DE102015223920B4

DE102015223920B4 - Leistungswandler-Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE102015223920B4
Application number: DE102015223920.9A
Authority: DE
Inventors: Horst Knödgen; Julian Tyrrell
Original assignee: Dialog Semiconductor UK Ltd
Current assignee: Dialog Semiconductor UK Ltd
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2019-10-31
Anticipated expiration: 2035-12-02
Also published as: US10334667B2; CN105790579A; DE102015223920A1; US20170156184A1; CN105790579B

Abstract

Steuervorrichtung zum Steuern eines Leistungswandlers zum Umwandeln von elektrischer Energie bei einer Eingangsspannung in elektrische Energie bei einer Ausgangsspannung, die aufweist
einen Eingangsanschluss (203), der konfiguriert ist zum Empfangen einer Spannung, die für die Eingangsspannung repräsentativ ist;
eine Eingangsspannungsmesseinheit (205), die konfiguriert ist zum Abtasten einer Messspannung an dem Eingangsanschluss und Bestimmen eines Messwerts, der für die Eingangsspannung des Leistungswandlers repräsentativ ist;
einen Schalter (209), wobei ein erster Anschluss des Schalters mit dem Eingangsanschluss verbunden ist, die Eingangsspannungsmesseinheit die Messspannung an einem zweiten Anschluss des Schalters abtastet, und der zweite Anschluss mittels eines Widerstandes (204) mit der Masse des Leistungswandlers verbunden ist; und
eine Diode (206), die die mit dem Eingangsanschluss verbunden ist und mittels eines Ausgangsanschlusses (207) mit einer externen Speichereinheit (208) verbunden werden kann, um eine Versorgungsspannung für die Steuervorrichtung während eines Betriebs der Steuervorrichtung zu liefern,
wobei der Schalter basierend auf der durch die Speichereinheit vorgesehenen Versorgungsspannung gesteuert wird zum Steuern eines Ladens der Speichereinheit von der Spannung an dem Eingangsanschluss,
wobei der Schalter geschlossen wird, wenn die Versorgungsspannung, die von der Speichereinheit vorgesehen wird, eine vorgegebene Spannungsschwelle erreicht.

Description

Technisches Gebiet
Das vorliegende Dokument betrifft ein Stromversorgungsnetz-Messungs- und Versorgung-Ladeschema für Leistungswandler, insbesondere für LED-Treiber.
Hintergrund
Die Versorgungsspannung für einen netzbetriebenen LED-Treiber wird typischerweise von einer externen Versorgung erzeugt oder von einer tertiären Wicklung auf einer Flyback- bzw. Sperrschaltspule. Wenn die Vorrichtung das erste Mal eingeschaltet wird, ist der übliche Ansatz, die VCC-Versorgung anfänglich von einem Eingangsspannungserfassungswiderstand - durch eine interne Diode - zu laden und dann einen internen Widerstand einzuschalten, um einen Spannungsteiler zu bilden, um die Netzspannungsmessung zu ermöglichen. Alternative Techniken verwenden eine externe Zener-Diode und einen Ableitwiderstand sowie die Versorgung von der tertiären Wicklung. Die Energieversorgung für die Treiber-IC erfordert eine beträchtliche Anzahl von externen Komponenten, wie auch immer sie durchgeführt wird. US 2015 / 0 237 693 A1 beschreibt einen Spannungswandler ohne eine zusätzliche Hilfswicklung. US 7 684 220 B2 beschreibt einen Spannungswandler mit einem Strom- oder Leistungsschutz. DE 10 2008 024 090 A1 beschreibt einen Schaltregler, der einen PWM-Regler umfasst. US 4 698 740 A beschreibt eine regulierte Spannungsversorgung.
Somit besteht ein Bedarf zum Vorsehen einer effizienteren Energieversorgung für einen Leistungswandler, wie einen LED-Treiber, insbesondere für eine Steuervorrichtungs-IC, die einen Betrieb des Leistungswandlers steuert, zum Beispiel durch Ansteuern eines oder mehrerer Schalter eines Schaltmodus-Leistungswandlers. Es wäre nützlich, wenn die Energieversorgung bestehende Mittel zum Messen der Eingangsspannung des Leistungswandlers wiederverwenden würde, zum Beispiel einen bereits gleichgerichteten AC(Wechselstrom)-Eingang, wie durch die Netzversorgung vorgesehen, wodurch die Anzahl von Anschlüssen der Steuervorrichtung-IC reduziert wird. Vorzugsweise wird die Anzahl von externen Komponenten reduziert, um kosteneffiziente Lösungen zu ermöglichen.
Zusammenfassung
Im Hinblick auf diese Notwendigkeit, schlägt das vorliegende Dokument eine Steuervorrichtung zum Steuern eines Leistungswandlers und ein Verfahren zur Energieversorgung einer Steuervorrichtung für einen Leistungswandler mit den Merkmalen der entsprechenden unabhängigen Ansprüche vor. Die Erfindung wird durch die unabhängigen Ansprüche 1 und 11 beschrieben. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist eine Steuervorrichtung zum Steuern eines Leistungswandlers zum Umwandeln von elektrischer Energie bei einer Eingangsspannung in elektrische Energie bei einer Ausgangsspannung vorgesehen. Die Steuervorrichtung weist einen Eingangsanschluss auf, der konfiguriert ist zum Empfangen einer Spannung, die für die Eingangsspannung repräsentativ ist, zum Beispiel von der Eingangsspannung abgeleitet, so dass die Eingangsspannung aus der empfangenen Spannung bestimmt werden kann. Die Steuervorrichtung weist weiter eine Eingangsspannungsmesseinheit auf, die konfiguriert ist zum Abtasten einer Messspannung an einem Messzeitpunkt und Bestimmen eines Messwerts, der für die Eingangsspannung repräsentativ ist. In anderen Worten, die Eingangsspannungsmesseinheit kann die Eingangsspannung aus der abgetasteten Messspannung bestimmen, die die Spannung sein kann, die an dem Eingangsanschluss empfangen wird, oder eine Spannung, die daraus abgeleitet ist. Die Steuervorrichtung weist weiter eine Diode auf, die mit einer Speichereinheit verbunden werden kann, um eine Versorgungsspannung für die Steuervorrichtung während eines Betriebs der Steuervorrichtung zu liefern. Die Speichereinheit kann eine Ladungsspeichereinheit sein, wie ein Kondensator, insbesondere ein externer Kondensator, der über einen VCC-Anschluss mit der Steuervorrichtung verbunden ist. Somit liefert der Kondensator, wenn geeignet geladen, die Versorgungsspannung VCC für einen Betrieb der Steuervorrichtung.
