Auswertung der VersorgungsSpannung Evaluation of the supply voltage
von Betriebsgeräten für Leuchtmittel of control gear for bulbs
Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Betriebsgeräte für Leuchtmittel (Gasentladungslampen, Halogen, LED, OLED) und insbesondere die Auswertung der VersorgungsSpannung dieser Betriebsgeräte. The invention relates generally to the field of control gear for lamps (gas discharge lamps, halogen, LED, OLED) and in particular the evaluation of the supply voltage of these operating devices.
Grundlage dieser „Auswertung" ist dabei stets ein ausgehend von der VersorgungsSpannung gespeister Zweig, der zusätzlich zu dem Zweig vorliegt, mittels dem die Leuchtmittel mit Leistung versorgt werden. The basis of this "evaluation" is always a starting from the supply voltage supplied branch, which is in addition to the branch, by means of which the lamps are supplied with power.
Aus der EP 0 939 476 Bl ist eine Einrichtung mit einem Brückengleichrichter, der in einem ersten Zustand eines Notbetriebes in einen Sicherheitsstromversorgungszweig eingeschaltet wird. Die Einrichtung enthält Schaltelemente, die bestimmte, nur für den Notbetrieb vorgesehene Leuchten nur dann mit der am Eingang anliegenden VersorgungsSpannung verbinden, wenn die Versorgungsspannung eine konstante oder nur aus positiven Halbwellen bestehende Gleichspannung ist, nicht aber, wenn die VersorgungsSpannung eine Wechselspannung ist. Eine genaue Differenzierung unterschiedlicher VersorgungsSpannungen im Gleich- und Wechselspannungsbereich ist nicht möglich. From EP 0 939 476 B1 is a device with a bridge rectifier, which is turned on in a first state of an emergency operation in a safety power supply branch. The device includes switching elements that connect certain intended only for emergency lights only with the voltage applied to the input supply voltage when the supply voltage is a constant or only positive half-waves existing DC voltage, but not if the supply voltage is an AC voltage. A precise differentiation of different supply voltages in the DC and AC voltage range is not possible.
Weiter ist aus der DE 10 2007 040 555 AI ein Verfahren und eine Schaltung zum Identifizieren der Art einer Spannung Vmains bekannt, die in zwei von drei verschiedenen zeitlichen Spannungs-Verlaufsformen vorliegt. Die Schaltung enthält einen Brückengleichrichter, von dem zwei Messstromkreise ausgehen, wobei in dem einen Messtromkreis positive Stromanteile und in dem anderen negative Stromanteile
fließen. Die Identifizierung der Art der anliegenden Spannung erfolgt durch einen Auswerteschaltungsteil. Furthermore, DE 10 2007 040 555 A1 discloses a method and a circuit for identifying the type of voltage Vmains, which is present in two of three different temporal voltage waveforms. The circuit includes a bridge rectifier, from which two measuring circuits emanate, with positive current components in one measuring circuit and negative current components in the other flow. The identification of the type of applied voltage is performed by an evaluation circuit part.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhafte Auswertung der Versorgungsspannung zusätzlich zu der Weiterleitung der VersorgungsSpannung zu den Leuchtmitteln bereitzustellen . The invention has for its object to provide an advantageous evaluation of the supply voltage in addition to the forwarding of the supply voltage to the bulbs.
Unter „Auswertung" gemäss der Erfindung ist dabei einer oder mehrere der folgenden Aspekte zu verstehen: By "evaluation" according to the invention is meant one or more of the following aspects:
Erfassung wenigstens eines Parameters der VersorgungsSpannung (Polarität, AC/DC-Erkennung, Amplitude, Frequenz ...) , Detecting at least one parameter of the supply voltage (polarity, AC / DC detection, amplitude, frequency ...),
Erfassung von eingehenden Signalen, die die Versorgungsspannung als Träger verwenden, und/oder Detection of incoming signals that use the supply voltage as a carrier, and / or
- Bereitstellung einer Spannungsversorgung. - Provision of a power supply.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter. The object is solved by the features of the independent claims. The dependent claims further form the central idea of the invention in a particularly advantageous manner.
Die Erfindung geht dabei von der DE 10 2007 040 555 AI aus und entwickelt diese dahingehend weiter, dass eine Analyseschaltung vorgesehen ist, welche die Ströme der beiden Messstromkreise aus der DE 10 2007 040 555 AI bspw. zur Ermittlung der gewünschten Parameters der anliegenden Spannung weiter auswertet und analysiert.
Kurze Beschreibung der Erfindung The invention is based on DE 10 2007 040 555 AI and further develops this to the effect that an analysis circuit is provided, which further the currents of the two measuring circuits from DE 10 2007 040 555 AI, for example, to determine the desired parameters of the applied voltage evaluates and analyzes. Brief description of the invention
In einem ersten Aspekt stellt die Erfindung ein Vorschaltgerät bereit mit separaten Messkreisen, um eine von einem Gleichrichtungsmittel gleichgerichtete Spannung in eine positive und eine negative Spannungskomponente zerlegen, wobei die Spannung z. B. als Wechselspannung, als pulsierende Gleichspannung oder als konstante Gleichspannung vorliegen kann, einer Auswerteschaltung, welcher die Spannungskomponenten der beiden Messstromkreise zur Identifizierung der Art der anliegenden Spannung auswertet, und einer Analyseschaltung, die über einen AD-Wandler die Spannungskomponenten analysiert, und weitere Merkmale der Spannung berechnet , z.B. ein Vorliegen einer Überspannung insbesondere durch Verpolung, eines Amplitudenwerts, eines Mittelwerts der Spannung und/oder einer auf die Spannung aufmodulierten Information. In a first aspect, the invention provides a ballast having separate measurement circuits for decomposing a voltage rectified by a rectifying means into a positive and a negative voltage component, the voltage being e.g. As an AC voltage, as a pulsating DC voltage or constant DC voltage may be present, an evaluation circuit which evaluates the voltage components of the two measuring circuits for identifying the type of voltage applied, and an analysis circuit which analyzes the voltage components via an AD converter, and further features the voltage is calculated, eg presence of an overvoltage, in particular by reverse polarity, an amplitude value, an average value of the voltage and / or an information modulated onto the voltage.
