EP2484184A1 - Circuit arrangement for operating at least one discharge lamp - Google Patents

Circuit arrangement for operating at least one discharge lamp

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Publication number
EP2484184A1
EP2484184A1 EP10784291A EP10784291A EP2484184A1 EP 2484184 A1 EP2484184 A1 EP 2484184A1 EP 10784291 A EP10784291 A EP 10784291A EP 10784291 A EP10784291 A EP 10784291A EP 2484184 A1 EP2484184 A1 EP 2484184A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coupled
circuit arrangement
electronic switch
circuit
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10784291A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Markus Heckmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram GmbH filed Critical Osram GmbH
Publication of EP2484184A1 publication Critical patent/EP2484184A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/26Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/282Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices
    • H05B41/2825Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices by means of a bridge converter in the final stage

Definitions

  • the present invention relates to a circuit arrangement for operating at least a discharge lamp with an input having a first and a second single input terminal for coupling to a DC supply voltage, an output having a first and a second output terminal for coupling to the at least ei ⁇ NEN discharge lamp, a bridge circuit having at least a first and a second electronic switch, a series circuit of the first and the second electronic switch to form a first bridge center point between the first and the two ⁇ th e i ngang s terminal coupled is an LRC resonant load circuit at least second order with a lamp inductor, which is coupled between the first bridge center and the first output terminal, and min ⁇ least one, parallel to one of the electronic switch coupled trapezoidal capacitor, and a control device for controlling at least he and the second electronic switch with a An horrsig- signal, the Ans has teuersignal an operating frequency for operating the LRC resonant load circuit in the frequency range with inductive phase position. It also relates to a corresponding method for
  • Half-bridge or bridge circuits are commonly used as drivers of such load circuits.
  • the switch of the bridge circuit In order to ensure a soft switching, a so-called soft switching, the switch of the bridge circuit, that is, a lossless switching, it is necessary to provide a certain amount of reactive power. With an appropriate design of the circuit overload conditions, component tolerances, fluctuations in the DC supply voltage and the lamp temperature and, moreover, the modification of various parameters due to the lamp aging must be considered. This leads to ⁇ that in normal operation, that is, in operation far away from the worst case, usually large amounts of Blindleis ⁇ tion are available. The transmission of these large amounts of reactive power causes unwanted losses. If not enough reactive power ⁇ is present in the circuit arrangement, the switches of the bridge circuit switch hard, so-called hard switching, thereby causing undesirable high current peaks, losses and elekt ⁇ romagnetician disorders. An operation near the resonance frequency of the LRC load circuit is desirable over ⁇ this, since then a maximum of energy can be transmitted to the LRC load circuit. Presentation of the invention
  • the object of the present invention is therefore to gozu ⁇ form a generic circuit arrangement or a generic method such that a soft switching with as little reactive power to be transmitted and largely independent of various boundary conditions, such as lamp temperature, lamp aging, component tolerances, is possible.
  • the present invention is based on the finding that during commutation of the current from a first to a second electronic switch of the bridge circuit, first a current flows through the freewheeling diode of the switch to be turned on, before this switch itself is turned on. The period during which both switches are switched off is called dead time. The second switch is turned on in the period during which current flows through its freewheeling diode to ensure smooth switching. This period is greater the more reactive power is present in the load circuit. Part of the reactive power is used to reload the trapezoidal capacitor. The further excess of reactive power is fed back into the supply via the freewheeling diodes.
  • the present invention is based in particular on the invention. know that a hard switching by a peak in the current through the conductive switch is recognizable. This indicates that the operating frequency of the drive signal for the switches of the half-bridge is too close to the resonance frequency, that is, tends to sink from the inductive range into the capacitive range.
  • the present invention therefore includes a Determined ⁇ averaging device, which is designed, the temporal derivation of the stream to determine at least one of the electronic switch by. It further comprises a comparator, coupled to the determining device and configured to compare the value of the time from ⁇ line of the current through at least one of the electronic switch to see a predeterminable threshold value. If exceeding this predetermined threshold determined, which effetsvorrich ⁇ tung the control device in such a way that this increases the operating frequency of the drive signal ⁇ Be. As a result, the load circuit is operated again in the inductive range, whereby the mentioned peaks and thus a hard switching of the switches is avoided. By doing so, operation of the circuitry close to the resonant frequency but on the inductive side thereof is possible.
  • the Siemensungsanord ⁇ tion can be operated with minimal reactive power.
  • the power components such as coils, capacitors, switches and so on, can be made smaller.
  • simpler circuit concepts can be realized, for example the integration of preheating into the lamp inductor.
  • the control device is designed to increase the operating frequency. This can be done by fine dimensioning predefinable steps in digital implementation or by stepless control in an analog implementation. In order for an operation of the circuit arrangement is made possible close to the optimum, that is, in view of the present Prob ⁇ lematics with minimal reactive power, yet a soft switching can be guaranteed.
  • control device is designed to reduce the operating frequency on the basis of a predefinable initial value, in particular in predefinable steps or steplessly, as long as no exceeding of the predefinable threshold value is determined by the value of the time derivative of the current through at least one of the electronic switches ,
  • This measure serves to gradually lower the operating frequency starting from a value at which certainly exists sufficiently reactive ⁇ power in the load circuit to achieve the optimization mums in critical areas.
  • a fine dimensioning of vorgebba ⁇ ren steps allows reliable finding of the optimum, regardless of the above-mentioned varying operating parameters.
  • the detection device comprises a shunt resistor coupled serially to the first or second electronic switch.
  • the determination device further preferably comprises a differential discriminating device which is designed to ermit ⁇ the time derivative of the current through the shunt resistor.
  • the determining device comprises an inductance which is coupled in series to the first or second electronic switch.
  • the comparison device comprises a voltage divider, which is connected in parallel at least the inductance, wherein the Ab ⁇ grip point of the voltage divider is coupled to the control electrode of a controllable resistor.
  • the voltage divider may comprise a diode further, the diode between the inductance gekop ⁇ -coupled terminal of the voltage divider and the tap ⁇ point of the voltage divider is coupled.
  • This measure can take account of the fact that ne control tasks of the control device, the determination of the current through one of the electronic switches is needed, that is not its time derivative. If now for this purpose, a shunt resistor coupled in series with the inductance, in particular such that the coupled in ⁇ productivity between the second electronic switch and the shunt resistor, the voltage drop across the shunt resistor can be taken into account when maximum current through the diode and therefore does not disturb the evaluation of the time derivative of this current by a comparison device designed as mentioned.
  • a device for averaging is coupled between the working electrode of the controllable resistor and the control device.
  • pulses at the input of the controllable resistor are not transmitted to its output, which is coupled to the control device.
  • FIG. 2 is a more detailed view of a portion of the guide shown in FIG. 1; FIG. and
  • 3a to 3c show the time profile of the current through the second electronic switch of the embodiment shown in FIG. 1 different operating frequencies
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment of an inventive Heidelbergungsanord ⁇ tion.
  • the circuit arrangement comprises an input with a first El and a second input terminal E2, between which a DC supply voltage is applied, in particular the so-called intermediate circuit voltage U Zw .
  • a Brü ⁇ bridge circuit is coupled, which mainly comprises a first switch Sl and a second switch S2.
  • the actual switch is connected in antiparallel in each case one freewheeling diode Dl or D2, where vorlie ⁇ quietly is expressed by the dashed outline that in a MOSFET the respective freewheel diode ⁇ is realized by the respective body diode.
  • LRC resonant circuits are possible.
  • the number and position of the trapezoidal capacitor (s), coupling capacitor (s), and resonant capacitor (s) may be varied without affecting the present invention.
  • a Shun t resistor Rl is provided which is serially coupled to the switch S2. Tand between the switch S2 and the shunt resis Rl is an inductance L2 gekop ⁇ pelt.