Weiter ist ein Schalter vorgesehen, der zum Öffnen oder Schließen gesteuert werden kann, d.h. in einem nicht-leitenden oder einem leitenden Zustand zu sein. Der Schalter kann zwischen dem Eingangsanschluss und der Eingangsspannungsmesseinheit verbunden sein und, wenn geschlossen, die Eingangsspannungsmesseinheit mit dem Eingangsanschluss koppeln derart, dass die Spannung an dem Eingangsanschluss abgetastet und gemessen werden kann. Jedoch können in Ausführungsbeispielen andere Konfigurationen möglich sein, wie nachfolgend erläutert. Die Eingangsspannungsmesseinheit kann ein Analog-Digital-Wandler (ADC - analog-to-digital converter) sein, der ausgelöst wird zum Abtasten und Messen der Messspannung an dem Messzeitpunkt basierend auf einem empfangenen Steuersignal. Der Schalter kann basierend auf einem anderen Steuersignal gesteuert werden, um ein Laden der Speichereinheit von der Spannung an dem Eingangsanschluss zu steuern, wodurch sichergestellt wird, dass die erforderliche Versorgungsspannung für einen Betrieb der Steuervorrichtung von der Speichereinheit vorgesehen ist. Wenn zum Beispiel der Schalter offen ist, wird der Speicherkondensator über die Diode geladen, und wenn der Schalter geschlossen ist, wird der Kondensator nicht geladen. Der Speicherkondensator kann die Versorgungsspannung unabhängig von dem Schaltzustand vorsehen, d.h. wenn der Schalter offen und geschlossen ist.
Die obige Schaltungskonfiguration ermöglicht ein Laden der Speichereinheit und Messen der Eingangsspannung über einen einzigen Anschluss der Steuervorrichtung. Weiter sind keine weiteren Mittel zum Laden der Speichereinheit erforderlich, zum Beispiel von der Ausgangsspannung der Steuervorrichtung, wie von einer tertiären Wicklung auf einer Flyback- bzw. Sperrschaltspule. In anderen Worten, die Speichereinheit wird nur über den Eingangsanschluss und die Diode der Steuervorrichtung geladen. Daher ist die Anzahl von externen Komponenten reduziert.
Der Schalter kann betätigt werden und die Speichereinheit geladen, wie oben vorgeschlagen, während eines Systemstarts, um die Steuervorrichtung-IC mit Energie zu versorgen, solange der Leistungswandler noch nicht richtig arbeitet (und keine Ausgangsspannung erzeugt wird). Das vorgeschlagene Laden der Speichereinheit über den Schalter und die Diode, um Strom von dem Eingangsanschluss zu beziehen und diesen an die Speichereinheit zu liefern, kann auch nach dem Start weitergehen, zum Beispiel während der gesamten Betriebszeit der Steuervorrichtung oder des Leistungswandlers.
Die Steuervorrichtung kann weiter einen (internen) Widerstand aufweisen, der einen Spannungsteiler mit einem externen Widerstand bildet, der mit dem Eingangsanschluss verbunden ist. Die Eingangsspannungsmesseinheit kann dann mit einem ersten Anschluss des Widerstands verbunden sein, um einen Teil der Eingangsspannung zu messen, wie durch den Spannungsteiler bestimmt. Der zweite Anschluss des Widerstands kann mit Masse verbunden sein. Zum Beispiel kann der Teil der Eingangsspannung, die an dem ersten Anschluss des Widerstands auftritt, durch das Spannungsteilerverhältnis bestimmt werden.
In vielen Fällen weist der Leistungswandler einen Gleichrichter auf, der mit einer Wechselstrom(AC - alternating current)-Netzversorgung verbunden werden kann, und die Eingangsspannung ist die gleichgerichtete Netzspannung, die von dem Gleichrichter vorgesehen wird. Die Eingangsspannungsmesseinheit kann dann einen Messwert bestimmen, der für die Eingangsspannung repräsentativ ist, d.h. die gleichgerichtete Netzspannung. Das Bestimmen kann periodisch sein und der Messwert kann eine augenblickliche Spannung der gleichgerichteten Netzspannung sein, die verwendet werden kann zum Bestimmen eines vorliegenden Phasenwinkels der Netzspannung, zum Beispiel zum Erfassen eines Nulldurchgangs der Netzspannung oder Anwendung einer Phasenschnittdimmers.
Um die Versorgungsspannung, die von der Speichereinheit an die Steuervorrichtung vorgesehen wird, zu steuern, kann der Schalter basierend auf der Ladung gesteuert werden, die in der Speichereinheit gespeichert ist, zum Beispiel basierend auf der Spannung des Kondensators. Zum Beispiel kann der Schalter geschlossen werden, wenn die von dem Kondensator vorgesehene Versorgungsspannung eine vorgegebene Spannungsschwelle erreicht, die höher als die nominale Versorgungsspannung VCC sein kann. In der nächsten Zeitperiode liefert der Kondensator eine Energieversorgung an die Steuervorrichtung, während der zugeführte Strom den Kondensator entlädt, so dass die Kondensatorspannung fällt. Wenn die Kondensatorspannung unter eine zweite Spannungsschwelle fällt, kann der Schalter wieder geöffnet werden, um den Kondensator wieder zu laden, und der Ladezyklus wiederholt sich.
In Ausführungsbeispielen tastet die Eingangsspannungsmesseinheit periodisch die Messspannung ab, um periodisch einen Messwert für die Eingangsspannung zu bestimmen. Die Abtastfrequenz kann höher sein als die Netzfrequenz, vorzugsweise mehrmals N der Netzfrequenz. So kann die augenblickliche Spannung der Eingangsspannung (Netzspannung) N-mal während eines Netzzyklus oder Halb-Netzzyklus gemessen werden und Information hinsichtlich eines aktuellen Zustands der Eingangsspannung, zum Beispiel ihre Phasenposition, kann bestimmt werden. Dies ermöglicht zum Beispiel eine Synchronisation eines Betriebs des Leistungswandlers mit dem Netzzyklus.
In Ausführungsbeispielen kann der Schalter während der Abtastzeit der Eingangsspannungsmesseinheit geschlossen sein. Dies kann zum Verbinden der Eingangsspannungsmesseinheit mit dem Eingangsanschluss zum Messen der (geteilten) Eingangsspannung nützlich sein, insbesondere, wenn der Eingangsanschluss mit der Diode und einem ersten Anschluss des Schalters verbunden ist. Dies ermöglicht, dass die Eingangsspannungsmesseinheit die Messspannung an einem zweiten Anschluss des Schalters abtastet.
In Ausführungsbeispielen kann die Steuervorrichtung weiter einen Stromspiegel aufweisen, der mit dem Eingangsanschluss verbunden ist, zum Empfangen von Strom von dem Eingangsanschluss und Teilen des Stroms entsprechend dem Stromspiegelverhältnis. In diesem Fall können die Diode und der Schalter mit einem Knoten in einem ersten Zweig des Stromspiegels verbunden sein und die Eingangsspannungsmesseinheit kann mit einem Knoten in einem zweiten Zweig des Stromspiegels verbunden sein. Der erste Zweig führt somit einen Teil des Stroms, der von dem Eingangsanschluss empfangen wird, der verwendet werden kann zum Laden der Speichereinheit (über die Diode), während der zweite Zweig einen Teil des Stroms führt, der zum Messen der Eingangsspannung verwendet werden kann. Somit kann der Stromspiegel konfiguriert sein derart, dass der zweite Zweig nur einen kleineren Teil des empfangenen Strom führt, der aber für den Messzweck ausreichend ist.
