DE202019103377U1 - Circuit with galvanic isolation and capacitive signal feedback - Google Patents

Circuit with galvanic isolation and capacitive signal feedback Download PDF

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Abstract

Getaktete Wandlerschaltung, aufweisend
einen Transformator (2) mit zumindest einer Primärwicklung (3) und zumindest einer Sekundärwicklung (4), wobei der Transformator (2) eine ausgehend von einer Netzspannung versorgte Primärseite der Wandlerschaltung von einer Sekundärseite der Wandlerschaltung mittels einer Potentialbarriere (5) elektrisch isoliert,
wobei die Sekundärseite eingerichtet ist, einen Laststrom über einen Lastausgang der Wandlerschaltung auszugeben, und
die Wandlerschaltung eingerichtet ist, zumindest ein Rückführsignal von der Sekundärseite auf die Primärseite der Wandlerschaltung zu übertragen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wandlerschaltung Mittel (12) aufweist, das Rückführsignal als ein analoges Signal kapazitiv über die Potentialbarriere (5) zu übertragen.

Figure DE202019103377U1_0000
Having clocked converter circuit
a transformer (2) with at least one primary winding (3) and at least one secondary winding (4), the transformer (2) electrically isolating a primary side of the converter circuit, which is supplied from a mains voltage, from a secondary side of the converter circuit by means of a potential barrier (5),
wherein the secondary side is set up to output a load current via a load output of the converter circuit, and
the converter circuit is set up to transmit at least one feedback signal from the secondary side to the primary side of the converter circuit,
characterized,
that the converter circuit has means (12) for capacitively transmitting the feedback signal as an analog signal across the potential barrier (5).
Figure DE202019103377U1_0000

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schaltkreis mit galvanischer Trennung. Insbesondere wird eine getaktete Spannungswandlerschaltung mit einer Potentialbarriere zwischen Primärseite und Sekundärseite und Übertragung eines Signals über die Potentialbarriere vorgeschlagen. Die getaktete Spannungswandlerschaltung kann zum Beispiel als Sperrwandlerschaltung, bevorzugt als synchrone Sperrwandlerschaltung, für den Betrieb von Leuchtmitteln, insbesondere Leuchtdioden, ausgebildet sein.The invention relates to an electrical circuit with galvanic isolation. In particular, a clocked voltage converter circuit with a potential barrier between the primary side and the secondary side and transmission of a signal via the potential barrier is proposed. The clocked voltage converter circuit can be designed, for example, as a flyback converter circuit, preferably as a synchronous flyback converter circuit, for operating lighting means, in particular light-emitting diodes.

Getaktete Spannungswandlerschaltungen sind Gleichspannungswandler, die elektrisch eingesetzt werden um Energie zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangsseite mittels eines Transformators galvanisch entkoppelt zu übertragen. Mit einer getakteten Spannungswandlerschaltung kann eine am Eingang zugeführte Gleichspannung mit geringem schaltungstechnischen Aufwand in eine Gleichspannung auf einem anderen Spannungsniveau umgewandelt werden, wobei der Spannungsunterschied in einfacher Weise durch die Wahl des Wicklungsverhältnisses des Transformators beeinflussbar ist.Clocked voltage converter circuits are DC voltage converters that are used electrically to transfer energy between an input and an output side using a transformer in a galvanically decoupled manner. With a clocked voltage converter circuit, a DC voltage supplied to the input can be converted into a DC voltage at a different voltage level with little circuitry effort, the voltage difference being easily influenced by the choice of the transformer's winding ratio.

Der Transformator trennt dabei die Eingangsseite der getakteten Spannungswandlerschaltung von der Ausgangsseite der getakteten Spannungswandlerschaltung und verwirklicht so eine elektrische Potentialbarriere. Mittels dieser Potentialbarriere werden z.B. höhere elektrische Spannungen auf der Eingangsseite (Primärseite, Primärkreis) der getakteten Spannungswandlerschaltung von den geringeren elektrischen Spannungen der Ausgangsseite (Sekundärseite, Sekundärkreis) der getakteten Spannungswandlerschaltung elektrisch getrennt. Die Ausgangsseite kann damit so ausgelegt werden, dass lediglich Spannung kleiner oder gleich eines Schutzkleinspannungsniveaus in dem Ausgangskreis auftreten, wodurch geringere Anforderungen an Berührungsschutz zu erfüllen sind.The transformer separates the input side of the pulsed voltage converter circuit from the output side of the pulsed voltage converter circuit and thus realizes an electrical potential barrier. By means of this potential barrier, e.g. higher electrical voltages on the input side (primary side, primary circuit) of the pulsed voltage converter circuit are electrically isolated from the lower electrical voltages on the output side (secondary side, secondary circuit) of the pulsed voltage converter circuit. The output side can thus be designed in such a way that only voltages less than or equal to a protective extra-low voltage level occur in the output circuit, which means that fewer requirements for protection against accidental contact must be met.

Eine bekannte getaktete Spannungswandlerschaltung ist beispielsweise als getaktete Sperrwandlerschaltung bekannt, bei der eine Steuereinrichtung einen die Primärwicklung des Transformators an Masse ankoppelnden Schalter zur Taktung des Sperrwandlers selektiv mit einer bestimmten Frequenz und Einschaltdauer ein- und wieder ausschaltet.A known clocked voltage converter circuit is known, for example, as a clocked flyback converter circuit in which a control device selectively switches on and off a switch coupling the primary winding of the transformer to ground to clock the flyback converter with a specific frequency and duty cycle.

Solche getakteten Sperrwandlerschaltungen werden zur direkten Speisung von Leuchtmitteln, insbesondere Leuchtdioden, genutzt, wobei der durch den steuerbaren Schalter auf der Primärseite fließende Strom mittels eines Messwiderstands erfasst und der Schalter mittels eines von der Steuereinrichtung ausgegeben Ansteuersignals ausgeschaltet wird, sobald der erfasste Strom einen vorgegebenen Schwellenwert für den maximalen Schalterstrom (Spitzenstromwert) erreicht.Such clocked flyback converter circuits are used for the direct supply of light sources, in particular light-emitting diodes, the current flowing through the controllable switch on the primary side being detected by means of a measuring resistor and the switch being switched off by means of a control signal output by the control device as soon as the detected current reaches a predetermined threshold value reached for the maximum switch current (peak current value).

Zu einer Regelung der über den Ausgangskreis an das Leuchtmittel abgegebenen elektrischen Leistung des getakteten Sperrwandlers kann der Schwellenwert an die ermittelte Abweichung zwischen dem an die Leuchtdioden abgegebenen Laststrom (Ist-Laststrom) und einem vorgegebenen Soll-Laststrom angepasst werden. Der an das Leuchtmittel abgegebene Istwert des Laststroms wird hierzu mittels eines Messwiderstands im Ausgangskreis ermittelt. Der ermittelte Istwert ist dann über die elektrische Potentialbarriere zu der Steuereinrichtung zurückzuführen. Die Rückführung des ermittelten Istwerts des Laststroms unter Sicherstellung der galvanischen Trennung erfordert die Nutzung geeigneter schaltungstechnischer Mittel, zum Beispiel eines Optokopplers oder eines Übertragers (Transformator).In order to regulate the electrical power of the clocked flyback converter delivered via the output circuit to the lighting means, the threshold value can be adapted to the determined deviation between the load current delivered to the light-emitting diodes (actual load current) and a specified target load current. The actual value of the load current delivered to the lighting means is determined for this purpose by means of a measuring resistor in the output circuit. The determined actual value is then fed back to the control device via the electrical potential barrier. The return of the determined actual value of the load current while ensuring galvanic isolation requires the use of suitable circuit technology, for example an optocoupler or a transformer.

So zeigt die US 2013/0016535 A1 eine getaktete Sperrwandlerschaltung, die ein sekundärseitig erzeugtes Signal mittels eines Optokopplers über eine Potentialbarriere auf die Primärseite zurückführt.So shows US 2013/0016535 A1 a clocked flyback converter circuit that feeds a signal generated on the secondary side back to the primary side via an optocoupler via a potential barrier.

Die internationale Anmeldung WO 2014/172727 A1 nutzt ausschließlich Übertrager, um ein auf der Primärseite erzeugtes Testsignal auf die Sekundärseite der Potentialbarriere zu übermitteln, und eine entsprechende sekundärseitige Reaktion auf das Testsignal zu überwachen.The international application WO 2014/172727 A1 exclusively uses transmitters to transmit a test signal generated on the primary side to the secondary side of the potential barrier and to monitor a corresponding secondary-side reaction to the test signal.

Nachteilig ist die bekannte Übertragung jeglicher (Mess-) Signale, ebenso auch Ansteuersignale über die elektrische Potentialbarriere, da ein Optokoppler ebenso wie ein Transformator zusätzliche, kostenintensive Bauelemente darstellen. Auch ist der Raumbedarf eines Transformators erheblich und daher für den Aufbau elektrischer Schaltkreise nachteilig. Die Übertragung von Messwerten für den Laststrom über die elektrische Potentialbarriere mittels eines Optokopplers kann weiteren schaltungstechnischen Aufwand für die Signalerzeugung und -weiterverarbeitung, beispielsweise eine Modulation, und den Empfang sowie Auswertung des Übertragungssignals nach sich ziehen. Damit ist zusätzlicher schaltungstechnischer Aufwand in Entwicklung und Fertigung verbunden.The known transmission of any (measurement) signals, as well as control signals, via the electrical potential barrier is disadvantageous, since an optocoupler and a transformer represent additional, cost-intensive components. The space requirement of a transformer is also considerable and therefore disadvantageous for the construction of electrical circuits. The transmission of measured values for the load current via the electrical potential barrier by means of an optocoupler can result in additional circuitry for signal generation and further processing, for example modulation, and the reception and evaluation of the transmission signal. This involves additional circuit engineering effort in development and production.

Die Offenlegungsschrift US 2008/0192509 A1 verwirklicht einen isolierten Übertragungspfad für ein Rückführsignal mittels Kapazitäten und erzeugt für die Übermittlung ein digitales Format des Rückführsignals, das sekundärseitig beispielsweise mittels Überabtastung und Konvertierung in ein höheres Frequenzniveau erzeugt, und primärseitig durch Tiefpassfilter wieder in ein analoges Rückführsignal umgesetzt wird. Auch hier wird also erheblicher schaltungstechnischer Aufwand für eine Übertragung des Rückführsignals mittels eines digitalen Signals über die Potentialbarriere und die Wiedergewinnung des Rückführsignals aus dem übertragenen digitalen Signals erforderlich.The disclosure document US 2008/0192509 A1 realizes an isolated transmission path for a feedback signal by means of capacitors and generates a digital format of the feedback signal for the transmission, which is generated on the secondary side, for example by means of oversampling and conversion to a higher frequency level, and on the primary side is converted back into an analog feedback signal by low-pass filters. Here, too, there is considerable circuit complexity for a transmission of the feedback signal by means of a digital signal across the potential barrier and the recovery of the feedback signal from the transmitted digital signal.

