DE102014221511A1

DE102014221511A1 - PFC circuit with voltage-dependent signal feed

Info

Publication number: DE102014221511A1
Application number: DE102014221511.0A
Authority: DE
Inventors: Dominik Züger; Christian Nesensohn
Original assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Current assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Priority date: 2014-10-23
Filing date: 2014-10-23
Publication date: 2016-04-28
Also published as: AT16263U1

Abstract

In einem Aspekt wird ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere wenigstens eine LED, bereitgestellt, aufweisend eine ausgehend von einer Netzspannung versorgte aktive Leistungsfaktorkorrekturschaltung mit einem durch eine Steuereinheit angesteuerten getakteten Schalter, wobei das Betriebsgerät eine Steuereinheit aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Taktung des Schalters abhängig von einem zugeführten Messsignal durchzuführen, sowie eine Signalverarbeitungseinheit, die in zeitlichen Bereichen um den Scheitel der Netzspannung herum, bspw. in zeitlichen Bereichen, in denen die Amplitude der Netzspannung über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, die Amplitude des Messsignals derart verändert, dass sich während der zeitlichen Bereiche eine sich durch die somit ergebende Taktung des Schalters verringerte Leistungsaufnahme der Leistungsfaktorkorrekturschaltung ergibt.In one aspect, an operating device for lighting means, in particular at least one LED, is provided comprising an active power factor correction circuit supplied from a mains voltage with a clocked switch controlled by a control unit, wherein the operating device has a control unit which is set up to clock the switch in temporal regions around the vertex of the mains voltage, for example in temporal regions in which the amplitude of the mains voltage is above a predetermined threshold value, the amplitude of the measuring signal is changed in such a way that during the temporal regions results in a reduced power consumption of the power factor correction circuit due to the resulting clocking of the switch.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Betriebsgerät für den Betrieb von Leuchtmitteln, insbesondere LEDs. Das Betriebsgerät weist dabei eine PFC-Schaltung, das heißt eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung, auf. Ein getakteter Schalter der PFC-Schaltung wird durch eine Steuereinheit angesteuert und insbesondere getaktet betrieben. Dabei ist der Steuereinheit wenigstens ein Signal zugeführt, von dem abhängig die Steuereinheit den Schalter ansteuert. Insbesondere weist das die PFC-Schaltung an einer Drossel eine Messwicklung auf, von der ausgehend der Steuereinheit ein Stromsignal zugeführt ist. Die Steuereinheit kann anhand des so zugeführten Stromsignals beispielsweise einen Nulldurchgang einer das Betriebsgerät versorgenden elektrischen Versorgung, insbesondere einer gleichgerichteten Netzspannung erkennen bzw. durch eine Überwachung des Stroms durch die Messwicklung erfassen. Gewöhnlich wird dabei die Steuereinheit den Schalter so ansteuern, dass der Schalter immer dann eingeschaltet wird, wenn der Strom durch die Messwicklung auf null abgesunken ist. Die Erfindung betrifft also auch eine Schaltung zur Leistungsfaktorkorrektur und ein Verfahren zum Steuern einer solchen Schaltung.The invention relates to an operating device for the operation of light sources, in particular LEDs. The operating device has a PFC circuit, that is to say a power factor correction circuit. A clocked switch of the PFC circuit is controlled by a control unit and operated in particular clocked. In this case, the control unit is supplied with at least one signal from which depends the control unit controls the switch. In particular, this has the PFC circuit on a throttle on a measuring winding, from which, starting from the control unit, a current signal is supplied. On the basis of the thus supplied current signal, the control unit can detect, for example, a zero crossing of an electrical supply supplying the operating device, in particular a rectified mains voltage, or detect it by monitoring the current through the measuring winding. Usually, the control unit will control the switch so that the switch is always turned on when the current through the measuring winding has dropped to zero. Thus, the invention also relates to a circuit for power factor correction and a method for controlling such a circuit.

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

Leistungsfaktorkorrektur-Schaltungen werden auch bei Betriebsgeräten für Leuchtmittel eingesetzt, beispielsweise bei elektronischen Vorschaltgeräten oder LED-Konvertern. Die Verwendung derartiger Schaltungen bei Geräten zum Betreiben von Leuchtmitteln ist wünschenswert oder erforderlich, da Normen die zulässige Rücksendung von Oberwellen in das Versorgungsnetz beschränken.Power factor correction circuits are also used in control gear for lamps, such as electronic ballasts or LED converters. The use of such circuits in lighting devices is desirable or necessary because standards restrict the allowable return of harmonics to the utility grid.

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

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

Um eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung im BCM-Betriebsmodus zu betreiben, kann eine Steuereinheit eingesetzt werden, die an einem Eingang ein Eingangssignal empfängt, das von dem Strom in der Induktivität abhängt. Das Eingangssignal kann beispielsweise induktiv mit einer Detektionswindung oder Messwicklung erfasst und dem Eingang zugeführt werden. Die Steuereinheit kann so ausgestaltet sein, dass sie basierend auf dem Eingangssignal Nulldurchgänge des Stroms durch die Induktivität erkennt und als Antwort darauf ein Steuersignal aussteuert, um einen neuen Ladevorgang der Induktivität zu beginnen. Die Steuereinheit kann das Signal, das vom Strom durch die Induktivität abhängt, mit einem Schwellenwert vergleichen, um ein erneutes Schalten des Schalters in den Ein-Zustand abhängig von einem Ergebnis des Schwellenwertvergleichs einzuleiten. Entsprechend ausgestaltete Steuereinheiten können in Form von integrierten Halbleiterschaltungen ausgeführt sein (bzw. als integrierte Schaltung IC, anwendungsspezifische integrierte Schaltung ASIC, als Mikrokontroller, ...).In order to operate a power factor correction circuit in BCM mode of operation, a control unit may be used which receives at an input an input signal which depends on the current in the inductance. The input signal can, for example, be detected inductively with a detection winding or measuring winding and supplied to the input. The controller may be configured to detect zero crossings of the current through the inductor based on the input signal and to responsively control a control signal to initiate a new charging of the inductor. The control unit may compare the signal, which depends on the current through the inductance, to a threshold value to initiate a re-switching of the switch to the on state, depending on a result of the threshold comparison. Correspondingly designed control units can be embodied in the form of semiconductor integrated circuits (or as integrated circuit IC, application-specific integrated circuit ASIC, as microcontroller, etc.).

Um die Ausgangsleistung anpassen zu können, kann die Zeitdauer, in der der Schalter jeweils in den Ein-Zustand, also leitend, geschaltet wird und die auch als „T_on-Zeit” bezeichnet wird, angepasst werden.In order to be able to adapt the output power, the time duration in which the switch is switched to the on-state, that is to say conductive, and which is also referred to as " _on- time" can be adjusted.

Betriebsgeräte für Leuchtmittel sollen für größere Leistungsbereiche verwendbar sein. Bei herkömmlichen Leistungsfaktorkorrektur-Schaltungen, bei denen die Steuereinheit bei einem Nulldurchgang des Stroms durch die Induktivität den Schalter erneut schaltet, kann die Bereitstellung von Ausgangsleistungen, die klein im Vergleich zur maximalen Ausgangsleistung sind, mit Schwierigkeiten verbunden sein. Beispielsweise kann die T_on-Zeit nicht beliebig verkürzt werden. Es kann zu einem unerwünschten Übergang in einen so genannten „Burst”-Modus kommen, bei dem zur Vermeidung unzulässig hoher Ausgangsspannungen die Leistungsfaktorkorrekturschaltung vorübergehend ausgeschaltet bleibt. Die resultierenden Helligkeitsschwankungen in dem Licht, das von dem Leuchtmittel ausgegeben wird, werden als unangenehm empfunden. Die Helligkeitsschwankungen sind also durch das menschliche Auge z. B. als flackern wahrnehmbar. Dies läuft dem Ziel zuwider, eine möglichst gleichförmige Lichtabgabe zu gewährleisten.Control gear for bulbs should be usable for larger power ranges. In conventional power factor correction circuits, in which the control unit switches the switch again when the current through the inductance passes through zero, the provision of output powers that are small compared to maximum output are difficult. For example, the _on time can not be shortened arbitrarily. There may be an undesirable transition to a so-called "burst" mode in which the power factor correction circuit is temporarily disabled to avoid excessively high output voltages. The resulting brightness variations in the light emitted by the light source are perceived as unpleasant. The brightness variations are thus z. By the human eye z. B. perceived as flickering. This runs counter to the goal to ensure a uniform possible light output.