  • the drop across the inductance L2 voltage U L 2 is proportional to the time derivative of the current I S 2 through the inductance L2.
  • the voltage U L 2 is just ⁇ as the voltage U R i, which drops across the shunt resistor Rl, a processing device 12 which is designed, at its output AL a drive signal for the switch S2 and at its output AH To provide drive signal for the switch Sl.
  • the Anêtsig- signals have an operating frequency f, which can be varied.
  • a comparison device is provided, the voltage U L 2 is supplied. It is designed to compare the voltage U L 2 against a predefinable threshold, causing the processing device 12 to determine the operating frequency f of the control signals for the scarf ⁇ ter Sl, S2 upon detection of exceeding the predetermined threshold value.
  • FIG. 2 shows a more detailed representation of an embodiment of the embodiment of a circuit arrangement according to the invention shown in FIG. 1.
  • NEN is how to recognize, the voltage drop across the inductor L2 voltage U L 2 is supplied to a voltage divider D3 summarizes the resistors R2 and R3 and a diode to ⁇ . Its tapping point is coupled to the control electrode ei ⁇ nes transistor S3, which is operated here as a controllable resistor.
  • Parallel to the path working ⁇ electrode reference electrode of the transistor S3 is a Kon ⁇ capacitor Cl coupled, which represents a device for averaging together with an ohmic resistor R4.
  • the processing device 12 further comprises a control device 10.
  • the ohmic resistance R4 is coupled to an input of the control device 10.
  • the potential at the half-bridge center HBM drops to nearly 0 V. Since the potential at point N due to the charged capacitor C R is greater than 0 V, then a current flows from the discharge lamp La via the point N, the lamp inductor LI through the switch S2. To as much power to the discharge lamp to carry ⁇ , the operating frequency f of the driving signals for the switches Sl, S2 is as far as possible lowered in the direction of the resonant frequency of the LRC load circuit. As a result, there is little excess reactive energy in the load circuit, resulting in only minor losses.
  • FIG. 3a firstly shows the time profile of the current I S 2 through the switch S 2 and of the current I D 2 through the diode D 2 when the operating frequency f is dimensioned greater than the resonant frequency f 0 of the diode load circuit. It can be seen that a current I D2 flows through the diode D2 over a period of time ti, that is to say the long period of time ti is available for the Leitendschalt the switch S2.
  • the operating frequency of the switches S 1, S 2 is changed in such a way that it continues to be in the inductive range, ie is increased. This more inductive reactive power in the load circuit for Availability checked ⁇ supply is provided so that a reliable reoscillation and soft switching can be ensured.
  • a device was used for the drive device 12, which is designed so that it increases the operating frequency of the drive signals at its outputs AH and AL, the more current from the terminal to which the ohmic resistor R4 is connected via the ohmic resistor R4 flows through the transistor S3.

Abstract

The invention relates to a circuit arrangement for operating at least one discharge lamp (La) having an input having a first (E1) and a second input connection (E2) for coupling to a DC supply voltage (UZw); an output having a first (A1) and a second output connection (A2) for coupling to the at least one discharge lamp (La); a bridge circuit having at least one first (S1) and one second electronic switch (S2), wherein a series circuit of the first (S1) and the second electronic switch (S2) is coupled between the first (E1) and the second input connections (E2) forming a first bridge center point (HBM); an LRC resonance load circuit of at least the second degree having a lamp throttle (L1) coupled between the first bridge center point (HBM) and the first output connection (A1), and having at least one trapezoidal capacitor (Ct) coupled in parallel to one of the electronic switches (S1, S2), and a control device (10) for actuating at least the first (S1) and the second electronic switch (S2) by means of an actuating signal (AH, AL), wherein the actuating signal (AH, AL) comprises an operating frequency (f) for operating the LRC resonance load circuit in the frequency range having inductive phase position; wherein the circuit arrangement further comprises: A detection device (L2) designed for detecting the time derivative of the current (Is2) by at least one of the electronic switches (S1, S2); and a comparison device (R2, D3, R3, S3, C1, R4) coupled to the detection device (L2) and designed for comparing the value of the time derivative of the current (Is2) through at least one of the electronic switches (S1, S2) to a predefinable threshold value, wherein the comparison device (R2, D3, R3, S3, C1, R4) is further designed for actuating the control device (10) upon determining that the predefinable threshold value has been exceeded, such that said control device increases the operating frequency (f) of the actuating signal (AH, AL). The invention further relates to a corresponding method for operating at least one discharge lamp (La) of such a circuit arrangement.

Description

Beschreibung  description
Schaltungsanordnung und Verfahren zum Betreiben mindestens einer Entladungslampe Circuit arrangement and method for operating at least one discharge lamp
Technisches Gebiet Technical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanord¬ nung zum Betreiben mindestens einer Entladungslampe mit einem Eingang mit einem ersten und einem zweiten Ein- gangsanschluss zum Koppeln mit einer Versorgungsgleichspannung, einem Ausgang mit einem ersten und einem zweiten Ausgangsanschluss zum Koppeln mit der mindestens ei¬ nen Entladungslampe, einer Brückenschaltung mit mindes- tens einem ersten und einem zweiten elektronischen Schalter, wobei eine Serienschaltung des ersten und des zweiten elektronischen Schalters unter Ausbildung eines ersten Brückenmittelpunkts zwischen den ersten und den zwei¬ ten E i ngang s anschluss gekoppelt ist, einem LRC- Resonanzlastkreis mindestens zweiter Ordnung mit einer Lampendrossel, die zwischen den ersten Brückenmittelpunkt und den ersten Ausgangsanschluss gekoppelt ist, und min¬ destens einem, parallel zu einem der elektronischen Schalter gekoppelten Trapezkondensator, und einer Steuer- Vorrichtung zur Ansteuerung zumindest des ersten und des zweiten elektronischen Schalters mit einem Ansteuersig- nal, wobei das Ans teuersignal eine Betriebsfrequenz zum Betrieb des LRC-Resonanzlastkreises im Frequenzbereich mit induktiver Phasenlage aufweist. Sie betrifft überdies ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben mindestens ei¬ ner Entladungslampe. Stand der Technik The present invention relates to a circuit arrangement for operating at least a discharge lamp with an input having a first and a second single input terminal for coupling to a DC supply voltage, an output having a first and a second output terminal for coupling to the at least ei ¬ NEN discharge lamp, a bridge circuit having at least a first and a second electronic switch, a series circuit of the first and the second electronic switch to form a first bridge center point between the first and the two ¬ th e i ngang s terminal coupled is an LRC resonant load circuit at least second order with a lamp inductor, which is coupled between the first bridge center and the first output terminal, and min ¬ least one, parallel to one of the electronic switch coupled trapezoidal capacitor, and a control device for controlling at least he and the second electronic switch with a Ansteuersig- signal, the Ans has teuersignal an operating frequency for operating the LRC resonant load circuit in the frequency range with inductive phase position. It also relates to a corresponding method for operating at least ei ¬ ner discharge lamp. State of the art
Typische Lastkreise für Entladungslampen, insbesondere Niederdruckentladungslampen, sind LRC (L = Induktivität, R = Widerstand, C = Kapazität) -Resonanzkreise, die bei Frequenzen oberhalb ihrer Resonanzfrequenz betrieben wer- den. Als Treiber derartiger Lastkreise werden üblicherweise Halbbrücken- oder Brückenschaltungen verwendet. Typical load circuits for discharge lamps, in particular low-pressure discharge lamps, are LRC (L = inductance, R = resistance, C = capacitance) resonant circuits, which are operated at frequencies above their resonance frequency. Half-bridge or bridge circuits are commonly used as drivers of such load circuits.