Es stellt sich daher die Aufgabe, sekundärseitig erzeugte Signale in schaltungstechnisch effizienter Weise über eine elektrische Potentialbarriere zu übertragen.The task is therefore to transmit signals generated on the secondary side in a circuit-efficient manner via an electrical potential barrier.

Die Aufgabe wird durch eine getakteten Wandlerschaltung nach Anspruch 1 gelöst.The object is achieved by a clocked converter circuit according to claim 1.

Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungen der erfindungsgemäßen Wandlerschaltung.The dependent claims define further versions of the converter circuit according to the invention.

Eine getaktete Wandlerschaltung nach einem ersten Aspekt der Erfindung weist einen Transformator mit zumindest einer Primärwicklung und zumindest einer Sekundärwicklung auf. Der Transformator isoliert eine ausgehend von einer Netzspannung versorgte Primärseite der Wandlerschaltung von einer Sekundärseite der Wandlerschaltung mittels einer Potentialbarriere elektrisch. Die Sekundärseite ist eingerichtet, zumindest einen Laststrom über einen Lastausgang der Wandlerschaltung an eine Last auszugeben. Die Wandlerschaltung ist weiter eingerichtet, zumindest ein Rückführsignal von der Sekundärseite der Wandlerschaltung auf die Primärseite der Wandlerschaltung zu übertragen. Die erfindungsgemäße Wandlerschaltung zeichnet sich durch Mittel aus, die dazu eingerichtet sind, das Rückführsignal als analoges Signal kapazitiv über die Potentialbarriere zu übertragen.A clocked converter circuit according to a first aspect of the invention has a transformer with at least one primary winding and at least one secondary winding. The transformer electrically isolates a primary side of the converter circuit, which is supplied from a mains voltage, from a secondary side of the converter circuit by means of a potential barrier. The secondary side is set up to output at least one load current to a load via a load output of the converter circuit. The converter circuit is also set up to transmit at least one feedback signal from the secondary side of the converter circuit to the primary side of the converter circuit. The converter circuit according to the invention is characterized by means which are set up to capacitively transmit the feedback signal as an analog signal across the potential barrier.

Die erfindungsgemäße Wandlerschaltung nutzt eine kapazitive Übertragung über die Potentialbarriere und kann daher auf komplexe und teure Wickelgüter wie Übertrager (Transformator) oder kostenträchtige Optokoppler, möglicherweise in Verbindung mit zusätzlichen Bauelementen zur Übertragungssignalerzeugung, verzichten. Die Wandlerschaltung ist also schaltungstechnisch einfach, raumsparend hinsichtlich der verwendeten Schaltungselemente und kostengünstig zu fertigen. Die Auswertung eines sekundärseitig erzeugten Rückführsignals kann primärseitig in einem dort für die Ansteuerung des primärseitigen Schalters des getakteten Wandlers vorhandenen Steuerschaltkreises erfolgen.The converter circuit according to the invention uses a capacitive transmission via the potential barrier and can therefore dispense with complex and expensive winding goods such as transmitters (transformers) or costly optocouplers, possibly in conjunction with additional components for generating transmission signals. The converter circuit is therefore simple in terms of circuit technology, space-saving in terms of the circuit elements used, and can be manufactured inexpensively. The evaluation of a feedback signal generated on the secondary side can take place on the primary side in a control circuit present there for the control of the primary-side switch of the clocked converter.

Ein analoges Signal bezeichnet hier eine Signalform eines elektrischen Signals mit stufenlosem und unterbrechungsfreiem Verlauf. Mit einem analogen Signal ist zum Beispiel der zeitkontinuierliche Verlauf einer physikalischen Größe beschreibbar, wobei der Wertebereich des analogen Signals als Dynamikumfang bezeichnet wird. Im Gegensatz zu einem digitalen Signal weist das analoge Signal einen stufenlosen Verlauf auf, der innerhalb des Dynamikbereichs theoretisch unendlich viele Signalwerte annehmen kann.An analog signal here denotes a signal form of an electrical signal with a stepless and uninterrupted course. For example, the time-continuous course of a physical variable can be described with an analog signal, the range of values of the analog signal being referred to as the dynamic range. In contrast to a digital signal, the analog signal has a stepless curve that can theoretically assume an infinite number of signal values within the dynamic range.

Eine besonders bevorzugte Ausführung der Wandlerschaltung zeigt das Mittel zur kapazitiven Übertragung des Rückführsignals mit der Schaltungstopologie eines kapazitiven Spannungsteilers.A particularly preferred embodiment of the converter circuit shows the means for capacitive transmission of the feedback signal with the circuit topology of a capacitive voltage divider.

Damit ist eine schaltungstechnisch einfache, rein passive und daher energetisch vorteilhafte Implementierung der Signalrückführung über die Potentialbarriere zu verwirklichen.A purely passive and therefore energetically advantageous implementation of the signal return via the potential barrier can thus be achieved in terms of circuitry.

Eine bevorzugte Ausführung der Wandlerschaltung zeichnet sich dadurch aus, dass dem Mittel zur kapazitiven Übertragung des Rückführsignals das Rückführsignal auf der Sekundärseite der Sperrwandlerschaltung als Spannung zugeführt wird.A preferred embodiment of the converter circuit is characterized in that the feedback signal on the secondary side of the flyback converter circuit is fed to the means for capacitive transmission of the feedback signal as a voltage.

Die Übertragung des Rückführsignals von der Sekundärseite zur Primärseite über die Potentialbarriere erfolgt im Falle der Erfindung somit mittels analoger Spannung. Es sind keine zusätzlichen Elemente zur Modulation der zu übertragenden Information auf ein Trägersignal, beispielsweise mittels Pulsweitenmodulation oder Delta-Modulation erforderlich.The transmission of the feedback signal from the secondary side to the primary side via the potential barrier thus takes place in the case of the invention by means of analog voltage. No additional elements are required for modulating the information to be transmitted onto a carrier signal, for example by means of pulse width modulation or delta modulation.

Die Wandlerschaltung, insbesondere das Mittel zur Übertragung des Rückführsignals, einer vorteilhaften Ausführung umfasst einen ersten Kondensator und einen zweiten Kondensator. Ein erster Anschluss des ersten Kondensators und ein erster Anschluss des zweiten Kondensators sind auf der Primärseite der Wandlerschaltung angeordnet. Ein zweiter Anschluss des ersten Kondensators und ein zweiter Anschluss des zweiten Kondensators sind auf der Sekundärseite der Wandlerschaltung angeordnet. Das Rückführsignal wird als elektrische Spannung zwischen dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators und dem zweiten Anschluss des zweiten Kondensators angelegt.The converter circuit, in particular the means for transmitting the feedback signal, of an advantageous embodiment comprises a first capacitor and a second capacitor. A first connection of the first capacitor and a first connection of the second capacitor are arranged on the primary side of the converter circuit. A second connection of the first capacitor and a second connection of the second capacitor are arranged on the secondary side of the converter circuit. The feedback signal is applied as an electrical voltage between the second connection of the first capacitor and the second connection of the second capacitor.

Eine bevorzugte Ausführung der Wandlerschaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Wandlerschaltung, insbesondere das Mittel zur Rückführung, einen dritten Kondensator zwischen dem ersten Anschluss des ersten Kondensators und dem zweiten Anschluss des zweiten Kondensators auf der Primärseite der Wandlerschaltung anordnet. Dabei wird Eingängen eines Steuerschaltkreises der Wandlerschaltung eine Spannung über den dritten Kondensator zugeführt.A preferred embodiment of the converter circuit is characterized in that the converter circuit, in particular the means for feedback, arranges a third capacitor between the first connection of the first capacitor and the second connection of the second capacitor on the primary side of the converter circuit. A voltage is fed to inputs of a control circuit of the converter circuit via the third capacitor.

Der Einsatz von Kondensatoren in dem erfindungsgemäßen Mittel zur Übertragung des Rückführsignals ermöglicht es, eine hinsichtlich Temperaturbereich, Frequenzverhalten und Raumbedarf günstige Schaltung aufzubauen, die verglichen mit bekannten Mitteln zur Übertragung über eine Potentialbarriere einfach in ihren Parametern zu dimensionieren und kostengünstig zu fertigen ist.The use of capacitors in the means according to the invention for transmitting the feedback signal makes it possible to build a circuit which is favorable in terms of temperature range, frequency response and space requirements and which, compared with known means for transmission via a Potential barrier is easy to dimension in its parameters and can be manufactured cost-effectively.

Das Mittel zur Übertragung umfasst mit erstem, zweitem und drittem Kondensator ausschließlich passive Bauelemente. Sekundärseitige schaltungstechnische Elemente zur Spannungsversorgung für das Mittel zur Übertragung des Rückführsignals können somit entfallen.With the first, second and third capacitors, the means for transmission comprises exclusively passive components. Circuitry elements on the secondary side for the voltage supply for the means for transmitting the feedback signal can thus be omitted.

Die Steuerschaltung der Wandlerschaltung kann eingerichtet sein, die an den Eingängen des Steuerschaltkreises anliegende Spannung über den dritten Kondensator als Indikator für einen Laststrom auf der Sekundärseite der Wandlerschaltung auszuwerten.The control circuit of the converter circuit can be set up to evaluate the voltage present at the inputs of the control circuit via the third capacitor as an indicator for a load current on the secondary side of the converter circuit.

Die primärseitige Auswertung einer analogen, über die Potentialbarriere rückgeführten Spannung, die den durch die getaktete Wandlerschaltung abgegebenen Laststrom repräsentiert, ermöglicht eine vorteilhaft einfache getaktete Wandlerschaltung aufzubauen und zu fertigen, die eine Regelung des Laststroms in einem primärseitigen Steuerschaltkreis über einen primärseitigen Schalter vornehmen kann und zugleich ohne großen Zusatzaufwand die Anforderungen an Schutzkleinspannungen an ihrem Lastausgang erfüllt.The primary-side evaluation of an analog voltage fed back via the potential barrier, which represents the load current output by the clocked converter circuit, enables an advantageously simple clocked converter circuit to be set up and manufactured, which can regulate the load current in a primary-side control circuit via a primary-side switch and at the same time meets the requirements for protective extra-low voltages at your load output without great additional effort.

Das Rückführsignal bildet bevorzugt eine Wechselspannung, insbesondere eine bipolare Wechselspannung, ab.The feedback signal preferably maps an alternating voltage, in particular a bipolar alternating voltage.

