DE4238913A1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur zeitlichen Steuerung einer Schwingung in Schaltnetzteilen für die Lichttechnik - Google Patents

Verfahren und Schaltungsanordnung zur zeitlichen Steuerung einer Schwingung in Schaltnetzteilen für die Lichttechnik

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schal­ tungsanordnung zur zeitlichen Steuerung einer Schwingung in Schaltnetzteilen für die Lichttechnik, insbesondere für Halogen­ niedervoltlampen bei einer primären Versorgung mit Wechselspan­ nung verschiedener Frequenz oder mit Gleichspannung.
Bekannt ist, daß elektronische Transformatoren für Halogen-Nie­ derspannungslampen üblicherweise als selbstschwingende Schalt­ netzteile hergestellt werden. (z. B. Firmenzeitschrift-Motorola Kompaß Nr. 26/1/92).
Mit Hilfe der in Fig. 1 dargestellten Schaltung wird dies näher beschrieben. Über die Aufladung der RC-Kombination 1, 2 und das Zünden des Diacs 3 werden Triggerimpulse zur Antriggerung der Schwingschaltung erzeugt.
Nach dem Anschwingen des Schaltnetzteils sind Aufladungen dieser RC-Kombination über eine Diode 4 vom Schwingungsausgang ge­ sperrt, so daß keine weiteren Zündimpulse auf die Schwingung wirken können.
Um die Schwingung im Fehlerfall gezielt zu beenden, ist ein Schaltelement 5 nötig, das die Ansteuerung der Schwingung unterbindet.
Über ein Zeitintegral 6 werden als übliche Fehlersignale 7 und 8 sekundärer Kurzschluß bzw. Überlast und Übertemperatur ausgewer­ tet.
Der Nachteil dieser bekannten elektronischen Transformatoren für verschiedene Leistungsklassen liegt in dem zur Realisierung ein­ facher Schutzfunktionen notwendigem hohen Aufwand an diskreten Bauelementen.
Weiterhin ist bei primärer Versorgung mit Gleichspannung und Wechselspannung kein optimaler Überlastschutz gegeben, da eine Umschaltung des Bewertungsfaktors nicht erfolgt.
Solche gebrauchswertsteigernden Funktionen wie direktes Dimmen, mit dem für die Netzrückwirkung günstigeren Verfahren der Phasenabschnittsdimmung, verbunden mit möglicher Wechselspan­ nungsversorgung oder Gleichspannungsversorgung und einem definierten Austasten der Schwingung bei Netzüberspannungsspit­ zen, sowie einer ohne zusätzliche Bauelemente wählbaren Abschalttemperatur zum Schutz gegen Übertemperatur der Schal­ tungsanordnung, werden bei keiner bekannten Lösung realisiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur zeitlichen Steuerung einer Schwingung in Schaltnetzteilen für die Lichttechnik, insbesondere für Halogenniederdrucklampen sowie eine Schaltungsanordnung dafür so weiterzubilden, daß die derzeit mit erheblichem Aufwand an Bauelementen diskret reali­ sierten Schutzfunktionen und Gebrauchswerte durch eine integrierte Lösung ersetzt werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Im Patentanspruch 2 ist eine Schaltungsanordnung zur zeitlichen Steuerung angegeben.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine hohe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit erreicht, und um weitere Funktionen wie Dimmen über Phasenab­ schnitt und ein zeitlich definiertes Austasten der Schwingung bei Netzüberspannungsspitzen ergänzt wird, wobei alle angegebe­ nen Funktionen bei Wechselspannungsversorgung und Gleichspan­ nungsversorgung wirken.
Die Einzelheiten der Ausführungsform ergeben sich aus der fol­ genden Beschreibung und aus der Zeichnung, auf die Bezug genom­ men wird.
Die Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 Bekanntes Schaltbild für selbstschwingende Schaltnetzteile,
Fig. 2 Erfindungsgemäßes Verfahren,
Fig. 3 Erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für 8 Anschlüsse.
Anhand eines Ausführungsbeispiels entsprechend Fig. 2 soll die Erfindung näher beschrieben werden.
Ein Taktgenerator 1 erzeugt einen Systemtakt, der so gewählt ist, daß über entsprechende Frequenzteilerstufen im Logikteil 2 alle notwendigen Zeiten für die Beeinflussung der Schwingschal­ tung 10 bereitgestellt werden und gleichzeitig eine Netz­ synchronisation D des Logikteils 2 erfolgt.
