DE102016206772A1 - Clocked converter for dimmable bulbs with dynamically adjustable filter - Google Patents
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Abstract
Es wird ein getakteter Wandler für dimmbare Leuchtmittel, insbesondere für eine LED-Strecke mit wenigstens einer LED, bereitgestellt, wobei der getaktete Wandler ausgehend von einer elektrischen Versorgung, insbesondere einer DC-Spannung, versorgbar ist und einen durch eine Steuereinheit getakteten ersten Schalter aufweist, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, der von dem getakteten Wandler an die Leuchtmittel zugeführten Spannung ein PWM-Signal zu überlagern, das im Verhältnis zu einer Frequenz der Taktung des ersten Schalters niederfrequent ist, wobei ein zweiter Schalter vorgesehen ist, der dazu eingerichtet ist, Filtereigenschaften einer Filterschaltung des getakteten Wandlers, die die von dem getakteten Wandler an die Leuchtmittel ausgegebene Spannung an einem Ausgang des Wandlers filtert, zu verändern, und wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, den zweiten Schalter zu aktivieren oder zu deaktivieren. A clocked converter for dimmable lighting means, in particular for an LED track with at least one LED, is provided, wherein the clocked converter can be supplied from an electrical supply, in particular a DC voltage, and has a first switch which is clocked by a control unit, wherein the control unit is adapted to superimpose on the voltage supplied to the lighting means by the clocked converter a PWM signal which is low-frequency relative to a frequency of the clocking of the first switch, wherein a second switch is provided which is arranged to Filter characteristics of a filter circuit of the clocked converter, which filters the voltage output by the clocked converter to the light source voltage at an output of the converter, and wherein the control unit is adapted to activate or deactivate the second switch.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen getakteten Wandler und insbesondere einen DC/DC-Wandler, beispielsweise einen Buck-Konverter, einen Boost-Konverter, oder einen Flyback-Konverter, für den Betrieb eines dimmbaren Leuchtmittels, insbesondere wenigstens einer LED bzw. einem LED-Modul. The invention relates to a clocked converter and in particular a DC / DC converter, for example a Buck converter, a boost converter, or a flyback converter, for the operation of a dimmable light source, in particular at least one LED or a LED Module.
Aus der
Nach diesem Stand der Technik wird einem durch einen hochfrequent angesteuerten, getakteten Schalter erzeugtes Signal ein im Vergleich dazu niederfrequentes PWM-Signal überlagert, insbesondere einem Betriebsstrom/einer Betriebsspannung für ein Leuchtmittel. Durch das hochfrequente Schalten des Schalters wird ein Rippel erzeugt, der mit dem Betriebsstrom/der Betriebsspannung dem Leuchtmittel zugeführt wird. According to this prior art signal generated by a high-frequency, clocked switch signal is superimposed in comparison to a low-frequency PWM signal, in particular an operating current / an operating voltage for a light source. By the high-frequency switching of the switch, a ripple is generated, which is supplied to the lamp with the operating current / the operating voltage.