Eine vorteilhafte Wandlerschaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Rückführsignal einen Messwert für einen von der Wandlerschaltung an eine elektrische Last abgegebenen Laststrom wiedergibt.An advantageous converter circuit is characterized in that the feedback signal reproduces a measured value for a load current delivered by the converter circuit to an electrical load.

Die Wandlerschaltung kann einen Messwiderstand in Serie zu einem Lastausgang auf der Sekundärseite der Wandlerschaltung angeordnet aufweisen. Dabei entspricht das Rückführsignal im Wesentlichen einem Spannungsabfall über den Messwiderstand.The converter circuit can have a measuring resistor arranged in series with a load output on the secondary side of the converter circuit. The feedback signal essentially corresponds to a voltage drop across the measuring resistor.

Insbesondere kann das Rückführsignal gegenüber dem Spannungsabfall über den Messwiderstand durch den kapazitiven Spannungsteiler um einen Offset (Offsetspannung) verschoben sein, wenn das Mittel zur kapazitiven Übertragung des Rückführsignals als kapazitiver Spannungsteiler ausgebildet ist. Das Rückführsignal wird gegenüber dem Spannungsabfall über den Messwiderstand durch den kapazitiven Spannungsteiler in seiner Amplitude entsprechend einem Teilerverhältnis des kapazitiven Spannungsteilers reduziert.In particular, the feedback signal can be shifted by an offset (offset voltage) with respect to the voltage drop across the measuring resistor by the capacitive voltage divider if the means for capacitive transmission of the feedback signal is designed as a capacitive voltage divider. The amplitude of the feedback signal is reduced by the capacitive voltage divider compared to the voltage drop across the measuring resistor in accordance with a division ratio of the capacitive voltage divider.

Damit ist mit geringem schaltungstechnischem Aufwand, insbesondere für das rein passive Mittel zur Übertragung des Rückführsignals, eine primärseitige Regelung des Laststroms auf Grundlage eines Istwerts des zurückgeführten Messwerts für den Laststrom möglich.This enables a primary-side regulation of the load current on the basis of an actual value of the returned measured value for the load current with little circuitry complexity, in particular for the purely passive means for transmitting the feedback signal.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die getaktete Wandlerschaltung eine Sperrwandlerschaltung, insbesondere eine synchrone Sperrwandlerschaltung.In an advantageous embodiment of the invention, the clocked converter circuit is a flyback converter circuit, in particular a synchronous flyback converter circuit.

Insbesondere der Sperrwandler (Flyback Converter), auch ausgeführt als synchrone Sperrwandlerschaltung kann unter Nutzung des erfindungsgemäßen Mittels zur Rückführung eine genaue Regelung eines Laststroms mittels der erfindungsgemäßen Lehre mit geringem Aufwand in einfach elektrisch Weise dimensioniert, kompakt ausgelegt, und zu geringen Kosten gefertigt werden.In particular, the flyback converter, also designed as a synchronous flyback converter circuit, can be dimensioned, compact, and manufactured at low cost, using the means according to the invention for feedback, a precise control of a load current by means of the teaching according to the invention with little effort.

Ein Betriebsgerät für Leuchtmittel gemäß einem zweiten Aspekt, wobei das Betriebsgerät zumindest eine Wandlerschaltung aufgebaut nach einer der vorstehend diskutierten Ausführungen umfasst, löst die Aufgabenstellung in vorteilhafter Weise.An operating device for lighting means according to a second aspect, the operating device comprising at least one converter circuit constructed according to one of the embodiments discussed above, achieves the object in an advantageous manner.

Einem dritten Aspekt der Erfindung zufolge löst eine Leuchte, mit zumindest einem Leuchtmittel zumindest einem Betriebsgerät für die Versorgung des zumindest eines Leuchtmittels ebenso die technische Aufgabe.According to a third aspect of the invention, a lamp with at least one lighting means at least one operating device for supplying the at least one lighting means also solves the technical problem.

Das zumindest eine Leuchtmittel kann eine oder mehrere Leuchtdioden umfassen.The at least one lighting means can comprise one or more light-emitting diodes.

Sowohl Betriebsgeräte für Leuchtmittel, und insbesondere bei einer Nutzung von Leuchtdioden (LED) auch Leuchten, profitieren von einem kompakten Aufbau der dafür verwendeten getakteten Wandlerschaltungen und geringen Herstellungskosten für diese Wandlerschaltungen. Es ergeben sich für den Designer im Designprozess einer Leuchte zusätzliche Freiheitsgrade für die Gestaltung und neue beleuchtungstechnischen Lösungen.Both operating devices for lighting means, and especially when using light-emitting diodes (LED) also lights, benefit from a compact design of the clocked converter circuits used for this purpose and from low production costs for these converter circuits. For the designer in the design process of a luminaire, there are additional degrees of freedom for the design and new lighting solutions.

Ausführungen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug zu den Figuren vorgestellt. Es zeigen:

  • 1 eine synchrone Sperrwandlerschaltung gemäß einer Ausführung der Erfindung,
  • 2 kennzeichnende Spannungs- und Stromverläufe der getakteten synchronen Sperrwandlerschaltung gemäß einer Ausführung der Erfindung,
  • 3 eine grundlegende Anordnung zur Signalübertragung über eine Potentialbarriere gemäß einer Ausführung der Erfindung,
  • 4 Spannungsverläufe der grundlegenden Anordnung zur Signalübertragung über eine Potentialbarriere gemäß 3, und
  • 5 ein Betriebsgerät für Leuchtmittel gemäß einer Ausführung der Erfindung.
Embodiments of the invention are presented below with reference to the figures. Show it:
  • 1 a synchronous flyback converter circuit according to an embodiment of the invention,
  • 2 characteristic voltage and current curves of the clocked synchronous flyback converter circuit according to an embodiment of the invention,
  • 3 a basic arrangement for signal transmission over a potential barrier according to an embodiment of the invention,
  • 4th Voltage curves of the basic arrangement for signal transmission across a potential barrier according to 3 , and
  • 5 an operating device for lighting means according to an embodiment of the invention.

In den Figuren bezeichnen gleiche Referenzzeichen Elemente mit gleichen oder entsprechenden Funktionen. Auf die Diskussion gleicher Referenzzeichen in unterschiedlichen Figuren wird, soweit dies ohne Beeinträchtigung der Verständlichkeit möglich erscheint, zugunsten einer knappen Darstellung verzichtet.In the figures, the same reference symbols denote elements with the same or corresponding functions. The discussion of the same reference symbols in different figures is dispensed with in favor of a concise representation, insofar as this appears possible without impairing the intelligibility.

1 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer getakteten synchronen Sperrwandlerschaltung 1 gemäß einer Ausführung der Erfindung, 1 shows a simplified representation of a clocked synchronous flyback converter circuit 1 according to an embodiment of the invention,

Eine solche getaktete Sperrwandlerschaltung 1 stellt eine besondere Ausführungsform einer getakteten Stromversorgung (engl. Switched Mode Power Supply, abgekürzt SMPS), insbesondere eines getakteten Gleichspannungswandlers (engl.: DC-DC converter; auch: DC-DC power converter) dar. Der Sperrwandler wird auch als Flyback-Konverter bezeichnet.Such a clocked flyback converter circuit 1 represents a special embodiment of a clocked power supply (English. Switched Mode Power Supply, abbreviated SMPS), in particular a clocked DC-DC converter (English: DC-DC converter; also: DC-DC power converter). The flyback converter is also called a flyback converter designated.

An primärseitigen Eingangsanschlüssen der abgebildeten Sperrwandlerschaltung 1 wird eine Versorgungsspannung UBUS (Eingangsspannung) zugeführt. UBUS ist eine Gleichspannung oder eine gleichgerichtete Wechselspannung, die in 1 durch eine ideale Gleichspannungsquelle 6 erzeugt wird. Die getaktete synchrone Sperrwandlerschaltung 1 wandelt die Eingangsspannung UBUS in eine Gleichspannung mit einem anderen Spannungsniveau um und stellt die erzeugte Ausgangsspannung ULAST an zwei sekundärseitigen Ausgangsanschlüssen (Lastanschlüssen) der Sperrwandlerschaltung 1 bereit. An den zwei sekundärseitigen Ausgangsanschlüssen können Leuchtmittel, beispielsweise eine Leuchtdiode 7, angeschlossen und mit einem Laststrom ILAST versorgt werden. Alternativ kann ein weiterer Spannungswandler (nicht gezeigt) an den sekundärseitigen Ausgangsanschlüssen angeschlossen werden.At the primary input connections of the flyback converter circuit shown 1 a supply voltage U BUS (input voltage) is supplied. U BUS is a DC voltage or a rectified AC voltage that is used in 1 through an ideal DC voltage source 6th is produced. The clocked synchronous flyback converter circuit 1 converts the input voltage U BUS into a direct voltage with a different voltage level and sets the generated output voltage U LOAD at two secondary output connections (load connections) of the flyback converter circuit 1 ready. Illuminants, for example a light-emitting diode, can be connected to the two output connections on the secondary side 7th , connected and supplied with a load current I LAST . Alternatively, a further voltage converter (not shown) can be connected to the output connections on the secondary side.

Eine Primärwicklung 3 des Transformators 2 und ein erster steuerbarer Schalter 8 sind in Reihe zwischen dem ersten primärseitigen Eingangsanschluss und dem zweiten primärseitigen Eingangsanschluss geschaltet. Eine Sekundärwicklung 4 des Transformators 2 und ein zweiter steuerbarer Schalter 9 sind in Reihe zwischen einem ersten sekundärseitigen Ausgangsanschluss und einen zweiten sekundärseitigen Ausgangsanschluss geschaltet. Ein Kondensator 10 ist zu den sekundärseitigen Ausgangsanschlüssen parallel angeordnet. Primär- und Sekundärwicklung 3, 4 des Transformators 2 weisen eine unterschiedliche Polarität (unterschiedliche Wicklungsrichtung, Wicklungssinn) auf. Die Primär- und Sekundärwicklung 3, 4 des Transformators 2 haben jeweils eine bestimmte Anzahl NPRIMÄR, NSEKUNDÄR Wicklungen. Das Verhältnis der Wicklungszahlen NPRIMÄR, NSEKUNDÄR bestimmt ein Verhältnis von Eingangsspannung UBUS und Lastspannung ULAST der Sperrwandlerschaltung 1. NPRIMÄR und NSEKUNDÄR können gleich oder unterschiedlich groß sein.A primary winding 3 of the transformer 2 and a first controllable switch 8th are connected in series between the first primary-side input terminal and the second primary-side input terminal. A secondary winding 4th of the transformer 2 and a second controllable switch 9 are connected in series between a first output terminal on the secondary side and a second output terminal on the secondary side. A capacitor 10 is arranged parallel to the secondary output connections. Primary and secondary winding 3 , 4th of the transformer 2 have different polarity (different winding direction, winding sense). The primary and secondary winding 3 , 4th of the transformer 2 each have a certain number of N PRIMARY , N SECONDARY windings. The ratio of the number of windings N PRIMARY , N SECONDARY determines a ratio of input voltage U BUS and load voltage U LOAD of the flyback converter circuit 1 . N PRIMARY and N SECONDARY can be the same or different sizes.

