DE19613703C2 - Circuit arrangement for dimming an electronic transformer - Google Patents

Circuit arrangement for dimming an electronic transformer

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Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Dimmen eines elektronischen Transformators, insbeson­ dere für Niedervolthalogenlampen.The invention relates to a circuit arrangement for Dimming an electronic transformer, in particular for low-voltage halogen lamps.

Es sind elektronische Transformatoren als bekannt vorausgesetzt, die über eine Phasenanschnitts- oder Phasenabschnitts­ schaltung zum Dimmen gesteuert werden. Aufgrund die­ ser Phasenanschnittssteuerung werden zwangsläufig Netzstromoberschwingungen und geringe Leistungsfak­ toren erzeugt, die erhebliche Netzstörungen verursa­ chen und die Netzqualität herabsetzen. Des weiteren wird durch Kaskadierung der Leistungsteile eine höhe­ re Verlustleistung in Kauf genommen.Electronic transformers are assumed to be known, which over a leading edge or trailing edge circuit for dimming can be controlled. Because of the This phase control will be inevitable Mains harmonics and low power factor gates generated, which causes significant network interference and reduce the network quality. Furthermore becomes a height by cascading the power units re power loss accepted.

Aus dem DE 93 05 638 U1 ist eine Vorrichtung zur wahlweisen Steuerung der elektrischen Ausgangslei­ stung von in den Niedervoltbereich transformierter Wechselspannung mit einem Transformator und einem Dimmer bekannt, wobei der Transformator mit einer Dimmeraufnahme zum wahlweisen Aufstecken bei gleich­ zeitiger elektrischer Kontaktierung und Abnehmen des Dimmers versehen ist.DE 93 05 638 U1 describes a device for optional control of electrical output lines of transformed into the low voltage range  AC voltage with one transformer and one Known dimmer, the transformer with a Dimmer holder for optional attachment at the same time early electrical contact and removal of the Is provided.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Dimmen von elektronischen Transformatoren zu schaffen, die geringe Netzstrom­ oberschwingungen erzeugt und einen hohen Leistungs­ faktor mit geringen Verlustleistungen aufweist.The invention is therefore based on the object Circuit arrangement for dimming electronic Transformers to create the low grid current  harmonics generated and high power factor with low power dissipation.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.This object is achieved by the kenn Drawing features of the main claim solved.

Dadurch, daß ein PWM-Generator, an dessen Eingang eine für das Dimmen veränderbare Steuerspannung an­ liegt, mindestens zwei elektronische Leistungsschal­ ter in Halbbrückenschaltung ansteuert, wobei an dem Verbindungspunkt zwischen den Schaltern der Transfor­ mator liegt, werden praktisch dieser Dimmer und ein elektronischer Transformator zu einer Einheit zusam­ mengefügt, wobei diese Einheit fast alle Vorausset­ zungen eines rein "ohmschen" Verbrauchers erfüllt; der Leistungsfaktor ist nahezu 1, und die Netz­ oberschwingungen werden auf ein äußerst geringes Maß reduziert.By having a PWM generator at its input a variable control voltage for dimming is at least two electronic power scarf controlled in half-bridge circuit, at which Connection point between the Transfor switches mator is practically this dimmer and a electronic transformer into one unit quantity-added, this unit almost all prerequisites tongues of a purely "ohmic" consumer fulfilled; the power factor is almost 1, and the grid Harmonics are kept to an extremely low level reduced.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnah­ men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse­ rungen möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß eine Diode in den Brückenzweig der Leistungsschalter ge­ schaltet ist, die ein Entladen der Halbbrückenschal­ tung bzw. einen Stromfluß nach Masse verhindert. Da­ durch ist ein störungsfreier Betrieb bei allen Tast­ verhältnissen der Ansteuersignale der Leistungsschal­ ter möglich.By the measure specified in the subclaims Men are advantageous further training and improvements possible. It is particularly advantageous that a Diode ge in the bridge branch of the circuit breaker which is an unloading of the half-bridge scarf device or a current flow to ground prevented. There is a trouble-free operation with all buttons conditions of the control signals of the power scarf possible.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung darge­ stellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt die schal­ tungsgemäße Ausgestaltung der Schaltungsanordnung zum Dimmen von elektronischen Transformatoren, insbeson­ dere für Niedervolthalogenlampen. An embodiment is shown in the drawing represents and is in the description below explained in more detail. The only figure shows the scarf Design of the circuit arrangement for Dimming electronic transformers, in particular for low-voltage halogen lamps.  

