter unten noch ausführlicher dargestellt werden wird, kann durch einen Wechsel zwischen den unterschiedlichen Betriebsmodi (CCM, BCM, DCM) kontinuierlich von einer Leistungssymmetrierung in eine Stromsymmetrierung und umgekehrt übergegangen werden. As will be shown in more detail further below, by a change between the different modes of operation (CCM, BCM, DCM) can be continuously passed from a power symmetry in a current balancing and vice versa.
  • [0022] [0022]
    Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Ansteuervorrichtung ausgelegt ist, die Ansteuersignale für den Wandlerschalter und für die Schalter der Stränge derart bereitzustellen, dass zumindest einer der n Stränge innerhalb der ihm zugewiesenen Teilphase im DCM und zumindest einer der n Stränge innerhalb der ihm zugewiesenen Teilphase im BCM oder im CCM betrieben wird; A preferred embodiment is characterized in that the drive device is adapted to provide the control signals for the converter switches, and for the switches of the strands such that at least one of the n strands within its allocated sub-phase in DCM, and at least one of the n strands within it assigned sub-phase in the BCM or CCM is operated; oder alle n Stränge innerhalb der ihnen zugewiesenen Teilphasen im CCM betrieben werden oder höchstens einer davon innerhalb der ihm zugewiesenen Teilphase im BCM betreiben wird; or all n strands are operated within their assigned sub-phases in the CCM or at most one of them operate within its allocated sub-phase in the BCM; oder zumindest einer der n Stränge innerhalb der ihm zugewiesenen Teilphase im DCM und zumindest einer der n Stränge innerhalb der ihm zugewiesenen Teilphase im CCM betrieben wird. or at least one of the n strands within its allocated sub-phase in DCM, and at least one of the n strands within its allocated sub-phase in the CCM is operated. In der ersten Variante lässt sich Leistungssymmetrierung erzielen oder sogar eine Überkompensation derart, dass ein Strang mit höherer Strangspannung eine kleinere Leistung abbekommt, während die zweite Variante ermöglicht, dass in Strängen mit unterschiedlichen Flussspannungen jeweils der gleiche Strom fließt. In the first variant, power symmetry can be achieved, or even overcompensation such that a strand having a higher phase voltage abbekommt a lower power, while the second variant enables strands in each case the same current flows with different forward voltages. Mit der dritten Variante können Zwischenzustände oder Übergangszustände erreicht werden. With the third variant of intermediate states or transition states can be achieved.
  • [0023] [0023]
    Bevorzugt ist jede Teilphase zusammengesetzt aus einer On-Zeit t on , in der der Wandlerschalter leitend geschaltet ist und zur Aufmagnetisierung der Wandlerinduktivität führt, und einer Off-Zeit t offi , in der der Wandlerschalter nicht-leitend, jedoch der jeweilige i-te Strangschalter leitend geschaltet ist und die entweder mit dem Abmagnetisieren der Wandlerinduktivität oder mit dem erneuten Leitendschalten des Wandlerschalters endet. Preferably, each sub-phase is composed of an on-time t on, in which the converter switch is turned on and leads to the magnetization of the converting inductor, and an off-time t offi, in which the converter switch is non-conductive, however, the respective i-th strand switch is turned on and ending with either the demagnetization of the converting or re-turning on the switch converter.
  • [0024] [0024]
    In diesem Zusammenhang kann die Ansteuervorrichtung ausgelegt sein, die Ansteuersignale für alle beteiligten Schalter derart bereitzustellen, dass die On-Zeiten t on konstant sind und die Off-Zeiten t offi variabel. In this context, the control device can be designed to provide the control signals for all participating switch such that the on-time t on are constant and the off-times t offi variable. Dadurch kann erreicht werden, dass bei maximaler Gesamtschaltfrequenz, also optimaler Wandlerausnutzung, für jeden Umschaltvorgang die Vorteile des BCM ausgenutzt werden können, dass gleichzeitig eine Leistungssymmetrierung stattfindet, und dass drittens das Störspektrum der Gesamtanordung auf mindestens drei einzelne Frequenzlinien aufgespreizt wird, wodurch sich die elektromagnetische Verträglichkeit der Gesamtanordnung deutlich verbessert. Can thus be achieved that at the maximum overall switching frequency, that is optimum transducer utilizing, for each switching process the advantages of the BCM can be utilized that takes place simultaneously power symmetry, and that thirdly, the noise spectrum of the Gesamtanordung is spread on at least three individual frequency lines, whereby the electromagnetic compatibility of the overall arrangement significantly improved.
  • [0025] [0025]
    Schließlich lässt sich für diese Betriebsweise ein einfaches Regelkonzept für die Leistungssymmetrierung realisieren, bei dem durch die On-Zeit t on die Leistung an sich eingestellt wird, und sich die Endpunkte der Off-Zeiten t offi sowie die Umschaltpunkte zwischen den Strangschaltern automatisch durch Erkennung der Abmagnetisierung der Wandlerinduktivität ergeben. Finally, a simple control concept for power symmetry can be for this operation realize where t by on-time on the power is set to be, and the endpoints of the off-times t official and the changeover between the train switches automatically detect the yield demagnetization of the transformer inductance.
  • [0026] [0026]
    Alternativ kann die Ansteuervorrichtung ausgelegt sein, die Ansteuersignale für alle beteiligten Schalter derart bereitzustellen, dass die On-Zeiten t on und die Off-Zeiten t off konstant sind. Alternatively, the control device can be designed to provide the control signals for all participating switch such that the on-time t on and off times t off are constant. Dies entspricht der Standardbetriebsweise für die gattungsgemäßen Schaltungsanordnungen und ermöglicht alle oben beschriebenen Extrem- und Zwischenzustände bei annähernd beliebigen Leistungen und bei zwei Ausgangssträngen. This corresponds to the standard mode of operation for the generic circuit arrangements and allows all extreme and intermediate states described above at approximately any benefits and two output strands. Schließlich kann die Ansteuervorrichtung ausgelegt sein, die Ansteuersignale für alle beteiligten Schalter derart bereitzustellen, dass die Summen aus den jeweiligen On-Zeiten t oni und Off-Zeiten t offi für i = 1 bis n konstant sind. Finally, the control device can be configured to provide the drive signals for all involved switch such that the sums of the respective on-times and off-times t oni t offi for i = 1 to n are constant. Durch diese Maßnahme kann eine Symmetrierung auch bei mehr als zwei Ausgangssträngen erzielt werden. This measure balancing can be achieved even with more than two output strands.
  • [0027] [0027]
    Besonders bevorzugt ist die Ansteuervorrichtung ausgelegt, zwei elektronische Schalter während der Leitendphase des Wandlerschalters gegenläufig umzuschalten. Particularly preferably, the drive device is designed to switch two electronic switches during the conducting phase of the converter switch in opposite directions.
  • [0028] [0028]
    Bevorzugt ist die Wandlerinduktivität als Transformator mit mindestens einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung realisiert. Preferably, the converting inductor is implemented as a transformer having at least a primary winding and a secondary winding. Dadurch kann der Eingang galvanisch von den Lasten getrennt werden, wodurch einschlägige SELV-Vorschriften erfüllt werden können. Thus, the input can be electrically isolated from the loads, thereby providing relevant SELV requirements can be met.
  • [0029] [0029]
    Zur Verhinderung von Flickereffekten kann dem jeweiligen i-ten Ausgang ein i-ter Kondensator parallel geschaltet sein. To prevent flicker effects an ith capacitor may be connected in parallel with each i-th output.
  • [0030] [0030]
    Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist seriell zum Wandlerschalter ein Shunt-Widerstand gekoppelt. In a preferred embodiment, a shunt resistor is in series with the converter switch coupled. Dieser ermöglicht die Messung des Primärstroms und damit über die bekannten Größen Eingangsgleichspannung, On-Zeit und Wert der Wandlerinduktivität auch die Messung der Eingangsleistung. This enables the measurement of the primary current and thus the known values ​​input DC voltage, on-time and value of the converting the measurement of the input power.
  • [0031] [0031]
    Der Wandler ist bevorzugt als Flyback-Wandler, als Aufwärtswandler, als SEPIC-Wandler oder als Drossel-Inverswandler ausgebildet. The transducer is preferably configured as a flyback converter as an up converter, as a SEPIC converter or as a buck-boost converter throttle. Diese Wandler ermöglichen eine Umsetzung der Erfindung, wohingegen sich die Erfindung nicht realisieren lässt mit einem Buck-Wandler, mit einem Ćuk-Wandler oder mit einem Zeta-Wandler. These converters enable the implementation of the invention, whereas the invention is not possible to realize a Buck converter, a Cuk converter, or a Zeta converter. Der Grund hierfür ist, dass in allen drei letztgenannten Wandlertopologien nicht nur während der Off-Zeiten, sondern auch während der On-Zeiten Energiepakete vom Eingang an den gerade aktivierten Ausgangsstrang übertragen werden, die sich überlagern können oder aber vom exakten Umschaltzeitpunkt zwischen den Strangschaltern abhängig sind, wodurch die oben beschriebene intrinsische Symmetriereigenschaft einer gattungsgemäßen Schaltungsanordnung verloren ginge. The reason for this is that in all three latter converter topologies are transferred to the currently active output leg not only during off-hours, but also during the on-times of energy packets from the entrance, which can overlap or depending on the exact switching time between the train switches are, whereby the above-described intrinsic symmetry round shank of a generic circuit arrangement would be lost. Anders ausgedrückt wäre bei diesen drei Topologien pro Strang mindestens eine eigene, unabhängige Ausgangsinduktivität nötig, womit diese Lösung kostenmäßig schon in die Nähe der ganz vorne beschriebenen, ungünstigsten Variante kommen würde, bei der jeder Strang von einem kompletten eigenen Wandler versorgt wird. at least its own independent output inductor would in other words necessary for these three topologies per string, making this solution would come in terms of cost in the vicinity of the variant forefront described, the worst in which each strand is supplied from a complete own converter.
  • [0032] [0032]
    Die i-te Last umfasst bevorzugt mindestens eine LED, besonders bevorzugt jedoch eine Serienschaltung einer Vielzahl von LEDs. However, the i-th load preferably comprises at least one LED, more preferably a series connection of a plurality of LEDs. Es können auch Parallelschaltungen von Serienschaltungen von LEDs vorgesehen sein. It can be provided by LEDs and parallel circuits of series circuits.
  • [0033] [0033]
    „n“ kann insbesondere gleich zwei sein. "N" can in particular be equal to two. In diesem Fall umfasst die Ansteuervorrichtung bevorzugt ein D-Flip-Flop, dessen Eingang mit dem Eingang des Wandlerschalters gekoppelt ist, wobei der Q-Ausgang des D-Flip-Flops mit einem ersten elektronischen Schalter und der In this case, the drive apparatus preferably comprises a D flip-flop, whose input is coupled to the input of the converter switch, wherein the Q output of the D flip-flop having a first electronic switch and the Q Q -Ausgang des D-Flip-Flops mit einem zweiten elektronischen Schalter gekoppelt ist, wobei der D-Eingang des D-Flip-Flops mit dem Q output of the D flip-flop is coupled to a second electronic switch, wherein the D-input of D-flip-flop with the Q Q -Ausgang gekoppelt ist. Output is coupled.