Die Analyseschaltung kann eine Frequenz der Spannung oder einen Spannungswert ermitteln. The analysis circuit may determine a frequency of the voltage or a voltage value.
Der AD-Wandler kann adaptiv sein und aufgrund einer Frequenz der Spannung ein Zeitfenster für eine Messung der Spannungskomponenten vorgeben. The AD converter may be adaptive and may dictate a time window for measuring the voltage components based on a frequency of the voltage.
Die Analyseschaltung kann die Spannungskomponenten über eine Periode der Spannung messen. The analysis circuit may measure the voltage components over a period of the voltage.
Die Analyseschaltung für die Berechnung abhängig von der Erkannten Spannung unterschiedliche Faktoren verwenden kann. The analysis circuit may use different factors depending on the detected voltage for the calculation.
Die Faktoren können davon abhängen, ob eine Klemmung vorgesehen ist.
Die Analyseschaltung die Nulldurchgänge der Spannung ermitteln kann. In der Analyseschaltung kann mindestens ein Schwellwert vorgesehen sein und die Analyseschaltung kann die anliegende Spannung aufgrund ihres Verhaltens im Bezug auf den mindestens einen Schwellwert erkennen. In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine Schaltung zum Analysieren einer Spannung, insbesondere der einem Vorschaltgerät zugeführten Versorgungsspannung bereit, die in mindestens zwei von mindestens drei verschiedenen zeitlichen Verlaufsformen, wie z. B. als Wechselspannung, als pulsierende Gleichspannung oder als konstante Gleichspannung vorliegen kann, mit Gleichrichtungsmitteln für die vorliegende Spannung, wobei die Gleichrichtungsmittel so ausgebildet sind, dass sie die vorliegende Spannung in eine positive und eine negative Spannungskomponente zerlegen, dass jede der beiden Spannungskomponenten eine Spannungsquelle für einen separaten Messstromkreis bildet, und einer Auswerteschaltung, welche die Ströme der beiden Messstromkreise zur Identifizierung der Art der anliegenden Spannung auswertet, wobei die Schaltung eine Analyseschaltung umfasst, die über einen AD-Wandler die Spannungskomponenten analysiert, und weitere Merkmale der Spannung berechnet , z.B. ein Vorliegen einer Überspannung insbesondere durch Verpolung, eines Amplitudenwerts, eines Mittelwerts der Spannung und/oder einer auf die Spannung aufmodulierten Information. The factors may depend on whether clamping is provided. The analysis circuit can determine the zero crossings of the voltage. At least one threshold value may be provided in the analysis circuit and the analysis circuit may detect the applied voltage based on its behavior with respect to the at least one threshold value. In a further aspect, the invention provides a circuit for analyzing a voltage, in particular supplied to a ballast supply voltage, which in at least two of at least three different time courses, such. B. as AC voltage, as a pulsating DC voltage or as a constant DC voltage, with rectification means for the present voltage, wherein the rectifying means are designed so that they decompose the present voltage into a positive and a negative voltage component, that each of the two voltage components is a voltage source forms a separate measuring circuit, and an evaluation circuit, which evaluates the currents of the two measuring circuits for identifying the type of applied voltage, the circuit comprises an analysis circuit which analyzes the voltage components via an AD converter, and calculates further characteristics of the voltage, eg presence of an overvoltage, in particular by reverse polarity, an amplitude value, an average value of the voltage and / or an information modulated onto the voltage.
In noch einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine Verfahren zum Analysieren einer Spannung bereit, die
mindestens in zwei von mindestens drei verschiedenen zeitlichen Verlaufsformen, wie z. B. als Wechselspannung, als pulsierende Gleichspannung oder als konstante Gleichspannung vorliegen kann, wobei die vorliegende Spannung gleichgerichtet wird, derart, dass sie in eine positive und eine negative Spannungskomponente zerlegt wird, dass die beiden Spannungskomponenten als Spannungsquellen für zwei Messstromkreise verwendet werden, und dass die Ströme in den beiden Messstromkreisen zur Identifizierung der Art der vorliegenden Spannung ausgewertet werden, wobei eine Analyseschaltung über einen AD-Wandler dieIn yet another aspect, the invention provides a method of analyzing a voltage that at least in two of at least three different time courses, such. B. as AC voltage, as a pulsating DC voltage or as a constant DC voltage, wherein the present voltage is rectified, such that it is decomposed into a positive and a negative voltage component, that the two voltage components are used as voltage sources for two measuring circuits, and that the currents in the two measuring circuits are evaluated to identify the type of voltage present, wherein an analysis circuit via an AD converter the
Spannungskomponenten analysiert, und weitere Merkmale der Spannung berechnet, z.B. ein Vorliegen einer Überspannung insbesondere durch Verpolung, eines Amplitudenwerts, eines Mittelwerts der Spannung und/oder einer auf die Spannung aufmodulierten Information. Voltage components analyzed, and other features of the voltage calculated, e.g. presence of an overvoltage, in particular by reverse polarity, an amplitude value, an average value of the voltage and / or an information modulated onto the voltage.