Der Transformator 2 verwirklicht über die galvanische Trennung von Primärseite und Sekundärseite eine elektrische Barriere (Potentialbarriere) 5 zwischen Primärseite und Sekundärseite der Sperrwandlerschaltung 1. Die Potentialbarriere 5 wird auch als SELV-Barriere bezeichnet und trennt Schaltungsbereiche mit Schutzkleinspannung (engl.: Safety Extra Low Voltage, abgekürzt SELV) von Schaltungsbereichen, die die Anforderungen an Schutzkleinspannung nicht erfüllen.The transformer 2 realizes an electrical barrier (potential barrier) via the galvanic separation of the primary and secondary sides 5 between the primary side and the secondary side of the flyback converter circuit 1 . The potential barrier 5 is also referred to as a SELV barrier and separates circuit areas with safety extra low voltage (SELV for short) from circuit areas that do not meet the requirements for safety extra low voltage.

Der erste Schalter 8 und der zweite Schalter 9 können mittels Transistoren, zum Beispiel als IGBT oder MOSFET ausgeführt werden. Der erste Schalter 8 und der zweite Schalter 9 werden von einem Steuerschaltkreis 18 mittels Schalteransteuersignalen 16, 17 angesteuert, um den ersten Schalter 8 und den zweiten Schalter 9 ein- und auszuschalten.The first switch 8th and the second switch 9 can be implemented using transistors, for example as IGBT or MOSFET. The first switch 8th and the second switch 9 are controlled by a control circuit 18th by means of switch control signals 16 , 17th driven to the first switch 8th and the second switch 9 on and off.

Der Transformator 2 wird hier als Transformator bezeichnet, obwohl Primärwicklung 3 und Sekundärwicklung 4 unter der Annahme idealer magnetischer Kopplung entgegen einem konventionellen elektrischen Transformator nicht zugleich Strom führen.The transformer 2 is referred to here as a transformer, although primary winding 3 and secondary winding 4th under the assumption of ideal magnetic coupling, in contrast to a conventional electrical transformer, do not conduct electricity at the same time.

Der Steuerschaltkreis 18 kann als Mikrokontroller, als anwendungsspezifischer Schaltkreis (ASIC) oder allgemein mittels geeigneter integrierter Schaltkreise (IC) realisiert sein.The control circuit 18th can be implemented as a microcontroller, as an application-specific circuit (ASIC) or generally by means of suitable integrated circuits (IC).

Nach einem Einschalten des ersten Schalters 8 wird die Primärwicklung 3 des Transformators 2 von einem Strom IBUS (IPRIMÄR ) durchflossen, wobei der ausgeschaltete zweite Schalter 9 zugleich einen Stromfluss auf der Sekundärseite verhindert. Der Stromfluss IPRIMÄR durch den ersten Schalter 8 kann mittels eines nicht zeichnerisch dargestellten Messwiderstands und die über den Messwiderstand abfallende und von dem Steuerschaltkreis 18 erfasste Spannung ermittelt werden. Wenn der ermittelte Strom IPRIMÄR einen festgelegten Schwellenwert erreicht, schaltet der Steuerschaltkreis 18 den ersten Schalter 8 aus (nichtleitend) und schließt den zweiten Schalter 9 (leitend).After switching on the first switch 8th becomes the primary winding 3 of the transformer 2 from a current I BUS ( I PRIMARY ) flowed through, whereby the switched off second switch 9 at the same time prevents a current flow on the secondary side. The flow of electricity I PRIMARY through the first switch 8th can by means of a measuring resistor, not shown in the drawing, and the dropping across the measuring resistor and from the control circuit 18th detected voltage can be determined. If the determined current I PRIMARY reaches a predetermined threshold, the control circuit switches 18th the first switch 8th off (non-conductive) and closes the second switch 9 (conductive).

Nach Öffnen (Beginn der Sperrphase) des ersten Schalters 8 wird die in der Primärwicklung 3 gespeicherte magnetische Energie über die Sekundärwicklung 4 des Transformators 2 abgegeben und erzeugt einen Stromfluss ISEKUNDÄR auf der Sekundärseite des Sperrwandlers 1 durch den zweiten, dann geschlossenen Schalter 9. Dieser Strom ISEKUNDÄR lädt den Kondensator 10. Der Kondensator 10, insbesondere die in einem elektrischen Feld des Kondensators 10 gespeicherte elektrische Energie, treibt einen Laststrom ILAST , der über einen Lastausgang des Sperrwandlerschaltung 1 ausgegeben wird.After opening (beginning of the blocking phase) the first switch 8th becomes the one in the primary winding 3 stored magnetic energy via the secondary winding 4th of the transformer 2 released and generates a current flow I SECONDARY on the secondary side of the flyback converter 1 by the second, then closed switch 9 . This stream I SECONDARY charges the capacitor 10 . The condenser 10 , especially those in an electric field of the capacitor 10 stored electrical energy, drives a load current I LAST via a load output of the flyback converter circuit 1 is issued.

Der Primärstrom IPRIMÄR und der Sekundärstrom ISEKUNDÄR weisen zum Abschaltzeitpunkt des ersten Schalters 8 unterschiedliche Spitzenwerte ÎPRIMÄR, ÎSEKUNDÄR auf, die aufgrund unterschiedlicher Windungszahlen NPRIMÄR, NSEKUNDÄR der Primärwicklung 3 bzw. der Sekundärwicklung 4 des Transformators 2 entstehen. Der Strom ISEKUNDÄR auf der Sekundärseite nimmt linear ab und wird schließlich null. Solange der zweite Schalter 9 zunächst weiterhin geschlossen ist, treibt der Kondensator 10 einen Strom ISEKUNDÄR in umgekehrter Richtung durch die Sekundärwicklung 4 und den zweiten Schalter 9. Dieser Strom ISEKUNDÄR kann fließen, bis der zweite Schalter 9 von der Steuereinrichtung 13 mittels des Schalteransteuersignals 17 geöffnet wird.The primary stream I PRIMARY and the secondary current I SECONDARY indicate when the first switch is switched off 8th different peak values Î PRIMARY , Î SECONDARY , due to different numbers of turns N PRIMARY , N SECONDARY of the primary winding 3 or the secondary winding 4th of the transformer 2 arise. The current I SECONDARY on the secondary side decreases linearly and finally becomes zero. As long as the second switch 9 is initially still closed, the capacitor drives 10 a stream I SECONDARY in the opposite direction through the secondary winding 4th and the second switch 9 . This stream I SECONDARY can flow until the second switch 9 from the control device 13 by means of the switch control signal 17th is opened.

Alternativ kann der zweite Schalter 9 erst nach Öffnen des ersten Schalters 8 geschlossen werden, um eine unerwünschte Beschädigung der Bauteile zu vermeiden, wobei zwischen dem Öffnen des ersten Schalters 8 und dem Schließen des zweiten Schalters 9 eine kurze Zeitdauer ttot liegen kann. Durch eine parasitäre Diode des zweiten Schalters 9 kann eine schnelle Kommutierung erfolgen. Der zweite Schalter 9 sollte jedoch schnell geschlossen (eingeschaltet) werden, um unnötige Verluste zu vermeiden.Alternatively, the second switch 9 only after opening the first switch 8th are closed in order to avoid undesired damage to the components, with between opening the first switch 8th and closing the second switch 9 a short period of time t dead can lie. By a parasitic diode of the second switch 9 rapid commutation can take place. The second switch 9 however, it should be closed (switched on) quickly to avoid unnecessary losses.

Der Steuerschaltkreis 18 ermittelt den durch den zweiten Schalter 9 zum Zeitpunkt seines Öffnens fließenden Strom ISEKUNDÄR oder die von der Sperrwandlerschaltung 1 an einem Lastausgang bereitgestellte Spannung ULAST. Daraus kann der Steuerschaltkreis 18 einen Zeitpunkt zum Öffnen des zweiten Schalters 9 bestimmen. Auf Grundlage des so bestimmten Zeitpunkts zum Öffnen des zweiten Schalters 9 erzeugt der Steuerschaltkreis 18 das geeignete Schalteransteuersignal 17.The control circuit 18th determines the through the second switch 9 current flowing at the time of its opening I SECONDARY or that of the flyback converter circuit 1 voltage U LAST provided at a load output . The control circuit can use this 18th a time to open the second switch 9 determine. On the basis of the time determined in this way to open the second switch 9 generates the control circuit 18th the appropriate switch control signal 17th .

Das Ansteuersignal 17 kann dem zweiten Schalter 9 über ein zur Überbrückung der Potentialbarriere geeignetes schaltungstechnisches Mittel, beispielsweise einen in 1 nicht gezeigten Optokoppler, zugeführt werden.The control signal 17th can the second switch 9 via a circuit means suitable for bridging the potential barrier, for example an in 1 optocouplers, not shown, are supplied.

Die erfindungsgemäße Sperrwandlerschaltung 1 zeigt ein Mittel 12 zur kapazitiven Übertragung einer Spannung von einer Seite der elektrischen Potentialbarriere 5 auf die andere Seite der elektrischen Potentialbarriere 5. Das Mittel 12 ist in 1 derart ausgelegt dargestellt, dass eine analoge Spannung UMESS , die ein Indikator für die Höhe des mittels des Messwiderstands RMESS gemessenen Laststroms ILAST darstellt, über die Potentialbarriere 5 auf die Primärseite der Sperrwandlerschaltung 1 übertragen (zurückgeführt) wird.The flyback converter circuit according to the invention 1 shows a means 12th for the capacitive transmission of a voltage from one side of the electrical potential barrier 5 to the other side of the electrical potential barrier 5 . The middle 12th is in 1 shown laid out so that an analog voltage U MEAS , which represents an indicator for the level of the load current I LAST measured by means of the measuring resistor RMESS, across the potential barrier 5 to the primary side of the flyback converter circuit 1 is transmitted (returned).