Wie bereits angeführt, kann das Laden der Speichereinheit durch Betätigen des Schalters gesteuert werden, der sich in diesem Ausführungsbeispiel in dem ersten Zweig des Stromspiegels befindet. Wenn zum Beispiel der Schalter offen ist, wird die Speichereinheit geladen, und wenn der Schalter geschlossen ist, wird das Laden unterbrochen, zum Beispiel wenn die Spannung an der Speichereinheit eine vorgegebene Spannungsschwelle erreicht. Der erste Zweig des Stromspiegels kann weiter einen Diode-verbundenen Transistor, eine Zener-Diode oder einen Widerstand aufweisen, verbunden zum Beispiel zwischen dem zweiten Schalteranschluss und Masse. Diese Elemente können den Strom durch den Schalter begrenzen, wenn geschlossen, und veranlassen eine Spannung an dem Knoten in dem ersten Zweig, die niedriger ist als die Versorgungsspannung VCC, wodurch der Ladestrom in die Speichereinheit angehalten wird.
In Ausführungsbeispielen ist der Leistungswandler ein Schaltmodusleistungswandler, der zumindest einen Leistungsschalter aufweist, und die Steuervorrichtung Ansteuersignale für den zumindest einen Leistungsschalter vorsieht, um die Ausgangsspannung zu regeln. Zum Beispiel kann der Wandler ein Buck- bzw. Abwärtswandler oder ein Flyback- bzw. Sperrwandler sein, wie in einem LED-Treiber verwendet, bei dem eine Netzenergie umgewandelt und gesteuert wird, um eine Kette von Solid-State-Beleuchtungselementen zum Emittieren von Licht anzusteuern.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren offenbart zur Energieversorgung einer Steuervorrichtung für einen Leistungswandler, der elektrische Energie bei einer Eingangsspannung in elektrische Energie bei einer Ausgangsspannung umwandelt. Das Verfahren weist auf ein Empfangen einer Spannung, die für die Eingangsspannung an einem Eingangsanschluss repräsentativ ist; Abtasten einer Messspannung und Bestimmen eines Messwerts, der für die Eingangsspannung repräsentativ ist; und Steuern eines Schalters zum Bewirken eines Ladens einer Speichereinheit, wie einen Kondensator, von der Spannung an dem Eingangsanschluss, wobei der Kondensator eine Versorgungsspannung für die Steuervorrichtung während des Betriebs der Steuervorrichtung vorsieht und mit einer Diode verbunden ist, die ein Fließen von Ladestrom von dem Eingangsanschluss in den Kondensator ermöglicht.
Ein Steuern des Schalters kann auf der Versorgungsspannung basieren, die von dem Kondensator vorgesehen wird. Zu diesem Zweck wird der Schalter offen und geschlossen gesteuert, um die Spannung an dem Kondensator zu regeln, so dass sie als geregelte Versorgungsspannung für die Steuervorrichtung verwendet werden kann, um eine Betriebsleistung für die Steuervorrichtung während des gesamten Betriebs vorzusehen. Der Schalter muss nicht nur während des Startvorgangs betrieben werden, um die Steuervorrichtung-IC mit Energie zu versorgen, solange der Leistungswandler noch nicht richtig arbeitet, sondern die in dem Kondensator gespeicherte Ladung kann zum Liefern von Energie an die Steuervorrichtung auch nach dem Start verwendet werden, zum Beispiel während der gesamten Betriebszeit der Steuervorrichtung oder des Leistungswandlers. Somit gibt es vorzugsweise kein anderes Mittel zum Laden des Kondensators außer der Steuervorrichtung selbst, unter Verwendung ihres Schalters und der Diode, um Energie von dem Eingangsanschluss zu beziehen und einen Ladestrom an den Kondensator zu liefern.
Die Messspannung kann periodisch abgetastet und entsprechende Messwerte für die Eingangsspannung erzeugt werden. Zwischen Abtastperioden kann der Schalter offen sein, um den Kondensator zu laden, ohne den Messvorgang zu stören.
Ein Steuern des Schalters kann aufweisen ein Steuern der Zeiten, wenn der Schalter offen ist, oder ein Geschlossen-Halten des Schalters zwischen Abtastperioden basierend auf der Versorgungsspannung, die durch den Kondensator vorgesehen wird. Wenn zum Beispiel die Spannung an dem Kondensator noch immer ausreichend hoch ist, um als Versorgungsspannung für eine fortgesetzte Zeitperiode verwendet zu werden, zum Beispiel während einer Abtast/Messperiode, besteht keine Notwendigkeit zum Laden des Kondensators, und ein Ladezyklus zwischen aufeinanderfolgenden Abtastperioden kann ausgelassen werden, d.h. der Schalter muss während dieser Zeitperiode nicht geöffnet werden. Alternativ kann die Ladezeit verkürzt werden, wenn die Kondensatorspannung eine Schwelle erreicht, die angibt, dass eine ausreichende Ladung in dem Kondensator verfügbar ist, um die Steuervorrichtung für eine vorgegebene Zeitperiode mit Energie zu versorgen.
Das Verfahren kann weiter ein Erzeugen von Ansteuersignalen für Leistungsschalter für den Leistungswandler und Ausgeben der Ansteuersignale an die Leistungsschalter aufweisen. Somit kann die Steuervorrichtung einen Schaltmodusleistungswandler ansteuern, um eine Ausgangsleistung bei der gewünschten Ausgangsspannung zu liefern.
Es ist offensichtlich, dass Verfahrensschritte und Vorrichtungsmerkmale auf vielfältige Weise ausgetauscht werden können. Insbesondere können die Details des offenbarten Verfahrens als eine Vorrichtung implementiert werden, die ausgebildet ist zum Ausführen einiger oder aller der Schritte des Verfahrens, und umgekehrt, wie für Fachleute offensichtlich ist. Insbesondere ist offensichtlich, dass Verfahren gemäß der Offenbarung Verfahren zum Betreiben der Schaltungen gemäß den obigen Ausführungsbeispielen und Variationen davon betreffen, und dass entsprechende Anmerkungen in Bezug auf die Schaltungen ebenfalls für die entsprechenden Verfahren gelten.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Offenbarung werden im Folgenden auf beispielhafte Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei

1 schematisch ein internes Blockdiagramm für eine integrierte Schaltung (IC - integrated circuit) einer Steuervorrichtung zeigt, die einen Betrieb eines Leistungswandlers steuert, wie ein LED-Treiber. Insbesondere kann die Steuervorrichtung-IC zum Ansteuern eines oder mehrerer Schalter(s) eines Schaltmodusleistungswandlers verwendet werden.
