EP1370119B1

EP1370119B1 - Multi-channel dimmer

Info

Publication number: EP1370119B1
Application number: EP03010437A
Authority: EP
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Schlicher; Stefan Dipl.-Ing. Ulbrich
Original assignee: ABB AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2003-05-09
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2023-05-09
Also published as: EP1370119A2; EP1370119A3

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrkanaldimmer, der eine Anzahl n Leistungsstufen aufweist, wobei die Leistungsstufen mit einem gemeinsamen Kühlkörper thermisch gekoppelt sind, wobei die eingangsseitig parallel geschalteten Leistungsstufen mit einer den Gesamtlaststrom zuführenden Eingangsstufe verbunden sind und wobei eine thermische Überwachung vorgesehen ist.The invention relates to a multi-channel dimmer, which has a number n power stages, wherein the power stages are thermally coupled to a common heat sink, wherein the input side connected in parallel power stages are connected to the total load current supplying input stage and wherein a thermal monitoring is provided.

Aus der US-A-5 352 958 ist eine Einschubeinheit zur Helligkeitsregelung für ein Beleuchtungssystem bekannt. Eine derartige Helligkeitsregelungseinheit zur Lieferung gesteuerter elektrischer Leistung an zwei getrennte Beleuchtungskörper weist ein Gehäuse mit einem Eingangsleistungssteckkontakt, zwei Stromunterbrechern, zwei Ringinduktionsspulen und zwei separate auf einem Substrat befestigte Helligkeitsregelungsschaltungen auf, welche einem gemeinsamen Kühlkörper zugeordnet sind. Auf dem Substrat ist ein Temperaturfühler befestigt.From the US-A-5,352,958 is a plug-in unit for brightness control for a lighting system known. Such a brightness control unit for supplying controlled electrical power to two separate lighting fixtures comprises a housing having an input power plug contact, two circuit breakers, two ring inductors, and two separate brightness control circuits mounted on a substrate associated with a common heat sink. A temperature sensor is mounted on the substrate.

Aus der WO 00/28792 A2 ist ein elektronischer Transformator für Beleuchtungszwecke mit Gleichrichter, Wechselrichter, Ausgangstransformator, Treibertransformator und Schutzeinrichtung bekannt, bei welchem das Triggern des Wechselrichters und damit die Leistung reduziert wird, sobald eine vorgebbare Temperatur im Transformator überschritten wird.From the WO 00/28792 A2 is an electronic lighting transformer with rectifier, inverter, output transformer, driver transformer and protective device is known in which the triggering of the inverter and thus the power is reduced as soon as a predetermined temperature in the transformer is exceeded.

Aus DE 197 38 857 A1 respektive der EP-A2-0 901 313 ist ein modulares Dimmersystem bekannt, das einen MasterDimmer und wenigstens einen Slave-Dimmer aufweist. Diese Dimmermodule sind ausgangsseitig parallelschaltbar. Ein solches Dimmersystem ist ausführbar mittels Dimmermodulen, die im Busch-Jaeger Katalog 2001 dargestellt und beschrieben sind. Dort ist ein REG-Universal-Zentraldimmer (Artikel-Nr. 6593-102) dargestellt, der dem Master-Dimmer entspricht, sowie ein REG-Leistungsdimmer (Artikel-Nr. 6594-101), der dem Slave-Dimmer entspricht. Die bekannten Dimmermodule sind eigenständige Geräte mit jeweils eigenem Gehäuse und Leistungsteil einschließlich zugehörigem Kühlkörper sowie äußeren Anschlüssen. Der Zentraldimmer enthält zusätzlich eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Leistungsteile aller Dimmermodule. Eine automatische weitgehend gleichmäßige Lastaufteilung auf parallel geschaltete Leistungsteile wird beim Einsatz von Leistungstransistoren durch deren thermisches Verhalten erreicht.Out DE 197 38 857 A1 respectively the EP-A2-0 901 313 For example, a modular dimmer system is known which has a master dimmer and at least one slave dimmer. These dimmer modules can be connected in parallel on the output side. Such a dimmer system can be implemented by means of dimmer modules, which are shown and described in the Busch-Jaeger catalog 2001. It shows a REG Universal Central Dimmer (Part No. 6593-102), which corresponds to the Master Dimmer, and a REG Power Dimmer (Part No. 6594-101), which corresponds to the Slave Dimmer. The known dimmer modules are independent devices, each with its own housing and power unit including associated heat sink and external connections. The central dimmer additionally contains a control device for controlling the power sections of all dimmer modules. An automatic, largely even load distribution to power units connected in parallel is achieved when using power transistors by their thermal behavior.