Ein Nachteil ist nunmehr, dass insbesondere bei sehr hohen Leistungen nahe 100% der Nennleistung des Leuchtmittels, d.h. insbesondere bei einem Dimmgrad von nahezu 100%, durch das hochfrequente Schalten des Wandlerschalters ein relativ hoher Rippel in der Versorgungsspannung des Leuchtmittels auftreten kann. Somit besteht die Gefahr, dass ein überschwingender Rippel die Belastungsgrenzen des Leuchtmittels überschreitet und so das Leuchtmittel beschädigt oder zerstört (oder der Rippel für das menschliche Auge erfassbar als Fluktuation der Lichtleistung erscheint). Insbesondere bei Wandlern mit unterschiedlich starken Leuchtmittel-Strömen/-Spannungen hat bei einer Nennleistung von nahezu 100% der daraus folgende Maximalstrom/die Maximalspannung an dem Leuchtmittel einen sehr hohen Rippel. Andererseits ergibt sich weiter das Problem, dass bei bekannten Filterschaltungen bei Überlagerung eines PWM-Signals die Flanken des PWM-Signals beim Dimmen mit niedrigen Dimmgraden, z.B. ca. 1–5%, „verschleifen“, was letztendlich die Vorteile eines PWM-Dimmens verringert. Insbesondere wird das PWM-Dimmen eingesetzt, um bei niedrigen Dimmgraden konstante Farbpunkte des Leuchtmittels zu gewährleisten. A disadvantage now is that, in particular at very high powers, close to 100% of the rated power of the luminous means, i. in particular with a degree of dimming of almost 100%, can occur by the high-frequency switching of the converter switch, a relatively high ripple in the supply voltage of the lamp. Thus, there is a danger that an over-swinging ripple will exceed the load limits of the bulb and thus damage or destroy the bulb (or the ripple appears detectable to the human eye as a fluctuation in light output). In particular, in converters with different levels of luminous flux / voltages at a rated power of almost 100% of the consequent maximum current / the maximum voltage across the lamp has a very high ripple. On the other hand, the problem still arises that in known filter circuits, when a PWM signal is superimposed, the edges of the PWM signal when dimming with low degrees of dimming, e.g. Approximately 1-5%, "grind", which ultimately reduces the benefits of PWM dimming. In particular, the PWM dimming is used to ensure constant color dots of the light source at low dimming levels.
Zur Lösung der oben genannten Probleme stellt die Erfindung eine Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. To solve the above-mentioned problems, the invention provides a device according to the independent claims. Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
In einem ersten Aspekt wird ein getakteter Wandler für dimmbare Leuchtmittel, insbesondere für eine LED-Strecke mit wenigstens einer LED, bereitgestellt, wobei der getaktete Wandler ausgehend von einer elektrischen Versorgung, insbesondere einer DC-Spannung, versorgbar ist und einen durch eine Steuereinheit getakteten ersten Schalter aufweist, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, der von dem getakteten Wandler an die Leuchtmittel zugeführten Spannung ein PWM-Signal zu überlagern, das im Verhältnis zu einer Frequenz der Taktung des ersten Schalters niederfrequent ist, wobei ein zweiter Schalter vorgesehen ist, der dazu eingerichtet ist, Filtereigenschaften einer Filterschaltung des getakteten Wandlers, die die von dem getakteten Wandler an die Leuchtmittel ausgegebene Spannung an einem Ausgang des Wandlers filtert, zu verändern, und wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, den zweiten Schalter zu aktivieren oder zu deaktivieren. In a first aspect, a clocked converter for dimmable bulbs, in particular for an LED track with at least one LED, provided, wherein the clocked converter from an electrical supply, in particular a DC voltage, can be supplied and a clocked by a control unit first Switch, wherein the control unit is adapted to superimpose the signal supplied from the clocked converter to the lighting means a PWM signal which is low-frequency in relation to a frequency of the clocking of the first switch, wherein a second switch is provided, the is arranged to change filter characteristics of a filter circuit of the clocked converter, which filters the voltage output by the clocked converter to the lighting means at an output of the converter, and wherein the control unit is adapted to activate or deactivate the second switch.
Der Steuereinheit kann ein Dimmsignal zugeführt werden, insbesondere über einen Beleuchtungsgerätebus, das einen an den Leuchtmitteln durch die Steuereinheit einzustellenden Dimmgrad anzeigt, und wobei die die Steuereinheit das PWM-Signal überlagert, wenn der einzustellende Dimmgrad einen Schwellenwert unterschreitet. The control unit can be supplied with a dimming signal, in particular via a lighting device bus, which indicates a dimming level to be set by the control unit at the lamps, and wherein the control unit superimposes the PWM signal if the dimming level to be set falls below a threshold value.
Der zweite Schalter kann die Filterschaltung durch Zu- oder Abschalten von Schaltungskomponenten, insbesondere wenigstens einer Kapazität, einer Induktivität, und/oder eines Widerstands, verändern. The second switch can change the filter circuit by switching on or off of circuit components, in particular at least one capacitor, an inductor, and / or a resistor.
Der zweite Schalter kann die Filterschaltung durch Verändern einer Schaltungskomponente verändern, insbesondere durch Verändern eines Induktivitätswerts, eines Kapazitätswerts und/oder eines Widerstandswerts. The second switch may change the filter circuit by changing a circuit component, in particular by varying an inductance value, a capacitance value and / or a resistance value.