Um ein weiches Schalten, ein sogenanntes Soft Switching, der Schalter der Brückenschaltung sicherzustellen, das heißt ein verlustloses Schalten, ist es nötig, eine be- stimmte Menge an Blindleistung bereitzustellen. Bei einer entsprechenden Auslegung der Schaltungsanordnung müssen Überlastbedingungen, Bauteiletoleranzen, Schwankungen der Versorgungsgleichspannung sowie der Lampentemperatur und überdies die Modifikation verschiedener Parameter infolge der Lampenalterung berücksichtigt werden. Dies führt da¬ zu, dass im Normalbetrieb, das heißt im Betrieb weit weg vom worst case, üblicherweise große Mengen an Blindleis¬ tung vorhanden sind. Die Übertragung dieser großen Mengen an Blindleistung verursacht unerwünschte Verluste. Falls in der Schaltungsanordnung nicht genügend Blind¬ leistung vorhanden ist, dann schalten die Schalter der Brückenschaltung hart, sogenanntes Hard Switching, wodurch unerwünscht hohe Stromspitzen, Verluste und elekt¬ romagnetische Störungen verursacht werden. Ein Betrieb nahe der Resonanzfrequenz des LRC-Lastkreises ist über¬ dies erwünscht, da dann ein Maximum an Energie an den LRC-Lastkreis übertragen werden kann. Darstellung der Erfindung In order to ensure a soft switching, a so-called soft switching, the switch of the bridge circuit, that is, a lossless switching, it is necessary to provide a certain amount of reactive power. With an appropriate design of the circuit overload conditions, component tolerances, fluctuations in the DC supply voltage and the lamp temperature and, moreover, the modification of various parameters due to the lamp aging must be considered. This leads to ¬ that in normal operation, that is, in operation far away from the worst case, usually large amounts of Blindleis ¬ tion are available. The transmission of these large amounts of reactive power causes unwanted losses. If not enough reactive power ¬ is present in the circuit arrangement, the switches of the bridge circuit switch hard, so-called hard switching, thereby causing undesirable high current peaks, losses and elekt ¬ romagnetische disorders. An operation near the resonance frequency of the LRC load circuit is desirable over ¬ this, since then a maximum of energy can be transmitted to the LRC load circuit. Presentation of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine gattungsgemäße Schaltungsanordnung beziehungsweise ein gattungsgemäßes Verfahren derart weiterzu¬ bilden, dass ein weiches Schalten bei möglichst wenig zu übertragender Blindleistung und weitgehend unabhängig von verschiedenen Randbedingungen, wie Lampentemperatur, Lampenalterung, Bauteiletoleranzen, ermöglicht wird. The object of the present invention is therefore to weiterzu ¬ form a generic circuit arrangement or a generic method such that a soft switching with as little reactive power to be transmitted and largely independent of various boundary conditions, such as lamp temperature, lamp aging, component tolerances, is possible.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 10. This object is achieved by a circuit arrangement having the features of patent claim 1 and by a method having the features of patent claim 10.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass beim Kommutieren des Stroms von einem ersten auf einen zweiten elektronischen Schalter der Brückenschaltung zunächst ein Strom durch die Freilaufdiode des leitend zu schaltenden Schalters fließt, bevor dieser Schalter selbst leitend geschaltet wird. Der Zeitraum während der beide Schalter sperrend geschaltet sind, wird als Totzeit bezeichnet. Der zweite Schalter wird in dem Zeitraum eingeschaltet, während dem Strom durch seine Freilaufdiode fließt, um ein weiches Schalten zu gewährleisten. Dieser Zeitraum ist umso größer, je mehr Blindleistung im Lastkreis vorhanden ist. Ein Teil der Blindleistung dient dazu, den Trapezkondensator umzuladen. Der weitere Über- schuss an Blindleistung wird über die Freilaufdioden in die Versorgung zurückgespeist. The present invention is based on the finding that during commutation of the current from a first to a second electronic switch of the bridge circuit, first a current flows through the freewheeling diode of the switch to be turned on, before this switch itself is turned on. The period during which both switches are switched off is called dead time. The second switch is turned on in the period during which current flows through its freewheeling diode to ensure smooth switching. This period is greater the more reactive power is present in the load circuit. Part of the reactive power is used to reload the trapezoidal capacitor. The further excess of reactive power is fed back into the supply via the freewheeling diodes.
Ist nicht mehr ausreichend Blindleistung vorhanden, scheitert ein Umladen des Trapezkondensators, wodurch der leitend zu schaltende Schalter hart geschaltet wird. Die vorliegende Erfindung basiert insbesondere auf der Er- kenntnis, dass ein hartes Schalten durch einen Peak im Strom durch den leitend geschalteten Schalter erkennbar ist. Dieser weist darauf hin, dass die Betriebsfrequenz des Ansteuersignais für die Schalter der Halbbrücke zu nahe an der Resonanzfrequenz liegt, das heißt dazu tendiert vom induktiven Bereich in den kapazitiven Bereich abzusinken . If there is no longer sufficient reactive power, a recharging of the trapezoidal capacitor fails, as a result of which the switch to be switched conductive is hard-wired. The present invention is based in particular on the invention. know that a hard switching by a peak in the current through the conductive switch is recognizable. This indicates that the operating frequency of the drive signal for the switches of the half-bridge is too close to the resonance frequency, that is, tends to sink from the inductive range into the capacitive range.
Die vorliegende Erfindung umfasst deshalb eine Ermitt¬ lungsvorrichtung, die ausgelegt ist, die zeitliche Ablei- tung des Stroms durch zumindest einen der elektronischen Schalter zu ermitteln. Sie umfasst weiterhin eine Vergleichsvorrichtung, die mit der Ermittlungsvorrichtung gekoppelt und ausgelegt ist, den Wert der zeitlichen Ab¬ leitung des Stroms durch zumindest einen der elektroni- sehen Schalter gegen einen vorgebbaren Schwellwert zu vergleichen. Wird ein Überschreiten dieses vorgebbaren Schwellwerts festgestellt, steuert die Vergleichsvorrich¬ tung die Steuervorrichtung derart an, dass diese die Be¬ triebsfrequenz des Ansteuersignais erhöht. Dadurch wird der Lastkreis wieder im induktiven Bereich betrieben, wodurch die erwähnten Peaks und damit ein hartes Schalten der Schalter vermieden wird. Durch diese Vorgehensweise ist ein Betrieb der Schaltungsanordnung dicht an der Resonanzfrequenz, jedoch auf der induktiven Seite davon, möglich. Dies resultiert darin, dass die Schaltungsanord¬ nung mit minimaler Blindleistung betrieben werden kann. Als Folge davon lassen sich die Leistungsbauteile, wie Spulen, Kondensatoren, Schalter und so weiter, kleiner dimensionieren. Überdies können einfachere Schaltungskon- zepte realisiert werden, beispielsweise die Integration des Vorheizens in die Lampendrossel. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung ausgelegt, die Betriebsfrequenz zu erhöhen. Dies kann durch eine feine Bemessung vorgebbarer Schritte bei digitaler Realisierung oder durch eine stufenlose Rege- lung bei einer analogen Realisierung erfolgen. Damit wird ein Betrieb der Schaltungsanordnung nahe am Optimum ermöglicht, das heißt im Hinblick auf die vorliegende Prob¬ lematik bei minimaler Blindleistung, wobei dennoch ein weiches Schalten gewährleistet werden kann. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung ausgelegt, die Betriebsfrequenz ausgehend von einem vorgebbaren Anfangswert, insbesondere in vorgebbaren Schritten oder stufenlos, zu verringern, solange kein Überschreiten des vorgebbaren Schwellwerts durch den Wert der zeitlichen Ableitung des Stroms durch zumindest einen der elektronischen Schalter festgestellt wird. Diese Maßnahme dient dazu, die Betriebsfrequenz ausgehend von einem Wert, bei dem sicher genügend Blind¬ leistung im Lastkreis vorliegt, zur Erreichung des Opti- mums allmählich in kritische Bereiche abzusenken. Auch hier ermöglicht eine feine Dimensionierung der vorgebba¬ ren Schritte ein zuverlässiges Auffinden des Optimums, unabhängig von den bereits erwähnten variierenden Betriebsparametern . Bevorzugt umfasst die Ermittlungsvorrichtung einen seriell zum ersten oder zweiten elektronischen Schalter gekoppelten Shunt-Widerstand . Zur Ermittlung der zeitlichen Ableitung des Stroms durch zumindest einen der elektronischen Schalter ist demnach die über dem Shunt-Widerstand abfallende Spannung zu differenzieren. Deshalb umfasst die Ermittlungsvorrichtung weiterhin bevorzugt eine Dif- ferenziervorrichtung, die ausgelegt ist, die zeitliche Ableitung des Stroms durch den Shunt-Widerstand zu ermit¬ teln . The present invention therefore includes a Determined ¬ averaging device, which is designed, the temporal derivation of the stream to determine at least one of the electronic switch by. It further comprises a comparator, coupled to the determining device and configured to compare the value of the time from ¬ line of the current through at least one of the electronic switch to see a predeterminable threshold value. If exceeding this predetermined threshold determined, which Vergleichsvorrich ¬ tung the control device in such a way that this increases the operating frequency of the drive signal ¬ Be. As a result, the load circuit is operated again in the inductive range, whereby the mentioned peaks and thus a hard switching of the switches is avoided. By doing so, operation of the circuitry close to the resonant frequency but on the inductive side thereof is possible. This results in that the Schaltungsanord ¬ tion can be operated with minimal reactive power. As a result, the power components, such as coils, capacitors, switches and so on, can be made smaller. In addition, simpler circuit concepts can be realized, for example the integration of preheating into the lamp inductor. In a preferred embodiment, the control device is designed to increase the operating frequency. This can be done by fine dimensioning predefinable steps in digital implementation or by stepless control in an analog implementation. In order for an operation of the circuit arrangement is made possible close to the optimum, that is, in view of the present Prob ¬ lematics with minimal reactive power, yet a soft switching can be guaranteed. In a further preferred embodiment, the control device is designed to reduce the operating frequency on the basis of a predefinable initial value, in particular in predefinable steps or steplessly, as long as no exceeding of the predefinable threshold value is determined by the value of the time derivative of the current through at least one of the electronic switches , This measure serves to gradually lower the operating frequency starting from a value at which certainly exists sufficiently reactive ¬ power in the load circuit to achieve the optimization mums in critical areas. Here, too, a fine dimensioning of vorgebba ¬ ren steps allows reliable finding of the optimum, regardless of the above-mentioned varying operating parameters. Preferably, the detection device comprises a shunt resistor coupled serially to the first or second electronic switch. In order to determine the time derivative of the current through at least one of the electronic switches, the voltage drop across the shunt resistor must therefore be differentiated. Therefore, the determination device further preferably comprises a differential discriminating device which is designed to ermit ¬ the time derivative of the current through the shunt resistor.
Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn die Ermittlungs- Vorrichtung eine Induktivität umfasst, die seriell zum ersten oder zweiten elektronischen Schalter gekoppelt ist. Diese Variante macht sich den Umstand zunutze, dass die über der Induktivität abfallende Spannung der zeitli¬ chen Ableitung des Stroms durch die Induktivität propor- tional ist, das heißt U = L · di/dt. Eine zusätzliche Differenziervorrichtung, wie bei der Auswertung des Stroms durch einen Shunt-Widerstand, kann daher bei die¬ ser Ausführungsform entfallen. However, it is particularly preferred if the determining device comprises an inductance which is coupled in series to the first or second electronic switch. This variant makes use of the fact that the voltage drop across the inductance voltage of the zeitli ¬ chen derivative of the current through the inductance is proportional, that is, U = L x di / dt. An additional differentiating device as in the evaluation of the current through a shunt resistor, therefore, can be omitted in the embodiment ¬ ser.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Vergleichsvorrichtung einen Spannungsteiler, der zumindest der Induktivität parallel geschaltet ist, wobei der Ab¬ griffspunkt des Spannungsteilers mit der Steuerelektrode eines steuerbaren Widerstands gekoppelt ist. Durch diese Maßnahme lässt sich auf einfache Weise der vorgebbare Schwellwert für die zeitliche Ableitung des Stroms durch zumindest einen der elektronischen Schalter festlegen. Bevorzugt ist die Anordnung so ausgelegt, dass der steu¬ erbare Widerstand bei Überschreiten des erwähnten vorgeb¬ baren Schwellwerts die Steuervorrichtung derart ansteu¬ ert, dass diese die Betriebsfrequenz erhöht. In a preferred embodiment, the comparison device comprises a voltage divider, which is connected in parallel at least the inductance, wherein the Ab ¬ grip point of the voltage divider is coupled to the control electrode of a controllable resistor. By means of this measure, it is possible in a simple manner to determine the predefinable threshold value for the time derivative of the current through at least one of the electronic switches. Preferably, the arrangement is designed so that the steu ¬ newable resistance when exceeding the threshold mentioned vorgeb ¬ cash, the control device such ansteu ¬ ert that this increases the operating frequency.