  • [0034] [0034]
    Wie bereits erwähnt, steht die vorliegende Erfindung vor dem Hintergrund, durch unterschiedliche Ansteuerung der Schalter einen gewünschten Zustand zwischen Leistungssymmetrierung und Stromsymmetrierung einzustellen, um dadurch gewünschte optische Effekte zu erzielen. As already mentioned, the present invention is against the background to set a desired state between power symmetry and by different current balancing control of the switches, thereby to achieve desired optical effects. Nichtsdestotrotz kann die Ansteuerungsvorrichtung aus Sicherheitsgründen insbesondere auch zur Verhinderung eines vorzeitigen Verschleißes ausgelegt sein, die Teilphasen zu variieren, insbesondere wenn einer der Stränge einen vorgebbaren Temperaturschwellwert über- oder unterschritten hat. Nevertheless, the control device can vary the partial phases be designed for safety reasons in particular, for the prevention of premature wear, particularly when one of the strands has exceeded a predetermined temperature threshold or below. Insbesondere in diesem Zusammenhang können die LEDs auch alle vom gleichen Typ sein, dh Strahlung derselben Wellenlänge abstrahlen. In particular, in this context, the LEDs can also be all the same type, that radiation emit the same wavelength.
  • [0035] [0035]
    Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Further preferred embodiments are evident from the dependent claims.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung(en) Brief Description of the Drawing (s)
  • [0036] [0036]
    Im Nachfolgenden werden nunmehr Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In the following, embodiments of the present invention now are described with reference to the accompanying drawings in detail. Es zeigen: Show it:
  • [0037] [0037]
    1 1 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung des Prinzips der Stromsymmetrierung mittels Strangwiderständen; a schematic diagram for illustrating the principle of current balancing means strand resistors;
  • [0038] [0038]
    2 2 in schematischer Darstellung einen Flyback-Wandler mit sekundärseitiger Strangleistungssymmetrierung; a schematic representation of a flyback converter secondary side Strangleistungssymmetrierung;
  • [0039] [0039]
    3 3 die zeitlichen Spannungsverläufe an den Gates der Schalter S1 und S2 von the temporal voltage characteristics at the gates of switches S1 and S2 of 2 2 ; ;
  • [0040] [0040]
    4 4 ein für die Ansteuerung der Schalter zweier Stränge, vgl. one of two for controlling the switch lines, see. 2 2 , geeignetes D-Flip-Flop; , Suitable D flip-flop;
  • [0041] [0041]
    5 5 in schematischer Darstellung den zeitlichen Verlauf der Ströme im Übertrager des Flyback-Wandlers von a schematic representation of the time course of the currents in the transformer of the flyback converter of 2 2 ; ;
  • [0042] [0042]
    6 6 den zeitlichen Verlauf der Ströme im ersten und zweiten Strang des Flyback-Wandlers von the time course of the currents in the first and second strand of the flyback converter of 2 2 ; ;
  • [0043] [0043]
    7 7 den zeitlichen Verlauf der Leistung im ersten und zweiten Strang des Flyback-Wandlers von the timing of the power in the first and second strand of the flyback converter of 2 2 ; ;
  • [0044] [0044]
    8 8th den zeitlichen Verlauf des auf den Primärstrom bezogenen magnetischen Flusses in der Wandlerinduktivität des Flyback-Wandlers von the time course of related to the primary current magnetic flux in the transformer inductance of the flyback converter of 2 2 ( ( 8a 8a ) sowie die Zustände des Wandlerschalters sowie der Strangschalter ( ) And the states of the converter switch and the strand switch ( 8b 8b ) bei DCM mit t off = const. ) Const in DCM with t off =. und t on = const.; and t on = const .;
  • [0045] [0045]
    9 9 den zeitlichen Verlauf des auf den Primärstrom bezogenen magnetischen Flusses in der Wandlerinduktivität des Flyback-Wandlers von the time course of related to the primary current magnetic flux in the transformer inductance of the flyback converter of 2 2 ( ( 9a 9a ) sowie die Zustände des Wandlerschalters sowie der Strangschalter ( ) And the states of the converter switch and the strand switch ( 9b 9b ) bei Mischbetrieb BCM-DCM mit t off = const. ) Const for mixed operation BCM DCM with t off =. und t on = const.; and t on = const .;
  • [0046] [0046]
    10 10 den zeitlichen Verlauf des auf den Primärstrom bezogenen magnetischen Flusses in der Wandlerinduktivität des Flyback-Wandlers von the time course of related to the primary current magnetic flux in the transformer inductance of the flyback converter of 2 2 ( ( 10a 10a ) sowie die Zustände des Wandlerschalters sowie der Strangschalter ( ) And the states of the converter switch and the strand switch ( 10b 10b ) bei BCM mit t off nicht const. ) Const not at BCM with t off. und t on = const.; and t on = const .;
  • [0047] [0047]
    11 11 den zeitlichen Verlauf des auf den Primärstrom bezogenen magnetischen Flusses in der Wandlerinduktivität des Flyback-Wandlers von the time course of related to the primary current magnetic flux in the transformer inductance of the flyback converter of 2 2 ( ( 11a 11a ) sowie die Zustände des Wandlerschalters sowie der Strangschalter ( ) And the states of the converter switch and the strand switch ( 11b 11b ) bei Mischbetrieb CCM-DCM mit t off = const. ) Const for mixed operation CCM-DCM with t off =. und t on = const.; and t on = const .;
  • [0048] [0048]
    12 12 den zeitlichen Verlauf des auf den Primärstrom bezogenen magnetischen Flusses in der Wandlerinduktivität des Flyback-Wandlers von the time course of related to the primary current magnetic flux in the transformer inductance of the flyback converter of 2 2 ( ( 12a 12a ) sowie die Zustände des Wandlerschalters sowie der Strangschalter ( ) And the states of the converter switch and the strand switch ( 12b 12b ) bei Mischbetrieb CCM-BCM mit t off = const. ) For mixed operation CCM BCM with t off = const. und t on = const.; and t on = const .;
  • [0049] [0049]
    13 13 den zeitlichen Verlauf des auf den Primärstrom bezogenen magnetischen Flusses in der Wandlerinduktivität des Flyback-Wandlers von the time course of related to the primary current magnetic flux in the transformer inductance of the flyback converter of 2 2 ( ( 13a 13a ) sowie die Zustände des Wandlerschalters sowie der Strangschalter ( ) And the states of the converter switch and the strand switch ( 13b 13b ) bei CCM mit t off = const. ) In CCM with t off = const. und t on = const.; and t on = const .;
  • [0050] [0050]
    14 14 eine Darstellung der unterschiedlichen Symmetriereigenschaften am Beispiel des Flyback-Wandlers von a representation of the different symmetry properties round the example of the flyback converter of 2 2 sowie des Inverswandlers und des SEPICs bei unterschiedlicher Ansteuerung des Wandlerschalters und der Strangschalter; and the inverse converter and the SEPICs with different control of the converter switch and the strand switch;
  • [0051] [0051]
    15 15 eine Darstellung der unterschiedlichen Symmetriereigenschaften ähnlich a representation of the different symmetry properties similar dance 14 14 am Beispiel eines Aufwärtswandlers bei unterschiedlicher Ansteuerung des Wandlerschalters und der Strangschalter; the example of a boost converter with different control of the converter switch and the strand switch;
  • [0052] [0052]
    16 16 in schematischer Darstellung den Aufbau eines gattungsgemäßen invertierenden Wandlers mit zwei Ausgangssträngen; a schematic representation of the structure of a generic inverting converter having two output trains;
  • [0053] [0053]
    17 17 in schematischer Darstellung den Aufbau eines gattungsgemäßen Aufwärtswandlers mit zwei Ausgangssträngen; a schematic representation of the structure of a generic up-converter having two output trains;
  • [0054] [0054]
    18 18 in schematischer Darstellung den Aufbau eines gattungsgemäßen SEPICs mit zwei Ausgangssträngen; a schematic representation of the structure of a generic output SEPICs with two strands;
  • [0055] [0055]
    19 19 in schematischer Darstellung den Aufbau eines gattungsgemäßen SEPICs mit galvanischer Trennung der beiden Ausgangsstränge. a schematic representation of the structure of a generic SEPICs with galvanic separation of the two output lines.
  • [0056] [0056]
    In den unterschiedlichen Ausführungsformen werden für gleiche und gleich wirkende Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet. In the different embodiments the same reference numerals are used for identical and similar elements. Diese werden der Übersichtlichkeit halber nur einmal eingeführt. These are reasons of clarity introduced only once.
  • [0057] [0057]
    1 1 zeigt die Grundschaltung einer Strangstromsymmetrierung von LEDs mithilfe von identischen Widerständen R1 = R2 = R3 auf der Sekundärseite eines Sperrwandlers. shows the basic circuit of a Strangstromsymmetrierung of LEDs using identical resistors R1 = R2 = R3 at the secondary side of a flyback converter. Der erste Strang St1 umfasst dabei die LEDs D10 bis D17, der zweite Strang St2 umfasst die LEDs D20 bis D27 und der dritte Strang St3 umfasst die LEDs D30 bis D37. The first strand St1 comprises the LEDs D10 to D17, the second strand comprises the St2 LEDs D20 to D27 and the third strand St3 includes the LEDs D30 to D37. Den parallel geschalteten Strängen St1, St2 und St3 ist ein Kondensator C1 parallel geschaltet. The parallel-connected strands St1, St2 and St3 is connected in parallel with a capacitor C1. Auf der Sekundärseite wird von der Primärseite ein Stromfluss I2 erzeugt. On the secondary side, a current flow I2 is generated from the primary side.
  • [0058] [0058]
    Die Widerstände R1, R2 sowie R3 erzeugen in unerwünschter Weise Verlustleistung. The resistors R1, R2 and R3 generate power loss undesirably.
  • [0059] [0059]
    Um bei der in In order for the in 1 1 dargestellten Schaltung anstatt der Strangströme I St1 , I St2 , I St3 , die anhand des Spannungsabfalls über den Widerständen R1 bis R3 messbar sind, die Strangleistung P St1 , P St2 , P St3 zu symmetrieren, wäre der Einsatz einer Regelstruktur nötig, welche die einzelnen Strangspannungen V St1 , V St2 , V St3 und den jeweiligen Strangstrom I St1 , I St2 , I St3 linear oder unter Einsatz eines Schaltwandlers, beispielsweise eines Tiefsetzstellers, regelt. symmetrize circuit shown instead of the phase currents I St1, I St2, I St3, which are measurable on the basis of the voltage drop across the resistors R1 to R3, the train power P St1, P St2, P St3, the use of a control structure would be necessary that the individual phase voltages V St1, St2 V, V St3 and the respective phase current I St1, St2 I, I St3 linear or employing a switching converter such as a buck converter, regulates.
  • [0060] [0060]
    Unabhängig vom Prinzip der jeweils genutzten Wandlerschaltung ist eine Leistungssymmetrierung prinzipiell in jedem Schaltwandler oder linear geregelten Konzept umsetzbar. Regardless of the principle of each converter circuit used a power symmetry is principally implemented in each switching converter or linear regulated concept. Bei Sperrwandlern, insbesondere bei Flyback-Wandlern, kann dies jedoch besonders einfach realisiert werden. However, in flyback converters, especially in flyback converters, this can be particularly easily.
  • [0061] [0061]
    In den nachfolgenden Ausführungen wird die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee am Beispiel eines in In the following embodiments, the present invention of the idea behind the example of an in will 2 2 dargestellten Flyback-Wandlers mit zwei sekundärseitigen LED-Strängen St1, St2 erläutert. illustrated flyback converter with two secondary-side LED strands St1, St2 explained. Wie für einen Fachmann offensichtlich, kann die Anzahl der Stränge in der Praxis beliebig erweitert werden. As is obvious to a person skilled in the number of strands can be extended in practice. Neben LEDs kann das unten gezeigte Prinzip selbstverständlich auch auf beliebige andere, echte Energie verbrauchende Lasten angewendet werden. In addition to LEDs the principle shown below can of course be applied in any other, real energy consuming loads. Neben der Serienschaltung von Lasten, insbesondere LEDs, kommen auch Strukturen mit parallel geschaltete Lasten in Betracht. In addition to the series connection of loads, in particular LEDs, even with parallel structures are switched loads into consideration.
