DE202017101093U1 - Switching regulator for operating light bulbs - Google Patents

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Abstract

Schaltregler zum Betreiben von einem oder mehreren Leuchtmitteln (6), aufweisendeine Steuerschaltung (7), die dazu ausgelegt ist, mittels Ansteuerung eines mit einer Spule (L) gekoppelten Schalters (S) den Schaltregler (1) in einem diskontinuierlichen Betriebsmodus zu betreiben, undMittel (R) zum direkten oder indirekten Erfassen des durch die Spule (L) fließenden Stroms (i) und zur Zuführung eines diesen Strom (i) wiedergebenden ersten Signals an die Steuerschaltung (7), wobeidie Steuerschaltung (7) dazu ausgelegt ist,- den Schalter (S) auszuschalten, wenn das erste Signal anzeigt, dass der Strom eine Abschaltschwelle (i) erreicht hat, und- den Wiedereinschaltzeitpunkt des Schalters (S) auf Grundlage einer einer vorgegebenen Abgabeleistung des Schaltreglers zugeordneten Zeitspanne (T) zwischen zwei Wiedereinschaltzeitpunkten zu bestimmen.A switching regulator for operating one or more light sources (6), comprising a control circuit (7) adapted to operate the switching regulator (1) in a discontinuous mode of operation by driving a switch (S) coupled to a coil (L), andmeans (R) for directly or indirectly detecting the current (i) flowing through the coil (L) and for supplying a first signal representing this current (i) to the control circuit (7), the control circuit (7) being adapted to operate Switch off switch (S) when the first signal indicates that the current has reached a switch-off threshold (i), and- determine the switch-on time of the switch (S) based on a time interval (T) associated with a predetermined output of the switching regulator between two switch-on times ,

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schaltregler zum Betreiben von Leuchtmitteln. Die Erfindung betrifft insbesondere Schaltregler, die in Betriebsgeräten zum Versorgen von Leuchtdioden eingesetzt werden.The present invention relates to a switching regulator for operating lamps. In particular, the invention relates to switching regulators which are used in operating devices for supplying light-emitting diodes.

Ein Betriebsgerät zum Versorgen von Leuchtdioden ist aus der WO 2014/176609 A1 bekannt. Solche Betriebsgeräte dienen hauptsächlich dazu, eine gewünschte Energieversorgung für das Leuchtmittel, wie zum Beispiel einer Leuchtdiode (LED) oder mehrere in Serie und/oder parallel verschaltete Leuchtdioden, bereitzustellen. Zusätzliche Funktionen, wie das Dimmen der Leuchtmittel, die Veränderung/Anpassung der Lichtfarbe oder die Kompensation von Schwankungen der Eingangsspannung, können in dem Betriebsgerät vorgesehen sein.An operating device for supplying light-emitting diodes is from WO 2014/176609 A1 known. Such operating devices are mainly used to provide a desired power supply for the light source, such as a light emitting diode (LED) or more in series and / or parallel light emitting diodes. Additional functions, such as dimming the lamps, changing / adjusting the color of the light or compensating for fluctuations in the input voltage, may be provided in the operating device.

Die Lichtabstrahlung einer Leuchtdiode hängt vom Stromfluss durch die Leuchtdiode ab. Zur Helligkeitssteuerung oder Helligkeitsregelung werden Leuchtdioden daher typischerweise in einem Modus betrieben, in dem der Stromfluss durch die Leuchtdiode von dem Betriebsgerät gesteuert oder geregelt wird.The light emission of a light emitting diode depends on the current flow through the light emitting diode. For brightness control or brightness control, light-emitting diodes are therefore typically operated in a mode in which the current flow through the light-emitting diode is controlled or regulated by the operating device.

Zur Ansteuerung von Leuchtdioden können in den Betriebsgeräten Schaltregler verwendet werden, beispielsweise Aufwärts-, Invers- oder Sperrwandler, die in der Technik auch als Boost-, Buck-Boost-Konverter bzw. Flyback-Konverter bezeichnet werden. In einem derartigen Schaltregler steuert eine Steuereinrichtung einen schnellen Schalter an, der im eingeschalteten Zustand einen Stromfluss durch eine Spule bewirkt und nach dem Erreichen eines vorgegebenen Stroms (Abschaltschwelle) ausgeschaltet wird. Nach dem Ausschalten treibt die Spule den Strom über eine Diode in den Ladekondensator und zur Leuchtdiode.To control LEDs can be used in the operating devices switching regulator, such as up, inverse or flyback converter, which are referred to in the art as a boost, buck-boost converter or flyback converter. In such a switching regulator, a control device activates a fast switch which, when switched on, causes current to flow through a coil and is switched off after reaching a predetermined current (switch-off threshold). After switching off, the coil drives the current through a diode into the charging capacitor and to the LED.

