EP1304908A1 - Error correction of reference values in electronic circuits - Google Patents
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- EP1304908A1 EP1304908A1 EP01125076A EP01125076A EP1304908A1 EP 1304908 A1 EP1304908 A1 EP 1304908A1 EP 01125076 A EP01125076 A EP 01125076A EP 01125076 A EP01125076 A EP 01125076A EP 1304908 A1 EP1304908 A1 EP 1304908A1
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Definitions
- the present invention relates to a method for correcting the error of a two basic values for an electronic circuit, the two underlyings from the same one, with an error Reference value can be derived.
- the electronic circuit is for example, an electronic ballast for operating at least one Gas discharge lamp or fluorescent lamp or around an operating device for LEDs or Halogen lamps.
- Electronic circuits often have several separate control loops on, with the help of certain operating parameters of the circuit to a desired Value to be regulated.
- DC link voltage and the one flowing over the half bridge of the inverter Current can be set to the power with which the lamp will ultimately operate will keep constant or at a certain value.
- a setpoint is generated and with the corresponding current actual value of the circuit compared, the activation of the Switching controller for the DC link voltage and the inverter depending of the deviations of the actual values from the target values.
- the setpoint of a control loop is usually derived from a reference value, at a certain point in the electronic circuit - for example with the help a Zener diode - is generated.
- the reference value is generated with a predetermined accuracy, the actually generated reference value compared to the ideal reference value can deviate upwards or downwards. This unavoidable errors in the reference value also affect e.g. about one Setpoint derived from the voltage divider, the value set using the control loop Operating parameters and ultimately also the lamp power.
- the present invention is therefore based on the object in an electronic Circuit for operating lamps the increasing error of a Avoid reference deviation or at least significantly reduce it.
- one of the two basic values is initially selected derived from the reference value regardless of its error. Then be Direction and magnitude of the error of this underlying by comparison with a Nominal value determined and the other base value derived from the reference value below Taking into account the error of the first-mentioned base value changed in such a way that the Influence of the reference value error in the formation of the combination value is compensated becomes.
- the combination value the product of the two underlyings, the change of the or one of the Basic values in the inverse direction to the deviation of the reference value.
- the whole Circuit can be kept very simple with this method, since only one only reference value must be generated.
- the change in the second underlying can, for example, during a comparison before commissioning the electronic Circuit can be performed.
- the method according to the invention can be used, in particular, with an electronic one Ballast for operating at least one gas discharge lamp - in particular a fluorescent lamp - in which the two basic values are used a setpoint for a control circuit for regulating the intermediate circuit voltage and the Form half-bridge current.
- the combination value corresponds to the lamp power here, essentially through the product of half-bridge current and lamp voltage is formed.
- the second base value can be modified, for example, with the help a multiple voltage divider, the base value depending on the size and Direction of the previously determined error of the first base value from a specific one Connection point of the multiple voltage divider is derived.
- the inventive method can be used for halogen lamps.
- FIG. 1 shows the circuit diagram of an electronic ballast which is connected on the input side to the mains supply voltage U 0 via a high-frequency filter 1.
- a rectifier circuit 2 in the form of a full-bridge rectifier, which converts the mains supply voltage U 0 into a rectified input voltage for a smoothing circuit 3.
- This smoothing circuit 3 is used for harmonic filtering and smoothing the rectified circuit 2 rectified mains supply voltage U 0 and for this purpose comprises a smoothing capacitor C1 and a step-up converter having an inductor L1, a controllable switch in the form of a MOS field-effect transistor S1 and a diode D1.
- a corresponding switching of the MOS field-effect transistor S1 generates an intermediate circuit voltage U z which is present across the storage capacitor C2 connected to the smoothing circuit 3 and which is fed to an inverter 4.
- This inverter 4 is formed by two further MOS field effect transistors S2 and S3 arranged in a half-bridge arrangement.
- a high-frequency activation of the two field effect transistors S2, S3 generates a high-frequency AC voltage at their center tap, which is fed to the load circuit 5 with the gas discharge lamp LA connected to it.
- the mode of operation of such a ballast is already well known and will therefore not be explained further below.
- the control of the three MOS field-effect transistors S1-S3 of the smoothing circuit 3 and of the inverter 4 is carried out by a control circuit 6, which generates corresponding switching information and transmits it to a driver circuit 7 connected to the control circuit 6.
- the driver circuit 7 converts the switching information into corresponding control signals and controls the gates of the three MOS field-effect transistors S1-S3 via the line 12-14. This takes into account the actual value of the intermediate circuit voltage U z and the actual value of the current flowing across the half bridge. For this purpose, the intermediate circuit voltage U z is tapped at the intermediate circuit capacitor C2 and fed to the control circuit 6 via an input line 15.
- the current half-bridge current is measured with the aid of the voltage dropping via a shunt resistor R, which is located at the base of the half-bridge inverter 4, which voltage is likewise fed to the control circuit 6 via a further input line 16.
- a shunt resistor R which is located at the base of the half-bridge inverter 4, which voltage is likewise fed to the control circuit 6 via a further input line 16.
- the first control circuit is used to regulate the intermediate circuit voltage U z , which is supplied to the control circuit 6 via the input line 15.
- the intermediate circuit voltage U z is as an actual value to a first input value for a comparator 8
- the second input value is generated by an internal control block 10 and forms the setpoint value for the intermediate circuit voltage U z.
- the comparison result between the target value and the actual value for the intermediate circuit voltage U Z is fed to a control circuit 11, which uses this comparison result to calculate control signals and transmits them to the driver circuit 7.
- Part of the second control loop is another one in the control circuit 6 arranged comparator 9, the first input value of which via the shunt resistor R falling and supplied with the help of the input line 16 is voltage Provides information about the current actual value of the half-bridge current.
- the setpoint for this current is also generated by the control block 10 and second Input signal supplied to the comparator 9, which in turn the comparison result passes the control circuit 11.