Aus dem Stand der Technik ist z. B. bekannt, dass, wenn ein Betriebsgerät eine geringe Last betreiben soll, gleichzeitig jedoch eine hohe Netzspannungsamplitude anliegt, ein Wechsel der Betriebsart erfolgt. Beispielsweise kann von der Ansteuerung von dem kontinuierlichen, nicht-lückenden Betrieb (CCM) in den diskontinuierlichen, lückenden Betrieb (DCM) gewechselt werden. Insbesondere erfolgen ein Ausschalten des getakteten Schalters bei Erreichen einer maximalen Busspannung und ein Wiedereinschalten des Schalters nach einem Absinken unter einen vordefinierten Hysteresewert, insbesondere in einen niederfrequenten Bereich von insbesondere kleiner als 10 Hz.From the prior art is z. For example, it is known that, when an operating device is to operate a light load, but at the same time a high mains voltage amplitude is applied, a change of the operating mode takes place. For example, it is possible to switch from driving from continuous non-latching operation (CCM) to discontinuous latching operation (DCM). In particular, turning off the clocked switch upon reaching a maximum bus voltage and switching the switch back on after a fall below a predefined hysteresis, in particular in a low-frequency range of in particular less than 10 Hz.

Somit ergibt sich auch ein Problem dahingehend, dass in einem Grenzbetrieb zwischen dem nicht-lückenden Betrieb und dem lückenden Betrieb (BCM) eine vorgegebene minimale Einschaltzeitdauer (T_on-Zeit) eingestellt und dann, da eine Energieübertragung durch die PFC-Schaltung nicht weiter reduziert werden kann, ein Anstieg der von der PFC-Schaltung ausgegebenen Ausgangsspannung erfolgt. Dies resultiert in der bereits erwähnten Veränderung der von den angeschlossenen Leuchtmitteln abgegebenen Helligkeit beziehungsweise einer Helligkeits-Fluktuation.Thus, there also arises a problem that in a limit operation between the non-latching operation and the spanning operation (BCM), a predetermined minimum _on- time (T _on- time) is set and then, since power transmission through the PFC circuit is not further reduced An increase in the output voltage output by the PFC circuit occurs. This results in the already mentioned change in the brightness emitted by the connected light sources or a brightness fluctuation.

Da diese periodischen Veränderungen wahrnehmbar sind, ist es ein Ziel der Erfindung, diesen Anstieg der PFC-Ausgangsspannung zu vermeiden und insbesondere einen Betrieb ohne periodische Störung zu erlauben. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltung zur Leistungsfaktorkorrektur bereitzustellen, die das Risiko eines Übergangs in den „Burst”-Modus bei Abgabe kleinerer Leistungen verringert.Since these periodic changes are perceptible, it is an object of the invention to avoid this increase in PFC output voltage, and in particular to allow operation without periodic disturbance. It is therefore an object of the present invention to provide a method and circuit for power factor correction which reduces the risk of transition to the "burst" mode with lower power output.

Die Erfindung stellt daher ein Betriebsgerät und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The invention therefore provides an operating device and a method according to the independent claims. Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

In einem ersten Aspekt wird ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere wenigstens eine LED, bereitgestellt, aufweisend eine ausgehend von einer Netzspannung versorgte aktive Leistungsfaktorkorrekturschaltung mit einem durch eine Steuereinheit angesteuerten getakteten Schalter, wobei das Betriebsgerät eine Steuereinheit aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Taktung des Schalters abhängig von einem zugeführten Messsignal durchzuführen, sowie eine Signalverarbeitungseinheit, die in zeitlichen Bereichen um den Scheitel der Netzspannung herum, bspw. in zeitlichen Bereichen, in denen die Amplitude der Netzspannung über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, die Amplitude des Messsignals derart verändert, dass sich während der zeitlichen Bereiche eine sich durch die somit ergebende Taktung des Schalters verringerte Leistungsaufnahme der Leistungsfaktorkorrekturschaltung ergibt.In a first aspect there is provided an operating device for lighting means, in particular at least one LED, comprising an active power factor correction circuit supplied from a mains voltage with a clocked switch controlled by a control unit, the operating device having a control unit which is set up to control the clocking of the In time domains in which the amplitude of the mains voltage is above a predetermined threshold value, the amplitude of the measurement signal is changed in such a way that, in temporal regions around the vertex of the mains voltage during the temporal regions, a power consumption of the power factor correction circuit is reduced due to the resulting clocking of the switch.

Die Signalverarbeitungseinheit kann die Leistungsfaktorkorrekturschaltung selektiv deaktivieren und/oder aktivieren.The signal processing unit may selectively disable and / or activate the power factor correction circuit.

Das Messsignal kann einen Verlauf einer Netzspannung wiedergeben. Insbesondere kann das Messsignal ein Spannungssignal sein. Das Messsignal kann ein von der Netzspannung abgeleitetes Signal sein.The measuring signal can reproduce a profile of a mains voltage. In particular, the measurement signal may be a voltage signal. The measuring signal may be a signal derived from the mains voltage.

Das Messsignal kann einen Strom durch eine Spule der Leistungsfaktorkorrekturschaltung wiedergeben.The measurement signal may represent a current through a coil of the power factor correction circuit.

Das Messsignal kann der Steuereinheit von einem Spannungsteiler und/oder einem Strommesswiderstand zugeführt werden.The measurement signal can be supplied to the control unit by a voltage divider and / or a current measuring resistor.

Die Signalverarbeitungseinheit kann das Messsignal verändern, und insbesondere einen Pegel eines Messsignals anheben, insbesondere bis die Netzspannung einen zweiten Schwellenwert unterschreitet.The signal processing unit can change the measurement signal, and in particular raise a level of a measurement signal, in particular until the mains voltage falls below a second threshold value.

Das Messsignal kann ein Stromrückführsignal sein, das von einer Messwicklung an einer Induktivität der Leistungsfaktorkorrekturschaltung der Steuereinheit zugeführt ist.The measurement signal may be a current feedback signal which is supplied from a measurement winding to an inductance of the power factor correction circuit of the control unit.

Die Netzspannung kann eine gleichgerichtete Wechselspannung sein.The mains voltage can be a rectified AC voltage.

Der Schwellenwert kann gleich dem zweiten Schwellenwert sein.The threshold may be equal to the second threshold.

Die Signalverarbeitungseinheit kann bei Erreichen des Schwellenwertes einen Eingang der Steuereinheit mit einem bestimmten Potential verbinden. Das bestimmte Potential kann Masse sein.When the threshold value is reached, the signal processing unit can connect an input of the control unit to a specific potential. The particular potential can be mass.

Die Signalverarbeitungseinheit kann einen weiteren Schalter aufweisen, der leitend schaltet, wenn die Netzspannung den Schwellenwert erreicht, und nicht-leitend schaltet, wenn der zweite Schwellenwert erreicht wird.The signal processing unit may comprise a further switch which switches on when the mains voltage reaches the threshold value, and nonconductive when the second threshold is reached.

Die Signalverarbeitungseinheit kann insbesondere bei leitendem weiteren Schalter einen Widerstand eines Spannungsteilers überbrücken.The signal processing unit can bridge a resistor of a voltage divider, in particular when the other switch is conductive.

Die Signalverarbeitungseinheit kann einen noch weiteren Schalter aktivieren, der einen Eingang der Steuereinheit mit einer definierten Spannung, insbesondere einer Steuereinheit-Versorgungsspannung verbindet.The signal processing unit can activate a still further switch which connects an input of the control unit with a defined voltage, in particular a control unit supply voltage.

In einem weiteren Aspekt wird eine Leuchte oder Lampe mit einem Betriebsgerät bereitgestellt, wie es vorstehend beschrieben ist.In another aspect, a luminaire or lamp is provided with an operating device as described above.

In noch einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum betreiben eines Betriebsgeräts für Leuchtmittel, insbesondere wenigstens einer LED, bereitgestellt, aufweisend eine ausgehend von einer Netzspannung versorgte aktive Leistungsfaktorkorrekturschaltung mit einem durch eine Steuereinheit angesteuerten getakteten Schalter, wobei das Betriebsgerät eine Steuereinheit aufweist, die die Taktung des Schalters abhängig von einem zugeführten Messsignal durchführt, sowie eine Signalverarbeitungseinheit, die in zeitlichen Bereichen um den Scheitel der Netzspannung herum, bspw. in zeitlichen Bereichen, in denen die Amplitude der Netzspannung über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, die Amplitude des Messsignals derart verändert, dass sich während dieser zeitlichen Bereiche eine durch die sich somit ergebende Taktung des Schalters verringerte Leistungsaufnahme der Leistungsfaktorkorrekturschaltung ergibt.In yet a further aspect, a method is provided for operating an operating device for lighting means, in particular at least one LED, comprising an active power factor correction circuit supplied from a mains voltage with a clocked switch controlled by a control unit, wherein the operating device has a control unit which controls the timing in time regions around which the amplitude of the mains voltage is above a predetermined threshold value, the amplitude of the measuring signal is changed in such a manner that in time ranges around the vertex of the mains voltage During these time ranges, the power consumption of the power factor correction circuit is reduced due to the thus resulting switching of the switch.

