DE69928445T2 - DIGITAL PERFORMANCE CONTROL - Google Patents
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Abstract
Description
GEBIET DER ERFINDUNGAREA OF INVENTION
Diese Erfindung bezieht sich auf Leistungssteuereinheiten und insbesondere auf eine Leistungssteuereinheit, die eine digitale Implementierung mit solchen eigenständigen Merkmalen wie automatische Abschaltung, Totzeitsteuerung, Ansteuerung in der Nähe der induktiven Seite und Glühfadenverbindungen verwendet.These The invention relates to power control units and more particularly to a power control unit, which is a digital implementation with such independent ones Features such as automatic shutdown, deadtime control, control near the inductive side and filament connections used.
Aus der Zusammenfassung der japanischen Patentanmeldung JP 10-303674 A ist eine Schaltung bekannt, die einen Leckstrom sperrt und die Leistungsfähigkeit eines Filters für eine Wechselstrom(AC)-Netzzuleitung verbessert. Die Schaltung besteht aus einer Drosselspule mit drei Spulen und aus einem Hochpassfilter zum Extrahieren von Rauschen. Die Stromversorgung zu der dritten Spule der Drosselspule wird in Reaktion auf die verstärkte Rauschausgabe gesteuert.Out the abstract of Japanese Patent Application JP 10-303674 A is known a circuit which blocks a leakage current and the capacity a filter for an AC power supply line improved. The circuit exists from a choke coil with three coils and a high pass filter for Extract noise. The power supply to the third coil the choke coil is controlled in response to the amplified noise output.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND THE INVENTION
Leistungssteuereinheiten sind gut bekannt und verwenden normalerweise analoge Techniken. Digitale Techniken werden dort, wo eine stetige Steuerung erwünscht ist, z.B. bei der Steuerung des Abdunkelns von Gasentladungslampen wie etwa Leuchtstofflampen in einem elektronischen Vorschaltgerät, normalerweise vermieden.Power Controllers are well known and usually use analog techniques. Digital techniques are used where continuous control is desired e.g. in controlling the darkening of gas discharge lamps such as about fluorescent lamps in an electronic ballast, usually avoided.
Die vorliegende Erfindung schafft eine neue digitale Implementierung für Leistungssteuerungsschaltungen insbesondere zur Steuerung des Abdunkelns von Leuchtstofflampen.The The present invention provides a new digital implementation for power control circuits in particular for controlling the darkening of fluorescent lamps.
Einige Beschränkungen analoger Leistungssteuersysteme sind:Some restrictions analog power control systems are:
I. unflexibler AnsteueralgorithmusI. inflexible control algorithm
Die optimale Ansteuerung von Leistungsschaltern (MOSFETs, einer Bipolareinrichtung, Transistoren, Thyristoren, IGBTs und dergleichen) erfordert komplizierte Algorithmen, die auf nichtlinearen Mehrstufenfunktionen und variablen Funktionen beruhen, wobei eine Vielzahl vorgegebener Parameter als der physikalische Parameterbereich der Schaltungsanordnung gewählt werden.The optimal control of circuit breakers (MOSFETs, a bipolar device, Transistors, thyristors, IGBTs and the like) requires complicated Algorithms based on nonlinear multistep functions and variables Functions are based, with a variety of predetermined parameters as the physical parameter range of the circuit arrangement can be selected.
Zum Beispiel sind im Fall einer Leuchtstoffeinrichtungs-Vorschaltgerät-Leistungssteuereinheit flexible Algorithmen erwünscht, um spezielle Lasten zu liefern, wenn:
- a) ein kompliziertes Arbeitsregime für Leuchtstofflampen benötigt wird, das die Vorheizstartoperation einschließt.
- b) nichtlineare oder spezielle Betriebsanforderungen für die Leuchtstofflampe entsprechend ihrer V/I-Arbeitskurve und in Abhängigkeit von der Abdunklungsentscheidungstabelle vorliegen, um bei allen Lichtstärken den besten Betrieb zu liefern.
- c) Flexibilität erforderlich ist, um die Verwendung verschiedener Lampenkonfigurationen (Typen und Anzahlen von Lampen) und verschiedener Hauptspannungen zu ermöglichen.
- a) a complicated operating regime for fluorescent lamps is needed that includes the preheat start operation.
- b) non-linear or special operating requirements for the fluorescent lamp according to its V / I working curve and depending on the dimming decision table, to provide the best operation at all luminous intensities.
- c) flexibility is required to allow the use of different lamp configurations (types and numbers of lamps) and different main voltages.
II. Die Anzahl elektronischer Schaltungen erhöht sich, während sich die Anzahl der Steuerfunktionen erhöht. Falls eine Siliciumimplementierung möglich ist, erfordert sie einen hohen Siliciumzusatzaufwand.II. The number of electronic circuits increases as the number of control functions increases. If a silicon implementation possible is, it requires a high silicon addition cost.
III. Keine EntscheidungstabellenIII, No decision tables
Eine analoge Lösung stellt keine "FALLS-DANN"-Entscheidungen bereit. Sie stellt lediglich unter Verwendung analoger Komparatoren und lediglich linear vorgegebener Algorithmen "JA-NEIN"-Entscheidungen bereit. Zum Beispiel: spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) für die Frequenzmodulation (FM) oder für die Impulsbreitenmodulation (PWM) null bis maximal, Impulssteuerung usw.A analogue solution does not provide "IF-THEN" decisions. It provides only by using analog comparators and only linearly given algorithms "YES NO" decisions ready. For example: Voltage Controlled Oscillator (VCO) for Frequency Modulation (FM) or for the pulse width modulation (PWM) zero to maximum, pulse control etc.
IV. Keine ParametereinstellungstabellenIV. No parameter setting tables
Dies hat im Fall eines Leuchtstofflampen-Vorschaltgeräts mit verschiedenen Lampenkonfigurationen, aber auch mit vielen anderen Entscheidungen, die durch die Steuereinheit in jedem Zustand ihres Betriebs getroffen werden, zu tun. Ein spezifisches Beispiel ist das Zeitverhalten der Lampenstromschleife, das bei hoher Stärke oder bei niedriger Stärke sowie während des Übergangsbetriebs oder im stationären Betrieb verschieden ist.This has in the case of a fluorescent lamp ballast with different lamp configurations, but also with many other choices made by the control unit to be taken in any state of their operation, to do. A specific one Example is the time behavior of the lamp current loop, which at high strength or at low strength as well as during of the transitional operation or in stationary Operation is different.
KURZBESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNGSUMMARY THE PRESENT INVENTION
Die vorliegende Erfindung schafft eine Anzahl neuer Verbesserungen, die in ein einfaches System integriert werden können oder in einigen Fällen einzeln in einer eigenständigen Schaltung verwendet werden können. Diese Verbesserungen sind:
- I. Programmierbare vorgegebene feste interne Parameter können durch den Konstrukteur mittels einfacher MMI und adaptiver Regelschleifen auf das gewünschte Betriebsregime und auf die Leistungsschaltung programmiert werden, während die Leistungsschaltung vor Beschädigung geschützt wird, falls sie unter "unzulässigen" Einstellungen läuft. Diese Technik ermöglicht anstelle der in digitalen Signalverarbeitungsvorrichtungen (DSP-Vorrichtungen) üblichen ermüdenden und kostspieligen Prozedur, die die Programmierung dedizierter Software und die Anpassung der Steuerung an die Leistung in beiden Richtungen erfordert, eine sofortige Anpassung der Steuerung an die Leistungsschaltung.
- Die obigen vorgegebenen festen internen Parameter beziehen sich auf eine Menge von Zahlen und Tabellen, die bestimmt sind für:
- – Grenzwerte, Konstanten, Parameter und vorzeichenbehaftete Koeffizienten einschließlich in dem Regelschleifenalgorithmus; und
- – Adressierung/Identifizierung; usw.
- Beispiele des obigen sind:
- 1. die Normierung "realer" Signale;
- 2. die Erzeugung der Grenzwerte für den "FALLS-DANN"-Algorithmus.
- 3. die Anpassung an die Konstruktionskonfiguration und an das Arbeitsregime des Vorschaltgeräts.
- II. Es werden programmierbare vorgegebene Parametertabellen der internen Leistungskonfiguration bereitgestellt.
- III. Es wird eine extern programmierbare neue Parametertabelle bereitgestellt, die für eine spezifische Anwendung eingestellt werden kann, die die bereits vorhandenen Tabellen nicht verwenden kann (z.B.: eine EEPROM-Funktion).
- IV. Es können Software-Ersatzmittel für analoge Schaltungen verwendet werden.
- V. Eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) behandelt prinzipiell eine unendliche Menge von Funktionen mit einer unbedeutenden Menge Silicium. Somit sind alle möglichen Komponenten/Schaltungen/Algorithmen auf demselben Silicium integriert. Dies schafft eine einfache, preiswerte und verbesserte Lösung mit der gesamten durch Software bereitgestellten Flexibilität. Die Integration sichert hohe Rauschfestigkeit, beseitigt Schnittstellenkomponenten zwischen Schaltungen, nutzt Schaltungselemente gemeinsam und ermöglicht eine drastische Platzverringerung.
- VI. Es wird ein Gate Array bereitgestellt, das die schnellen Algorithmen oder den schnellen Abschnitt von ihnen umfasst, wie:
- 1. Mittelabgriff;
- 2. Strom null, minimaler und maximaler Strom der Leistungsfaktorkorrektur (PFC);
- 3. Erzeugung von Ansteuerimpulsen.
- VII. Ein Mikrocomputer und das Gate Array nutzen Funktionen, die parallel ausgeführt werden, gemeinsam.
- VIII. Anstelle der Verwendung des in DSPs verwendeten Superskalarprozes sors verarbeitet ein sehr einfacher Mikroprozessor alle Aufträge durch Zeitscheibenbetrieb.
- IX. Ein Gate Array führt alle seine Zuweisungen parallel aus. Funktional arbeiten die Zuweisungen parallel, wobei sie für jede einzelne getrennte Gate-Array-Abschnitte oder -Blöcke benötigen.
- X. Der Mikroprozessor managt unter anderem den Gate-Array-Betrieb.
- XI. Das Gate Array empfängt eine Eingabe von Überwachungsnetzen und bearbeitet die Zwischenalgorithmusschutze. Im Fall der Leuchtstofflampenabdunklung wird der Auftrag unter Verwendung aller ASIC-Hauptelemente A/D, Mikroprozessor und Gate Array ausgeführt. In der beschriebenen Ausführungsform führt das Gate Array außerdem Überwachungsfunktionen aus.
- XII. Der Mikroprozessor überwacht Schutze, die betrieben werden, und sorgt für Langzeitaktionen.
- XIII. Im Allgemeinen werden die durch schnelle und langsame Unterfunktionen konstruierten Funktionen wie folgt behandelt: Der in dem Gate Array implementierte Algorithmus führt die schnellen Unterfunktionen aus, die schnelle Impulse oder Aktionen enthalten. Diejenigen Unterfunktionen, die eine Verarbeitung oder Aktionen erfordern, die während einer langsameren Betriebsart ausgeführt werden können, werden durch den Mikroprozessor ausgeführt. Die neue Struktur und der neue Prozess der Erfindung schaffen ein programmierbares integriertes digitales Steuermodul, das für ein Abdunklungs-Leuchtstoffeinrichtungs-Vorschaltgerät verwendet werden kann. Die Merkmale des Steuermoduls sind:
- a) Es kombiniert die ASIC des abdunkelbaren elektronischen Vorschaltgeräts (DEB) mit integrierter digitaler Steuerung auf einem programmierbaren Leiterplattenprodukt für neue Konstruktionen und für eine neue Bewertung des Beleuchtungsvorschaltgeräts, die für die Produktion mit niedrigem bis mittlerem Umfang geeignet sind.
- b) Eine große Anzahl "auf der Leiterplatte" programmierbarer Parameter, z.B. 14, definieren Vorheizen, absolute Lichtstärke und Abdunklungsbereich.
- c) Ein EEPROM ermöglicht, dass die oben beschriebenen Steuerparameter für mehrere Lampen, verschiedene Betriebsregimes und verschiedene Anwendungen eine einzige Hardware-Plattform verwenden.
- d) Integrierte vordefinierte Softwarestandardparameter für eine 2-Lampen-32 W/36 W-Lampenansteuerung für 120/230 V Wechselstromzuleitung/Netz.