2 schematisch einen Abschnitt der Steuervorrichtung-IC gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Insbesondere wird ein Schalter gezeigt, der ein Laden eines Kondensators ermöglicht. Der Kondensator kann verwendet werden zum Versorgen der Steuervorrichtung-IC eines Leistungswandlers mit Energie. Weiter wird ein ADC-Wandler gezeigt, der ein Abtasten und Messen der Messspannung bei einem Auslösen eines Steuersignals ermöglicht.
3 schematisch einen Vergleich der Eingangsspannung VIN und der Ausgangsspannung VCC in Abhängigkeit von einem Schalteraktivierungszustandssignal zeigt. Zusätzlich zeigt 3 auch das Zusammenwirken zwischen dem Schalteraktivierungszustand und dem Messen der Netzspannung, die durch einen ADC-Wandler durchgeführt wird.
4 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Insbesondere wird, um sowohl ein Laden der VCC-Versorgung und gleichzeitig eine Messung der Netzspannung zu ermöglichen, ein Stromspiegel verwendet.

Detaillierte Beschreibung der Figuren und bevorzugten Ausführungsbeispiele Im Folgenden werden Beispiele der vorliegenden Erfindung im Detail in Übereinstimmung mit den Figuren erläutert. Entsprechende oder analoge Elemente der Figuren werden mit demselben Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt schematisch eine integrierte Schaltung (IC - integrated circuit) einer Steuervorrichtung 100, die einen Betrieb eines Leistungswandlers steuert, wie ein LED-Treiber. Die Steuervorrichtung 100 weist einen Eingangsanschluss VIN 203 zum Liefern eines Eingangssignals auf. Weiter wird ein VIN-zu-VCC-Ladepfad, der eine Diode 206 aufweist, zwischen dem VIN-Eingangsanschluss 203 und einem VCC-Anschluss 207 hergestellt. Ein Kondensator 208 zum Ansteuern der Steuervorrichtung 100 ist mit dem VCC-Anschluss 207 verbunden. In anderen Worten, der Kondensator 208 liefert eine Energieversorgung an die integrierte Schaltung 100 der Steuervorrichtung. Zusätzlich ist eine VCC-Steuervorrichtung 101 mit dem VIN-zu-VCC-Ladepfad verbunden. Die VCC-Steuervorrichtung 101 steuert eine Aktivierung und Deaktivierung eines Schalters 209, der mit dem VIN-zu-VCC-Ladepfad verbunden ist. Die VCC-Steuervorrichtung 101 kann den Aktivierungszustand des Schalters 209 sowie den Ladevorgang des Kondensators 208 steuern. Der Schalter 209 ist mit dem VIN-zu-VCC-Ladepfad zwischen dem Eingangsanschluss 203 der Steuervorrichtung 100 und der Diode 206 verbunden. Der Schalter 209 wird als MOSFET-Transistor dargestellt, jedoch sind auch andere Implementierungen des Schalters 209 möglich, wie im Folgenden erläutert wird. Insbesondere kann die VCC-Steuervorrichtung 101 die Spannung des Kondensators 208 messen und kann bestimmen, den Schalter 209 zu öffnen oder zu schließen in Übereinstimmung mit der gemessenen Spannung, d.h. in dem Kondensator 208 gespeicherter Ladung. Um den Schalter 209 zu öffnen oder zu schließen, kann die VCC-Steuervorrichtung 101 ein Signal SW erzeugen, das den Schaltzustand des Schalters steuert, d.h. den Schalter steuert, in einer offenen oder einer geschlossenen Konfiguration zu sein. Zusätzlich empfängt die IC 100 eine Betriebsleistung von dem VIN-VCC-Ladepfad, der mit dem VCC-Anschluss 207 (nicht gezeigt) verbunden ist.
Weiter ist der Schalter 209 mit einem Widerstandselement 204 verbunden, das mit Masse verbunden ist. Ein erster Eingang einer Multiplexereinheit 102 ist zwischen dem Schalter 209 und dem Widerstand 204 verbunden. Ein zweiter Eingang der Multiplexereinheit 102 ist mit einem anderen Eingangsanschluss 103 der Steuervorrichtung 100 verbunden, zum Beispiel zum Empfangen eines Temperaturmesssignals V_T . Die Multiplexereinheit 102 wählt eines aus mehreren Eingangssignalen und leitet den ausgewählten Eingang in einen Analog-Digital-Wandler (ADC - analog-to-digital converter) 205. Der ADC 205 wird zum Messen einer Netzspannung bei einem Auslösen eines Steuersignals verwendet. Der ADC 205 liefert einen Eingang an eine Dimmer-Erfassung-und-Dimmer-Phase-Messeinheit 105. Die Dimmer-Erfassung-und-Dimmer-Phase-Messeinheit 105 liefert einen Eingang an einen Gate-Treiber 106, der mit einem Ausgangsanschluss 107 und einem Widerstand 106 A verbunden ist. Angrenzend an die Dimmer-Erfassung-und-Dimmer-Phase-Messeinheit 105 ist eine Konstantstrom-Steuereinheit 108, die einen Eingang an einen Gate-Treiber 109 vorsieht. Der Gate-Treiber 109 ist mit einem Ausgangsanschluss 110 und einen Widerstand 111 verbunden. Die Ausgangsanschlüsse der Gate-Treiber können mit jeweiligen Schaltern für einen Betrieb des Leistungswandlers verbunden werden. Die Konstantstrom-Steuereinheit 108 ist weiter mit einer Signal-Konditionierung-Einheit 112 verbunden. Insbesondere empfängt die Konstantstrom-Steuereinheit 108 Signale von der Signal-Konditionierung-Einheit 112, die einen externen Eingang betreffen, der an die Signal-Konditionierung-Einheit 112 von dem Eingangsanschluss 113 der Steuervorrichtung 100 vorgesehen wird. Der Eingangsanschluss 113 empfängt ein Signal V_SENSE , das für die Ausgangsspannung des Leistungswandlers repräsentativ ist. Weiter liefert die Konstantstrom-Steuereinheit 108 einen Eingang für den Digital-zu-Analog-Wandler 114. Der Ausgang des Digital-zu-Analog-Wandlers 114 wird als invertierender Eingang an einen Komparator 115 vorgesehen. Der Komparator 115 empfängt den nicht-invertierenden Eingang von dem Eingangsanschluss 116 der Steuervorrichtung 100 und liefert Ausgangssignale zurück an die Konstantstrom-Steuereinheit 108. Der Eingangsanschluss 116 empfängt ein Signal I_SENSE , das für den Ausgangsstrom des Leistungswandlers repräsentativ ist. Zusätzlich vergleicht ein weiterer Komparator 116 eine invertierende Referenzspannung mit einem nicht-invertierten Eingang, der von dem Eingangsanschluss 116 empfangen wird, und liefert einen Ausgang an die Konstantstrom-Steuereinheit 108. Ein weiterer Anschluss 117 der Steuervorrichtung 100 ist mit Masse verbunden.