Die Dimmermodule des bekannten Dimmersystems sind lediglich mittels elektrischer Verbindungsleitungen miteinander verbunden. Die Kühlkörper sind in jedem Modul für dessen Maximalleistung ausgelegt.The dimmer modules of the known dimmer system are connected to each other only by means of electrical connection lines. The heatsinks are designed in each module for its maximum power.

Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, einen Mehrkanaldimmer anzugeben, der mit verringertem Aufwand herstellbar und/oder flexibler einsetzbar ist. Unter flexibler Einsetzbarkeit wird dabei verstanden, daß der Mehrkanaldimmer sowohl zur Einzelsteuerung oder Gruppensteuerung einer größeren Anzahl von Verbrauchern kleiner Leistung geeignet sein soll, als auch zur Steuerung eines einzigen Verbrauchers oder weniger Verbraucher mit hoher Leistung.The invention is based on the object to provide a multi-channel dimmer, which can be produced with reduced effort and / or more flexible. Flexible usability is understood to mean that the multichannel dimmer should be suitable both for individual control or group control of a larger number of low power consumers, as well as for controlling a single consumer or fewer consumers with high power.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Mehrkanaldimmer gelöst,

bei welchem die Leistungsstufen für eine optionale lastseitige Parallelschaltung von mindestens zwei der Leistungsstufen eingerichtet sind,
bei welchem die Eingangsstufe eine Einrichtung zur Strombegrenzung aufgrund der thermischen Überwachung aufweist,
bei welchem jede der Leistungsstufen für den n-ten Teil der maximalen Gesamtleistung des Mehrkanaldimmers ausgelegt ist, die durch das Wärmeableitvermögen des Kühlkörpers begrenzt ist,
und bei welchem die Leistungsstufen unter Zwischenschaltung einer Selektionseinrichtung angesteuert sind, wobei die Selektionseinrichtung dafür eingerichtet ist, lastseitig parallel geschaltete Leistungsstufen auch ansteuerungsseitig parallel zu schalten.

This object is achieved by a multi-channel dimmer,

in which the power stages are set up for an optional load-side parallel connection of at least two of the power stages,
wherein the input stage comprises means for limiting current due to thermal monitoring,
wherein each of the power stages is designed for the nth part of the maximum total power of the multi-channel dimmer, which is limited by the heat dissipation capability of the heat sink,
and in which the power stages are driven with the interposition of a selection means, wherein the selection means is set up for parallel switching of power levels on the load side also on the control side in parallel.

Eine vorteilhafte Ausgestaltungen ist im weiteren Anspruch angegeben.An advantageous embodiments is specified in the further claim.