- e) Enthält alle Abdunklungsvorschaltgerätsteuerungen einschließlich Leistungswandlung in einer einzigen digitalen ASIC mit Mehrbetriebsartregelung und impulsweisem Brückenschutz.
- f) Eine Boost-Steuerung, die Leistungsfaktoren korrigiert, mit modifizierter kritischer Betriebsart erreicht bei allen Lichtstärken den niedrigsten Gesamtoberschwingungsgehalt (THD).
- g) Eine Reihenresonanzlampen-Wechselrichtersteuerung erreicht weniger als 1% Stromstärkesteuerung, wie es für Architektur-Abdunklungs-Leuchtstoffeinrichtungs-Vorschaltgeräte erforderlich ist.
- h) Die Modulflexibilität beschleunigt die Produktneukonstruktion und Einsatzerprobung, was eine kundenangepasste ASIC-Softwarespezifikation, die für Vorschaltgerätprodukte in großen Mengen geeignet ist, vorwärts bringt.
- I. Programmable default fixed internal parameters may be programmed by the designer to the desired operating regime and power circuit using simple MMI and adaptive control loops, while protecting the power circuitry from damage if it is operating under "improper" settings. This technique allows instantaneous adaptation of the controller to the power circuit instead of the tedious and expensive procedure that is common in digital signal processing (DSP) devices, which requires the programming of dedicated software and the adjustment of control to power in both directions.
- The above given fixed internal parameters refer to a set of numbers and tables intended for:
- Limit values, constants, parameters and signed coefficients, including in the closed-loop algorithm; and
- - addressing / identification; etc.
- Examples of the above are:
- 1. the normalization of "real"signals;
- 2. the generation of the limit values for the "if-then" algorithm.
- 3. the adaptation to the design configuration and the working regime of the ballast.
- II. Programmable default parameter tables of the internal power configuration are provided.
- III. An externally programmable new parameter table is provided which can be set for a specific application that can not use the already existing tables (eg an EEPROM function).
- IV. Software substitutes for analog circuits may be used.
- V. An application specific integrated circuit (ASIC) basically handles an infinite set of functions with insignificant amounts of silicon. Thus, all possible components / circuits / algorithms are integrated on the same silicon. This provides a simple, inexpensive, and improved solution with all the flexibility provided by software. The integration ensures high noise immunity, eliminates interface components between circuits, sharing circuit elements and dramatically reducing space.
- VI. A gate array is provided that includes the fast algorithms or the fast section of them, such as:
- 1. center tap;
- 2. Current zero, minimum and maximum power factor correction (PFC) current;
- 3. Generation of drive pulses.
- VII. A microcomputer and the gate array share functions that are executed in parallel.
- VIII. Instead of using the superscalar process sors used in DSPs, a very simple microprocessor processes all jobs through time slice operation.
- IX. A gate array executes all its assignments in parallel. Functionally, the assignments work in parallel, requiring separate gate array sections or blocks for each one.
- X. The microprocessor manages, among other things, the gate array operation.
- XI. The gate array receives an input from supervisory networks and handles the inter-algorithm protections. In the case of the fluorescent lamp dimming, the job is performed using all of the main ASIC elements A / D, microprocessor and gate array. In the described embodiment, the gate array also performs monitoring functions.
- XII. The microprocessor monitors protections that are operated and ensures long-term action.
- XIII. In general, the functions constructed by fast and slow subfunctions are treated as follows: The algorithm implemented in the gate array executes the fast subfunctions containing fast pulses or actions. Those sub-functions that require processing or actions that can be performed during a slower mode of operation are executed by the microprocessor. The novel structure and process of the invention provide a programmable integrated digital control module that can be used with a dimming fluorescent lighting ballast. The features of the control module are:
- (a) It combines the dark electronic ballast (DEB) ASIC with integrated digital control on a programmable printed circuit board product for new designs and for a new evaluation of the lighting ballast required for low to medium size production are suitable.
- b) A large number of "on-board" programmable parameters, eg 14, define preheat, absolute light intensity and dimming range.
- c) An EEPROM allows the control parameters described above for multiple lamps, different operating regimes, and different applications to use a single hardware platform.
- d) Built-in pre-defined software standard parameters for a 2-lamp 32W / 36W lamp driver for 120/230V AC power supply / mains.
- e) Includes all dimming control gear controls including power conversion in a single digital ASIC with multi-mode control and pulse-wise bridge protection.
- f) A boost control that corrects power factors, with modified critical mode, achieves the lowest total harmonic content (THD) at all light intensities.
- g) A series resonant lamp inverter control achieves less than 1% amperage control, as required for architectural dimming fixture ballasts.
- h) Modules flexibility accelerates product redesign and field testing, resulting in a customized ASIC software specification suitable for ballast products in large quantities.
In das neue System der Erfindung können eine große Anzahl weiterer Merkmale als integrale Bestandteile des Systems oder als eigenständige Merkmale, die in irgendeine Vorschaltgeräte-Steuerungsschaltung integriert werden könnten, integriert werden. Diese enthalten:
- 1. Eine neue Abschaltschaltung, die in Reaktion auf das Erfassen eines Gleichtakt-Hochfrequenzstroms, der einen gegebenen Wert übersteigt, die Leistung zum Vorschaltgerät abschaltet. Insbesondere ist auf die Gleichtaktdrossel eine zusätzliche Spule gewickelt, um einen Hochfrequenz-Erdschlussstrom zu erfassen und in Reaktion darauf die Leistung zu dem Vorschaltgerät abzuschalten.
- 2. Eine neue Schaltung, die zwei oder mehr Glühfäden von zwei oder mehr Gasentladungslampen, insbesondere Leuchtstofflampen, so parallel schaltet, dass die Entfernung irgendeiner Lampe diese Schaltung unterbricht, während sie zulässt, dass die an die Lampe angelegte Spannung zur Abdunklung verringert wird. Insbesondere ist eine Reihen-/Parallelschaltung vorgesehen, die das Erregen der Lampenglühfäden mit einem einweggleichgerichteten Gleichstrom (DC) ermöglicht.
- 3. Eine Steueranordnung für Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter zum Ansteuern nichtlinearer Lasten wie etwa elektronischer Vorschaltgeräte für Hochdruck- und Niederdruck-Gasentladungslampen, resonante Stromversorgungen und Laser-Stromversorgungen und dergleichen, in denen das Steuerschema sowohl eine Modulation mit veränderlicher Impulsbreite als auch eine Frequenzmodulation verwendet, wobei die Last so nahe wie möglich bei der Resonanz, jedoch auf der induktiven Seite der Resonanz, angesteuert wird. Sowohl der Schalter der oberen Seite als auch der Schalter der unteren Seite der (Einweg- oder Zweiweg-)Brücke werden in dieser Anordnung unabhängig gesteuert.
- 4. Eine neue Schutzschaltung für einen (Einweg- oder Zweiweg-) Wechselrichter in Brückenschaltung, der eine resonante Last liefert, wie etwa für ein resonantes elektronisches Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, die eine Totzeit erzwingt, während der kein Schalter in Leitung angesteuert wird, ohne dass die Leistungsfähigkeit der Schaltung beschränkt wird. Der Punkt, an dem eine dynamische Totzeit beginnt, wird durch Erfassen des Punkts erfasst, an dem der Strom im Fall einer kapazitiv zeitgesteuerten Schaltung auf null zusammenbricht. Die Erfassungsschaltungen können den Induktorstrom unter Verwendung eines Stromtransformators oder eines Nebenschlusswiderstands, durch Erfassen des Stroms über die Schaltvorrichtungen, durch Erfassen der Brückenspannung oder durch Erfassen des dv/dt der Brückenspannung erfassen.
- 1. A new shutdown circuit that shuts off power to the ballast in response to detecting a common mode high frequency current exceeding a given value. In particular, an additional coil is wound on the common mode choke to detect high frequency ground fault current and in response turn off the power to the ballast.
- 2. A new circuit which shunts two or more filaments of two or more gas discharge lamps, in particular fluorescent lamps, in such a way that the removal of any lamp interrupts this circuit while allowing the voltage applied to the lamp to be reduced for darkening. In particular, a series / parallel circuit is provided which allows the excitation of the Lampenglühfäden with a half-rectified direct current (DC).
- 3. A control arrangement for DC-AC inverters for driving non-linear loads such as electronic ballasts for high-pressure and low-pressure gas discharge lamps, resonant power supplies and laser power supplies and the like, in which the control scheme uses both a variable pulse width modulation and a frequency modulation with the load being driven as close as possible to the resonance, but on the inductive side of the resonance. Both the upper side switch and the lower side switch of the (one-way or two-way) bridge are independently controlled in this arrangement.
- 4. A new protection circuit for a bridge (one way or two way) inverter which provides a resonant load, such as for a resonant electronic ballast for gas discharge lamps, which enforces a dead time during which no switch in line is driven without the performance of the circuit is limited. The point at which a dynamic dead time begins is detected by detecting the point at which the current collapses to zero in the case of a capacitively timed circuit. The detection circuits may detect the inductor current using a current transformer or a shunt resistor, detecting the current through the switching devices, detecting the bridge voltage, or detecting the dv / dt of the bridge voltage.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein elektronisches Vorschaltgerät für eine Gasentladungslampe geschaffen, wobei das elektronische Vorschaltgerät eine Eingangs-Wechselstrom-Schaltung, einen Gleichtaktinduktor zum Verbinden der Eingangs-Wechselstrom-Schaltung mit einem Gleichrichter in Brücken schaltung, eine einen Schalter der oberen Seite und einen Schalter der unteren Seite aufweisende Wechselrichterschaltung, die mit dem Gleichrichter in Brückenschaltung verbunden ist, und einen die Wechselrichterschaltung mit der Gasentladungslampe verbindenden und diese ansteuernden Schwingkreis besitzt. Mit dem Gleichtaktinduktor ist eine Überwachungsschaltung zum Erfassen eines an einer Erdungsverbindung anliegenden Hochfrequenz-Erdschlussstroms, der eine Frequenz hat, die höher als die Frequenz der Eingangs-Wechselstrom-Schaltung ist, verbunden. Mit der Überwachungsschaltung ist eine Steuerungsschaltung zum Ausschalten der Wechselrichterschaltung oder der an die Wechselrichterschaltung gelieferten Leistung, wenn der Hochfrequenz-Erdschlussstrom einen bestimmten Wert übersteigt, verbunden.According to the present Invention provides an electronic ballast for a gas discharge lamp, wherein the electronic ballast comprises an input AC circuit, a common mode inductor for connecting the input AC circuit with a rectifier in bridge circuit, a switch of the upper side and a switch of the lower one Side inverter circuit connected to the rectifier in bridge circuit is connected, and one the inverter circuit with the gas discharge lamp connecting and this driving resonant circuit has. With the common mode inductor is a monitoring circuit for detecting a high frequency ground fault current applied to a ground connection, which has a frequency higher as the frequency of the input AC circuit is connected. With the monitoring circuit is a control circuit for turning off the inverter circuit or the power supplied to the inverter circuit when the high frequency ground fault current exceeds a certain value, connected.
Als ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektronisches Vorschaltgerät für mindestens zwei parallel geschaltete Gasentladungslampen, die entfernbar in einer Halterung angebracht sind, geschaffen, in dem es eine Wechselrichterschaltung, einen Resonanzkopplungskreis und mindestens zwei Gasentladungslampen gibt. Die Gasentladungslampen haben einen ersten und einen zweiten Glühfaden. Der Resonanzkopplungskreis enthält einen Induktor und einen Kondensator, die mit dem ersten und mit dem zweiten Glühfaden in Reihe geschaltet sind. Mit dem Induktor sind eine erste und eine zweite Spule verbunden, und eine erste und eine zweite Diode sind mit der ersten bzw. mit der zweiten Spule und mit der ersten bzw. mit der zweiten Diode in Reihe geschaltet, wodurch die Trennung der Lampen und der Glühfäden von ihren Halterungen die Ausgangsschaltung von der Wechselrichterschaltung öffnet.As a further aspect of the present invention, an electronic ballast for at least two parallel-connected gas discharge lamps, which are removably mounted in a holder ge in which there is an inverter circuit, a resonant circuit and at least two gas discharge lamps. The gas discharge lamps have a first and a second filament. The resonant coupling circuit includes an inductor and a capacitor connected in series with the first and second filaments. With the inductor, a first and a second coil are connected, and a first and a second diode are connected in series with the first and the second coil and with the first and the second diode, whereby the separation of the lamps and Filaments from their brackets opens the output circuit of the inverter circuit.