Der Spannungsteiler kann weiterhin eine Diode umfassen, wobei die Diode zwischen den mit der Induktivität gekop¬ pelten Anschluss des Spannungsteilers und den Abgriffs¬ punkt des Spannungsteilers gekoppelt ist. Durch diese Maßnahme kann berücksichtigt werden, dass für verschiede- ne Steueraufgaben der Steuervorrichtung die Ermittlung des Stroms durch einen der elektronischen Schalter benötigt wird, das heißt nicht dessen zeitliche Ableitung. Wird nun zu diesem Zweck ein Shunt-Widerstand seriell zur Induktivität gekoppelt, insbesondere derart, dass die In¬ duktivität zwischen den zweiten elektronischen Schalter und den Shunt-Widerstand gekoppelt ist, so lässt sich durch die Diode der Spannungsabfall am Shunt-Widerstand bei Maximalstrom berücksichtigen und stört daher die Aus- wertung der zeitlichen Ableitung dieses Stroms durch eine wie erwähnt ausgelegte Vergleichsvorrichtung nicht. The voltage divider may comprise a diode further, the diode between the inductance gekop ¬-coupled terminal of the voltage divider and the tap ¬ point of the voltage divider is coupled. This measure can take account of the fact that ne control tasks of the control device, the determination of the current through one of the electronic switches is needed, that is not its time derivative. If now for this purpose, a shunt resistor coupled in series with the inductance, in particular such that the coupled in ¬ productivity between the second electronic switch and the shunt resistor, the voltage drop across the shunt resistor can be taken into account when maximum current through the diode and therefore does not disturb the evaluation of the time derivative of this current by a comparison device designed as mentioned.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen die Arbeitselektrode des steuerbaren Widerstands und die Steuervorrichtung eine Vorrichtung zur Mittelwertbildung gekoppelt. Damit werden Pulse am Eingang des steuerbaren Widerstands nicht an seinen Ausgang, der mit der Steuervorrichtung gekoppelt ist, übertragen. In a preferred embodiment, a device for averaging is coupled between the working electrode of the controllable resistor and the control device. Thus, pulses at the input of the controllable resistor are not transmitted to its output, which is coupled to the control device.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Schaltungsanord¬ nung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend, soweit anwendbar, für das erfindungsgemäße Verfahren. Further advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims. The preferred embodiments presented with reference to the circuit arrangement according to the invention and their advantages apply correspondingly, as far as applicable, to the method according to the invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnung (en) Short description of the drawing (s)
Im Nachfolgenden wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefüg¬ ten Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung; In the following, an embodiment of the present invention with reference to the beigefüg ¬ th drawings will now be described in more detail. These show: 1 shows a schematic representation of an embodiment of a circuit arrangement according to the invention;
Fig. 2 eine detailliertere Ansicht eines Be- reichs der in Fig. 1 dargestellten führungsform; und FIG. 2 is a more detailed view of a portion of the guide shown in FIG. 1; FIG. and
Fig. 3a bis 3c den zeitlichen Verlauf des Stroms durch den zweiten elektronischen Schalter der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform unterschiedlichen Betriebsfrequenzen 3a to 3c show the time profile of the current through the second electronic switch of the embodiment shown in FIG. 1 different operating frequencies
Bevorzugte Ausführung der Erfindung Preferred embodiment of the invention
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanord¬ nung. Die Schaltungsanordnung umfasst einen Eingang mit einem ersten El und einem zweiten Eingangsanschluss E2, zwischen denen eine Versorgungsgleichspannung angelegt ist, insbesondere die so genannte Zwischenkreisspannung UZw. Zwischen die Eingangsanschlüsse El, E2 ist eine Brü¬ ckenschaltung gekoppelt, die vorwiegend einen ersten Schalter Sl sowie einen zweiten Schalter S2 umfasst. Dem eigentlichen Schalter ist jeweils eine Freilaufdiode Dl beziehungsweise D2 antiparallel geschaltet, wobei vorlie¬ gend durch die gestrichelte Umrandung zum Ausdruck gebracht ist, dass bei einem MOSFET die jeweilige Freilauf¬ diode durch die jeweilige Bodydiode realisiert ist. Im Gegensatz hierzu wäre bei Verwendung von Bipolartransistoren für die Schalter Sl, S2 eine separate Freilauf¬ diode vorzusehen. Zwischen den Schaltern Sl, S2 ist ein Halbbrückenmittel¬ punkt HBM ausgebildet, der über eine Lampendrossel LI mit einem ersten Ausgangsanschluss AI gekoppelt ist. Zwischen den ersten Ausgangsanschluss AI und den zweiten Ausgangs- anschluss A2 ist eine Entladungslampe La gekoppelt. Pa¬ rallel zur Entladungslampe La ist ein Resonanzkondensator CR gekoppelt. Zwischen den zweiten Ausgangsanschluss A2 und den zweiten Eingangsanschluss E2 ist ein Koppelkondensator CK gekoppelt. Parallel zum zweiten Schalter S2 ist ein Trapezkondensator CT gekoppelt. Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment of an inventive Schaltungsanord ¬ tion. The circuit arrangement comprises an input with a first El and a second input terminal E2, between which a DC supply voltage is applied, in particular the so-called intermediate circuit voltage U Zw . Between the input terminals El, E2 a Brü ¬ bridge circuit is coupled, which mainly comprises a first switch Sl and a second switch S2. The actual switch is connected in antiparallel in each case one freewheeling diode Dl or D2, where vorlie ¬ quietly is expressed by the dashed outline that in a MOSFET the respective freewheel diode ¬ is realized by the respective body diode. In contrast, when using bipolar transistors for the switches Sl, S2 would provide a separate freewheeling ¬ diode. Between the switches Sl, S2 a Halbbrückenmittel ¬ point HBM is formed, which is coupled via a lamp inductor LI with a first output terminal AI. Between the first output terminal AI and the second output terminal A2, a discharge lamp La is coupled. Pa ¬ rallel to the discharge lamp La is a resonant capacitor C R coupled. Between the second output terminal A2 and the second input terminal E2, a coupling capacitor C K is coupled. Parallel to the second switch S2, a trapezoidal capacitor C T is coupled.
Wie für den Fachmann offensichtlich sind andere Ausführungen von LRC-Resonanzkreisen möglich. Lediglich beispielhaft sei erwähnt, dass die Anzahl und Position von Trapezkondensator (en) , Koppelkondensator (en) und Reso- nanzkondensator (en) verändert werden kann, ohne dass dies einen Einfluss auf die vorliegende Erfindung hätte. As will be apparent to those skilled in the art, other embodiments of LRC resonant circuits are possible. By way of example only, the number and position of the trapezoidal capacitor (s), coupling capacitor (s), and resonant capacitor (s) may be varied without affecting the present invention.
Zur Messung des Stroms durch den zweiten Schalter S2 ist ein Shun t-Widerstand Rl vorgesehen, der seriell zum Schalter S2 gekoppelt ist. Zwischen den Schalter S2 und den Shunt-Widers tand Rl ist eine Induktivität L2 gekop¬ pelt. Die über der Induktivität L2 abfallende Spannung UL2 ist proportional zur zeitlichen Ableitung des Stroms IS2 durch die Induktivität L2. Die Spannung UL2 wird eben¬ so wie die Spannung URi, die über dem Shunt-Widerstand Rl abfällt, einer Verarbeitungsvorrichtung 12 zugeführt, die ausgelegt ist, an ihrem Ausgang AL ein Ansteuersignal für den Schalter S2 und an ihrem Ausgang AH ein Ansteuersignal für den Schalter Sl bereitzustellen. Die Ansteuersig- nale weisen eine Betriebsfrequenz f auf, die variiert werden kann. In der Verarbeitungsvorrichtung 12 ist eine Vergleichsvorrichtung vorgesehen, der die Spannung UL2 zugeführt wird. Sie ist ausgelegt, die Spannung UL2 gegen einen vorgebbaren Schwellwert zu vergleichen, wobei sie bei Feststellung eines Überschreitens des vorgebbaren Schwellwerts die Verarbeitungsvorrichtung 12 veranlasst, die Betriebsfrequenz f der Ansteuersignale für die Schal¬ ter Sl, S2 zu erhöhen. For measuring the current through the second switch S2, a Shun t resistor Rl is provided which is serially coupled to the switch S2. Tand between the switch S2 and the shunt resis Rl is an inductance L2 gekop ¬ pelt. The drop across the inductance L2 voltage U L 2 is proportional to the time derivative of the current I S 2 through the inductance L2. The voltage U L 2 is just ¬ as the voltage U R i, which drops across the shunt resistor Rl, a processing device 12 which is designed, at its output AL a drive signal for the switch S2 and at its output AH To provide drive signal for the switch Sl. The Ansteuersig- signals have an operating frequency f, which can be varied. In the processing device 12, a comparison device is provided, the voltage U L 2 is supplied. It is designed to compare the voltage U L 2 against a predefinable threshold, causing the processing device 12 to determine the operating frequency f of the control signals for the scarf ¬ ter Sl, S2 upon detection of exceeding the predetermined threshold value.
Fig. 2 zeigt eine detailliertere Darstellung eines Aus¬ schnitts der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Wie zu erken- nen ist, wird die über der Induktivität L2 abfallende Spannung UL2 einem Spannungsteiler zugeführt, der die ohmschen Widerstände R2 und R3 sowie eine Diode D3 um¬ fasst. Sein Abgriffspunkt ist mit der Steuerelektrode ei¬ nes Transistors S3 gekoppelt, der hier als steuerbarer Widerstand betrieben wird. Parallel zur Strecke Arbeits¬ elektrode-Bezugselektrode des Transistors S3 ist ein Kon¬ densator Cl gekoppelt, der zusammen mit einem ohmschen Widerstand R4 eine Vorrichtung zur Mittelwertbildung darstellt. Die Verarbeitungsvorrichtung 12 umfasst weiterhin eine Steuervorrichtung 10. Der ohmsche Widerstand R4 ist mit einem Eingang der Steuervorrichtung 10 gekoppelt. FIG. 2 shows a more detailed representation of an embodiment of the embodiment of a circuit arrangement according to the invention shown in FIG. 1. NEN is how to recognize, the voltage drop across the inductor L2 voltage U L 2 is supplied to a voltage divider D3 summarizes the resistors R2 and R3 and a diode to ¬. Its tapping point is coupled to the control electrode ei ¬ nes transistor S3, which is operated here as a controllable resistor. Parallel to the path working ¬ electrode reference electrode of the transistor S3 is a Kon ¬ capacitor Cl coupled, which represents a device for averaging together with an ohmic resistor R4. The processing device 12 further comprises a control device 10. The ohmic resistance R4 is coupled to an input of the control device 10.