Der Systemtaktimpuls ist weiterhin Bezugsgröße für den Trigger­ impuls zum Anregen der Schwingungsschaltung 10, der im Impuls­ generator 3 erzeugt wird.
Die Schwingschaltung 10 ist ein selbstschwingendes System, das durch die Schwingungserkennung 4 überwacht wird. Verlischt die Schwingung zu einem Zeitpunkt, an dem sie über den Logikteil 2 nicht gesperrt ist, so wird über den Impulsgenerator 3 im Ab­ stand des Grundtaktes nachgetriggert. Der Logikteil 2 kann die Abschaltfunktion 5 aktivieren und die Schwingung in der Schwing­ schaltung 10 beenden, wobei gleichzeitig der Impulsgenerator 3 deaktiviert ist.
Diese Art der Steuerung wird benutzt, um über die Dimmschal­ tung 11 eine Phasenabschnittsdimmung entsprechend der Steuer­ größe am Dimmeingang S1 zu realisieren.
Bei Gleichspannungsbetrieb erfolgt im Logikteil 2 eine Nachbil­ dung des Netznulldurchganges zur Dimmung der Gleichspannung. Liegt ein Fehlersignal F1, z. B. eine Netzüberspannungsspitze, an der Schutzfunktion 8 an, wird eine zeitlich definierte Austa­ stung der Schwingschaltung 10 über den Logikteil 2 und die Ab­ schaltfunktion 5, sowie über den Impulsgenerator 3 erreicht. Ein Fehlersignal F2, z. B. eine Überlast, schaltet über den Logik­ teil definiert zeitverzögert den Fehlerspeicher 6, wodurch eine stationäre Abschaltung der Abschaltfunktion 5 sowie des Impuls­ generators 3 erfolgt und die Schwingschaltung 10 ständig ausge­ schaltet ist.
Die Zeitverzögerung ist notwendig, um ein sich änderndes Last­ verhalten in der Schwingschaltung, hervorgerufen durch die sich ändernden Kaltströme der Glühlampenlast, im Anschaltmoment rich­ tig zu bewerten.
Durch ein System definierter Zeitausblendungen für einmalige und periodisch auftretende Überlastsignale, wie sie z. B. beim Dimmen auftreten können und durch Mehrfachabfragen, wird sicherge­ stellt, daß nur auf eine echte Überlastung der Schwingschal­ tung 10 reagiert wird.
Eine aus der Versorgungsspannung abgeleitete Wechsel-/Gleich­ spannungserkennung 7 steuert die Auswerteschwellen für die Über­ last.
Das Fehlersignal F3 an der Schutzfunktion 9 steuert den Fehler­ speicher 6 direkt an. F3 kann ein extern angelegtes oder vom Chip selbst erzeugtes Übertemperatursignal sein.
In Fig. 3 ist ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Schaltung dargestellt.
Der Anschluß 1 ist der Versorgungsspannungsanschluß für das Netzteil A, von dem eine Referenzspannungsquelle B versorgt wird, die ein Referenzpotential gegenüber dem Bezugspotential GND für weitere Schaltungsteile bereitstellt.
Der Anschluß 2 führt ein Wechsel- bzw. Gleichspannungssignal an den Schaltungsteil Überspannungserkennung D.
Das Wechsel-/Gleichspannungssignal wird an die Wechselspan­ nungs-/Gleichspannungserkennung C weitergereicht. In der Wechsel-/Gleichspannungserkennung C wird weiterhin ein Netz­ synchronsignal erzeugt, das für die Phasenabschnittsdimmung G benötigt wird.
Die Verbindung von der Wechsel-/Gleichspannungserkennung C zur Überlasterkennung + Logik und Überlastverzögerung E steuert ent­ sprechend der anliegenden Wechselspannung oder Gleichspannung eine Komperatorschwelle für das am Anschluß 3 anliegende Über­ lastsignal.
Im Taktgenerator H wird der Systemtakt erzeugt, wenn am An­ schluß 6 ein Kondensator gegen Bezugspotential geschaltet wird. Dieser Systemtakt ist die Zeitbasis für die Überlastverzögerung in der Überlasterkennung + Logik + Überlastverzögerung E sowie für die Triggeraufbereitung im Schaltungsteil Logik für Trigger- und Abschaltregime K.
Weiterhin wird aus dem Systemtakt in der Logik des Schaltungs­ teils G bei Gleichspannungsversorgung eine Netzfrequenznachbil­ dung erreicht.