Die Schaltregler werden je nach Anwendung im kontinuierlichen Betriebsmodus, bei dem der Schalter wiedereingeschaltet wird, bevor der Strom durch die Spule auf null abgesunken ist, im Grenzbetrieb, bei dem der Schalter wiedereingeschaltet wird, sobald der Spulenstrom auf null abgesunken ist oder die Nulllinie mit einer positiven Flanke erreicht, oder im diskontinuierlichen Betriebsmodus betrieben, bei dem der Schalter nicht sofort wiedereingeschaltet wird, sobald der Spulenstrom auf null abgesunken ist bzw. die Nulllinie mit einer positiven Flanke erreicht.The switching regulators, depending on the application in the continuous mode of operation, in which the switch is switched back to before the current through the coil has dropped to zero, in the limit mode, in which the switch is switched back as soon as the coil current has dropped to zero or the zero line with a reached positive edge, or operated in the discontinuous operating mode in which the switch is not immediately switched back on when the coil current has dropped to zero or reaches the zero line with a positive edge.

Im diskontinuierlichen Betriebsmodus (lückender Betrieb) wird ein Dimmen der Leuchtdiode oder das Einstellen einer gewünschten Abgabeleistung des Schaltreglers über eine Verkleinerung bzw. Vergrößerung der Totzeit erreicht. Die Totzeit ist die Zeitdauer vom Zeitpunkt, bei dem der Spulenstrom auf null abgesunken ist, bis zum Wiedereinschalten des Schalters.In the discontinuous operating mode (blanking operation), a dimming of the LED or the setting of a desired output power of the switching regulator via a reduction or increase in the dead time is achieved. The dead time is the time from when the coil current has dropped to zero until the switch is turned on again.

Treten in der Eingangsspannung des Schaltreglers Schwankungen auf, können diese insbesondere bei Schaltreglern, bei denen kein Strom in der Einschaltphase ausgegeben wird, zu sichtbaren Schwankungen in der Helligkeit der Leuchtdiode führen.If fluctuations occur in the input voltage of the switching regulator, these can lead to visible fluctuations in the brightness of the light-emitting diode, in particular in the case of switching regulators in which no current is output in the switch-on phase.

Sinkt beispielsweise die Eingangsspannung ab, vergrößert sich die Einschaltdauer des Schalters, da die Abschaltschwelle erst zu einem späteren Zeitpunkt erreicht wird. Bei konstanter Totzeit auf Grund einer trägen oder fehlenden Regelung des mittleren Abgabestroms des Schaltreglers, verringert sich somit der mittlere Abgabestrom im Zyklus zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einschaltzeitpunkten.If, for example, the input voltage drops, the switch-on time of the switch increases, since the switch-off threshold is reached only at a later time. With a constant dead time due to a sluggish or lack of control of the average output current of the switching regulator, thus reducing the average output current in the cycle between two successive switch-on.