Die Erfindung wird nun auch mit Blick auf die Figuren beschrieben. Dabei zeigt:The invention will now be described with reference to the figures. Showing:

1 ein Blockschaltbild eines Betriebsgeräts gemäß der Erfindung; 1 a block diagram of a control gear according to the invention;

2 eine exemplarische Schaltungsanordnung; 2 an exemplary circuit arrangement;

3 exemplarische Signalverläufe; 3 exemplary signal curves;

4 eine exemplarische Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung; 4 an exemplary circuit arrangement according to the invention;

5 weitere exemplarische Signalverläufe; 5 further exemplary signal courses;

6 eine weitere exemplarische Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung; und 6 another exemplary circuit arrangement according to the invention; and

7 noch weitere exemplarische Signalverläufe. 7 even more exemplary waveforms.

1 zeigt ein Blockdiagramm eines Beleuchtungssystems 1, das ein Betriebsgerät 2 für ein Leuchtmittel oder eine Leuchtmittelstrecke 3 umfasst. Das Leuchtmittel 3 kann beispielsweise wenigstens eine LED aufweisen. Das Betriebsgerät 2 kann mit einem Bus oder einem Drahtloskommunikationssystem verbunden sein, um Dimmbefehle zu empfangen und/oder Statusmeldungen abzugeben. 1 shows a block diagram of a lighting system 1 that is a control gear 2 for a light source or a light path 3 includes. The light source 3 For example, it may have at least one LED. The operating device 2 may be connected to a bus or a wireless communication system to receive dimming commands and / or to give status messages.

Das Betriebsgerät 2 kann beispielsweise als elektronisches Vorschaltgerät (EVG) für Gasentladungslampen, Leuchtstofflampen oder andere Fluoreszenzleuchtmittel, oder auch als LED-Konverter ausgestaltet sein. Das Betriebsgerät 2 weist einen Gleichrichter 10 zum Gleichrichten einer Versorgungsspannung, insbesondere einer Netzspannung auf. Das Betriebsgerät 2 weist weiter eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 (PFC-Schaltung) auf, die eine Ausgangsspannung für nachgeschaltete Komponenten des Betriebsgeräts 2 bereitstellt. Diese Ausgangsspannung wird auch als Ausgangsspannung V_OUT der PFC-Schaltung bezeichnet. Eine weitere Spannungsumsetzung und/oder -funktion kann über ein DC-DC Wandler 12, der als LLC-Resonanzwandler ausgestaltet sein kann und/oder einen Ausgangstreiber 13 erreicht werden. Eine Steuereinheit 14 kann verschiedene Steuer- oder Regelfunktionen erfüllen, beispielsweise zur Umsetzung von Dimmbefehlen, die über den Bus 4 betrieben werden.The operating device 2 For example, it can be designed as an electronic ballast (ECG) for gas discharge lamps, fluorescent lamps or other fluorescent lamps, or as an LED converter. The operating device 2 has a rectifier 10 for rectifying a supply voltage, in particular a mains voltage. The operating device 2 further includes a power factor correction circuit 11 (PFC circuit), which is an output voltage for downstream components of the operating device 2 provides. This output voltage is also referred to as the output voltage V _{OUT of} the PFC circuit. Another voltage conversion and / or function may be via a DC-DC converter 12 , which may be configured as LLC resonant converter and / or an output driver 13 be achieved. A control unit 14 can perform various control functions, such as implementing dimming commands over the bus 4 operate.

Die Funktionsweise des Betriebsgeräts mit der PFC-Schaltung 11 wird nun weiter mit Bezugnahme auf die weiteren Figuren beschrieben.The operation of the control gear with the PFC circuit 11 will now be further described with reference to the other figures.

2 zeigt nun ein exemplarisches Beispiel einer PFC-Schaltung 11. Eine Versorgungswechselspannung, beispielsweise die Netzspannung, wird von dem Gleichrichter 10 in eine gleichgerichtete Wechselspannung umgesetzt, die als Eingangsspannung V_IN zwischen einem Eingangsanschluss der PFC-Schaltung 11 und Masse anliegt. 2 now shows an exemplary example of a PFC circuit 11 , An alternating supply voltage, for example the mains voltage, is supplied by the rectifier 10 converted into a rectified AC voltage, the input voltage V _IN between an input terminal of the PFC circuit 11 and mass is applied.

Die Eingangswechselspannung V_IN wird von einem Eingangskondensator C1 gefiltert und einer Induktivität L1a zugeführt, die als Spule ausgebildet sein kann. Die Induktivität L1a ist mit einer Diode D1 zwischen dem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss der PFC-Schaltung 11 in Serie geschaltet. An dem mit einer Ausgangskapazität, bzw. einem Ausgangskondensator C2 gekoppelten Ausgangsanschluss wird eine Ausgangs-Gleichspannung V_OUT bereitgestellt. Die Ausgangs-Gleichspannung V_OUT dient zur Versorgung einer Last, welche durch die die PFC-Schaltung 11 versorgt ist.The input _AC voltage V _IN is filtered by an input capacitor C1 and supplied to an inductance L1a, which may be formed as a coil. The inductance L1a is connected to a diode D1 between the input terminal and an output terminal of the PFC circuit 11 connected in series. An output DC voltage V _{OUT is} provided at the output terminal coupled to an output capacitance or output capacitor C2. The DC output voltage V _OUT is used to supply a load passing through the PFC circuit 11 is supplied.

Bei der Last kann es sich beispielsweise um einen DC-DC Wandler (Gleichspannung/Gleichspannungswandler) 12 mit einem damit verbundenen Leuchtmittel 3 beziehungsweise ein weiteres Betriebsgerät für ein Leuchtmittel handeln.The load may be, for example, a DC-DC converter (DC / DC converter) 12 with an associated light source 3 or act another operating device for a light source.

An der Verbindung zwischen der Induktivität L1a und der Diode D1 ist ein steuerbarer Schalter S1 angeschlossen, der als steuerbares Schaltmittel dient. Der steuerbare Schalter S1 kann über einen Shunt-Widerstand R4 mit Masse verbunden sein. Der Schalter S1 ist ein steuerbarer, elektronischer Schalter, insbesondere ein Leistungsschalter (beispielsweise Feldeffekttransistor FET oder MOSFET). At the connection between the inductance L1a and the diode D1, a controllable switch S1 is connected, which serves as a controllable switching means. The controllable switch S1 can be connected to ground via a shunt resistor R4. The switch S1 is a controllable, electronic switch, in particular a power switch (for example field effect transistor FET or MOSFET).

Der Schalter wird von einer Steuereinheit SE der PFC-Schaltung 11 ein- und ausgeschaltet, das heißt, in einen leitenden beziehungsweise nichtleitenden Zustand versetzt. Die Steuereinheit SE weist dafür einen entsprechenden Ausgang 27 zum Ansteuern beziehungsweise zur Ausgabe eines Steuersignals auf, mit dem beispielsweise die Gate-Spannung des Schalters S1 gesteuert werden kann.The switch is controlled by a control unit SE of the PFC circuit 11 switched on and off, that is, in a conductive or non-conductive state. The control unit SE has for a corresponding output 27 for driving or for outputting a control signal with which, for example, the gate voltage of the switch S1 can be controlled.

Im eingeschalteten Zustand des Schalters S1 ist die Induktivität L1a über den Schalter S1 mit Masse verbunden, so dass die Induktivität L1a aufgeladen und Energie in der Induktivität L1a gespeichert wird. Ist hingegen der Schalter S1 ausgeschaltet, also offen bzw. nicht leitend, so entlädt sich die Induktivität L1a über die Diode D1 in den Ausgangskondensator C2. Die in der Induktivität L1a gespeicherte Energie wird also in den Ausgangskondensator C2 übertragen.In the switched-on state of the switch S1, the inductance L1a is connected to ground via the switch S1, so that the inductance L1a is charged and energy stored in the inductance L1a. If, in contrast, the switch S1 is switched off, that is to say open or nonconductive, the inductance L1a discharges via the diode D1 into the output capacitor C2. The stored energy in the inductance L1a is thus transferred to the output capacitor C2.