- the control circuit 11 then generates corresponding ones Switching information that is sent to the two MOS field-effect transistors via the driver circuit 7 S2 and S3 are forwarded.
- the half-bridge current and the intermediate circuit voltage are separately kept constant or regulated to a certain value in order to keep the power at which the lamp LA is ultimately operated at a predetermined value.
- An error in the two setpoints for the control loops formed by the control block 10 has a direct effect on the intermediate circuit voltage U z and the half-bridge current and thus also on the lamp power. If both setpoints are derived from a common reference, there is a risk that the errors in the intermediate circuit voltage U z and the half-bridge current will multiply, so that the lamp power ultimately set is associated with a very high error. In order to avoid this, the two setpoints are derived from the common reference according to the method according to the invention, which will be explained below with reference to FIGS. 2a-c.
- FIG. 2a first shows the ideal case in which the reference value has no errors.
- the reference value R which corresponds exactly to its setpoint is first generated within the control block 10.
- This reference value R can be generated, for example, with the aid of a tens diode or the like.
- two basic values a and b are then derived, which form the target values for the two control loops.
- the combination value c is finally formed from the two basic values a and b;
- the basic values a and b correspond to the actual values for the intermediate circuit voltage U z or the half-bridge current
- the derivation of the second base value b 2 is therefore influenced according to the invention, specifically as a function of the direction and size of the error ⁇ a 2 of the first base value. This takes place, for example, in that the reference value R + ⁇ R is now not multiplied by the factor ⁇ as in the ideal case to form the second base value, but instead is instead multiplied by a multiplication factor shifted by a correction value ⁇ . So now applies.
- b 2 ( ⁇ - ⁇ ) ⁇ ( R + ⁇ R )
- the other base value a 2 corresponds to the base value a 1 of the example in FIG. 2b.
- the correction value ⁇ is shifted in particular in the inverse direction to the deviation ⁇ a 2 of the first basic value a.
- the derived second base value b 2 again has a shift .DELTA.b 2 compared to the ideal value b, but now in the opposite direction to the shift of the reference value or the first base value.
- both base values a 2 and b 2 derived from the incorrect reference value R + ⁇ R are shifted relative to their ideal or nominal values a and b, the errors, however, being so opposed to one another that the error of the combination value increases a large part or almost completely compensated.
- the combination value formed at the end thus has a significantly lower error, although it was formed from two base values, both of which were derived from the same error-prone reference. If the error ⁇ a 2 of the first base value is thus known, then a suitable shift factor for the multiplication factor for deriving the second base value can be selected, with which the error of the combination value is completely or at least substantially reduced.
- B c 2 ⁇ ⁇ ⁇ a 2 ⁇ R a + ⁇ a 2 the same applies to the error ⁇ c 2 of the combination value c 2 ⁇ c 2 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ R 2
- FIG. 3 shows a circuit which can be used to influence the formation of a setpoint for one of the two control loops in the manner just described.
- This circuit essentially consists of a multiple voltage divider 17, the output signal of which forms the setpoint for the comparator 8 of the control loop.
- the input signal for the multiple voltage divider 17 forms the reference voltage generated by a DC voltage source 18, which, depending on the state of the various switches S 11 to S 16, is converted into a specific input voltage for the comparator.
- the first base value is first derived from the reference value in a normal manner, that is to say changed until it is within a specified tolerance window.
- This comparison especially if it is carried out digitally with a limited resolution, never leads to a perfect result, but merely to the fact that the first base value comes within the permissible tolerance window.
- the error or the deviation of the derived first base value from its nominal value is then determined. Because of this deviation and in particular taking into account the sign of this deviation, one of the switches S 11 to S 16 of the multiple voltage divider 17 is then set in accordance with a defined assignment.
- FIGS. 4a and 4b show a histogram of the error distribution for the over the two control loops for the DC link voltage and the Half-bridge current set lamp power P, Fig. 4a for the case without Error correction and Fig. 4b with previously performed error correction.
- the accuracy of the regulation of the lamp power can thus by The inventive method can be increased significantly.
- the present invention thus offers the possibility of correcting the error caused by the Regulation of the half-bridge current and the DC link voltage To keep lamp power as low as possible, although the necessary for the control Setpoints are derived from a common reference value.
- the one for this necessary circuitry is extremely low.
- the present invention is not limited to the example of an electronic ballast shown, but can generally be used in electronic circuits for operating Illuminants - e.g. LEDs or halogen lamps - are used where two controlled parameters are combined with each other, the setpoints for the Control loops can be derived from a common reference.
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrigieren des Fehlers eines aus zwei Basiswerten gebildeten Kombinationswertes für eine elektronische Schaltung, wobei die beiden Basiswerte aus dem gleichen, mit einem Fehler behafteten Referenzwert abgeleitet werden. Bei der elektronischen Schaltung handelt es sich beispielsweise um ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betreiben mindestens einer Gasentladungslampe bzw. Leuchtstofflampe oder um ein Betriebsgerät für LED's oder Halogenlampen.The present invention relates to a method for correcting the error of a two basic values for an electronic circuit, the two underlyings from the same one, with an error Reference value can be derived. The electronic circuit is for example, an electronic ballast for operating at least one Gas discharge lamp or fluorescent lamp or around an operating device for LEDs or Halogen lamps.