Um solchen Schwankungen in der Abgabeleistung entgegenzuwirken, wäre eine sehr schnelle Regelung der Totzeit nötig, was den Aufbau des Schaltreglers bzw. des Betriebsgeräts insgesamt komplex und teuer macht.To counteract such fluctuations in the output power, a very fast control of the dead time would be necessary, which makes the structure of the switching regulator or the operating device as a whole complex and expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen und Verfahren anzugeben, die die beschriebenen Probleme verringern. Aufgabe ist es insbesondere, einen Schaltregler und ein Betriebsgerät für Leuchtdioden bereitzustellen, bei denen die Auswirkungen von Schwankungen in der Eingangsspannung mit einem einfachen und kostengünstigen Aufbau verringert werden können.The invention has for its object to provide devices and methods that reduce the problems described. In particular, it is an object to provide a switching regulator and an operating device for light-emitting diodes, in which the effects of fluctuations in the input voltage can be reduced with a simple and inexpensive construction.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die Erfindung wird durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche weitergebildet.This object is achieved according to the features of the independent claims. The invention is further developed by the features of the dependent claims.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Schaltregler zum Betreiben von einem oder mehreren Leuchtmitteln eine Steuerschaltung, die dazu ausgelegt ist, mittels Ansteuerung eines mit einer Spule gekoppelten Schalters den Schaltregler in einem diskontinuierlichen Betriebsmodus zu betreiben, und Mittel zum direkten oder indirekten Erfassen des durch die Spule fließenden Stroms und zur Zuführung eines diesen Strom wiedergebenden ersten Signals an die Steuerschaltung auf. Die Steuerschaltung ist dazu ausgelegt, den Schalter auszuschalten, wenn das erste Signal anzeigt, dass der Strom eine Abschaltschwelle erreicht hat, und den Wiedereinschaltzeitpunkt des Schalters auf Grundlage einer einer vorgegebenen Abgabeleistung des Schaltreglers zugeordneten Zeitspanne (Schaltzyklus/Periode) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wiedereinschaltzeitpunkten zu bestimmen, so dass bei einer Änderung der Einschaltzeitdauer mit konstanter Abschaltschwelle und konstantem Schaltzyklus/Periode die Totzeit variiert.According to the present invention, a switching regulator for operating one or more lighting means comprises a control circuit adapted to operate the switching regulator in a discontinuous operating mode by driving a switch coupled to a coil, and means for detecting the coil directly or indirectly through the coil flowing current and for supplying a current reproducing this first signal to the control circuit. The control circuit is configured to turn off the switch when the first signal indicates that the current has reached a turn-off threshold and to determine the switch-on time of the switch based on a time interval (switching cycle / period) associated with a predetermined output of the switching regulator between two successive reclosing times in such a way that the dead time varies when the switch-on time period with constant switch-off threshold and constant switch cycle / period changes.

Auf diese Weise bleibt auch bei einer Änderung der Einschaltzeitdauer auf Grund von Schwankungen in der Eingangsspannung die Dauer des Schaltzyklus (Periode) konstant, was zu einem konstanten mittleren Abgabestrom führt. In this way, even with a change in the turn-on time due to fluctuations in the input voltage, the duration of the switching cycle (period) remains constant, resulting in a constant average output current.

Die Steuerschaltung kann dazu ausgelegt sein, die Abschaltschwelle und/oder die Zeitspanne in Abhängigkeit von einem empfangenen Dimmsignal zu ändern.The control circuit may be configured to change the shutdown threshold and / or the time period in response to a received dimming signal.

Zusätzlich kann die Steuerschaltung dazu ausgelegt sein, die Abschaltschwelle und/oder die Zeitspanne entsprechend einer Funktion oder einer Tabelle, welche jedem Wert des empfangenen Dimmsignals eine Abschaltschwelle bzw. Zeitspanne zuordnet, zu setzen.In addition, the control circuit may be configured to set the turn-off threshold and / or the time period according to a function or table which assigns a turn-off threshold to each value of the received dimming signal.

Alternativ oder zusätzlich kann der Schaltregler Mittel zum direkten oder indirekten Erfassen des von dem Schaltregler abgegebenen und durch das oder die Leuchtmittel fließenden Stroms oder der an das oder die Leuchtmittel abgegebenen Spannung und zur Zuführung eines diesen Strom oder die Spannung wiedergebenden zweiten Signals an die Steuerschaltung aufweisen, wobei die Steuerschaltung dazu ausgelegt ist, für eine Regelung der Abgabeleistung eine Abweichung der von dem Schaltregler abgegebenen Leistung von der vorgegebenen Abgabeleistung auf Grundlage des zweiten Signals zu bestimmen und zumindest die Zeitspanne entsprechend der bestimmten Abweichung zu ändern, um der Abweichung entgegenzuwirken.Alternatively or additionally, the switching regulator may comprise means for directly or indirectly detecting the current output by the switching regulator and flowing through the lamp or lamps or the voltage supplied to the lamp or lamps and for supplying a second signal representing this current or the voltage to the control circuit wherein the control circuit is adapted to determine a deviation of the output from the switching regulator power from the predetermined output power based on the second signal and at least to change the time period according to the determined deviation to counteract the deviation for a regulation of the output power.

Um zu verhindern, dass bei konstanter oder geänderter Schaltzyklusdauer die Totzeit null wird, kann die Einschaltzeit auf einen Maximalwert begrenzt werden. Der Maximalwert kann vom Hersteller oder Anwender vorgegeben sein oder von der Schaltzyklusdauer und/oder der Abgabeleistung abhängen.In order to prevent the dead time from becoming zero when the cycle duration is constant or changed, the switch-on time can be limited to a maximum value. The maximum value may be specified by the manufacturer or user or may depend on the switching cycle duration and / or the output power.