Zur Funktionsweise: Ist der Schalter Sl leitend geschal¬ tet, fließt zunächst der Strom im Kreis Sl, LI, La. Wird nun der Schalter Sl sperrend geschaltet, treibt die Lam- pendrossel LI den Strom weiter. Dadurch wird zunächst der Trapezkondensator CT umgeladen. Wenn dieser umgeladen ist, wird die Diode D2 leitfähig, wodurch die Spannung über dem Schalter S2 nahezu Null wird. Der Schalter S2 muss während der Phase, während der die Diode D2 leitet, leitend geschaltet werden, um ein weiches Schalten zu ge¬ währleisten . Wird der Schalter S2 leitend geschaltet, fließt der Strom zunächst über den Schalter S2, die Lampendrossel LI und die Entladungslampe La. Dabei wird der Kondensator CR aufgeladen. Das Potential am Halbbrückenmittelpunkt HBM sinkt auf nahezu 0 V. Da das Potential am Punkt N infolge des aufgeladenen Kondensators CR größer als 0 V ist, fließt anschließend ein Strom von der Entladungslampe La über den Punkt N, die Lampendrossel LI durch den Schalter S2. Um möglichst viel Leistung zur Entladungslampe zu über¬ tragen, wird die Betriebsfrequenz f der Ansteuersignale für die Schalter Sl, S2 möglichst weit in Richtung der Resonanzfrequenz des LRC-Lastkreises abgesenkt. Dadurch ist wenig überschüssige Blindenergie im Lastkreis vorhan- den, wodurch sich nur geringe Verluste ergeben. For operation: If the switch Sl conductive scarf ¬ tet, initially the current flows in the circle Sl, LI, La. If the switch Sl is now switched to blocking, the lamp choke LI continues to drive the current. As a result, first the trapezoidal capacitor C T is reloaded. When it is recharged, the diode D2 becomes conductive, causing the voltage across the switch S2 to become almost zero. The switch S2 must be turned on during the phase during which the diode D2 conducts, to ensure a soft switching to ge ¬ . If the switch S2 is turned on, the current first flows through the switch S2, the lamp inductor LI and the discharge lamp La. In this case, the capacitor C R is charged. The potential at the half-bridge center HBM drops to nearly 0 V. Since the potential at point N due to the charged capacitor C R is greater than 0 V, then a current flows from the discharge lamp La via the point N, the lamp inductor LI through the switch S2. To as much power to the discharge lamp to carry ¬, the operating frequency f of the driving signals for the switches Sl, S2 is as far as possible lowered in the direction of the resonant frequency of the LRC load circuit. As a result, there is little excess reactive energy in the load circuit, resulting in only minor losses.
Dies führt jedoch dazu, dass nach dem Sperrendschalten des Schalters Sl der Strom durch die Lampendrossel LI so klein ist, dass er nicht mehr ausreicht, um den Trapez¬ kondensator CT vollständig umzuladen. Dadurch ist zu dem Zeitpunkt, zu dem der Schalter S2 leitend geschaltet wird, die Spannung am Halbbrückenmittelpunkt HBM ungleich Null. Als Konsequenz hiervon wird der Schalter S2 hart geschaltet . However, this means that after the Sperrendschalten of the switch Sl, the current through the lamp inductor LI is so small that it is not sufficient to completely reverse the charge of the trapezoidal ¬ capacitor C T. As a result, at the time when the switch S2 is turned on, the voltage at the half-bridge center HBM is not equal to zero. As a consequence, the switch S2 is switched hard.
In diesem Zusammenhang wird verwiesen auf die Fig. 3. Fig. 3a zeigt zunächst den zeitlichen Verlauf des Stroms IS2 durch den Schalter S2 sowie des Stroms ID2 durch die Diode D2 bei einer Dimensionierung der Betriebsfrequenz f größer als die Resonanzfrequenz f0 des Lastkreises. Erkennbar ist, dass über einen Zeitraum ti ein Strom ID2 durch die Diode D2 fließt, das heißt der lange Zeitraum ti für das Leitendschalten des Schalters S2 zur Verfügung steht . In this context, reference is made to FIG. 3. FIG. 3a firstly shows the time profile of the current I S 2 through the switch S 2 and of the current I D 2 through the diode D 2 when the operating frequency f is dimensioned greater than the resonant frequency f 0 of the diode load circuit. It can be seen that a current I D2 flows through the diode D2 over a period of time ti, that is to say the long period of time ti is available for the Leitendschalt the switch S2.
Wird nun die Betriebsfrequenz f abgesenkt auf einen Bereich in der Nähe von f0, jedoch noch auf der induktiven Seite der Resonanzfrequenz, das heißt f>«f0, siehe Fig. 3b, so ist der Zeitraum, währenddessen der Schalter S2 weich leitend geschaltet werden kann, geschrumpft auf den Zeitraum t2 · Now, if the operating frequency f is lowered to a range in the vicinity of f 0 , but still on the inductive side of the resonant frequency, that is f> «f 0 , see Fig. 3b, so is the period during which the switch S2 soft conductively connected can be shrunk to the period t 2 ·
Ein noch weiteres Absenken der Betriebsfrequenz f führt zu der Darstellung in Fig. 3c, bei der die Betriebsfre¬ quenz f « f0 ist. Hier ist kein Zeitraum mehr gegeben, in dem ein Strom durch die Diode D2 fließen würde. Die Schaltungsanordnung wird bei der Resonanzfrequenz f0 betrieben. In diesem Fall ist so wenig Blindenergie im Lastkreis vorhanden, dass der Peak des Stroms Is2 ledig¬ lich im Kreis des Schalters S2 und des Trapezkondensators CT fließt. Da zum Zeitpunkt des Peaks die Spannung über dem Schalter S2 ungleich Null ist, wird sämtliche im Tra¬ pezkondensator CT gespeicherte Energie in Wärme umge- setzt. Der Schalter S2 wird hart geschaltet. A still further lowering of the operating frequency f leads to the representation in Fig. 3c, in which the Betriebsfre acid sequence f "is f0. Here there is no longer a period in which a current would flow through the diode D2. The circuit is operated at the resonant frequency f 0 . In this case, so little reactive energy present in the load circuit, that the peak of the current I s2 single ¬ Lich flowing in the circuit of the switch S2 and the trapezoidal capacitor C T. Since the voltage across the switch S2 is at the time of the peak equal to zero, all stored in the Tra ¬ pezkondensator C T energy is converted into heat. The switch S2 is switched hard.