Elektronische Schaltungen weisen oftmals mehrere voneinander getrennte Regelkreise auf, mit deren Hilfe bestimmte Betriebsparameter der Schaltung auf einen gewünschten Wert geregelt werden. Bei elektronischen Vorschaltgeräten für Leuchtstofflampen beispielsweise können mit Hilfe derartiger Regelkreise getrennt die Zwischenkreisspannung und der über die Halbbrücke des Wechselrichters fließende Strom eingestellt werden, um die Leistung, mit der die Lampe letztendlich betrieben wird, konstant bzw. auf einem bestimmten Wert zu halten. Zur Regelung der verschiedenen Betriebsparameter wird jeweils ein Sollwert erzeugt und mit dem entsprechenden aktuellen Istwert der Schaltung verglichen, wobei das Ansteuern des Schaltreglers für die Zwischenkreisspannung und des Wechselrichters in Abhängigkeit von den Abweichungen der Istwerte von den Sollwerten erfolgt.Electronic circuits often have several separate control loops on, with the help of certain operating parameters of the circuit to a desired Value to be regulated. For electronic ballasts for fluorescent lamps for example, with the help of such control loops DC link voltage and the one flowing over the half bridge of the inverter Current can be set to the power with which the lamp will ultimately operate will keep constant or at a certain value. To regulate the Various operating parameters, a setpoint is generated and with the corresponding current actual value of the circuit compared, the activation of the Switching controller for the DC link voltage and the inverter depending of the deviations of the actual values from the target values.
Der Sollwert eines Regelkreises wird üblicherweise aus einem Referenzwert abgeleitet, der an einer bestimmten Stelle der elektronischen Schaltung - beispielsweise mit Hilfe einer Zenerdiode - erzeugt wird. Die Erzeugung des Referenzwertes erfolgt mit einer vorgegebenen Genauigkeit, wobei der tatsächlich erzeugte Referenzwert gegenüber dem idealen Referenzwert nach oben oder nach unten abweichen kann. Dieser unvermeidbare Fehler des Referenzwerts wirkt sich auch auf den z.B. über einen Spannungsteiler abgeleiteten Sollwert, den mit Hilfe des Regelkreises eingestellten Betriebsparameter und damit letztendlich auch auf die Lampenleistung aus. Werden die Sollwerte für die Regelkreise jeweils aus verschiedenen bzw. unabhängig voneinander erzeugten Referenzwerten abgeleitet, so kann davon ausgegangen werden, daß sich für die Lampenleistung die statistisch verteilten Fehler der Referenzwerte zu einem gewissen Grad ausgleichen, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn ein Referenzwert zu hoch und ein anderer dafür zu niedrig ist. The setpoint of a control loop is usually derived from a reference value, at a certain point in the electronic circuit - for example with the help a Zener diode - is generated. The reference value is generated with a predetermined accuracy, the actually generated reference value compared to the ideal reference value can deviate upwards or downwards. This unavoidable errors in the reference value also affect e.g. about one Setpoint derived from the voltage divider, the value set using the control loop Operating parameters and ultimately also the lamp power. Will the Setpoints for the control loops from different or independent of each other generated reference values, it can be assumed that for the lamp power the statistically distributed errors of the reference values to one compensate for a certain degree, which is the case, for example, if a Reference value is too high and another is too low for it.
Schwierigkeiten ergeben sich allerdings dann, wenn die Sollwerte der verschiedenen Regelkreise alle aus einem gemeinsamen Referenzwert abgeleitet werden, da die Sollwerte dann alle in gleicher Richtung mit dem Fehler des Referenzwertes behaftet sind. Ist beispielsweise der Referenzwert ein wenig zu hoch, so gilt dies in dem oben genannten Beispiel eines elektronischen Vorschaltgeräts auch für die Sollwerte von Zwischenkreisspannung und Halbbrückenstrom, was - da die Lampenleistung in einer gewissen Näherung proportional zu diesen beiden Betriebsparametern ist - zur Folge hat, daß sich beide Fehler multiplizieren und die Lampenleistung verhältnismäßig stark von der gewünschten Leistung abweicht. Dieses Problem der Fehlerkumulierung könnte zwar dadurch vermieden werden, daß jeder Sollwert aus einem eigenen Referenzwert abgeleitet wird, da sich dann - wie oben erläutert - die Abweichungen zumindest teilweise wieder ausgleichen, allerdings ist diese Vorgehensweise mit einem erhöhten technischen Aufwand verbunden, da mehrere Referenzwerte unabhängig voneinander erzeugt werden müssen.Difficulties arise, however, when the target values of the different Control loops are all derived from a common reference value because the Setpoints then all have the error of the reference value in the same direction are. For example, if the reference value is a little too high, this applies in the above mentioned example of an electronic ballast for the setpoints of DC link voltage and half-bridge current, which - because the lamp power in one certain approximation is proportional to these two operating parameters has that both errors multiply and the lamp power is relatively strong deviates from the desired performance. This problem of error accumulation could can be avoided by having each setpoint from its own reference value is derived, since then - as explained above - the deviations at least partially compensate again, however, this procedure involves an increased technical effort, since several reference values are independent of each other must be generated.
Das oben beschriebene Problem gilt allgemein für elektronische Schaltungen, wenn zwei geregelte Parameter miteinander kombiniert werden, wobei die Sollwerte für die betreffenden Regelkreise aus der gleichen Referenz abgeleitet werden.The problem described above applies generally to electronic circuits when two controlled parameters are combined with each other, the setpoints for the relevant control loops can be derived from the same reference.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer elektronischen Schaltung zum Betreiben von Leuchtmitteln den sich verstärkenden Fehler einer Referenzabweichung zu vermeiden oder zumindest deutlich zu reduzieren.The present invention is therefore based on the object in an electronic Circuit for operating lamps the increasing error of a Avoid reference deviation or at least significantly reduce it.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, welches die Merkmale des Anspruches 1 aufweist, gelöst. Erfindungsgemäß wird dabei zunächst einer der beiden Basiswerte aus dem Referenzwert ohne Rücksicht auf dessen Fehler abgeleitet. Anschließend werden Richtung und Größe des Fehlers dieses Basiswerts durch Vergleich mit einem Nominalwert ermittelt und der andere aus dem Referenzwert abgeleitete Basiswert unter Berücksichtigung des Fehlers des erstgenannten Basiswerts derart verändert, daß der Einfluß des Referenzwert-Fehlers bei der Bildung des Kombinationswertes kompensiert wird.This object is achieved by a method which has the features of claim 1 has, solved. According to the invention, one of the two basic values is initially selected derived from the reference value regardless of its error. Then be Direction and magnitude of the error of this underlying by comparison with a Nominal value determined and the other base value derived from the reference value below Taking into account the error of the first-mentioned base value changed in such a way that the Influence of the reference value error in the formation of the combination value is compensated becomes.
