DE19823311A1

DE19823311A1 - Helligkeitssteuerung zum Dimmen konventionell gewickelter Transformatoren mit sekundärseitigen Niedervolthalogenlampen nach dem Phasenanschnittprinzip

Info

Publication number: DE19823311A1
Application number: DE19823311A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Krause
Original assignee: Insta Elektro GmbH and Co KG
Current assignee: Insta GmbH
Priority date: 1998-05-26
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 1999-12-02
Anticipated expiration: 2018-05-27
Also published as: DE19823311C2

Abstract

Es wird eine Helligkeitssteuerung für konventionell gewickelte Transformatoren mit sekundärseitigen Niedervolthalogenlampen mit einer zur Last liegenden MOS-FET- oder IGBT-Endstufe, die nach dem Phasenanschnittprinzip so arbeitet, daß im normalen Betrieb im Stromnulldurchgang abgeschaltet wird, jedoch bei Auftreten eines überhöhten Stromes oder Kurzschlusses die Endstufe abschaltbar ist und sich somit selbst schützt, beschrieben. Das wesentliche der Erfindung liegt darin, daß zum Erkennen des Stromnulldurchgangs ein Komparator eingesetzt wird, der unmittelbar und in weiten Bereichen nahezu unabhängig von der Lasthöhe den Stromnulldurchgang über der Endstufe erkennt und somit der Steuereinheit ermöglicht, die Last fehlerfrei zu steuern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Helligkeitssteuerung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 44 41 733 A1 ist z. B. eine Steuerung bekannt, die den Gleichstromanteil bei induktiven Lasten über der Endstufe durch eine Mittelwertbildung der Endstufenspannung erkennt und diese Spannung als Regelspannung einem nachfolgenden Fensterkomparator zuführt und diese mit einem gefilterten Netzsignal vergleicht und so die Ansteuerung der Endstufe durch Verschiebung der Zündwinkel so verändert, daß der Mittelwert zu Null wird und damit kein schädlicher Gleichstrom durch die Last fließen kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine Schaltungsanordnung in der Weise zu konzipieren, daß konventionell gewickelte Transformatoren stufenlos so gesteuert werden, daß beim Auftreten von Kurzschlüssen oder Überströmen die Anordnung nicht zerstört wird und sich selbst schützt, ohne eine Schmelzsicherung wechseln zu müssen. Weiterhin muß der problemlose Betrieb von induktiven Lasten, d. h. nicht ausgelasteten Transformatoren bis hin zum Leerlauf gewährleistet sein. Das Ziel dieser Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Mittel erreicht. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruchs 2.

Die Erfindung bezweckt, daß der Stromnulldurchgang der Last durch einen Komparator erkannt wird, der parallel zur MOS-FET oder IGBT Endstufe liegt und somit unmittelbar und unabhängig von der Lastleistungshöhe den Stromnulldurchgang erfaßt und einer Steuerschaltung zuführt, die die Endstufe abschaltet, um Überspannungen durch die in der induktiven Last gespeicherten Energie zu verhindern. Darüber hinaus wird bei MOS-FET- Endstufen eine besondere Art der Ansteuerung gewählt, in dem immer nur einer der MOS- FETs durchgesteuert wird und somit bei dem anderen die im MOS-FET eingebaute Inversdiode wirksam wird und aufgrund des nun definierten Pegels auch Stromnulldurchgänge kleiner Lastströme einwandfrei erkannt werden können.