Als ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektronisches Vorschaltgerät für eine Gasentladungslampe geschaffen, in dem es eine Eingangs-Wechselstrom-Schaltung gibt. Mit der Eingangs-Wechselstrom-Schaltung ist ein Wechselstromfilter verbunden. Mit der Eingangs-Wechselstrom-Schaltung ist eine Gleichrichterbrücke verbunden, um aus der Schaltungs- Wechselstromeingabe einen Ausgangs-Gleichstrom zu erzeugen. Eine Wechselrichterschaltung, die einen Schalter der oberen Seite und einen Schalter der unteren Seite enthält, ist mit einem Knoten in Reihe geschaltet und über den Ausgang der Wechselrichterschaltung geschaltet, wobei mit dem Knoten eine Lastschaltung verbunden ist, die die Gasentladungslampe enthält.When Another aspect of the present invention will be an electronic one ballast for a gas discharge lamp created in which there is an input AC circuit. With the input AC circuit An AC filter is connected. With the input AC circuit is a rectifier bridge connected to from the AC circuit input an output DC to create. An inverter circuit comprising a switch of upper side and a lower side switch is included connected in series with a node and across the output of the inverter circuit connected, wherein a load circuit is connected to the node, which contains the gas discharge lamp.
Der Schalter der oberen Seite und der Schalter der unteren Seite umfassen jeweils MOS-torgesteuerte Vorrichtungen und dergleichen mit Eingangssteuerklemmen, die erregbar sind, um sie ein- und auszuschalten, wobei jeder eine parallele Diode besitzt. Eine Master-Steuerungsschaltung legt geeignet zeitgesteuerte Steuersignale an, um den Schalter der oberen Seite und den Schalter der unteren Seite abwechselnd ein- und auszuschalten. In der Master-Steuerungsschaltung ist eine dynamische Totzeit-Steuerungsschaltung vorgesehen, um zwischen dem Ende der Stromleitung entweder durch die MOStorgesteuerte Vorrichtung der oberen Seite oder durch die MOS-torgesteuerte Vorrichtung der unteren Seite und dergleichen und dem Beginn der Leitung durch die andere durch die Steuerung des Anlegens der Steuersignale an ihre Steuerklemmen nur ein kurzes Zeitintervall sicherzustellen. Die dynamische Totzeit-Steuerungsschaltung ist mit dem Strom in der Resonanzlast und/oder mit dem Strom in dem ersten und in dem zweiten Schalter und/oder mit der Ausgangsspannung der Gleichrichterbrücke und/oder mit der Änderungsrate dv/dt der Brückenspannungen verbunden und überwacht sie und stellt das Anlegen von Einschaltsignalen an den Schalter der oberen Seite und an den Schalter der unteren Seite sowohl für kapazitive als auch für induktive Operationen ein.Of the Include upper side switch and lower side switch each MOS gated devices and the like with input control terminals, which are excitable to turn them on and off, each one owns parallel diode. A master control circuit sets appropriate Timed control signals to the switch of the upper side and turn the switch of the lower side alternately on and off. In the master control circuit For example, a dynamic dead time control circuit is provided to intervene the end of the power line either through the MOStorgesteuerte device the upper side or through the MOS gated device of lower side and the like and the beginning of the line through the others by controlling the application of the control signals to theirs Control terminals only a short time interval to ensure. The dynamic dead time control circuit is connected to the current in the Resonance load and / or with the current in the first and in the second Switch and / or with the output voltage of the rectifier bridge and / or with the rate of change dv / dt of the bridge voltages connected and monitored she and puts the application of turn-on signals to the switch the upper side and the switch of the lower side both for capacitive as well as for inductive operations.
Als ein nochmals weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektronisches Steuermodul zum Steuern des Betriebs eines elektronischen Vorschaltgeräts für mindestens eine Lampe geschaffen, in dem das Steuermodul eine integrierte Schaltung besitzt, die in Übereinstimmung mit Steuerinformationen unter Verwendung einer Kombination aus Impulsbreitenmodulation und Frequenzmodulation betreibbar ist, um einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter so anzusteuern, dass sie die mindestens eine Lampe mit Leistung versorgen. Mit der integrierten Schaltung ist ein erster Speicher verbunden, der eine Vielzahl von Parametertabellen speichert, wobei jede Parametertabelle die Steuerinformationen für die integrierte Schaltung besitzt.When Yet another aspect of the present invention will be Electronic control module for controlling the operation of an electronic ballast for at least created a lamp in which the control module is an integrated circuit owns that in accordance with control information using a combination of pulse width modulation and frequency modulation is operable to a first switch and to control a second switch so that they at least power a lamp. With the integrated circuit There is a first memory connected to a variety of parameter tables stores each parameter table the control information for the integrated Has circuit.
Als ein abermals weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine integrierte Schaltung zum Steuern des Betriebs eines elektronischen Lampenvorschaltgeräts geschaffen, in der ein zentraler Logiküberwacher den Gesamtbetrieb des elektronischen Lampenvorschaltgeräts steuert. Mit dem zentralen Logiküberwacher ist ein Gleichstrom/Wechselstrom-Generatormodul verbun den, das Ansteuersignale für eine Wechselrichterschaltung liefert, die einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter besitzt. Mit dem zentralen Logiküberwacher ist ein Powerline-Communication-Modul verbunden, das über eine Netzzuleitung Abdunklungssteuerdaten empfängt. Mit dem zentralen Logiküberwacher ist ein Leistungsfaktor-Korrekturmodul verbunden, das die Leistungsfaktorermittlung und -korrektur für das elektronische Lampenvorschaltgerät steuert.When Yet another aspect of the present invention will become a integrated circuit for controlling the operation of an electronic lamp ballast created in a central logic controller the overall operation of the electronic lamp ballast controls. With the central Logic supervisor is a DC / AC generator module verbun the, the drive signals for one Inverter circuit provides that a first switch and a second switch has. With the central logic supervisor is a powerline communication module connected via a Power line receives dimming control data. With the central logic supervisor is connected to a power factor correction module, the power factor determination and correction for controls the electronic lamp ballast.
Als ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern des Abdunklungsbetriebs eines elektronischen Vorschaltgeräts geschaffen, in dem ein Strom durch eine mit dem elektronischen Vorschaltgerät verbundene Last überwacht wird und der Strom so gesteuert wird, dass ein Abdunklungspegel aufrecht erhalten wird.When Another aspect of the present invention is a method to control the dimming operation of an electronic ballast, in which a current through a connected to the electronic ballast Load monitored and the current is controlled so as to maintain a darkening level is obtained.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENSUMMARY THE DRAWINGS
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENDETAILED DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Nachfolgend werden die verschiedenen neuen Merkmale beschrieben, die miteinander kombiniert und/oder eigenständig sein können. Diese werden im Folgenden in den Abschnitten I bis V beschrieben.following the various new features are described that are related to each other combined and / or independent could be. These are described below in Sections I to V.
I. Die Hochfreguenzgefahr-SchutzschaltungI. The high frequency hazard protection circuit
Anhand
der Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche
Elemente beziehen, zeigt
Mit dem VCC-Bus ist ein Schalt-MOSFET der oberen Seite (oder eine andere MOS-gesteuerte Vorrichtung wie etwa ein IGBT) Q1 verbunden, während mit dem VSS-Bus ein Schalt-MOSFET Q2 der unteren Seite verbunden ist. Die MOSFETs Q1 und Q2 werden geeignet gesteuert, um die MOSFETs Q1 und Q2 mit gesteuerter Frequenz, gesteuertem Tastgrad und/oder gesteuerter Phasenverzögerung abwechselnd ein- und auszuschalten.Connected to the V CC bus is an upper side switching MOSFET (or another MOS controlled device such as an IGBT) Q 1 , while a lower side switching MOSFET Q 2 is connected to the V SS bus. The MOSFETs Q 1 and Q 2 are suitably controlled to alternately turn on and turn off the MOSFETs Q 1 and Q 2 with controlled frequency, controlled duty and / or controlled phase delay.
Daraufhin
ist der Ausgangsknoten
Die
Zuleitungsleiter in
Die durch die Niederfrequenz (50/60 Hz) verursachte Gefahr wird allgemein mit einem (nicht gezeigten) Reststromsensor behandelt. Allerdings könnte die in elektronischen Vorschaltgeräten verwendete Hochfrequenzspannung (20–100-kHz-Spannung) gefährlich sein, da die Spannungen (insbesondere während der Zündperiode) hoch sind und da sich das Gas in der Röhre wie ein großer Kondensator verhält.The the danger caused by the low frequency (50/60 Hz) becomes common treated with a residual current sensor (not shown). Indeed could the high-frequency voltage used in electronic ballasts (20-100 kHz voltage) be dangerous, since the voltages (especially during the ignition period) are high and there the gas in the tube like a big one Capacitor behaves.
II. Gleichstrom-Glühfadenversorgungsschaltung für sicheren parallelen Lampenbetrieb.II. DC filament supply circuit for safe parallel lamp operation.
Eine
Leuchtstofflampe hat zwei Glühfäden an ihren
zwei Seiten. Somit besitzt die Lampe
In
dieser Konfiguration fließt
der Heizstrom über
den durch den Induktor
In Übereinstimmung
mit der Erfindung wird, wie auch in
Dieser Zugang legt eine parallele Heizung an die Glühfäden an und verbindet die Lampe in der Weise, dass ein Herausziehen aus dem Gehäuse die Lampenschaltung öffnet.This Access applies a parallel heater to the filaments and connects the lamp in such a way that pulling out of the housing opens the lamp circuit.
Das
Ergebnis ist eine Reihen-Parallel-Kombination, bei der das parallele
Segment die Lampe
Die
Verbindung einer zweiten Lampe
III. Schutzschaltungen für den Brückenwechselrichter.III, protection circuits for the Bridge inverter.
Am
Ende jedes Erregungszyklus in
Dasselbe
oben beschriebene Verfahren betrifft den durch die Leitungslinie
Das Folgende kann beobachtet werden:
- 1. Wenn der
obere Schalter Q1 ausgeschaltet wird, wird
der induktive Strom zu der integralen Diode
81 des unteren Schalters gelenkt, wobei die Spannung102 an der Brücke sofort von Vdd auf Vss schwingt. - 2. Während
der untere Schalter Q2 geschlossen wird,
bricht der in die integrale Diode
81 des unteren Schalters gelenkte Strom auf Null zusammen. - 3. Gleichzeitige Leitung sowohl des oberen als auch des unteren Zweigs Q1 und Q2und der Brücke ist nicht möglich.
- 1. When the upper switch Q 1 is turned off, the inductive current becomes the integral diode
81 the lower switch is controlled, the voltage102 at the bridge swings immediately from Vdd to Vss. - 2. While the lower switch Q 2 is closed, it breaks into the integral diode
81 the lower switch steered current to zero together. - 3. Simultaneous conduction of both the upper and the lower branch Q 1 and Q 2 and the bridge is not possible.
Das
Diagramm aus
Der
Strom über
den Induktor
Dasselbe
Verhalten betrifft den unteren Schalter aus
Das Folgende kann für eine kapazitive Bedingung beobachtet werden:
- 1.
Wenn der obere Schalter Q1 "aus" angesteuert wird,
fließt
der Strom über
den Induktor
41 wegen der Stromrichtungsumkehr, die auftritt, bevor die Erregung endet, in die integrale Diode80 des oberen Schalters. - 2. Die Brücke
bleibt bis zum Zusammenbruch des von dem Induktor
41 zu der integralen Diode81 fließenden Stroms oder bis der untere Schalter Q2 in die Leitung angesteuert wird auf dem Pegel Vdd. - 3. Falls der untere Schalter Q2 in die
Leitung angesteuert wird, während
die interne Diode
80 des oberen Schalters noch Strom leitet, wird er in eine schroffe Wiederherstellung angesteuert, was die Vorrichtung beschädigen kann. - 4. Dieselbe Erscheinung kann in der Leitungsperiode des unteren Schalters Q2 beobachtet werden.
- 1. When the upper switch Q 1 is driven "off", the current flows through the inductor
41 because of the reversal of current direction, which occurs before the excitation ends, into the integral diode80 of the upper switch. - 2. The bridge remains until the collapse of the inductor
41 to the integral diode81 flowing current or until the lower switch Q 2 is driven into the line at the level Vdd. - 3. If the lower switch Q 2 is driven into the line while the internal diode
80 If the top switch still conducts current, it will be driven into a rugged recovery, which can damage the device. - 4. The same phenomenon can be observed in the conduction period of the lower switch Q 2 .