  • [0062] [0062]
    Primärseitig umfasst der Flyback-Wandler von On the primary side of the flyback converter comprises of 2 2 die Serienschaltung einer Primärinduktivität L1, eines Wandlerschalters S0 sowie eines ohmschen Widerstands R0, die zwischen eine zwischen Eingangsanschlüssen E1 und E2 anliegende Versorgungsgleichspannung V in , beispielsweise 400V, und ein Bezugspotential geschaltet ist. the series circuit of a primary inductance L1, a converter switch S0, and an ohmic resistance R0, the one between the input terminals E1 and E2 applied DC supply voltage V in, for example 400V, and a reference potential is connected between. Der primärseitig fließende Strom ist mit I1 bezeichnet, der Gate-Anschluss des Wandlerschalters S0 mit Gate0. The primary side current flowing is indicated by I1, the gate of the converter switch S0 with Gate0.
  • [0063] [0063]
    Die über dem Widerstand R0 abfallende Spannung wird mit dem Sense-Eingang einer Ansteuervorrichtung The voltage drop across the resistor R0 voltage with the sense input of a drive apparatus 12 12 gekoppelt. coupled. Sekundärseitig ist eine mit der Primärinduktivität L1 gekoppelte Sekundärinduktivität L2 dargestellt, die mit der Parallelschaltung eines ersten Strangs St1 und eines zweiten Strangs St2 gekoppelt ist. On the secondary side coupled with the primary inductance L1 secondary inductance L2 is shown, which is coupled to the parallel circuit of a first strand and a second strand St1 St2. Der erste Strang St1 umfasst die Serienschaltung einer Diode D1, einer Vielzahl von LEDs D10 bis D15 sowie eines Strangschalters S1, dessen Gate-Anschluss mit Gate1 bezeichnet ist. The first strand St1 includes the series connection of a diode D1, a plurality of LEDs D10 to D15 as well as a strand switch S1, the gate of which is designated by Gate1. Den LEDs ist ein Kondensator C1 parallel geschaltet. The LEDs is connected in parallel with a capacitor C1. Der zweite Strang St2 umfasst die Serienschaltung einer Diode D2, einer Vielzahl von LEDs D20 bis D24 sowie eines Strangschalters S2, dessen Gate-Anschluss mit Gate2 bezeichnet ist. The second strand St2 includes the series connection of a diode D2, a plurality of LEDs D20 to D24 as well as a strand switch S2, the gate of which is designated by Gate2. Den LEDs ist ein Kondensator C2 parallel geschaltet. The LEDs is connected in parallel with a capacitor C2.
  • [0064] [0064]
    Es wird davon ausgegangen, dass die Regelbandbreite der Gate0-Ansteuerung relativ gering ist im Vergleich zur Schaltfrequenz, die beispielsweise bei 270 kHz liegen kann. It is assumed that the control bandwidth of Gate0 drive is relatively small compared to the switching frequency, which may be for example at 270 kHz. Das heißt, der von einem jeweiligen PWM-Controller der Ansteuervorrichtung That is, from a respective PWM controller of the drive apparatus 12 12 eingestellte Tastgrad wird nur relativ langsam verändert. set duty factor is changed relatively slowly. Insbesondere bei Controllern, die speziell für den LED-Bereich entwickelt wurden, kommt oft eine besonders langsame Regelung zum Einsatz. Especially with controllers that have been developed specifically for the LED sector, often comes a particularly slow regulation used. Die Bandbreite kann dabei ≤500 Hz sein. The bandwidth can thereby be ≤500 Hz.
  • [0065] [0065]
    Zur Simulation einer starken Unsymmetrie weist der zweite Strang St2 von To simulate a strong asymmetry, the second strand of St2 2 2 eine LED weniger auf als der erste Strang St1. an LED is less than the first strand St1. Dadurch ergibt sich im Beispiel ein Unterschied der Strangspannungen V St1 , V St2 von 3,3 V. In der Praxis wird die Unsymmetrie jedoch prozentual meist nicht so stark sein. This results in the example, a difference of the phase voltages V St1, St2 V of 3.3 V. In practice, the imbalance is, however, a percentage usually not be as strong. Der gesamte sekundärseitige Ausgangsstrom I2 beträgt im Beispiel 2,5 A. The entire secondary-side output current I2 in the example is 2.5 A.
  • [0066] [0066]
    Im Betrieb werden die Strangschalter S1 und S2 durch entsprechende Ansteuerung von Gate1 und Gate2 bei jedem primären Schaltzyklus des Sperrwandlers abwechselnd eingeschaltet, vergleiche hierzu In operation, the strand switches are alternately turned on by a corresponding control of Gate1 and Gate2 in each primary switching cycle of the flyback converter S1 and S2, compare this 3 3 . , Im Beispiel geschieht der Umschaltvorgang, während der Primärkreis des Sperrwandlers aktiv ist. In the example, the switching occurs during the primary circuit of the flyback converter is active. Somit wird sekundär lastfrei geschaltet, wodurch auch Überschneidungen im Schaltverhalten der Strangschalter S1, S2 völlig unproblematisch sind. Thus, it is connected on the secondary load-free, which also overlap in the switching behavior of the strand switches S1, S2 are completely unproblematic.
  • [0067] [0067]
    Es ergibt sich eine Teilung der primären Schaltfrequenz auf der Sekundärseite, dh nur jeder zweite Schaltimpuls geht durch denselben Strang. This results in a division of the primary switching frequency on the secondary side, that is, only every second switching pulse passes through the same strand. Die im Sperrwandler übertragene Energie je Schaltzyklus wird dabei abwechselnd auf Strang St1 oder Strang St2 geleitet. The information transmitted in the flyback converter energy per switching cycle is thereby alternately directed to train St1 or St2 strand. Bei der Verwendung von mehr als zwei Strängen müssen auf der Sekundärseite folglich auch alle Stränge hintereinander zyklisch abwechselnd eingeschaltet werden, wodurch sich aus Sicht eines Laststrangs eine Teilung der primären Schaltfrequenz durch die Anzahl der Laststränge ergibt. When using more than two strands and all of the strands have to be consecutively switched on cyclically alternately on the secondary side, consequently, resulting in a division of the primary switching frequency by the number of falls results from the perspective of a load strand.
  • [0068] [0068]
    Um während der nicht-aktiven Zeitabschnitte und während der Aktivität der Primärseite ein Abfließen der Energie eines Strangs zu verhindern, ist pro Strang eine Diode vorzuschalten, siehe die Dioden D1 bzw. D2 in In order to prevent outflow of the energy of a strand during the non-active time periods and during the activity of the primary side is connected upstream a diode per strand, see the diodes D1 and D2 in 2 2 . , Hier sind, wenn möglich, aufgrund ihrer geringen Vorwärtsspannung verlustarme Schottky-Dioden zu verwenden. Here, if possible, use low-loss Schottky diodes due to their low forward voltage. Anders ausgedrückt handelt es sich hierbei um die in der angewandten Schaltwandlertopologie sowieso vorhandene Ausgangsdiode, eben eine pro Strang. In other words, these are the present anyway in applied switching converter topology output diode, just one per string.
  • [0069] [0069]
    Um den hochfrequenten Stromripple (Frequenz = primäre Schaltfrequenz / Anzahl der Laststränge) an den LEDs gering zu halten, sind parallel hierzu Kondensatoren C1, C2 nötig. In order to maintain the high frequency current ripple (frequency = primary switching frequency / number of falls) to the LEDs low, this capacitors C1, C2 are parallel needed. Der nötige Wert dieser Kondensatoren C1, C2 steigt dabei mit der Anzahl der Laststränge an, da auch die zu überbrückende Zeit bis zum Wiedereinschalten des jeweiligen Strangs steigt. The required value of the capacitors C1, C2 rises with the number of falls, as well as to bridging time until reconnection of each strand increases.
  • [0070] [0070]
    In der Praxis kann die Ansteuerung von Gate1 und Gate2 beispielsweise über einen digitalen Ringzähler-Baustein erfolgen, welcher vom konzeptbedingten Ripple auf der Sekundärseite getriggert wird. In practice, the control of gate 1 and gate 2 can for example be a digital ring counter-module which is triggered by the concept-related ripple on the secondary side. Die Triggerung kann auch durch das primärseitige Gate-Signal Gate0 erfolgen, gegebenenfalls auch galvanisch getrennt über einen Optokoppler. Triggering can also be performed by the primary-side gate signal Gate0, optionally also electrically isolated by an optocoupler. Auch der Einsatz eines Mikrocontrollers oder einer anderen digitalen oder analogen Schaltung anstatt eines Ringzählers ist denkbar. The use of a microcontroller or other digital or analog circuit instead of a ring counter is conceivable.
  • [0071] [0071]
    Besonders im Fall von nur zwei Strängen St1, St2 kann die Ansteuerung der Strangschalter S1, S2 besonders einfach mit einem D-Flip-Flop erfolgen, siehe hierzu Especially in the case of only two strands St1, St2 the control of the train switches S1, S2 can be particularly easily with a D-type flip-flop, see 4 4 . , Dabei erfolgt die Triggerung wieder über das primärseitige Gate-Signal Gate0 oder den sekundärseitigen Ripple. The triggering takes place again via the primary-side gate signal Gate0 or the secondary-side ripple. Das D-Flip-Flop The D flip-flop 10 10 agiert hier als einfacher Frequenzteiler und stellt am Ausgang Q das Gate2-Signal und am Ausgang act here as a simple frequency divider and provides the output Q signal and the gate 2 at the outlet Q Q das Gate1-Signal bereit. the Gate 1-signal.
  • [0072] [0072]
    Da die Regelbandbreite der Gate0-Ansteuerung relativ gering ist im Vergleich zur Schaltfrequenz, siehe oben, wird auch bei wechselnder Last, dh einer Umschaltung der Stränge auf der Sekundärseite, immer die gleiche Energiemenge übertragen. Since the control bandwidth of Gate0 drive is relatively small compared to the switching frequency, see above, even with varying load, ie always transmitted a switching of the strands on the secondary side, the same amount of energy. Der Tastgrad ändert sich nur sehr träge, sein Wert ändert sich nicht aufgrund von Lastsprüngen mit einer Frequenz, die der primären Schalfrequenz dividiert durch die Strangzahl entspricht, wodurch sich langfristig bei dergestalt wechselnder Last ein Mittelwert einstellt. The duty cycle changes only very slowly, its value does not change due to load variations with a frequency that corresponds to the primary sound frequency divided by the number of strands, thereby adjusting the long term in such a changing load mean value. 5 5 zeigt diese Eigenschaft anhand des sekundärseitigen Stroms I2. shows this property based on the secondary-side current I2.
  • [0073] [0073]
    Bei der Darstellung von In the preparation of 6 6 ist beachten, dass die Zeitachse nicht die Nulllinie für die Ströme darstellt. Note that the time axis is not the zero line for the currents. Nun ergeben sich bewusst unterschiedliche Strangströme I St1 , I St2 . Well aware of different phase currents I St1, St2 I give. Der Strang mit der geringeren Vorwärtsspannung, Strang St2, erhält nun kontinuierlich mehr Strom als derjenige mit der höheren Vorwärtsspannung, Strang St1. The strand with the lower forward voltage, St2 strand, now continuously receives more power than the one with the higher forward voltage, string St1.