Weitere Aspekte der Erfindung werden mit Blick auf die Zeichnungen im Folgenden beschrieben. Further aspects of the invention will be described below with reference to the drawings.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer Schaltung nach Fig. 1 shows a circuit diagram of a circuit according to
der Erfindung. the invention.
Fig. 2 zeigt Spannungsverläufe an einzelnen Fig. 2 shows voltage waveforms to individual
Punkten der Schaltung bei den unterschiedlichen Versorgungsspannungsarten . Fig. 3 zeigt ein Schaltbild einer Schaltung nach Points of the circuit at the different supply voltage types. Fig. 3 shows a circuit diagram of a circuit according to
der Erfindung.
Fig. 4 veranschaulicht verschiedene Faktoren für the invention. Fig. 4 illustrates various factors for
Berechnungen zur Spannung Vmains . Calculations for voltage V ma ins.
Fig. 5 veranschaulicht Faktoren zur Berechnung für Fig. 5 illustrates factors for calculation for
Berechnungen VmainS , wenn eine Klemmung Calculations V ma in S , if a clamping
vorliegt . present.
Figs . 6-10 zeigen Spannungsverläufe an Figs. 6-10 show voltage curves
verschiedenen Punkten der Schaltung bei unterschiedlichen Versorgungsspannungsarten . different points of the circuit at different supply voltage types.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung Zunächst soll die Fig. 1 nach dem Stand der Technik beschrieben werden, von dem die Erfindung ausgeht. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION First of all, Fig. 1 will be described according to the prior art from which the invention proceeds.
Die auszuwertende VersorgungsSpannung mains liegt am Eingang der Schaltung an, die Teil eines elektronischen Vorschaltgerätes (EVG) ist. Sie kann als Wechselspannung mit aufeinander folgenden Halbwellen unterschiedlicher Polarität, als pulsierende Gleichspannung mit aufeinander folgenden Halbwellen gleicher Polarität, als konstante Gleichspannung (positive/negative) oder als Nullspannung (keine Spannung) vorliegen. The supply voltage ma in s to be evaluated is applied to the input of the circuit, which is part of an electronic ballast (ECG). It can be present as an alternating voltage with successive half-waves of different polarity, as a pulsating direct voltage with successive half-waves of the same polarity, as a constant direct voltage (positive / negative) or as a zero voltage (no voltage).
Anhand der Schaltung aus Fig. 1 soll zunächst erklärt werden, wie die Art der Spannung identifiziert werden kann. Die Spannung passiert zunächst ein Störfilter, der aus zwei symmetrischen Drosseln/Induktivitäten LI und L2 und einem Kondensator Cl besteht, der die parallelen Drosseln verbindet. Der Ausgang des Störfilters liegt an Anschlüssen 1 und 2 der einen Diagonalen eines Brückengleichrichters B an,
der von vier Brückendioden Dl, D2, D3 und D4 gebildet ist. Ein Anschluss 4 der anderen Diagonalen des Brückengleichrichters B liegt an Masse M. Der andere Anschluss 3 der anderen Brückendiagonalen führt eine Spannung, die weiterverarbeitet wird, wobei es hier unwichtig, in welcher Weise die Weiterverarbeitung erfolgt. The circuit of FIG. 1 will first explain how the type of voltage can be identified. The voltage first passes through a noise filter, which consists of two symmetrical reactors / inductors LI and L2 and a capacitor Cl, which connects the parallel reactors. The output of the noise filter is applied to terminals 1 and 2 of the one diagonal of a bridge rectifier B, which is formed by four bridge diodes Dl, D2, D3 and D4. A terminal 4 of the other diagonal of the bridge rectifier B is grounded M. The other terminal 3 of the other bridge diagonal leads a voltage that is further processed, it does not matter how the processing is done here.
Für die nachfolgende Beschreibung und die entsprechenden Darstellungen in den einzelnen Figuren sei der Einfachheit angenommen, dass die am Eingang des Störfilters anliegende VersorgungsSpannung Vmains durch den Störfilter keine Veränderung erfährt, dass also die VersorgungsSpannung Vmains auch an den Anschlüssen 1 und 2 des Brückengleichrichters B anliegt . For the following description and the corresponding representations in the individual figures, the simplicity is assumed that the voltage applied to the input of the noise filter V mains through the noise filter undergoes no change, so that the supply voltage V ma ins also at the terminals 1 and 2 of the bridge rectifier B is present.
Die Schaltung enthält zwei Messstromkreise Ml und M2. Der erste Messstromkreis Ml ist in strichpunktierten Linien dargestellt; der zweite Messstromkreis M2 ist in gestrichelten Linien dargestellt. The circuit contains two measuring circuits Ml and M2. The first measuring circuit Ml is shown in dash-dotted lines; the second measuring circuit M2 is shown in dashed lines.
Der Strom des ersten Messstromkreises Ml geht vom Anschluss 1 des Brückengleichrichters B aus und fließt weiter durch einen separaten Widerstand Rl, einen beiden Stromkreisen gemeinsamen Vorwiderstand R3 , einen ebenfalls beiden Stromkreisen gemeinsamen Messwiderstand R4, über Masse M, durch die Brückendiode D3 zu dem Anschluss 2 des Brückengleichrichters . The current of the first measuring circuit Ml starts from the terminal 1 of the bridge rectifier B and flows through a separate resistor Rl, a two resistors R3 common resistor, a common measuring resistor R4 also two circuits, via ground M, through the bridge diode D3 to the terminal. 2 of the bridge rectifier.