Ein wesentlicher Vorteil des vorgeschlagenen Mehrkanaldimmers besteht darin, dass die - z. B. anhand von Vorgaben durch die Standardisierung gewählte - Kühlleistung des für alle Leistungsstufen (Kanäle) gemeinsamen Kühlkörpers flexibel zur Verlustwärmeabfuhr aus nur einer oder mehreren Leistungsstufen einsetzbar ist. Je nach Wahl der Anzahl n und der elektrischen Leistung der Leistungsstufen, kann mit einer sehr kleinen Anzahl unterschiedlicher Dimmertypen ein breites Anwendungsspektrum abgedeckt werden. Dadurch vereinfachen sich Produktion, Lagerhaltung, Vertrieb und Anwendung des Dimmers. Eine derzeit typische normative Gesamtleistung des Dimmers beträgt 1000 W in nicht professionellen Anlagen.A major advantage of the proposed multi-channel dimmer is that the -. B. on the basis of specifications by the standardization selected - cooling capacity of common for all power levels (channels) heat sink is flexible for loss heat dissipation from only one or more power levels can be used. Depending on the choice of the number n and the electrical power of the power stages, a wide range of applications can be covered with a very small number of different dimmer types. This simplifies production, warehousing, distribution and application of the dimmer. A currently typical normative total power of the dimmer is 1000 W in non-professional installations.

Bei diesem kostengünstigen Mehrkanaldimmer ist jede der Leistungsstufen bezüglich ihrer steuerbaren Leistungsbauelemente einheitlich für den n-ten Teil der spezifizierten Gesamtleistung ausgelegt. Die Dimmerleistung lässt sich - bei Bedarf - auf einen oder wenige Verbraucher konzentrieren, da eine Parallelschaltung von Ausgängen ermöglicht ist. Der Kühlkörper ist auf die spezifizierte Gesamtleistung auszulegen.In this low-cost multi-channel dimmer, each of the power stages is designed uniformly with respect to its controllable power devices for the nth part of the specified total power. The dimmer output can be - if necessary - concentrated on one or a few consumers, as a parallel connection of outputs is possible. The heat sink must be designed for the specified total power.

Eine weitere Erläuterung der Erfindung erfolgt nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die in Zeichnungsfiguren dargestellt sind.A further explanation of the invention is given below with reference to exemplary embodiments, which are illustrated in drawing figures.

Es zeigen:

Fig. 1: ein Blockschema eines Mehrkanaldimmers gemäß der ersten Variante, und
Fig. 2: ein Blockschema eines Mehrkanaldimmers gemäß der zweiten Variante.

Show it:

Fig. 1: a block diagram of a multi-channel dimmer according to the first variant, and
Fig. 2: a block diagram of a multi-channel dimmer according to the second variant.

Fig. 1 zeigt ein Blockschema eines Mehrkanaldimmers gemäß der ersten Variante. Auf einem gemeinsamen Kühlkörper 2 sind mehrere Leistungsstufen 1.1, bis 1.n (Kanäle) angeordnet. Sowohl der Kühlkörper 2, wie auch jede der Leistungsstufen 1.1, bis 1.n sind im Beispiel für die spezifizierte Gesamtleistung, z. B. 1000 W ausgelegt. An die Leistungsstufen ist im dargestellten Beispiel jeweils eine Last 1, 2, bis n anschließbar oder angeschlossen. Zur Lastaufteilung und Strombegrenzung aufgrund einer thermischen Überwachung ist in der Stromzuleitung - aus z. B. einem 230V-Wechselspannungsnetz - zu den Leistungsstufen eine gemeinsame Eingangsstufe 3 eingefügt. Zur Ansteuerung der Leistungsstufen 1.1, bis 1.n sind Ansteuerungsmittel 6 vorhanden, die entweder innerhalb eines für alle Komponenten 1.1 bis 1.n, 2, 3 gemeinsamen Gerätegehäuses 7, oder außerhalb des Gerätegehäuses 7 angeordnet sind. Fig. 1 shows a block diagram of a multi-channel dimmer according to the first variant. On a common heat sink 2, several power levels 1.1, to 1.n (channels) are arranged. Both the heat sink 2, as well as each of the power levels 1.1, to 1.n are in the example for the specified total power, z. B. 1000 W designed. In the example shown, a load 1, 2, to n can be connected or connected to the power stages. For load sharing and current limitation due to thermal monitoring is in the power supply -. B. a 230V AC power - to the power levels a common input stage 3 is inserted. To control the power levels 1.1, to 1.n are driving means 6 are present, either within one for all components 1.1 to 1.n, 2, 3 common device housing 7, or outside of the device housing 7 are arranged.