  • [0074] [0074]
    Die Leistungen P St1 , P St2 sind jedoch annähernd identisch, siehe hierzu However, the powers P St1, P St2 are nearly identical, see 7 7 . , Jetzt wird in jedem der prinzipiell beliebig vielen Stränge dieselbe Leistung umgesetzt. Now in each of principle, any number of strands have the same power is converted. Dies führt zu einer thermischen Balance aller Stränge. This leads to a thermal balance of all strands.
  • [0075] [0075]
    Würden die zwei im Beispiel von the two were in the example of 2 2 gezeigten Stränge St1, St2 direkt parallel geschaltet werden, dh ohne Strangschalter S1, S2 bzw. ohne Widerstände R1, R2 oder Ähnliches, so würde sich eine sehr starke Stromunsymmetrie zeigen bis zu einem Punkt, an dem in einem Strang überhaupt kein Strom mehr fließt. Strands shown St1, St2 are directly connected in parallel, that is, without strand switches S1, S2 and without resistors R1, R2 or the like, so a very strong current imbalance would show up to a point at which a train passes over no more current. Bei den hier betrachteten zwei Strängen, wobei in einem davon eine LED fehlt, würde bei direkter Parallelschaltung in dem anderen gar kein Strom fließen. In the considered here two strands, is missing in one of them, an LED, would flow in direct parallel connection in the other no current. Die zusätzliche LED in diesem anderen Strang wirkte wie ein nichtleitender elektronischer Schalter. The additional LED in this other strand was like a non-conductive electronic switch. Im vorliegenden Konzept wird also auch der Strom – wenn auch nicht exakt – symmetriert. In this concept, the current is so - if not exactly - balanced. Wird die Ansteuerung leicht abgewandelt, wie in Is slightly modified the control, as in 11 11 dargestellt, kann besagter bewusster Unterschied zwischen den Strangströmen kontinuierlich verkleinert werten. shown, said conscious difference between the phase currents can evaluate continuously reduced. Bei einer Ansteuerung gemäß In an operation shown in 12 12 oder or 13 13 tritt vollständige Stromsymmetrierung ein. enters full current balancing.
  • [0076] [0076]
    Dies wird dadurch erreicht, dass immer nur ein Strang eingeschaltet ist, wodurch sichergestellt wird, dass durch jeden Strang abwechselnd Strom fließt. This is achieved in that only one strand is on, thereby ensuring that flows alternating current through each strand. Bei mehreren parallel geschalteten Strängen würde der Strom im Wesentlichen durch den Strang fließen, der den geringeren Widerstand bzw. die geringste Vorwärtsspannung hat. In case of several parallel strands, the current would flow through substantially the strand having the lower resistance or the lowest forward voltage.
  • [0077] [0077]
    Der Stromsymmetrierungsfaktor k sei wie folgt definiert: The current symmetrization factor k is defined as follows:
    Figure DE102014206438A1_0002
  • [0078] [0078]
    Aus der oben erläuterten Zielvorgabe P St1 = P St2 ergibt sich weiter: From the above-mentioned target P St1 = P St2 shown, in addition: V St1 ·I St1 = V St2 ·I St2 . V · I St1 St1 = St2 V · I St2.
  • [0079] [0079]
    Es folgt: It follows:
    Figure DE102014206438A1_0003
  • [0080] [0080]
    Der relative Unterschied der Strangströme I St1 , I St2 hängt somit nur vom Verhältnis der jeweiligen Strangspannungen V St1 , V St2 zueinander ab. The relative difference of the phase currents I St1, St2 I therefore depends only on the ratio of the respective phase voltages V St1, St2 V each other.
  • [0081] [0081]
    Für praktische Anwendungen, in denen sich die Vorwärtsspannungen der parallelisierten Stränge nur leicht unterschieden, also beispielsweise für k >= 0.95, kann die hier gezeigte Leistungssymmetrierung somit auch hinsichtlich der Stromsymmetrie akzeptable Ergebnisse vorweisen. For practical applications, in which the forward voltages of the parallelized strands only slightly differentiated, so, for example, k> = 0.95, the power symmetry shown here can show acceptable results, consequently, on the current balance.
  • [0082] [0082]
    Alle bisher gezeigten Eigenschaften gelten, abgesehen von möglichen Abweichungen in der Systemdynamik, ebenso auch für alle SEPICs, siehe All previously shown properties are, apart from possible variations in system dynamics, as well as for all SEPICs, see 18 18 und and 19 19 , sowie für alle invertierenden Wandler, siehe And for all inverting converter, see 16 16 . , Auch die im Folgenden gezeigten Auswirkungen der Betriebsweise auf die Symmetriereigenschaften gelten gleichermaßen für alle SEPICs und invertierenden Wandler. The effects shown in the following the operation on the symmetry properties Reigen apply equally to all SEPICs and inverting converter.
  • [0083] [0083]
    Um dieselbe prozentuale Symmetrierung (Faktor k) mit einfachen Widerständen oder linearen Regellösungen, beispielsweise Stromspiegeln, zu erreichen, müsste dabei pro Widerstand eine relativ hohe Menge an Verlustleistung in Kauf genommen werden, typischerweise noch einmal dieselbe Leistung, die ein Strang verbraucht. In order to achieve the same percentage balancing (factor k) with simple resistors or linear control solutions, such as current mirrors, a relatively high amount of power loss would have to be taken into account while per resistor, typically once the same power consumed one strand. Eine kleine Rechnung für zwei LED-Stränge, deren LED-Leistungen nur durch zwei gleich große Serienwiderstände (es ist ja zunächst nicht bekannt, welcher Strang die größere Vorwärtsspannung aufweist) vollständig symmetriert werden sollen, zeigt, dass die Serienwiderstände so hochohmig gewählt werden müssten, dass über dem ersten Widerstand die Vorwärtsspannung des zweiten LED-Strang abfällt und über dem zweiten Widerstand die Vorwärtsspannung des ersten LED-Strangs. A small bill for two LED strings, the LED performance only through two equal series resistors (it is not immediately known so, which train the larger forward voltage has) to be fully balanced, shows that the series resistors should be chosen so high impedance, that across the first resistor decreases, the forward voltage of the second LED string and the second resistor, the forward voltage of the first LED strand. Die Verlustleistung wäre dann mindestens so groß wie die Nutzleistung. The power loss would be at least equal to the useful power. Durch Anwendung der bis hier und im folgenden beschriebenen Erfindung kann der Wirkungsgrad der Gesamtanordnung annähernd verdoppelt werden. By applying the invention described up to here and below, the efficiency of the overall arrangement can be approximately doubled.
  • [0084] [0084]
    Die pro primärseitigem Einschaltzeitintervall Ini, siehe beispielsweise The primary-per-time interval Ini, see for example 8a 8a , in der Wandlertopologie zwischengespeicherte Energie W inx entspricht dem für diesen Abschnitt definierten Strom-Zeit-Integral multipliziert mit der Eingangsspannung V in , wobei I ai dem Stromwert des primärseitigen Stroms I zu Beginn dieses Intervalls entspricht und I bi dem an seinem Ende (Ini ist die Phase im Zeitabschnitt Ti, in der der Wandlerschalter S0 leitend geschaltet ist, um die Wandlerinduktivität aufzumagnetisieren): , W inx corresponds to the defined for this section of the current-time integral is multiplied by the input voltage V in, where I ai corresponds to the current value of the primary-side current I at the beginning of this interval, and I bi's converter topology between stored energy the (at its end Ini the phase in the time interval Ti, in which the converter switch S0 is turned on to the converting inductor aufzumagnetisieren):
    Figure DE102014206438A1_0004
  • [0085] [0085]
    Der Stromanstieg dazwischen entspricht V in /L1 und wird als linear angenommen. The current rise in between corresponds to V / L1 and is assumed to be linear. Schließlich ergibt sich daraus, wie zu erwarten, der arithmetische Mittelwert aus Anfangs- und Endstrom multipliziert mit der Eingangsspannung V in und mit dem Einschaltzeitintervall ton: Finally, the result is, as expected, the arithmetic mean of the initial and final current multiplied by the input voltage V in and with the on-time interval ton: W inx = V in (I ax + I bx )ton/2. W inx = V in (I ax + bx I) ton / 2.
  • [0086] [0086]
    Die analoge Überlegung führt für das direkt darauf folgende Diodenleit-Zeitintervall beispielsweise im Strang 1 zu: The analog consideration leads for the directly subsequent Diodenleit time interval, for example, in line 1 to: W St1 = V St1 (I b1 + I a2 )toff1/2. W = V St1 St1 (I b1 + I a2) Toff1 / 2.
  • [0087] [0087]
    Dabei bezeichnet W St1 das Energiepaket, das während der dem ersten Strang zugewiesenen Teilphase an ihn abgegeben wird. Here, W denotes the St1 energy packet that is issued during the assigned part of the first strand phase to him.
  • [0088] [0088]
    Ist I ax > 0, liegt CCM (continuous conduction mode) vor, der allgemeine Fall. If I ax> 0, there is CCM (continuous conduction mode), the general case. Der Sonderfall I ax = 0 wird mit DCM (discontinuous conduction mode) bezeichnet, der Grenzfall dazwischen, bei dem der Strom pro Periode nur an einem Punkt, an dem der primärseitige Schalter wieder eingeschaltet wird, null ist, wird mit BCM (boundary conduction mode) bezeichnet. The special case I ax = 0 (discontinuous conduction mode) designated with DCM, the limit case between them, in which the current per cycle is only at a point at which the primary-side switch is turned on again zero, (with BCM boundary conduction mode ) designated.
  • [0089] [0089]
    Sowohl für DCM als auch für BCM gilt: Both DCM and BCM applies: W inx = V in I bx ton/2. W inx = V in I bx ton / 2.
  • [0090] [0090]
    In den In the 8 8th bis to 10 10 ist jeweils die auf den Eingangsstrom I bezogene Magnetisierung der Wandlerinduktivität gezeigt in den drei Betriebsweisen der bislang betrachteten Topologien, in denen Leistungssymmetrierung zwischen den beiden dargestellten Strängen St1, St2 gilt. respectively shown in the three operating modes of the previously considered topologies in which power symmetry between the two depicted strands St1, St2 applies the related to the input current I magnetization of the transformer inductance. Klar wird dies dadurch, weil in jeder Teilphase T1, T2...Tx, siehe This is made clear, because in every particular phase T1, T2 ... Tx, see 8a 8a , der Strom mindestens an einem Punkt zu null wird und weil W inx = W St1 = W St2 = W Stx gilt. , The current at least at one point to zero and because inx W = W = W St1 St2 = W Stx applies. Leistungssymmetrierung durch DCM funktioniert bei theoretisch beliebig vielen Ausgangskanälen. Power symmetry by DCM works with theoretically unlimited number of output channels.
  • [0091] [0091]
    Der Wandler muss auf die vorkommenden Spitzenwerte ausgelegt sein. The transducer must be designed for the occurring peak values. Die tatsächliche Ausgangsleistung pro Strang errechnet sich durch: Actual power output per strand is calculated by: P Stx = W Stx /T = W inx /T P Stx = Stx W / T = W inx / T mit With
    T = T 1 + T 2 + ... + T x . T = T 1 + T 2 + ... + T x.
  • [0092] [0092]
    Daraus ergibt sich, dass die Gesamtperiode T und somit die Stromnullpausen in der Darstellung von It follows that the total period T and thus the current zero breaks in the presentation of 8a 8a möglichst kurz gewählt werden müssen, um bei gegebener Wandlerdimensionierung die maximale Leistung übertragen zu können. must be as short as possible in order to transfer the maximum power at a given transformer sizing.