Der Strom des zweiten Messstromkreises M2 geht von dem Anschluss 2 des Brückengleichrichters B aus und fließt weiter durch den separaten Widerstand R2, den gemeinsamen Vorwiderstand R3 , den gemeinsamen Messwiderstand R4, über
Masse M, durch die Brückendiode D4 zu dem Anschluss 1 des Brückengleichrichters B. The current of the second measuring circuit M2 starts from the terminal 2 of the bridge rectifier B and continues to flow through the separate resistor R2, the common series resistor R3, the common measuring resistor R4 Mass M, through the bridge diode D4 to the terminal 1 of the bridge rectifier B.
An den Anschlüssen 1 und 2 der einen Brückendiagonalen entstehen zwei TeilSpannungen unterschiedlicher Polarität, die die Spannungsquellen für die beiden Messstromkreise Ml und M2 bilden und Ursache für den Fluss der Ströme in den beiden Messstromkreisen sind. In dem Messstromkreis Ml fließt Strom, solange der Anschluss 1 positiv ist und der Anschluss 2 negativ. Umgekehrt fließt in dem Messstromkreis M2 Strom, wenn der Anschluss 2 positiv und der Anschluss 1 negativ ist. Wenn Vmains eine Wechselspannung mit wechselnden positiven und negativen Netzhalbwellen ist, so ergibt die Betrachtung, dass ein Strom während der positiven Netzhalbwelle durch den Messstromkreis Ml fließt, während durch den Messstromkreis M2 ein Strom während der negativen Netzhalbwelle fließt. Beide Ströme fließen allerdings - wie die Pfeile andeuten - durch den Vorwiderstand R3 und den Messwiderstand R4 in gleicher Richtung. Um die durch den Messwiderstand R4 fließenden Ströme danach unterscheiden zu können, ob sie zum Messstromkreis Ml oder zum Messstromkreis M2 gehören, sind die Widerstandswerte der separaten Widerstände Rl und R2 unterschiedlich gewählt. Dadurch sind auch die Ströme der beiden Messstromkreise Ml und M2 unterschiedlich, denn der Widerstand Rl gehört nur zum Messstromkreis Ml und der Widerstand R2 nur zum Messstromkreis M2. At the terminals 1 and 2 of a bridge diagonal two partial voltages of different polarity, which form the voltage sources for the two measuring circuits Ml and M2 and cause the flow of currents in the two measuring circuits. Current flows in the measuring circuit M1 as long as the terminal 1 is positive and the terminal 2 is negative. Conversely, current flows in the measuring circuit M2 when the terminal 2 is positive and the terminal 1 is negative. If V mains is an alternating voltage with alternating positive and negative line half-waves, the result is that a current flows through the measuring circuit M 1 during the positive half-cycle while a current flows through the measuring circuit M2 during the negative half-line. However, both currents flow - as the arrows indicate - through the series resistor R3 and the measuring resistor R4 in the same direction. In order to distinguish the currents flowing through the measuring resistor R4 according to whether they belong to the measuring circuit M1 or to the measuring circuit M2, the resistance values of the separate resistors R1 and R2 are chosen differently. As a result, the currents of the two measuring circuits Ml and M2 are different, because the resistor Rl belongs only to the measuring circuit Ml and the resistor R2 only to the measuring circuit M2.
Der Spannungsabfall über den Messwiderstand R4 wird durch eine Auswerteschaltung ausgewertet, die einen Entstör- Kondensator C2 und zwei Komparatoren Kl und K2 umfasst . Die
an dem Messwiderstand R4 abfallende Spannung ist mit Vac/dc bezeichnet. Dem Komparator 1 wird einerseits die über R4 abfallende Messspannung zugeführt und andererseits als Schwellwert die Spannung Vref/high . Dem Komparator K2 wird ebenfalls die über den Messwiderstand R4 abfallende Messspannung Vac/dc zugeführt und dazu als Schwellwert die Spannung Vref/iow . The voltage drop across the measuring resistor R4 is evaluated by an evaluation circuit comprising a suppression capacitor C2 and two comparators K1 and K2. The voltage dropping across the measuring resistor R4 is denoted V ac / d c. The comparator 1, on the one hand, receives the measuring voltage drop across R4 and, on the other hand, the voltage V ref / high as a threshold value. The comparator K2 is likewise supplied with the measuring voltage V ac / dc which drops across the measuring resistor R4 and, to this end, the voltage V re f / iow as the threshold value.
Für die weiteren Betrachtungen wird vorausgesetzt, dass der separate Widerstand R2 grösser als der separate Widerstand Rl ist. Das bedeutet, dass der Strom in den ersten Messstromkreis Ml grösser ist, als der Strom in dem zweiten Messstromkreis M2. For the further considerations, it is assumed that the separate resistor R2 is greater than the separate resistor Rl. This means that the current in the first measuring circuit M1 is greater than the current in the second measuring circuit M2.
In Fig. 2 sind im oberen Teil verschiedene Fälle für Arten der VersorgungsSpannung Vmains gezeigt. Im unteren Teil sind die am Messwiderstand R4 abfallenden Spannungen dargestellt. In Fig. 2, various cases for types of supply voltage V mains are shown in the upper part. The lower part shows the voltage drop across the measuring resistor R4.