Eine solche Begrenzung kann auch für die ersten Zyklen nach der Betriebsaufnahme erfolgen. Hierzu weist der Schaltregler Mittel zum Erfassen und Begrenzen der Einschaltzeit auf, wobei der Schalter ausgeschaltet wird, wenn der Maximalwert erreicht ist. Der Schalter kann ein Leistungsschalter, ein Feldeffekttransistor, ein Bipolartransistor oder ein Transistor mit isolierter Gateelektrode sein.Such a limitation can also be made for the first cycles after the start of operation. For this purpose, the switching regulator on means for detecting and limiting the switch-on, wherein the switch is turned off when the maximum value is reached. The switch may be a power switch, a field effect transistor, a bipolar transistor or an insulated gate transistor.

Der Schaltregler kann ein Invers-, Aufwärts- oder Sperrwandler sein.The switching regulator may be an inverse, up or flyback converter.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Betriebsgerät für Leuchtdioden einen der oben beschriebenen Schaltregler auf.According to the present invention, a control device for light emitting diodes on one of the switching regulator described above.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Steuern eines im diskontinuierlichen Betriebsmodus betriebenen Schaltreglers für den Betrieb von einem oder mehreren Leuchtmitteln, folgende Schritte auf:

  • - Ansteuern eines mit einer Spule (6) gekoppelten Schalters (5) des Schaltreglers (3), und
  • - Erfassen des durch die Spule (6) fließenden Stroms und Erzeugen eines diesen Strom wiedergebenden Signals (ISNS), wobei der Schalter (5) ausgeschaltet wird, wenn das Signal anzeigt, dass der Strom eine Abschaltschwelle erreicht hat, wobei
  • - der Schalter ausgeschaltet wird, wenn das erste Signal anzeigt, dass der Strom eine Abschaltschwelle erreicht hat, und
  • - den Wiedereinschaltzeitpunkt des Schalters auf Grundlage einer einer vorgegebenen Abgabeleistung des Schaltreglers zugeordneten Zeitspanne zwischen zwei Wiedereinschaltzeitpunkten bestimmt wird.
According to the present invention, a method for controlling a switching regulator operated in the discontinuous operating mode for the operation of one or more lighting means comprises the following steps:
  • - Driving a coupled with a coil (6) switch (5) of the switching regulator (3), and
  • Detecting the current flowing through the coil (6) and generating a signal representing that current (ISNS), the switch (5) being turned off when the signal indicates that the current has reached a cut-off threshold,
  • - The switch is turned off when the first signal indicates that the current has reached a switch-off, and
  • - The switch-on time of the switch is determined based on a predetermined output power of the switching regulator time between two reconnection times.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine Schaltung eines Schaltreglers nach einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung,
  • 2 Diagramme mit Signalverläufen des im diskontinuierlichen Betriebsmodus betriebenen Schaltreglers nach einem Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, und
  • 3 eine Schaltung eines Schaltreglers nach einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung.
The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 a circuit of a switching regulator according to a first embodiment according to the present invention,
  • 2 Diagrams showing waveforms of the operating in discontinuous mode switching regulator according to an embodiment of the present invention, and
  • 3 a circuit of a switching regulator according to a second embodiment of the present invention.

Komponenten mit gleichen Funktionen sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Components with the same functions are identified in the figures with the same reference numerals.

Der in 1 gezeigte Schaltregler 1 dient zum Betrieb von Leuchtmitteln und kann in ein Betriebsgerät (nicht gezeigt), welches weitere dem Schaltregler 1 vorgelagerte Komponenten, wie einen Gleichrichter und/oder eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung aufweist, gemäß der vorliegenden Erfindung integriert werden.The in 1 shown switching regulator 1 is used to operate bulbs and can be in a control gear (not shown), which further the switching regulator 1 upstream components, such as a rectifier and / or a power factor correction circuit, are integrated according to the present invention.

An den zwei Eingangsanschlüssen 2, 3 des abgebildeten Schaltreglers 1 ist eine Versorgungsspannung Uin zuführbar, die eine Gleichspannung oder eine gleichgerichtete Wechselspannung sein kann, wobei dem Eingangsanschluss 3 das Potential null (Masse), welches das Bezugspotential für alle Signal- und Betriebsspannungen darstellt, zugeordnet ist.At the two input terminals 2 . 3 of the illustrated switching regulator 1 is a supply voltage U in feedable, which may be a DC voltage or a rectified AC voltage, wherein the input terminal 3 the potential zero (ground), which represents the reference potential for all signal and operating voltages, is assigned.