  • [0093] [0093]
    8a 8a zeigt den zeitlichen Verlauf der auf den Primärstrom bezogenen Magnetisierung der Wandlerinduktivität während der Teilphasen für den ersten und den zweiten Strang bei DCM mit toff = const. shows the time course of related to the primary current magnetization of the converting inductor during the sub-phases for the first and the second strand in DCM const = toff. und ton = const. and ton = const. In1 sowie Out1 bezeichnen die Magnetisierungsphasen während der Teilphase T1 für den ersten Strang St1, wobei In1 durch das Leitendschalten des Wandlerschalters S0 initiiert wird und sich die Wandlerinduktivität aufmagnetisiert. In1 and Out1 denote the magnetizing phases during phase part T1 for the first strand St1, wherein In1 initiated by turning on the switch S0 converter and the converting inductor magnetized. Out1 bezeichnet das Abmagnetisieren der Wandlerinduktivität und den Transfer der entsprechenden Energie in den Kondensator C1 hinein nach dem Nichtleitendschalten des Schalters S0, bis die Wandlerinduktivität vollständig entmagnetisiert ist. Out1 designates the demagnetization of the transformer inductance and the transfer of corresponding energy to the capacitor C1 in accordance with the Nichtleitendschalten of the switch S0, to the converting inductor is fully demagnetized. Insofern ist der Zeitraum t off1 abhängig von der Strangspannung V St1 , weil nur diese Spannung die Schnelligkeit der Entmagnetisierung und damit das Gefälle des Graphen bestimmt. To this extent, the period t off 1 depending on the phase voltage V St1, because only this voltage determines the speed of the demagnetization and therefore the slope of the graph. Entsprechendes gilt mit Bezug auf die Größen In2, Out2, t off2 für den Strang St2. The same applies with respect to the sizes In2, Out2, t off 2 for the strand St2. In1 ergibt sich demnach durch Leitendschalten des Wandlerschalters S0, während Out1 den aufgrund der Aufmagnetisierung der Wandlerinduktivität entstehenden Strom darstellt, der aufgrund des in dieser Phase leitend geschalteten Strangschalters S1 durch den Strang St1 fließt. In1 is apparent, therefore, by turning on the switch S0 converter while Out1 representing the current generated due to the magnetization of the converting inductor flowing through the strand St1 due to the turned-on in this phase strand switch S1.
  • [0094] [0094]
    8b 8b zeigt die entsprechenden Schaltzustände des Wandlerschalters S0 sowie der Strangschalter S1, S2. shows the corresponding switching states of the converter switch S0, and the strand switches S1, S2. Während jedes t offi -Abschnitts und in jeweils voller Länge gibt es durchgezogene Linien in den S1- und S2-Diagrammen, jeweils gegenläufig: In den Bereichen, in denen t off1 eingezeichnet ist, muss S1 = “on“ gelten, entsprechend bei t off2 dann S2 = “on“. While each t offi -Abschnitts and each full-length, there are solid lines in the S1 and S2 charts, each in opposite directions: in the areas where t is located off 1, S1 = "on" must apply, in accordance with t off 2 then S2 = "on". Während der t on -Abschnitte ist es aufgrund der in jedem Strang vorhandenen Flussdioden D1, D2 unbedeutend, in welchem Schaltzustand die Schalter S1 und S2 sind. During t on -Abschnitte it is insignificant due to the existing flow in each strand diodes D1, D2, in which the switching state of switches S1 and S2. Deswegen sind in diesen Abschnitten in den Diagrammen von S1 und S2 alle Linien gestrichelt. Therefore, all lines are dashed in those sections in the diagrams of S1 and S2. Der exakte Umschaltzeitpunkt zwischen S1 und S2 spielt keine Rolle, nicht einmal dessen Existenz: In den „gestrichelten Abschnitten“ können sogar mehrere Strangschalter gleichzeitig eingeschaltet sein oder alle ausgeschaltet. The exact switching time between S1 and S2 does not matter, not even its existence: can be switched on simultaneously or all off in the "broken sections" even more strand switch. Gleiches gilt für diejenigen Abschnitte, um die t off länger ist als t off1 bzw. t off2 , also für diejenigen Abschnitte, in denen der Wandlerschalter S0 zwar abgeschaltet ist, aber aufgrund der vollständigen Entmagnetisierung der Wandlerinduktivität in keinen der Stränge mehr Strom eingespeist wird. The same applies to those sections to the t is off longer than t off 1 or t off 2, so for those sections where the converter switch S0 is indeed turned off, but due to the complete demagnetization of the converting in any of the strands more electricity is fed. Letztere Abschnitte werden im allgemeinen auch Stromlücken genannt. The latter sections are generally also called current gaps.
  • [0095] [0095]
    Es empfiehlt sich jedoch, genau komplementär zu schalten, wie auch schon im Zusammenhang mit der Ansteuerung unter Zuhilfenahme eines D-Flip-Flops, siehe However, it is advisable to switch exactly complementary, just as it did in conjunction with the control with the aid of a D-type flip-flops, see 4 4 , ausgeführt. Executed. Der genaue Umschaltzeitpunkt zwischen S1 und S2 bzw. umgekehrt ist ohne Bedeutung, solange die Umschaltung während eines t on -Abschnitts stattfindet. The exact switching time between S1 and S2 or vice versa is immaterial as long as the switch during a t on -Abschnitts takes place. Während jedes t on -Abschnitts gibt es bei S1 und S2 eine gestrichelte Treppe (gegenläufig) mit Senkrechtstufe in der Mitte. During each t on -Abschnitts there is a dashed stairs at S1 and S2 (in opposite directions) with vertical level in the middle. Diese ist gestrichelt dargestellt, da wie oben schon erläutert der exakte Umschaltpunkt keine Rolle spielt. This is illustrated by dashed lines, as even the exact switching explained does not matter as above. Darunter gibt es, wie angedeutet, hellgraue Flächen, die durch gestrichelte Linien begrenzt sind. Among these are, as indicated, light gray areas which are bounded by dashed lines. Wie in As in 8b 8b zu sehen ist, kann jede solche graue Fläche sogar nach links vor den Beginn eines t oni -Abschnitts verlängert sein: Damit wird angedeutet, dass es egal ist, was der Schalter Si tut, wenn t offi abgelaufen ist, t off aber noch nicht. can be seen, each such gray area may be extended even to the left before the start of t oni -Abschnitts: But that is indicated that it does not matter what the switch Si does when t has expired officially, t is not off. Nicht erlaubt sind Schaltzustände, die nicht dargestellt sind. Not allowed are switching states, which are not shown. Möglich ist alles, was grau oder schwarz ist. Anything is possible, which is gray or black. Einzig scharf definiertes Schaltmuster existiert für den Wandlerschalter S0. Only sharply defined switching pattern exists for the converter switch S0. Für die Einschaltabschnitte der Strangschalter Si empfohlen sind die von den zugehörigen t-Achsen erhabenen Linien, denn sie ergeben sich aus der in Zusammenhang mit Bild 4 bereits vorgeschlagenen Flip-Flop-Ansteuerung mit einer möglichen kleinen Triggerverzögerung. recommended for the on-portions of the strand switches Si are raised from the corresponding t-axis lines, as they result from the already proposed in connection with Figure 4 flip-flop control with a possible small trigger delay. Daraus ergibt sich bei zwei Strängen St1, St2 für die Schalter S1, S2 eine gegenläufige Ansteuerung mit gleich lang dauernden Schaltzuständen mit exakt der halben Frequenz des Wandlerschalters S0. This results in two strings ST1, ST2 for the switches S1, S2 a reverse drive with the same long-lasting switching states with exactly half the frequency of the converter switch S0.
  • [0096] [0096]
    Ohne die Konstanz von Frequenz und Tastgrad, also t on = const. Without the constancy of frequency and duty cycle, ie t on = const. und t off = const., aufzugeben, ergibt sich eine besonders vorteilhafte Konstellation bei der Ansteuerung gemäß and t off = const., to give up, is a particularly advantageous combination in the driving according to results 9 9 : „t off “ ist dort so weit verkürzt, dass nach der Periode, in der der Strang mit der niedrigsten Flussspannung aktiv war (zu erkennen an dem flachsten Abfall von I(t)), BCM eintritt. "T off" there is so far reduced that occurs after the period in which the strand with the lowest forward voltage was active (recognizable by the shallowest drop of I (t)), BCM.
  • [0097] [0097]
    T lässt sich ohne Verlust der Leistungssymmetrierung für beliebig viele Stränge weiter verkürzen, wenn nach allen Strängen BCM gewählt wird, wie in T can without loss of power symmetry for any number of strands further shorten when dialing in all strands BCM, as in 10 10 gezeigt. shown. t on bleibt nach wie vor konstant, allerdings wird t off variabel, was eine andere Steuerungsstrategie im Fenster einer Gesamtperiode T erfordert: Durch einen übergeordneten und langsamen Regler wird anhand des Strombedarfs t on gesteuert, wobei sich t offi jedes Mal neu durch Erkennung des Strom-Null-Events ergibt. t on still remains constant, however, is t off variable, which requires a different control strategy in the window of a total period T: By a parent and slow controller is controlled based on the electricity demand t on, where t is offi each time by detecting the current -null events results. Der sich hierbei einstellende Frequenzgidder (T1 ≠ T2) erleichtert die Funkentstörung. Which in this case adjusting Frequenzgidder (T1 ≠ T2) facilitates radio interference suppression. Die neu auftauchende Subharmonische f/n = 1/T sollte bei üblichen Anwendungen auf jeden Fall über 20 kHz und unter 150 kHz liegen. The newly emerging subharmonic f / n = 1 / T should be in conventional applications in any case about 20 kHz and 150 kHz.
  • [0098] [0098]
    Ausgehend von der Darstellung in On the basis of the representation in 9 9 wird bei konstanter Frequenz und konstantem Tastgrad t off weiter verkürzt, sodass ein Mischbetrieb aus DCM und CCM entsteht, wie er anhand des Verlaufs der Wandlermagnetisierung in is at constant frequency and constant duty cycle t off further shortened, so that a mixed operation of DCM and CCM produced as based on the progression of the magnetization in transducer 11a 11a dargestellt ist. is shown. Der CCM, der sich schon in The CCM, which as in 9 9 durch BCM andeutet, tritt immer nach der Entladephase des Strangs mit der niedrigsten Flussspannung auf, also des Strangs mit dem langsamsten Stromabfall. indicating by BCM, always occurs after the discharge of the strand on the lowest forward voltage, that is the strand with the slowest current drop. Da bei jedem Umschaltvorgang zwischen Ausgangsdiode Di und Wandlerschalter S0 im CCM erhöhte Schaltverluste auftreten, weil S0 bei quasi voller Blockierspannung erst den Reverse-Recovery-Strom der Diode Di tragen und dann erst seine eigene Speicherladung kurzschließen muss, bevor er endgültig eingeschaltet hat, nimmt der Wirkungsgrad der Gesamtanordnung beim Eintritt in den CCM leicht ab, was jedoch von der weiter erhöhten Wandlerausnutzung kompensiert werden kann. Since increased at each switching between output diode Di and converter switch S0 in the CCM switching losses occur because S0 at virtually full blocking voltage only carry the reverse recovery current of the diode Di and then only needs to briefly close its own storage charge before he finally turned on, takes the efficiency of the overall arrangement on entry into the CCM easily, but this can be compensated by the further increased conversion efficiency. Die negativen Auswirkungen des harten Schaltens auf die elektromagnetische Verträglichkeit sind ebenfalls bekannt. The negative effects of hard switching to electromagnetic compatibility are also known. Wird t off so weit verkürzt, dass der DCM aus T off shortened so far that the DCM from 11 11 beim BCM ankommt, ergibt sich die in arrives at BCM, resulting in 12 12 dargestellte Situation. Situation shown. Dieser Fall ist der untere Grenzfall dessen, was in This case is the lower limiting case of what is in 13 13 als allgemeiner CCM für zwei Ausgangsstränge dargestellt ist: Sofort fällt auf, dass jetzt trotz t on = const. is shown as a general CCM for two output lines: immediately notices that now const despite t on =. und trotz gleicher Stromanstiege aufgrund der unterschiedlichen Startströme I a1 und I a2 in den Teilzyklen T1 und T2 unterschiedliche Energien E1 und E2 in die Wandlertopologie eingespeichert werden. and despite the same current rises due to the different start currents I a1 and I a2 T1 and T2 different energies are stored in the converter topology E1 and E2 in the part cycles.