Der Steuereinheit kann ein den einzustellenden Dimmgrad widergebender Parameter zugeführt werden. The control unit can be supplied with a parameter to be set to reflect the dimming level to be set.
Der getaktete Wandler kann ein DC/DC-Wandler sein, insbesondere ein Buckwander (Abwärtswandler), Boostwandler (Hochsetzsteller), oder Flybackwandler (Sperrwandler). The clocked converter may be a DC / DC converter, in particular a Buckwander (down converter), boost converter (boost converter), or flyback converter (flyback converter).
Bei einem Dimmgrad über dem Schwellenwert kann statt eines PWM-Signals ein Amplitudenmodulations-Signal überlagert werden. At a dimming level above the threshold, an amplitude modulation signal may be superposed instead of a PWM signal.
Die Spannung an den Leuchtmitteln kann an einem Spannungsteiler erfasst und der Steuereinheit als Ist-Größe für den aktuellen Dimmgrad zugeführt werden. The voltage at the light sources can be detected at a voltage divider and fed to the control unit as an actual variable for the current dimming level.
Der Schwellenwert für den Dimmgrad kann ca. 1% bis ca. 55%, vorzugsweise 5% bis 45 % entsprechen. The threshold for the degree of dimming may be about 1% to about 55%, preferably 5% to 45%.
Der getaktete Wandler kann ausgehend von einem Energiespeicher, insbesondere einem Speicherkondensator, gespeist werden. The clocked converter can be powered starting from an energy store, in particular a storage capacitor.
Die Filterschaltung kann ein Tiefpaßfilter, ein LC-Filter oder Bandpassfilter sein, das während der PWM-Signal-Überlagerung eine andere Kennlinie, z.B. eine höhere Grenzfrequenz, aufweist als bei der Amplitudenmodulations-Signal-Überlagerung. The filter circuit may be a low-pass filter, an LC filter or a band-pass filter that has a different characteristic, for example, during the PWM signal superposition. a higher cutoff frequency, than in the amplitude modulation signal overlay.
Die Steuereinheit kann das PWM-Signal und/oder das Amplitudenmodulations-Signal überlagern durch Ansteuerung eines weiteren Schalters. The control unit can superimpose the PWM signal and / or the amplitude modulation signal by activating a further switch.
In einem weiteren Aspekt wird ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere LEDs, mit einem getakteten Wandler bereitgestellt wie er vorstehend beschrieben ist. In a further aspect, an operating device for lighting means, in particular LEDs, is provided with a clocked converter as described above.
Die Erfindung wird nunmehr mit Bezug auf die Figur beschrieben. Es zeigt: The invention will now be described with reference to the figure. It shows:
Gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein adaptives Filter verwendet wird, wobei sich die Adaptivität insbesondere darauf bezieht, dass beispielsweise eine Veränderung der Filtereigenschaften und vorzugsweise durch Zu- und Abschalten eines Filterelements, abhängig von einem Dimmgrad erfolgt. Dabei weist der getaktete Wandler also insbesondere stets einen Filter auf, der lediglich in seinen Eigenschaften verändert wird. According to the invention, it is provided that an adaptive filter is used, wherein the adaptivity relates in particular to, for example, a change in the filter properties and preferably by switching on and off of a filter element, depending on a degree of dimming. In particular, the clocked converter thus always has a filter which is only changed in its properties.
Insbesondere ist eine Steuereinheit SE vorgesehen, die den getakteten Schalter des getakteten Wandlers für dimmbare Leuchtmittel taktet. Dieser Steuereinheit wird ein einzustellender Dimmgrad zugeführt, z.B. über eine Busleitung für Beleuchtungsmittel, beispielsweise einen DALI- oder DSI-Bus, bzw. ein den Dimmgrad wiedergebender Parameter. In particular, a control unit SE is provided, which clocks the clocked switch of the clocked converter for dimmable bulbs. This control unit is supplied with a dimming level to be set, e.g. via a bus line for lighting means, for example a DALI or DSI bus, or a parameter representing the degree of dimming.