Das Mittel 12 zur kapazitiven Übertragung ist hier als kapazitiver Spannungswandler aufgebaut und umfasst einen ersten Kondensator 13 und einen zweiten Kondensator 14. Ein erster Anschluss des ersten Kondensators 13 und ein erster Anschluss des zweiten Kondensators 14 sind auf der Primärseite der Sperrwandlerschaltung 1 angeordnet, und ein zweiter Anschluss des ersten Kondensators 13 und ein zweiter Anschluss des zweiten Kondensators 14 sind auf der Sekundärseite der Sperrwandlerschaltung 1 angeordnet. Damit sind der erste Anschluss des ersten Kondensators 13 und der erste Anschluss des zweiten Kondensators 14 auf der Seite der elektrischen Potentialbarriere 5 angeordnet, und der zweite Anschluss des ersten Kondensators 13 und der zweite Anschluss des zweiten Kondensators 14 sind auf der anderen Seite der Potentialbarriere 5 der Sperrwandlerschaltung 1 angeordnet.The middle 12th for capacitive transmission is designed here as a capacitive voltage converter and comprises a first capacitor 13 and a second capacitor 14th . A first connection of the first capacitor 13 and a first terminal of the second capacitor 14th are on the primary side of the flyback converter circuit 1 arranged, and a second terminal of the first capacitor 13 and a second terminal of the second capacitor 14th are on the secondary side of the flyback converter circuit 1 arranged. This is the first connection of the first capacitor 13 and the first terminal of the second capacitor 14th on the side of the electrical potential barrier 5 arranged, and the second terminal of the first capacitor 13 and the second terminal of the second capacitor 14th are on the other side of the potential barrier 5 the flyback converter circuit 1 arranged.

Das Mittel 12 weist weiter einen dritten Kondensator 15, zwischen dem ersten Anschluss des ersten Kondensators 13 und dem ersten Anschluss des zweiten Kondensators 14 auf der Primärseite der Sperrwandlerschaltung 1 geschaltet, auf.The middle 12th further has a third capacitor 15th , between the first terminal of the first capacitor 13 and the first terminal of the second capacitor 14th on the primary side of the flyback converter circuit 1 switched on.

Der erste Kondensator 13, der zweite Kondensator 14 und der dritte Kondensator 15 sind damit von einem Eingang des Mittels 12 aus betrachtet in Reihe geschaltet. Der Eingang des Mittels 12 wird der durch den zweiten Anschluss des ersten Kondensators 13 und den zweiten Anschluss des zweiten Kondensators 14 gebildet. Der Eingang des Mittels 12 liegt somit auf der Sekundärseite der Sperrwandlerschaltung 1. Das über die Potentialbarriere 5 zu führende Rückführsignal wird als Spannung zwischen die Eingangsanschlüsse des Mittels 12 gelegt. In 1 ist das Rückführsignal die Spannung UMESS über den Messwiderstand 11.The first capacitor 13 , the second capacitor 14th and the third capacitor 15th are thus from an entrance of the means 12th connected in series when viewed. The entrance of the agent 12th becomes the through the second connection of the first capacitor 13 and the second terminal of the second capacitor 14th educated. The entrance of the agent 12th is thus on the secondary side of the flyback converter circuit 1 . That about the potential barrier 5 The feedback signal to be passed is provided as a voltage between the input terminals of the agent 12th placed. In 1 the feedback signal is the voltage U MEAS via the measuring resistor 11 .

Somit wird das Rückführsignal als Spannung zwischen den zweiten Anschluss des ersten Kondensators 13 und den zweiten Anschluss des zweiten Kondensators 14 angelegt.Thus, the feedback signal is used as a voltage between the second terminal of the first capacitor 13 and the second terminal of the second capacitor 14th created.

Den Ausgang des Mittels 12 umfasst Ausgangsanschlüsse, die jeweils mit dem ersten Anschluss des dritten Kondensators 15 und dem zweiten Anschluss des dritten Kondensators 15 verbunden sind. Der Ausgang des Mittels 12 liegt somit auf der Primärseite der Sperrwandlerschaltung 1.The outcome of the agent 12th includes output terminals, each with the first terminal of the third capacitor 15th and the second terminal of the third capacitor 15th are connected. The outcome of the agent 12th is thus on the primary side of the flyback converter circuit 1 .

Die Ausgangsanschlüsse des Mittels 12 sind jeweils mit Eingängen des Steuerschaltkreises 18 der Sperrwandlerschaltung 1 verbunden. Damit wird dem Steuerschaltkreis 18 eine rückgeführte Spannung URÜCK zugeführt, die der über den dritten Kondensator 15 abfallenden Spannung URÜCK entspricht. Die Spannung URÜCK ist dabei im Wesentlichen, abgesehen von einem möglichen Offset wie noch mit Bezug zu 2 erläutert wird, proportional zu der eingangsseitig dem Mittel 12 zugeführten Spannung UMESS.The outlet ports of the agent 12th are each with inputs of the control circuit 18th the flyback converter circuit 1 connected. This becomes the control circuit 18th a returned voltage U BACK fed to the one over the third capacitor 15th falling voltage U BACK corresponds. The voltage U BACK is essentially, apart from a possible offset, as with reference to 2 is explained, proportional to the input side of the means 12th applied voltage UMESS.

Somit ist die Spannung URÜCK gegenüber dem Spannungsabfall UMESS über den Messwiderstand 11 durch den kapazitiven Spannungsteiler um den Offset (Offsetspannung) verschoben, wenn das Mittel 12 zur kapazitiven Übertragung des Rückführsignals als kapazitiver Spannungsteiler ausgebildet ist. Die Spannung URÜCK ist gegenüber der Spannung UMESS über den Messwiderstand 11 durch das Mittel 12 in seiner Amplitude entsprechend einem Teilerverhältnis des kapazitiven Spannungsteilers reduziert.So the tension is U BACK versus the voltage drop U MEAS via the measuring resistor 11 shifted by the capacitive voltage divider by the offset (offset voltage) if the mean 12th is designed as a capacitive voltage divider for capacitive transmission of the feedback signal. The voltage U BACK is opposite the tension U MEAS via the measuring resistor 11 by the means 12th reduced in amplitude according to a divider ratio of the capacitive voltage divider.

Die Erfindung kann die Übertragung eines anlogen Signals über die Potentialbarriere 5 mittels unter SELV-Vorschriften zugelassenen Kondensatoren leisten. Diese Kondensatoren, beispielsweise Entstörkondensatoren der Klasse Y, werden auch als Y-Kondensatoren, bezeichnet. Y-Kondensatoren sind elektrische Kondensatoren, die zwischen einem Phasenleiter L, einem Neutralleiter N einerseits, und berührbaren Schaltungsteilen, zum Beispiel einem Schaltungsgehäuse, angeordnet werden und somit eine elektrisch isolierende Potentialbarriere überbrücken. Zur Verwendung als Y-Kondensatoren sind Kondensatoren der Klasse Y zulässig, die bei begrenzter Kapazität eine geprüfte erhöhte elektrische und mechanische Sicherheit aufweisen, um im Falle eines Versagens eine Gefährdung einer Person zuverlässig zu unterbinden.The invention can transmit an analog signal across the potential barrier 5 using capacitors approved under SELV regulations. These capacitors, for example class Y interference suppression capacitors, are also referred to as Y capacitors. Y capacitors are electrical capacitors that are arranged between a phase conductor L, a neutral conductor N on the one hand, and accessible circuit parts, for example a circuit housing, and thus bridge an electrically insulating potential barrier. For use as Y capacitors, class Y capacitors are permitted which, with limited capacity, have a tested, increased electrical and mechanical safety in order to reliably prevent danger to a person in the event of a failure.

Die Kondensatoren 13, 14, 15 können beispielsweise Keramikkondensatoren, zugelassen für einen Einsatz als Entstörkondensatoren, und insbesondere ausgebildet als oberflächenmontierte Bauelemente sein (engl.: Surface-Mounted Devices, abgekürzt: SMD).The capacitors 13 , 14th , 15th For example, ceramic capacitors, approved for use as interference suppression capacitors, and in particular designed as surface-mounted components (English: Surface-Mounted Devices, abbreviated: SMD).

Das Mittel 12 ist als passive Schaltung ausgestaltet, umfassend im Wesentlichen einen kapazitiven Spannungsteiler mit den Kondensatoren 13, 14, 15. Eine besondere Spannungsversorgung, zum Beispiel eine zusätzliche sekundärseitige Kleinspannungsversorgung (engl.: Low Voltage Power Supply, abgekürzt LVPS) ist daher nicht erforderlich. Die erforderliche Leiterplattenfläche für die erfindungsgemäße Lösung ist daher entsprechend gering und die Spannungswandlerschaltung 1 ist kompakt auslegbar.The middle 12th is designed as a passive circuit, comprising essentially a capacitive voltage divider with the capacitors 13 , 14th , 15th . A special power supply, for example an additional secondary-side extra-low voltage supply (LVPS for short) is therefore not required. The required circuit board area for the solution according to the invention is therefore correspondingly small, and so is the voltage converter circuit 1 can be designed compactly.

Der Steuerschaltkreis 18 kann dazu ausgelegt sein, die rückgeführte Spannung URÜCK über den dritten Kondensator 15 als Indikator für einen Laststrom ILAST auf der Sekundärseite der Sperrwandlerschaltung 1 auszuwerten. Damit kann eine Regelung der Sperrwandlerschaltung 1, insbesondere eine Regelung des Laststroms ILAST , auf der Grundlage des Istwerts des Laststroms ILAST erfolgen.The control circuit 18th can be designed to use the returned voltage U BACK through the third capacitor 15th as an indicator of a load current I LAST on the secondary side of the flyback converter circuit 1 to evaluate. This allows the flyback converter circuit to be regulated 1 , in particular a regulation of the load current I LAST , based on the actual value of the load current I LAST respectively.

2 gibt vereinfachte Beispiele für Spannungs- und Stromverläufe der getakteten synchronen Sperrwandlerschaltung 1 gemäß einer Ausführung der Erfindung wieder. 2 gives simplified examples for voltage and current curves of the clocked synchronous flyback converter circuit 1 according to one embodiment of the invention again.

In der oberen 2 sind schematisch der Verlauf des primärseitigen Strom IPRIMÄR durch die primärseitige Wicklung 3 des Transformators 2 und des sekundärseitigen Stroms ISEKUNDÄR durch die sekundärseitige Wicklung 4 des Transformators 2 mit einem Schaltzyklus T dargestellt.In the upper 2 are schematic of the course of the primary-side current I PRIMARY through the primary-side winding 3 of the transformer 2 and the secondary-side current I SECONDARY through the secondary winding 4th of the transformer 2 shown with a switching cycle T.