  • [0099] [0099]
    Daraus folgt: Leistungssymmetrierung kann jetzt nicht mehr vorliegen. It follows: power symmetry can now no longer exist. Nach wie vor – so wie in den Still - as in the 8 8th , . 9 9 , . 11 11 , . 12 12 , . 13 13 – gilt neben t on = const. - in addition t on = const. auch t off1 = t off2 = t off = const., also f = const. and t = t off1 off2 = t off = const., ie f = const. und Tastgrad D = const. and duty cycle D = const. Neu ist, dass jetzt immer über die Gesamtperiode T bilanziert werden muss. What is new is that now needs to be accounted for more than the total period T.
  • [0100] [0100]
    Für den Zeitabschnitt „In1“ gilt demnach: For the period "In1" therefore applies: W in1 = V in (I a1 + I b1 )t on /2; W in1 = V in (I A1 + I b1) t on / 2; t on V in = (I b1 – I a1 )L 1 ; t on V in = (I B1 - I a1) L 1; beides ineinander eingesetzt ergibt: both results inserted into each other: W in1 = L1(I 2 / b1 – I 2 / a1)/2; W in1 = L1 (I 2 / b1 - I 2 / a1) / 2; analog ergibt sich für Out1: analogous results for Out1: W St1 = L1(I 2 / b1 – I 2 / a2)/2 W St1 = L1 (I 2 / b1 - I 2 / a2) / 2 und für die anderen beiden Zeitabschnitte „In2“ und „Out2“: and for the other two time periods "In2" and "Out 2": W in2 = L1(I 2 / b2 – I 2 / a2)/2, W = L1 in2 (I 2 / b2 - I 2 / a2) / 2, W St2 = L1(I 2 / b2 – I 2 / a1)/2. W = L1 St2 (I 2 / b2 - I 2 / a1) / 2.
  • [0101] [0101]
    Für die beiden Ausgangsspannungen gilt aufgrund ihrer oben beschriebenen entmagnetisierenden Wirkung: For the two output voltages is considered due to their above demagnetizing effect: V St1 = L1(I b1 – I a2 )/toff, V St1 = L1 (I b1 - I a2) / toff V St2 = L1(I b2 – I a1 )/toff. V St2 = L1 (I b2 - I a1) / toff.
  • [0102] [0102]
    Für die beiden Ausgangsleistungen gilt Arbeit pro Zeit, also: For the two outputs work therefore is per time: P St1 = W St1 /T = L1(I 2 / b1 – I 2 / a1)/2T = L1(I b1 – I a2 )(I b1 + I a2 )/2T, P St1 St1 = W / T = L1 (I 2 / b1 - I 2 / a1) / 2T = L1 (I b1 - I a2) (I b1 + I a2) / 2T P St2 = W St2 /T = L1(I 2 / b2 – I 2 / a1)/2T = L1(I b2 – I a1 )(I b2 + I a1 )/2T. P St2 = W St2 / T = L1 (I 2 / b2 - I 2 / a1) / 2T = L1 (I b2 - a1 I) (I + I b2 a1) / 2T.
  • [0103] [0103]
    Die oben bereits angewandte „dritte binomische Formel“ erleichtert das Folgende erheblich, denn Leistung durch Spannung ergibt den Strom: The above already applied "third binomial formula" facilitates the following significant as performance by voltage gives the current: I St1 = P St1 /V St1 = (I b1 + I a2 )toff/2T, I St1 = P (a2 I b1 + I) toff St1 / V = St1 / 2T I St2 = P St2 /V St2 = (I b2 + I a1 )toff/2T. I St2 = P St2 / V St2 = (I + I b2 a1) toff / 2T.
  • [0104] [0104]
    Die vom Eingang aus gesehene Gleichung The view seen from the input from the equation I b1 – I a1 = I b2 – I a2 I b1 - a1 = I I b2 - a2 I lässt sich auch so darstellen: can be represented as well: I b1 + I a2 = I b2 + I a1 . I b1 + I b2 a2 = I + I a1.
  • [0105] [0105]
    Dies in beide obige Gleichungen für I St1 und I St2 eingesetzt, ergibt: This used in both of the above equations for I St1 and St2 I gives: I St1 = I St2 . I St1 = I St2.
  • [0106] [0106]
    Damit ist nachgewiesen, dass bei zwei abwechselnd eingeschalteten Ausgangssträngen in einem SEPIC, Flyback- oder invertierenden Wandler, bei f = const., bei D = const. This demonstrates that const at two alternately switched output strands in a SEPIC, flyback converter or inverting, at f =., At D = const. und bei generellem CCM, eine inhärente Stromsymmetrierung zwischen den beiden Strängen gegeben ist, unabhängig davon, wie unterschiedlich ihre Flussspannungen sind. and is given in generellem CCM, an inherent current sharing between the two strands, regardless of how different their forward voltages are.
  • [0107] [0107]
    12 12 ergibt sich aus is given by 13 13 , wenn I a2 = 0 gilt, und ist somit der untere Grenzfall von When I a2 = 0, and thus the lower limit case of 13 13 . , Damit gilt auch für die Situation aus Thus also applies to the situation 12 12 die eben nachgewiesene inhärente Strangstromsymmetrierung. the newly proven inherent Strangstromsymmetrierung.
  • [0108] [0108]
    Entstehen die Stromformen des betrachteten Wandlers aus den Caused the current forms of the considered converter from the 8 8th , . 9 9 , . 11 11 und and 12 12 durch Frequenzverstellung bei konstanter Einschaltzeit t on – bei Sicherstellung mindestens eines „Stom-Null-Events“ pro Gesamtperiode T sogar ohne Stromüberwachung möglich –, so ändert sich das Regelkonzept im allgemeinen CCM von by frequency adjustment at constant time t on - while ensuring that at least one "Stom-zero events" per total period T even possible without current monitoring - so the control concept generally CCM changes from 13 13 : Der die Magnetisierung der Wandlerinduktivität beschreibende Primärstrom I muss überwacht und als weitere Größe in den Regelkreis zurückgeführt werden, um eine Sättigung der Wandlerinduktivität sicher zu vermeiden. : Are the magnetization of the converting descriptive primary current I must be monitored and fed back as a further variable in the control loop to safely avoid saturating the transformer inductance. Im CCM kann statt durch Frequenzverstellung alternativ auch durch Duty-Cycle-Verstellung gegengesteuert werden. In the CCM can be countered by duty cycle adjustment alternatively held by frequency adjustment.
  • [0109] [0109]
    Ferner lässt sich an Furthermore, can in itself 13 13 auch gut erkennen, warum diese inhärente Stromsymmetrierung im generellen CCM bei zwei Ausgangskanälen so gut funktioniert: Die Strangströme I St1 und I St2 werden, wie an ihren Formeln gut abzulesen, vom Mittelwert der zu den Phasen „Out1“ und „Out2“ gehörenden Stromeckpunkte bestimmt. also clearly see why these inherent current sharing works so well in general CCM with two output channels: The string currents I St1 and I St2 how to read well to their formulas, from the average of the phases "Out1" and "Out2" belonging current vertices determined , Weil die Stromeckpunkte der Phasen „In1“ und „In2“ immer gleich weit auseinander liegen, und weil durch „Out2“ der Kreis schon wieder geschlossen ist, werden die Eckpunkte I b1 und I a2 durch die nächsten Eckpunkte I b2 und I a1 exakt umfasst, weshalb die die Ausgangsströme definierenden Mittelwerte ebenfalls gleich sind. Because the current cornerstones of the phases "In1" and "In2" is always equal are far apart, and because is closed again by "Out2" the circle, the key points are covered I b1 and I a2 exactly through the next key points I b2 and I a1 why the output currents defining means are also the same.
  • [0110] [0110]
    Es muss nicht mehr im Detail beschrieben werden, dass für It must not be described in detail that for 11 11 ein Zwischending aus Leistungssymmetrierung und Stromsymmetrierung gilt, je nachdem, wie lange die verbleibende DCM-Stromlücke, also die Zeitdifferenz zwischen t off und t off1 , ist. a halfway of power symmetry and applies current balancing, depending on how long the remaining DCM power gap, ie the time difference between t and t off off1 is. Der Strang mit dem kleineren Strom, also der mit der höheren Flussspannung, bekommt die größere Leistung. The strand with the smaller current, thus the higher the forward voltage gets higher power. Dieser Zusammenhang geht hervor aus This relationship is evident from 14 14 , welche die Symmetriereigenschaften des Flyback-Wandlers, des Inverswandlers sowie des SEPIC darstellt. Illustrating the symmetry round properties of the flyback converter, the inverse transformer and the SEPIC.
  • [0111] [0111]
    Werden die Dauern von t off zwischen den einzelnen Strängen variiert, was einen CCM mit konstanter t on , aber variabler Frequenz ergibt, kann dadurch das Verhältnis der einzelnen Strangströme zueinander gesteuert und ungleich eins werden. If the durations of t off varies between the individual strands to give a CCM with constant t on, but variable frequency, thereby can be controlled to be equal to one another and the ratio of the individual phase currents. Den gleichen Effekt erzielt ein zusätzliches Variieren von t on zwischen den einzelnen Teilphasen Ti, wodurch sich eine konstante Frequenz des Gesamtwandlers ergeben kann, sich in den Teilphasen aber der Tastgrad ändert. The same effect is achieved an additional varying t on between the individual phases of Ti, thus resulting in a constant frequency of the overall converter may arise, however, the duty cycle changes in the sub-phases. Wird schließlich nur t on variiert und t off konstant gehalten, können die Strangströme ebenfalls bewusst „schief“ zueinander gesteuert werden. Is varied finally only t on and t off constant, the phase currents can also deliberately "wrong" to control each other.
  • [0112] [0112]
    15 15 zeigt die Symmetriereigenschaften für einen Aufwärtswandler. shows the symmetry round machinations of a boost converter. Der in in 17 17 dargestellte Aufwärtswandler oder Hochsetzsteller oder Boost-Konverter lässt sich durch Parallelschalten mehrerer Ausgangsdioden D1 und D2 sowie durch Hinzufügen eines Serienschalters S1, S2 pro Strang ebenso wie die Wandler, die in den Boost converter shown or step-up converter or boost converter can be achieved by parallel connection of a plurality of output diodes D1 and D2 and by adding a series switch S1, S2 per strand as well as the transducer, which in the 2 2 , . 16 16 sowie as 18 18 und and 19 19 dargestellt sind, mit mehreren Ausgangssträngen betreiben. are shown, operate with multiple output strands.