Ein genaues Einstellen der Betriebsfrequenz f, um ein Ergebnis wie in Fig. 3b dargestellt zu erhalten, ist in der Praxis nicht möglich, da sowohl die Zwischenkreisspannung UZw variiert, die Temperatur der Entladungslampe La und infolge der Alterung der Entladungslampe La deren Brenn¬ spannung. Erfindungsgemäß wird nun vorgesehen, die Be¬ triebsfrequenz zu ermitteln, an dem der in Fig. 3c dargestellte Peak des Stroms Is2 entsteht. Zu diesem Zweck wird die Spannung UL2, die über der Induktivität L2 ab- fällt, ausgewertet. Für diese gilt: UL2 = L2 · diS2/dt; sie spiegelt damit unmittelbar die zeitliche Ableitung des Stroms Is2 wieder. Wird nun festgestellt, dass die zeitliche Ableitung des Stroms Is2 eine vorgebbare Schwelle überschreitet, wird die Betriebsfrequenz der Schalter Sl, S2 derart verändert, dass diese sich weiter im induktiven Bereich befindet, also erhöht wird. Dadurch wird mehr induktive Blindleistung im Lastkreis zur Verfü¬ gung gestellt, so dass ein zuverlässiges Umschwingen und damit ein weiches Schalten sichergestellt werden kann. Accurate setting of the operating frequency f to obtain a result as shown in Fig. 3b, is not possible in practice, since both the DC link voltage U Zw varies, the temperature of the discharge lamp La and as a result of aging of the discharge lamp La whose Brenn ¬ voltage , According to the invention will now be provided to detect the loading ¬ operating frequency at which the peak of the current I s2 shown in Fig. 3c is formed. For this purpose, the voltage U L 2, which drops above the inductance L2, evaluated. For these, U L 2 = L 2 * di S 2 / dt; It thus directly reflects the time derivative of the current I s2 . If it is now established that the time derivative of the current I s2 exceeds a predefinable threshold, the operating frequency of the switches S 1, S 2 is changed in such a way that it continues to be in the inductive range, ie is increased. This more inductive reactive power in the load circuit for Availability checked ¬ supply is provided so that a reliable reoscillation and soft switching can be ensured.
Wird wie in Fig. 2 dargestellt, die Summe aus UL2 und URi der Vergleichsvorrichtung zugeführt, so ist dies unschäd¬ lich, da zum Zeitpunkt des Peaks von Is2, siehe Fig. 3c, der Strom durch den Widerstand Rl sehr klein und damit unrelevant ist. Is as shown in FIG. 2, the sum of U L 2 and U R i supplied to the comparison means, so this is unschäd ¬ Lich, since at the time of the peak of I s2, see Fig. 3c, the current through the resistor Rl very small and therefore irrelevant.
Bei einer bevorzugten Realisierung wurde für die Ansteu- ervorrichtung 12 ein Baustein verwendet, der so ausgelegt, dass er die Betriebsfrequenz der Ansteuersignale an seinen Ausgängen AH und AL erhöht, je mehr Strom aus dem Anschluss, an den der ohmsche Widerstand R4 angeschlossen ist, über den ohmschen Widerstand R4 durch den Transistor S3 fließt. In a preferred embodiment, a device was used for the drive device 12, which is designed so that it increases the operating frequency of the drive signals at its outputs AH and AL, the more current from the terminal to which the ohmic resistor R4 is connected via the ohmic resistor R4 flows through the transistor S3.

Claims

Ansprüche claims
1. Schaltungsanordnung zum Betreiben mindestens einer Entladungslampe (La) mit 1. Circuit arrangement for operating at least one discharge lamp (La) with
- einem Eingang mit einem ersten (El) und einem zweiten Eingangsanschlus s (E2) zum Koppeln mit einer Versorgungsgleichspannung (UZw) ; - An input with a first (El) and a second Eingangsanschlus s (E2) for coupling with a DC supply voltage (U Zw );
- einem Ausgang mit einem ersten (AI) und einem zweiten Ausgangsanschluss (A2) zum Koppeln mit der mindestens einen Entladungslampe (La) ;  an output having a first (AI) and a second output terminal (A2) for coupling to the at least one discharge lamp (La);
- einer Brückenschaltung mit mindestens einem ersten (Sl) und einem zweiten elektronischen Schalter (S2), wobei eine Serienschaltung des ersten (Sl) und des zweiten elektronischen Schalters (S2) unter Ausbildung eines ersten Brückenmittelpunkts (HBM) zwischen den ersten (El) und den zweiten Eingangsanschluss (E2) gekoppelt ist;  - A bridge circuit having at least a first (Sl) and a second electronic switch (S2), wherein a series circuit of the first (Sl) and the second electronic switch (S2) to form a first bridge center point (HBM) between the first (El) and the second input terminal (E2) is coupled;
- einem LRC-Resonanzlastkreis mindestens zweiter Ord¬ nung mit einer Lampendrossel (LI), die zwischen den ersten Brückenmittelpunkt (HBM) und den ersten Aus¬ gangsanschluss (AI) gekoppelt ist, und mindestens einem, parallel zu einem der elektronischen Schalter (Sl, S2) gekoppelten Trapezkondensator (CT) ; und- an LRC resonant load circuit at least second Ord ¬ voltage having a lamp inductor (LI), the (HBM) and the first off ¬ is between the first bridge center point coupled to input terminal (AI), and at least one (parallel to one of the electronic switch S, S2) coupled trapezoidal capacitor (C T ); and
- einer Steuervorrichtung (10) zur Ansteuerung zumindest des ersten (Sl) und des zweiten elektronischen Schalters (S2) mit einem Ansteuersignal (AH, AL) , wobei das Ansteuersignal (AH, AL) eine Betriebsfre¬ quenz (f) zum Betrieb des LRC-Resonanzlastkreises im Frequenzbereich mit induktiver Phasenlage aufweist; dadurch gekennzeichnet, - A control device (10) for controlling at least the first (Sl) and the second electronic switch (S2) with a drive signal (AH, AL), wherein the drive signal (AH, AL) a Betriebsfre ¬ frequency (f) for the operation of the LRC -Resonanzlastkreises in the frequency range with inductive phase position has; characterized,
dass die Schaltungsanordnung weiterhin umfasst: - eine Ermittlungsvorrichtung (L2) , die ausgelegt ist, die zeitliche Ableitung des Stroms (Is2) durch zu¬ mindest einen der elektronischen Schalter (Sl, S2) zu ermitteln; und that the circuit arrangement further comprises: - A determination device (L2), which is designed to determine the time derivative of the current (Is 2 ) by ¬ at least one of the electronic switches (Sl, S2); and
- eine Vergleichsvorrichtung (R2, D3, R3, S3, Cl, R4), die mit der Ermittlungsvorrichtung (L2) gekoppelt und ausgelegt ist, den Wert der zeitlichen Ableitung des Stroms (Is2) durch zumindest einen der elektro¬ nischen Schalter (Sl, S2) gegen einen vorgebbaren Schwellwert zu vergleichen, wobei die Vergleichsvorrichtung (R2, D3, R3, S3, Cl, R4 ) weiterhin ausgelegt ist, bei Feststellung eines Überschreitens des vorgebbaren Schwellwerts die Steuervorrichtung (10) derart anzusteuern, dass diese die Betriebsfrequenz (f) des Ansteuersignais (AH, AL) erhöht. - A comparison device (R2, D3, R3, S3, Cl, R4), which is coupled to the determination device (L2) and adapted to the value of the time derivative of the current (Is 2 ) by at least one of the electronic ¬ African switch (Sl , S2) to compare with a predefinable threshold value, wherein the comparison device (R2, D3, R3, S3, Cl, R4) is further designed to control the control device (10) upon detection of exceeding the predetermined threshold value such that the operating frequency ( f) of the drive signal (AH, AL) increases.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2. Circuit arrangement according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Steuervorrichtung (10) ausgelegt ist, die Be¬ triebsfrequenz (f) zu erhöhen. that the control device (10) is adapted to increase the loading ¬ operating frequency (f).
