DE202023101487U1

DE202023101487U1 - Circuit arrangement for supply-voltage-dependent operation of a semiconductor light source

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Publication number: DE202023101487U1
Application number: DE202023101487.9U
Authority: DE
Original assignee: ZKW Group GmbH
Current assignee: ZKW Group GmbH
Priority date: 2023-03-24
Filing date: 2023-03-24
Publication date: 2023-05-22
Anticipated expiration: 2033-03-25

Abstract

Schaltungsanordnung (1) zum versorgungsspannungsabhängigen Betreiben einer Halbleiterlichtquelle (2), wobei die Schaltungsanordnung folgendes umfasst:
- einen Versorgungsspannungseingang (3) zur Versorgung der Schaltungsanordnung (1) mit einer variierenden Versorgungsspannung (v) sowie einen Massebezugspunkt (4), wobei die variierende Versorgungsspannung (v) zwischen dem Versorgungsspannungseingang (3) und dem Massebezugspunkt (4) anlegbar ist, wobei die variierende Versorgungspannung (v) einen Normalspannungsbereich (Vn) und einen Überspannungsbereich (Vo) aufweist, welcher Überspannungsbereich (Vo) in positiver Richtung über dem Normalspannungsbereich (Vn) liegt,
- eine Halbleiterlichtquelle (2),
- eine Strombegrenzungseinheit (5), welche einen Steuereingang (6) aufweist und elektrisch mit der Halbleiterlichtquelle (2) verbunden ist, wobei die Halbleiterlichtquelle (2) gemeinsam mit der Strombegrenzungseinheit (5) einen Schaltstrang (7) bildet, welcher von dem Versorgungsspannungseingang (3) und von dem Massebezugspunkt (4) schaltungstechnisch begrenzt ist wobei die Strombegrenzungseinheit (5) dazu ausgebildet ist, den Strangstrom (iL) im Schaltstrang (7) zu limitieren, wobei dem Steuereingang (6) ein Steuersignal (8) zuführbar ist, durch welches der limitierte Strangstrom (iL) festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (1) weiters
- einen Parallelschaltkreis (9) aufweist, wobei der Parallelschaltkreis (9) parallel zum Schaltstrang (7) geschaltet ist, sodass dieser Parallelschaltkreis (9) ebenfalls von dem Versorgungsspannungseingang (3) und von dem Massebezugspunkt (4) schaltungstechnisch begrenzt ist, wobei der Parallelschaltkreis (9) dazu eingerichtet ist, das Steuersignal (8) abzugeben und in Abhängigkeit von der variierenden Versorgungsspannung (v) zu manipulieren, und zwar dergestalt, dass der Strangstrom (iL) auf Grundlage des manipulierten Steuersignals (8) bei einer Versorgungsspannung (v) im Normalspannungsbereich (Vn) auf einen konstanten Stromsollwert (Is) limitiert wird und bei einer Versorgungsspannung (v) im Überspannungsbereich (Vo) auf einen Minimalstromwert limitiert wird, wobei der Minimalstromwert betragsmäßig kleiner als der Stromsollwert (Is) ist.

Circuit arrangement (1) for supply-voltage-dependent operation of a semiconductor light source (2), the circuit arrangement comprising the following:
- a supply voltage input (3) for supplying the circuit arrangement (1) with a varying supply voltage (v) and a ground reference point (4), the varying supply voltage (v) being able to be applied between the supply voltage input (3) and the ground reference point (4), wherein the varying supply voltage (v) has a normal voltage range (Vn) and an overvoltage range (Vo), which overvoltage range (Vo) is positively above the normal voltage range (Vn),
- a semiconductor light source (2),
- A current limiting unit (5) which has a control input (6) and is electrically connected to the semiconductor light source (2), the semiconductor light source (2) together with the current limiting unit (5) forming a switching circuit (7) which is connected to the supply voltage input ( 3) and is limited in terms of circuitry by the ground reference point (4), with the current limiting unit (5) being designed to limit the phase current (iL) in the switching phase (7), with a control signal (8) being able to be fed to the control input (6), through which the limited phase current (iL) can be defined, characterized in that the circuit arrangement (1) further
- has a parallel circuit (9), the parallel circuit (9) being connected in parallel with the switching strand (7), so that this parallel circuit (9) is also limited in terms of circuitry by the supply voltage input (3) and by the ground reference point (4), the parallel circuit (9) is set up to emit the control signal (8) and to manipulate it as a function of the varying supply voltage (v), in such a way that the phase current (iL) based on the manipulated control signal (8). a supply voltage (v) in the normal voltage range (Vn) is limited to a constant current setpoint (Is) and with a supply voltage (v) in the overvoltage range (Vo) it is limited to a minimum current value, the absolute value of the minimum current value being smaller than the current setpoint (Is).

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum versorgungsspannungsabhängigen Betreiben einer Halbleiterlichtquelle, wobei die Schaltungsanordnung folgendes umfasst:

- einen Versorgungsspannungseingang zur Versorgung der Schaltungsanordnung mit einer variierenden Versorgungsspannung sowie einen Massebezugspunkt, wobei die variierende Versorgungsspannung zwischen dem Versorgungsspannungseingang und dem Massebezugspunkt anlegbar ist, wobei die variierende Versorgungspannung einen Normalspannungsbereich und einen Überspannungsbereich aufweist, welcher Überspannungsbereich in positiver Richtung über dem Normalspannungsbereich liegt,
- eine Halbleiterlichtquelle,
- eine Strombegrenzungseinheit, welche einen Steuereingang aufweist und elektrisch mit der Halbleiterlichtquelle verbunden ist, wobei die Halbleiterlichtquelle gemeinsam mit der Strombegrenzungseinheit einen Schaltstrang bildet, welcher von dem Versorgungsspannungseingang und von dem Massebezugspunkt schaltungstechnisch begrenzt ist, wobei die Strombegrenzungseinheit dazu ausgebildet ist, den Strangstrom im Schaltstrang zu limitieren, wobei dem Steuereingang ein Steuersignal zuführbar ist, durch welches der limitierte Strangstrom festlegbar ist,

The invention relates to a circuit arrangement for supply voltage-dependent operation of a semiconductor light source, the circuit arrangement comprising the following:

- a supply voltage input for supplying the circuit arrangement with a varying supply voltage and a ground reference point, the varying supply voltage being able to be applied between the supply voltage input and the ground reference point, the varying supply voltage having a normal voltage range and an overvoltage range, which overvoltage range lies above the normal voltage range in the positive direction,
- a semiconductor light source,
- a current limiting unit, which has a control input and is electrically connected to the semiconductor light source, the semiconductor light source together with the current limiting unit forming a switching string which is circuitry limited by the supply voltage input and by the ground reference point, the current limiting unit being designed to limit the string current in the switching string to limit, wherein a control signal can be fed to the control input, by means of which the limited phase current can be defined,

Mit einer solchen Schaltungsanordnung ist es möglich Halbleiterlichtquellen, welche beispielsweise eine oder mehrere Leuchtdioden (LEDs), Laserdioden oder Kombinationen davon umfassen, mit einem bestimmten Strom zu betreiben. Zu diesem Zweck sind verschiedene Schaltungsanordnungen bekannt geworden, welche zum Betreiben einer Halbleiterlichtquelle verwendet werden können. Bekanntlich wird zum Betreiben einer Halbleiterlichtquelle der Strom durch diese limitiert und zusätzlich kann dieser limitierte Strom auch festgelegt werden. Im Zusammenhang mit der Erfindung sei mit festlegen bzw. „festlegbar“ gemeint, dass die elektrische Stromstärke bestimmt wird bzw. bestimmt werden kann. Im Schaltstrang fließt somit ein durch das Steuersignal festlegbarer Strangstrom. Durch den gesamten Schaltstrang fließt der im Wesentlichen gleiche Strangstrom. Dies bedeutet, dass der Strangstrom, welcher durch die Strombegrenzungseinheit fließt, und der Strangstrom, welcher im selben Schaltstrang durch die Halbleiterlichtquelle fließt, im Wesentlichen gleich groß ist, aber unter Umständen nicht exakt gleich sein muss. Denn es ist klar, dass durch weitere notwendige Schaltungselemente, welche beispielsweise zur Steuerung, Regelung oder als ESD-Schutz dienen, ein geringer Strom auf den Massebezugspunkt abgezweigt werden kann. Also kann der Strangstrom, welcher durch die Halbleiterlichtquelle fließt, zum Strangstrom, welcher durch die Strombegrenzungseinheit fließt, geringfügig unterschiedlich sein.With such a circuit arrangement, it is possible to operate semiconductor light sources, which include, for example, one or more light-emitting diodes (LEDs), laser diodes, or combinations thereof, with a specific current. For this purpose, various circuit arrangements have become known which can be used to operate a semiconductor light source. As is known, the current is limited by the semiconductor light source in order to operate it, and this limited current can also be specified. In the context of the invention, “determinable” or “determinable” means that the electrical current intensity is or can be determined. A phase current that can be determined by the control signal thus flows in the switching phase. Essentially the same phase current flows through the entire switching phase. This means that the string current that flows through the current limiting unit and the string current that flows through the semiconductor light source in the same switching string are essentially the same, but may not have to be exactly the same. Because it is clear that a small current can be branched off to the ground reference point by further necessary circuit elements, which are used, for example, for control, regulation or ESD protection. The phase current that flows through the semiconductor light source can therefore be slightly different from the phase current that flows through the current limiting unit.