Der Schaltzyklus T beginnt zu einem Zeitpunkt t0 und endet zu einem Zeitpunkt t4, beziehungsweise zum Zeitpunkt t4 beginnt der zeitlich nachfolgende Schaltzyklus.The switching cycle T begins at a point in time t 0 and ends at a point in time t 4 , or at point in time t 4 , the subsequent switching cycle begins.

Während einer Zeitspanne I fließt ein primärseitiger Strom IPRIMÄR durch die Primärwicklung 2.During a period of time I, a primary-side current flows I PRIMARY through the primary winding 2 .

Zum Zeitpunkt t0 wird der erste Schalter 8 geöffnet. Der zweite Schalter 9 ist zu diesem Zeitpunkt t0 geschlossen. Während der Zeitspanne II wird der Strom ISEKUNDÄR aus der in dem Magnetfeld des Transformators 2 gespeicherten Energie gespeist und nimmt linear ab. Bei einem Zeitpunkt t1 erreicht der Strom ISEKUNDÄR Null und wird anschließend negativ.The first switch becomes at time t 0 8th open. The second switch 9 is closed at this time t 0 . During the period II the current I SECONDARY from the in the magnetic field of the transformer 2 stored energy and decreases linearly. At a point in time t 1 the current reaches I SECONDARY Zero and then becomes negative.

Zum Zeitpunkt t2 wird der zweite Schalter 9 geöffnet. Der erste Schalter 8 bleibt offen. Es beginnt ein negativer Strom IPRIMÄR durch die primärseitige Wicklung 3 des Transformators 2 zu fließen.The second switch is activated at time t 2 9 open. The first switch 8th stays open. A negative current begins I PRIMARY through the primary-side winding 3 of the transformer 2 to flow.

Zum Zeitpunkt t3 wird der erste Schalter 8 geschlossen und der zweite Schalter 9 bleibt geöffnet. Der Strom IPRIMÄR steigt an, bis er einen Schwellenwert IPRIMÄR1 zum Zeitpunkt t4 erreicht. Der erste Schalter 8 wird nun geöffnet und der zweite Schalter 9 geschlossen. Der Schwellenwert IPRIMÄR1 kann von dem Steuerschaltkreis 18 beispielsweise in Abhängigkeit von einem empfangenen Dimmsignal gesetzt werden.At time t 3 , the first switch becomes 8th closed and the second switch 9 stays open. The current I PRIMARY increases until it reaches a threshold I PRIMARY 1 reached at time t 4 . The first switch 8th is now opened and the second switch 9 closed. The threshold I PRIMARY 1 can from the control circuit 18th for example, can be set as a function of a received dimming signal.

Insbesondere kann der Steuerschaltkreis 18 den Schwellenwert IPRIMÄR1 in Abhängigkeit von einem ermittelten Strom- bzw. Spannungswert setzen. Dabei kann der Schwellenwert IPRIMÄR1 erhöht werden, wenn der ermitteltet Strom- bzw. Spannungswert am Lastausgang der Sperrwandlerschaltung 1 einen vorgegebenen Wert unterschreitet. Der Schwellenwert IPRIMÄR1 wird verringert, wenn der ermittelte Stromwert für ILAST bzw. der ermittelte Spannungswert ULAST größer als der vorgegebene Wert ist.In particular, the control circuit 18th the threshold I PRIMARY 1 depending on a determined current or voltage value. The threshold can be I PRIMARY 1 be increased if the determined current or voltage value at the load output of the flyback converter circuit 1 falls below a specified value. The threshold I PRIMARY 1 is reduced if the determined current value for I LAST or the determined voltage value U LOAD is greater than the specified value.

Das Einschalten des ersten Schalters 8 kann nach dem Ablauf einer Wartezeit, die mit dem Ausschalten des zweiten Schalters 11 zum Zeitpunkt t2 beginnt, erfolgen.Turning on the first switch 8th can after the expiry of a waiting time, which begins with the switching off of the second switch 11 begins at time t 2 .

In der unteren 2 sind schematisch der Verlauf einer Spannung UMESS , die über den sekundärseitigen Messwiderstand 11 abfällt, und der zurückgeführten Spannung URÜCK am Eingang des Steuerschaltkreises 18 dargestellt.In the lower 2 are schematic of the course of a voltage U MEAS , which via the secondary-side measuring resistor 11 drops and the returned voltage U BACK at the input of the control circuit 18th shown.

Die Spannung UMESS zeigt einen dem Verlauf des sekundärseitigen Laststroms ILAST entsprechenden Zeitverlauf: U MESS = R MESS × I SEKUND A ¨ R ;

Figure DE202019103377U1_0001
The voltage UMESS shows the course of the secondary-side load current I LAST corresponding time course: U MEAS = R. MEAS × I. SECOND A. ¨ R. ;
Figure DE202019103377U1_0001

Dieser Spannungsabfall über den Messwiderstand 11 (Strommesswiderstand, engl. „shunt“) entspricht einem Spannungsabfall über den kapazitiven Spannungsteiler umfassend die ersten, zweiten und dritten Kondensatoren 13, 14, 15.This voltage drop across the measuring resistor 11 (Current measuring resistor, English "shunt") corresponds to a voltage drop across the capacitive voltage divider comprising the first, second and third capacitors 13 , 14th , 15th .

Werden parasitäre Effekte der Bauelemente außer Betracht gelassen, so ergibt sich eine UMESS entsprechende Amplitude entsprechend der Kapazitäten und im Grundsatz vergleichbar einem resistiven Spannungsteilnetzwerk für die Spannung URÜCK über den Kondensator 15. Auf Grundlage der bekannten Kapazitätswerte der Kondensatoren 13, 14, 15 und des Widerstandwerts des Messwiderstands RMESS kann ein Proportionalitätsfaktor bestimmt werden, mit dem aus der Spannung URÜCK direkt auf den sekundärseitigen Strom ISEKUNDÄR und damit auf den Laststrom ILAST geschlossen werden kann.If parasitic effects of the components are disregarded, the result is a U MEAS corresponding amplitude according to the capacities and in principle comparable to a resistive voltage subnetwork for the voltage U BACK across the capacitor 15th . Based on the known capacitance values of the capacitors 13 , 14th , 15th and the resistance value of the measuring resistor RMESS, a proportionality factor can be determined from the voltage U BACK directly to the secondary-side current I SECONDARY and thus on the load current I LAST can be closed.

In der unteren 2 wird in dem Verlauf der zurückgeführten Spannung URÜCK am Eingang des Steuerschaltkreises 18 eine Gleichkomponente gezeigt. Diese Gleichkomponente (Gleichanteil, Offset) der über die elektrische Potentialbarriere zurückgeführten Spannung URÜCK beruht auf einer Offsetverschiebung, die Folge einer näherungsweise realen Berücksichtigung parasitärer Effekte bei der Modellierung der Kondensatoren 13, 14, 15 ist. Die reale Schaltung aus erstem, zweitem und drittem Kondensator 13, 14, 15 wird eine parasitäre Entladung der Kapazitäten in einem Schaltzyklus zeigen.In the lower 2 becomes in the curve of the returned voltage U BACK at the input of the control circuit 18th a constant component shown. This constant component (constant component, offset) of the voltage returned via the electrical potential barrier U BACK is based on an offset shift, the consequence of an approximately real consideration of parasitic effects when modeling the capacitors 13 , 14th , 15th is. The real circuit of the first, second and third capacitor 13 , 14th , 15th will show a parasitic discharge of the capacitances in one switching cycle.

Die Gleichkomponente der rückgeführten Spannung URÜCK kann während der Zeitspanne I (Phase I), wie auch aus der oberen 2 ersichtlich, bei geschlossenem ersten Schalter 8 bestimmt werden.The DC component of the returned voltage U BACK can during the period I (phase I), as well as from the above 2 visible when the first switch is closed 8th to be determined.

Die Amplitude der Wechselkomponente der rückgeführten Spannung URÜCK kann, wie vorstehend erläutert, über Modellierung der Schaltung aus erstem, zweitem und drittem Kondensator 13, 14, 15 als kapazitiver Spannungsteiler, bestimmt werden. Damit wird ein Proportionalitätsfaktor bestimmt.The amplitude of the alternating component of the returned voltage U BACK can, as explained above, by modeling the circuit from the first, second and third capacitor 13 , 14th , 15th as a capacitive voltage divider. A proportionality factor is thus determined.

Der Steuerschaltkreis 18 kann damit für das zurückgeführte Signal, entsprechend dem Verlauf der rückgeführten Spannung URÜCK , sowohl eine Offsetkorrektur vornehmen als auch unter Berücksichtigung der Proportionalitätskonstante das analoge Messsignal für den sekundärseitigen Strom ISEKUNDÄR und den Laststrom ILAST rekonstruieren.The control circuit 18th can thus for the returned signal, according to the course of the returned voltage U BACK , carry out an offset correction and, taking into account the proportionality constant, the analog measurement signal for the secondary-side current I SECONDARY and the load current I LAST reconstruct.

Die rückgeführte Spannung URÜCK ist eine analoge Spannung, die bevorzugt Eingängen des Steuerschaltkreises 18 zugeführt wird, die analoge Eingänge eines Analog-Digitalwandlers (A/D-Wandlers) sind. Übliche Mikrokontroller umfassen oftmals einen oder mehrere A/D-Wandler mit entsprechenden Eingängen und sind daher für den Einsatz als Steuerschaltkreis 18 gut geeignet.The returned voltage U BACK is an analog voltage that prefers inputs of the control circuit 18th which are analog inputs of an analog-to-digital converter (A / D converter). Conventional microcontrollers often include one or more A / D converters with corresponding inputs and are therefore suitable for use as a control circuit 18th well suited.

In 3 ist eine grundlegende Anordnung zur Signalübertragung über eine elektrische Potentialbarriere 5 gemäß einer Ausführung der Erfindung dargestellt.In 3 is a basic arrangement for signal transmission across an electrical potential barrier 5 shown according to an embodiment of the invention.

In der oberen 3 ist links die Erzeugung einer Messspannung UMESS als Spannungsabfall an einem von dem zu messenden Strom ILAST durchflossenen Messwiderstand 11 gezeigt.In the upper 3 on the left is the generation of a measurement voltage UMESS as a voltage drop across one of the current to be measured I LAST through which the measuring resistor flows 11 shown.

Die Spannung UMESS wird dem Mittel 12 zur Übertragung über die elektrische Potentialbarriere 5 zu den Eingängen des Steuerschaltkreises 18 zugeführt.The voltage U MEAS becomes the means 12th for transmission via the electrical potential barrier 5 to the inputs of the control circuit 18th fed.