2 offenbart ein Segment einer Steuervorrichtungsschaltung zum Steuern eines Leistungswandlers (zum Beispiel ein LED-Treiber). Im Folgenden werden die Arbeitsprinzipien eines Messens einer Netzspannung und Lieferns von Energie an die Steuervorrichtung 100 in Bezug auf die angezeigte Schaltung erläutert.
Ein Vollwellengleichrichter 201 wird in 2 gezeigt, der einen Wechselstrom (AC - alternating current) in Gleichstrom (DC - direct current) umwandelt. Genauer, eine Vollwellengleichrichtung wandelt beide Polaritäten der AC-Eingangswellenform in pulsierenden DC um. Halbleiterdioden verschiedener Typen (Flächendioden, Schottky-Dioden, etc.) können für den Leistungsgleichrichtprozess verwendet werden. Weiter ist ein externer Widerstand 202 zwischen einem Eingangsanschluss 203 der Steuervorrichtung 100 und dem Vollwellengleichrichter 201 verbunden. In Kombination bildet die Anordnung des externen Widerstands 202 und eines internen Widerstands 204, der mit dem Eingangsanschluss 203 über einen Schalter 209 verbunden werden kann, einen Spannungsteiler. Der interne Widerstand 204 ist mit Masse verbunden. Eine Eingangsspannungsmesseinheit 205 ist mit einem Anschluss des internen Widerstands 204 verbunden, was ermöglicht, einen Teil der Netzspannung zu messen, die an dem Gleichrichterausgang vorgesehen wird. Dieser Spannungsanteil wird durch das Spannungsteilerverhältnis bestimmt. Die Eingangsspannungsmesseinheit 205 in 2 wird durch einen Analog-Digital-Wandler (ADC) realisiert.
Der ADC 205 kann ausgelöst werden, eine Spannung basierend auf einem Empfang eines Steuersignals 205A abzutasten und zu messen.
Weiter ist eine Diode 206 zwischen dem Eingangsanschluss 203 und dem VCC-Anschluss 207 der Steuervorrichtung 100 vorgesehen. Mit dem VCC-Anschluss 207 ist ein Kondensator 208 verbunden. Folglich befindet sich die Diode 206 auf einem VIN-VCC-Ladepfad zu dem Kondensator 208. Die Diode 206 ermöglicht ein Verhindern von unerwünschtem Stromfluss von dem Kondensator 208. Weiter ist der oben angeführte Schalter 209 zwischen dem Eingangsanschluss 203 der Steuervorrichtung 100 und der Eingangsspannungsmesseinheit 205 vorgesehen. Der Schalter 209 kann als ein elektrisch betätigter Schalter (Relais) oder ein bilateraler Schalter realisiert werden, d.h. eine elektronische Komponente, die sich auf ähnliche Weise zu einem elektrisch betätigten Schalter verhält, aber keine beweglichen Teile hat (zum Beispiel ein MOSFET-Transistor, wie in 1 oben dargestellt).
Die grundlegenden Arbeitsprinzipien der oben beschriebenen Schaltungskonfiguration werden im Folgenden beschrieben.
Wenn der Schalter 209 gesteuert wird, in einer offenen Konfiguration zu sein, fließt Strom von dem Gleichrichter 201 durch den externen Widerstand 202 in den Eingangsanschluss 203 der Steuervorrichtung 100. Anschließend fließt der Strom durch die Diode 206 in den Kondensator 208 und lädt den Kondensator 208. Daher kann der Kondensator 208 mit einem Ladestrom versorgt werden unter Verwendung der Netzspannung, um den Ladevorgang anzusteuern. In anderen Worten, eine Spannung, die von einer externen Versorgung oder von einer tertiären Wicklung einer Flyback-Schaltspule erzeugt wird, ist nicht erforderlich, um den Kondensator 208 zu laden und anschließend Energie an die Steuervorrichtung 100 zu liefern. Folglich kann die Steuervorrichtung 100 effizienter mit Energie versorgt werden. Weiter kann, auch nach der Startphase (d.h. Einschalten) der Steuervorrichtung 100, eine Energieversorgung ermöglicht werden, ohne die Notwendigkeit einer zusätzlichen externen Energieversorgungsschaltung.
Wenn der Schalter 209 gesteuert wird, in einer geschlossenen Konfiguration zu sein, fließt Strom von dem Gleichrichter 201, der in die Steuervorrichtung 100 an dem Eingangsanschluss 203 eintritt, durch den geschlossenen Schalter 209 über den internen Widerstand 204 zu Masse. Wie bereits oben angeführt, bilden der externe Widerstand 202 und der interne Widerstand 204 einen Spannungs- oder Potentialteiler. Ein Spannungsteiler ist eine passive lineare Schaltung, die eine Ausgangsspannung erzeugt, die ein Bruchteil ihrer Eingangsspannung ist. Widerstandsspannungsteiler werden zum Erzeugen von Referenzspannungen oder zum Reduzieren der Größe einer Spannung verwendet, damit diese gemessen werden kann. Insbesondere wird die Spannung über den internen Widerstand 204 von dem ADC 205 verwendet, um einen Messwert zu bestimmen, der repräsentativ für die Netzspannung ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der ADC 205 zum Abtasten und Messen von Spannung an Messzeitpunkten basierend auf einem Empfang eines Steuersignals 205A ausgelöst.
Da die Netzversorgung ein Wechselstrom (AC) ist und die Eingangsspannung die gleichgerichtete Netzspannung ist, die durch den Gleichrichter 201 vorgesehen ist, ist der Messwert, der von dem ADC 205 bestimmt wird, eine augenblickliche Spannung der gleichgerichteten Netzspannung. Diese Information kann folglich verwendet werden zum Bestimmen von Charakteristiken der Netzspannung. Insbesondere kann ein gegenwärtiger Phasenwinkel der Netzspannung durch den ADC 205 bestimmt werden, um Nulldurchgänge des Eingangssignals zu identifizieren oder die bestimmten Charakteristiken zu verwenden, um eine Sekundärschaltung zu steuern. Weiter ermöglicht ein Abtasten des Eingangssignals mit einer festen Rate, dass die Signalform präzise rekonstruiert wird, um eine Synchronisierung der LED-Treiberschaltschaltung mit der Netzfrequenz zu ermöglichen.
Weiter reduziert in der geschlossenen Konfiguration des Schalters 209 ein Entladestrom des Kondensators 208 die Kondensatorspannung. Insbesondere kann der Schalter 209 geschlossen sein, wenn die Versorgungsspannung, die von dem Kondensator 208 vorgesehen wird, eine vorgegebene Spannungsschwelle erreicht, die höher als die nominale Versorgungsspannung VCC sein kann. Der Kondensator sieht dann eine Energieversorgung für die Steuervorrichtung 100 vor, bei gleichzeitiger Entladung durch den Versorgungsstrom. Wenn die Kondensatorspannung unter eine zweite vorgegebene Schwelle fällt, kann der Schalter wieder geöffnet werden, um den Kondensator über den VIN-VCC-Ladepfad wieder aufzuladen. Folglich wird die Anzahl und Dauer von Messungen, die durch den ADC durchgeführt werden, in Abstimmung mit dem Lade-Entlade-Zyklus des Kondensators 208 durchgeführt.