Der Schalter S1 wird von der Steuereinheit SE angesteuert. Die Leistungsfaktorkorrektur wird durch wiederholtes Ein- und Ausschalten des Schalters S1 erzielt, wobei die Schaltfrequenz für den Schalter S1 insbesondere größer ist als die Frequenz der gleichgerichteten Eingangs-Wechselspannung V_IN. Die PFC-Schaltung 11 kann als Buskonverter arbeiten. Die Funktionsweise der Steuereinrichtung wird im Folgenden noch weiter beschrieben.The switch S1 is controlled by the control unit SE. The power factor correction is achieved by repeated switching on and off of the switch S1, wherein the switching frequency for the switch S1, in particular, is greater than the frequency of the rectified input AC voltage V _IN . The PFC circuit 11 can work as a bus converter. The mode of operation of the control device will be described further below.

Die Steuereinheit SE weist weiter einen Eingang 25 auf. Abhängig von einem an dem Eingang 25 empfangenen Eingangssignal kann die Steuereinheit SE den Schalter S1 in den leitenden beziehungsweise nichtleitenden Zustand schalten. Das an dem Eingang 25 empfangene Eingangssignal bestimmt somit die Ausschaltzeitdauer (T_OFF-Zeit), das heißt, die Zeitdauer, während der der Schalter S1 nach dem Schalten in dem Aus-Zustand beziehungsweise im nichtleitenden Zustand bleibt, bevor er wieder in den leitenden Zustand geschaltet wird.The control unit SE further has an input 25 on. Depending on one at the entrance 25 received input signal, the control unit SE switch the switch S1 in the conductive or non-conductive state. That at the entrance 25 Thus, the received input signal thus determines the turn-off time period (T _OFF time), that is, the time period during which the switch S1 remains in the off state or the non-conducting state after switching before being switched back to the conducting state.

Die Steuereinheit SE kann das an dem Eingang 25 empfangene Eingangssignal mit einem Schwellenwert vergleichen. Dazu kann die Steuereinheit SE beispielsweise einen entsprechenden Komparator umfassen. Abhängig von einem Ergebnis des Schwellenwertvergleichs kann die Steuereinheit SE den Schalter S1 in einen Ein-Zustand schalten. Beispielsweise kann die Steuereinheit SE den Schalter S1 wieder in den leitenden Zustand schalten, wenn das an dem Eingang 25 empfangene Eingangssignal einen Schwellenwert unterschreitet. Die Steuereinheit SE kann so ausgestaltet sein, dass eine Erkennung eines Nulldurchgangs für das an dem Eingang 5 empfangene Eingangssignal durchgeführt wird. Ein erkannter Nulldurchgang kann das Einschalten des Schalters S1 in den Ein-Zustand auslösen.The control unit SE can do this at the entrance 25 Compare received input signal with a threshold. For this purpose, the control unit SE may comprise, for example, a corresponding comparator. Depending on a result of the threshold comparison, the control unit SE can switch the switch S1 to an on state. For example, the control unit SE can switch the switch S1 back to the conductive state, if that at the input 25 received input signal falls below a threshold. The control unit SE can be designed such that a detection of a zero crossing for that at the input 5 received input signal is performed. A detected zero crossing may trigger the switching of the switch S1 to the on state.

Die Steuereinheit SE kann weitere Eingänge aufweisen. Beispielsweise kann ein weiterer Eingang 21 mit einem ersten Spannungsteiler mit Widerständen R5, R6 gekoppelt sein, um die Ausgangsspannung V_OUT der PFC-Schaltung 11 zu erfassen. Ein weiterer Eingang 23 kann mit einem zweiten Spannungsteiler mit Widerständen R1, R2 verbunden sein, um die geglättete Eingangsspannung zu erfassen. Die Steuereinheit SE kann so die Einschaltzeitdauer (T_on-Zeit) des Schalters S1 auch abhängig von der Eingangsspannung und/oder der Ausgangsspannung festlegen beziehungsweise steuern. Die Einschaltzeitdauer kann unabhängig von dem Eingangssignal, das an dem Eingang 25 empfangen wird, bestimmt werden. Das Eingangssignal, das an dem Eingang 25 bereitgestellt wird, kann von der Steuereinheit SE zur Bestimmung des Zeitpunkts verwendet werden, an dem der Schalter S1 wieder in den Ein-Zustand geschaltet wird und somit die Ausschaltzeitdauer (T_off-Zeit) festlegen.The control unit SE can have further inputs. For example, another input 21 be coupled to a first voltage divider with resistors R5, R6 to the output voltage V _{OUT of} the PFC circuit 11 capture. Another entrance 23 may be connected to a second voltage divider with resistors R1, R2 to detect the smoothed input voltage. The control unit SE can thus set or control the switch- _on time duration (T _on- time) of the switch S1 also as a function of the input voltage and / or the output voltage. The turn-on time may be independent of the input signal present at the input 25 will be determined. The input signal at the input 25 can be used by the control unit SE to determine the time at which the switch S1 is switched back to the on state and thus set the off period (T _off time).

Durch das an dem Eingang 25 empfangene Eingangssignal, beziehungsweise abhängig davon, kann die Steuereinheit SE anhand des Schwellenwertvergleichs ein erneutes Schalten des Schalters S1 in einen Ein-Zustand auslösen und auch einen Betrieb im lückenden Betrieb (DCM) erlauben.By the at the entrance 25 received input signal, or depending on it, the control unit SE based on the threshold comparison can trigger a renewed switching of the switch S1 in an on state and also allow operation in intermittent operation (DCM).

Weiter weist die Schaltung eine weitere Messinduktivität L1b auf, insbesondere eine Messwicklung oder Messspule, die über einen Messwiderstand R3 mit dem Eingang 25 der Steuereinheit verbunden ist. Die Induktivität L1b ist dazu vorgesehen, das Ende einer Freilaufphase des Spulenstroms durch die Induktivität L1a zu erkennen. Der an der Messinduktivität L1b erfasste Spulenstrom wird über den Messwiderstand R3 dem Eingang 25 der Steuereinheit SE zugeführt. Erreicht der Strom durch die Induktivität L1a den Wert null, es liegt also ein Nulldurchgang vor, wird der Schalter S1 eingeschaltet, das heißt leitend geschaltet, um Energie in der Induktivität L1a zu speichern. Die Einschaltzeitdauer des Schalters S1 kann, wie gesagt, durch die Ausgangsspannung V_OUT über den Kondensator C2 bestimmt werden, die an dem ersten Spannungsteiler bestehend aus den Widerständen R5, R6 erfasst wird. Dieser Spannungswert wird der Steuereinheit an Eingang 21 zugeführt.Furthermore, the circuit has a further measuring inductance L1b, in particular a measuring winding or measuring coil, which is connected to the input via a measuring resistor R3 25 the control unit is connected. The inductance L1b is provided to detect the end of a freewheeling phase of the coil current through the inductance L1a. The coil current detected at the measuring inductance L1b is applied to the input via the measuring resistor R3 25 fed to the control unit SE. If the current through the inductance L1a reaches zero, ie there is a zero crossing, the switch S1 is switched on, that is to say turned on, in order to store energy in the inductance L1a. The turn-on period of the switch S1 can, as stated, be determined by the output voltage V _OUT via the capacitor C2, which is detected at the first voltage divider consisting of the resistors R5, R6. This voltage value is the control unit to input 21 fed.

Weiter kann die Einschaltzeitdauer des Schalters S1 von der aktuellen Versorgungsspannung V_IN abhängen, die an dem zweiten Spannungsteiler bestehend aus den Widerständen R1 und R2 gebildet ist.Further, the on-time of the switch S1 may be from the current one Supply voltage V _IN depend, which is formed on the second voltage divider consisting of the resistors R1 and R2.

Ist der Schalter S1 geschlossen, steigt der Strom I_L1 durch die Induktivität L1a linear an aufgrund des Induktivitätsverhaltens. Wird der Schalter S1 jedoch geöffnet, das heißt nicht leitend geschaltet, wird der Strom durch die Induktivität L1a über die Diode D1 zu der Kapazität C2 getrieben, die hierdurch geladen wird. Während dieser Zeit fällt der Strom durch die Induktivität L1a linear auf null ab, was an dem Eingang 25 der Steuereinheit SE erkannt werden kann. Der Schalter S1 würde daher durch Ansteuerung über den Ausgang 27 der Steuereinheit SE entsprechend angesteuert und wieder eingeschaltet.If the switch S1 is closed, the current I _L1 through the inductance L1a increases linearly due to the inductance behavior. However, if the switch S1 is opened, that is not turned on, the current through the inductance L1a is driven via the diode D1 to the capacitor C2, which is thereby charged. During this time, the current through the inductance L1a linearly drops to zero, which at the input 25 the control unit SE can be detected. The switch S1 would therefore be controlled by the output 27 the control unit SE driven accordingly and turned on again.