In Abschnitt A von Fig. 2 (oben) besteht die VersorgungsSpannung Vmains aus positiven und negativen Netzhalbwellen. An dem Messwiderstand R4 fällt dadurch eine Spannung ab, die aus positiven Halbwellen besteht, und zwar wechselweise aus solchen mit höherer und solchen mit niedrigerer Amplitude. Die Halbwellen mit höherer Amplitude sind kennzeichnend für den Strom in dem zweiten Messstromkreis Ml, während die Halbwellen mit niedrigerer Amplitude kennzeichnend für den Strom im ersten Messstromkreis M2 sind. Dies Abschnitt A von Fig. 2 unten dargestellt . In section A of FIG. 2 (top), the supply voltage V ma i ns consists of positive and negative half-circuits. At the measuring resistor R4 thereby drops a voltage consisting of positive half-waves, alternately from those with higher and those with lower amplitude. The higher amplitude halfwaves are indicative of the current in the second sense circuit M1, while the lower amplitude halfwaves are indicative of the current in the first sense M2. This section A of Fig. 2 shown below.
Die Bewertung des Spannungsverlaufes in den beiden Komparatoren Kl und K2 erfolgt dadurch, dass der Komparator K2 mit dem niedrigeren Schwellwert Vref/iow an seinem Ausgang
eine Impulsfolge entstehen lässt, die derjenigen der Netzhalbwellen entspricht. Dagegen können am Ausgang des Komparators Kl mit dem höheren Schwellwert Vref/high nur die Halbwellen mit der höheren Amplitude eine Reaktion hervorrufen, so dass nur jede zweite Halbwelle, und zwar die mit der höheren Amplitude, einen Ausgangsimpuls produziert. Wenn z.B. die Versorgungsspannung VmainS eine gewöhnliche Netzspannung mit der Frequenz von 50 Hz ist, so treten am Ausgang des Komparators Kl Impulse mit der Pulsfolgefrequenz von z.B. 50 Hz auf, während am Ausgang des Komparators K2 Impulse mit der Pulsfolgefrequenz von z.B. 100 Hz auftreten. Diese Kombination erlaubt es also, eine gewöhnliche Netzspannung als VersorgungsSpannung zu identifizieren. The evaluation of the voltage profile in the two comparators K1 and K2 takes place in that the comparator K2 with the lower threshold value V ref / i ow at its output generates a pulse train that corresponds to that of the network half-waves. By contrast, at the output of the comparator K1 having the higher threshold value V ref / h i gh, only the half-waves of the higher amplitude can cause a response, so that only every second half-wave, and that with the higher amplitude, produces an output pulse. For example, if the supply voltage V mai n S is a normal mains voltage with the frequency of 50 Hz, so occur at the output of the comparator Kl pulses at the pulse repetition frequency of eg 50 Hz, while at the output of the comparator K2 pulses with the pulse repetition frequency of eg 100 Hz occur. This combination thus makes it possible to identify an ordinary mains voltage as a supply voltage.
Abschnitt B von Fig. 2 (oben) zeigt nun eine Versorgungsspannung Vmains, die nur aus positiven Netzhalbwellen besteht. Eine solche VersorgungsSpannung wird beispielsweise durch einen Brückengleichrichter erzeugt. Die nur positiven Netzhalbwellen bewirken, dass nur in dem Messstromkreis Ml mit dem größeren Widerstand Rl ein Strom fließt, und zwar aufgrund beider Halbwellen. In dem Messstromkreis M2 fliesst dagegen kein Strom. Die über den Messwiderstand R4 abfallende Messspannung ist in Abschnitt B von Fig. 2 unten gezeigt. Am Ausgang beider Komparatoren Kl und K2 treten dann z.B. Impulse mit einer Pulsfolgefrequenz von 100 Hz auf. Dieses Spannungsmuster ist kennzeichnend für die in Abschnitt B von Fig. 2 (oben) gezeigte VersorgungsSpannung Vmains - In Abschnitt C von Fig. 2 (oben) ist nun der Fall gezeigt, dass die Versorgungsspannung Vmains nur aus negativen Netzhalbwellen besteht. Abschnitt C von Fig. 2 (unten) zeigt die Messspannung Vac/dc, die über dem Messwiderstand R4
abfällt. Diese besteht aus nur positiven Halbwellen, die alle eine geringe Amplitude haben, die durch den größeren Widerstand R2 bestimmt ist . Am Ausgang des Komparators Kl mit dem höheren Schwellenwert Vref/high tritt dann keine Spannung auf, während die AusgangsSpannung des Komparators K2 mit dem niedrigeren Schwellenwert Vref/iow aus Impulsen mit der Pulsfolgefrequenz von z.B. 100 Hz besteht. Dieses Spannungsmuster ist kennzeichnend für die in Abschnitt C von Fig. 2 (oben) gezeigte VersorgungsSpannung Vmains. Section B of Fig. 2 (top) now shows a supply voltage V mains , which consists only of positive network half-waves. Such a supply voltage is generated for example by a bridge rectifier. The only positive power half-waves cause only in the measuring circuit Ml with the larger resistance Rl a current flows, due to both half-waves. In the measuring circuit M2, however, no current flows. The measuring voltage drop across the measuring resistor R4 is shown in section B of FIG. 2 below. For example, at the output of both comparators K1 and K2, pulses occur at a pulse repetition frequency of 100 Hz. This voltage pattern is characteristic for the supply voltage V ma ins shown in section B of FIG. 2 (top). In section C of FIG. 2 (top), the case is shown that the supply voltage V mains consists only of negative mains half-waves. Section C of FIG. 2 (bottom) shows the measurement voltage Vac / dc applied across the sense resistor R4 drops. This consists of only positive half waves, all of which have a low amplitude, which is determined by the larger resistor R2. At the output of the comparator Kl with the higher threshold V ref / h igh then no voltage occurs, while the output voltage of the comparator K2 with the lower threshold V ref / i ow consists of pulses with the pulse repetition frequency of eg 100 Hz. This voltage pattern is indicative of the supply voltage V mains shown in section C of FIG. 2 (top).