  • [0113] [0113]
    All diesen Wandlern ist gemein, dass sie eine so genannte einfache Spannungsglättung an ihrem Ausgang aufweisen. All these converters have in common that they have a so-called simple voltage smoothing at its output. Bezüglich der Symmetriereigenschaften weicht der Aufwärtswandler jedoch vom bisher Beschriebenen teilweise ab. Respect to the symmetry round machinations, however, the boost converter differs from the previously described from partially. 13 13 kann genauso den Hochsetzspulenstrom in einem Aufwärtswandler beschreiben, wovon hier nun ausgegangen wird. can be just describe the step-up coil current in a boost converter, is what is now considered herein. Die Formeln für die Ausgangsenergien sind die gleichen wie oben: The formulas for the output energies are the same as above: W St1 = U St1 (I b1 + I a2 )toff/2, W = U St1 St1 (I b1 + I a2) toff / 2, W St2 = U St2 (I b2 + I a1 )toff/2. W = U St2 St2 (I b2 + I a1) toff / 2.
  • [0114] [0114]
    Aus der Regel „Strom = Arbeit durch Spannung durch Zeit“ ergeben sich: result from the rule "current = work through tension through time" is: I St1 = (I b1 + I a2 )toff/2T, I St1 = (I b1 + I a2) toff / 2T I St2 = (I b2 + I a1 )toff/2T. I St2 = (I + I b2 a1) toff / 2T.
  • [0115] [0115]
    Da bei aktivem Aufwärtswandlerschalter während t on der Stromzuwachs gleich ist wie oben, gilt der gleiche Satz an Gleichungen auch hier: As with active step-up converter switch during t on the current increase is the same as above, the same set of equations applies here: I b1 – I a1 = I b2 – I a2 ; I b1 - a1 = I I b2 - a2 I; I b1 – I a2 = I b2 – I a1 ; I b1 - I a2 b2 = I - I a1; I 1 = I 2 . I 1 = I. 2
  • [0116] [0116]
    Somit erzeugt auch der Aufwärtswandler mit genau zwei parallelen, abwechselnd aktiv geschalteten Ausgangssträngen bei generellem CCM und den übrigen, von oben bekannten Bedingungen eine inhärente Ausgangsstromsymmetrierung. Thus, the boost converter generates an inherent Ausgangsstromsymmetrierung with exactly two parallel, alternately actively switched output strands at generellem CCM and the other, known from above conditions. Umgekehrt gelten alle Möglichkeiten und Einschränkungen von oben auch hier. Conversely, all the possibilities and limitations of the above apply here. Da reine Hochsetzsteller nie isolierte Wandlerinduktivitäten aufweisen, können sie einfacher als die bisher beschriebenen Topologien, insbesondere deren isolierte Formen, im CCM betrieben werden. Since pure up converter never have isolated converter inductors, they can be operated in CCM simpler than the topologies described so far, in particular their isolated forms. Denn die Streuinduktivität jeder isolierten Wandlerinduktivität verstärkt die oben beschriebenen Schwierigkeiten bei CCM signifikant. Because the leakage inductance of each insulated transformer inductance increases the difficulties described above in CCM significant.
  • [0117] [0117]
    Für einen Aufwärtswandler mit mehreren Ausgängen in generellem DCM gilt, wie schon an For a boost converter with multiple outputs in generellem DCM applies, as already at 8 8th abzulesen, read, I ax = 0 I ax = 0 und and I b1 = I b2 = I b . I B1 = I B2 = I b.
  • [0118] [0118]
    Im Gegensatz zu den zunächst betrachteten hoch- und tiefsetzenden Wandlern, wie beispielsweise dem Flyback-Wandler, wird beim Aufwärtswandler auch dann der Eingangsspannungsquelle V in Energie entzogen, wenn der Wandlerschalter S0 zwar schon ausgeschaltet ist, aber noch Strom fließt, nämlich über D x während t offx . Unlike the first considered superior and inferior releasing converters, such as the flyback converter, the boost converter input voltage source V is also consumed in power when the converter switch S0 is indeed already turned off but still flowing, namely D x during t OFFX. Die beim Flyback-Wandler gültige Gleichung The valid during flyback converter equation E x-flyback = U in I bx ton/2 E x-flyback = U in I bx ton / 2 muss abgewandelt werden. must be modified. Für den Aufwärtswandler gilt: For the boost converter applies: E x-boost = U in I bx (ton + toffx)/2. E x-boost = U in I bx (ton + toffx) / 2.
  • [0119] [0119]
    Da bei nur geringfügig unterschiedlichen Ausgangsspannungen auch die D x -Leitzeitdauern t offx ähnlich sind, kann auch für den Aufwärtswandler mit mehreren parallel liegenden und sequentiell aktiv geschalteten Ausgangssträngen im generellen DCM eine näherungsweise Leistungssymmetrierung zwischen den Strängen unterstellt werden. Since only slightly different output voltages, D x t -Leitzeitdauern OFFX are similar, an approximate power symmetry between the strands can be assumed for the boost converter having a plurality of parallel and sequentially actively switched output strands in general DCM.
  • [0120] [0120]
    Bei genauer Betrachtung wird jedoch pro Teilphase T x umso mehr Energie in der Wandlertopologie zwischengespeichert, je länger t offx dauert, also je langsamer der Strom abfällt bzw. der magnetische Fluss in der Hochsetzspule abmagnetisiert. On closer examination, however, T x is the more stored energy in the converter topology per partial phase, the longer t OFFX lasts, so the slower the current drops and the magnetic flux in the step-up coil is demagnetized. Längeres t offx korreliert wie beim Flyback-Wandler mit kleinerer Ausgangsspannung V Stx , womit für den Aufwärtswandler bei DCM für zwei oder mehr Ausgangsstränge eine Art Leistungsüberkompensation gilt: Longer t OFFX correlated as in the flyback converter with a smaller output voltage V Stx, thus a kind of power over-compensation applies to the up-converter in DCM for two or more output lines:
    Der Strang mit der geringsten Flussspannung wird mit der meisten Leistung versorgt. The strand with the lowest forward voltage is supplied with the most power.
  • [0121] [0121]
    In In 14 14 ist der Strom- bzw. Leistungsverlauf für zwei Ausgangsstränge beim Flyback-Wandler gezeigt, während in the current or power flow for two output lines is shown in the flyback converter, while in 15 15 dasselbe beim Aufwärtswandler dargestellt ist, jeweils abhängig von der vorliegenden Betriebsweise. the same is shown in the up-converter, in each case depending on the present mode of operation.
  • [0122] [0122]
    Aus Out 15 15 wird ersichtlich, dass auch der Aufwärtswandler einen ganz bestimmten Punkt aufweist, an dem Leistungssymmetrierung eintritt, nämlich den Punkt Y in jenem Übergangsbereich, dessen zugehöriger Wandlerstrom in it can be seen that the boost converter having a very specific point, entering at the power symmetry, namely the point Y that in the transition area, its associated converter current in 11 11 dargestellt ist. is shown.
  • [0123] [0123]
    Bei Betrieb im CCM und t off = const. When operating in CCM and t off = const. ergibt sich eine Schaltung, die gegenüber Kurzschluss in einem Strang inhärent unempfindlich ist, sofern eine primärseitige Spitzenstromüberwachung eingreift und das primärseitige Einschaltzeitfenster nach einer Freilaufphase (in die die Entladephase bei kurzgeschlossenem Strang entartet) entsprechend verkürzt. results in a circuit that is inherently insensitive to short-circuit in one strand, if a primary side peak current monitoring and engages the primary-side on-time for a free-running phase (in which the discharge degenerate with short-circuited strand) shortened accordingly.
  • [0124] [0124]
    Unabhängig von der Anzahl der Stränge und von der Betriebsweise kann eine primärseitige Spannungsüberwachung während t offx , die auf den höchstmöglichen Wert aller Strangspannungen bezogen ist, alle durch Unterbrechung geschädigten Stränge erkennen und eine Zerstörung des Wandlers durch Zuschalten des nächsten Strangschalters vermeiden. Regardless of the number of strands and the mode of operation may be a primary-side voltage monitoring during t OFFX, which is related to the highest value of all the phase voltages, all recognize damaged by interrupting strands and prevent destruction of the converter by connecting the next string switch. Die „Position“ des offenen Strangs kann gespeichert, der Sollwert des Primärstroms entsprechend reduziert, der entsprechende Strangschalter beim nächsten Umlauf übersprungen werden. The "position" of the open string can be saved, the target value of the primary current is reduced accordingly, the corresponding strand switches are skipped during the next circulation.
  • [0125] [0125]
    Bei dem in In the in 19 19 gezeigten isolierten SEPIC sowie beim eingangs gezeigten Flyback-Konverter aus isolated SEPIC and when initially shown flyback converter shown in 2 2 besteht ferner die Möglichkeit, pro Ausgangsstrang eine eigene Sekundärwicklung auf der isolierten Wandlerinduktivität bzw. dem Leistungsübertrager vorzusehen. Further, it is possible to provide a separate secondary winding on the insulated transformer inductance and the power transformer output per strand. Dann können die Bezugsspannungen bzw. Sources der Schalter S0, S1, S2, Sx auf verschiedenen Potentialen liegen, sofern deren Gate-Ansteuerungen entsprechend potentialgetrennt aufgebaut sind. Then, the reference voltages or the sources of the switches S0 to S1, S2, Sx are at different potentials, provided the gate drives are constructed in accordance with isolated. Ferner ergibt sich bei den Schaltungen nach It also follows by in the circuits 2 2 und and 19 19 die Möglichkeit, nicht alle der Ausgangsstränge galvanisch vom Eingang zu trennen, wenn dies nicht für alle Stränge erforderlich ist, oder wenn aus bestimmten Gründen eine feste Potenzialrelation zwischen Eingang und einigen der Ausgänge vorteilhaft ist. the possibility of not to disconnect all of the output lines electrically isolated from the input, if this is not necessary for all of the strands, or when a fixed potential relation between the input and some of the outputs is advantageous for certain reasons.
  • [0126] [0126]
    Schließlich lassen sich durch bewusst unterschiedliche Windungszahlen pro Sekundärstrang bzw. durch Zwischenanzapfungen der Sekundärwicklung bei nach wie vor gültiger Leistungssymmetrierung (DCM bei Flyback, SEPIC und Buck-Boost) deutlich stärker voneinander abweichende Strangströme einstellen, wenn dies die angeschlossenen LEDs so erfordern, wenn beispielsweise die weißen LEDs den dreifachen Strom erfordern wie ein paar farbige zur Farbortkorrektur. Finally, may be prepared by deliberately different numbers of turns per secondary line or by intermediate taps of the secondary winding in still valid power symmetry (DCM at flyback, SEPIC and buck-boost) significantly more divergent phase currents set, especially where the connected LEDs as, for example, the white LEDs require three times the current as a few color for trols chromaticity coordinates.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
  • [0127] [0127]
    Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. This list of references cited by the applicant is generated automatically and is included solely to inform the reader. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. The list is not part of the German patent or utility model application. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen. The DPMA is not liable for any errors or omissions.