Das durch eine schroffe Wiederherstellung verursachte Problem der gleichzeitigen Leitung wird üblicherweise dadurch korrigiert, dass eine absichtliche Totzeit eingefügt wird, d.h. eine Periode in dem Zyklus, in der keiner der Schalter in die Leitung angesteuert wird. Die Totzeit sollte lang genug sein, um einen Schutz für die Schaltvorrichtungen sicherzustellen, während andererseits das Einfügen einer großen Totzeit die Leistungsfähigkeit der Brücke verschlechtert, indem es den Tastgrad begrenzt. Außerdem begrenzt es die Fähigkeit der Brücke, in der Nähe der Resonanz zu arbeiten. Somit ist die übliche Lösung ein Kompromiss, der auf Kosten beschränkter Leistungsfähigkeit einen unzureichenden Schutz bietet.The problem of simultaneous caused by a rugged recovery Leading becomes common corrected by inserting a deliberate dead time, i.e. a period in the cycle in which none of the switches in the Line is controlled. The dead time should be long enough to a protection for the On the other hand, inserting a huge Dead time the efficiency the bridge deteriorates by limiting the duty cycle. Also limited it's the ability the bridge, near to work on the resonance. Thus, the usual solution is a compromise at the expense limited capacity provides insufficient protection.
In Übereinstimmung mit der Erfindung wird eine veränderliche Totzeit bereitgestellt, die sich an die Schaltungsnotwendigkeiten anpasst. Diese Totzeit wird eine "dynamische Totzeit" genannt. Die dynamische Totzeit wird dadurch erreicht, dass der Punkt erfasst wird, an dem der Strom in einem kapazitiven Fall auf null zusammenbricht. Es gibt vier Varianten:
- 1. Erfassung des Stroms über den
Induktor
41 durch einen Stromtransformator oder durch einen Nebenschlusswiderstand in Reihe damit. - 2. Erfassung des Stroms über die Schaltvorrichtungen Q1 und Q2.
- 3. Erfassung der Brückenspannung.
- 4. Erfassung der Anstiegsrate (dv/dt) der Brückenspannung.
- 1. Detecting the current through the inductor
41 by a current transformer or by a shunt resistor in series with it. - 2. Detecting the current through the switching devices Q 1 and Q 2 .
- 3. Detecting the bridge voltage.
- 4. Detection of the slew rate (dv / dt) of the bridge voltage.
Im
Folgenden wird der Betrieb der Schaltung aus
- 1. Im Fall des "kapazitiven" Betriebs der Brücke (Linie
103 in8 ) findet an dem Punkt, an dem der Strom auf null zusammenbricht, eine Inversion der Brückenspannung am Knoten35 statt. - 2. Diese Inversion wird mittels eines Spannungskomparators (Linie
102 ,8 ) erfasst. Von der Periode, in der der Schalter geschlossen ist, bis zur Inversion der Brückenspannung wird eine Totzeit eingefügt (Linie102 ,8 ). - 3. Irgendein durch den Komparator
113 in der Nähe des Endes der Stromleitungsperiode erfasstes "Läuten" kann durch eine Rückkopplungsvorrichtung wie etwa durch einen Schmidt-Trigger oder durch ein Flipflop oder durch einen Bushalter (nicht gezeigt) gesteuert werden. - 4. Wenn die Brücke
in einer induktiven Zone arbeitet (
7 ), tritt die Inversion der Spannung sofort nach Schließen eines Schalters auf; somit wird keine Totzeit eingefügt.
- 1. In the case of "capacitive" operation of the bridge (line
103 in8th ) finds an inversion of the bridge voltage at the node at the point where the current collapses to zero35 instead of. - 2. This inversion is performed by means of a voltage comparator (line
102 .8th ) detected. From the period in which the switch is closed to the inversion of the bridge voltage, a dead time is inserted (line102 .8th ). - 3. Any by the comparator
113 "Ringing" detected near the end of the power line period may be controlled by a feedback device, such as a Schmidt trigger or a flip-flop, or by a bus holder (not shown). - 4. If the bridge is operating in an inductive zone (
7 ), the inversion of the voltage occurs immediately after closing a switch; thus no dead time is inserted.
Die
Schaltung aus
Solange
die Spannung ansteigt, fließt
ein Strom über
den Erfassungskondensator
Es
ist möglich,
eine kontinuierliche Blindlast-Schutzanordnung zu vrwenden, in der
die Gleichstrom/Wechselstrom-Brücke
aus
Wenn die Totzeit durch die Strom- oder Spannungskommutierung automatisch bestimmt wird, neigt der Betrieb der Brücke dazu, unregelmäßig zu sein, d.h., die Brücke könnte in einen asymmetrischen Betrieb angesteuert werden, wobei die Stromsignalform unregelmäßig ist.If the dead time by the current or voltage commutation automatically is determined, the operation of the bridge tends to be irregular, that is, the bridge could be driven in an asymmetric operation, the current waveform is irregular.
Ein
einfacher Fall einer solchen Unregelmäßigkeit ist in den Signalformen
aus
Der
unregelmäßige Betrieb
könnte
unter Verwendung der vorangegangenen (gemessenen) Totzeit korrigiert
werden, um eine minimale Totzeit für die kommenden Zyklen vorauszusagen
und, wie in
In
Es
wird angemerkt, dass das in
IV. Die Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichterbrücke für nichtlineare Lasten.IV. The DC AC Inverter Bridge for Nonlinear Loads.
Im
Folgenden wird ein neuer Prozess für den Betrieb der Gleichstrom-Wechsel strom-Wechselrichterbrücke aus
Es werden zwei übliche Steuerverfahren verwendet: Impulsbreitenmodulationssteuerung (PWM-Steuerung) und Frequenzmodulationssteuerung (FM-Steuerung). Beide Verfahren bieten nur teilweise Lösungen für die Probleme, die diese Stromversorgungen stellen. Das Problem entsteht, wenn die Steuerungsschaltung bei einem kleinen Strom ein Ziel einer niedrigen Lichtstärke (z.B. einer sehr niedrigen Abdunklung) zu erreichen versucht. Der Versuch, einen niedrigen Strom unter Verwendung einer PWM-Schaltung zu erreichen, könnte die Gleichstrom/Wechselstrom-Brücke in den kapazitiven Bereich ansteuern und kann zur Zerstörung der Leistungsschalter Q1 und Q2 führen. Dagegen führt der Versuch, dies durch Ändern der Frequenz zu tun, üblicherweise zu einer unregelmäßigen Lichtabgabe (Ringen oder Schlangen in Leuchtstofflampen) und zur Instabilität.Two common control methods are used: PWM control and FM control. Both methods provide only partial solutions to the problems that these power supplies pose. The problem arises when the control circuit attempts to achieve a low intensity target (eg, very low dimming) at a small current. Attempting to achieve a low current using a PWM circuit could drive the DC / AC bridge into the capacitive area and could lead to the destruction of the power switches Q 1 and Q 2 . In contrast, attempting to do so by changing the frequency usually results in irregular light output (rings or queues in fluorescent lamps) and instability.
Obgleich
dies in
Gemäß dem Steuerverfahren
der Erfindung werden sowohl die Impulsbreitenmodulation als auch
die Frequenzmodulation verwendet und ständig geändert, um die Lampe abzudunkeln
und/oder ein hochwertiges Steuerregime aufrecht zu erhalten. Es
ist das Ziel, so nahe wie möglich
bei der Resonanz zu arbeiten, bei Übergängen, Lampenalterung, Störungen,
Verwendung inkompatibler Lampen usw. aber in dem in
Wenn
der neue Algorithmus zur Steuerung der Brücke für abdunkelbare elektronische
Vorschaltgeräte verwendet
wird, steuert er die Vorheiz-, die Zündungs- und die Abdunklungssteuerfunktion.
In einem besonderen Fall wird bei hohen Lichtstärken für den unteren Schalter Q2 der Brücke
ein Impuls mit konstanter Breite verwendet, während für den oberen Schalter Q1 ein Impuls mit veränderlicher Breite verwendet
wird. Dieses Steuerschema ist in
- T
- – volle Periode der Halbbrücke
- T1
- – Sperrstromzeit des Schalters der oberen Seite
- T2
- – Leitungszeit in der "zulässigen Richtung" des Schalters der oberen Seite
- T3
- – Leitungszeit des Schalters der unteren Seite.
- T
- - full period of half bridge
- T1
- - reverse current time of the switch of the upper side
- T2
- - Line time in the "permissible direction" of the switch on the upper side
- T3
- - Line time of the switch on the lower side.
Wie oben erläutert wurde, ist es das Ziel des Halbbrücken-Ansteueralgorithmus, die Halbbrückenlast für alle Betriebsregimes induktiv, aber in der Nähe der Resonanz zu halten.As explained above It is the goal of the half-bridge driving algorithm that Half-bridge load for all operating regimes Inductive, but close to keep the resonance.
Das neue Verfahren soll die Schalter gemäß Rückwärtsleitung (Paralleldiodenleitung) ansteuern, wenn die Schalterspannung nahe Null ist. Zum Beispiel muss die steigende Flanke der Ansteuerung der oberen Seite während des Zeitrahmens T1 kommen.The new procedure should the switches according to reverse line (parallel diode line) when the switch voltage is close to zero. For example must the rising edge of the control of the upper side during the Timeframe T1 come.
Der Algorithmus muss die Zeitdauer T1 kurz halten, damit er nahe der Resonanz, aber nie null oder negativ ist, was der Ausdruck einer kapazitiven Last für die Halbbrücke ist.Of the Algorithm must keep the time period T1 short so that it is close to the Resonance, but never zero or negative, which is the expression of a capacitive load for the half bridge is.
Der Algorithmus sichert während aller Betriebsregimes Ansteuerungen der oberen und der unteren Seite, die während stationärer Bedingungen ein kurzes festes T1 erhalten. Falls sich das T1 dagegen während Übergängen verkürzt und nahe null wird, bringt es der Mittelabgriffmechanismus auf eine sichere Länge oder Dauer zurück.Of the Algorithm secures during all operating regimes control the upper and lower side, the while stationary Conditions get a short solid T1. If the T1 against while transitions are shortened and close to zero, the center tap mechanism brings it to a close safe length or duration back.
Außerdem wird die Totzeit zwischen oberer und unterer Schalteroperation gleichzeitig gesteuert. Für niedrige Lichtstärken ist dieses Verfahren zu grob, wobei auf den Betrieb des unteren Schalters Q2 gleichzeitig auch ein Verfahren veränderlicher Breite angewendet wird.In addition, the dead time between upper and lower switch operation is simultaneously controlled. For low light levels, this method is too coarse, with a variable width method also being applied to the operation of the lower switch Q 2 .
Als eine allgemeine Vorschrift ermöglicht das neue Verfahren die unabhängige Steuerung jedes der Brückenschalter Q1 und Q2 (oder Paare von Schaltern im Fall einer Vollbrücke) in einer vollständig geschützten Betriebsart mit Schaltung bei der Spannung null.As a general rule, the new method allows the independent control of each of the bridge switches Q 1 and Q 2 (or pairs of switches in the case of a full bridge) in a fully protected mode with zero voltage switching.
Die Stabilität der Steuerung wird dadurch erzielt, dass während der verschiedenen Betriebsregimes die Zeitkonstante der Gleichstrom/Wechselstrom-Brückensteuerung geändert wird. Wenn die Lichtstärke auf Anforderung geändert wird, wird eine kleine Zeitkonstante (schnelle Steuerung) verwendet, während bei stationärer (fester) Lichtsteuerung eine größere Zeitkonstante (langsame Steuerung) verwendet wird. Dieses Verfahren vermeidet Überschwingen oder Unterschwingen bzw. Lichtschwankungen.The stability The control is achieved by the fact that during the various operating regimes the Time constant of the DC / AC bridge control is changed. When the light intensity changed on request a small time constant (fast control) is used, while at inpatient (fixed) light control a larger time constant (slow control) is used. This procedure avoids overshoot or undershooting or light fluctuations.