Wie in
Vorzugsweise wird der Schalter SW ausgeschaltet, wenn eine Abschaltschwelle, die insbesondere in der Steuereinheit SE abgelegt sein kann, erreicht ist. An dem ersten Schalter SW kann daher der zeitliche Verlauf des Stroms durch den Schalter durch die Steuereinheit SE erfasst werden. Weiter kann die Steuereinheit beispielsweise intern einen Filter, z.B. einen Tiefpaßfilter enthalten, um so den erfassten Strom zeitlich zu mitteln. Preferably, the switch S W is turned off when a shutdown threshold, which may be stored in particular in the control unit SE, is reached. Therefore, the time profile of the current through the switch can be detected by the control unit SE at the first switch S W. Further, for example, the controller may internally include a filter such as a low pass filter to time average the sensed current.
Dem hochfrequenten, näherungsweise zickzackförmige Verlauf des Stroms bzw. der Spannung, der/die durch den Wandler an das Leuchtmittel LED an Anschlüssen A, B geliefert wird, kann durch die Steuereinheit SE beispielsweise mittels eines zweiten Schalters SPWM ein im Verhältnis zur Taktung des ersten Schalters SW niederfrequentes Pulsweitenmodulationssignal (LF PWM, Low Frequent PWM, im folgenden als PWM-Signal bezeichnet) überlagert werden. Dabei kann der Strom durch die Spule LBuck auf Null abfallen, bevor wieder eingeschaltet wird. Dies entspricht dem sogenannten Grenzbetrieb (Borderline-Betriebsmodus). Es ist auch möglich, die Schaltung im sogenannten lückenden Betrieb (discontinuous conduction mode) zu betreiben, wobei hier nach Erreichen des Nulldurchgangs, d.h. nach einem vollständigen Entmagnetisieren bzw. Entladen der Induktivität Lbuck für eine bestimmte Zeitdauer kein Einschalten des ersten Schalters SW erfolgt. Selbstverständlich kann auch im nicht-lückenden Betrieb (continuous conduction mode) ein Betrieb erfolgen, wobei hier die Induktivität Lbuck stets so geladen ist, dass der Nullpunkt nicht erreicht wird. The high-frequency, approximately zigzag course of the current or the voltage which is supplied by the converter to the light emitting diode LED at terminals A, B, by the control unit SE, for example by means of a second switch S PWM in relation to the timing of the first Switch S W low-frequency pulse width modulation signal (LF PWM, low-frequency PWM, hereinafter referred to as PWM signal) are superimposed. The current through the coil L Buck can drop to zero before it is switched on again. This corresponds to the so-called limit operation (borderline operating mode). It is also possible to operate the circuit in the so-called discontinuous conduction mode, in which case after reaching the zero crossing, ie after complete demagnetization or discharging of the inductance L buck, no switching on of the first switch S W takes place for a certain period of time , Of course, in the non-contiguous operation (continuous conduction mode) operation can take place, in which case the inductance L buck is always charged so that the zero point is not reached.
Beispielsweise werden dem Leuchtmittel durch die Steuereinheit SE niederfrequente (typischerweise mit einer Frequenz im Bereich von 100–1000 Hz) Pulspakete mit vorzugsweise im zeitlichen Mittel konstante Amplitude zugeführt. Dem Strom bzw. der Spannung innerhalb des Pulspaketes ist dann der oben angeführte hochfrequente Rippel überlagert. Die Helligkeit des Leuchtmittels kann nun durch die Frequenz der Pulspakete gesteuert werden. Beispielsweise können die Leuchtmittel gedimmt werden, indem der zeitliche Abstand zwischen den Pulspaketen vergrößert wird. For example, low-frequency (typically with a frequency in the range of 100-1000 Hz) pulse packets are supplied to the lighting means by the control unit SE with preferably constant average time over time. The current or the voltage within the pulse packet is then superimposed on the above-mentioned high-frequency ripple. The brightness of the light source can now be controlled by the frequency of the pulse packets. For example, the bulbs can be dimmed by increasing the time interval between the pulse packets.