An den Ausgangsanschlüssen 4, 5 des Schaltreglers 1 ist ein Leuchtmittel 6 anschließbar, wobei der Ausgangsanschluss 4 mit dem Eingangsanschluss 2 über eine Diode D und der Ausgangsanschluss 5 mit dem Eingangsanschluss 3 über einen Schalter S und einen Widerstand R (Messwiderstand) verbunden sind. Ein Kondensator C ist parallel zu den Ausgangsanschlüssen 4, 5 und eine Spule L ist zwischen dem Eingangsanschluss 2 und Ausgangsanschluss 5 verschaltet.At the output terminals 4 . 5 of the switching regulator 1 is a light source 6 connectable, wherein the output terminal 4 with the input port 2 via a diode D and the output terminal 5 with the input connector 3 via a switch S and a resistor R (measuring resistor) are connected. A capacitor C is in parallel with the output terminals 4, 5 and a coil L is between the input terminal 2 and output connection 5 connected.

Das Leuchtmittel 6 ist vorzugsweise eine Leuchtdiode (LED) oder mehrere LEDs. Die LEDs können anorganische oder organische LEDs sein. Die mehreren LEDs können in Serie oder parallel geschaltet sein. Die mehreren LEDs können auch in komplexeren Anordnungen verschaltet sein, beispielsweise in mehreren zueinander parallel geschalteten Reihenschaltungen.The light source 6 is preferably a light emitting diode (LED) or multiple LEDs. The LEDs may be inorganic or organic LEDs. The multiple LEDs can be connected in series or in parallel. The plurality of LEDs can also be interconnected in more complex arrangements, for example in a plurality of series circuits connected in parallel with one another.

Der in 1 gezeigte Schaltregler 1 ist ein Inverswandler (englisch „inverting Buck-Boost Converter“), der die im Bezug zum Potential am Eingangsanschluss 3 positive Versorgungsspannung Uin in eine negative Ausgangsspannung ohne galvanische Trennung wandelt und eine Steuerschaltung 7 aufweist, die dazu ausgelegt ist, mittels Ansteuerung des Schalters S den Inverswandler zumindest zeitweise in einem diskontinuierlichen Betriebsmodus zu betreiben.The in 1 shown switching regulator 1 is an inverse converter (English "inverting buck-boost converter"), which in relation to the potential at the input terminal 3 positive supply voltage U in converts to a negative output voltage without galvanic isolation and a control circuit 7 has, which is designed to operate by means of driving the switch S, the inverter, at least temporarily, in a discontinuous mode of operation.

Der Steuerschaltung 7 wird hierzu über die Eingangsanschlüsse 8 und 9 ein Abschaltschwellenwert bzw. ein mittlerer Sollwert für den Strom durch das Leuchtmittel 6 vorgegeben und optional über den Eingangsanschluss 8 ein Maximalwert für die Einschaltzeit des Schalters S. Die Steuerschaltung 7 weist einen den Schalter S ansteuernden Pulsweitenmodulator 11, einen Komparator 12 und eine Recheneinrichtung 13 auf. Der Komparator 12 vergleicht den Abschaltschwellenwert mit der über dem Widerstand R abfallenden und den Spulenstrom wiedergebende Spannung und gibt bei einem Erreichen des Schwellenwerts ein Abschaltsignal an den Pulsweitenmodulator 11 aus. Die Recheneinrichtung 13 ermittelt auf der Grundlage des Sollwerts, welcher ein Dimm-Pegel sein kann, die Dauer (Periode T) eines Schaltzyklus und übermittelt diesen an den Pulsweitenmodulator 11, wobei eine Zuordnung des Sollwerts zu der zu setzenden Periodendauer T mittels einer Funktion oder einer Tabelle erfolgen kann.The control circuit 7 This is done via the input terminals 8th and 9 a Abschaltschwellenwert or a mean setpoint for the current through the bulb 6 specified and optionally via the input connection 8th a maximum value for the switch-on time of the switch S. The control circuit 7 has a switch S driving the pulse width modulator 11 , a comparator 12 and a computing device 13 on. The comparator 12 compares the Abschaltschwellenwert with the falling across the resistor R and reproducing the coil current voltage and outputs when a threshold value, a shutdown signal to the pulse width modulator 11 out. The computing device 13 determines based on the setpoint, which may be a dimming level, the duration (period T) of a switching cycle and transmits this to the pulse width modulator 11 , wherein an assignment of the desired value to be set to the period T can be done by means of a function or a table.