Ein Problem beim Steuern von induktiven Lasten ist der große Lastbereich, den die Endstufe aussteuern muß und bei dem immer einwandfrei der Stromnulldurchgang durch die Last erkannt werden muß, vor allem dann, wenn der Erkennungsschaltung keine Wechselspannung, sondern eine pulsierende Gleichspannung zur Verfügung gestellt wird. Um auch höhere Lasten dimmen zu können, ist es die vordringliche Aufgabe, die Leitendverluste der Halbleiterendstufe möglichst klein zu halten, da diese als Verlustwärme an die unmittelbare Umgebung abgegeben werden muß. Die so entstehende Umgebungstemperatur bestimmt die erzielbare Leistung des Gerätes, die mit einer solchen Endstufe zu steuern ist. Um Leitendverluste möglichst gering zu halten, verwendet man vorzugsweise MOS-FETs mit niedrigem R_DSon oder IGBTs mit kleiner Sättigungsspannung. Hierbei entsteht aber ein erhebliches Problem bei nicht ausgelasteten oder gar leerlaufenden Transformatoren, die nicht selten nur noch einer Last von einigen wenigen Watt entsprechen. Dieser Fall tritt z. B. ein, wenn die angeschlossenen Niedervolthalogenlampen ausfallen, oder eine Fehlinstallation vorliegt. Hat man nun aus den oben angeführten Gründen einen Leistungsschalter mit niedrigen Leitendverlusten gewählt, wird es schwierig daraus noch den exakten Stromnulldurchgang zu ermitteln. Dies kann erfindungsgemäß durch eine Schaltung gemäß der Zeichnungsfigur realisiert werden, wobei ein Komparator 3 benutzt wird, der parallel zur Endstufe 1 liegt. Da dieser schon bei sehr kleinen Spannungsunterschieden am Eingang eine sehr hohe Leerlaufverstärkung am Ausgang aufweist, so daß der Stromnulldurchgang nahezu leistungsunabhängig ermittelt werden kann wodurch der Steuerschaltung (2) die Möglichkeit gegeben wird, die Leistungsschalter unmittelbar im Stromnulldurchgang zu schalten und damit eine Überspannung durch eventuell in der Induktivität gespeicherte Energie vermieden werden kann.

Bei verschiedenen, vorzugsweise leerlaufenden konventionell gewickelten Transformatoren ist selbst dies nicht ausreichen, da die Spannungsunterschiede über der Endstufe in den Bereich der Offsetgrößen des Komparators (3) fallen. Um aber auch bei diesen Lasten noch eindeutige Signale erreichen zu können, wird die Endstufe (1) gezielt gesteuert. Es wird jeder Schalter der Endstufe (1) separat durch die Schaltglieder (4) und (5) angesteuert, so daß bei dem anderen, der gesperrt bleibt, die eingebaute Inversdiode leitend wird, die immer einen definierten und nahezu lasthöhenunabhängigen Spannungsunterschied am Komparatoreingang (3) erzeugt. Somit bleibt die Endstufe (1) und damit auch die Last (6) immer eindeutig regelbar und die Steuereinheit hat so die Möglichkeit durch geeignete Ansteuerung einen eventuell durch die Last (6) auftretenden Gleichstrom, der zur Zerstörung der gesamten Anordnung führen könnte, zu verhindern.

Claims

1. Helligkeitssteuerung für konventionell gewickelte Transformatoren mit sekundärseitigen Niedervolthalogenlampen mit einer zur Last liegenden MOS-FET- oder IGBT Endstufe, die nach dem Phasenanschnittprinzip so arbeitet, daß im normalen Betrieb im Stromnulldurchgang abgeschaltet wird, jedoch bei Auftreten eines überhöhten Stromes oder Kurzschlusses die Endstufe abschaltbar ist und sich somit selbst schützt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erkennen des Stromnulldurchgangs ein Komparator (3) eingesetzt wird, der unmittelbar und in weiten Bereichen nahezu unabhängig von der Lasthöhe den Stromnulldurchgang über der Endstufe (1) erkennt und somit der Steuereinheit (2) ermöglicht, die Last fehlerfrei zu steuern.

2. Helligkeitssteuerschaltung nach Anspruch 1 die auch Stromnulldurchgänge bei noch kleineren Lastströmen, die z. B. durch leerlaufende konventionell gewickelte Transformatoren hervorgerufen werden, erkennen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstufenschalter durch separate Stellglieder (4) und (5) derart gesteuert werden können, daß immer nur einer der Schalter leitend ist und so der Laststrom durch die eingebaute Inversdiode des anderen Schalters fließen muß und dort einen definierten lastleistungsunabhängigen Spannungsabfall hervorruft, der dem Komparator (3) zugeführt werden kann.