Es wird somit die hochfrequente Taktung des ersten Schalters SW mit einem PWM-Signal des zweiten Schalters SPWM kombiniert, wobei die Frequenz des PWM-Signals im Verhältnis zur Frequenz der hochfrequenten Taktung des ersten Schalters SW niederfrequent ist. Somit ergibt sich eine hochfrequente Taktung des ersten Schalters SW, welche von längeren Pausen ohne Taktung unterbrochen wird, wobei diese längeren Pausen durch die Ausschaltphase des niederfrequent angesteuerten PWM-Schalters SPWM erzeugt werden. Vorzugsweise ist die Frequenz der hochfrequenten Taktung des ersten Schalters SW und des zweiten Schalters SPWM aufeinander abgestimmt, um Flackereffekte beim Betrieb des Leuchtmittels zu vermeiden. Eine Möglichkeit der Abstimmung ist, dass die Frequenz der hochfrequenten Taktung des ersten Schalters SW ein ganzteiliges Vielfaches der niederfrequenten Taktung des zweiten Schalters SPWM ist. Thus, the high-frequency clocking of the first switch S W is combined with a PWM signal of the second switch S PWM , wherein the frequency of the PWM signal in relation to the frequency of the high-frequency clocking of the first switch S W is low frequency. This results in a high-frequency clocking of the first switch S W , which is interrupted by longer pauses without clocking, these longer pauses are generated by the turn-off of the low-frequency driven PWM switch S PWM . The frequency of the high-frequency clocking of the first switch S W and of the second switch S PWM is preferably matched to one another in order to avoid flickering effects during operation of the luminous means. One possibility of tuning is that the frequency of the high-frequency clocking of the first switch S W is a whole-part multiple of the low-frequency clocking of the second switch S PWM .
Insbesondere aus Gründen der Farbkonstanz soll innerhalb eines Pulspakets die Amplitude des Rippels möglichst gering sein. So kann bei fix vorgebebener Frequenz das Einschaltverhältnis für die hochfrequente Taktung des ersten Schalters SW abhängig von einem Mittelwert des/der ermittelten Stroms/Spannung durch das Leuchtmittel eingestellt werden. Die Aufrechterhaltung des Stroms durch das Leuchtmittel kann durch die Parallelschaltung eines optionalen Kondensators CLED (nicht gezeigt) zu dem Leuchtmittel erfolgen. Insbesondere puffert der Energiespeicher CLED Energie, um, wenn der Spulenstrom auf Null abgesunken ist, das Leuchtmittel LED zu speisen.In particular, for reasons of color consistency, the amplitude of the ripple should be as low as possible within a pulse packet. Thus, at a fixed predetermined frequency, the turn-on ratio for the high-frequency clocking of the first switch S W can be set by the lighting means as a function of an average value of the determined current / voltage. The maintenance of the current through the lighting means can be effected by the parallel connection of an optional capacitor C LED (not shown) to the lighting means. In particular, the energy storage C LED buffers energy to power the LED light when the coil current has dropped to zero.
Alternativ kann die Einstellung des Stroms durch/der Spannung an das/dem Leuchtmittel LED durch eine geeignete Wahl des Einschaltzeitpunkts und Ausschaltzeitpunkts des ersten Schalters SW erfolgen. Die Zeitpunkte können beispielsweise so gewählt werden, dass der erste Schalter SW eingeschaltet wird, wenn der Strom einen bestimmten Minimalreferenzwert unterschreitet und ausgeschaltet wird, wenn der Strom einen Maximalreferenzwert überschreitet (Abschaltschwellenwert). Der minimale Referenzwert kann dabei Null sein. Alternatively, the adjustment of the current may be performed by / to the voltage at the / the LED lamps by a suitable choice of the power is turned ON on and off times of the first switch S W. The times may, for example, be selected so that the first switch S W is turned on when the current falls below a certain minimum reference value and is turned off when the current exceeds a maximum reference value (Abschaltschwellenwert). The minimum reference value can be zero.