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Schal­ tungsanordnung zum Dimmen eines HF-Transformators 7 dargestellt, wobei die Sekundärseite des Transforma­ tors mit einer Niedervolthalogenlampe 8 verbunden ist. Die Schaltungsanordnung besteht aus einem Funk­ entstörfilter l, das mit dem Netz verbunden ist, ei­ nem Brückengleichrichter, der an dem Ausgang des Funkentstörfilters 1 liegt, einer Leistungsstufe 2, deren Versorgungsspannung die vom Brückengleichrich­ ter 9 gleichgerichtete Spannung darstellt, und einem PWM-Generator 5, an dessen Eingang die für das Dimmen benötigte Steuerspannung, z. B. zwischen 1 und 10 V, liegt und dessen Ausgang die Leistungsstufe 2 steu­ ert. Die Leistungsstufe weist zwei elektronische Lei­ stungsschalter 3, 4 auf, die beispielsweise als MOS- FETs, IGBTs, Leistungstransistoren oder dergleichen ausgebildet sein können und die in eine Halbbrücke geschaltet sind. Der Verbindungspunkt zwischen den zwei Leistungsschaltern 3, 4 ist mit der Primärwick­ lung des HF-Transformators 7 verbunden, und die Lei­ stungsschalter selbst werden jeweils durch eine Frei­ laufdiode 10, 11 überbrückt. Weiterhin sind zwischen die Versorgungsspannung und zweiten Anschluß der Pri­ märwicklung sowie zwischen diesem Anschluß und Masse jeweils ein Kondensator 13, 14 geschaltet, die die Passivbauteile der Halbbrücke bilden. Die Ausgänge des PWM-Generators 5 sind mit den Steuerelektroden der elektronischen Leistungsschalter 3, 4 verbunden. Zur Verhinderung der Entladung der Halbbrücke bei nicht angesteuerten Leistungsschaltern ist eine Diode 6 in den Brückenzweig geschaltet, die über einen Wi­ derstand 12 an Masse liegt. Zur Abtastung der von den Leistungsschaltern 3, 4 gelieferten Signale und des durch die Diode 6 fließenden Stroms sind Eingänge des PWM-Generators mit dem Verbindungspunkt der Lei­ stungsschalter 3, 4 und mit dem Verbindungspunkt der Diode 6 und des Widerstands 12 verbunden.In the figure, an embodiment of the circuit arrangement for dimming an RF transformer 7 is shown, wherein the secondary side of the transformer is connected to a low-voltage halogen lamp 8 . The circuit arrangement consists of a radio interference filter 1, which is connected to the network, egg nem bridge rectifier, which is located at the output of the radio interference filter 1 , a power stage 2 , the supply voltage of which represents the voltage rectified by the bridge rectifier 9 , and a PWM generator 5 , at the input of which the control voltage required for dimming, e.g. , Between 1 and 10 V, and whose output power level 2 steu ert. The power stage comprises two electronic Lei-breakers 3, 4, which can for example be designed as MOSFETs, IGBTs, power transistors or the like, and in a half-bridge are switched. The connection point between the two circuit breakers 3 , 4 is connected to the primary winding of the HF transformer 7 , and the circuit breakers themselves are each bridged by a free-wheeling diode 10 , 11 . Furthermore, a capacitor 13 , 14 are connected between the supply voltage and the second terminal of the primary winding and between this terminal and ground, which form the passive components of the half-bridge. The outputs of the PWM generator 5 are connected to the control electrodes of the electronic circuit breakers 3 , 4 . To prevent the half-bridge from being discharged when the circuit breakers are not activated, a diode 6 is connected to the bridge branch, which is connected to ground via a resistor 12 . For sampling the signals supplied by the circuit breakers 3 , 4 and the current flowing through the diode 6 , inputs of the PWM generator are connected to the connection point of the circuit breaker 3 , 4 and to the connection point of the diode 6 and the resistor 12 .

Da der Leistungsschalter 3 an Hochpotential liegt, wird zumindest dieser Schalter von einem potential­ freien Ausgang des PWM-Generators angesteuert, d. h. in der Ausgangsstufe des PWM-Generators 5 ist ein Impulsübertrager oder ein Optokoppler vorgesehen.Since the power switch 3 is at high potential, at least this switch is controlled by a potential-free output of the PWM generator, ie a pulse transformer or an optocoupler is provided in the output stage of the PWM generator 5 .