3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, 3. Circuit arrangement according to one of claims 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Steuervorrichtung (10) ausgelegt ist, die Be¬ triebsfrequenz (f) ausgehend von einem vorgebbaren Anfangswert zu verringern solange kein Überschreiten des vorgebbaren Schwellwerts für den Wert der zeitlichen Ableitung des Stroms (Is2) durch zumindest einen der elektronischen Schalter (Sl, S2) festgestellt wird. that the control device (10) is adapted to the loading ¬ operating frequency (f), starting to decrease from a predetermined initial value as long as no exceeding of the predetermined threshold value for the value of the time derivative of the current (Is 2) by at least one of the electronic switches (Sl, S2) is detected.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. Circuit arrangement according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Ermittlungsvorrichtung (L2) einen seriell zum ersten (Sl) oder zweiten elektronischen Schalter (S2) gekoppelten Shunt-Widerstand (Rl) umfasst.  the determination device (L2) comprises a shunt resistor (R1) coupled serially to the first (S1) or second electronic switch (S2).
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, 5. Circuit arrangement according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Ermittlungsvorrichtung (L2) weiterhin eine Differenziervorrichtung umfasst, die ausgelegt ist, die zeitliche Ableitung des Stroms (Is2) durch den Shunt-Widerstand (Rl) zu ermitteln. in that the determining device (L2) further comprises a differentiating device which is designed to determine the time derivative of the current (Is 2 ) through the shunt resistor (Rl).
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, 6. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized
dass die Ermittlungsvorrichtung eine Induktivität (L2) umfasst, die seriell zum ersten (Sl) oder zweiten e- lektronischen Schalter (S2) gekoppelt ist.  in that the determining device comprises an inductance (L2) which is coupled in series to the first (S1) or second electronic switch (S2).
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, 7. Circuit arrangement according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Vergleichsvorrichtung (R2, D3, R3, S3, Cl, R4) einen Spannungsteiler (R2, D3, R3) umfasst, der zumindest der Induktivität (L2) parallel geschaltet ist, wobei der Abgriffspunkt des Spannungsteilers (R2, D3, R3) mit der Steuerelektrode eines steuerbaren Wi¬ derstands (S3) gekoppelt ist. the comparison device (R2, D3, R3, S3, C1, R4) comprises a voltage divider (R2, D3, R3) which is connected in parallel with at least the inductance (L2), the tapping point of the voltage divider (R2, D3, R3) is coupled to the control electrode of a controllable resistance ¬ (S3).
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, 8. Circuit arrangement according to claim 7,
dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsteiler (R2, D3, R3) eine Diode (D3) umfasst, wobei die Diode (D3) zwischen den mit der In¬ duktivität (L2) gekoppelten Anschluss des Spannungs¬ teilers (R2, D3, R3) und den Abgriffspunkt des Span¬ nungsteilers (R2, D3, R3) gekoppelt ist. characterized, includes that the voltage divider (R2, D3, R3) includes a diode (D3), said diode (D3) between the productivity with the in ¬ (L2) coupled to the terminal of the voltage ¬ divider (R2, D3, R3) and the tapping point of the Voltage divider ¬ (R2, D3, R3) is coupled.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, 9. Circuit arrangement according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass zwischen die Arbeitselektrode des steuerbaren Wi¬ derstands (S3) und die Steuervorrichtung (10) eine Vorrichtung (R4, Cl) zur Mittelwertbildung gekoppelt ist . in that a device (R4, C1) for averaging is coupled between the working electrode of the controllable resistor (S3) and the control device (10).
10. Verfahren zum Betreiben mindestens einer Entladungslampe (La) an einer Schaltungsanordnung mit einem Eingang mit einem ersten (El) und einem zweiten Eingangs- anschluss (E2) zum Koppeln mit einer Versorgungs¬ gleichspannung ( Uzw) ; einem Ausgang mit einem ersten (AI) und einem zweiten Ausgangsanschluss (A2) zum Kop¬ peln mit der mindestens einen Entladungslampe (La) ; einer Brückenschaltung mit mindestens einem ersten (Sl) und einem zweiten elektronischen Schalter (S2) , wobei eine Serienschaltung des ersten (Sl) und des zweiten elektronischen Schalters (S2) unter Ausbildung eines ersten Brückenmittelpunkts (HBM) zwischen den ersten (El) und den zweiten Eingangsanschluss (E2) gekoppelt ist; einem LRC-Resonanzlastkreis mindestens zweiter Ordnung mit einer Lampendrossel (LI) , die zwischen den ersten Brückenmittelpunkt (HBM) und den ers¬ ten Ausgangsanschluss (AI) gekoppelt ist und mindes¬ tens einem, parallel zu einem der elektronischen Schalter (Sl, S2) gekoppelten Trapezkondensator (CT) ; und einer Steuervorrichtung (10) zur Ansteuerung zumindest des ersten (Sl) und des zweiten elektronischen Schalters (S2) mit einem Ansteuersignal (AH, AL) , wo¬ bei das Ansteuersignal (AH, AL) eine Betriebsfrequenz (f) zum Betrieb des LRC-Resonanzlastkreises im Fre¬ quenzbereich mit induktiver Phasenlage aufweist; 10. A method for operating at least a discharge lamp (La) at a circuit arrangement comprising an input having a first (El) and a second input terminal (E2) for coupling to a supply ¬ DC voltage (Uzw); an output with a first (AI) and a second output terminal (A2) for Kop ¬ PelN with the at least one discharge lamp (La); a bridge circuit having at least a first (Sl) and a second electronic switch (S2), wherein a series connection of the first (Sl) and the second electronic switch (S2) to form a first bridge center (HBM) between the first (El) and the second input terminal (E2) is coupled; an LRC resonant load circuit at least second order having a lamp inductor (LI), which is between the first bridge center point (HBM) and the ers ¬ th output terminal (AI) is coupled and Minim ¬ least one, parallel to one of the electronic switches (Sl, S2) coupled trapezoidal capacitor (C T ); and a control device (10) for controlling at least the first (Sl) and the second electronic switch (S2) with a drive signal (AH, AL), where ¬ in the drive signal (AH, AL) an operating frequency (f) for operating the LRC Resonant load circuit in Fre ¬ frequency range with inductive phase position having;
gekennzeichnet durch folgende Schritte: characterized by the following steps:
a) Ermitteln der zeitlichen Ableitung des Stroms (Is2) durch zumindest einen der elektronischen Schalter (Sl, S2); a) determining the time derivative of the current (Is 2 ) by at least one of the electronic switches (Sl, S2);
b) Vergleichen des Werts der zeitlichen Ableitung des Stroms (Is2) durch zumindest einen der elektroni¬ schen Schalter (Sl, S2) gegen einen vorgebbaren Schwellwert; und b) comparing the value of the time derivative of the current (Is 2 ) by at least one of the electronic switch ¬ (Sl, S2) against a predetermined threshold value; and
c) Erhöhen der Betriebsfrequenz (f) des Ansteuersig- nals (AH, AL) bei Feststellung eines Überschreitens des vorgebbaren Schwellwerts in Schritt b) . c) increasing the operating frequency (f) of the Ansteuersig- signals (AH, AL) upon detection of exceeding the predetermined threshold in step b).
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011084274A1 (en) * 2011-10-11 2013-04-11 Bag Engineering Gmbh Method and device for monitoring current peaks in an electronic ballast
CN103517535A (en) * 2013-09-13 2014-01-15 东南大学 Metal halide lamp driving circuit

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003530813A (en) * 2000-04-10 2003-10-14 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Energy converter with control circuit
US7436127B2 (en) * 2005-11-03 2008-10-14 International Rectifier Corporation Ballast control circuit
EP2201669B1 (en) * 2007-09-18 2017-06-21 Nxp B.V. Control method for a half bridge resonant converter for avoiding capacitive mode
DE102007044483B4 (en) * 2007-09-18 2019-11-14 Infineon Technologies Austria Ag Protection circuit for protecting a half-bridge circuit

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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