Erfindungsgemäß wird somit bei der Ableitung der beiden Basiswerte aus dem Referenzwert dessen Fehler berücksichtigt, so daß der Fehler des Endergebnisses, also des Kombinationswertes reduziert wird. Entspricht der Kombinationswert beispielsweise dem Produkt der beiden Basiswerte, so erfolgt die Veränderung der bzw. eines der Basiswerte in inverser Richtung zur Abweichung des Referenzwertes. Die gesamte Schaltung kann bei diesem Verfahren sehr einfach gehalten werden, da lediglich ein einziger Referenzwert erzeugt werden muß. Die Veränderung des zweiten Basiswerts kann beispielsweise während eines Abgleichs vor der Inbetriebnahme der elektronischen Schaltung durchgeführt werden.According to the invention, when deriving the two base values from the Reference value whose error is taken into account, so that the error of the end result, ie of the combination value is reduced. For example, the combination value the product of the two underlyings, the change of the or one of the Basic values in the inverse direction to the deviation of the reference value. The whole Circuit can be kept very simple with this method, since only one only reference value must be generated. The change in the second underlying can, for example, during a comparison before commissioning the electronic Circuit can be performed.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere bei einem elektronischen Vorschaltgerät zum Betreiben mindestens einer Gasentladungslampe - insbesondere einer Leuchtstofflampe - verwendet werden, bei dem die beiden Basiswerte jeweils einen Sollwert für einen Regelkreis zum Regeln der Zwischenkreisspannung und des Halbbrückenstroms bilden. Der Kombinationswert entspricht hier der Lampenleistung, die im wesentlichen durch das Produkt aus Halbbrückenstrom und Lampenspannung gebildet wird. Das Modifizieren des zweiten Basiswerts kann beispielsweise mit Hilfe eines Mehrfachspannungsteilers erfolgen, wobei der Basiswert je nach Größe und Richtung des zuvor bestimmten Fehlers des ersten Basiswerts von einem bestimmten Verbindungspunkt des Mehrfachspannungsteilers abgeleitet wird. Auch bei elektronischen Schaltungen zum Betreiben anderer Leuchtmittel, wie z.B. LED's oder Halogenlampen kann das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden.The method according to the invention can be used, in particular, with an electronic one Ballast for operating at least one gas discharge lamp - in particular a fluorescent lamp - in which the two basic values are used a setpoint for a control circuit for regulating the intermediate circuit voltage and the Form half-bridge current. The combination value corresponds to the lamp power here, essentially through the product of half-bridge current and lamp voltage is formed. The second base value can be modified, for example, with the help a multiple voltage divider, the base value depending on the size and Direction of the previously determined error of the first base value from a specific one Connection point of the multiple voltage divider is derived. Also at electronic circuits for operating other lamps, e.g. LEDs or The inventive method can be used for halogen lamps.
Im folgenden soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
- Fig. 1
- das Schaltbild eines elektronischen Vorschaltgeräts, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommt;
- Fig. 2a-c
- schematische Darstellungen zur Bildung des Kombinationswertes aus zwei Basiswerten;
- Fig. 3
- eine Schaltung, mit deren Hilfe ein Basiswert in Abhängigkeit von dem Referenzwert-Fehler beeinflußt werden kann;
- Fig. 4a
- ein Histogramm der Fehlerverteilung für die bei einem elektronischen Vorschaltgerät ohne Fehlerkorrektur eingestellte Lampenleistung; und
- Fig. 4b
- ein Histogramm der Fehlerverteilung für die eingestellte Lampenleistung bei zuvor durchgeführter Fehlerkorrektur.
- Fig. 1
- the circuit diagram of an electronic ballast in which the inventive method is used;
- 2a-c
- schematic representations for forming the combination value from two base values;
- Fig. 3
- a circuit by means of which a base value can be influenced as a function of the reference value error;
- Fig. 4a
- a histogram of the error distribution for the lamp power set in an electronic ballast without error correction; and
- Fig. 4b
- a histogram of the error distribution for the lamp power set when the error has been corrected beforehand.
Bevor das erfindungsgemäße Verfahren ausführlich erläutert wird, soll zunächst die Aufgabenstellung anhand eines Beispiels in Form eines elektronischen Vorschaltgerätes zum Betreiben einer Leuchtstofflampe erläutert werden. Figur 1 zeigt hierzu das Schaltbild eines elektronischen Vorschaltgeräts, welches eingangsseitig über ein Hochfrequenzfilter 1 an die Netzversorgungsspannung U0 angeschlossen ist. Am Ausgang des Hochfrequenzfilters 1 befindet sich eine Gleichrichterschaltung 2 in Form eines Vollbrückengleichrichters, welche die Netzversorgungsspannung U0 in eine gleichgerichtete Eingangsspannung für eine Glättungsschaltung 3 umsetzt. Diese Glättungsschaltung 3 dient zur Oberwellenfilterung und Glättung der von der Gleichrichterschaltung 2 gleichgerichteten Netzversorgungsspannung U0 und umfaßt hierzu einen Glättungskondensator C1 sowie einen eine Induktivität L1, einen steuerbaren Schalter in Form eines MOS-Feldeffekttransistors S1 und eine Diode D1 aufweisenden Hochsetzsteller.Before the method according to the invention is explained in detail, the task will first be explained using an example in the form of an electronic ballast for operating a fluorescent lamp. FIG. 1 shows the circuit diagram of an electronic ballast which is connected on the input side to the mains supply voltage U 0 via a high-frequency filter 1. At the output of the high-frequency filter 1 there is a rectifier circuit 2 in the form of a full-bridge rectifier, which converts the mains supply voltage U 0 into a rectified input voltage for a smoothing circuit 3. This smoothing circuit 3 is used for harmonic filtering and smoothing the rectified circuit 2 rectified mains supply voltage U 0 and for this purpose comprises a smoothing capacitor C1 and a step-up converter having an inductor L1, a controllable switch in the form of a MOS field-effect transistor S1 and a diode D1.