Die Leistungsstufen 1.1 bis 1.n können in bekannter Weise z. B. mit Leistungstransistoren ausgestattet, und in Verbindung mit den Ansteuerungsmitteln 6 für universellen Phasenanschnitt- und/oder Phasenabschnittbetrieb eingerichtet sein. Z. B. zur Leistungsbegrenzung kann auch eine - in der Zeichnung nicht dargestellte - Leitungsverbindung zwischen Eingangsstufe 3 und Ansteuerungsmitteln 6 zwecks Informations- oder Steuersignalaustausch vorgesehen sein.The power levels 1.1 to 1.n can in a known manner z. B. equipped with power transistors, and be set up in connection with the control means 6 for universal phase control and / or phase division operation. For example, to limit the power also a - not shown in the drawing - line connection between input stage 3 and control means 6 may be provided for the purpose of information or control signal exchange.

Fig. 2 zeigt ein Blockschema eines Mehrkanaldimmers gemäß der zweiten Variante, wobei die einzelnen Leistungsstufen 1.1 bis 1.n nur für einen Teil der Gesamtleistung ausgelegt sind, vorzugsweise gleichmäßig auf ein n-tel der Gesamtleistung. Der Anschluß einer Last, z. B. 1.1, mit höherer Leistung als der Leistungsstufen-Leistung ist möglich, wenn Leistungsstufen-Ausgänge mittels Leitungsbrücken 8 parallel geschaltet werden. Die einzelnen Leistungsstufen 1.1 bis 1.n enthalten jeweils eine Strombegrenzungseinrichtung. Die Ansteuerung der Leistungsstufen 1.1 bis 1.n erfolgt unter Zwischenschaltung einer Selektionseinrichtung 4, die dafür eingerichtet ist, lastseitig parallelgeschaltete Leistungsstufen, z.B. 1.1 und 1.2 auch ansteuerungsseitig parallel zu schalten. Ansonsten stimmt der Aufbau des Dimmers mit der ersten Variante überein. Fig. 2 shows a block diagram of a multi-channel dimmer according to the second variant, wherein the individual power levels 1.1 to 1.n are designed for only a part of the total power, preferably evenly to one n-th of the total power. The connection of a load, z. B. 1.1, with higher power than the power stage power is possible when power stage outputs are connected in parallel by means of line bridges 8. The individual power stages 1.1 to 1.n each contain a current-limiting device. The control of the power levels 1.1 to 1.n takes place with the interposition of a selection device 4, which is set up to parallel load power stages, for example 1.1 and 1.2, also to be switched on the drive side in parallel. Otherwise, the structure of the dimmer is the same as the first variant.

Claims

Multichannel dimmer, which has a number n of power stages (1.1 to 1.n), the power stages (1.1 to 1.n) being coupled thermally to a common heat sink (2), the power stages (1.1 to 1.n) which are connected in parallel on the input side being connected to an input stage (3) which supplies the total load current, and thermal monitoring being provided, characterized
a) in that the power stages (1.1 to 1.n) are designed for an optional load-side parallel circuit comprising at least two of the power stages (1.1 to 1.n),

b) in that the input stage (3) has a device for current limitation on the basis of the thermal monitoring,

c) in that each of the power stages (1.1 to 1.n) is designed for the n-th part of the maximum total power of the multichannel dimmer, which maximum total power is limited by the heat dissipation capacity of the heat sink (2),

d) in that the power stages (1.1 to 1.n) are driven using a selection device (4), the selection device (4) being designed to connect power stages (1.1 to 1.n) which are connected in parallel on the load side in parallel with one another on the drive side as well.
Multichannel dimmer according to Claim 1, characterized in that its components (1.1 to 1.n, 2, 3, 4), including drive means (6), are arranged in a common device housing (7).