Gemäß Abschnitt D von Fig. 2 (oben) besteht die VersorgungsSpannung Vmains aus einer konstanten positiven Gleichspannung. Gemäß Abschnitt D von Fig. 2 (unten) hat dies an dem Messwiderstand R4 einen konstanten Spannungsabfall ac/dc zur Folge. Dieser ist höher als die beiden Schwellwerte Vref /iow und Vref/high für die Komparatoren Kl und K2. Dementsprechend tritt am Ausgang beider Komparatoren eine konstante Gleichspannung auf . Die beiden Gleichspannungen sind gleich. Dieses Spannungsmuster ist demnach kennzeichnend für die in Abschnitt D von Fig. 2 (oben) gezeigte VersorgungsSpannung Vmains . According to section D of FIG. 2 (top), the supply voltage V mains consists of a constant positive DC voltage. According to section D of FIG. 2 (below), this results in a constant voltage drop ac / dc at the measuring resistor R4. This is higher than the two threshold values Vref / iow and V re f / high for the comparators K1 and K2. Accordingly, a constant DC voltage occurs at the output of both comparators. The two DC voltages are the same. This voltage pattern is therefore characteristic of the supply voltage V ma i ns shown in section D of FIG. 2 (top).
Abschnitt E von Fig. 2 (oben) zeigt den Fall, dass die VersorgungsSpannung eine negative konstante Gleichspannung Vmains ist . Diese hat gemäß Abschnitt E von Fig. 2 (unten) an dem Messwiderstand R4 einen Spannungsabfall Vac/dc zur Folge, der ebenfalls eine konstante Gleichspannung ist. Dieser ist niedriger als der höhere Schwellwert Vref/hign für den Komparator Kl, aber höher als der niedrigere Schwellwert Vref iow für den Komparator K2. Das hat zur Folge, dass am Ausgang des Komparators K2 eine konstante Gleichspannung auftritt, während am Ausgang des Komparators Kl keine Spannung auftritt. Dieses Spannungsmuster ist demnach
kennzeichnend für die in Abschnitt E von Fig. 2 (oben) gezeigte Versorgungsspannung Vmains - Section E of Fig. 2 (top) shows the case that the supply voltage is a negative constant DC voltage V m ains. According to section E of FIG. 2 (below), this results in a voltage drop V ac / dc across the measuring resistor R4, which voltage is also a constant DC voltage. This is lower than the higher threshold V re f / hign for the comparator Kl, but higher than the lower threshold V re fi ow for the comparator K2. This has the consequence that at the output of the comparator K2 a constant DC voltage occurs, while no voltage occurs at the output of the comparator Kl. This voltage pattern is accordingly indicative of the supply voltage V ma i ns shown in section E of FIG. 2 (top) -
Ist Vmains Null, so hat dies zur Folge, dass auch an dem Messwiderstand R4 der Spannungsabfall Vac/dc gleich Null ist. Dementsprechend ist auch die Spannung am Ausgang beider Komparatoren Null. Dieses Spannungsmuster ist demnach kennzeichnend für den Fall, dass am Eingang der PrüfSchaltung keine VersorgungsSpannung vorhanden ist. Wenn die VersorgungsSpannung abgeschaltet ist, gilt dies für den Fall, dass sich noch genügend Energie in der Zwischenkreisspannung des EVG befindet, um dieses weiter zu betreiben. Als Reaktion auf die Feststellung, dass die VersorgungsSpannung abgeschaltet wurde, werden in der Regel alle wichtigen Daten gespeichert, bevor die Energie im Zwischenkreis ebenfalls gegen Null geht. If V mains is zero, this has the consequence that also at the measuring resistor R4 the voltage drop V ac / d c is equal to zero. Accordingly, the voltage at the output of both comparators is zero. This voltage pattern is therefore characteristic of the case that no supply voltage is present at the input of the test circuit. If the supply voltage is switched off, this applies in the event that there is still enough energy in the DC link voltage of the ECG to continue to operate it. In response to determining that the supply voltage has been turned off, all important data is typically stored before the energy in the DC link also approaches zero.
Ergänzend zu Fig. 1 sei bemerkt, dass es nicht erforderlich ist, für die Auswerteschaltung zwei Komparatoren vorzusehen. Es ist auch möglich, statt der beiden Komparatoren Kl und K2 einen einzigen vorzusehen, dessen Eingang für die BezugsSpannung über einen Umschalter wechselweise eine höhere und eine niedrigere BezugsSpannung Vref/high bzw. Vref/iow zugeführt wird. Um die AusgangsSpannung des einzigen Komparators auszuwerten zu können, muss dann zusätzlich noch die Umschaltfrequenz des Umschalters berücksichtigt werden. Dieser Fall ist in den Zeichnungen nicht dargestellt. In addition to FIG. 1, it should be noted that it is not necessary to provide two comparators for the evaluation circuit. It is also possible, instead of the two comparators K1 and K2, to provide a single one whose input for the reference voltage is alternately supplied via a changeover switch to a higher and a lower reference voltage V re f / high or V re f / iow. In order to be able to evaluate the output voltage of the single comparator, then additionally the switching frequency of the changeover switch must be considered. This case is not shown in the drawings.
Die erfinderische Schaltung, die in Fig. 3 gezeigt ist, entspricht vom Aufbau her weitgehend der Schaltung aus Fig. 1, weshalb in der Folge nur die Teile beschrieben werden sollen, in denen Sie vom Stand der Technik abweicht.