Durch ein entsprechendes Schalten des MOS-Feldeffekttransistors S1 wird eine über dem sich an die Glättungsschaltung 3 anschließenden Speicherkondensator C2 anliegende Zwischenkreisspannung Uz erzeugt, die einem Wechselrichter 4 zugeführt wird. Dieser Wechselrichter 4 wird durch zwei weitere, in einer Halbbrückenanordnung angeordnete MOS-Feldeffekttransistoren S2 und S3 gebildet. Durch ein hochfrequentes Ansteuern der beiden Feldeffekttransistoren S2, S3 wird an deren Mittenabgriff eine hochfrequente Wechselspannung erzeugt, die dem Lastkreis 5 mit der daran angeschlossenen Gasentladungslampe LA zugeführt wird. Die Funktionsweise eines derartigen Vorschaltgeräts ist bereits hinlänglich bekannt und soll daher im folgenden nicht weiter erläutert werden.A corresponding switching of the MOS field-effect transistor S1 generates an intermediate circuit voltage U z which is present across the storage capacitor C2 connected to the smoothing circuit 3 and which is fed to an inverter 4. This inverter 4 is formed by two further MOS field effect transistors S2 and S3 arranged in a half-bridge arrangement. A high-frequency activation of the two field effect transistors S2, S3 generates a high-frequency AC voltage at their center tap, which is fed to the load circuit 5 with the gas discharge lamp LA connected to it. The mode of operation of such a ballast is already well known and will therefore not be explained further below.
Das Ansteuern der drei MOS-Feldeffekttransistoren S1-S3 der Glättungsschaltung 3 und des Wechselrichters 4 erfolgt durch eine Steuerschaltung 6, welche entsprechende Schaltinformationen erzeugt und an eine sich an die Steuerschaltung 6 anschließende Treiberschaltung 7 übermittelt. Die Treiberschaltung 7 setzt die Schaltinformationen in entsprechende Steuersignale um und steuert über die Leitung 12-14 die Gates der drei MOS-Feldeffekttransistoren S1-S3 an. Dies erfolgt unter Berücksichtigung des Istwerts der Zwischenkreisspannung Uz und des Istwerts des über die Halbbrücke fließenden Stroms. Die Zwischenkreisspannung Uz wird hierzu an dem Zwischenkreiskondensator C2 abgegriffen und über eine Eingangsleitung 15 der Steuerschaltung 6 zugeführt. Der aktuelle Halbbrückenstrom wird mit Hilfe der über einen Shunt-Widerstand R, der sich am Fußpunkt des Halbbrücken-Wechselrichters 4 befindet, abfallenden Spannung gemessen, die über eine weitere Eingangsleitung 16 ebenfalls der Steuerschaltung 6 zugeführt wird. Hierdurch werden zwei Regelkreise gebildet, die im Folgenden näher erläutert werden sollen.The control of the three MOS field-effect transistors S1-S3 of the smoothing circuit 3 and of the inverter 4 is carried out by a control circuit 6, which generates corresponding switching information and transmits it to a driver circuit 7 connected to the control circuit 6. The driver circuit 7 converts the switching information into corresponding control signals and controls the gates of the three MOS field-effect transistors S1-S3 via the line 12-14. This takes into account the actual value of the intermediate circuit voltage U z and the actual value of the current flowing across the half bridge. For this purpose, the intermediate circuit voltage U z is tapped at the intermediate circuit capacitor C2 and fed to the control circuit 6 via an input line 15. The current half-bridge current is measured with the aid of the voltage dropping via a shunt resistor R, which is located at the base of the half-bridge inverter 4, which voltage is likewise fed to the control circuit 6 via a further input line 16. As a result, two control loops are formed, which will be explained in more detail below.
Der erste Regelkreis dient zum Regeln der Zwischenkreisspannung Uz, die über die Eingangsleitung 15 der Steuerschaltung 6 zugeführt wird. Innerhalb der Steuerschaltung 6 bildet die Zwischenkreisspannung Uz als Istwert einen ersten Eingangswert für einen Komparator 8, dessen zweiter Eingangswert von einem internen Steuerblock 10 erzeugt wird und den Sollwert für die Zwischenkreisspannung Uz bildet. Das Vergleichsergebnis zwischen dem Sollwert und dem Istwert für die Zwischenkreisspannung UZ wird einer Regelschaltung 11 zugeführt, die anhand dieses Vergleichsergebnisses Steuersignale berechnet und an die Treiberschaltung 7 übermittelt.The first control circuit is used to regulate the intermediate circuit voltage U z , which is supplied to the control circuit 6 via the input line 15. Within the control circuit 6, the intermediate circuit voltage U z is as an actual value to a first input value for a comparator 8, the second input value is generated by an internal control block 10 and forms the setpoint value for the intermediate circuit voltage U z. The comparison result between the target value and the actual value for the intermediate circuit voltage U Z is fed to a control circuit 11, which uses this comparison result to calculate control signals and transmits them to the driver circuit 7.