Besonders beim Einsatz einer solchen Schaltungsanordnung in einem Kraftfahrzeug muss diese mit Versorgungsspannungsschwankungen zurechtkommen und in bestimmten Versorgungsspannungsbereichen den Strom der Halbleiterlichtquelle auf einen konstanten Wert limitieren.Particularly when such a circuit arrangement is used in a motor vehicle, it has to be able to cope with supply voltage fluctuations and limit the current of the semiconductor light source to a constant value in certain supply voltage ranges.

Versorgungsspannungsänderungen führen mitunter zu einem thermischen Verlustleistungsanstieg in zumindest einem Teil der Strombegrenzungseinheit. In der Regel führt eine erhöhte Versorgungsspannung zu einer erhöhten thermischen Verlustleistung. Um diese thermische Verlustleistung zu minimieren sind im Stand der Technik verschiedenste Ansätze bekannt geworden. Beispielsweise kann der Versorgungsspannungsbereich mit zusätzlichen Mitteln eingeschränkt werden, was zu einer Änderung der Anforderungen für eine derartige Schaltungsanordnung führt und die Auslegung einer solchen vereinfacht. Nachteilig ist hierbei die eingeschränkte Verwendbarkeit einer derartigen Schaltungsanordnung. Weiters kann alternativ oder zusätzlich auch die Wärmeableitung bzw. Kühlung oder thermische Belastbarkeit der elektronischen Komponenten verbessert werden. Viele Verbesserungsmaßnahmen, welche die thermische Auslegung betreffen, führen aufgrund eines steigenden Materialverbrauchs zu höheren Kosten in der Produktion und auch zu einem höheren Gewicht des Gesamtsystems. Alternativ sind auch effiziente stromgeregelte Schaltwandler bekannt geworden, welche mit schwankenden Versorgungsspannungen zurechtkommen. Jedoch sind diese in der Entwicklung aufwendig und teuer, da neben einem hohen Bauteilbedarf auch entsprechende EMV Schutzmaßnahmen notwendig sind. Folglich ist die Strombegrenzungseinheit im Sinne der Erfindung kein Schaltwandler und auch kein Teil eines Schaltwandlers.Supply voltage changes sometimes lead to an increase in thermal power loss in at least one part of the current limiting unit. As a rule, an increased supply voltage leads to an increased thermal power loss. Various approaches have become known in the prior art for minimizing this thermal power loss. For example, the supply voltage range can be limited with additional means, which leads to a change in the requirements for such a circuit arrangement and simplifies the design of such. The disadvantage here is the limited usability of such a circuit arrangement. Furthermore, as an alternative or in addition, the heat dissipation or cooling or thermal resilience of the electronic components can also be improved. Many improvement measures that affect the thermal design lead to higher costs in production due to increasing material consumption and also to a higher weight of the entire system. Alternatively, efficient current-controlled switching converters have also become known, which can cope with fluctuating supply voltages. However, these are complex and expensive to develop because, in addition to a high component requirement, appropriate EMC protective measures are also necessary. Consequently, the current-limiting unit is not a switching converter within the meaning of the invention, nor is it part of a switching converter.

Für die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine eingangs beschriebene Schaltungsanordnung zu schaffen, welche ohne die genannten oder alternativ nachteiligen Maßnahmen auskommt, um den Betrieb einer Halbleiterlichtquelle in einem weiten Versorgungsspannungsbereich zu erlauben.The object of the present invention is to create a circuit arrangement as described in the introduction, which manages without the measures mentioned or alternatively disadvantageous, in order to allow the operation of a semiconductor light source in a wide supply voltage range.

Die Aufgabe wird mit einer eingangs beschriebenen Anordnung dadurch gelöst, dass die Schaltungsanordnung weiters einen Parallelschaltkreis aufweist, wobei der Parallelschaltkreis parallel zum Schaltstrang geschaltet ist, sodass dieser Parallelschaltkreis ebenfalls von dem Versorgungsspannungseingang und von dem Massebezugspunkt schaltungstechnisch begrenzt ist, wobei der Parallelschaltkreis dazu eingerichtet ist, das Steuersignal abzugeben und in Abhängigkeit von der variierenden Versorgungsspannung zu manipulieren, und zwar dergestalt, dass der Strangstrom auf Grundlage des manipulierten Steuersignals bei einer Versorgungsspannung im Normalspannungsbereich auf einen konstanten Stromsollwert limitiert wird und bei einer Versorgungsspannung im Überspannungsbereich auf einen Minimalstromwert limitiert wird, wobei der Minimalstromwert betragsmäßig kleiner als der Stromsollwert ist.The object is achieved with an arrangement described at the outset in that the circuit arrangement also has a parallel circuit, the parallel circuit being connected in parallel to the switching strand, so that this parallel circuit is also connected to the supply voltage input and to the ground reference point is limited in terms of circuitry, with the parallel circuit being set up to emit the control signal and to manipulate it as a function of the varying supply voltage, in such a way that the phase current is limited to a constant desired current value for a supply voltage in the normal voltage range on the basis of the manipulated control signal and for a Supply voltage is limited in the overvoltage range to a minimum current value, the minimum current value being smaller than the desired current value.

Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Schaltungsanordnung wird erreicht, dass diese ohne großen Mehraufwand zum Betreiben einer Halbleiterlichtquelle in einem weiten Versorgungsspannungsbereich eingesetzt werden kann.The configuration of the circuit arrangement according to the invention means that it can be used to operate a semiconductor light source in a wide supply voltage range without great additional outlay.

Die Halbleiterlichtquelle kann zumindest eine Leuchtdiode und/oder Laserdiode umfassen. Bevorzugt umfasst eine Halbleiterlichtquelle mehrere Leuchtdioden und/oder Laserdioden, welche seriell und/oder parallel zueinander verschaltet sind.The semiconductor light source can include at least one light-emitting diode and/or laser diode. A semiconductor light source preferably comprises a plurality of light-emitting diodes and/or laser diodes which are connected in series and/or in parallel with one another.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung sei mit dem Begriff „Einheit“ alleine oder auch in einer Komposition, wie in „Strombegrenzungseinheit“ nicht zwingend ein einzelnes Element zu verstehen. Der Begriff kann auch mehrere Elemente, Baugruppen, Bausteine, Komponenten oder Kombinationen davon umfassen.In the context of the present application, the term “unit” alone or also in a composition, as in “current-limiting unit”, does not necessarily mean an individual element. The term can also include multiple elements, assemblies, building blocks, components, or combinations thereof.

Mit „schaltungstechnisch begrenzt“ ist im Zusammenhang mit der beschriebenen Schaltungsanordnung zu verstehen, dass der Schaltstrang bzw. der Parallelschaltkreis schaltungstechnisch zwischen den zwei Klemmen, also dem Versorgungsspannungseingang und dem Massebezugspunkt liegt, womit die - zwischen dem Versorgungsspannungseingang und dem Massebezugspunkt anlegbare - variierende Versorgungsspannung sowohl am Schaltstrang als auch am Parallelschaltkreis anlegbar ist.In the context of the described circuit arrangement, "limited circuitry" means that the circuitry of the switching strand or the parallel circuit is between the two terminals, i.e. the supply voltage input and the ground reference point, which means that the varying supply voltage - which can be applied between the supply voltage input and the ground reference point - both can be applied to the switching train as well as to the parallel circuit.