Das
oben beschriebene Steuerschema führt
die ASIC
Das
Folgende ist eine Beschreibung des Betriebs des Blockschaltplans
aus
- 1. An den Mikroprozessor
160 wird über einen (ebenfalls in der ASIC130 enthaltenen) A/D-Wandler161 ein Lampenstrom-Abtastwert geliefert. - 2. Der Mikroprozessor
160 verarbeitet alle Informationen und stellt einen DATENBUS162 bereit, der alle verarbeiteten Informationen (PLC, LEIS-TUNGSFAKTORKORREKTUR, GLEICHSTROM/WECHSELSTROM) enthält. - 3. Die Auswahleinrichtung
163 zwischenspeichert geeignete Daten in dem geeigneten ZWISCHENSPEICHER164 und165 . Die Rate der erneuten Zwischenspeicherung ist eine Entscheidung oder ein Standard der Software. - 4. Die Zähler "PWM-LOGIK der oberen
Seite" und "PWM-LOGIK der unteren
Seite" erzeugen
zusammen die Signalform der OBEREN SEITE (
19 ), die als ein Impulszug beschrieben werden kann. Die Impulsbreite ist durch "HS-DATEN" und "LS-DATEN" bestimmt, die die Zeitdauer zwischen Impulsen bestimmen. - 5. Die HS-Signalform wird in das UND1-Gatter
168 eingespeist. Zu der Signalform wird eine feste Totzeit und außerdem eine (durch die Mittelabgriffseingabe bestimmte) veränderliche Totzeit addiert, woraufhin sie über den HSDV-Ausgang (Ausgang des Treibers der oberen Seite)169 austritt. - 6. Die Signalform wird außerdem
durch das NICHT3-Gatter
170 invertiert und dem UND2-Gatter171 zugeführt. Zu der Signalform wird eine feste und eine veränderliche Totzeit addiert, woraufhin sie über den LSD-Ausgang (Ausgang des Treibers der unteren Seite) austritt. - 7. Die NICHT1- und NICHT2-Gatter
173 bzw.174 vermeiden die Möglichkeit, dass die 2 Ausgänge HSD bzw. LSD beide gleichzeitig "hoch" sind. - 8. Beschreibung der Mittelabgriffs-Schutzschaltung:
Die
Ausgänge
des UND1 und des UND2
168 bzw.171 werden überwacht. Falls es für16 aufeinander folgende Impulse keine Überlappung mit der ursprünglichen Signalform (wie sie aus der HS-PWM-Logik herauskommt) gibt, erhöht sich der 16-Versuche-Zähler176 um 1, was 4 aufeinander folgende Zyklen ohne Unterbrechung ermöglicht. Falls sich die gleiche Erscheinung wiederholt, wird der 16-Versuche-Zähler176 weiter erhöht. Falls die Erscheinung verschwindet, wird der 16-Versuche-Zähler176 zurückgesetzt.
- 1. To the microprocessor
160 is via a (also in the ASIC130 contained) A / D converter161 a lamp current sample is supplied. - 2. The microprocessor
160 processes all information and provides a DATA BUS162 ready, which contains all the processed information (PLC, POWER SCORE CORRECTION, DC / AC). - 3. The selection device
163 Cache appropriate data in the appropriate INTERMEDIATE MEMORY164 and165 , The rate of re-caching is a decision or standard of the software. - 4. The counters "PWM-LOGIK the upper side" and "PWM-LOGIK the lower side" together generate the signal form of the TOP PAGE (
19 ), which can be described as a pulse train. The pulse width is determined by "HS DATA" and "LS DATA" which determine the duration between pulses. - 5. The HS waveform is put into the AND1 gate
168 fed. To the waveform is added a fixed dead time and also a variable dead time (determined by the center tap input), whereupon it passes through the HSDV output (output of the driver of the upper side)169 exit. - 6. The waveform is also passed through the NOT3 gate
170 inverted and the AND2 gate171 fed. To the waveform is added a fixed and a variable dead time, whereupon it exits via the LSD output (output of the driver of the lower side). - 7. The NOT1 and NOT2 gates
173 respectively.174 avoid the possibility that the 2 HSD or LSD outputs are both "high" at the same time. - 8. Description of Center Tap Protection Circuit: The outputs of AND1 and AND2
168 respectively.171 are monitored. If it is for16 consecutive pulses do not overlap with the original waveform (as it comes out of the HS-PWM logic), the 16-count counter increases176 by 1, allowing 4 consecutive cycles without interruption. If the same phenomenon repeats, the 16-trial counter becomes176 further increased. If the phenomenon disappears, the 16-trial counter becomes176 reset.
Falls
der 16-Versuche-Zähler
Es wird angemerkt, dass die obige Technik sowohl auf eine Vollbrücke als auch auf eine Halbbrücke anwendbar ist.It It is noted that the above technique applies to both a full bridge also applicable to a half-bridge is.
Um eine stetige Änderung der Lichtabgabe zu erzielen, wird in dem Mechanismus veränderlicher Impulsbreite während der gesamten Lampenabdunklungs-Belastungskurve eine "Dithering"-Technik mit veränderlicher Tiefe angewendet.Around a constant change to achieve the light output becomes more variable in the mechanism Pulse width during the entire lamp dimming load curve a "dithering" technique with variable Depth applied.
Somit veranlasst die Verwendung einer digitalen Steuerung für die Impulsbreite des oberen oder des unteren Schalters durch eine einfache PWM-Prozedur, dass das Licht flackert. Um die Schritte der Lichtsteuerung zu glätten, kann ein Dithering-Verfahren verwendet werden. Somit wird aus einer gemischten Folge von Impulsen, die aus diesen zwei Zeitschritten hergestellt werden, eine PWM eines Durchschnittspegels zusammengesetzt, der zwischen den (durch eine ganze Zahl definierten) PWM-Schritten liegt.Consequently causes the use of a digital controller for the pulse width the upper or lower switch through a simple PWM procedure, that the light flickers. To smooth the steps of lighting control, can a dithering method can be used. Thus, from a mixed Series of pulses made from these two time steps are composed, a PWM of an average level, the between the (defined by an integer) PWM steps.
Allein
durch Messung des Lampenstroms wird eine genaue Lichtstärkesteuerung
erreicht. Dieses Verfahren wird dadurch implementiert, dass die
nichtlineare Strom-Lichtstärke-Kurve
an lineare Segmente angepasst wird. Jedes Segment ermöglicht ein
Verhältnis
zwischen dem Prozentsatz der Lichtstärke und dem Lampenstrom, was,
wie in
Dieses Verfahren wird unter Verwendung einer dedizierten Parametertabelle implementiert, die durch den Anwender eingestellt oder definiert werden kann. Das obige Verhältnis ist ein Verhältnis zwischen der Lichtstärke und dem Strom an bestimmten Punkten (den Extremwerten jedes Segments).This Method is done using a dedicated parameter table implemented, set or defined by the user can be. The above relationship is a relationship between the light intensity and the current at certain points (the extremes of each segment).
Es ist lehrreich, jetzt die Prinzipien zusammenzufassen, die in den in dem Steuerverfahren der Gleichstrom/Wechselstrom-Wechselrichterbrücke für äußerste nichtlineare Wechselstromlast verwendeten Algorithmen angenommen werden. Es wird, insbesondere für eine Gasentladungslampe, die sich über den größten Teil ihres Abdunklungsbereichs wie eine negative Impedanz verhält, eine äußerste nichtlineare Last betrachtet. Diese Lampen haben eine Übertragungsfunktion, deren Verstärkung sich zwischen weiten Grenzwerten ändert, so dass es schwierig ist, eine schnelle und stetige Steuerung zu erreichen. Es gibt zwei übliche Verfahren, um eine solche Last über eine Wechselstrombrücke zu steuern: Impulsbreitenmodulation (PWM) und Frequenz (FM). Beide sind nur innerhalb eines Teilbereichs der Last effektiv, die gesteuert wird.It is instructive now to summarize the principles that are in the in the control method of the DC / AC inverter bridge for outermost non-linear AC load algorithms used. It will, especially for a gas discharge lamp that covers most of its darkening area how a negative impedance behaves an extreme non-linear one Last viewed. These lamps have a transfer function whose reinforcement changes between wide limits, making it difficult is to achieve a fast and steady control. There are two common ways to such a load over an AC bridge to control: Pulse Width Modulation (PWM) and Frequency (FM). Both are effective only within a subset of the load that is controlled becomes.
Das beschriebene Steuerverfahren verwendet eine PWM, deren Frequenz und Totzeiten veränderlich sind. Es wird in einer Halb-/Vollbrückentopologie angewendet: Impulsbreite der oberen Seite, Impulsbreite der unteren Seite, wobei die Totzeiten zwischen ihnen in einer Weise programmiert und angewendet werden, die so konstruiert ist, dass während des gesamten Bereichs von keiner Last bis Volllast eine stabile, stetige Regelschleife erreicht wird.The described control method uses a PWM whose frequency and dead times are variable. It will be in a half / full bridge topology applied: pulse width of the upper side, pulse width of the lower one Page, with the dead times between them programmed in a way and applied, which is constructed so that during the entire range from no load to full load a stable, steady Control loop is achieved.
Das verwendete Verfahren schlägt vor, bei allen Lasten in der Nähe der Resonanz zu arbeiten, die Last aber immer etwas über der Resonanz zu halten. Dies erfolgt zunächst, indem an jedem Punkt des Lastregimes das beste Steuerverhalten (minimale Verstärkungsänderung) geliefert wird. Die Impulsbreite und die Frequenz werden in einer Weise manipuliert, die eine konstante Regelungsverstärkung erreicht (gelegentlich wird die PWM verwendet, um den Laststrom zu erhöhen, während die Frequenz verwendet wird, um ihn zu verringern, und umgekehrt). Diese Manipulationen werden gemäß den V/I-Kennlinien der Last ausgeführt.The used method proposes before, at all loads nearby the resonance to work, the load but always something above the To keep resonance. This is done first by adding at each point the load regime the best control behavior (minimal gain change) is delivered. The pulse width and the frequency are in one Manipulated manner that achieves a constant control gain (occasionally the PWM is used to increase the load current while the Frequency is used to reduce it, and vice versa). These Manipulations are made according to the V / I characteristics of the load executed.
Das Folgende ist ein Beispiel einer Ausführungsform in einer Vorschaltgerätanwendung. Die Steuerung abdunkelbarer Entladungslampen über den vollen Abdunklungsbereich beruht auf einem Steuerbereich, der durch zwei Bruchstellen in drei Abschnitte unterteilt ist:
- 1. Von der Minimallast bis zu der ersten Bruchstelle wird die PWM-Steuerung verwendet: der Impuls der oberen Seite erhöht sich, während sich der Impuls der unteren Seite verringert. Die periodische Gesamtzeit wird bei einer festen Zahl gehalten.
- 2. Von der ersten Bruchstelle bis zur zweiten Bruchstelle wird die untere Seite festgesetzt und der Impuls der oberen Seite PWM-gesteuert. Der Tastgrad wird erhöht und gleichzeitig die Frequenz verringert.
- 3. Von der zweiten Bruchstelle bis zur Maximallast wird die Frequenzsteuerung verwendet, wobei sowohl der Impuls der oberen Seite als auch der Impuls der unteren Seite zunehmen.
- 1. From the minimum load to the first break, the PWM control is used: the upper side pulse increases, while the lower side pulse decreases. The periodic total time is kept at a fixed number.
- 2. From the first break to the second break, the lower side is set and the upper side pulse is PWM controlled. The duty cycle is increased while reducing the frequency.
- 3. From the second breaking point to the maximum load, frequency control is used, with both the upper side pulse and the lower side pulse increasing.
Dieses Verfahren erzeugt eine Steuerungsbelastungskurve mit minimaler Verstärkungsänderung und minimaler vorgegebener Totzeit zwischen den Impulsen. Dies steuert eine vorhersagbare Last (z.B. eine Lampe mit normalem Betriebsverhalten) am besten. Um durch nicht voraussagbares Verhalten der Last verursachte Ausfälle zu verhindern, wird die Mittelabgriffspannung der Brücke erfasst, um sicherzustellen, dass die Schaltung bei der Spannung null erfolgt. Um vor zerstörerischen Strömen zu schützen, werden die Impulse dynamisch geändert. Die Totzeit wird bis zum Punkt mit der Spannung null dynamisch erhöht. Dieses Merkmal der Erfindung ermöglicht, dass eine Lampe mit normalem Betriebsverhalten bei hohen Frequenzen mit sehr kurzer vorgegebener Totzeit arbeitet. Außerdem ermöglicht es, die Totzeit im Fall von Übergängen zu erhöhen, und ändert es das Lastverhalten, z.B. während die Entladungslampen altern.This Method generates a control load curve with minimum gain change and minimum predetermined dead time between pulses. This controls a predictable load (e.g., a normal-performance lamp) preferably. To caused by unpredictable behavior of the load losses to prevent the center tap voltage of the bridge is detected, to make sure the circuit is at zero voltage. To be destructive Stream to protect, the pulses are changed dynamically. The dead time is dynamically increased to the zero voltage point. This Feature of the invention allows that a lamp with normal operating behavior at high frequencies works with a very short dead time. It also allows the dead time in the case of transitions too increase, and change it the load behavior, e.g. while the discharge lamps age.