Exemplarische Signalverläufe sind in 3 gezeigt für Ein- und Ausschaltphasen 36, 37 des Schalters S1. Hier wird insbesondere der Stromverlauf I_L1 an der Induktivität L1a exemplarisch gezeigt (mitte) und ebenfalls die in der Messinduktivität L1b induzierte Spannung U_IN. Das Eingangssignal am Eingang 25 ist also abhängig vom Spulenstrom I_L durch die Induktivität L1a und erlaubt die Detektion von Nulldurchgängen des Spulenstroms. Die Steuereinheit SE kann über den Ausgang 27 ein Steuersignal zum Steuern des Schalters S1 ausgeben, das bei 31 dargestellt ist. Das erfasste Signal ist beispielsweise proportional zu einer Zeitableitung des Spulenstroms durch die Induktivität L1a.Exemplary waveforms are in 3 shown for on and off phases 36 . 37 of the switch S1. Here in particular the current profile I _L1 at the inductance L1a is shown by way of example (middle) and also the voltage U _IN induced in the measuring inductance L1b. The input signal at the input 25 is thus dependent on the coil current I _L through the inductance L1a and allows the detection of zero crossings of the coil current. The control unit SE can via the output 27 a control signal for controlling the switch S1 output at 31 is shown. The detected signal is, for example, proportional to a time derivative of the coil current through the inductance L1a.

Wenn der Schalter S1 in den Ein-Zustand geschaltet wird, steigt der Spulenstrom 33 an. Entsprechend weist das Eingangssignal 32 am Eingang 25 der Steuereinheit SE einen ersten Wert auf. Wenn nach der Einschaltzeitdauer 36 der Schalter S1 wieder in den Aus-Zustand geschaltet wird, wird Energie aus der Induktivität L1a in den Ausgangskondensator C2 übertragen. Der Spulenstrom 33 sinkt entsprechend ab. Der Abfall des Spulenstroms 33 führt dazu, dass das Eingangssignal 32 am Eingang 25 der Steuereinheit SE einen zweiten Wert aufweist. Ein Abfall des Spulenstroms auf null oder einen anderen, kleineren Schwellenwert kann erkannt werden, indem das Eingangssignal 32 mit einem Schwellenwert 34 verglichen wird. Das Erreichen des Schwellenwerts 34 wird als Zeitpunkt T_zx für einen Nulldurchgang erkannt. Als Antwort darauf schaltet die Steuereinheit SE den Schalter S1 wieder in den Ein-Zustand. Die Ausschaltzeitdauer 37, das heißt die Zeitdauer, in der der Schalter S1 nicht leitend geschaltet ist, ist so gewählt, dass ein Betrieb an der Grenze zwischen kontinuierlichem und diskontinuierlichem Stromfluss (nicht-lückendem Betrieb und lückendem Betrieb) durch die Induktivität L1a erfolgt.When the switch S1 is switched to the on state, the coil current increases 33 at. Accordingly, the input signal 32 at the entrance 25 the control unit SE on a first value. If after the switch-on period 36 the switch S1 is switched back to the off state, energy is transferred from the inductance L1a in the output capacitor C2. The coil current 33 decreases accordingly. The drop of the coil current 33 causes the input signal 32 at the entrance 25 the control unit SE has a second value. A drop in coil current to zero or some other, smaller threshold can be detected by the input signal 32 with a threshold 34 is compared. Achieving the threshold 34 is detected as time T _zx for a zero crossing. In response, the control unit SE switches the switch S1 back to the on state. The switch-off period 37 that is, the period of time in which the switch S1 is not turned on, is selected to operate at the boundary between continuous and discontinuous current flow (non-latching operation and lopsided operation) through the inductance L1a.

Die Steuereinheit SE kann nun den Betrieb der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 11 an unterschiedliche Lasten und/oder Dimmlevel anpassen, in dem beispielsweise die Einschaltzeitdauer 36 angepasst wird. Dabei kann bei kleiner werdenden Lasten und/oder kleineren Dimmleveln, die Einschaltzeitdauer 36 auf einen zulässigen Minimalwert verringert werden. Bei Erreichen des Minimalwerts kann ein Übergang in den DCM-Betriebsmodus (lückender Betrieb) eingeleitet werden.The control unit SE can now operate the power factor correction circuit 11 adapt to different loads and / or dimming levels, in which, for example, the switch-on period 36 is adjusted. In this case, with decreasing loads and / or smaller Dimmleveln, the switch-on 36 be reduced to a permissible minimum value. When the minimum value is reached, a transition to the DCM operating mode (intermittent operation) can be initiated.

Da die Steuereinheit SE dazu eingerichtet ist, in dem Grenzbetrieb (BCM) zu arbeiten, ist der verfügbare Leistungsbereich begrenzt. Je kleiner die an die PFC-Schaltung 11 angeschlossene Last ist, desto kürzer wird die Einschaltzeitdauer T_ON des Schalters S1 gewählt. Dies erfolgt so lange, bis die minimale Einschaltzeitdauer für den Schalter S1 erreicht ist. Selbst diese minimale Einschaltzeitdauer ist jedoch ausreichend groß, um die Ausgangskapazität C2 am Ausgang der PFC-Schaltung 11 zu laden und so die Spannung V_OUT zu erhöhen.Since the control unit SE is arranged to operate in the limit mode (BCM), the available power range is limited. The smaller the to the PFC circuit 11 connected load is, the shorter the on-time T _{ON of} the switch S1 is selected. This takes place until the minimum switch-on time for the switch S1 is reached. However, even this minimum turn-on time is sufficiently large, around the output capacitance C2 at the output of the PFC circuit 11 to charge and so to increase the voltage V _OUT .

Wird nun ein bestimmter Spannungswert erreicht, so schaltet die Steuereinheit SE den Schalter S1 aus, bis die Ausgangsspannung V_OUT unter einen vorbestimmten Schwellenwert fällt. Dies erfolgt im Zuge eines Überspannungsschutzes. Dies resultiert in dem sogenannten „Burstmode”, bei dem die Ausgangskapazität C2 jeweils bis in den Bereich des Überspannungsschutzes geladen wird und ein Laden der Ausgangskapazität C2 dann verhindert wird. Somit ergibt sich am Ausgang der PFC-Schaltung 11 ein Hochspannungsrippel mit einer Wiederholungsrate von möglicherweise wenigen Sekunden.If a certain voltage value is now reached, the control unit SE switches off the switch S1 until the output voltage V _OUT drops below a predetermined threshold value. This takes place in the course of overvoltage protection. This results in the so-called "burst mode", in which the output capacitance C2 is charged in each case into the region of the overvoltage protection and charging of the output capacitance C2 is then prevented. This results in the output of the PFC circuit 11 a high voltage ripple with a repetition rate of possibly a few seconds.

Um nun einen den „Burst”-Modus zu vermeiden, muss die durch die PFC-Schaltung 11 übertragene Energie begrenzt werden. Die Erfindung erlaubt es nun insbesondere, die Einschaltzeitdauer des Schalters S1 bei einem bestimmten Wert der Eingangsspannung V_IN beziehungsweise der geglätteten Netzspannung V_{IN_S} so zu begrenzen, dass weniger Energie übertragen wird. Dies erlaubt eine höhere Energieübertragung während der Arbeitszeit und deshalb längere Einschaltzeitdauern des Schalters S1.In order to avoid the "burst" mode, the PFC circuit must be activated 11 transmitted energy to be limited. The invention now makes it possible, in particular, to limit the switch-on _{duration of} the switch S1 at a specific value of the input voltage V _IN or the smoothed mains voltage V _{IN_S in} such a way that less energy is transmitted. This allows a higher energy transfer during working hours and therefore longer switch-on periods of the switch S1.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist nun in 4 gezeigt, die eine erfindungsgemäße Signalverarbeitungseinheit SVE aufweist (Komponenten in dem gestrichelten Bereich). Mit Blick auf 2 bereits beschriebene Komponenten sind entsprechend bezeichnet. Wie in 4 zu erkennen, ist als Teil der Signalverarbeitungseinheit SVE ein dritter Spannungsteiler bestehend aus den Widerständen R7 und R8 zwischen dem Eingangskondensator C1 und dem zweiten Spannungsteiler vorgesehen.An embodiment of the invention is now in 4 which has a signal processing unit SVE according to the invention (components in the dashed area). With a view to 2 already described components are designated accordingly. As in 4 can be seen, as part of the signal processing unit SVE a third voltage divider consisting of the resistors R7 and R8 provided between the input capacitor C1 and the second voltage divider.