Beim Anschluß einer regelbaren RC-Kombination am Anschluß 5 steuert die Schaltung G das Trigger- und Abschaltregime K. Am Anschluß 4 kann die Abschalttemperatur des Übertemperatursen­ sors F eingestellt werden.
Ein entsprechendes Übertemperatursignal im Übertemperatur­ sensor F bzw. Überlastsignal nach entsprechender Verzögerungs­ zeit in der Überlasterkennung + Logik + Überlastverzögerung E setzt den Abschaltspeicher im Abschaltregime K.
Eine Überspannung am Anschluß 2 steuert über der Überspannungs­ erkennung D eine definierte Zeitausblendung im Abschaltregime K. Der Schaltungsteil J beinhaltet zusammengefaßt den Triggeraus­ gang, die Schwingungsbedämpfung und den Schwingungsdetektor, wodurch der Ausgang 7 als Schnittstelle zum Steuern und Überwa­ chen des Schaltnetzteils dient. Der Schaltungsteil J wird vom Abschaltregime K gesteuert, wobei eine erkannte Schwingung am Ausgang 7 eine entsprechende Rückwirkung auf das Regime ergibt.

Claims (2)

1. Verfahren zur zeitlichen Steuerung einer Schwingung in Schaltnetzteilen für die Lichttechnik, insbesondere für Halogenniedervoltlampen bei einer primären Versorgung mit Wechselspannung verschiedener Frequenz oder mit Gleichspan­ nung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingung mit einem aus einer Zeitbasis abgeleiteten definierten Triggerimpuls gestartet wird, das Schwingen nach definierten Kriterien überwacht wird und nach beliebig festzulegenden Zeitabläufen beendet sowie im Fehlerfall bleibend gestoppt werden kann, mit der Eigenart, nicht integral auf die bekannten Fehler wie Kurzschluß und Überlast zu reagieren, so daß das Überlastre­ gime entsprechend dem Last- und Kaltstromverhalten der Lampen in der Art gestaltet ist, stochastische oder anlaufbedingte Überlastsignale durch eine Mehrfachabfrage mit Zeitverzöge­ rung zu negieren und periodisch sich wiederholende kurzzeiti­ ge Überlastsignale gezielt zu negieren, um auf ein zusätzli­ ches Integrationsglied zu verzichten und gleichzeitig durch definiertes Austasten der Schwingung ein Dimmen bzw. Regeln der Ausgangsspannung über Phasenabschnitt und einen Schutz der Schwingschaltung vor Netzspikes durch zeitlich definier­ tes Austasten der Schwingung zu ermöglichen, sowie bei Über­ temperatur unverzögert die Schwingung auszuschalten.
2. Schaltungsanordnung zur zeitlichen Steuerung einer Schwingung in Schaltnetzteilen für die Lichttechnik, insbesondere für Halogenniedervoltlampen bei einer primären Versorgung mit Wechselspannung verschiedener Frequenz oder Gleichspannung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem an den Versorgungs­ spannungsanschluß (1) angeschlossenem Netzteil (A) und daran angeschlossener Referenzspannungserzeugung (B), einer Über­ spannungserkennung (D) besteht, die an einem Anschluß (2) angeschlossen und weiterhin mit der Wechsel-/Gleichspannungs­ erkennung (C) verbunden sowie an die Logik für Trigger- und Abschaltregime mit Abschaltspeicher (K) angeschlossen ist, einer Überlasterkennung + Logik + Überlastverzögerung (E), die mit dem Anschluß (3) und weiterhin mit der Gleich-/Wech­ selspannungserkennung (C), dem Abschaltspeicher (K) und dem Taktregime mit Taktgenerator (H) verbunden ist, welches wie­ derum mit dem Anschluß (6), einer Phasenabschnittsdimmung + Logik (G) und dem Abschaltregime (K) verbunden ist, einem Übertemperatursensor (F), der einerseits mit dem Anschluß (4) und andererseits mit dem Abschaltregime (K) verbunden ist, dem Schaltungsteil für Phasenabschnittsdimmung + Logik (G), das mit dem Anschluß (5), dem Taktgenerator (H), der Wech­ sel-/Gleichspannungserkennung (C) und der Logik für das Trigger- und Abschaltregime (K) verbunden ist, einem Schal­ tungsteil Triggerausgang/Schwingungsbedämpfung/Schwin­ gungsdetektor (J), welches mit dem Anschluß (7) und dem Schaltungsteil Logik für Trigger- und Abschaltregime (K) verbunden ist sowie ein Anschluß (GND), der an das gemeinsame Bezugspotential der Schaltung angeschlossen ist.
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