2 zeigt zwei Diagramme A und B mit Signalverläufen des Spulenstroms iL des im diskontinuierlichen Betriebsmodus betriebenen Schaltreglers 1. In dem Diagramm A ist t1 die Zeitdauer, in der der Schalter S eingeschaltet ist und in der der Strom iL von dem Eingangsanschluss 2 über die Spule L, den geöffneten Schalter S zum Eingangsanschluss 3 fließt und bist zum Abschaltschwellenwert iPK ansteigt. In dem Zeitabschnitt t2 ist der Schalter S geöffnet und der nun durch den Kondensator C, das Leuchtmittel 6 und die Diode D fließende Strom iL fällt von dem Abschaltschwellenwert iPK auf null ab. Der Zeitabschnitt td repräsentiert die Totzeit, in der der Spulenstrom iL „lückt“ bzw. null ist und die Periode T die Dauer eines Schaltzyklus, die Summe der Zeitabschnitte t1, t2 und td. 2 shows two diagrams A and B with waveforms of the coil current i L of the operated in the discontinuous operating mode switching regulator 1 , In the diagram A, t 1 is the time duration in which the switch S is turned on and in which the current i L from the input terminal 2 via the coil L, the opened switch S to the input terminal 3 flows and is rising to the turn-off threshold i PK . In the period t 2 , the switch S is open and now through the capacitor C, the light source 6 and the diode D flowing current i L drops to zero from the turn-off threshold i PK . The time interval t d represents the dead time in which the coil current i L "lapses" or is zero and the period T is the duration of a switching cycle, the sum of the time periods t 1 , t 2 and t d .

Da nur während dem Zeitabschnitt t2 eine Stromabgabe an die Sekundärseite bzw. den Kondensator C erfolgt und dieser geladen wird, ergibt sich ein mittlerer Abgabestrom iLED AV während der Periode T aus iLED AV=Q/(t1+t2+td), wobei Q dem Mittelwert des Stroms iL im Zeitabschnitt t1 entspricht.Since only during the period t 2, a current output to the secondary side or the capacitor C is carried out and this is charged, results in a mean output current i LED AV during the period T from i LED AV = Q / (t 1 + t 2 + t d ), where Q corresponds to the mean value of the current i L in the time interval t 1 .

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der mittlere Abgabestrom iLED AV nicht durch das Setzen oder Variieren der Totzeit td gesteuert oder geregelt, sondern durch das Setzen bzw. Variieren der Periode T, der Dauer eines Schaltzyklus. Somit bleibt bei einer konstanten Leistungsanforderung bzw. einem konstanten Dimm-Pegel die Periode T unverändert, wohingegen die Totzeit td bei einer durch Störungen bedingten Änderung der Einschaltzeit T1 variiert.According to the present invention, the average output current i LED AV is not controlled by setting or varying the dead time t d , but by setting the period T, the duration of a switching cycle. Thus, with a constant power requirement or a constant dimming level, the period T remains unchanged, whereas the dead time t d varies with a change in the switch-on time T 1 caused by disturbances.

Es sei angenommen, dass in dem Diagramm B die Eingangsspannung im Vergleich zum Diagramm A abgesunken ist, so dass die unveränderte Abschaltschwelle iPK erst zu einem späteren Zeitpunkt erreicht wird und sich die Einschaltzeitdauer (Zeitabschnitt t1b) vergrößert. Da die Periode T konstant bzw. im Bezug zum Diagramm A unverändert ist, hat das Absinken der Eingangsspannung auf den mittleren Abgabestrom iLED AV=Q/T keinen Einfluss.It is assumed that in the diagram B, the input voltage has fallen in comparison to the diagram A, so that the unchanged switch-off threshold i PK is reached only at a later time and increases the switch-on time (time period t 1b ). Since the period T is constant or unchanged in relation to the diagram A, the drop in the input voltage to the average output current i LED AV = Q / T has no influence.

Um sehr lange Einschaltzeiten T1 in der Anlaufphase oder bei sehr niedrigen Eingangsspannungen zu vermeiden, kann die Einschaltzeit t1b auf einen Maximalwert begrenzt werden, welcher von der Steuerschaltung 7 über den optionalen Eingangsanschluss 10 empfangen wird.In order to avoid very long turn-on times T 1 in the start-up phase or at very low input voltages, the turn-on time t 1b can be limited to a maximum value which is output by the control circuit 7 via the optional input connector 10 Will be received.