Weiter kann die Spannung an dem Leuchtmittel LED durch Messung an einem dem Leuchtmittel nachgeschalteten Spannungsteiler (nicht gezeigt) ermittelt werden, der in Serie zu dem Leuchtmittel geschaltet ist. Die Spannung über dem Leuchtmittel ergibt sich dann aus der Differenz zwischen einer Versorgungsspannung VBUS, von der ausgehend der getaktete Wandler gespeist ist, und der an dem Spannungsteiler erfassten Spannung über der Last LED. Die Steuereinheit SE könnte die Spannung über dem Leuchtmittel LED aber beispielsweise auch anhand einer Messung einer Spannung an der Spule Lbuck erfassen. Dies ist exemplarisch in
Dabei kann eine Messung während der Ausschaltzeitdauer des ersten Schalters SW erfolgen. Alternativ kann auch eine Spannungsmessung auch an einer Drosselwicklung ZX während der Entmagnetisierungsphase der Spule Lbuck erfolgen. Der Strom durch die Last kann indirekt durch Berechnung der übertragenen Leistung und der erfassten Spannung über dem Leuchtmittel LED ermittelt werden. Die Ermittlung und/oder die Berechnungen erfolgen dabei vorzugsweise in der Steuereinheit SE. Es kann bei der Berechnung der übertragenen Leistung auch ein Korrekturfaktor einbezogen werden, der beispielsweise das Schaltverhalten und/oder die Verluste des Wandlers mit einbezieht. In this case, a measurement during the turn-off period of the first switch S W take place. Alternatively, a voltage measurement can also be carried out on a choke winding ZX during the demagnetization phase of the coil L buck . The current through the load can be determined indirectly by calculating the transmitted power and the detected voltage across the LED light source. The determination and / or the calculations are preferably carried out in the control unit SE. It can also be included in the calculation of the transmitted power, a correction factor that includes, for example, the switching behavior and / or the losses of the converter.
Der berechnete LED Strom kann somit als Istwertgröße für eine Regelung des Leuchtmittelstroms/der Leuchtmittelspannung verwendet werden. Als Steuergröße für die Regelung kann einerseits die Einschaltzeitdauer Ton des ersten Schalters SW (Wandlerschalter des Buck-Konverters) verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Tastverhältnis der niederfrequenten Ansteuerung des zweiten Schalters SPWM verwendet werden. The calculated LED current can thus be used as an actual value variable for a regulation of the luminous flux / the luminous flux. On the one hand, the turn-on time T on of the first switch S W (converter switch of the Buck converter) can be used as the control variable for the control. Alternatively or additionally, the duty cycle of the low-frequency control of the second switch S PWM can be used.
Ist die Steuergröße die Einschaltzeitdauer Ton des Wandlers, so kann die Abschaltschwelle für den ersten Schalter SW der Steuereinheit abhängig von dem Mittelwert des Stroms über dem ersten Schalter SW verschoben werden. Das Tastverhältnis der niederfrequenten PWM-Ansteuerung kann zumindest in einem Teilbereich des Betriebs der Last, beispielsweise bei hohen Helligkeiten, d.h. bei einem Dimmgrad von beispielsweise um 100%, bei einem Einschaltverhältnis von 100% oder nah an diesem Bereich eingestellt werden. Hier kann die Höhe des Stroms durch die Last und somit die Helligkeit des von den Leuchtmitteln emittierten Lichts durch die Anpassung der Abschaltschwelle für den ersten Schalter SW und somit über die Steuergröße der Einschaltzeitdauer Ton des Konverters beeinflusst werden. If the control variable is the switch-on time T on of the converter, the switch-off threshold for the first switch S W of the control unit can be shifted depending on the mean value of the current across the first switch S W. The duty cycle of the low-frequency PWM control can be set at least in a partial range of the operation of the load, for example at high brightness, ie at a dimming level of, for example, 100%, at a duty cycle of 100% or close to this range. Here, the height of the current through the load and thus the brightness of the light emitted by the bulbs can be influenced by the adjustment of the switch-off threshold for the first switch S W and thus on the control variable of the switch-on time T on of the converter.