Der Spannungsabfall über den Messwiderstand R4 wird durch eine Auswerteschaltung ausgewertet, die einen Kondensator C2a, eine AC/DC-Auswerteschaltung, einen AD-Wandler und eine Analyseschaltung mit einer Logik für die Versorgungsspannungsanalyse aufweist. Die an dem Messwiderstand R4 abfallende Spannung ist mit Vac/dc bezeichnet. Die AC/DC-Auswerteschaltung wird die über R4 abfallende Messspannung zugeführt. Der Analyseschaltung wird ebenfalls die über den Messwiderstand R4 abfallende Messspannung Vac/dc über den AD-Wandler zugeführt. Die Analyseschaltung gibt das ErgebnisThe inventive circuit, which is shown in Fig. 3, corresponds in structure largely to the circuit of Fig. 1, which is why only the parts are to be described in the following, in which it differs from the prior art. The voltage drop across the measuring resistor R4 is evaluated by an evaluation circuit having a capacitor C2a, an AC / DC evaluation circuit, an AD converter and an analysis circuit with a logic for the supply voltage analysis. The voltage drop across the measuring resistor R4 is denoted by V ac / dc . The AC / DC evaluation circuit is supplied to the drop across R4 measurement voltage. The analysis circuit is also supplied via the measuring resistor R4 dropping measurement voltage V ac / dc via the AD converter. The analysis circuit gives the result
Versorgungsspannungsanalyse als Vmains_out aus . Supply voltage analysis as V ma ins_ou t off.
Während beim Stand der Technik die Diskriminierung zwischen AC- und DC-Versorgungsspannung im Vordergrund steht, zielt die vorliegende Erfindung auf eine spezifischere Auswertung der Versorgungsspannung, z.B. auf ÜberspannungWhile prior art discriminates between AC and DC supply voltage discrimination, the present invention aims at a more specific evaluation of the supply voltage, e.g. on overvoltage
(beispielsweise durch Verpolung) , Amplitude, Mittelwert der AC-Spannung oder Erfassung von auf die AC-Versorgungsspannung aufmodulierten Informationen ab. Auch die eigentliche Erfassung des Spannungswertes ist Ziel der Erfindung. (for example, by reverse polarity), amplitude, average of the AC voltage or detection of modulated on the AC supply voltage information. The actual detection of the voltage value is the goal of the invention.
In Fig. 3 sind die Komparatoren aus Fig. 1 durch eine Auswerteschaltung ersetzt, mit der die verschiedenen VersorgungsSpannungen voneinander unterschieden werden können. Ihr Aufbau kann dabei von der mit Blick auf Fig. 1 beschrieben Komparatoren-Anordnung abweichen. Beispielweise können die Spannungen auch durch Einsatz eines μC oder einer ASIC bestimmt werden. Wichtig ist letztlich nur, dass die Auswerteschaltung die verschiedenen Spannungen Vmains unterscheiden kann und entsprechende Ausgabesignale erzeugen kann.
Durch die Analyse der Versorgungsspannung durch die Analyseschaltung, die aus einem C oder einer ASIC bestehen kann und die digitale Signale von dem AD-Wandler erhält, können weitere Auswertungen der Spannung Vac/dc erfolgen. Die Auswerteschaltung und die Analyseschaltung können auch durch einen einem μθ oder einer ASIC verwirklicht sein. In Fig. 3, the comparators of Fig. 1 are replaced by an evaluation circuit, with which the different supply voltages can be distinguished from each other. Their structure may differ from the comparator arrangement described with reference to FIG. 1. For example, the voltages can also be determined by using a μC or an ASIC. Ultimately, it is only important that the evaluation circuit can distinguish the different voltages V mains and can generate corresponding output signals. By analyzing the supply voltage through the analysis circuit, which may consist of a C or an ASIC and receives the digital signals from the AD converter, further evaluations of the voltage V ac / dc can take place. The evaluation circuit and the analysis circuit can also be realized by a μθ or an ASIC.
In einem Aspekt kann der AD-Wandler dabei ein adaptiver AD- Wandler sein, für den ein dynamisches Zeitfenster für die Messung/Wandlung bestimmt wird. Dafür werden z.B. die Nulldurchgänge der Spannung ermittelt, wodurch die Frequenz der Spannung Vmains bestimmt werden kann. Darauf basierend kann ein Zeitfenster für eine Signalmessung bestimmt werden. Das Signal könnte zwar auch in einem festen Zeitfenster gemessen werden. Dies würde die Messung allerdings ungenauer machen. Die Erfindung schlägt vor, die Spannung Vmains oder ihre Frequenz über den AD-Wandler z.B. über eine Periode der Spannung Vmains zu messen. Der integrierte Wert entspricht dann dem Spannungswert der Spannung Vmains - In one aspect, the AD converter may be an adaptive AD converter for which a dynamic time window for the measurement / conversion is determined. For example, the zero crossings of the voltage are determined, whereby the frequency of the voltage V ma ins can be determined. Based on this, a time window for a signal measurement can be determined. Although the signal could also be measured in a fixed time window. However, this would make the measurement more inaccurate. The invention proposes to measure the voltage V mains or its frequency via the AD converter, for example over a period of the voltage V mains . The integrated value then corresponds to the voltage value of the voltage V ma i ns -
Zur Berechnung der gewünschten Parameter der Spannung Vmains sind dabei unter Berücksichtigung der verschieden Spannungsarten verschiedene Faktoren zu verwenden. Dies ist schematisch in Fig. 4 gezeigt. Eine Klemmung (clamping) wirkt sich auf diese Faktoren aus. Ist also der Punkt der Messung der Spannung Vac/dc mit einer Klemmung (clamping) versehen, erschwert dies die Berechnung. In Fig. 5 ist exemplarisch für eine Wechselspannung (AC) gezeigt, wie sich eine Klemmung der positiven Halbwelle (clamping of pos . halfwave) , der negativen Halbwelle (clamping of neg. halfwave) sowie einer Voll-Klemmung (füll clamping) auswirkt. Wenn die Schaltung mit einer Klemmung gestaltet ist, muss das in der Berechnung
Berücksichtigt werden. Die Berechnung kann auch mit einer Look-Up-Tabelle erfolgen. To calculate the desired parameters of the voltage V mains , different factors are to be used taking into account the different types of voltage. This is shown schematically in FIG. 4. Clamping affects these factors. Thus, if the point of measurement of the voltage V ac / dc is provided with a clamping, this makes the calculation more difficult. In Fig. 5 is an example of an AC voltage (AC) shown how a clamping of the positive half-wave (clamping of post halfwave), the negative half-wave (clamping of neg. Halfwave) and a full-clamping (filling clamping) effect. If the circuit is designed with a clamp, this must be in the calculation Be considered. The calculation can also be done with a look-up table.