Das Mittel 12 zur Übertragung über die elektrische Potentialbarriere ist als kapazitiver Spannungsteiler mit dem ersten Kondensator 13, dem zweiten Kondensator 14 und dem dritten Kondensator 15 aufgebaut. Erfolgt eine Spannungsveränderung der dem Mittel 12 zugeführten Spannung UMESS oder U1, zum Beispiel ein Spannungsabfall, so wird die am Ausgang des Mittels 12 parallel zu dem dritten Kondensator 15, abfallende Spannung URÜCK entsprechend den Werten der Kondensatoren 13, 14, 15 geteilt.The middle 12th for transmission over the electrical potential barrier is as a capacitive voltage divider with the first capacitor 13 , the second capacitor 14th and the third capacitor 15th built up. If there is a voltage change in the means 12th supplied voltage UMESS or U 1 , for example a voltage drop, the output of the means 12th in parallel with the third capacitor 15th , falling voltage U BACK according to the values of the capacitors 13 , 14th , 15th divided.

Erste und zweite Kondensatoren 13, 14 gewährleisten dabei zugleich die galvanische Trennung der Eingänge des Mittels 12 von den Ausgängen des Mittels 12. Das Mittel 12 stellt damit die elektrische Potentialbarriere 5 zwischen den der Eingänge des Mittels 12 von den Ausgängen des Mittels 12 sicher.First and second capacitors 13 , 14th guarantee at the same time the galvanic separation of the inputs of the medium 12th from the outlets of the agent 12th . The middle 12th thus represents the electrical potential barrier 5 between those of the inputs of the agent 12th from the outlets of the agent 12th for sure.

Ein analoges Eingangssignal mit wechselndem Spannungspegel, ein Wechselsignal, insbesondere auch ein bipolares Wechselsignal, wird von den Eingängen des Mittels 12 zu den Ausgängen des Mittels 12 übertragen.An analog input signal with a changing voltage level, an alternating signal, in particular also a bipolar alternating signal, is fed from the inputs of the means 12th to the outlets of the agent 12th transfer.

Diese Übermittlung der in der Signal veränderung enthaltenen Information über das Mittel 12 erfolgt rein kapazitiv und damit ohne aufwändige Transformatoren oder Optokoppler und damit verbundenen signalerzeugenden und signalauswertenden Baugruppen. Die erfindungsgemäße Lösung ist mit ihrer Nutzung nur weniger Kondensatoren raumeffizient und kostengünstig.This transmission of the information contained in the signal change via the means 12th takes place purely capacitively and thus without complex transformers or optocouplers and the associated signal-generating and signal-evaluating assemblies. The solution according to the invention is space-efficient and inexpensive with its use of only a few capacitors.

In einer Ausführung wird die Spannung UMESS dem Mittel 12 zur Übertragung über die elektrische Potentialbarriere 5 für die Übermittlung zu den Eingängen des Steuerschaltkreises 18 direkt, also entgegen der Darstellung in 3, zugeführt.In one embodiment, the voltage UMESS is the mean 12th for transmission via the electrical potential barrier 5 for transmission to the inputs of the control circuit 18th directly, i.e. contrary to the representation in 3 , fed.

In einer alternativen Ausführung der Erfindung wird die Spannung UMESS mit einem Verstärker 19 verstärkt und anschließend dem Mittel 12 zur Übertragung zugeführt. Der in 3 dargestellte Verstärker 19 ist optional und insbesondere bei kleinen Werten der Spannung UMESS vorteilhaft.In an alternative embodiment of the invention, the voltage UMESS is supplied with an amplifier 19th reinforced and then the means 12th supplied for transmission. The in 3 illustrated amplifier 19th is optional and particularly advantageous for small values of the UMESS voltage.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Übertragung der gemessenen Spannung UMESS als ein für den Wert des Stroms ILAST repräsentativen Spannungswert beschränkt. Das erfindungsgemäße Vorgehen kann allgemein für die Übertragung einer Spannung U1, wie sie in der unteren rechten 3 durch eine ideale Spannungsquelle 20 dargestellt ist, mittels des Mittels 12 über die Potentialbarriere 5 verwendet werden.However, the invention is not limited to the transmission of the measured voltage UMESS as one for the value of the current I LAST representative voltage value limited. The procedure according to the invention can generally be used for the transmission of a voltage U 1 , as shown in the lower right 3 through an ideal voltage source 20th is shown by means of the means 12th over the potential barrier 5 be used.

Die Spannung URÜCK über den dritten Kondensator 15 ist proportional zu der Spannung U1, gleichermaßen wie dies für die gemessene Spannung UMESS in der oberen 3 zutrifft. Die Spannung URÜCK kann damit als repräsentativer Spannungswert für die Spannung U1 dem entsprechenden Eingang des Steuerschaltkreises 18 zugeführt werden.The voltage U BACK through the third capacitor 15th is proportional to the voltage U 1 , as is the case for the measured voltage UMESS in the upper one 3 applies. The voltage U BACK can thus be used as a representative voltage value for the voltage U 1 at the corresponding input of the control circuit 18th are fed.

Die Spannung URÜCK über den dritten Kondensator 15 ist direkt proportional zu der Spannung U1, wenn eine ideale Betrachtung ohne Berücksichtigung parasitärer Effekte vorgenommen wird. Unter Betrachtung parasitärer Effekte ist ein zusätzlicher Offset zu berücksichtigen.The voltage U BACK through the third capacitor 15th is directly proportional to the voltage U 1 if an ideal observation is made without taking into account parasitic effects. When considering parasitic effects, an additional offset must be taken into account.

Die untere linke 3 berücksichtigt eine parasitäre Last des realen dritten Kondensators 15 mit einem parasitären Widerstand 21 in dem Mittel 12'. Der parasitäre Widerstand 21 ist parallel zu dem dritten Kondensator 15 geschaltet. Der Widerstand 21 zeigt typischerweise einen hohen ohmschen Widerstandwert.The lower left 3 takes into account a parasitic load on the real third capacitor 15th with a parasitic resistance 21st in the mean 12 ' . The parasitic resistance 21st is in parallel with the third capacitor 15th switched. The resistance 21st typically exhibits a high ohmic resistance value.

Zusammengefasst ist die rückgeführte Spannung URÜCK somit sowohl repräsentativ für eine Spannung, zum Beispiel die Spannung U1 oder UMESS , oder auch repräsentativ für einen Strom, zum Beispiel für einen Laststrom ILAST.Summarized is the returned voltage U BACK thus both representative of a voltage, for example the voltage U 1 or U MEAS , or also representative of a current, for example a load current I LAST .

Ein möglicher Spannungsoffset der repräsentativen rückgeführten Spannung URÜCK ist wie oben mit Bezug zu 2 gezeigt, zu bestimmen und somit zu korrigieren. Eine Korrektur des Spannungsoffsets der rückgeführten Spannung URÜCK kann beispielsweise in dem Steuerschaltkreis 18 erfolgen.A possible voltage offset of the representative returned voltage U BACK is as above related to 2 shown to determine and thus correct. A correction of the voltage offset of the returned voltage U BACK can for example in the control circuit 18th respectively.

4 zeigt schematische Spannungsverläufe der grundlegenden Anordnung zur Signalübertragung über eine Potentialbarriere gemäß 3. Dabei wird die parasitäre Last des realen dritten Kondensators 15 mit dem parasitären Widerstand 21 parallel zu dem dritten Kondensator 15, berücksichtigt. Das in 4 gezeigte Verhalten gilt für sehr kleine Kapazitätswerte des ersten, zweiten und dritten Kondensators 13, 14, 15. Der erste Kondensator 13 und der zweite Kondensator 14 haben die gleichen Kapazitätswerte. Die Kapazität des dritten Kondensators 15 ist kleiner als der Kapazitätswert des ersten Kondensators 13 und des zweiten Kondensators 14. Die parasitäre Last durch den Widerstand 21 wird als klein angenommen, der Widerstandwert des Widerstands 21 ist somit groß. 4th shows schematic voltage curves of the basic arrangement for signal transmission via a potential barrier according to FIG 3 . Thereby the parasitic load of the real third capacitor becomes 15th with the parasitic resistance 21st in parallel with the third capacitor 15th , considered. This in 4th The behavior shown applies to very small capacitance values of the first, second and third capacitors 13 , 14th , 15th . The first capacitor 13 and the second capacitor 14th have the same capacitance values. The capacitance of the third capacitor 15th is smaller than the capacitance value of the first capacitor 13 and the second capacitor 14th . The parasitic load from the resistor 21st is assumed to be small, the resistance value of the resistor 21st is therefore great.

4 zeigt eine Zeitperiode mit einem dauernd anliegenden Signalverlauf der Spannung UAMP am Eingang des Mittels 12 mit einem kapazitiven Spannungsteiler umfassend den ersten, zweiten und dritten Kondensator 13, 14, 15. Wenn der erste, zweite und dritte Kondensator 13, 14, 15 alle vollständig entladen sind, entspricht die Spannung URÜCK am Ausgang des Mittels 12 der Spannung UAMP am Eingang des Mittels 12. Eine langsame Entladung des dritten Kondensators 15 über den parallelen Widerstand 21 bewirkt eine langsame Aufladung des ersten Kondensators 13 und des zweiten Kondensators 14. Damit wird eine Offsetverschiebung der rückgeführten Spannung URÜCK verursacht. Diese Offsetverschiebung der realen Spannung URÜCK ist zu berücksichtigen, wenn die rückgeführte Spannung URÜCK erfindungsgemäß genutzt wird. 4th shows a time period with a continuously applied signal profile of the voltage U AMP at the input of the means 12th with a capacitive voltage divider comprising the first, second and third capacitors 13 , 14th , 15th . When the first, second and third capacitor 13 , 14th , 15th are all fully discharged, corresponds to the voltage U BACK at the exit of the agent 12th the voltage U AMP at the input of the agent 12th . A slow discharge of the third capacitor 15th about the parallel resistance 21st causes the first capacitor to charge slowly 13 and the second capacitor 14th . This results in an offset shift in the returned voltage U BACK caused. This offset shift of the real voltage U BACK must be taken into account when the returned voltage U BACK is used according to the invention.

Die obere 4 stellt den Spannungsoffset der rückgeführten Spannung URÜCK dar.The upper 4th sets the voltage offset of the returned voltage U BACK represent.

Die untere 4 stellt den Verlauf des Spannungsoffsets der rückgeführten Spannung URÜCK über mehrere Perioden, jeweils für Maximalwerte und Minimalwerte der rückgeführten Spannung URÜCK dar.The lower one 4th represents the course of the voltage offset of the returned voltage U BACK over several periods, each for maximum values and minimum values of the returned voltage U BACK represent.

5 zeigt schematisch eine Leuchte 34 mit einem Betriebsgerät 30 für ein Leuchtmittel 31 gemäß einer Ausführung der Erfindung. 5 shows schematically a lamp 34 with one control gear 30th for one lamp 31 according to an embodiment of the invention.