Eine Strombegrenzungseinheiten kann beispielsweise einen Linearregler aufweisen. Dieser Linearregler kann durch einen Low-Dropout Regler (LDO) realisiert werden, welcher als Konstantstromregler beschaltet ist und somit als linearer Stromregler fungiert.A current-limiting unit can have a linear regulator, for example. This linear regulator can be implemented using a low-dropout regulator (LDO), which is wired as a constant current regulator and thus functions as a linear current regulator.

Wenngleich nur die für die Erfindung wesentlichen Schaltungskomponenten und deren Verhalten beschrieben werden, ist klar, dass in der Schaltungstechnik viele weitere Schaltungsteile, wie beispielsweise Verpolschutz oder transienter Überpsannungsschutz usw. vorgesehen sein können. Derartige Schaltungsteile werden jedoch nicht weiter thematisiert, da diese für die Erfindung nicht wesentlich sind.Although only the circuit components essential to the invention and their behavior are described, it is clear that many other circuit parts, such as reverse polarity protection or transient overvoltage protection, etc., can be provided in circuit technology. However, circuit parts of this type are not discussed further since they are not essential to the invention.

Es kann vorgesehen sein, dass die Strombegrenzungseinheit einen linearen Stromregler aufweist, welcher den Strangstrom bereitstellt, wobei die Strombegrenzungseinheit weiters ein Referenzwiderstandsnetz umfasst, welches einen Gesamtwiderstandswert aufweist, der repräsentativ für den Strangstrom ist, wobei das Referenzwiderstandsnetz einen ersten Transistor aufweist, der dergestalt innerhalb des Referenzwiderstandsnetzes verschaltet ist, dass sich der Gesamtwiderstandswert des Referenzwiderstandsnetzes bei einer Schaltzustandsänderung des ersten Transistors ändert, wobei der erste Transistor derart mit dem Steuereingang verschaltet ist, dass der Schaltzustand des ersten Transistors durch das Steuersignal änderbar ist, wodurch der Strangstrom über eine Manipulation des Steuersignals durch den Parallelschaltkreis änderbar ist.Provision can be made for the current-limiting unit to have a linear current controller which provides the phase current, with the current-limiting unit also comprising a reference resistance network which has a total resistance value which is representative of the phase current, with the reference resistance network having a first transistor which is in this way within the Reference resistance network is connected, that the total resistance value of the reference resistance network changes when the switching state of the first transistor changes, the first transistor being connected to the control input in such a way that the switching state of the first transistor can be changed by the control signal, as a result of which the phase current can be changed by manipulating the control signal the parallel circuit is changeable.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung kennt ein Transistor zumindest zwei Schaltzustände - einen leitenden Schaltzustand bzw. einen niederohmigen Zustand und einen nicht-leitenden Schaltzustand bzw. einen hochohmigen Zustand. Im Sinne der oben genannten Ausführung kann nun ein Transistor in verschiedenen Varianten mit einem Widerstand oder mehreren Widerständen verschaltet sein, um den Gesamtwiderstandswert des Widerstandnetzwerks zu ändern. Beispielsweise kann ein Widerstand durch die Schaltzustandsänderung eines damit verschalteten Transistors überbrückt oder zugeschaltet werden, womit sich der Gesamtwiderstand des Widerstandnetzwerks ändert.In connection with the present invention, a transistor has at least two switching states--a conducting switching state or a low-impedance state and a non-conducting switching state or a high-impedance state. In the sense of the embodiment mentioned above, a transistor can now be connected in different variants to a resistor or a plurality of resistors in order to change the total resistance value of the resistor network. For example, a resistor can be bypassed or switched on by the change in the switching state of a transistor connected to it, with the result that the total resistance of the resistor network changes.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Strombegrenzungseinheit einen ersten Transistor aufweist, welcher in seinem Schaltzustand steuerbar ist und derart im Schaltstrang verschaltet ist, dass dieser den Schaltstrang im nicht-leitenden Schaltzustand öffnet, sodass der Strangstrom im Wesentlichen auf Null reduziert werden kann und wobei der erste Transistor mit dem Steuereingang derart verschaltet ist, dass der Schaltzustand des ersten Transistors durch das Steuersignal änderbar ist, wodurch der Strangstrom über eine Manipulation des Steuersignals durch den Parallelschaltkreis änderbar ist.Alternatively, it can also be provided that the current-limiting unit has a first transistor, the switching state of which can be controlled and is connected in the switching string in such a way that it opens the switching string in the non-conductive switching state, so that the string current can essentially be reduced to zero and where the first transistor is connected to the control input in such a way that the switching state of the first transistor can be changed by the control signal, as a result of which the phase current can be changed by manipulating the control signal through the parallel circuit.

Es kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass der Parallelschaltkreis einen Spannungsteiler mit einem Spannungsteilungspunkt und einen zweiten Transistor mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem Steueranschluss aufweist, wobei an dem Spannungsteilungspunkt eine Teilspannung abgreifbar ist, welche direkt proportional zur variierenden Versorgungsspannung ist und wobei der Spannungsteilungspunkt mit dem Steueranschluss des zweiten Transistors derart verbunden ist, dass der Schaltzustand des zweiten Transistors ab einer bestimmten Teilspannung geändert werden kann, wobei das Steuersignal für den Steuereingang der Strombegrenzungseinheit am ersten Anschluss oder zweiten Anschluss des zweiten Transistors abgreifbar ist.It can advantageously be provided that the parallel circuit has a voltage divider with a voltage division point and a second transistor with a first connection, a second connection and a control connection, a partial voltage being able to be tapped off at the voltage division point, which is directly proportional to the varying supply voltage and wherein the voltage division point is connected to the control terminal of the second transistor in such a way that the switching state of the second transistor can be changed from a specific partial voltage, wherein the control signal for the control input of the current limiting unit can be tapped at the first terminal or second terminal of the second transistor.

Dabei ist es besonders vorteilhaft wenn der erste Transistor und der zweite Transistor, bevorzugt von gleicher Bauart, NPN Bipolartransistoren oder n-Kanal MOSFETs sind und der zweite Anschluss des zweiten Transistors mit dem Massebezugspunkt verbunden ist, wobei der erste Anschluss des zweiten Transistors über einen Widerstand mit dem Versorgungsspannungseingang verbunden ist.It is particularly advantageous if the first transistor and the second transistor, preferably of the same type, are NPN bipolar transistors or n-channel MOSFETs and the second connection of the second transistor is connected to the ground reference point, the first connection of the second transistor being connected via a resistor connected to the supply voltage input.

Eine dazu alternative Ausführung kann vorsehen, dass der erste Transistor und der zweite Transistor, bevorzugt von gleicher Bauart, PNP Bipolartransistoren oder p-Kanal MOSFETs sind und der erste Anschluss des zweiten Transistors mit dem Versorgungsspannungseingang verbunden ist, wobei der zweite Anschluss des zweiten Transistors über einen Widerstand mit dem Massebezugspunkt verbunden ist.An alternative embodiment can provide that the first transistor and the second transistor, preferably of the same type, are PNP bipolar transistors or p-channel MOSFETs and the first connection of the second transistor is connected to the supply voltage input, the second connection of the second transistor being connected via a resistor connected to the ground reference point.

In einer sehr praktikablen Ausführung kann vorgesehen sein, dass der Normalspannungsbereich einen unteren Grenzwert von maximal 8V, insbesondere 6V und einen oberen Grenzwert von mindestens 14V, insbesondere 16V aufweist, wobei der Überspannungsbereich an den oberen Grenzwert des Normalspannungsbereiches anschließt. In a very practical embodiment, it can be provided that the normal voltage range has a lower limit of a maximum of 8V, in particular 6V, and an upper limit of at least 14V, in particular 16V, with the overvoltage range adjoining the upper limit of the normal voltage range.

In einer sehr kompakten Ausführung ist es vorteilhaft wenn zumindest ein Teil der Strombegrenzungseinheit in einem integrierten Schaltkreis integriert ist.In a very compact design, it is advantageous if at least part of the current-limiting unit is integrated in an integrated circuit.