Bestandteil des zweiten Regelkreises ist ein weiterer in der Steuerschaltung 6 angeordneter Komparator 9, dessen erster Eingangswert die über den Shunt-Widerstand R abfallende und mit Hilfe der Eingangsleitung 16 zugeführte Spannung ist, die Auskunft über den aktuellen Istwert des Halbbrückenstroms gibt. Der Sollwert für diesen Strom wird ebenfalls von dem Steuerblock 10 erzeugt und als zweites Eingangssignal dem Komparator 9 zugeführt, der das Vergleichsergebnis wiederum an die Regelschaltung 11 weiterleitet. Die Regelschaltung 11 erzeugt dann entsprechende Schaltinformationen, die über die Treiberschaltung 7 an die beiden MOS-Feldeffekttransistoren S2 und S3 weitergeleitet werden.Part of the second control loop is another one in the control circuit 6 arranged comparator 9, the first input value of which via the shunt resistor R falling and supplied with the help of the input line 16 is voltage Provides information about the current actual value of the half-bridge current. The setpoint for this current is also generated by the control block 10 and second Input signal supplied to the comparator 9, which in turn the comparison result passes the control circuit 11. The control circuit 11 then generates corresponding ones Switching information that is sent to the two MOS field-effect transistors via the driver circuit 7 S2 and S3 are forwarded.
Durch diese beiden Regelkreise werden der Halbbrückenstrom und die Zwischenkreisspannung separat konstant gehalten bzw. auf einen bestimmten Wert geregelt, um die Leistung, bei der die Lampe LA letztendlich betrieben wird, auf einem vorgegebenen Wert zu halten. Ein Fehler in den beiden durch den Steuerblock 10 gebildeten Sollwerten für die Regelkreise hat unmittelbar Auswirkung auf die Zwischenkreisspannung Uz und den Halbbrückenstrom und damit auch auf die Lampenleistung. Werden beide Sollwerte von einer gemeinsamen Referenz abgeleitet, so besteht die Gefahr, daß sich die Fehler in der Zwischenkreisspannung Uz und dem Halbbrückenstrom multiplizieren, so daß die letztendlich eingestellte Lampenleistung mit einem sehr hohen Fehler behaftet ist. Um dies zu vermeiden, werden die beiden Sollwerte aus der gemeinsamen Referenz gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren abgeleitet, daß nach nachfolgend anhand der Figuren 2a-c erläutert werden soll.By means of these two control loops, the half-bridge current and the intermediate circuit voltage are separately kept constant or regulated to a certain value in order to keep the power at which the lamp LA is ultimately operated at a predetermined value. An error in the two setpoints for the control loops formed by the control block 10 has a direct effect on the intermediate circuit voltage U z and the half-bridge current and thus also on the lamp power. If both setpoints are derived from a common reference, there is a risk that the errors in the intermediate circuit voltage U z and the half-bridge current will multiply, so that the lamp power ultimately set is associated with a very high error. In order to avoid this, the two setpoints are derived from the common reference according to the method according to the invention, which will be explained below with reference to FIGS. 2a-c.
Figur 2a zeigt zunächst den Idealfall, in dem der Referenzwert keinen Fehler aufweist.
In diesem Fall wird zunächst innerhalb des Steuerblocks 10 der Referenzwert R erzeugt,
der exakt seinem Sollwert entspricht. Das Erzeugen dieses Referenzwertes R kann
beispielsweise mit Hilfe einer Zehnerdiode oder dgl. erfolgen. Aus diesem
Referenzwert R werden anschließend zwei Basiswerte a und b abgeleitet, die die
Sollwerte für die beiden Regelkreise bilden. Hierfür wird der Referenzwert R jeweils
mit einem geeigneten Faktor α bzw. β multipliziert, was z.B. mit Hilfe eines
Spannungsteilers erfolgt. Dementsprechend gilt für die beiden Basiswerte:
Aus den beiden Basiswerten a und b wird schließlich der Kombinationswert c gebildet;
im Beispiel des elektronischen Vorschaltgeräts entsprechen die Basiswerte a und b den
Istwerten für die Zwischenkreisspannung Uz bzw. den Halbbrückenstrom, der
Kombinationswert c entspricht der Lampenleistung. Da die Lampenleistung im
wesentlichen proportional zum Produkt aus Halbbrückenstrom und
Zwischenkreisspannung Uz ist, werden somit im vorliegenden Beispiel die beiden
Basiswerte zu dem Kombinationswert multipliziert und es gilt:
Entspricht der Referenzwert R exakt seinem Sollwert, so entspricht die später
eingestellte Lampenleistung exakt dem gewünschten Wert c. Allerdings muß davon
ausgegangen werden, daß in Realität der Referenzwert R mit einem gewissen Fehler ΔR
behaftet ist und für den tatsächlich erzeugten Referenzwert R* somit gilt:
Die aus diesem fehlerbehafteten Referenzwert abgeleiteten Basiswerte a1 und b1 sind
dann ebenfalls mit einem Fehler Δa bzw. Δb behaftet:
Da der aus den Basiswerten gebildete Kombinationswert c1 das Produkt der beiden
fehlerbehafteten Basiswerte a1, b1 darstellt, ist auch dieser Kombinationswert c1 mit
einem Fehler Δc1 behaftet, d.h.,
In dem soeben erläutertem Beispiel, in dem der Kombinationswert im wesentlichen das Produkt der beiden Basiswerte darstellt, hat dies zur Folge, daß sich die Fehler der Basiswerte Δa1 und Δb1 in gleicher Weise verstärken, so daß der tatsächlich erzeugte Kombinationswert c1 eine verhältnismäßig hohe Abweichung Δc1 von dem gewünschten Idealwert c aufweist.In the just-explained example in which the combination value substantially representing the product of the two base values, this has the result that the error of the underlying .DELTA.a 1 and .DELTA.b 1 increase in the same way so that the combined value actually produced c 1 a relatively has high deviation Δc 1 from the desired ideal value c.
Um die soeben beschriebene Kumulation des Fehlers bei der Referenzwert-Bildung zu
vermeiden, wird daher erfindungsgemäß die Ableitung des zweiten Basiswerts b2
beeinflußt, und zwar in Abhängigkeit von der Richtung und Größe des Fehlers Δa2 des
ersten Basiswerts. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, daß nunmehr zur Bildung des
zweiten Basiswerts der Referenzwert R+ΔR nicht wie im Idealfall mit dem Faktor β
multipliziert wird, sondern statt dessen mit einem um einen Korrekturwert Δβ
verschobenen Multiplikations-Faktor wird. Somit gilt nunmehr.