In dem in 1 gezeigten Schaltregler 1 wird die Abgabeleistung durch die Wahl der Periodenlänge T der Schaltzyklen bestimmt bzw. gesteuert. Es ist auch möglich, den von dem Schaltregler 1 tatsächlich abgegebenen mittleren Strom iLED AV mittels einem Messwiderstand und/oder einer an die Spule L angekoppelten Hilfswicklung zu ermitteln, eine Abweichung zwischen dem durch den Sollwert vorgegebenen mittleren Strom und dem tatsächlich abgegebenen mittleren Strom iLED AV zu bestimmen, und die Periodenlänge T zu ändern, um die Abweichung auszugleichen.In the in 1 shown switching regulator 1 the output power is determined or controlled by the choice of the period length T of the switching cycles. It is also possible that of the switching regulator 1 actually delivered average current i LED AV by means of a measuring resistor and / or coupled to the coil L auxiliary winding to determine a deviation between the predetermined by the setpoint average current and the actual output average current i LED AV , and the period length T to change to compensate for the deviation.

Die Steuerschaltung 7 kann eine integrierte Halbleiterschaltung sein oder eine integrierte Halbleiterschaltung umfassen. Die Steuerschaltung 7 kann als ein Prozessor, ein Mikroprozessor, ein Controller, ein Mikrocontroller oder eine anwendungsspezifische Spezialschaltung (ASIC, „Application Specific Integrated Circuit“) oder als eine Kombination der genannten Einheiten ausgestaltet sein.The control circuit 7 may be a semiconductor integrated circuit or comprise a semiconductor integrated circuit. The control circuit 7 can be used as a processor, a microprocessor, a controller, a microcontroller or a custom application specific circuit (ASIC, "Application Specific Integrated Circuit ") or as a combination of said units.

Die vorliegende Erfindung kann bei allen Schaltreglern vorteilhaft angewendet werden, bei denen im diskontinuierlichen Betrieb eine Änderung des mittleren Abgabestroms iLED AV auf Grund einer ungewünschten Änderung der Einschaltzeitdauer t1 vermieden werden soll.The present invention can be used advantageously in all switching regulators in which, in discontinuous operation, a change in the average output current i LED AV due to an undesired change in the switch-on time t 1 is to be avoided.

In der in 3 gezeigten Schaltung ist der Schaltregler 1 ein Aufwärtswandler, bei dem die Abgabeleistung von der Steuerschaltung 7 geregelt wird. Die abzugebende Leistung kann vom Hersteller vorgegeben und in der Steuerschaltung 7 gespeichert sein oder von einem von der Steuerschaltung 7 empfangenen Signal angezeigt werden.In the in 3 The circuit shown is the switching regulator 1 an up-converter in which the output power from the control circuit 7 is regulated. The output power can be specified by the manufacturer and in the control circuit 7 be stored or by one of the control circuit 7 received signal are displayed.

Für die Regelung erfasst die Steuerschaltung 7 mittels einem zweiten Messwiderstand RL den an den Ausgangsanschlüssen 4 und 5 abgegebenen mittleren Strom iLED AV, vergleicht diesen mit dem der abzugebenden Leistung entsprechenden Strom iLED AV, setzt/ändert die Periodendauer T der Schaltzyklen entsprechend dem Vergleichsergebnis und schaltet den Schalter S nach dem Ablauf der Periodendauer T wieder ein. Der nach dem Einschalten des Schalters S ansteigende Strom iL durch die Spule L wird mittels dem Messwiderstand R von der Steuerschaltung 7 erfasst, die den Schalter S wieder ausschaltet, wenn der Strom iL durch die Spule L den Abschaltschwellenwert iPK erreicht.For the regulation, the control circuit detects 7 by means of a second measuring resistor R L at the output terminals 4 and 5 emitted mean current i LED AV , compares this with the output power corresponding to the current i LED AV , sets / changes the period T of the switching cycles according to the comparison result and switches the switch S after the expiration of the period T again on. The rising current i L through the coil L after switching on the switch S is detected by the measuring resistor R from the control circuit 7 detected, which switches off the switch S again when the current i L through the coil L reaches the switch-off threshold i PK .