Es ist jedoch auch möglich, dass eine kombinierte Änderung sowohl des Tastverhältnisses der niederfrequenten PWM Ansteuerung des zweiten Schalters SPWM als auch die Anpassung der Abschaltschwelle für den ersten Schalter SW zumindest in einem Teilbereich des Betriebs der Last erfolgen kann. Alternativ kann in einem Teilbereich des Betriebs der Last auch nur eine Anpassung der Abschaltschwelle des ersten Schalters SW erfolgen. However, it is also possible that a combined change of both the duty cycle of the low-frequency PWM control of the second switch S PWM and the adaptation of the switch-off threshold for the first switch S W can be effected at least in a partial region of the operation of the load. Alternatively, only an adaptation of the switch-off threshold of the first switch S W can take place in a partial region of the operation of the load.
Die Steuereinheit SE erfasst weiter vorzugsweise ein Signal, dass die Versorgungsspannung VBUS wiedergibt. Ein Signal, das einen Strom durch einen Schalter SW wiedergibt (in den Einschaltzeitdauern des zweiten Schalters SW) kann ebenso erfasst werden. Der optionale Kondensator CLED, der parallel zur Last LED vorgesehen sein kann, vermeidet, dass der Strom durch die Last dem Verlauf des Stroms durch die Spule Lbuck folgt. Bei nichtleitend fähig geschalteten ersten Schalter SW, d.h. insbesondere während der Phase der Entmagnetisierung der Spule Lbuck kann der Strom durch die LED aufgrund der in dem Energiespeicher CLED zwischengespeicherten Energie aufrecht erhalten werden. Ein die Busspannung wiedergebendes Spannungssignal VBUS_Sense kann beispielsweise an einem Spannungsteiler erfasst werden, der in
Das niederfrequente PWM Signal muss nicht von der Steuereinheit SE selbst erzeugt werden, sondern kann auch von außerhalb durch ein extern zugeführtes PWM Steuersignal zugeführt werden. The low-frequency PWM signal need not be generated by the control unit SE itself, but can also be supplied from outside by an externally supplied PWM control signal.
Der in
Wie in
Das Einschalten, bzw. Abschalten der zusätzlichen Filterkomponente Cadapt der Filterschaltung, kann auch durch aktivieren, bzw. deaktivieren des Schalters SF durch eine von der Steuereinheit SE separat vorgesehene Steuerschaltung, beispielsweise einem Mikrocontroller, ASIC, IC, ... erfolgen, dem/der die Dimminformation Dim zugeführt wird, bzw. der/die die Dimminformation Dim auf Basis von dem zugeführten Parametern generiert (beispielsweise Spannungswerte, die von einem Bewegungsmelder zugeführt werden). Switching on or switching off the additional filter component C adapt the filter circuit can also be done by activating or deactivating the switch S F by a separately provided by the control unit SE control circuit, such as a microcontroller, ASIC, IC, ..., the / to which the dimming information Dim is supplied, or which generates the dimming information Dim on the basis of the supplied parameters (for example voltage values supplied by a motion detector).
Selbstverständlich ist es auch möglich, dass Eigenschaften der Filterschaltung adaptiv mit dem Dimmgrad auch durch zu- bzw. abschalten oder auch einem verstellen anderer, die Filtereigenschaften bestimmender passiver Bauteile durch die Steuereinheit SE verändert werden. Dies kann beispielsweise durch abschalten und/oder zuschalten von Induktivitäten, Kapazitäten oder Widerständen erfolgen. Of course, it is also possible that properties of the filter circuit are adaptively changed with the degree of dimming by switching on or off or even an adjustment of other, the filter characteristics of determining passive components by the control unit SE. This can be done, for example, by switching off and / or switching on inductors, capacitors or resistors.
Dabei ist zu bemerken, dass sich der gezeigte getaktete Wandler auf den Schaltungsteil eines Betriebsgeräts zwischen einem die Busspannung stabilisierenden Speicherkondensator (nicht gezeigt) und der LED-Strecke an den Anschlüssen A, B bezieht. Insbesondere tritt der Rippel also an der Spannung des Speicherkondensators auf. It should be noted that the clocked converter shown relates to the circuit part of an operating device between a bus voltage stabilizing storage capacitor (not shown) and the LED track at the terminals A, B. In particular, the ripple thus occurs at the voltage of the storage capacitor.