Das Betriebsgerät 30 kann auch als Vorschaltgerät bezeichnet werden.The control gear 30th can also be referred to as a ballast.

Das Betriebsgerät 30 weist die in 1 gezeigte synchrone Sperrwandlerschaltung 1, einen Netzanschluss mit den Anschlusseinrichtungen (Eingängen) für Leiter L, N, GND zum Anschluss des Betriebsgeräts 30 an eine Netzwechselspannung und einen Gleichrichter 33, insbesondere auch ausgelegt mit Mitteln zur Leistungsfaktorkorrektur, auf. Der Gleichrichter 33 erzeugt aus der Netzwechselspannung UNETZ die an den Eingängen der Sperrwandlerschaltung 1 anliegende Gleichspannung UBUS. Die Sperrwandlerschaltung 1 wandelt die erzeugte Gleichspannung UBUS in eine Spannung ULAST für den Betrieb eines oder mehrerer, an den Ausgängen der Sperrwandlerschaltung 1 angeschlossenen Leuchtmittel 31 um. Das bevorzugt eine oder mehrere Leuchtdioden 7 (LED) umfassende Leuchtmittel 31, auch als Leuchtmittelstrecke 31 bezeichnet, wird über die Ausgänge der Sperrwandlerschaltung 1 mit einem Laststrom ILED (LED Strom) versorgt.The control gear 30th indicates the in 1 Synchronous flyback converter circuit shown 1 , one Mains connection with the connection devices (inputs) for conductors L, N, GND for connecting the control gear 30th to an AC mains voltage and a rectifier 33 , in particular also designed with means for power factor correction. The rectifier 33 generated from the AC mains voltage U NETZ at the inputs of the flyback converter circuit 1 applied DC voltage U BUS . The flyback converter circuit 1 converts the generated DC voltage U BUS into a voltage U LAST for the operation of one or more at the outputs of the flyback converter circuit 1 connected lamps 31 around. This prefers one or more light emitting diodes 7th (LED) comprehensive light sources 31 , also as a light source line 31 is called via the outputs of the flyback converter circuit 1 supplied with a load current I LED (LED current).

Das Betriebsgerät 32 in der dargestellten Ausführung verfügt über einen Steuerschaltkreis 18, der Ansteuersignale 32 auch für andere Elemente des Betriebsgeräts 30 erzeugt und bereitstellt. Alternativ oder zusätzlich können Steuerschaltkreise in anderen Elementen des Betriebsgeräts 30 oder auf Ebene des Betriebsgeräts 30 und der Leuchte 34 angeordnet sein und Aufgaben wie die Ansteuerung der Schalter 8, 9 und weitere Steueraufgaben erfüllen.The control gear 32 in the illustrated embodiment has a control circuit 18th , the control signals 32 also for other elements of the control gear 30th generated and made available. Alternatively or in addition, control circuits in other elements of the operating device 30th or at the level of the control gear 30th and the lamp 34 be arranged and tasks such as controlling the switches 8th , 9 and perform other tax tasks.

Ein oder mehrere Betriebsgeräte 30 können mit einem oder mehreren Leuchtmitteln 31 die Leuchte 34 bilden. Die Leuchte 34 kann weitere Elemente wie in 5 nicht dargestellte Schalt-, Dimm- und Schnittstellen zu anderen Baugruppen der Beleuchtungstechnik und der Gebäudetechnik umfassen.One or more control gear 30th can with one or more bulbs 31 the lamp 34 form. The lamp 34 can add further elements as in 5 Not shown include switching, dimming and interfaces to other assemblies of lighting technology and building technology.

Die erfindungsgemäße Wandlerschaltung 1 ermöglicht einen besonders kostengünstigen Aufbau des Betriebsgeräts 30 unter Berücksichtigung einer galvanischen Trennung der Ein- und Ausgänge des Betriebsgeräts 30.The converter circuit according to the invention 1 enables a particularly cost-effective construction of the operating device 30th taking into account galvanic isolation of the inputs and outputs of the control gear 30th .

Die Merkmale unterschiedlicher Ausführungsbeispiele können im Rahmen der in den nachfolgenden Ansprüchen definierten Erfindung miteinander kombiniert werden.The features of different exemplary embodiments can be combined with one another within the scope of the invention defined in the following claims.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Claims (13)

Getaktete Wandlerschaltung, aufweisend einen Transformator (2) mit zumindest einer Primärwicklung (3) und zumindest einer Sekundärwicklung (4), wobei der Transformator (2) eine ausgehend von einer Netzspannung versorgte Primärseite der Wandlerschaltung von einer Sekundärseite der Wandlerschaltung mittels einer Potentialbarriere (5) elektrisch isoliert, wobei die Sekundärseite eingerichtet ist, einen Laststrom über einen Lastausgang der Wandlerschaltung auszugeben, und die Wandlerschaltung eingerichtet ist, zumindest ein Rückführsignal von der Sekundärseite auf die Primärseite der Wandlerschaltung zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlerschaltung Mittel (12) aufweist, das Rückführsignal als ein analoges Signal kapazitiv über die Potentialbarriere (5) zu übertragen.Clocked converter circuit, comprising a transformer (2) with at least one primary winding (3) and at least one secondary winding (4), the transformer (2) having a primary side of the converter circuit supplied from a mains voltage from a secondary side of the converter circuit by means of a potential barrier (5) electrically isolated, wherein the secondary side is set up to output a load current via a load output of the converter circuit, and the converter circuit is set up to transmit at least one feedback signal from the secondary side to the primary side of the converter circuit, characterized in that the converter circuit has means (12), to transfer the feedback signal capacitively as an analog signal across the potential barrier (5). Wandlerschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Mittel (12) zur kapazitiven Übertragung des Rückführsignals als kapazitiver Spannungsteiler aufgebaut ist.Converter circuit after Claim 1 , characterized in that the means (12) for capacitive transmission of the feedback signal is constructed as a capacitive voltage divider. Wandlerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass das Mittel (12) zur kapazitiven Übertragung des Rückführsignals eingerichtet ist, das Rückführsignal auf der Sekundärseite der Wandlerschaltung als Spannung (UMESS) zugeführt zu erhalten.Converter circuit after Claim 1 or 2 , characterized in that the means (12) for capacitive transmission of the feedback signal is set up to receive the feedback signal on the secondary side of the converter circuit as a voltage (U MESS ). Wandlerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass das Mittel (12) einen ersten Kondensator (13) und einen zweiten Kondensator (14) aufweist, wobei ein erster Anschluss des ersten Kondensators (13) und ein erster Anschluss des zweiten Kondensators (14) auf der Primärseite der Wandlerschaltung angeordnet ist, und ein zweiter Anschluss des ersten Kondensators (13) und ein zweiter Anschluss des zweiten Kondensators (14) auf der Sekundärseite der Wandlerschaltung angeordnet sind, und das Rückführsignal als Spannung zwischen den zweiten Anschluss des ersten Kondensators (13) und den zweiten Anschluss des zweiten Kondensators (14) angelegt wird.Converter circuit according to one of the preceding claims, characterized by that the means (12) has a first capacitor (13) and a second capacitor (14), wherein a first connection of the first capacitor (13) and a first connection of the second capacitor (14) are arranged on the primary side of the converter circuit, and a second connection of the first capacitor (13) and a second connection of the second capacitor (14) are arranged on the Secondary side of the converter circuit are arranged, and the feedback signal is applied as a voltage between the second terminal of the first capacitor (13) and the second terminal of the second capacitor (14). Wandlerschaltung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, dass das Mittel (12) einen dritten Kondensator (15) zwischen dem ersten Anschluss des ersten Kondensators (13) und dem zweiten Anschluss des zweiten Kondensators (14) auf der Primärseite der Wandlerschaltung anordnet, wobei Eingängen eines Steuerschaltkreises (18) der Wandlerschaltung eine Spannung (URÜCK) über den dritten Kondensator (15) zugeführt wird.Converter circuit after Claim 4 , characterized in that the means (12) arranges a third capacitor (15) between the first connection of the first capacitor (13) and the second connection of the second capacitor (14) on the primary side of the converter circuit, with inputs of a control circuit (18) the converter circuit is supplied with a voltage (U RÜCK ) via the third capacitor (15). Wandlerschaltung nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, dass der Steuerschaltkreis (18) eingerichtet ist, die an den Eingängen des Steuerschaltkreises (18) anliegende Spannung über den dritten Kondensator (15) als Indikator für einen Laststrom (ILAST) auf der Sekundärseite der Wandlerschaltung auszuwerten.Converter circuit after Claim 5 , characterized in that the control circuit (18) is set up to evaluate the voltage applied to the inputs of the control circuit (18) via the third capacitor (15) as an indicator for a load current (I LAST ) on the secondary side of the converter circuit. Wandlerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass das Rückführsignal eine Wechselspannung, insbesondere eine bipolare Wechselspannung, abbildet.Converter circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the feedback signal maps an alternating voltage, in particular a bipolar alternating voltage. Wandlerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass das Rückführsignal einen Messwert für einen Laststrom (ILAST) wiedergibt.Converter circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the feedback signal reproduces a measured value for a load current (I LAST ). Wandlerschaltung nach der Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass die Wandlerschaltung einen Messwiderstand (11) angeordnet in Serie zu einem Lastausgang auf der Sekundärseite der Wandlerschaltung aufweist, wobei das Rückführsignal einem Spannungsabfall über den Messwiderstand (11) entspricht.Converter circuit after the Claim 8 , characterized in that the converter circuit has a measuring resistor (11) arranged in series with a load output on the secondary side of the converter circuit, the feedback signal corresponding to a voltage drop across the measuring resistor (11). Wandlerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Wandlerschaltung eine Sperrwandlerschaltung, insbesondere eine synchrone Sperrwandlerschaltung (1) ist.Converter circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the converter circuit is a flyback converter circuit, in particular a synchronous flyback converter circuit (1). Betriebsgerät für Leuchtmittel (31), aufweisend zumindest eine getaktete Wandlerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Operating device for lighting means (31), having at least one clocked converter circuit according to one of the preceding claims. Leuchte, aufweisend zumindest ein Leuchtmittel (31), und zumindest ein Betriebsgerät (30) nach Anspruch 10, ausgelegt für die Versorgung des zumindest eines Leuchtmittels (31).Luminaire, having at least one lamp (31), and at least one operating device (30) Claim 10 , designed for the supply of the at least one lamp (31). Leuchte nach Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, dass das zumindest eine Leuchtmittel (31) mindestens eine Leuchtdiode (7) umfasst.Shine after Claim 12 , characterized in that the at least one lighting means (31) comprises at least one light-emitting diode (7).
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