In 3 ist die Eingangsspannung VIN über die Zeit (Kurve 3) im Vergleich zu der Zeitabhängigkeit der Spannung an dem VCC-Anschluss 207 (Kurve 4) der Steuervorrichtung 100 schematisch dargestellt. Das Verhalten der Kurve 3 und 4 wird in Bezug zu einem Aktivierungsmuster SW_R des Schalters 209 (Kurve 1) und einem periodischen Abtastsignal CONV der Netzspannung dargestellt, durch den ADC 205 durchgeführt (Kurve 2). In anderen Worten, 3 zeigt die Abhängigkeit und die Zeitreaktion der Spannungen VIN und VCC in Bezug auf beispielhafte Aktivierungszustände des Schalters 209 und Netzspannungsmessungen des ADC 205, wie in 2 gezeigt. Die Kurvencharakteristiken werden im Detail in Übereinstimmung mit der Schaltung diskutiert, die in 2 gezeigt wird.
Wie in Verbindung mit 2 dargestellt, wird, um die Netzspannung zu bestimmen, der Schalter 209 gesteuert, mit einem internen Widerstand 204 für eine bestimmte Zeitperiode verbunden zu sein. In einem solchen geschlossenen Zustand des Schalters 209 fließt Strom von dem Gleichrichter 201 über den internen Widerstand 204 an Masse. Während dieser Dauer kann die Netzspannung durch den ADC 205 gemessen werden, wie durch die Signalpulse 302 in der CONV-Kurve 2 angegeben. Die Pulse 301 in der SW_R-Kurve 1 von 3 repräsentieren einen geschlossenen Zustand des Schalters 209.
Folglich wird in einem geschlossenen Zustand des Schalters 209 (Pulse 301 (Signal hoch) der Kurve 1) der Kondensator 208 durch Energie-Versorgen der Steuervorrichtung entladen. Dies wird in dem Verhalten der Kurve 4 in 3 reflektiert, wobei der Spannungspegel VCC innerhalb derselben Zeitdauer einer Aktivierung des Schalters 209 abnimmt, d.h. Schließen des Schalters 209. Gleichzeitig ist die Spannung VIN an dem Eingangsanschluss 203 an einem konstanten Pegel, wie durch die Kurve 3 angegeben wird. Gleichzeitig wird der ADC 205 aktiviert zum Durchführen von Messungen der Netzspannung V_MAINS . Messungsdauern der Netzspannungsmessungen durch den ADC 205 werden durch CONV-Pulse 302 in der Kurve 2 dargestellt.
Ein Öffnen des Schalters 209 (durch das niedrige Signal in Kurve 1 repräsentiert) bewirkt, dass der Kondensator 208 über Strom geladen wird, der durch den VIN-VCC-Ladepfad fließt. Folglich gibt es keinen Spannungsabfall über den inneren Widerstand 204 und somit ist eine Spannungsmessung durch den ADC 205 nicht aktiviert, wie durch das niedrige Signal in Kurve 2 angegeben.
Andererseits lädt, nach dem Öffnen des Schalters 209, Strom von dem Gleichrichter 201 den Kondensator 208 und bewirkt eine Erhöhung der Kondensatorspannung, wie durch die zunehmende Spannung VCC 304 in der Kurve 4 angegeben. Gleichzeitig nimmt die Spannung an dem Eingangsanschluss 203 entsprechend der Spannung des Kondensators 208 zu, wie durch die Spannung VIN 303 in der Kurve 3 angegeben. Somit wird für eine V_MAINS-Messung der Schalter 208 gesteuert, um geschlossen zu sein, um ein Messen von Spannung durch den ADC 205 zu ermöglichen. Ein Steuern des Schalters 208, in einem geschlossenen Zustand zu sein, stoppt auch den Ladevorgang des Kondensators 208. In anderen Worten, ein aktivierter (geschlossener) Schalter 209 steuert effektiv die Ladedauer des Kondensators 208 und folglich die Größe der VCC-Spannung.
Somit ermöglicht das Ausführungsbeispiel gemäß 2 eine Messung der Netzspannung nur in enger Übereinstimmung mit dem Lade-Entlade-Zyklus des Kondensators 208.
Folglich ermöglicht die oben angeführte Konfiguration kein Messen der Netzspannung zu einer beliebigen Zeit, sondern beruht auf einem aktivierten Schalter 209. Dies wird auch durch den Vergleich von Kurve 1 und Kurve 2 von 3 angegeben, wo ein V_MAINS-Spannungsmessereignis (Pulse 302) nur für Zeitdauern angegeben ist, in denen der Kondensator 208 nicht geladen wird, d.h. wenn der Schalter 209 in dem geschlossenen Zustand ist (Pulse 301).
Allerdings ermöglicht ein solches Zusammenwirken zwischen Schalteraktivierung und Netzspannungsmessung eine einfache Steuerung hinsichtlich Zeitpunkt und/oder Dauer von Netzspannungsmessungen über ein Steuersignal, das den Zustand des Schalters 209 steuert.
Daher sieht die Schaltungskonfiguration des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Fähigkeit vor, eine Eingangsnetzspannung basierend auf einer Pulsbreitenmodulationsbasis des Eingangssignals abzutasten, um ein Laden der VCC-Versorgung während der verbleibenden Zeit zu ermöglichen.
Um sowohl ein Laden der VCC-Versorgung, d.h. Kondensator 208, und eine gleichzeitige Messung der Netzspannung zu ermöglichen, verwendet das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in 4 dargestellt wird, einen Stromspiegel. Genauer gesagt zeigt 4 eine Schaltung, die einen Stromspiegel aufweist, der V_MAINS-Spannungsmessungen sowie ein Laden einer VCC-Energieversorgung, um die Steuervorrichtung 100 anzusteuern, unabhängig voneinander ermöglicht. Die Schaltung, die in 4 dargestellt wird, kann in die Steuervorrichtung 100 integriert werden und repräsentiert somit eine alternative Weise eines Betriebs der Steuervorrichtung 100 zum Liefern deren eigener Betriebsenergie und Netzspannungswertmessung.
Wie in Bezug auf das vorherige Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung diskutiert, sieht ein Gleichrichter (in 4 nicht gezeigt) eine Spannung V_MAINS vor. Ein externer Widerstand 202 ist zwischen dem Gleichrichter und dem Eingangsanschluss 203 der Steuervorrichtung 100 angeordnet. Abweichend von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist ein Stromspiegel 210 vorgesehen. Der Stromspiegel 210 ermöglicht die Ableitung eines Stroms aus einem anderen Referenzstrom. In anderen Worten, der Stromspiegel 210 ermöglicht ein „Kopieren“ und „Skalieren“ von Strömen. Daher repräsentiert der Stromspiegel 210 eine stromgesteuerte Stromquelle.