Wie bereits erwähnt, erfolgt die Modulation mittels der PWM Ansteuerung des zweiten Schalters SPWM abhängig von einem von der Steuereinheit einzustellenden Dimmgrad. Insbesondere kann in der Steuereinheit SE ein Schwellenwert abgespeichert sein. Beispielsweise kann dieser Schwellenwert einem Dimmgrad von 1–5% entsprechen, aber beispielsweise auch einem Dimmgrad von ca. 50% bis 55%. Unterhalb dieses Schwellenwertes, d.h. wenn ein Dimmgrad von weniger als ca. 1–5% bzw. ca. 50–55% eingestellt werden soll, erfolgt eine Überlagerung mit einem PWM-Signal. Bei hohen Dimmgraden, d.h. insbesondere bei Dimmgraden, die über dem Schwellenwert liegen, erfolgt eine Überlagerung der Spannung an dem Leuchtmittel mit einer Amplitudenmodulation. As already mentioned, the modulation takes place by means of the PWM control of the second switch S PWM as a function of a dimming level to be set by the control unit. In particular, a threshold value can be stored in the control unit SE. For example, this threshold may correspond to a dimming level of 1-5%, but for example also a dimming level of about 50% to 55%. Below this threshold value, ie when a dimming level of less than approximately 1-5% or approximately 50-55% is to be set, an overlay with a PWM signal takes place. At high dimming levels, ie in particular at dimming levels which are above the threshold value, a superimposition of the voltage on the lighting means takes place with an amplitude modulation.
Das für die Leuchtmittel Versorgungsspannung vorgesehene Filter weist dabei beim Dimmen mittels der PWM-Modulation eine andere Kennlinie, beispielsweise eine höhere Grenzfrequenz, auf, wobei bei höheren Dimmgraden eine Amplitudenmodulation überlagert wird und somit einen Amplitudenmodulationsdimmen erfolgt. The filter provided for the lighting supply voltage filter has during dimming by means of the PWM modulation another characteristic, for example, a higher cutoff frequency, at higher dimming levels amplitude modulation is superimposed and thus takes an amplitude modulation dimming.
Das dynamisch einstellbare Filter beeinflusst dabei bei niedrigeren Dimmgraden die Kurvenform des PWM-Signals weniger stark. Dies wird durch zuschalten der Filterkapazität Cadapt beispielsweise dadurch erreicht, dass bei Dimmgraden unter 10% die Kapazität Cadapt durch die Aktivierung des Schalters SF abgeschaltet bzw. überbrückt wird, um eine Farbverschiebung zu vermeiden. Bei größeren Strömen wird hingegen die Kapazität Cadapt hinzugeschaltet, um den Rippelstrom auf ein für die Last spezifiziertes Maß zu beschränken. The dynamically tunable filter lessens the waveform of the PWM signal at lower dimming levels. This is achieved by switching on the filter capacitance C adapt, for example, in that at dimming levels below 10%, the capacitance C adapt is switched off or bypassed by the activation of the switch S F in order to avoid a color shift. For larger currents, however, the capacitance C adapt is added to limit the ripple current to a level specified for the load.
Es ist zu verstehen, dass die Filterschaltung auch andere Filter als den genannten LC-, bzw. CLC-Filter aufweisen kann, und dass andere Elemente durch Aktivierung bzw. Deaktivierung des Schalters SF adaptiv zu- oder abgeschaltet werden können. Weiter ist zu verstehen, dass beispielsweise auch graduell einstellbare Komponenten einer Filterschaltung durch entsprechende Veränderung ihrer Ansteuerung durch die Steuereinheit SE verändert werden können, womit insgesamt auch das Verhalten der Filterschaltung verändert wird. It is to be understood that the filter circuit may also comprise filters other than the said LC or CLC filter, and that other elements may be adaptively switched on or off by activating or deactivating the switch S F. Furthermore, it is to be understood that, for example, also gradually adjustable components of a filter circuit can be changed by a corresponding change in their control by the control unit SE, whereby overall the behavior of the filter circuit is also changed.
Daher kann die Filterschaltung, insbesondere als ein Tiefpaß- oder ein Bandpaß-Filter vorgesehen sein, die den Rippel verkleinert. Therefore, the filter circuit, in particular as a low-pass filter or a band-pass filter may be provided, which reduces the ripple.
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