Beispiele für integrierte Schaltkreise, welche zumindest einen Teil einer solchen Strombegrenzungseinheit integriert haben, sind der BCR401U oder der TPS92630. Derartige integrierte Schaltkreise können im Lichte einer genannten Ausführung der Erfindung einen linearen Stromregler aufweisen.Examples of integrated circuits that have at least part of such a current limiting unit integrated are the BCR401U or the TPS92630. Such integrated circuits can have a linear current regulator in the light of a mentioned embodiment of the invention.

Die Erfindung samt weiteren Vorteilen wird im Folgenden anhand beispielhafter Ausführungsformen näher erläutert, die in Zeichnungen veranschaulicht sind. Die Zeichnungen zeigen in

1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
2 ein Strom-Spannungsdiagramm,
3 eine erste Ausführung der Schaltungsanordnung mit einem Referenzwiderstandsnetz und einem damit verschalteten ersten Transistor,
4 eine alternative Ausführung der Schaltungsanordnung mit einem ersten Transistor welcher im Schaltstrang verschaltet ist.

The invention, together with further advantages, is explained in more detail below using exemplary embodiments which are illustrated in the drawings. The drawings show in

1 a block diagram of the circuit arrangement according to the invention,
2 a current-voltage diagram,
3 a first embodiment of the circuit arrangement with a reference resistance network and a first transistor connected thereto,
4 an alternative embodiment of the circuit arrangement with a first transistor which is connected in the switching circuit.

In den Figuren 1 bis 4 werden nun Ausführungsbeispiele und die Funktionsweise der Erfindung näher erläutert. Die Figuren sind nur beispielhaft und in vereinfachter Darstellungen zu sehen, um die wesentlichen Komponenten besser beschreiben zu können. Für den Fachmann ist klar, dass Ausformungen und Merkmale der Erfindung auch in geeigneter Weise untereinander kombinierbar sind.In the figures 1 until 4 exemplary embodiments and the mode of operation of the invention will now be explained in more detail. The figures are only to be seen as examples and in simplified representations in order to be able to better describe the essential components. It is clear to the person skilled in the art that configurations and features of the invention can also be combined with one another in a suitable manner.

1 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 1 zum versorgungsspannungsabhängigen Betreiben einer Halbleiterlichtquelle. Die Schaltungsanordnung 1 umfasst dabei einen Versorgungsspannungseingang 3, zur Versorgung der Schaltungsanordnung 1 mit einer variierenden Versorgungsspannung v sowie einen Massebezugspunkt 4. Die variierende Versorgungsspannung v ist dabei zwischen dem Versorgungsspannungseingang 3 und einem Massebezugspunkt 4 anlegbar. 1 shows a block diagram of the circuit arrangement 1 according to the invention for supply-voltage-dependent operation of a semiconductor light source. The circuit arrangement 1 includes a supply voltage input 3 for supplying the circuit arrangement 1 with a varying supply voltage v and a ground reference point 4. The varying supply voltage v can be applied between the supply voltage input 3 and a ground reference point 4.

Beispielsweise kann der Pluspol einer Fahrzeugbatterie mit dem Versorgungsspannungseingang 3 und der Minuspol der Fahrzeugbatterie mit dem Massebezugspunkt 4 verbunden werden.For example, the positive pole of a vehicle battery can be connected to the supply voltage input 3 and the negative pole of the vehicle battery can be connected to the ground reference point 4 .

Weiters umfasst die Schaltungsanordnung 1 eine Halbleiterlichtquelle 2. Obwohl lediglich eine Leuchtdiode als Halbleiterlichtquelle 2 gezeigt ist, kann diese Halbleiterlichtquelle 2 mehrere Leuchtioden und/oder Laserdioden, welche seriell und/oder parallel zueinander verschaltet sind, umfassen.The circuit arrangement 1 also includes a semiconductor light source 2. Although only one light-emitting diode is shown as the semiconductor light source 2, this semiconductor light source 2 can include a plurality of light-emitting diodes and/or laser diodes which are connected in series and/or in parallel with one another.

Werden derartige Halbleiterlichtquellen 2 mit einer Spannungsquelle (nicht gezeigt) betrieben, so muss bekanntermaßen der Strom, welcher sich in Folge des Anschlusses an eine Spannungsquelle einstellt, limitiert werden. Zu diesem Zweck umfasst die gezeigte Schaltungsanordnung 1 eine Strombegrenzungseinheit 5, welche einen Steuereingang 6 aufweist und elektrisch mit der Halbleiterlichtquelle 2 verbunden ist. Dabei bildet die Halbleiterlichtquelle 2 gemeinsam mit der Strombegrenzungseinheit 5 einen Schaltstrang 7, welcher von dem Versorgungsspannungseingang 3 und von dem Massebezugspunkt 4 schaltungstechnisch begrenzt ist. Die Strombegrenzungseinheit 5 ist dazu ausgebildet den Strangstrom iL im Schaltstrang 7 zu limitieren.If such semiconductor light sources 2 are operated with a voltage source (not shown), then, as is known, the current that occurs as a result of connection to a voltage source must be limited. For this purpose, the circuit arrangement 1 shown comprises a current limiting unit 5 which has a control input 6 and is electrically connected to the semiconductor light source 2 . In this case, the semiconductor light source 2 together with the current limiting unit 5 forms a switching branch 7 which is limited in terms of circuitry by the supply voltage input 3 and by the ground reference point 4 . The current limiting unit 5 is designed to limit the phase current iL in the switching phase 7 .

Dazu kann die Strombegrenzungseinheit 5 einen linearen Stromregler aufweisen. Dieser lineare Stromregler kann als Low-Dropout Regler (nicht gezeigt) ausgeführt sein, welcher als Konstantstromregler beschaltet ist und somit als linearer Stromregler fungiert. Dadurch kann der Strangstrom iL auf einen im Wesentlichen konstanten Wert limitiert werden.For this purpose, the current limiting unit 5 can have a linear current controller. This linear current regulator can be designed as a low-dropout regulator (not shown), which is wired up as a constant current regulator and thus functions as a linear current regulator. As a result, the phase current iL can increase be limited to a substantially constant value.

Dem Steuereingang 6 der Strombegrenzungseinheit 5 ist ein Steuersignal 8 zuführbar, durch welches der limitierte Strangstrom iL festlegbar ist. Eine detaillierte Beschreibung dazu folgt in den Figurenbeschreibungen zu 3 und 4.A control signal 8 can be supplied to the control input 6 of the current limiting unit 5, by which the limited phase current iL can be defined. A detailed description of this follows in the descriptions of the figures 3 and 4 .

Nun zeigt 1 weiters, dass die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 1 einen Parallelschaltkreis 9 aufweist. Dieser Parallelschaltkreis 9 ist parallel zum Schaltstrang 7 geschaltet, womit dieser Parallelschaltkreis 9 ebenfalls von dem Versorgungsspannungseingang 3 und von dem Massebezugspunkt 4 schaltungstechnisch begrenzt ist. Damit liegt an diesem Parallelschaltkreis 9 dieselbe variierende Versorgungsspannung v an, welche auch am Schaltstrang 7 anliegt. Nun kann dieser Parallelschaltkreis 9 das Steuersignal 8 abgeben und in Abhängigkeit von der variierenden Versorgungsspannung v manipulieren. Eine detaillierte Beschreibung dazu folgt in den Figurenbeschreibungen zu 3 und 4.Well shows 1 furthermore that the circuit arrangement 1 according to the invention has a parallel circuit 9 . This parallel circuit 9 is connected in parallel to the switching strand 7, which means that this parallel circuit 9 is also limited in terms of circuitry by the supply voltage input 3 and by the ground reference point 4. The same varying supply voltage v which is also present at the switching strand 7 is therefore present at this parallel circuit 9 . This parallel circuit 9 can now emit the control signal 8 and manipulate it as a function of the varying supply voltage v. A detailed description of this follows in the descriptions of the figures 3 and 4 .