Insbesondere ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel von 4 der Stromspiegel 210 mit dem Eingangsanschluss 203 verbunden und empfängt einen Strom von dem Eingangsanschluss 203. Der Stromspiegel 210 weist einen ersten Zweig 210 A und einen zweiten Zweig 210 B auf. Der Stromspiegel 210 kann derart konfiguriert sein, dass der zweite Zweig 210 B nur einen kleineren Teil des empfangenen Stroms führt. Daher ermöglicht der Stromspiegel 210 ein Aufteilen des Stroms gemäß einem Stromspiegelverhältnis, das durch Spezifikationen des ersten Zweigs 210 A und des zweiten Zweigs 210 B bestimmt ist, insbesondere die Dimensionen (Geometrie) der Transistoren in dem ersten Zweig 210 A oder dem zweiten Zweig 210 B.
Wie weiter in 4 gezeigt, sind die Diode 206 und der Schalter 209 mit einem Knoten in dem ersten Zweig 210 A des Stromspiegels 210 verbunden. Die Eingangsspannungsmesseinheit, d.h. der ADC 205, ist mit einem Knoten in dem zweiten Zweig 210 B des Stromspiegels 210 verbunden. Insbesondere erstrecken sich zwei Strompfade von dem Knoten in dem ersten Zweig 210 A. Der erste Strompfad weist die Diode 206 und den VCC-Anschluss 207 auf, der mit einem Energie-liefernden Kondensator 208 verbunden ist und folglich einen VIN-VCC-Ladepfad für den Kondensator 208 herstellt.
Der zweite Strompfad, der sich von dem ersten Zweig 210 A des Stromspiegels 210 erstreckt, weist den Schalter 209 und eine Spannungseinstelleinheit 211 auf, die mit Masse verbunden ist. Die Spannungseinstelleinheit 211 in 4 ist als ein Diode-verbundener Transistor dargestellt. Jedoch kann auch eine Zener-Diode (möglicherweise eine variable oder steuerbare Zener-Diode) oder ein Widerstand verwendet werden, um zu veranlassen, dass eine Spannung an dem Knoten des ersten Zweigs 210 A niedriger ist als die Versorgungsspannung. Dies verursacht eine Unterbrechung eines Ladestroms in den Kondensator 208 und verhindert ein Überladen des Kondensators 208. Zusätzlich kann die Einheit 211 den Stromfluss durch den zweiten Strompfad begrenzen, wenn der Schalter 209 geschlossen ist. Eine zweite Zener-Diode kann zwischen dem VIN-VCC-Ladepfad und Masse verbunden sein (d.h. zwischen der Diode 206 und dem VCC-Anschluss 207 verbunden; nicht gezeigt), um die Versorgungsspannung VCC auf einen maximalen Wert zu begrenzen.
Wenn der Schalter 209 in einem offenen Zustand ist, fließt ein Strom über den VIN-VCC-Ladepfad an den Kondensator 208 und lädt den Kondensator 208. Zusätzlich fließt eine abwärts skalierte Version des Eingangsstroms durch den Stromspiegelzweig 210B und über den internen Widerstand 204 zu Masse, was dem ADC 205 ermöglicht, Netzspannungsmessungen durchzuführen.
Daher ist es möglich, Messungen der Netzspannung durchzuführen, obwohl der Schalter 209 nicht aktiviert, d.h. offen, ist und ein Ladestrom lädt den Kondensator 208. Zusätzlich, um den Ladevorgang des Kondensators 208 zu stoppen, kann der Schalter 209 beliebig gesteuert werden, aktiviert zu sein, d.h. geschlossen. Eine derartige Aktivierung des Schalters 209 bewirkt eine sofortige Unterbrechung des Ladestroms des Kondensators 208. Daher kann ein Aktivieren des Schalters 209 durchgeführt werden, ohne die Fähigkeit des ADCs 205 zu beeinträchtigen, Messungen der V_MAINS-Spannung durchzuführen.
Somit können Anwendungen, bei denen ein Verlass sowohl darauf besteht, dass die Netzspannung die Versorgungsspannung der Steuervorrichtung 100 erzeugt, als auch auf eine Anforderung zum Kenntnis der Netzspannungswellenform, von dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 der vorliegenden Erfindung profitieren. Insbesondere stellt das oben beschriebene Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Energieversorgung für die Steuervorrichtung 100 sicher und ermöglicht gleichzeitig, die Netzspannungswellenform nach Belieben zu messen. In anderen Worten, ein Messen der Netzspannung kann unabhängig von dem Ladevorgang des Kondensators 208 durchgeführt werden.
Es sollte angemerkt werden, dass die Beschreibung und die Zeichnungen lediglich die Prinzipien der vorgeschlagenen Vorrichtungen und Verfahren darstellen. Es ist somit verständlich, dass Fachleute in der Lage sein werden, verschiedene Anordnungen vorzusehen, die, obwohl hier nicht explizit beschrieben oder gezeigt, die Prinzipien der Erfindung verkörpern und in ihrem Sinn und Umfang enthalten sind. Weiter sind alle hier angeführten Beispiele ausdrücklich nur zu pädagogischen Zwecken vorgesehen, um den Leser bei einem Verständnis der Prinzipien der vorgeschlagenen Verfahren und Vorrichtungen und der Konzepte zu unterstützen, die von den Erfindern zur Erweiterung der Technik beigetragen werden, und die als ohne Beschränkung auf derartige spezifisch angeführten Beispiele und Bedingungen ausgelegt werden sollen. Weiter sollen alle Aussagen hierin, die Prinzipien, Aspekte und Ausführungsbeispiele der Erfindung anführen, sowie spezifische Beispiele davon, deren Äquivalente umfassen.

Claims

Steuervorrichtung zum Steuern eines Leistungswandlers zum Umwandeln von elektrischer Energie bei einer Eingangsspannung in elektrische Energie bei einer Ausgangsspannung, die aufweist einen Eingangsanschluss (203), der konfiguriert ist zum Empfangen einer Spannung, die für die Eingangsspannung repräsentativ ist; eine Eingangsspannungsmesseinheit (205), die konfiguriert ist zum Abtasten einer Messspannung an dem Eingangsanschluss und Bestimmen eines Messwerts, der für die Eingangsspannung des Leistungswandlers repräsentativ ist; einen Schalter (209), wobei ein erster Anschluss des Schalters mit dem Eingangsanschluss verbunden ist, die Eingangsspannungsmesseinheit die Messspannung an einem zweiten Anschluss des Schalters abtastet, und der zweite Anschluss mittels eines Widerstandes (204) mit der Masse des Leistungswandlers verbunden ist; und eine Diode (206), die die mit dem Eingangsanschluss verbunden ist und mittels eines Ausgangsanschlusses (207) mit einer externen Speichereinheit (208) verbunden werden kann, um eine Versorgungsspannung für die Steuervorrichtung während eines Betriebs der Steuervorrichtung zu liefern, wobei der Schalter basierend auf der durch die Speichereinheit vorgesehenen Versorgungsspannung gesteuert wird zum Steuern eines Ladens der Speichereinheit von der Spannung an dem Eingangsanschluss, wobei der Schalter geschlossen wird, wenn die Versorgungsspannung, die von der Speichereinheit vorgesehen wird, eine vorgegebene Spannungsschwelle erreicht.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei, wenn der Schalter offen ist, die Speichereinheit geladen wird, und wenn der Schalter geschlossen ist, die Speichereinheit nicht geladen wird.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, die einen Widerstand aufweist, der einen Spannungsteiler mit einem externen Widerstand bildet, der mit dem Eingangsanschluss verbunden ist, wobei die Eingangsspannungsmesseinheit mit einem Anschluss des Widerstands verbunden ist, um einen Teil der Eingangsspannung zu messen, wobei der Teil durch das Spannungsteilerverhältnis bestimmt wird.