An einem Mittenpunkt des dritten Spannungsteilers ist eine Zenerdiode Z1 vorgesehen, die mit ihrer Katode an dem Mittenpunkt verbunden ist. Die Anode der Zenerdiode ist mit der Basis eines Transistors Q1 verbunden. Der Kollektor des Transistors Q1 ist über einen Verbindungswiderstand R9 mit der Basis eines zweiten Transistors Q2 verbunden, während der Emitter des Transistors Q1 mit einem weiteren Potenzial, insbesondere Masse verbunden ist. In dem Pfad zwischen Emitter des Transistors Q1 und Masse kann ein Offset-Widerstand R_OFF vorgesehen sein, der in 4 gepunktet eingezeichnet ist. Hierdurch kann ein Potenzial definiert werden, das bei Aktivierung des Transistors Q1 eingestellt wird. Der Verbindungswiderstand R9 ist mit der Basis des zweiten Transistors Q2 verbunden, dessen Emitter mit einer Spannungsquelle beziehungsweise einem Potenzial einer Spannungsquelle verbunden ist. Hierbei handelt es sich insbesondere um die Steuereinheit-Versorgungsspannung VCC. Der Kollektor des zweiten Transistors Q2 ist hingegen über eine zweite Diode D2 in Durchlassrichtung mit dem Eingang 25 der Steuereinheit SE verbunden.At a midpoint of the third voltage divider, a Zener diode Z1 is provided, which is connected to its cathode at the midpoint. The anode of the Zener diode is based on a Transistor Q1 connected. The collector of the transistor Q1 is connected via a connection resistor R9 to the base of a second transistor Q2, while the emitter of the transistor Q1 is connected to a further potential, in particular ground. In the path between the emitter of the transistor Q1 and ground, an offset resistor R _OFF may be provided, which in 4 dotted is drawn. This allows a potential to be defined which is set when the transistor Q1 is activated. The connection resistor R9 is connected to the base of the second transistor Q2 whose emitter is connected to a voltage source and a potential of a voltage source, respectively. This is in particular the control unit supply voltage VCC. The collector of the second transistor Q2 is, however, via a second diode D2 in the forward direction to the input 25 the control unit SE connected.

Liegt nun an dem Widerstand R8 des dritten Spannungsteilers eine definierte Spannung an (diese durch Dimensionierung der Widerstände R8, R9 des dritten Spannungsteilers eingestellt werden) und übersteigt diese definierte Spannung die Durchbruchsspannung der Zenerdiode und die Basis-Emitter-Spannung des ersten Transistors Q1, so wird der Pfad zwischen dem Kollektor und dem Emitter des ersten Transistors Q1 leitend. Leitet der erste Transistor Q1, so wird auch der zweite Transistor Q2 leitend und der Nulldurchgangserkennungseingang 25 der Steuereinheit SE wird mit dem Potenzial VCC verbunden. In der Folge kann die Steuereinheit SE keinen Nulldurchgang des Stroms I_L1 durch die Induktivität L1a beziehungsweise eine Freilaufphase der Induktivität L1a bestimmen und die Steuereinheit SE wird den Schalter S1 nicht einschalten.If, then, a defined voltage is applied to the resistor R8 of the third voltage divider (these are set by dimensioning the resistors R8, R9 of the third voltage divider) and this defined voltage exceeds the breakdown voltage of the zener diode and the base-emitter voltage of the first transistor Q1 the path between the collector and the emitter of the first transistor Q1 becomes conductive. When the first transistor Q1 is conducting, the second transistor Q2 also becomes conductive and the zero-crossing detection input 25 the control unit SE is connected to the potential VCC. As a result, the control unit SE can not determine a zero crossing of the current I _L1 through the inductance L1a or a freewheeling phase of the inductance L1a, and the control unit SE will not switch the switch S1 on.

Da folglich die PFC-Schaltung 11 bei Spitzenwerten der Spannung beziehungsweise bei Spannungswerten der elektrischen Versorgungsspannung über einen Schwellenwert ausgeschaltet ist, muss die Einschaltzeitdauer des Schalters S1 während der aktiven Phase der PFC-Schaltung 11 erhöht werden, um einen ausreichenden Leistungstransfer zu gewährleisten. Hierdurch wird jedoch der „Burstmode” der PFC-Schaltung 11 verhindert. Die Transistoren Q1, Q2 sin also spannungsgesteuerte Schalter.As a result, the PFC circuit 11 is switched off at peak values of the voltage or voltage values of the electrical supply voltage above a threshold, the turn-on period of the switch S1 during the active phase of the PFC circuit 11 be increased to ensure a sufficient power transfer. This, however, becomes the "burst mode" of the PFC circuit 11 prevented. The transistors Q1, Q2 sin so voltage controlled switch.

5 zeigt eine entsprechende exemplarische Darstellung des Spannungsverlaufs durch den Eingangskondensator C1 (oben) und des Stromverlaufs durch die Induktivität L1a (unten). Ebenfalls ist die Abschaltschwelle THR der PFC-Schaltung 11 durch eine gestrichelte Linie eingezeichnet. Dieser Schwellenwert THR entspricht folglich dem Spannungswert, an dem der erste Transistor Q1 leitend geschaltet wird. Es wird also in zeitlichen Bereichen, in denen die Amplitude der Netzspannung über dem vorgegebenen Schwellenwert liegt, die Amplitude des Messsignals, das der Steuereinheit SE zugeführt ist, derart verändert, dass sich während der zeitlichen Bereiche eine verringerte Leistungsaufnahme der Leistungsfaktorkorrekturschaltung ergibt. Oben ist die Spannung V_C1 an dem Eingangskondensator C1 aufgetragen, wie sie an dem dritten Spannungsteiler erfasst wird. Bei Überschreiten des Schwellenwertes THR, d. h. ab dem Zeitpunkt ab dem der Transistor Q1 schaltet, wird die PFC-Schaltung deaktiviert. Ein resultierender Verlauf des Stroms I_L1 durch die Spule L1a ist unten aufgetragen. 5 shows a corresponding exemplary representation of the voltage waveform through the input capacitor C1 (top) and the current waveform through the inductance L1a (below). Also, the turn-off threshold THR of the PFC circuit 11 drawn by a dashed line. This threshold THR thus corresponds to the voltage value at which the first transistor Q1 is turned on. Thus, in temporal regions in which the amplitude of the mains voltage is above the predetermined threshold value, the amplitude of the measuring signal fed to the control unit SE is changed in such a way that a reduced power consumption of the power factor correction circuit results during the time ranges. Above, the voltage V _{C1 is applied} to the input capacitor C1, as detected at the third voltage divider. When the threshold value THR is exceeded, ie from the time when the transistor Q1 switches, the PFC circuit is deactivated. A resulting course of the current I _L1 through the coil L1a is plotted below.

Allgemein wird also im Bereich der Spitzenwerte der elektrischen Versorgungsspannung, insbesondere der gleichgerichteten Netzspannung, selektiv die Stromerfassung am Eingangssignal der Steuereinheit SE verändert. Insbesondere kann in diesem Bereich, das heißt, in dem Bereich oberhalb des Schwellenwerts, bzw. im Bereich des Scheitels der Versorgungsspannung das an dem Eingang 25 der Steuereinheit SE zugeführte Stromerfassungssignal so nach oben verschoben werden, dass in dem seitlichen Bereich der Spitzenwerte der gleichgerichteten Netzspannung, die Steuereinheit keinen Nulldurchgang des Spulenstroms durch die Induktivität L1a erfassen kann. Hierdurch wird eine Art lückender Betrieb (discontinuos conduction mode, DCM) durch Manipulation des von der Messinduktivität Lb1 zugeführten Signals im Bereich der Spitzen der Netzspannung erzielt. Der dem lückenden Betrieb zumindest ähnliche Betrieb kann dabei einen 100 Hz-Rhythmus aufweisen.In general, therefore, in the region of the peak values of the electrical supply voltage, in particular the rectified mains voltage, the current detection at the input signal of the control unit SE is selectively changed. In particular, in this area, that is, in the area above the threshold value, or in the region of the summit of the supply voltage at the input 25 the current detection signal supplied to the control unit SE are shifted upward so that in the lateral region of the peak values of the rectified mains voltage, the control unit can not detect a zero crossing of the coil current through the inductance L1a. As a result, a type of discontinuous conduction mode (DCM) is achieved by manipulating the signal supplied by the measuring inductance Lb1 in the region of the peaks of the mains voltage. The operation at least similar to the lopsided operation can have a 100 Hz rhythm.