Wie oben beschrieben ist der limitierte Strangstrom iL durch das Steuersignal 8 festlegbar. Das Steuersignal 8 wird nun dergestalt manipuliert, dass der Strangstrom iL bei einer Versorgungsspannung v im Normalspannungsbereich Vn auf einen konstanten Stromsollwert Is limitiert (siehe 2) wird und bei einer Versorgungsspannung v im Überspannungsbereich Vo auf einen Minimalstromwert limitiert wird, wobei der Minimalstromwert betragsmäßig kleiner als der Stromsollwert Is ist. Dieser Minimalstromwert beträgt bevorzugterweise im Wesentlichen Null Ampere. Jedoch kann der Minimalstromwert auch ungleich Null und weniger als 70%, insbesondere weniger als 50% vom Stromsollwert Is betragen.The limited phase current iL can be defined by the control signal 8 as described above. The control signal 8 is now manipulated in such a way that the phase current iL is limited to a constant current setpoint Is at a supply voltage v in the normal voltage range Vn (see Fig 2 ) and is limited to a minimum current value at a supply voltage v in the overvoltage range Vo, the absolute value of the minimum current value being smaller than the current setpoint Is. This minimum current value is preferably essentially zero amperes. However, the minimum current value can also be unequal to zero and less than 70%, in particular less than 50%, of the desired current value Is.

Beispielsweise kann die variierende Versorgungsspannung v beim Anschluss einer derartigen Schaltungsanordnung 1 an eine Fahrzeugbatterie zwischen 6V und 27V schwanken. 2 zeigt nun in einem Strom-Spannungsdiagramm die Auswirkungen der erfindungsgemäßen Manipulation des Steuersignals 8 durch den Parallelschaltkreis 9 in Abhängigkeit von der variierenden Versorgungsspannung v. Auf der x-Achse ist die variierende Versorgungsspannung v dargestellt und auf der y-Achse ist der resultierende Strangstrom iL dargestellt. Das Steuersignal 8 wird vom Parallelschaltkreis 9 derart manipuliert, dass der Strangstrom iL bei einer Versorgungsspannung v im Normalspannungsbereich Vn auf einen konstanten Stromsollwert Is limitiert wird und bei einer Versorgungsspannung v im Überspannungsbereich Vo auf einen Minimalstromwert limitiert wird, wobei der Minimalstromwert betragsmäßig kleiner als der Stromsollwert Is ist.For example, the varying supply voltage v can fluctuate between 6V and 27V when such a circuit arrangement 1 is connected to a vehicle battery. 2 now shows in a current-voltage diagram the effects of the manipulation according to the invention of the control signal 8 by the parallel circuit 9 as a function of the varying supply voltage v. The varying supply voltage v is shown on the x-axis and the resulting phase current iL is shown on the y-axis. The control signal 8 is manipulated by the parallel circuit 9 in such a way that the phase current iL is limited to a constant current setpoint Is at a supply voltage v in the normal voltage range Vn and is limited to a minimum current value at a supply voltage v in the overvoltage range Vo, with the minimum current value being smaller than the current setpoint It is.

Der Normalspannungsbereich Vn weist einen unteren Grenzwert von maximal 8V, insbesondere genau 6V und einen oberen Grenzwert von mindestens 14V, insbesondere genau 16V auf. Der Überspannungsbereich Vo schließt an den oberen Grenzwert des Normalspannungsbereiches Vn an. Der Überspannungsbereich Vo kann ebenfalls einen oberen Grenzwert aufweisen, wobei dieser obere Grenzwert des Überspannungsbereiches Vo bei mindestens 25V, insbesondere genau 27V liegen kann. Also kann die variierende Versorgungsspannung v beispielsweise zwischen 6V und 27V schwanken. Der Überspannungsbereich Vo liegt in positiver Richtung über dem Normalspannungsbereich Vn. The normal voltage range Vn has a lower limit value of a maximum of 8V, in particular exactly 6V, and an upper limit value of at least 14V, in particular exactly 16V. The overvoltage range Vo connects to the upper limit of the normal voltage range Vn. The overvoltage range Vo can also have an upper limit value, with this upper limit value of the overvoltage range Vo being able to be at least 25V, in particular exactly 27V. So the varying supply voltage v can fluctuate between 6V and 27V, for example. The overvoltage range Vo is in the positive direction above the normal voltage range Vn.

Die Spannungswerte sind bezogen auf die Potentiale gemessen zwischen Versorgungsspannungseingang und Massebezugspunkt.The voltage values are related to the potentials measured between the supply voltage input and the ground reference point.

3 zeigt eine erste Ausführung der Schaltungsanordnung 1. In dieser Ausführung weist die Strombegrenzungseinheit 5 drei lineare Stromregler 10 auf, welche in einem integrierten Schaltkreis 11 integriert sind. Die drei linearen Stromregler 10 stellen in dieser Variante gemeinsam einen Strangstrom iL bereit. Die mit der Strombegrenzungseinheit 5 elektrisch verbundene Halbleiterlichtquelle 2 umfasst in dieser Ausführung beispielsweise zwei Leuchtdioden. 3 shows a first embodiment of the circuit arrangement 1. In this embodiment, the current limiting unit 5 has three linear current regulators 10 which are integrated in an integrated circuit 11. In this variant, the three linear current regulators 10 jointly provide a phase current iL. In this embodiment, the semiconductor light source 2 electrically connected to the current-limiting unit 5 comprises, for example, two light-emitting diodes.

Zusätzlich ist gezeigt, dass die Strombegrenzungseinheit 5 ein Referenzwiderstandsnetz 12 umfasst. Dieses Referenzwiderstandsnetz 12 weist einen Gesamtwiderstand auf. Dieser Gesamtwiderstand entspricht dem Ersatzwiderstand, als welcher das Referenzwiderstandsnetz 12 modelliert werden kann. Dieser Gesamtwiderstand ist repräsentativ für den Strangstrom iL. Damit besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der Stromstärke des Strangstromes iL und dem Gesamtwiderstand des Referenzwiderstandsnetzes 12. Dem Fachmann sind hierzu bereits verschiedenste Komponenten (bspw. BCR401U oder TPS92630) bekannt geworden, welche ein vergleichbares Referenzwiderstandsnetz nutzen, um einen Strangstrom für eine Halbleiterlichtquelle einzustellen. Auf die Art und Weise wie das Referenzwiderstandsnetz technisch mit dem Wert des Strangstromes iL zusammenwirkt, wird daher nicht eingegangen.In addition, it is shown that the current limiting unit 5 includes a reference resistance network 12 . This reference resistance network 12 has a total resistance. This total resistance corresponds to the equivalent resistance as which the reference resistance network 12 can be modeled. This total resistance is representative of the phase current iL. There is thus a direct connection between the current strength of the phase current iL and the total resistance of the reference resistor network 12. The person skilled in the art is already familiar with a wide variety of components (e.g. BCR401U or TPS92630) which use a comparable reference resistor network to set a phase current for a semiconductor light source. The manner in which the reference resistor network technically interacts with the value of the phase current iL is therefore not discussed.

Das Referenzwiderstandsnetz 12 der Strombegrenzungseinheit 5 weist einen ersten Widerstand R1 und einen ersten Transistor Q1 auf. Dieser erste Transistor Q1 ist dergestalt innerhalb des Referenzwiderstandsnetzes 12 verschaltet, dass sich der Gesamtwiderstandswert des Referenzwiderstandsnetzes 12 bei einer Schaltzustandsänderung des ersten Transistors Q1 ändert. Zu diesem Zweck ist der erste Transistor Q1 derart mit dem Steuereingang 6 verschaltet, dass der Schaltzustand des ersten Transistors Q1 durch das Steuersignal 8 änderbar ist. Im vorliegenden Fall ist der erste Transistor Q1 als n-Kanal MOSFET ausgebildet, wobei der Drain Anschluss des ersten Transistors Q1 mit einem ersten Widerstand R1 des Referenzwiderstandsnetzes 12 verbunden ist. Der erste Widerstand R1 ist andererseits mit dem integrierten Schaltkreis 11 verbunden, in welchem die linearen Stromregler 10 integriert sind. Der Source Anschluss des ersten Transistors Q1 ist mit dem Massebezugspunkt 4 verbunden. Der Gate Anschluss des ersten Transistors Q1 ist mit dem Steuereingang 6 der Strombegrenzungseinheit 5 verbunden. Das Steuersignal 8 wirkt auf den Gate Anschluss des ersten Transistors Q1, wodurch der Schaltzustand des ersten Transistors Q1 durch das Steuersignal 8 änderbar ist.The reference resistance network 12 of the current limiting unit 5 has a first resistor R1 and a first transistor Q1. This first transistor Q1 is connected within the reference resistance network 12 in such a way that the total resistance value of the reference resistance network 12 changes when the switching state of the first transistor Q1 changes. For this purpose, the first transistor Q1 is connected to the control input 6 in such a way that the switching state of the first th transistor Q1 can be changed by the control signal 8. In the present case, the first transistor Q1 is in the form of an n-channel MOSFET, the drain connection of the first transistor Q1 being connected to a first resistor R1 in the reference resistor network 12 . On the other hand, the first resistor R1 is connected to the integrated circuit 11 in which the linear current regulators 10 are integrated. The source terminal of the first transistor Q1 is connected to the ground reference point 4. The gate connection of the first transistor Q1 is connected to the control input 6 of the current limiting unit 5 . The control signal 8 acts on the gate connection of the first transistor Q1, as a result of which the switching state of the first transistor Q1 can be changed by the control signal 8.