Steuervorrichtung gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Leistungswandler einen Gleichrichter aufweist, der mit einer Wechselstrom(AC - alternating current)-Netzversorgung verbunden werden kann, wobei die Eingangsspannung die gleichgerichtete Netzspannung ist, die durch den Gleichrichter vorgesehen wird.
Steuervorrichtung gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Eingangsspannungsmesseinheit die Messspannung periodisch abtastet, um periodisch einen Messwert für die Eingangsspannung zu bestimmen.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Schalter während der Abtastzeit der Eingangsspannungsmesseinheit geschlossen ist.
Steuervorrichtung zum Steuern eines Leistungswandlers, um elektrische Energie bei einer Eingangsspannung in elektrische Energie bei einer Ausgangsspannung umzuwandeln, umfassend einen Eingangsanschluss (203), der konfiguriert ist zum Empfangen einer Spannung, die für die Eingangsspannung repräsentativ ist; eine Eingangsspannungsmesseinheit (205), die konfiguriert ist zum Abtasten einer Messspannung, die von der Spannung an dem Eingangsanschluss abgeleitet ist, und Bestimmen eines Messwerts, der für die Eingangsspannung des Leistungswandlers repräsentativ ist; einen Schalter (209); eine Diode (206), die mittels eines Ausgangsanschlusses (207) mit einer externen Speichereinheit (208)verbunden werden kann, um eine Versorgungsspannung für die Steuervorrichtung während eines Betriebes der Steuervorrichtung zu liefern; einen Stromspiegel (210), der mit dem Eingangsanschluss verbunden ist, zum Empfangen von Strom von dem Eingangsanschluss und Aufteilen des Stroms entsprechend eines Stromspiegelverhältnisses, wobei der Schalter basierend auf der durch die Speichereinheit vorgesehenen Versorgungsspannung gesteuert wird zum Steuern eines Ladens der Speichereinheit von der Spannung an dem Eingangsanschluss, und wobei der erste Zweig des Stromspiegels einen Diode-verbundenen Transistor (211), eine Zener-Diode oder einen Widerstand aufweist.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Diode und der Schalter mit dem Knoten in dem ersten Zweig des Stromspiegels verbunden sind und die Eingangsspannungsmesseinheit mit einem Knoten in einem zweiten Zweig des Stromspiegels verbunden ist.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Stromspiegel derart konfiguriert ist, dass der zweite Zweig nur einen kleineren Teil des empfangenen Stroms führt.
Steuervorrichtung gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Leistungswandler ein Schaltleistungswandler ist, der zumindest einen Leistungsschalter aufweist, und die Steuervorrichtung Ansteuersignale für den zumindest einen Leistungsschalter vorsieht, um die Ausgangsspannung des Leistungswandlers zu regeln.
Verfahren zum Energie-Versorgen einer Steuervorrichtung für einen Leistungswandler zum Umwandeln von elektrischer Energie bei einer Eingangsspannung in elektrische Energie bei einer Ausgangsspannung, das aufweist Empfangen einer Spannung, die für die Eingangsspannung des Leistungswandlers an einem Eingangsanschluss (203) der Steuervorrichtung repräsentativ ist; Abtasten einer Messspannung an dem Eingangsanschluss und Bestimmen eines Messwerts, der für die Eingangsspannung des Leistungswandlers repräsentativ ist; und Steuern eines Schalters (209) zum Bewirken eines Ladens einer externen Speichereinheit (208) von der Spannung an dem Eingangsanschluss, wobei die Speichereinheit eine Versorgungsspannung für die Steuervorrichtung während eines Betriebs der Steuervorrichtung liefert und mit einer Diode (206) mittels eines Ausgangsanschlusses (207) der Steuervorrichtung verbunden ist, wobei die Diode und ein erster Anschluss des Schalters mit dem Eingangsanschluss verbunden sind und ein zweiter Anschluss des Schalters mittels eines Widerstandes (204) mit der Masse des Leistungswandlers verbunden ist, wobei die Messspannung an einem zweiten Anschluss des Schalters abgetastet wird, wobei der Schalter geschlossen wird, wenn die Versorgungsspannung, die von der Speichereinheit vorgesehen wird, eine vorgegebene Spannungsschwelle erreicht.
Verfahren zum Energie-Versorgen einer Steuervorrichtung für einen Leistungswandler zum Umwandeln von elektrischer Energie bei einer Eingangsspannung in elektrische Energie bei einer Ausgangsspannung, das aufweist. Empfangen einer Spannung, die für die Eingangsspannung des Leistungswandlers an einem Eingangsanschluss (203) der Steuervorrichtung repräsentativ ist; Abtasten einer Messspannung, die von der Spannung an dem Eingangsanschluss abgeleitet wird, und Bestimmen eines Messwerts, der für die Eingangsspannung des Leistungswandlers repräsentativ ist; und Steuern eines Schalters (209) zum Bewirken eines Ladens einer externen Speichereinheit (208) von der Spannung an dem Eingangsanschluss, wobei die Speichereinheit eine Versorgungsspannung für die Steuervorrichtung während eines Betriebs der Steuervorrichtung liefert und mit einer Diode (206) mittels eines Ausgangsanschlusses (207) der Steuervorrichtung verbunden ist, wobei ein Stromspiegel (210), der mit dem Eingangsanschluss verbunden ist, einen Strom von dem Eingangsanschluss erhält und den Strom gemäß eines Stromspiegelverhältnisses teilt, wobei der erste Zweig des Stromspiegels einen Diode-verbundenen Transistor (211), eine Zener-Diode oder einen Widerstand aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Messspannung periodisch abgetastet wird und der Schalter zwischen Abtastperioden offen ist.
Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei das Steuern des Schalters aufweist ein Steuern der „Schalter offen“-Zeiten oder ein geschlossen-Halten des Schalters zwischen Abtastperioden basierend auf der Versorgungsspannung, die von der Speichereinheit vorgesehen wird.
Verfahren gemäß den Ansprüchen 11 bis 14, das weiter aufweist Erzeugen von Ansteuersignalen für Leistungsschalter für den Leistungswandler; und Ausgeben der Ansteuersignale.