V. Eine digitale Implementierung einer Leistungssteuerungsschaltung.V. A digital implementation a power control circuit.
Das
Folgende beschreibt verschiedene Techniken, die in dem neuen digitalen
Zugang zu Leistungsmanagement-Steuereinheiten, insbesondere in einem
abdunkelbaren elektronischen Vorschaltgerät, verwendet werden.
I. Anpassung des dynamischen Steuerungsverhaltens anhand der Energieverbrauchsvorhersage.I. Adaptation of the dynamic Control behavior based on the energy consumption prediction.
Das
dynamische Verhalten der Regelschleife ist "flexibel". Es verwendet für eine Anzahl im Voraus entschiedener
Bedingungen einen anderen "Bedämpfungsfaktor" und eine andere
Schleifenreaktionszeit. Zum Beispiel wird im Fall des elektronischen
Vorschaltgeräts
die folgende Entscheidungstabelle angewendet:
falls die Bus-Gleichspannung
innerhalb der Grenzwerte von Vref ±1% ist, "keine Reaktion";
falls der Gleichspannungsbus
innerhalb der Grenzwerte von ±3% > Vref > ±1% ist, "langsame" Reaktion;
falls der Gleichspannungsbus
innerhalb der Grenzwerte von ±10% > Vref > ±3% ist, "schnelle" Reaktion;
falls Lichtstärke durchschritten
wird + falls sie unter 90% der gewünschten ist, schnelle Reaktion;
falls
sich der Eingangsspannungsschritt mehr als ±2% änderte, schnelle Reaktion usw.The dynamic behavior of the control loop is "flexible". It uses a different "damping factor" and a different loop reaction time for a number of pre-determined conditions. For example, in the case of the electronic ballast, the following decision table is used:
if the bus DC voltage is within the limits of Vref ± 1%, "no reaction";
if the DC bus is within the limits of ± 3%>Vref> ± 1%, "slow"response;
if the DC bus is within the limits of ± 10%>Vref> ± 3%, "fast"response;
if light intensity is crossed + if it is below 90% of the desired, fast reaction;
if the input voltage step changed more than ± 2%, fast response, etc.
Falls eine starke Änderung des Lichts gewünscht ist, wird zunächst die gewünschte Lichtstärke in die Steuereinheit gegeben, während z.B. von Volllicht zu Licht aus gegangen wird (Übergangsbetriebsart), woraufhin die Leistungsfaktorkorrektur-Betriebsart auf schnelle Reaktion geschaltet wird, um Gleichspannungsbuseinsattlungen zu vermeiden. Bei konstantem Licht (stationärem Zustand) schaltet die Leistungsfaktor-Korrektursteuerung zur Betriebsart langsamer Reaktion, was ein Flackern/Flimmern des Lichts verhindert.If a big change of the light desired is, will be first the desired luminous intensity while being given to the control unit e.g. from full light to light (transient mode), whereupon the power factor correction mode switched to fast response is to avoid Gleichspannungsbuseinsattlungen. At constant Light (stationary State), the power factor correction control switches to the operating mode slow reaction, which prevents a flickering / flickering of the light.
Die Grenzwerte, die Bedämpfungsfaktoren und Reaktionszeiten sind Parameter, die in vordefinierten durch den Konstrukteur programmierbaren Tabellen aufgeführt sind.The Limit values, the damping factors and reaction times are parameters that are predefined in the designer programmable tables are listed.
Die Steuerung kann so eingestellt werden, dass sie alle Arten von Anwendun gen einschließlich Motorsteuerung, Temperatursteuerung und viele anderen behandelt.The Control can be set to handle all types of applications including Engine control, temperature control and many others treated.
II. Programmierbare ParametertabellenII. Programmable Parameter Tables
Die
Tabellen von Parametern werden für
alle möglichen
Regimes der benötigten
Anwendung programmiert. Zum Beispiel gibt es im Fall des elektronischen
Vorschaltgeräts
etwa 12 verschiedene Regimes für
das abdunkelbare elektronische Vorschaltgerät, einschließlich:
Gleichspannungsbus-Sanftanlauf;
Zusatzanstieg;
Lampenvorheizen;
Lampenzündung;
steigende
Lichtstärke;
fallende
Lichtstärke;
Hochschalten
der Lichtstärke;
Herunterschalten
der Lichtstärke;
stationärer Zustand, "hohe" Last;
stationärer Zustand, "niedrige" Last;
Anomalien – Ausgangsleistungs-Abschaltung;
und
Eingangsspannung abgeschaltet oder "Spannungsausfälle".The tables of parameters are programmed for all possible regimes of the required application. For example, in the case of the electronic ballast, there are about 12 different regimes for the darkenable electronic ballast, including:
Direct-current soft start;
Additional increase;
Lampenvorheizen;
Lamp ignition;
increasing light intensity;
falling light intensity;
Upshifting the light intensity;
Downshift the light intensity;
steady state, "high"load;
steady state, "low"load;
Anomalies - output power shutdown; and
Input voltage switched off or "power failures".
Jedes einzelne Regime besitzt seine eigene spezifische Parametertabelle, die beim Eintritt in ein neues Regime gewählt wird.each single regime has its own specific parameter table, which is chosen when entering a new regime.
Jede Parametertabelle enthält alle Spezialparameter für die Leistungsfaktor- Korrektursteuerung und für die Gleichstrom/Wechselstrom-Brückensteuerung für jedes Regime. Der Konstrukteur kann diese Parameter programmieren.each Contains parameter table all special parameters for the power factor correction control and for the DC / AC bridge control for each Regime. The designer can program these parameters.
Um in allen Regimes einen stabilen Gleichspannungsbus und die beste Leistungsfaktorkorrektur aufrecht zu erhalten, gibt eine digitale Steuerung, die programmierbare Nachschlagetabellen verwendet, für jedes verschiedene Regime die beste "Behandlung" (d.h., im Fall der Gleichstrom/Wechselstrom-Brücken-Wechselrichtersteuerung ändert sich die Reaktionszeit gemäß dem Lampenregimebetrieb).Around in all regimes a stable DC bus and the best To maintain power factor correction, gives a digital Control using programmable lookup tables, for each different Regimes the best "treatment" (i.e., in the case of DC / AC bridge inverter control changes the reaction time according to the lamp regimen operation).
Bei diesem Zugang ist die digitale Lösung umso effizienter, je komplizierter die Anwendung ist.at This access is the digital solution the more efficient the application, the more efficient.
III. Adaptive SchleifenparameterIII, Adaptive loop parameters
Die statische und die dynamische Schleifenreaktion passen sich an die Eingaben an, indem sie Rückkopplungsinformationen von einer Anzahl digitaler und/oder analoger Eingaben erhalten, die gemäß den richtigen Parametertabellen, Entscheidungstabellen und behandelten Gleichungen gewählt werden.The static and the dynamic loop response adapt to the Inputs by providing feedback information obtained from a number of digital and / or analog inputs, the according to the right ones Parameter tables, decision tables and treated equations chosen become.
IV. Leerlaufperiodeneinfügung zur Änderung zur unstetigen Betriebsart für Lasten mit niedriger Leistung, wobei die Frequenz in gewünschten Grenzwerten gehalten wird.IV. Idle period insertion for change to unsteady mode for Low power loads, with the frequency in desired Limits.
Während die Lasten kleiner werden, wird die Frequenz sehr hoch, wobei die "EIN"-Impulse sehr kurz sein müssen, um die Leitung der kritischen Betriebsart zu erhalten. Unter einer bestimmten Last wird die kritische Betriebsart unbrauchbar. An diesem Punkt geht die Steuerung zur "unstetigen" Betriebsart über, wobei sie aufhört, die "EIN"-Zeit zu steuern, und die "AUS"-Zeit des Impulses zu steuern beginnt. Die "EIN-Zeit" wird auf einen gewünschten "minimalen nutzbaren Impuls" (programmierbarer Parameter) festgesetzt. Die "Aus-Zeit" kann sich zwischen keiner und "maximale Totzeit der unstetigen Betriebsart" (programmierbarer Parameter) ändern.While the As the loads become smaller, the frequency becomes very high, with the "on" pulses being very short have to, to get the line of critical mode. Under one The critical operating mode becomes unusable for certain loads. At this Point, the controller goes to the "unsteady" mode, where they ceases to control the "ON" time and the "OFF" time of the pulse begins to control. The "ON time" is set to a desired "minimum usable Pulse "(programmable Parameter). The "off-time" can be between none and "maximum Change the dead time of the unsteady operating mode "(programmable parameter).
V. Ein Verfahren zum Steuern des Wandlers unter lastfreien Bedingungen mittels Implementierung einer speziellen "Bereitschafts"-PWM-Regime-Betriebsart unter Verwendung einer dedizierten programmierbaren Parametertabelle.V. A method of controlling of the converter under load-free conditions by means of implementation a special "standby" PWM regime mode Use of a dedicated programmable parameter table.
Unter Verwendung einer digitalen programmierten Steuerung können spezielle Betriebsarten "zugeschnitten" werden. Alle Parameter einschließlich "Impulsbreite", Zeit zwischen den Impulsen, Bündelparameter und andere Parameter können für eine spezifische Aufgabe zugewiesen werden.Under Using a digital programmed controller can be special Operating modes are "tailored". All parameters including "pulse width", time between the Pulses, bundle parameters and other parameters for one assigned to a specific task.
Ein Beispiel dieser Fähigkeit ist die hier für das elektronische Vorschaltgerät verwendete "Bereitschafts"-Betriebsart.One Example of this ability is this here for the electronic ballast used "standby" mode.
Diese
Betriebsart ist jederzeit funktional, wenn die Vorschaltgerät-Ausgangsstufe
gesperrt ist und die Leistungsfaktor-Korrekturstufe ihren Betrieb
in der Bereitschaftsbetriebsart fortführen muss. In dieser Betriebsart
hat die Leistungsfaktor-Korrekturstufe zwei Aufgaben: erstens – die Zusatzspannungen
5 V und
Wenn die Leistungsfaktor-Korrekturstufe eine sehr kleine Last hat, lädt sich der Gleichstrom-Buskondensator schnell auf einen Nenngrenzwert, wobei er Leistungsfaktorkorrektur-Steuerimpulse sperrt. Um zu ermöglichen, dass die Leistungsfaktor-Korrekturstufe Zusatzspannungen liefert, werden Spezialparameter verwendet: die minimale Impulsbreite und die feste Totzeit zwischen Impulsen. Eine weitere Betriebsart ist die Änderung von der Steuerung des Gleichspannungsbusses (mit Ausnahme des Maximums) zur Steuerung der Zusatzspannung auf 12 V.If the PF correction stage has a very small load is charging the DC bus capacitor quickly reaches a nominal limit, whereby it blocks power factor correction control pulses. To enable that the power factor correction stage supplies additional voltages, special parameters are used: the minimum pulse width and the fixed dead time between pulses. Another mode is the change from the control of the DC bus (with the exception of the maximum) to control the additional voltage to 12 V.
VI. Schutzverfahren durch Kombination mehrerer Parameterebenen unter Verwendung programmierbarer Tabellen.VI. Protection procedure by Combination of several parameter levels using programmable Tables.
Außerdem enthalten die Parametertabellen einige Grenzwerte, um einen Teil der Schutze bereitzustellen. Zum Beispiel: Die Steuerimpulse werden im Fall einer Gleichspannungsbus-Überspannung (impulsweise) gesperrt (die Impulse werden ebenfalls gesperrt, falls der Gleichspannungsbus höher als 110% ist). Außerdem werden die Impulse gesperrt, falls die Eingangsspannung über einem bestimmten vorgegebenen Grenzwert liegt. Die Eingangsunterspannung wird ebenfalls überwacht; unter einem bestimmten Grenzwert geht die Leis tungsfaktor-Korrektursteuerung zu einer Leistungsabschaltbetriebsart (in der vorliegenden ASIC-Implementierung Überspannungsschutz (OVP)).Also included the parameter tables some limits to some of the protections provide. For example: The control pulses are in the case a DC bus overvoltage (pulse mode) disabled (the pulses are also disabled if the DC bus higher than 110%). In addition, will the pulses are disabled if the input voltage is above one certain predetermined limit. The input undervoltage is also monitored; below a certain limit, the power factor correction control goes to a power shutdown mode (in the present ASIC implementation, overvoltage protection (OVP)).