  • Zitierte Patentliteratur Cited patent literature
  • [0128] [0128]
    • WO 2012/164511 A1 [0007, 0010, 0020, 0020] WO 2012/164511 A1 [0007, 0010, 0020, 0020]
    • US 2010/0295472 A1 [0008, 0011] US 2010/0295472 A1 [0008, 0011]
    • DE 102010002228 A1 [0010] DE 102010002228 A1 [0010]
    • DE 102010041613 A1 [0010] DE 102010041613 A1 [0010]
    • DE 102010041632 A1 [0010] DE 102010041632 A1 [0010]
    • EP 1788850 A1 [0010] EP 1788850 A1 [0010]
    • DE 102010041618 A1 [0010] DE 102010041618 A1 [0010]

Claims (15)

  1. Schaltungsanordnung zum Betreiben von n Lasten, n größer gleich 2, umfassend: – einen Eingang mit einem ersten (E1) und einem zweiten Eingangsanschluss (E2) zum Koppeln mit einer Versorgungsspannung (V in ); Circuit arrangement for operating loads n, n is greater than or equal to 2, comprising: - an input having a first (E1) and a second input terminal (E2) for coupling to a supply voltage (V in); – n Ausgänge mit jeweils einem ersten (A11; A21) und einem zweiten Ausgangsanschluss (A21; A22) zum Koppeln mit der jeweiligen i-ten Last, i = 1 bis n; - n outputs, each a first (A11; A21) and a second output terminal (A21; A22) for coupling to the respective i-th load, i = 1 to n; – einen Wandler mit einem Wandlerschalter (S 0 ), mindestens einer Wandlerinduktivität (L1) sowie n Wandlerdioden (D1, D2), wobei eine Serienschaltung aus der Wandlerinduktivität (L1) und dem Wandlerschalter (S 0 ) zwischen den ersten und den zweiten Eingangsanschluss (E1, E2) gekoppelt ist; - a converter with a converter switch (S 0), at least one converting inductor (L1) and n converter diodes (D1, D2), wherein a series circuit of the transformer inductance (L1) and the converter switch (S 0) between the first and the second input terminal ( is coupled E1, E2); – n Stränge umfassend jeweils mindestens eine Serienschaltung mit jeweils einem i-ten elektronischen Schalter (S i ) mit i = 1 bis n, einer i-ten der n Wandlerdioden sowie dem jeweiligen i-ten Ausgang mit i = 1 bis n, wobei die n Serienschaltungen parallel geschaltet sind und derart mit der Wandlerinduktivität (L1) gekoppelt sind, dass in der Wandlerinduktivität (L1) gespeicherte Energie in der Entladephase des Wandlers durch Leitendschalten des jeweiligen i-ten elektronischen Schalters (S i ) am i-ten Ausgang bereitstellbar ist, sowie – eine Ansteuervorrichtung ( - n strands comprising at least a series circuit, each with an i-th electronic switch (S i) with i = 1 to n, an i-th of n converter diodes as well as the respective i-th output, with i = 1 to n, where the n series circuits are connected in parallel and in such a manner with the transformer inductance (L1) coupled to the converting inductor (L1) stored energy in the discharge phase of the converter by turning on the respective i-th electronic switch (S i) at the i-th output providable and - a control device ( 12 12 ) zur Ansteuerung des Wandlerschalters (S 0 ) und der n elektronischen Schalter (S i ), wobei die Ansteuervorrichtung ( ) For driving the converter switch (S 0) and the n electronic switch (S i), wherein the drive apparatus ( 12 12 ) ausgelegt ist: – den Wandlerschalter (S 0 ) mit einem Ansteuersignal (Gate0) anzusteuern, das sich aus n, den n Strängen zugewiesenen Teilphasen (T i ) zusammensetzt, sowie – die elektronischen Schalter (S i ) mit einem jeweiligen Ansteuersignal (Gate1, Gate2) anzusteuern; ) Is adapted: - the converter switch (S 0) to drive (with drive signal Gate0), which is composed of n, the allocated n strands partial phases (T i), and - the electronic switch (S i) with a respective control signal (Gate1 , Gate2) to be driven; wobei ein Conduction Mode der Schaltungsanordnung definiert ist in Bezug auf den Stromfluss durch die Wandlerinduktivität (L1), wobei eine Leitendphase des Wandlerschalters (S 0 ) eingerahmt ist von den Leitendphasen zweier verschiedener der n Wandlerdioden, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuervorrichtung ( wherein a conduction mode of the circuit arrangement is defined on the current flow in relation through the transformer inductance (L1), wherein a conducting phase of the converter switch (S 0) framed is characterized by the conducting phases of two different n converter diodes, characterized in that the drive device ( 12 12 ) ausgelegt ist, die Ansteuersignale (Gate0; Gate1, Gate2) für den Wandlerschalter (S 0 ) und die Schalter (S i ) derart bereitzustellen, dass zumindest einer der n Stränge innerhalb der ihm zugewiesenen Teilphase (T i ) im Continuous Conduction Mode (CCM) oder im Boundary Conduction Mode (BCM) betrieben wird, und die Schalter (S i ) außerhalb der ihnen zugewiesenen Teilphase (T i ) nicht-leitend geschaltet sind. Is designed), the drive signals (Gate0; Gate2) (for the converter switches S 0) and the switch (S i) Gate1 to provide such that at least one of the n strands within its allocated sub-phase (T i) in the continuous conduction mode ( (CCM) or in boundary conduction mode BCM) is operated, and the switch (S i) are outside of their assigned sub-phase (T i) are connected in non-conducting.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuervorrichtung ( Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the drive device ( 12 12 ) ausgelegt ist, die Ansteuersignale (Gate0; Gate1, Gate2) für die Schalter (S0; S i ) derart bereitzustellen, dass – zumindest einer der n Stränge innerhalb der ihm zugewiesenen Teilphase (T i ) im Discontinuous Conduction Mode (DCM) und zumindest einer der n Stränge innerhalb der ihm zugewiesenen Teilphase im BCM oder im CCM betrieben wird; ) Is adapted to the drive signals (Gate0; Gate1, Gate2) (for the switches S0, S i) providing such a way that - at least one of the n strands within its allocated sub-phase (T i) in the discontinuous conduction mode (DCM), and at least one of the n lines is operated within its allocated sub-phase in the BCM or in the CCM; oder – alle n Stränge innerhalb der ihnen zugewiesenen Teilphasen im CCM betrieben werden oder höchstens einer davon innerhalb der ihm zugewiesenen Teilphase im BCM betreiben wird; or - all n strands are operated within their assigned sub-phases in the CCM or at most one of them operate within its allocated sub-phase in the BCM; oder – zumindest einer der n Stränge innerhalb der ihm zugewiesenen Teilphase (T i ) im DCM und zumindest einer der n Stränge innerhalb der ihm zugewiesenen Teilphase (T i ) im CCM betrieben wird. or - at least one of the n strands within its allocated sub-phase (T i) in DCM, and at least one of the n strands within its allocated sub-phase (T i) is operated in the CCM.
  3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Teilphase (T i ) zusammengesetzt ist aus einer On-Zeit (t on ), in der der Wandlerschalter (S0) leitend geschaltet ist und zur Aufmagnetisierung der Wandlerinduktivität (L1) führt, und einer Off-Zeit (t offi ), in der der Wandlerschalter (S0) nicht-leitend, jedoch der jeweilige i-te elektronische Schalter (Si) leitend geschaltet ist, und die entweder mit dem Abmagnetisieren der Wandlerinduktivität (L1) oder mit dem erneuten Leitendschalten des Wandlerschalters (S0) endet. Circuit arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that each sub-phase (T i) is composed of an on-time (t on), in which the converter switch (S0) is turned on and the magnetization of the transformer inductance (L1) leads and an off-time (t offi), in which the converter switch (S0) non-conductive, however, the respective i-th electronic switch (Si) is turned on, and either the demagnetization of the transformer inductance (L1) or with re-on of the converter switch (S0) ends.
  4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuervorrichtung ( Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the drive device ( 12 12 ) ausgelegt ist, die Ansteuersignale (Gate0; Gate1, Gate2) für alle beteiligten Schalter (S0; S i ) derart bereitzustellen, dass die On-Zeiten (t on ) konstant sind und die Off-Zeiten (t offi ) variabel. Is designed), the drive signals (Gate0; Gate1, Gate2) (for all involved switch S0, provide S i) such that the on-time (t on) are constant and the off-times (t offi) is variable.
  5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuervorrichtung ( Circuit arrangement according to one of claims 3 or 4, characterized in that the drive apparatus ( 12 12 ) ausgelegt ist, die Ansteuersignale (Gate0; Gate1, Gate2) für alle beteiligten Schalter (S0; S i ) derart bereitzustellen, dass die On-Zeiten (t on ) und die Off-Zeiten (t off ) konstant sind. Is designed), the drive signals (Gate0; Gate1, Gate2) (for all involved switch S0, provide S i) such that the on-time (t on) and the off-periods (t off) are constant.
  6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuervorrichtung ( Circuit arrangement according to one of claims 3 to 5, characterized in that the drive apparatus ( 12 12 ) ausgelegt ist, die Ansteuersignale (Gate0; Gate1, Gate2) für alle beteiligten Schalter (S0; S i ) derart bereitzustellen, dass die Summen aus den jeweiligen On-Zeiten (t oni ) und Off-Zeiten (t offi ) für i = 1 bis n konstant sind. Is designed), the drive signals (Gate0; Gate1, Gate2) (for all involved switch S0; S i) to provide in such a way that the sums of the respective on-times (t oni) and off-times (t offi) for i = 1 to n are constant.
  7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuervorrichtung ( Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the drive apparatus ( 12 12 ) ausgelegt ist, zwei elektronische Schalter (Si, Sj) während der Leitendphase des Wandlerschalters (S0) gegenläufig umzuschalten. two electronic switches (Si, Sj) during the conducting phase of the converter switch is designed), (S0) opposite switch.
  8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlerinduktivität (L1) als Transformator mit mindestens einer Primärwicklung (L1) und einer Sekundärwicklung (L2) realisiert ist. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the transformer inductance (L1) as a transformer having at least a primary winding (L1) and a secondary winding (L2) is realized.
  9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem jeweiligen i-ten Ausgang (A11, A12; A21, A22) ein i-ter Kondensator (C1; C2) parallel geschaltet ist. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that each i-th output (A11, A12; A21, A22) an i-th capacitor (C1; C2) is connected in parallel.
  10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass seriell zum Wandlerschalter (S0) ein Shunt-Widerstand (R0) gekoppelt ist. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in series with the converter switch (S0), a shunt resistor (R0) is coupled.
  11. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler als Flyback-Wandler, als Aufwärtswandler, als SEPIC oder als Drossel-Inverswandler ausgebildet ist. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the transducer is designed as a flyback converter, a boost converter, as a SEPIC or a throttle-buck-boost converter.
  12. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die i-te Last mindestens eine LED (D10 bis D15, D20 bis D24) umfasst, insbesondere eine Serienschaltung einer Vielzahl von LEDs (D10 bis D15, D20 bis D24) darstellt. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the i-th load, at least one LED (D10 to D15, D20 to D24), in particular a series circuit of a plurality of LEDs (D10 to D15, D20 to D24) represents.
  13. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass n = 2 beträgt. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that n = 2.
  14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuervorrichtung ( Circuit arrangement according to claim 12, characterized in that the drive device ( 12 12 ) ein D-Flip-Flop ( ) A D flip-flop ( 10 10 ) umfasst, dessen Eingang mit dem Eingang des Wandlerschalters (S0) gekoppelt ist, wobei der Q-Ausgang des D-Flip-Flops ( ) Whose input is coupled to the input of the converter switch (S0), the Q output of the D flip-flop ( 10 10 ) mit einem ersten elektronischen Schalter (S1) und der ) (With a first electronic switch S1) and the Q Q -Ausgang des D-Flip-Flops ( Q output of the D flip-flops ( 10 10 ) mit einem zweiten elektronischen Schalter (S2) gekoppelt ist, wobei der D-Eingang des D-Flip-Flops ( ) Is coupled to a second electronic switch (S2), the D input of the D flip-flops ( 10 10 ) mit dem ) with the Q Q -Ausgang gekoppelt ist. Output is coupled.
  15. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuervorrichtung ( Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the drive apparatus ( 12 12 ) ausgelegt ist, die Teilphasen (T i ) zu variieren, insbesondere wenn einer der Stränge einen vorgebbaren Temperaturschwellwert über- oder unterschritten hat. Is designed), the sub-phases (T i) to vary, particularly where one of the strands has exceeded a predetermined temperature threshold or below.
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