Der andere Basiswert a2 entspricht dem Basiswert a1 des Beispiels in Fig. 2b. Der Korrekturwert Δβ ist insbesondere in inverser Richtung zur Abweichung Δa2 des ersten Basiswerts a verschoben. Dementsprechend weist der abgeleitete zweite Basiswert b2 wiederum eine Verschiebung Δb2 gegenüber dem Idealwert b auf, nun allerdings in entgegengesetzter Richtung zur Verschiebung des Referenzwerts bzw. des ersten Basiswerts. Dies hat zur Folge, daß zwar beide aus dem fehlerhaften Referenzwert R+ΔR abgeleiteten Basiswerte a2 und b2 gegenüber ihren Ideal- bzw. Nominalwerten a und b verschoben sind, wobei die Fehler allerdings derart entgegengesetzt zueinander sind, daß der Fehler des Kombinationswerts zu einem großen Teil oder nahezu vollständig kompensiert wird.The other base value a 2 corresponds to the base value a 1 of the example in FIG. 2b. The correction value Δβ is shifted in particular in the inverse direction to the deviation Δa 2 of the first basic value a. Accordingly, the derived second base value b 2 again has a shift .DELTA.b 2 compared to the ideal value b, but now in the opposite direction to the shift of the reference value or the first base value. The result of this is that both base values a 2 and b 2 derived from the incorrect reference value R + ΔR are shifted relative to their ideal or nominal values a and b, the errors, however, being so opposed to one another that the error of the combination value increases a large part or almost completely compensated.
Gilt beispielsweise für den Verschiebungsfaktor
Somit weist der am Ende gebildete Kombinationswert einen deutlich geringeren Fehler auf, obwohl er aus zwei Basiswerten gebildet wurde, die beide aus der gleichen fehlerbehafteten Referenz abgeleitet wurden. Ist somit der Fehler Δa2 des ersten Basiswerts bekannt, so kann ein geeigneter Verschiebungsfaktor für den Multiplikationsfaktor zum Ableiten des zweiten Basiswerts gewählt werden, mit dem der Fehler des Kombinationswertes vollständig oder zumindest wesentlich reduziert wird.The combination value formed at the end thus has a significantly lower error, although it was formed from two base values, both of which were derived from the same error-prone reference. If the error Δa 2 of the first base value is thus known, then a suitable shift factor for the multiplication factor for deriving the second base value can be selected, with which the error of the combination value is completely or at least substantially reduced.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, auch den zweiten Basiswert zunächst aus dem
Referenzwert R+ΔR ohne Rücksicht ΔR auf dessen Fehler abzuleiten, den auf diese
Weise erhaltenen zweiten Basiswert allerdings unter Berücksichtigung des Fehlers Δa2
des ersten Basiswerts a2 später mit einem Korrekturfaktor Bc zu modifizieren, so daß
gilt:
Wird als Korrekturfaktor Bc gewählt:
Die Veränderung des zweiten Basiswerts erfolgt vorzugsweise im Rahmen eines Abgleichs vor der Inbetriebnahme des Vorschaltgeräts. Figur 3 zeigt hierzu eine Schaltung, mit deren Hilfe die Bildung eines Sollwerts für einen der beiden Regelkreise in der eben beschriebenen Weise beeinflußt werden kann. Im wesentlichen besteht diese Schaltung aus einem Mehrfachspannungsteiler 17, dessen Ausgangssignal den Sollwert für den Komparator 8 des Regelkreises bildet. Das Eingangssignal für den Mehrfachspannungsteiler 17 bildet die von einer Gleichspannungsquelle 18 erzeugte Referenzspannung, die je nach Zustand der verschiedenen Schalter S11 bis S16 in eine bestimmte Eingangsspannung für den Komparator umgesetzt wird.The change in the second base value is preferably carried out as part of a comparison before the ballast is started up. For this purpose, FIG. 3 shows a circuit which can be used to influence the formation of a setpoint for one of the two control loops in the manner just described. This circuit essentially consists of a multiple voltage divider 17, the output signal of which forms the setpoint for the comparator 8 of the control loop. The input signal for the multiple voltage divider 17 forms the reference voltage generated by a DC voltage source 18, which, depending on the state of the various switches S 11 to S 16, is converted into a specific input voltage for the comparator.
Im Rahmen des Abgleichs wird beispielsweise zunächst der erste Basiswert in normaler Weise aus dem Referenzwert abgeleitet, d.h. solange verändert, bis er sich innerhalb eines spezifizierten Toleranzfensters befindet. Dieser Abgleich führt insbesondere dann, wenn er in digitaler Weise mit einer begrenzten Auflösung durchgeführt wird, niemals zu einem perfekten Ergebnis sondern lediglich dazu, daß der erste Basiswert innerhalb des zulässigen Toleranzfensters zu liegen kommt. Im einem darauffolgenden Schritt wird dann der Fehler bzw. die Abweichung des abgeleiteten ersten Basiswerts von seinem Nominalwert bestimmt. Aufgrund dieser Abweichung und insbesondere unter Berücksichtigung des Vorzeichens dieser Abweichung wird dann entsprechend einer definierten Zuordnung einer der Schalter S11 bis S16 des Mehrfachspannungsteilers 17 gesetzt.In the course of the adjustment, for example, the first base value is first derived from the reference value in a normal manner, that is to say changed until it is within a specified tolerance window. This comparison, especially if it is carried out digitally with a limited resolution, never leads to a perfect result, but merely to the fact that the first base value comes within the permissible tolerance window. In a subsequent step, the error or the deviation of the derived first base value from its nominal value is then determined. Because of this deviation and in particular taking into account the sign of this deviation, one of the switches S 11 to S 16 of the multiple voltage divider 17 is then set in accordance with a defined assignment.
Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielte Erfolg kann den Figuren 4a und 4b entnommen werden. Beide Figuren zeigen jeweils ein Histogramm der Fehlerverteilung für die über die beiden Regelkreise für die Zwischenkreisspannung und den Halbbrückenstrom eingestellte Lampenleistung P, Fig. 4a für den Fall ohne Fehlerkorrektur und Fig. 4b bei zuvor durchgeführter Fehlerkorrektur. Dabei ergibt sich bei dem herkömmlichen Verfahren ohne Fehlerkorrektur eine Standardabweichung von ca. 4,7 W gegenüber der Idealleistung von 100 W, während mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Standardabweichung von lediglich 2,4 W erzielt wird. Die Genauigkeit der Regelung der Lampenleistung kann somit durch das erfindungsgemäße Verfahren deutlich erhöht werden.The success achieved with the method according to the invention can be seen in FIGS. 4a and 4b be removed. Both figures show a histogram of the error distribution for the over the two control loops for the DC link voltage and the Half-bridge current set lamp power P, Fig. 4a for the case without Error correction and Fig. 4b with previously performed error correction. Here results a standard deviation in the conventional method without error correction of about 4.7 W compared to the ideal power of 100 W, while with the The method according to the invention achieves a standard deviation of only 2.4 W. becomes. The accuracy of the regulation of the lamp power can thus by The inventive method can be increased significantly.
Die vorliegende Erfindung bietet somit die Möglichkeit, den Fehler bei der durch die Regelung des Halbbrückenstroms und der Zwischenkreisspannung eingestellten Lampenleistung möglichst gering zu halten, obwohl die für die Regelung notwendigen Sollwerte aus einem gemeinsamen Referenzwert abgeleitet werden. Der hierfür notwendige Schaltungsaufwand ist äußerst gering. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf das dargestellte Beispiel eines elektronischen Vorschaltgerätes beschränkt, sondern kann allgemein bei elektronischen Schaltungen zum Betreiben von Leuchtmitteln - z.B. LED's oder Halogenlampen - zum Einsatz kommen, bei denen zwei geregelte Parameter miteinander kombiniert werden, wobei die Sollwerte für die Regelkreise aus einer gemeinsamen Referenz abgeleitet werden.The present invention thus offers the possibility of correcting the error caused by the Regulation of the half-bridge current and the DC link voltage To keep lamp power as low as possible, although the necessary for the control Setpoints are derived from a common reference value. The one for this necessary circuitry is extremely low. However, the present invention is not limited to the example of an electronic ballast shown, but can generally be used in electronic circuits for operating Illuminants - e.g. LEDs or halogen lamps - are used where two controlled parameters are combined with each other, the setpoints for the Control loops can be derived from a common reference.
Claims (6)
dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Basiswerte (a) aus dem Referenzwert (R+ΔR) ohne Rücksicht auf dessen Fehler (ΔR) abgeleitet wird,
daß Richtung und Größe des Fehlers (Δa) dieses Basiswerts (a) durch Vergleich mit einem Nominalwert ermittelt werden,
und daß der andere aus dem Referenzwert abgeleitete Basiswert (b) unter Berücksichtigung des Fehlers des erstgenannten Basiswerts (a) derart verändert wird, daß der Einfluß des Referenzwert-Fehlers (ΔR) bei der Bildung des Kombinationswertes (c) kompensiert wird.Method for correcting the error (Δc) of a combination value (c) formed from at least two basic values (a, b) for an electronic circuit for operating gas discharge lamps, LEDs or halogen lamps, in which the values are signal parameters, such as amplitude values, the two Base values (a, b) are derived from the same faulty reference value (R + ΔR),
characterized in that one of the two base values (a) is derived from the reference value (R + ΔR) regardless of its error (ΔR),
that the direction and magnitude of the error (Δa) of this base value (a) are determined by comparison with a nominal value,
and that the other base value (b) derived from the reference value is changed taking into account the error of the first-mentioned base value (a) in such a way that the influence of the reference value error (ΔR) in the formation of the combination value (c) is compensated for.
dadurch gekennzeichnet, daß der Kombinationswert (c) dem Produkt der beiden Basiswerte (a, b) entspricht bzw. proportional zu dem Produkt der beiden Basiswerte (a, b) ist, wobei die Veränderung des bzw. der Basiswerte (a, b) in inverser Richtung zur Abweichung des Referenzwerts (ΔR) erfolgt.Method according to claim 1,
characterized in that the combination value (c) corresponds to the product of the two basic values (a, b) or is proportional to the product of the two basic values (a, b), the change in the basic value (s) in inverse direction to the deviation of the reference value (ΔR).
dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung des bzw. der Basiswerte (a, b) während eines Abgleichs vor der Inbetriebnahme der elektronischen Schaltung durchgeführt wird.Method according to claim 1 or 2,
characterized in that the change of the base value or values (a, b) is carried out during a comparison before the electronic circuit is started up.
dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Basiswerte (a, b) mit Hilfe von Mehrfachspannungsteilern (17) aus dem Referenzwert (R) abgeleitet werden.Method according to claim 3,
characterized in that the base value (s) (a, b) are derived from the reference value (R) with the aid of multiple voltage dividers (17).
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der elektronischen Schaltung um ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betreiben mindestens einer Gasentladungslampe (LA) handelt. Method according to one of the preceding claims,
characterized in that the electronic circuit is an electronic ballast for operating at least one gas discharge lamp (LA).
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Basiswerte (a, b) jeweils einen Sollwert für einen Regelkreis zum Regeln der Zwischenkreisspannung (Uz) und des Halbbrückenstroms bilden, wobei der Kombinationswert (c) der Lampenleistung entspricht.Method according to claim 5,
characterized in that the two basic values (a, b) each form a setpoint for a control circuit for regulating the intermediate circuit voltage (U z ) and the half-bridge current, the combination value (c) corresponding to the lamp power.
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2001
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