Nun kennt der erste Transistor Q1 zumindest zwei Schaltzustände - einen leitenden Schaltzustand und einen nicht-leitenden Schaltzustand. In der gezeigten Beschaltung führt ein leitender Schaltzustand des ersten Transistors Q1 dazu, dass der Gesamtwiderstand des Referenzwiderstandsnetzes 12 im Wesentlichen dem Widerstandswert des ersten Widerstandes R1 entspricht. Der Widerstandswert des ersten Widerstandes R1 beträgt beispielsweise 3,6 kOhm. Hingegen führt ein nicht-leitender Schaltzustand des ersten Transistors Q1 dazu, dass der Gesamtwiderstand des Referenzwiderstandsnetzes 12 praktisch unendlich groß wird. Nun führt in dieser Ausführung ein Gesamtwiderstandswert von 3,6 kOhm zu einem Strangstrom iL von ca. 100 mA. 100 mA entspricht in dieser Ausführung dem Stromsollwert Is. Ein unendlich großer Gesamtwiderstand des Referenzwiderstandsnetzes 12 führt in dieser Ausführung zu einem limitierten Strangstrom iL von ca. 0 mA. 0 mA entspricht in dieser Ausführung dem Minimalstromwert welcher betragsmäßig kleiner als der Stromsollwert Is ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass durch eine Parallelschaltung eines weiteren Widerstandes (nicht gezeigt) zur Serienschaltung des ersten Widerstandes R1 und des ersten Transistors Q1, der Gesamtwiderstand des Referenzwiderstandsnetzes 12, im nichtleitendenden Schaltzustand des ersten Transistors Q1, dem Widerstandswert des weiteren Widerstandes entspricht. Abhängig von der Wahl des weiteren Widerstandes, kann damit der Minimalstromwert einen Wert zwischen 0 mA und dem Stromsollwert Is annehmen.The first transistor Q1 now knows at least two switching states—a conducting switching state and a nonconducting switching state. In the wiring shown, a conductive switching state of the first transistor Q1 results in the total resistance of the reference resistance network 12 essentially corresponding to the resistance value of the first resistor R1. The resistance of the first resistor R1 is 3.6 kOhm, for example. In contrast, a non-conductive switching state of the first transistor Q1 results in the total resistance of the reference resistance network 12 becoming practically infinitely large. In this version, a total resistance value of 3.6 kOhm leads to a phase current iL of approx. 100 mA. In this embodiment, 100 mA corresponds to the desired current value Is. In this embodiment, an infinitely large total resistance of the reference resistor network 12 leads to a limited phase current iL of approximately 0 mA. In this version, 0 mA corresponds to the minimum current value, which is smaller than the current setpoint Is. It can also be provided that by connecting a further resistor (not shown) in parallel with the series circuit of the first resistor R1 and the first transistor Q1, the total resistance of the reference resistor network 12 corresponds to the resistance value of the further resistor when the first transistor Q1 is in the non-conducting switching state. Depending on the selection of the additional resistor, the minimum current value can assume a value between 0 mA and the current setpoint Is.

Der Parallelschaltkreis 9 weist in dieser ersten Ausführung einen Spannungsteiler mit einem Spannungsteilungspunkt S auf. Der Spannungsteiler wird durch einen zweiten Widerstand R2 und einen dritten Widerstand R3 gebildet, wobei der zweite Widerstand R2 einerseits mit dem Versorgungsspannungseingang 3 und andererseits mit dem Spannungsteilungspunkt S verbunden ist. Der dritte Widerstand R3 ist einerseits mit dem Spannungsteilungspunkt S und andererseits mit dem Massebezugspunkt 4 verbunden. Des Weiteren weist der Parallelschaltkreis 9 einen zweiten Transistor Q2 auf. Dieser zweite Transistor ist als n-Kanal MOSFET ausgeführt und weist einen ersten Anschluss Q2a, einen zweiten Anschluss Q2b und einen Steueranschluss Q2c auf. Der erste Anschluss Q2a ist über einen vierten Widerstand R4 mit dem Versorgungsspannungseingang 3 verbunden. Der zweite Anschluss Q2b ist mit dem Massebezugspunkt 4 verbunden.The parallel circuit 9 has a voltage divider with a voltage division point S in this first embodiment. The voltage divider is formed by a second resistor R2 and a third resistor R3, the second resistor R2 being connected to the supply voltage input 3 on the one hand and to the voltage division point S on the other hand. The third resistor R3 is connected to the voltage division point S on the one hand and to the ground reference point 4 on the other hand. Furthermore, the parallel circuit 9 has a second transistor Q2. This second transistor is designed as an n-channel MOSFET and has a first connection Q2a, a second connection Q2b and a control connection Q2c. The first terminal Q2a is connected to the supply voltage input 3 via a fourth resistor R4. The second terminal Q2b is connected to the ground reference point 4.

An dem Spannungsteilungspunkt S ist eine Teilspannung abgreifbar, welche direkt proportional zur variierenden Versorgungsspannung v ist. Der Spannungsteilungspunkt S ist derart mit dem Steueranschluss Q2c des zweiten Transistors Q2 verbunden, sodass der Schaltzustand des zweiten Transistors Q2 ab einer bestimmten Teilspannung geändert werden kann. In dieser Ausführung wird das Steuersignal 8 am ersten Anschluss Q2a des zweiten Transistors Q2 abgegriffen. Nun ist das Spannungsteilungsverhältnis des Spannungsteilers derart ausgelegt (beispielsweise R2 = 22 kOhm und R3 = 1,5 kOhm), dass sich der zweite Transistor Q2 bei einer Versorgungsspannung v im Normalspannungsbereich Vn (vgl. 2) im nicht-leitenden Schaltzustand befindet. Dadurch, dass das Steuersignal 8 für den Steuereingang 6 der Strombegrenzungseinheit 5 am ersten Anschluss Q2a des zweiten Transistors Q2 abgegriffen wird bzw. damit elektrisch verbunden ist, befindet sich der erste Transistor Q1 bei einer Versorgungsspannung v im Normalspannungsbereich im leitenden Schaltzustand. Entsprechend wird, wie oben beschrieben, der Strangstrom iL auf einen Stromsollwert Is von 100 mA limitiert.At the voltage division point S, a partial voltage can be tapped which is directly proportional to the varying supply voltage v. The voltage division point S is connected to the control terminal Q2c of the second transistor Q2 in such a way that the switching state of the second transistor Q2 can be changed from a specific partial voltage. In this embodiment, the control signal 8 is tapped off at the first connection Q2a of the second transistor Q2. The voltage division ratio of the voltage divider is designed in such a way (for example R2 = 22 kOhm and R3 = 1.5 kOhm) that the second transistor Q2 is in the normal voltage range Vn at a supply voltage v (cf. 2 ) is in the non-conductive switching state. Because the control signal 8 for the control input 6 of the current limiting unit 5 is tapped off at the first terminal Q2a of the second transistor Q2 or is electrically connected thereto, the first transistor Q1 is in the conductive switching state at a supply voltage v in the normal voltage range. Accordingly, as described above, the phase current iL is limited to a current setpoint Is of 100 mA.

Ebenso ist das gleiche Spannungsteilungsverhältnis des Spannungsteilers derart ausgelegt, dass sich der zweite Transistor Q2 bei einer Versorgungsspannung v im Überspannungsbereich Vu (vgl. 2) im leitenden Schaltzustand befindet. Dadurch wechselt in dieser Ausführung der erste Transistor Q1 in den nicht-leitenden Schaltzustand, sobald die variierende Versorgungsspannung v in den Überspannungsbereich Vu steigt. Entsprechend wird der Strangstrom iL wie oben beschrieben auf den Minimalstormwert von beispielsweise 0mA limitiert.Likewise, the same voltage division ratio of the voltage divider is designed in such a way that the second transistor Q2 is in the overvoltage range Vu at a supply voltage v (cf. 2 ) is in the conductive switching state. As a result, in this embodiment, the first transistor Q1 changes to the non-conductive switching state as soon as the varying supply voltage v rises into the overvoltage range Vu. Accordingly, the phase current iL is limited to the minimum current value of 0mA, for example, as described above.