Das selektive Deaktivieren der PFC-Schaltung 11 kann jedoch zu einem erhöhten 100 Hz-Rippel führen, der unter Umständen akustisch wahrnehmbar sein kann. In einer weiteren Ausführungsform, die in 6 dargestellt ist, wird nunmehr nicht mehr ein der Steuereinheit SE zugeführtes Stromsignal verändert, sondern das die geglättete Netzspannung V_{IN_S} wiedergebende Signal, das an dem zweiten Spannungsteiler erfasst wird, wird verändert.The selective deactivation of the PFC circuit 11 However, this can lead to an increased 100 Hz ripple, which may be acoustically perceptible. In a further embodiment, the in 6 is shown, no longer a current signal supplied to the control unit SE is changed, but the the smoothed mains voltage V _{IN_S} reproducing signal which is detected at the second voltage divider is changed.

Bekanntlich erfasst die Steuereinheit SE die Netzspannung so, dass die Energieaufnahme durch die PFC-Schaltung 11 den Sinusverlauf der elektrischen Versorgungsspannung nachbilden kann. Die Einschaltzeitdauer des Schalters S1 wird insbesondere länger gewählt, je höher die aktuelle Amplitude der Netzspannung V_IN beziehungsweise der elektrischen Versorgungsspannung ist.As is known, the control unit SE detects the mains voltage so that the energy consumption by the PFC circuit 11 can simulate the sinusoidal course of the electrical supply voltage. The switch-on period of the switch S1 is chosen to be longer in particular, the higher the current amplitude of the mains voltage V _IN or the electrical supply voltage.

6 zeigt nun eine Ausführungsform der Erfindung, die in weiten Teilen der Schaltung aus 4 entspricht. Gleiche Schaltungsteile sind entsprechend gleich bezeichnet. Im Wesentlichen ist lediglich die Signalverarbeitungseinheit SVE' anders ausgestaltet. 6 now shows an embodiment of the invention, which in large parts of the circuit 4 equivalent. Same circuit parts are designated according to the same. In essence, only the signal processing unit SVE 'is designed differently.

Wie aus 6 ersichtlich, ist wieder ein dritter Spannungsteiler mit den Widerständen R7', R8' vorgesehen, der zwischen dem Eingangskondensator C1 und dem zweiten Spannungsteiler aus den Widerständen R1, R2 vorgesehen ist. An einem Mittenpunkt des dritten Spannungsteilers ist wie in 4 eine Zenerdiode Z1' vorgesehen, die mit der Basis eines Transistors Q1' verbunden ist. Der Kollektor des Transistors Q1' ist dabei mit einem Mittenpunkt des zweiten Spannungsteilers verbunden und somit mit dem Eingang 23 der Steuereinheit SE. Der Emitter des Transistors Q1' ist mit einem definierten Potenzial verbunden, insbesondere mit Masse. Jedoch kann vorgesehen sein, dass in dem Verbindungszweig zwischen Emitter und Masse ein weiterer Offset-Widerstand R_OFF' angeordnet ist, der gewählt sein kann, um ein entsprechendes Potenzial einzustellen. Der optionale Offset-Widerstand R_OFF' ist in der 6 gepunktet dargestellt. How out 6 can be seen, again a third voltage divider with the resistors R7 ', R8' is provided, which is provided between the input capacitor C1 and the second voltage divider from the resistors R1, R2. At a midpoint of the third voltage divider is as in 4 a Zener diode Z1 'is provided which is connected to the base of a transistor Q1'. The collector of the transistor Q1 'is connected to a midpoint of the second voltage divider and thus to the input 23 the control unit SE. The emitter of the transistor Q1 'is connected to a defined potential, in particular to ground. However, it can be provided that in the connection branch between emitter and ground, a further offset resistor R _OFF 'is arranged, which may be selected to set a corresponding potential. The optional offset resistor R _OFF 'is in the 6 shown dotted.

Steigt nun die an dem Mittenpunkt des dritten Spannungsteilers definierte Spannung an (diese kann durch entsprechende Dimensionierung der Widerstände R7' und R8' eingestellt werden) und entspricht folglich die Spannung an dem Widerstand R8' der Durchbruchsspannung der Zenerdiode Z1 plus der Basis-Emitter-Spannung des Transistors Q1, beziehungsweise überschreitet sie diese, so wird der Pfad zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors Q1 leitend. Dadurch wird der Eingang 23 der Steuereinheit SE wird mit Masse beziehungsweise dem definierten Potenzial verbunden. Insbesondere wird der potenzialniedrigere Widerstand R2 des zweiten Spannungsteilers überbrückt. Hierdurch sinkt die an dem Eingang 23 der Steuereinheit SE erkannte Spannung auf null ab. Die Steuereinheit SE kann das am Eingang empfangene Signal zur Bestimmung der Einschaltzeitdauer des Schalters S1 bestimmen. Die Einschaltzeitdauer des Schalters S1 wird daher auf ein Minimum reduziert.Now increases the defined at the midpoint of the third voltage divider voltage (this can be adjusted by appropriate dimensioning of the resistors R7 'and R8') and thus corresponds to the voltage across the resistor R8 'of the breakdown voltage of the Zener diode Z1 plus the base-emitter voltage of the transistor Q1, or it exceeds this, the path between the collector and the emitter of the transistor Q1 becomes conductive. This will be the entrance 23 the control unit SE is connected to ground or the defined potential. In particular, the potential-lower resistor R2 of the second voltage divider is bypassed. As a result, the sinks at the entrance 23 the control unit SE detected voltage to zero. The control unit SE can determine the signal received at the input for determining the switch-on period of the switch S1. The turn-on period of the switch S1 is therefore reduced to a minimum.

Die Signalverarbeitungseinheit SVE' manipuliert nun also die Erfassung der elektrischen Versorgungsspannung dahingehend, dass bei hohen Amplituden der elektrischen Versorgungsspannung eine niedrigere Netzspannungsamplitude an der Steuereinheit SE erkannt wird. Dies erfolgt dadurch, dass selektiv der zweite Spannungsteiler und insbesondere der Widerstand R2 des zweiten Spannungsteilers kurzgeschlossen wird, indem der Mittenpunkt und damit das Signal am Eingang 23 der Steuereinheit SE über den Transistor Q1 kurzgeschlossen wird. Da nun an der Steuereinheit SE statt einer hohen Amplitude der elektrischen Versorgungsspannung eine relativ niedrige Amplitude erkannt wird, wird die Einschaltzeitdauer (T_on-Zeit) auf einen Minimalwert eingestellt.The signal processing unit SVE 'now manipulates the detection of the electrical supply voltage to the effect that at high amplitudes of the electrical supply voltage, a lower mains voltage amplitude is detected at the control unit SE. This is done by selectively short-circuiting the second voltage divider, and in particular the resistor R2 of the second voltage divider, by the center point and thus the signal at the input 23 the control unit SE is short-circuited via the transistor Q1. Since a relatively low amplitude is detected at the control unit SE instead of a high amplitude of the electrical supply voltage, the switch- _on time period (T _on- time) is set to a minimum value.

Der Vorteil gegenüber der Anordnung aus 4 besteht dann darin, dass im Bereich der hohen Spannungsamplituden nicht das Schalten des PFC-Schalters S1 komplett deaktiviert wird. Vielmehr erfolgt ein Schalten bei minimaler Einschaltzeitdauer (T_on-Zeit).The advantage over the arrangement 4 In this case, the switching of the PFC switch S1 is not completely deactivated in the region of the high voltage amplitudes. Rather, switching takes place with a minimum switch- _on time duration (T _on- time).

Da insgesamt die Energieübertragung durch die eigentlich zu geringe Energieübertragung im Bereich der hohen Amplituden verringert werden würde, kompensiert die Steuereinheit SE beziehungsweise ein Regelalgorithmus, der in der Steuereinheit SE implementiert ist, und dem die Ausgangsspannung der PFC-Schaltung 11 zugeführt wird, diese geringere Energieübertragung dadurch, dass zur Vermeidung eines Absinkens der Busspannung die Einschaltzeitdauer außerhalb der hohen Spannungsamplituden erhöht wird.Since, overall, the energy transmission would be reduced by the actually too low energy transmission in the range of high amplitudes, the control unit SE or a control algorithm implemented in the control unit SE compensates for this and the output voltage of the PFC circuit 11 is supplied, this lower energy transfer characterized in that to avoid a decrease in the bus voltage, the switch-on is increased outside the high voltage amplitudes.