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2014/176609 A1 [0002]WO 2014/176609 A1 [0002]

Claims (6)

Schaltregler zum Betreiben von einem oder mehreren Leuchtmitteln (6), aufweisend eine Steuerschaltung (7), die dazu ausgelegt ist, mittels Ansteuerung eines mit einer Spule (L) gekoppelten Schalters (S) den Schaltregler (1) in einem diskontinuierlichen Betriebsmodus zu betreiben, und Mittel (R) zum direkten oder indirekten Erfassen des durch die Spule (L) fließenden Stroms (iL) und zur Zuführung eines diesen Strom (iL) wiedergebenden ersten Signals an die Steuerschaltung (7), wobei die Steuerschaltung (7) dazu ausgelegt ist, - den Schalter (S) auszuschalten, wenn das erste Signal anzeigt, dass der Strom eine Abschaltschwelle (iPK) erreicht hat, und - den Wiedereinschaltzeitpunkt des Schalters (S) auf Grundlage einer einer vorgegebenen Abgabeleistung des Schaltreglers zugeordneten Zeitspanne (T) zwischen zwei Wiedereinschaltzeitpunkten zu bestimmen.Switching regulator for operating one or more light sources (6), comprising a control circuit (7) which is designed to operate the switching regulator (1) in a discontinuous operating mode by driving a switch (S) coupled to a coil (L), and means (R) for directly or indirectly sensing the through the coil (L) flowing current (i L) and for delivering a said current (i L) reproducing the first signal to the control circuit (7), wherein the control circuit (7) to is designed to - turn off the switch (S) when the first signal indicates that the current has reached a switch-off threshold (i PK ), and - the switch-on time of the switch (S) based on a time interval (T ) between two reclosing times. Schaltregler nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung (7) dazu ausgelegt ist, die Abschaltschwelle (iPK) und/oder die Zeitspanne (T) in Abhängigkeit von einem empfangenen Dimmsignal zu ändern.Switching regulator after Claim 1 wherein the control circuit (7) is adapted to change the switch-off threshold (i PK ) and / or the time period (T) in response to a received dimming signal. Schaltregler nach Anspruch 2, wobei die Steuerschaltung (7) dazu ausgelegt ist, die Abschaltschwelle (iPK) und/oder die Zeitspanne (T) entsprechend einer Funktion oder einer Tabelle, welche jedem Wert des empfangenen Dimmsignals eine Abschaltschwelle (iPK) bzw. die Zeitspanne (T) zuordnet, zu setzen.Switching regulator after Claim 2 wherein the control circuit (7) is adapted to the Abschaltschwelle (i PK ) and / or the time period (T) according to a function or a table, which each value of the received dimming signal a shutdown threshold (i PK ) or the time period (T ) assigns. Schaltregler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, aufweisend Mittel (RL) zum direkten oder indirekten Erfassen des von dem Schaltregler (1) abgegebenen und durch das oder die Leuchtmittel (6) fließenden Stroms oder der an das oder die Leuchtmittel (6) abgegebenen Spannung und zur Zuführung eines diesen Strom oder die Spannung wiedergebenden zweiten Signals an die Steuerschaltung (7), wobei die Steuerschaltung (7) dazu ausgelegt ist, für eine Regelung der Abgabeleistung eine Abweichung der von dem Schaltregler (1) abgegebenen Leistung von der vorgegebenen Abgabeleistung auf Grundlage des zweiten Signals zu bestimmen und zumindest die Zeitspanne (T) entsprechend der bestimmten Abweichung zu ändern, um der Abweichung entgegenzuwirken.Switching regulator according to one of the Claims 1 to 3 comprising means (R L ) for directly or indirectly detecting the current delivered by the switching regulator (1) and flowing through the lighting means (6) or the voltage supplied to the lighting means (6) and supplying that current or currents the voltage reproducing second signal to the control circuit (7), wherein the control circuit (7) is adapted to determine a deviation of the output from the switching regulator (1) power from the predetermined output power based on the second signal and for controlling the power output at least to change the time period (T) according to the determined deviation to counteract the deviation. Schaltregler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schaltregler (1) ein Invers-, Aufwärts- oder Sperrwandler ist.Switching regulator according to one of the Claims 1 to 4 , wherein the switching regulator (1) is an inverse, up or flyback converter. Betriebsgerät für Leuchtdioden, aufweisend einen Schaltregler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.Operating device for light-emitting diodes, comprising a switching regulator (1) according to one of Claims 1 to 5 ,
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