Demnach wird das Steuersignal 8 vom Parallelschaltkreis 9 derart manipuliert, dass der Strangstrom iL bei einer Versorgungsspannung v im Normalspannungsbereich Vn auf einen konstanten Stromsollwert Is limitiert wird und bei einer Versorgungsspannung v im Überspannungsbereich Vo auf einen Minimalstromwert limitiert wird, wobei der Minimalstromwert betragsmäßig kleiner als der Stromsollwert Is ist.Accordingly, the control signal 8 is manipulated by the parallel circuit 9 in such a way that the phase current iL is limited to a constant current setpoint Is at a supply voltage v in the normal voltage range Vn and is limited to a minimum current value at a supply voltage v in the overvoltage range Vo, with the minimum current value being smaller than the current setpoint Is.

Der erste Transistor Q1 und der zweite Transistor Q2 sind in dieser Ausführung als n-Kanal MOSFETs ausgeführt. Dem Fachmann ist klar, dass in einer entsprechenden Beschaltung mit minimalen Änderungsaufwand auch äquivalente Transistorarten anwendbar sind. Beispielsweise kann ebenso ein NPN Bipolartransistor eingesetzt werden.In this embodiment, the first transistor Q1 and the second transistor Q2 are in the form of n-channel MOSFETs. It is clear to a person skilled in the art that equivalent types of transistors can also be used in a corresponding wiring with minimal modification effort. For example, an NPN bipolar transistor can also be used.

4 zeigt eine alternative Ausführung der Schaltungsanordnung 1. In dieser Ausführung weist die Strombegrenzungseinheit 5 einen linearen Stromregler 10 auf, welcher in einem integrierten Schaltkreis 11 integriert ist. Der lineare Stromregler 10 stellt den Strangstrom iL bereit. Die Strombegrenzungseinheit 5 ist elektrisch mit der Halbleiterlichtquelle 2 verbunden, welche auch in dieser Ausführung zwei Leuchtdioden umfasst. 4 shows an alternative embodiment of the circuit arrangement 1. In this embodiment, the current limiting unit 5 has a linear current regulator 10 which is integrated in an integrated circuit 11. The linear current controller 10 provides the phase current iL. The current-limiting unit 5 is electrically connected to the semiconductor light source 2, which also includes two light-emitting diodes in this embodiment.

Weiters weist die Strombegrenzungseinheit 5 in dieser Ausführung einen ersten Transistor Q1 auf, welcher als p-Kanal MOSFET ausgeführt ist. Dieser erste Transistor Q1 ist in dieser Ausführung in seinem Schaltzustand steuerbar und derart im Schaltstrang 7 verschaltet, dass dieser den Schaltstrang 7 im nicht-leitenden Schaltzustand öffnet, sodass der Strangstrom iL im Wesentlichen auf Null (0 mA) reduziert werden kann. Weiters ist der erste Transistor Q1 mit dem Steuereingang 6 derart verschaltet, dass der Schaltzustand des ersten Transistors Q1 durch das Steuersignal 8 änderbar ist. Der erste Transistor Q1 ist dabei mit seiner Drain-Source Strecke derart im Schaltstrang 7 verschaltet, sodass dessen Source Anschluss mit dem linearen Stromregler 10 und der Drain Anschluss mit der Halbleiterlichtquelle 2 verbunden ist. Der Gate Anschluss des ersten Transistors Q1 ist entsprechend mit dem Steuereingang 6 verbunden, sodass dessen Schaltzustand über das Steuersignal 8 änderbar ist.Furthermore, the current limiting unit 5 in this embodiment has a first transistor Q1, which is designed as a p-channel MOSFET. In this embodiment, the switching state of the first transistor Q1 can be controlled and is connected in the switching branch 7 in such a way that it opens the switching branch 7 in the non-conductive switching state, so that the phase current iL can essentially be reduced to zero (0 mA). Furthermore, the first transistor Q1 is connected to the control input 6 in such a way that the switching state of the first transistor Q1 can be changed by the control signal 8 . The drain-source path of the first transistor Q1 is connected in the switching strand 7 in such a way that its source connection is connected to the linear current regulator 10 and the drain connection is connected to the semiconductor light source 2 . The gate connection of the first transistor Q1 is correspondingly connected to the control input 6, so that its switching state can be changed via the control signal 8.

Wechselt der erste Transistor Q1 in dieser Ausführung durch eine entsprechende Änderung des Steuersignals 8 in einen leitenden Schaltzustand, so wird der Schaltstrang 7 wieder elektrisch geschlossen und der Strangstrom iL entspricht dem Stromsollwert Is ist. Somit ist auch in dieser Ausführung die Strombegrenzungseinheit 5 dazu ausgebildet, den Strangstrom iL im Schaltstrang 7 durch den ersten Transistor Q1 zu limitieren, wobei dem Steuereingang 6 ein Steuersignal 8 zuführbar ist, durch welches der limitierte Strangstrom iL festlegbar ist.If the first transistor Q1 in this embodiment changes to a conductive switching state as a result of a corresponding change in the control signal 8, the switching phase 7 is electrically closed again and the phase current iL corresponds to the desired current value Isact. In this embodiment, too, the current limiting unit 5 is designed to limit the phase current iL in the switching phase 7 using the first transistor Q1, with a control signal 8 being able to be supplied to the control input 6, by means of which the limited phase current iL can be defined.

Zu diesem Zweck weist der Parallelschaltkreis 9 auch in dieser Ausführung einen Spannungsteiler mit einem Spannungsteilungspunkt S auf. Der Spannungsteiler wird durch einen zweiten Widerstand R2 und einen dritten Widerstand R3 gebildet, wobei der zweite Widerstand R2 einerseits mit dem Versorgungsspannungseingang 3 und andererseits mit dem Spannungsteilungspunkt S verbunden ist. Der dritte Widerstand R3 ist einerseits mit dem Spannungsteilungspunkt S und andererseits mit dem Massebezugspunkt 4 verbunden. Des Weiteren weist der Parallelschaltkreis 9 in dieser Ausführung einen zweiten Transistor Q2 auf. Dieser zweite Transistor ist als p-Kanal MOSFET ausgeführt und weist einen ersten Anschluss Q2a, einen zweiten Anschluss Q2b und einen Steueranschluss Q2c auf. Der erste Anschluss Q2a ist mit dem Versorgungsspannungseingang 3 verbunden. Der zweite Anschluss Q2b ist über einen vierten Widerstand R4 mit dem Massebezugspunkt 4 verbunden.For this purpose, the parallel circuit 9 has a voltage divider with a voltage division point S in this embodiment as well. The voltage divider is formed by a second resistor R2 and a third resistor R3, the second resistor R2 being connected to the supply voltage input 3 on the one hand and to the voltage division point S on the other hand. The third resistor R3 is connected to the voltage division point S on the one hand and to the ground reference point 4 on the other hand. Furthermore, the parallel circuit 9 in this embodiment has a second transistor Q2. This second transistor is in the form of a p-channel MOSFET and has a first connection Q2a, a second connection Q2b and a control connection Q2c. The first connection Q2a is connected to the supply voltage input 3 . The second terminal Q2b is connected to the ground reference point 4 via a fourth resistor R4.