7 veranschaulicht einen entsprechenden Signalverlauf. Im oberen Teil ist einerseits die Spannung V_C1 an dem Eingangskondensator C1 aufgetragen, wie sie an dem dritten Spannungsteiler erfasst wird. V_R2 stellt die Spannung an dem Wiederstand R2 des zweiten Spannungsteilers dar. Bei Überschreiten des Schwellenwertes THR, d. h. ab dem Zeitpunkt ab dem der Transistor Q1' schaltet, fällt die Spannung VR2 auf null. Ein entsprechender Verlauf des Stroms I_L1 durch die Spule L1a ist unten aufgetragen. 7 illustrates a corresponding waveform. In the upper part, on the one hand, the voltage V _{C1 is applied} to the input capacitor C1, as it is detected at the third voltage divider. V _R2 represents the voltage across the resistor R2 of the second voltage divider. When the threshold value THR is exceeded, ie from the time when the transistor Q1 'switches, the voltage VR2 falls to zero. A corresponding course of the current I _L1 through the coil L1a is applied below.

Ganz allgemein ist die Idee gemäß diesem Aspekt der Erfindung, dass im Bereich der Netzspannungsspitzen, also immer dann wenn die Netzspannung einen vorgegebenen Schwellenwert THR überschreitet, das Rückführmesssignal für die Netzspannung gezielt verringert wird.Quite generally, the idea according to this aspect of the invention is that in the area of the mains voltage spikes, ie whenever the mains voltage exceeds a predetermined threshold value THR, the feedback measuring signal for the mains voltage is purposefully reduced.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird tatsächlich ein Nulldurchgang der Netzspannung vorgetäuscht, indem der Widerstand R2 des Widerstandsteilers kurzgeschlossen wird. Alternativ kann der Emitter nicht auf Massepotential, sondern über einen weiteren Widerstand R_OFF, R_OFF' auf Masse geführt werden. Somit würde der Steuereinheit SE an dem Eingang 23 nicht ein Nulldurchgang, sondern nur eine verringerte Netzspannungsamplitude größer als Null vorgespielt werden. Dies führt dazu, dass die Steuereinheit SE dann nicht die minimale Ton-Zeit für den Nulldurchgang einstellen wird, sondern eine verringerte, aber eben nicht die minimale Ton-Zeit, was dazu führt, dass die Sprünge zwischen dem Aktivieren/Deaktivieren der PFC-Schaltung hinsichtlich der Ton-Zeit weniger drastisch ausfallen, was weiterhin Vorteile hinsichtlich des 100 Hz-Rippels und akustischer Störungen hat.In the illustrated embodiment, in fact, a zero crossing of the mains voltage is simulated by the resistor R2 of the resistance divider is short-circuited. Alternatively, the emitter can not be connected to ground potential, but via a further resistor R _OFF , R _OFF 'to ground. Thus, the control unit SE would be at the entrance 23 not a zero crossing, but only a reduced mains voltage amplitude greater than zero can be played. As a result, the control unit SE will not set the minimum zero-pass tone time, but a reduced, but not the minimum, tone time, which will cause the jumps between enabling / disabling the PFC circuit less drastic in terms of tone time, which still has advantages with respect to the 100 Hz ripple and acoustic interference.

Der weitere Widerstand R_OFF, R_OFF' kann auch am Kollektor des Schalters Q1, Q1' verschaltet werden. Insgesamt wird die Parallelschaltung des Widerstands R2 mit dem wenigstens einen weiteren zugeschalteten parallelen Widerstand R_OFF, R_OFF' im Zweig des Transistors Q1, Q1' den Widerstandsteiler derart verändern, dass das Signal am Eingang 23 der Steuereinheit SE des PFCs eine niedrigere Netzspannung als tatsächlich aktuell anliegend vorspielt.The further resistor R _OFF , R _OFF 'can also be connected to the collector of the switch Q1, Q1'. Overall, the parallel connection of the resistor R2 with the at least one further connected parallel resistor R _OFF , R _OFF 'in the branch of the transistor Q1, Q1', the resistance divider will change such that the signal at the input 23 the control unit SE of the PFCs a lower mains voltage than actually playing present.

Da dadurch die Verzerrung der Regelung des PFCs in Sachen optimalem Leistungsfaktor verschlechtert wird, kann das Aktivieren der oben genannten Funktion auf geringe Lastbereiche, d. h. insbesondere bei einem Herabdimmen der angeschlossenen Leuchtmittelstrecke, beschränkt werden.Since this degrades the distortion of the regulation of the PFC in terms of optimal power factor, the activation of the above-mentioned function on low load ranges, i. H. In particular, when dimming down the connected light source, be limited.

Claims

Operating device for lamps ( 3 ), in particular at least one LED, comprising: - an active power factor correction circuit supplied by a mains voltage (V _IN ) ( 11 ) with a controlled by a control unit (SE) clocked switch (S1), wherein - the operating device ( 2 ) has the control unit (SE), which is adapted to perform the clocking of the switch (S1) in dependence on a supplied measuring signal, and a signal processing unit (SVE, SVE ') which in time ranges around the peak of the mains voltage (V _IN ) in temporal regions, for example, in which the amplitude of the mains voltage (V _IN ) is above a predetermined threshold value (THR), the amplitude of the measuring signal is changed in such a way that, due to the thus resulting switching of the switch (FIG. S1) reduced power consumption of the power factor correction circuit ( 11 ).

Operating device according to claim 1, wherein the signal processing unit (SVE, SVE ') the power factor correction circuit ( 11 ) is selectively deactivated and / or activated.

Operating device according to claim 1 or 2, wherein the measuring signal represents a profile of a mains voltage (V _IN ) and / or is a signal derived from the mains voltage (V _IN ).

Operating device according to one of the preceding claims, wherein the measuring signal is a current through a coil (L1a) of the power factor correction circuit ( 11 ).

Operating device according to one of the preceding claims, wherein the measurement signal of the control unit (SE) from a voltage divider (R1, R2) and / or a current measuring resistor (R3) is supplied.

Operating device according to one of the preceding claims, wherein the signal processing unit (SVE, SVE ') changes the measuring signal, and in particular raises a level of a measuring signal, in particular until the mains voltage (V _IN ) falls below a second threshold value.

Operating device according to one of the preceding claims, wherein the measuring signal is a current feedback signal, which from a measuring winding to an inductance (L1b) of the power factor correction circuit ( 11 ) is supplied to the control unit (SE).

Operating device according to one of the preceding claims, wherein the mains voltage (V _IN ) is a rectified AC voltage.

Operating device according to one of the preceding claims, wherein the threshold value (THR) is equal to the second threshold value.

Operating device according to one of the preceding claims, wherein the signal processing unit (SVE, SVE ') is adapted to connect an input of the control unit (SE) with a certain potential upon reaching the threshold value (THR).

Operating device according to one of the preceding claims, wherein the signal processing unit (SVE, SVE ') has a further switch (Q1) which turns on when the mains voltage (V _IN ) reaches the threshold value (THR), and non-conductive switches when the second threshold is reached.

Operating device according to one of the preceding claims, wherein the signal processing unit (SVE, SVE ') bridges a resistor of the voltage divider (R1, R2), in particular when the further switch (Q1) is conductive.

Operating device according to one of the preceding claims, wherein the signal processing unit (SVE, SVE ') activates a still further switch (Q1), which connects an input of the control unit (SE) with a defined voltage, in particular a control unit supply voltage (VCC).

Lamp or lamp with an operating device according to one of the preceding claims and with at least one light source.

Method for operating a control device for illuminants ( 3 ), in particular at least one LED, having an active power factor correction circuit supplied from a mains voltage (V _IN ) ( 11 ) with a controlled by a control unit (SE) clocked switch (S1), wherein the operating device ( 2 ) the control unit ( 11 ), which performs the clocking of the switch (S1) in response to a supplied measurement signal, and a signal processing unit (SVE, SVE '), in temporal areas around the vertex of the mains voltage (V _IN ) around, for example. In temporal areas, in where the amplitude of the mains voltage (V _IN ) is above a predetermined threshold, the Amplitude of the measurement signal is changed such that during these time ranges, a reduced by the thus resulting clocking of the switch (S1) power consumption of the power factor correction circuit ( 11 ).