Die Theorie und die Parameter der Leistungsfaktorkorrektur werden wie folgt beschrieben:The Theory and PFC parameters will be like follows:
MinPFCParamMinPFCParam
Maximaler
Ton-Impuls der Leistungsfaktorkorrektur für maximale Last bei minimaler
Eingangseffektivspannung.
MaxPFCParamMaxPFCParam
Minimal
nutzbarer Impuls für
die Leistungsfaktor-Korrektursteuerung.
LowDelPrsLowDelPrs
Maximale
Totzeit der unstetigen Betriebsart.
HighDelPrsHighDelPrs
Nur bei kritischer Betriebsart.Just in critical mode.
Wartet
bei Erhalt des ZC-Signals
ShutHighDelPrsShutHighDelPrs
Feste
Totzeit in der Abschaltbetriebsart.
DampingFactorDampingFactor
MaxVDCMaxVDC
Software-ShutDown-Ton-Impuls
der Leistungsfaktorkorrektur geht aus, wenn VDC diese Referenz überschreitet.
VDCRefVDCRef
2,19
Volt (A/D-Pegel) Dies ist die normale VDC-Referenz.
VdcHys1VdcHys1
Bereich
des stationären
Zustands. Bei VDCRef+/-n ändert
sich der Ton-Impuls der Leistungsfaktorkorrektur nicht.
VdcHys1VdcHys1
Forderung
nach schneller Reaktion, schnelle PWM bei VDC±VdcHys1 oder höher. Wenn
der Fehler zwischen VdcHys und VdcHys1 liegt, gibt es eine langsame
Reaktion. PWM = schnell
PfcPWMPrsPfcPWMPrs
Langsamer
PWM-Reaktionsfaktor.
20Slow PWM response factor.
20
PfcPWMIPrsPfcPWMIPrs
Schneller
PWM-Reaktionsfaktor (0, wenn kein PWM).
0Fast PWM response factor (0 if no PWM).
0
MinPFCStartUpMinPFCStartUp
Sanftanlauf.
Breite des Ton-Impulses der Leistungsfaktorkorrektur, wenn die Bus-Gleichspannung
von null auf VDC steigt.
PFCTimerPRsPFCTimerPRs
"Langsame" Schleifenreaktion
= 100 ms. Alle 10 ms wird der Zähler
um 1 erhöht.
10"Slow" loop response = 100 ms. Every 10 ms, the counter is incremented by 1.
10
PFCLoopCounterPRsPFCLoopCounterPRs
"Schnelle" Schleifenreaktion
= 1 ms. Alle 250 μs
wird der Zähler
um 1 erhöht.
4
Erfassungsrate
von VDC
festgesetzt auf 500 μs
Verknüpfung zwischen
Leistungsfaktorkorrektur und Gleichstrom/Wechselstrom: für Schritt
neues Licht ist die Leistungsfaktorkorrektur bis zu 90% neues Licht "SCHNELL" und wird daraufhin
zwischen 90% und 100% neues Licht "LANGSAM". "90%" ist nicht als ein
Parameter enthalten."Fast" loop response = 1 ms. Every 250 μs the counter is incremented by 1.
4
Acquisition rate of VDC
fixed at 500 μs
Correlation between power factor correction and DC / AC: for step new light, the power factor correction is up to 90% new light "FAST" and then becomes between 90% and 100% new light "SLOW". "90%" is not included as a parameter.
Wenn das Licht durch "AUF" oder "AB" geändert wird, ist die Leistungsfaktor-Korrektursteuerung immer "LANGSAM".If the light is changed by "UP" or "DOWN", is the power factor correction control always slow".
DcAc-Parameter:DCAC parameters:
DcAcHysDcAcHys
Bereich
für schnelle/langsame
Reaktion, wenn Curr. Ref. höher
als 75 ist. Wenn Curr. Ref. niedriger als 75 ist, gibt es nur eine
langsame Reaktion. Unter
SlowDcAcPrsSlowDcAcPrs
PWM
mit langsamer Reaktion von 20 möglichen
Kombinationen des letzten und des nächsten Ton (HSD). Der Impuls
kann sich alle 250 μs ändern.
20PWM with slow response of 20 possible combinations of last and next tone (HSD). The pulse can change every 250 μs.
20
FastDcAcPrsFastDcAcPrs
PWM
mit schneller Reaktion von 5 Kombinationen. Der Impuls kann sich
alle 250 μs ändern.
5PWM with fast response of 5 combinations. The pulse can change every 250 μs.
5
StartDcAcPrsStartDcAcPrs
Reaktion
für ansteigendes
DcAc StartUp (PWM), um das Licht nach dem Zünden zu starten.
15Response for increasing DcAc StartUp (PWM) to start the light after ignition.
15
HSDHSD
Ton-Impuls ändert sich immer über alle Belastungskurvenpunkte.Sound pulse changes always over all load curve points.
StartTonS.SOUND
HSD-Ton-Impuls
für Lampenzündung.
StartTonTimeStartTonTime
Dauer
der HSD-Ton-Impulse für
die Lampe.
sehr schneller Anstieg auf StartTon bei NOPWM.Duration of the HSD tone pulses for the lamp.
very fast increase on StartTon at NOPWM.
AbDelayPrsAbDelayPrs
Warte
nach dem Abschalten die Abschaltperiode.
ShutTimerPrsShutTimerPrs
Warte
nach dem Abschalten die Abschaltperiode.
EBCurrentRefEBCurrentRef
Untere
Stromreferenz für
niedrigeren Leistungsverlust im Nebenschlusswiderstand (EB).
LightLevel (6)Light Level (6)
Tabelle
für IR-Lichtdecodierung
= n/2
LightBasePrs (4)LightBasePrs (4)
Festpunkte
auf der Lampenkurve – für jeden
Prozentsatzpunkt müssen
15, 40, 65, 100% Lampenstrom geliefert werden.
CurrentBase (4)CurrentBase (4)
Volt
100-%-Licht-REFERENZ für
ALLE LICHTSTÄRKEN
MaximumLightLevelMaximum Light Level
Vorschaltgerätfaktor.
Zubehörparameter:Accessories parameters:
MaxLightSensorMaxLightSensor
Falls
n = 251 bis 255 ist, ist der Belegungs-Schalter geschlossen.
MinStartDCMinStartDC
Für die Gleichstromsteuerung.
Falls der Wert unter 10 (5%) ist, Leistungsabschaltung
PLC-Parameter:PLC parameters:
NoiseHys1NoiseHys1
Digitalfilter
für PLC
nach der Summationsphase.
10Digital filter for PLC after the summation phase.
10
GlobalZone
TrxFreg (4)TrxFreg (4)
PLC-Frequenzen.
F = 3ee06/(64 – n)
Das
Folgende ist eine Leitungszuweisung und eine Funktionsbeschreibung
für die
ASICs der
Kundenwählbare Parameter für D.E.B.-AnwendungenCustomer selectable parameters for D.E.B. applications
Der Kunde kann das Verhalten des Vorschaltgeräts durch Bestimmen mehrerer Vorschaltgerätparameter beeinflussen. Zur Bestimmung der Vorschaltgerätparameter wird Software verwendet. Die folgenden Kundenparameter beschreiben diese Parameter.Of the Customer can control the behavior of the ballast by determining several Vorschaltgerätparameter influence. Software is used to determine the ballast parameters. The following customer parameters describe these parameters.
Kundenparametertabelle Customer parameter table
ParametertabellenauswahlParameters Table Selection
Das
Steuermodul
Tabellen
0–3: Versionen
für zwei
T8-32-W-(Parallelkonfigurations-)Lampen (120-V-Zuleitungs-Anwendung).
Tabellen
Natürlich ist die Kundenanpassung der internen Parametertabelle möglich. Eine gewünschte Parametertabelle wird durch Kombination der (mit den Anschlussstiften S0–S3 verbundenen) Mikrosteckbrücken (micro-jumper) S0, S1, S2, S3 zum Erzeugen einer Hexadezimalzahl ausgewählt. Für eine logische "0" ist eine Steckbrücke einzufügen, während für eine logische "1" offen zu lassen ist. Die folgende Parametertabellen-Auswahltabelle definiert die Auswahl der gewünschten Parametertabelle.of course is Customization of the internal parameter table possible. A desired Parameter table is created by combining the (with the pins S0-S3 connected) micro jumpers (microjumper) S0, S1, S2, S3 for generating a hexadecimal number selected. For one logic "0" is to insert a jumper, while leaving open for a logical "1". The following parameter table selection table defines the selection of the desired Parameter table.
Parametertabellen-Auswahltabelle Parameters Table Selection Table
Ausgewählte Vorschaltgerätkonfigurationsgerätsoptionen: ausgewählt über A/D-Eingang CNFGSelected Ballast Configuration Device Options: selected via A / D input CNFG
Das
Steuermodul
Die Vorschaltgerätkonfigurationstabelle zeigt die Vorschaltgerätkonfigurationsauswahl über den CNFG-Anschlussstift. Um die geforderte Konfiguration zu erhalten, ist zwischen den Anschlussstift CNFG und GND ein Widerstand zu schalten.The Vorschaltgerätkonfigurationstabelle shows the ballast configuration selection via the CNFG pin. To get the required configuration is between the pin CNFG and GND to turn a resistor.
Vorschaltgerätkonfigurationstabelle Vorschaltgerätkonfigurationstabelle
PLC D.E.B.PLC D.E.B.
Startbegin
Das Vorschaltgerät startet die Lampen mit der "niedrigsten Lichtstärke" (die in dem EEPROM gesichert ist). Die Lichtstärke bleibt in der niedrigsten Lichtstärke, bis von der Wandsteuereinheit über PLC-Kommunikation ein Abdunklungsbefehl gesendet wird.The ballast starts the lamps with the "lowest Light intensity "(in the EEPROM is secured). The light intensity remains in the lowest light intensity, up to the wall control unit via PLC communication a dimming command is sent.
PLC-FunktionPLC function
Das
Vorschaltgerät
empfängt
von der Wandsteuereinheit (W.C.U.) über PLC-Fernsteuerkommunikation eine 17-Bit-Zeichenfolge.
Die Bitzuweisung ist wie folgt:
1 Bit –Start
2 Bits –Steuerbetriebsarten
3
Bits –7
ausgewählte
Zonen
6 Bits –64
Lichtstärken
4
Bits –Prüfsumme
1
Bit –ReserveThe ballast receives a 17-bit string from the wall control unit (WCU) via PLC remote control communication. The bit allocation is as follows:
1 bit start
2-bit control modes
3 bits -7 selected zones
6 bits -64 light intensities
4 bits checksum
1 bit reserve
Die Kommunikationsrate ist 1 Bit pro Leitungszugriff (line cycle). Die PLC-Kommunikation ist mit der Zuleitungsphase synchronisiert.The Communication rate is 1 bit per line cycle. The PLC communication is synchronized with the supply phase.
VorschaltgerätzonenidentifizierungVorschaltgerätzonenidentifizierung
Die Bestimmung der Vorschaltgerätzonenidentität (0–7) wird durch Bereitstellung einer Spannung in gleichen äquidistanten Inkrementen zwischen 0 bis 2,5 V an den Zonenanschlussstift implementiert. Die Zonenauswahltabelle ist im Folgenden gezeigt.The determination of the ballast zone identity (0-7) is accomplished by providing a voltage in equal equidistant increments between 0 to 2.5 V are implemented at the zone pin. The zone selection table is shown below.