An dem Spannungsteilungspunkt S ist analog zur ersten Ausführungsform eine Teilspannung abgreifbar, welche direkt proportional zur variierenden Versorgungsspannung v ist. Der Spannungsteilungspunkt S ist mit dem Steueranschluss Q2c des zweiten Transistors Q2 derart verbunden, sodass der Schaltzustand des zweiten Transistors Q2 ab einer bestimmten Teilspannung geändert werden kann. In dieser Ausführung wird das Steuersignal 8 am zweiten Anschluss Q2b des zweiten Transistors Q2 abgegriffen. Nun ist das Spannungsteilungsverhältnis des Spannungsteilers derart ausgelegt (beispielsweise R2 = 2,5 kOhm und R3 = 20kOhm), dass sich der zweite Transistor Q2 bei einer Versorgungsspannung v im Normalspannungsbereich Vn (vgl. 2) im nicht-leitenden Schaltzustand befindet. Dadurch, dass das Steuersignal 8 für den Steuereingang 6 der Strombegrenzungseinheit 5 in dieser Ausführung am zweiten Anschluss Q2b des zweiten Transistors Q2 abgegriffen wird, befindet sich der erste Transistor Q1 der Strombegrenzungseinheit 5 nun im leitenden Schaltzustand. Daher ist der Stromkreis geschlossen und es fließt der Stromsollwert Is als Strangstrom iL.Analogously to the first embodiment, a partial voltage can be tapped off at the voltage division point S, which is directly proportional to the varying supply voltage v. The voltage division point S is connected to the control terminal Q2c of the second transistor Q2 in such a way that the switching state of the second transistor Q2 can be changed from a specific partial voltage. In this embodiment, the control signal 8 is tapped off at the second connection Q2b of the second transistor Q2. The voltage division ratio of the voltage divider is designed in such a way (for example R2 = 2.5 kOhm and R3 = 20 kOhm) that the second transistor Q2 is in the normal voltage range Vn at a supply voltage v (cf. 2 ) is in the non-conductive switching state. Due to the fact that the control signal 8 for the control input 6 of the current limiting unit 5 is tapped at the second connection Q2b of the second transistor Q2 in this embodiment, the first transistor Q1 of the current limiting unit 5 is now in the conductive switching state. The circuit is therefore closed and the current setpoint Is flows as phase current iL.

Ebenso ist das gleiche Spannungsteilungsverhältnis des Spannungsteilers in dieser Ausführung derart ausgelegt, dass sich der zweite Transistor Q2 bei einer Versorgungsspannung v im Überspannungsbereich Vu (vgl. 2) im leitenden Schaltzustand befindet bzw. dazu wechselt. Dadurch wird das Steuersignal 8 auf ein Spannungspotential gehoben, durch welches der erste Transistor Q1 in den nicht-leitenden Schaltzustand wechselt. Entsprechend wird der Strangstrom iL wie oben beschrieben auf den Minimalstromwert von 0 mA limitiert.The same voltage division ratio of the voltage divider in this embodiment is also designed in such a way that the second transistor Q2 is in the overvoltage range Vu at a supply voltage v (cf. 2 ) is in the conductive switching state or changes to it. As a result, the control signal 8 is raised to a voltage potential, as a result of which the first transistor Q1 changes to the non-conductive switching state. Accordingly, the phase current iL is limited to the minimum current value of 0 mA as described above.

Der erste Transistor Q1 und der zweite Transistor Q2 sind in dieser alternativen Ausführung als p-Kanal MOSFETs ausgeführt. Dem Fachmann ist klar, dass in einer entsprechenden Beschaltung mit minimalem Änderungsaufwand auch äquivalente Transistorarten anwendbar sind. Beispielsweise kann ebenso ein PNP Bipolartransistor eingesetzt werden.In this alternative embodiment, the first transistor Q1 and the second transistor Q2 are implemented as p-channel MOSFETs. It is clear to a person skilled in the art that equivalent types of transistors can also be used in a corresponding wiring with minimal modification effort. For example, a PNP bipolar transistor can also be used.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt, sondern durch den gesamten Schutzumfang der Ansprüche definiert. Auch können einzelne Aspekte der Erfindung bzw. der Ausführungsformen aufgegriffen und miteinander kombiniert werden. Etwaige Bezugszeichen in den Ansprüchen sind beispielhaft und dienen nur der einfacheren Lesbarkeit der Ansprüche, ohne diese einzuschränken.The invention is not limited to the embodiments shown but is defined by the full scope of the claims. Individual aspects of the invention or the embodiments can also be taken up and combined with one another. Any reference signs in the claims are exemplary and only serve to make the claims easier to read, without limiting them.

Claims

Circuit arrangement (1) for supply-voltage-dependent operation of a semiconductor light source (2), the circuit arrangement comprising the following: - a supply voltage input (3) for supplying the circuit arrangement (1) with a varying supply voltage (v) and a ground reference point (4), the varying supply voltage (v) can be applied between the supply voltage input (3) and the ground reference point (4), the varying supply voltage (v) having a normal voltage range (Vn) and an overvoltage range (Vo), which overvoltage range (Vo) goes in a positive direction above the normal voltage range ( Vn), - a semiconductor light source (2), - a current limiting unit (5) which has a control input (6) and is electrically connected to the semiconductor light source (2), the semiconductor light source (2) together with the current limiting unit (5) having a Forms the switching circuit (7), which is limited in terms of circuitry by the supply voltage input (3) and by the ground reference point (4), the current limiting unit (5) being designed to limit the phase current (iL) in the switching circuit (7), the control input ( 6) a control signal (8) can be supplied, by means of which the limited phase current (iL) can be defined, characterized in that the circuit arrangement (1) further - has a parallel switching circuit (9), the parallel switching circuit (9) being parallel to the switching phase (7 ) is connected, so that this parallel circuit (9) is also limited in terms of circuitry by the supply voltage input (3) and by the ground reference point (4), the parallel circuit (9) being set up to emit the control signal (8) and depending on the varying Manipulating the supply voltage (v) in such a way that the phase current (iL) is limited on the basis of the manipulated control signal (8) at a supply voltage (v) in the normal voltage range (Vn) to a constant desired current value (Is) and at a supply voltage ( v) is limited to a minimum current value in the overvoltage range (Vo), the absolute value of the minimum current value being smaller than the desired current value (Is).

Circuit arrangement (1) after claim 1 , the current limiting unit (5) having a linear current controller (10) which provides the phase current (iL), the current limiting unit (5) further comprising a reference resistance network (12) which has a total resistance value which is representative of the phase current (iL) is, wherein the reference resistance network (12) has a first transistor (Q1), which is connected up within the reference resistance network (12) in such a way that the total resistance value of the reference resistance network (12) changes when the switching state of the first transistor (Q1) changes, the first Transistor (Q1) is connected to the control input (6) in such a way that the switching state of the first transistor (Q1) can be changed by the control signal (8).

Circuit arrangement (1) after claim 1 , wherein the current-limiting unit (5) has a first transistor (Q1), the switching state of which can be controlled and is connected in the switching string (7) in such a way that it opens the switching string (7) in the non-conductive switching state, so that the string current (iL ) can be reduced essentially to zero and wherein the first transistor (Q1) is connected to the control input (6) in such a way that the switching state of the first transistor (Q1) can be changed by the control signal (8).

Circuit arrangement (1) after claim 2 or claim 3 , wherein the parallel circuit (9) has a voltage divider with a voltage dividing point (S) and a second transistor (Q2) with a first terminal (Q2a), a second terminal (Q2b) and a control terminal (Q2c), wherein at the voltage dividing point (S ) a partial voltage can be tapped, which is directly proportional to the varying supply voltage (v) and wherein the voltage division point (S) is connected to the control terminal (Q2c) of the second transistor (Q2) in such a way that the switching state of the second transistor (Q2) from a certain partial voltage can be changed, the control signal (8) for the control input (6) of the current limiting unit (5) at the first connection (Q2a) or second (Q2b) connection of the second transistor (Q2) can be tapped.

Circuit arrangement according to claim 4 , wherein the first transistor (Q1) and the second transistor (Q2), preferably of the same type, are NPN bipolar transistors or n-channel MOSFETs and the second terminal (Q2b) of the second transistor (Q2) is connected to the ground reference point (4). , wherein the first terminal (Q2a) of the second transistor (Q2) via a resistor (R4) with connected to the supply voltage input (3).

Circuit arrangement according to claim 4 , wherein the first transistor and the second transistor, preferably of the same type, are PNP bipolar transistors or p-channel MOSFETs and the first connection (Q2a) of the second transistor (Q2) is connected to the supply voltage input (3), the second connection ( Q2b) of the second transistor (Q2) is connected to the ground reference point (4) via a resistor (R4).

Circuit arrangement according to one of the preceding claims, wherein the normal voltage range (Vn) has a lower limit value of a maximum of 8V, in particular 6V and an upper limit value of at least 14V, in particular 16V, the overvoltage range (Vo) adjoining the upper limit value of the normal voltage range (Vn). .

Circuit arrangement according to one of the preceding claims, in which at least part of the current-limiting unit (5) is integrated in an integrated circuit (11).