Die Funktionsweise der Schaltungsanordnung ist wie folgt: Die Netzspannung gelangt über das Funkentstör­ filter 1 auf den Brückengleichrichter 9, der die Ver­ sorgungsspannung für die Leistungsstufe 2 liefert. Abhängig von der an dem PWM-Generator anliegenden Steuerspannung werden die Leistungsschalter 3, 4 mit unterschiedlichen Tastverhältnissen angesteuert, wo­ bei der PWN-Generator 5 zwei gegenphasige Rechtecksi­ gnale erzeugt, die abwechselnd die Leistungsschalter 3, 4 durchschalten. Je nach Pulsdauer, d. h. je nach anliegender Steuerspannung, erhält der HF-Transforma­ tor mehr oder weniger Energie, so daß die Halogenlam­ pe 8 einen größeren oder kleineren Lichtstrom lie­ fert.The functioning of the circuit arrangement is as follows: The mains voltage passes through the radio interference suppression filter 1 to the bridge rectifier 9 , which supplies the supply voltage for power stage 2 . Depending on the control voltage applied to the PWM generator, the circuit breakers 3 , 4 are actuated with different duty cycles, where two opposite-phase rectangular signals are generated in the PWN generator 5 , which switch through the circuit breakers 3 , 4 alternately. Depending on the pulse duration, ie depending on the applied control voltage, the HF transformer receives more or less energy, so that the Halogenlam pe 8 produces a greater or lesser luminous flux.

Die Diode 6 verhindert einen Stromfluß nach Masse bei nicht angesteuerten Leistungsschaltern 3, 4, wodurch das Schaltverhalten der Leistungsschalter verbessert wird.The diode 6 prevents a current flow to ground when the circuit breakers 3 , 4 are not activated, as a result of which the switching behavior of the circuit breakers is improved.

Der PWM-Generator 5 tastet den Strom am Verbindungs­ punkt zwischen Diode 6 und Widerstand 12 ab und ver­ gleicht ihn z. B. mit einem Sollwert und schaltet gegebenenfalls, d. h. im Störungsfall, die Ansteuersi­ gnale an die Leistungsschalter ab. Auch die Mittel­ punktsspannung zwischen den beiden Leistungsschaltern 3, 4 wird erfaßt und mit den Ansteuersignalen vergli­ chen, so daß auch dadurch ein Störungsfall erkannt wird.The PWM generator 5 samples the current at the connection point between diode 6 and resistor 12 and compares it z. B. with a setpoint and if necessary, ie in the event of a fault, the Ansteuersi signals to the circuit breaker. The center point voltage between the two circuit breakers 3 , 4 is detected and compared with the control signals, so that a malfunction is also recognized.

Claims (6)

1. Schaltungsanordnung zum Dimmen eines elektroni­ schen Transformators, insbesondere für Nieder­ volthalogenlampen, gekennzeichnet durch minde­ stens zwei elektronische Leistungsschalter (3, 4) in Halbbrückenschaltung, die mit dem Transfor­ mator (7) verbunden sind, und einen die Lei­ stungsschalter (3, 4) ansteuernden PWM-Generator (5), an dessen Eingang eine für das Dimmen ver­ änderbare Steuerspannung anliegt.1. Circuit arrangement for dimming an electronic transformer, in particular for low-voltage lamps, characterized by at least two electronic circuit breakers ( 3 , 4 ) in a half-bridge circuit, which are connected to the transformer ( 7 ), and one of the circuit breakers ( 3 , 4 ) driving PWM generator ( 5 ), at the input of which a changeable control voltage is applied for dimming. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Brückenzweig der Lei­ stungsschalter (3, 4) eine Diode (6) geschaltet ist, derart, daß sie ein Entladen der Halbbrückenschaltung bei nicht angesteuerten Leistungsschaltern (3, 4) verhindert.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that in the bridge branch of the Lei circuit breaker ( 3 , 4 ) a diode ( 6 ) is connected such that it prevents the half-bridge circuit from being discharged when the circuit breakers ( 3 , 4 ) are not activated ( 3 , 4 ). 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß ein die Versorgungs­ spannung für die Halbbrückenschaltung liefernder Brückengleichrichter (9) vorgesehen ist, der über ein Funkentstörfilter (1) mit der Netzver­ sorgung verbunden ist.3. A circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that a bridge rectifier ( 9 ) supplying the supply voltage for the half-bridge circuit is provided, which is connected to the mains supply via a radio interference filter ( 1 ). 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der an dem hohen Potential liegende Leistungs­ schalter (3,4) potentialfrei vom PWM-Generator angesteuert wird.4. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least the high-potential power switch ( 3,4 ) is driven potential-free by the PWM generator. 5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß über die Steuerspannung des PWM-Generators (5) das Tast­ verhältnis seiner Ausgangsspannung veränderbar ist.5. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that via the control voltage of the PWM generator ( 5 ) the duty cycle of its output voltage is variable. 6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überwa­ chungsschaltung vorgesehen ist, die den durch die Diode fließenden Strom und/oder die von den Leistungsschaltern (3, 4) gelieferten Impuls­ signale überwacht und im Störungsfall den PWM- Generator (5) abschaltet.6. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that a monitoring circuit is provided which monitors the current flowing through the diode and / or the pulse signals supplied by the circuit breakers ( 3 , 4 ) and the PWM in the event of a fault Generator ( 5 ) switches off.
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