Zonenauswahltabelle Zone selection table
EEPROM-FunktionEEPROM function
Wenn (über den Zuleitungsanschlussstift) "Zuleitung verschwunden" erfasst wird, wird das vorhandene Licht als "letzte Lichtstärke" in dem EEPROM gesichert. Wenn das Vorschaltgerät eingeschaltet wird, kehrt es zu dieser "letzten Lichtstärke" zurück. Wenn "Tabelle 15" (S0, S1, S2, S3 = "1") ausgewählt ist, kann der EEPROM auf eine gewünschte Parametertabelle programmiert werden. Wenn Tabelle 13 ausgewählt ist, wird die Parametertabelle aus dem EEPROM erhalten.If (on the Supply pin) "supply line disappeared " is, the existing light is saved as the "last light" in the EEPROM. When the ballast is turned on will, it returns to this "last Light intensity "back, if" Table 15 "(S0, S1, S2, S3 = "1") is selected, can the EEPROM to a desired Parameter table are programmed. If table 13 is selected, the parameter table is obtained from the EEPROM.
DC D.E.B.DC D.E.B.
Startbegin
Das
Vorschaltgerät
startet die Lampen gemäß der letzten
Lichtstärke
aus der EEPROM-Parametertabelle und erhöht oder verringert daraufhin
auf die gleichspannungsgesteuerte Lichtstärke, die in dem ZONE-Anschlussstift
vorhanden ist. Diese Gleichspannungsstärke wird von der Gleichstrom-Steuereinheit
angelegt. Die Lichtstärke
bezieht sich gemäß der folgenden
Formel auf die ZONE-Anschlussstiftspannung:
Lichtstärke = (ZONE-Anschlussstiftspannung/2,23
V)·maximale
Lichtstärke Die
maximale Lichtstärke
wird erhalten, wenn die ZONE-Anschlussstiftspannung
Light intensity = (ZONE pin voltage / 2.23V) · maximum light level The maximum light level is obtained when the ZONE pin voltage
Wenn
die ZONE-Anschlussstiftspannung unter 110 mV fällt, geht das Lampenlicht auf
0. Das Vorschaltgerät
startet, wenn die ZONE-Anschlussstiftspannung
LOCAL D.E.B.LOCAL D.E.B.
Startbegin
Das Vorschaltgerät startet die Lampen gemäß der letzten in der EEPROM-Parametertabelle gesicherten Lichtstärke.The ballast starts the lamps according to the last one in the EEPROM parameter table secured light intensity.
Lokale IR-FunktionLocal IR function
Das IR-Empfängerausgangssignal ist mit dem IR-Anschlussstift verbunden.The IR receiver output is connected to the IR pin.
Der IR-Sender sendet 8 Codes: 5 voreingestellte Lichtstärkebefehle, Auf-, Ab- und Aus-Befehl.Of the IR transmitter sends 8 codes: 5 pre-set light commands, Up, down and down command.
LichtsensorfunktionLight sensor function
Die Vorschaltgerätlichtstärke wird durch einen Lichtsensor gesteuert, der über den ZONE-Anschlussstift verbunden ist. Der ZONE-Anschlussstift wird über den Rückkopplungseingang in eine Digitalzahl umgewandelt und mit dem Sensorreferenzwert verglichen.The Ballast light intensity is controlled by a light sensor that connects via the ZONE pin connected is. The ZONE pin is connected to the input via the feedback input Digital number converted and compared with the sensor reference value.
Der Sensorreferenzwert wird während der Rücksetzinitialisierung auf den Lichtsensorwert (ZONE-Anschlussstiftwert) eingestellt. Im Fall einer konstanten Spannung an dem ZONE-Anschlussstift (Steuerung (open loop)) bleibt die Lichtstärke auf der letzten Lichtstärke (kein Fehler erfasst – Sensorreferenz = ZONE-Anschlussstiftspannung, wobei kein Abdunklungs-AUF- oder -AB-Befehl erzeugt wird).Of the Sensor reference value is during the reset initialization set to the light sensor value (ZONE pin terminal value). in the Case of a constant voltage at the ZONE pin (control (open loop)), the light intensity remains at the last light intensity (no error detected - sensor reference = ZONE pin voltage, with no dimming UP or DOWN command is produced).
Der
Abdunklungsbefehl von dem IR-Sender ändert die Sensorreferenz und ändert die
Lichtstärke durch
einen Regelungsmechanismus, um Folgendes zu erhalten:
Lichtsensor
= neue Sensorreferenz.
Lichtsensor-Spannungsbereich ist 0,2
V bis 2,45 V.The dimming command from the IR transmitter changes the sensor reference and changes the light level through a control mechanism to obtain:
Light sensor = new sensor reference.
Light sensor voltage range is 0.2V to 2.45V.
Belegungsfunktion (in der lokalen Konfiguration)Assignment function (in the local configuration)
Zwei
Eingänge
dienen der Belegungsfunktion:
Der "Belegung-AUS"-Befehl verwendet den Anschlussstift
RCV. Eine logische "1" (Steuerung (open
circuit)) an dem Anschlussstift RCV wird als "keine Anwesenheit" erfasst und schaltet das Vorschaltgerät aus. Eine
logische "0" an dem Anschlussstift
RCV wird als "Anwesenheit" erfasst und startet
das Vorschaltgerät
auf den letzten Lichtwert.Two inputs serve the assignment function:
The "Occupy OFF" command uses the RCV pin. A logic "1" (open circuit) on pin RCV is detected as "no presence" and turns off the ballast. A logic "0" on the pin RCV is detected as "presence" and starts the ballast to the last light value.
Der ZONE-Analogeingangs-Anschlussstift wird ebenfalls als "keine Anwesenheit, Sperren" verwendet. Falls die ZONE-Anschlussstiftspannung > 2,5 V ist, ist "keine Anwesenheit" gesperrt. Das Vorschaltgerät dunkelt das Licht auf die minimale Lichtstärke ab.Of the ZONE analog input pin is also referred to as "no presence, Locks "used. If the ZONE pin voltage is> 2.5 V, "no presence" is disabled. The ballast darkens turn off the light to the minimum light intensity.
Nachdem der Belegungssensor eine Anwesenheit in dem Raum erfasst hat, kehrt das Vorschaltgerät zu der letzten Lichtstärke zurück. Zwischen der Erfassung von "keine Anwesenheit" (durch das Steuermodul) und der Abdunklungsoperation gibt es keine Verzögerungszeit.After this the occupancy sensor has detected presence in the room the ballast too the last light intensity back. Between the detection of "no Presence "(by the control module) and the dimming operation, there is no delay time.
Belegungs-D.E.B.Occupancy D.E.B.
Startbegin
Das Vorschaltgerät startet die Lampen gemäß der in der EEPROM-Parametertabelle gesicherten letzten Lichtstärke.The ballast starts the lamps according to the in the EEPROM parameter table saved last light intensity.
Belegungsfunktionassignment function
Der
Anschlussstift RCV dient als ein "Anwesenheitserfassungs"-Eingang. Wenn an
dem Anschlussstift RCV "keine
Anwesenheit" erfasst
wird (logisch "hoch" – offener Stromkreis), dunkelt
das Vorschaltgerät
das Licht auf die an dem ZONE-Anschlussstift definierte "Abdunklungslichtstärke" ab. Die Abdunklungslichtstärke wird
im Moment von "keine
Anwesenheit erfasst" gemäß der folgenden
Formel gesichert:
Abdunklungslichtstärke = [maximale Lichtstärke]·[ZONE-Spannung
zur Initialisierungszeit] 2,23 V.The pin RCV serves as a "presence detection" input. When "no presence" is detected on the pin RCV (logical "high" open circuit), the ballast will darken the light to the "dimming light level" defined on the ZONE pin. The dimming light intensity is currently backed up by "no presence detected" according to the following formula:
Dimming intensity = [maximum intensity] · [ZONE voltage at initialization time] 2.23 V.
Nachdem der Belegungssensor eine Anwesenheit in dem Raum erfasst hat (logische "0" am ZONE-Anschlussstift), kehrt das Vorschaltgerät zu der maximalen Lichtstärke zurück.After this the occupancy sensor has detected a presence in the room (logic "0" on the ZONE pin), that will return ballast to the maximum light intensity back.
Anmerkung: Zwischen der Erfassung von "keine Anwesenheit" (durch das Steuermodul) und der Abdunklungsoperation gibt es keine Verzögerungszeit.Annotation: Between the detection of "no Presence "(by the control module) and the dimming operation, there is no delay time.
EBEB
Startbegin
Das Vorschaltgerät startet die Lampen auf "maximale Lichtstärke".The ballast starts the lamps on "maximum Light intensity ".
E.B.-FunktionE. B. function
Das Vorschaltgerät arbeitet nur mit der maximalen Lichtstärke. Abdunklung ist nicht möglich. Wie in allen anderen Konfigurationen wird durch Regelung über den ILAMP-Rückkopplungs-Eingangsanschlussstift der Lampenstrom stabilisiert. Die Spannung des ILAMP-Anschlussstifts in der Situation maximaler Lichtstärke ist 0,5 V.The ballast works only with the maximum light intensity. Darkening is not possible. As in all other configurations is regulated by the ILAMP feedback input pin of Lamp current stabilized. The voltage of the ILAMP pin in the situation of maximum light intensity is 0.5 V.
Organisations-/SchutzschaltungenOrganizational / protection circuits
Für die Schutzfunktionen
des Vorschaltgeräts
werden vier Anschlussstifte des Steuermoduls
Der CL-Eingang wird für den Stromgrenzwertschutz des Leistungsfaktor-Korrekturschalters verwendet. Wenn das CL-Eingangssignal 2,5 V übersteigt, wird der PFCD-Ausgangsanschlussstift (Leistungsfaktorkorrektur-Ansteuer impulssignal) impulsweise gesperrt.The CL input is used for the current limit protection of the power factor correction switch. When the CL input signal exceeds 2.5V, the PFCD output pin (power factor correction drive pulse signal) in pulses.
Der VDC-A/D-Eingangsanschlussstift wird für das Schließen der Gleichstrom-Busschleife (Leistungsfaktorkorrektur-Ausgangsschleife) und außerdem als ein Hardware-Überspannungsschutz-Erfassungseingang verwendet. (Eingang zum analogen Komparator). Wenn die Spannung des VDC-Anschlussstifts 2,5 V übersteigt, wird der PFCD-Ausgang impulsweise gesperrt. Außerdem wird der VDC-Eingang für den Software-Überspannungsschutz verwendet. Alternativ wird der PFCD-Ausgang (durch Software) impulsweise gesperrt, wenn die VDC-Anschlussstiftspannung 2,4 V übersteigt.Of the VDC A / D input pin is used for closing the DC bus loop (Power factor correction output loop) and also as a hardware surge protection detection input used. (Input to the analog comparator). When the tension VDC pin exceeds 2.5V, the PFCD output is disabled in pulses. In addition, the VDC input for the Software Surge Protection used. Alternatively, the PFCD output (by software) is pulsed disabled when the VDC pin voltage exceeds 2.4V.
Der CT-Eingang wird verwendet, um die Halbbrücke auf einer Null-Volt-Schaltoperation (ZVS-Operation) zu halten. Falls die Last kapazitiv wird, blockiert der CT-Eingang teilweise den HSD- oder den LSD-Ausgang (erhöht er die Totzeiten, um den ZVS-Betrieb zu erhalten). Falls die Beschränkung 16-mal ein vollständiges Verschwinden der HSD-Impulse verursacht, werden 4 Zyklen freigegeben, ohne den CT-Eingang zu stören. Dieser Gesamtzyklus von 20 (16 + 4) wiederholt sich 16-mal und aktiviert die Anomal-Funktion, falls die Störung nicht verschwindet.Of the CT input is used to bridge the half-bridge on a zero-volt switching operation (ZVS operation). If the load becomes capacitive, blocked the CT input partly the HSD or the LSD output (he increases the Dead times to obtain ZVS operation). If the restriction is 16 times a complete one Disappearance of the HSD pulses causes 4 cycles to be released without disturbing the CT input. This total cycle of 20 (16 + 4) repeats 16 times and activates the abnormal function if the disturbance does not disappear.
Der
SD-Eingang wird verwendet, um Totalausfälle des Vorschaltgeräts zu erfassen.
Wenn die SD-Eingangsspannung den steigenden Schwellenwert (2,2 V–3,5 V)
des Schmidt-Triggers entsprechend dem Auftreten eines Totalausfalls
des Vorschaltgeräts übersteigt,
sperrt die Hardware sofort die Ausgänge HSD und LSD (schaltet sie
ab), während
die Software die Anomal-Funktion
aktiviert. Die Steuereinheit versucht, das Vorschaltgerät
Eine Anomal-Bedingung des CT-Schutzes beginnt dieselbe Anomal-Schutzprozedur.A Anomalous condition of CT protection starts the same abnormal protection procedure.
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