Darüber hinaus kann auch der RMS-Wert (Root Mean Square-Wert /Effektivwert) beispielsweise der AC-Versorgungsspannung ermittelt werden, um abhängig davon Parameter in dem Betriebsgerät einzustellen, beispielsweise den Betrieb der durch die gleichgerichtete AC-Spannung versorgten PFC- Schaltung. In addition, the RMS value (root mean square value / rms value) of, for example, the AC supply voltage can also be determined in order to set parameters in the operating device, for example the operation of the PFC circuit supplied by the rectified AC voltage.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Auswertung der Spannung Vraains dahingehend erfolgt, dass auf die Netzspannung aufmodulierte Signale (Powerline, Dauer und/oder Wiederholrate einer Taster- oder Schalterbetätigung) zur Informationsauswertung erfasst werden können. In addition, it may be provided that the evaluation of the voltage V raains takes place to the effect that signals modulated on the mains voltage (power line, duration and / or repetition rate of a push-button or switch operation) can be detected for information evaluation.
Eine noch weitere Möglichkeit, diesen Spannungspfad auszunutzen, ist die Generierung einer DC-VersorgungsSpannung bspw. für einen Controller (Mikrocontroller, ASIC, etc.) durch Gleichrichten der durch diesen Pfad bereitgestellten AC-Spannung. Yet another way to exploit this voltage path is to generate a DC supply voltage, for example, to a controller (microcontroller, ASIC, etc.) by rectifying the AC voltage provided by this path.
Der Kondensator C2a kann auch größer dimensioniert sein als der Kondensator C2 aus Fig. 1, der im Stand der Technik zur HF-Filterung des anliegenden Signals dient und dementsprechend dimensioniert ist. Der erfindungsgemäß vorgesehene Kondensator C2a kann somit z.B. zur Integration des anliegenden Signals genutzt werden. Eine Möglichkeit, die Messung bzw. Analyse der Spannung mit dem Anlaufen zu verbinden ist folgende: Durch die Analyse kann festgestellt werden, ob die Amplitude der anliegenden Spannung Vmains ausreichend hoch ist, um ein Anlaufen
durchführen zu können. Insbesondere wird das Anlaufen nicht durchgeführt, wenn aufgrund der Amplitude der Spannung Vmains zu erwarten ist, dass beispielsweise ein Starten der Leistungsbauteile wie beispielsweise des Halbbrücken- Wechselrichters die anliegende Spannung Vmains überfordern würde . The capacitor C2a can also be dimensioned larger than the capacitor C2 of FIG. 1, which is used in the prior art for RF filtering of the applied signal and is dimensioned accordingly. The inventively provided capacitor C2a can thus be used eg for the integration of the applied signal. One way to connect the measurement or analysis of the voltage with the startup is the following: The analysis can be determined whether the amplitude of the applied voltage V mains is sufficiently high to start to carry out. In particular, the startup is not performed when it is to be expected due to the amplitude of the voltage V mains that, for example, starting of the power components such as the half-bridge inverter would overstrain the applied voltage V mains .
Als weitere Verbesserung zum Stand der Technik ist vorgesehen, eine genauere Spannungserkennung von Vmains zu ermöglichen, wenn keine Erkennung der Nulldurchgänge erfolgt. Dies ist in den Figs . 4-8 exemplarisch gezeigt. As a further improvement to the prior art is provided to allow a more accurate voltage detection of V ma i ns when no detection of zero crossings occurs. This is shown in Figs. 4-8 shown as an example.
Die Erfindung sieht nun zwei Erfassungsschwellen ESI, ES2 vor, die in den Figs. 6-10 durch durchgezogene Linien angezeigt sind. The invention now provides two detection thresholds ESI, ES2, which are shown in Figs. 6-10 are indicated by solid lines.
Wenn eine AC-Versorgungsspannung Vmains mit einer Amplitude eingangsseitig anliegt, wird der sich ergebende Signalverlauf der Spannung Vac/dc periodisch alternierend z.B. die Erfassungsschwelle ESI unter- bzw. überschreiten, was als „toggle" bezeichnet wird. Dies ist in Fig. 6 für eine WechselSpannung von z.B. 170V gezeigt. Fig. 7 zeigt das Verhalten bei einer Wechselspannung von 300V. Das „toggle" verhalten ist folglich kennzeichnend für die AC- Versorgungsspannung . When an AC supply voltage V ma is applied on the input side in s with an amplitude of the resulting waveform of the voltage V ac / dc is periodically alternately, for example, lower the detection threshold ESI or exceed what is referred to as "toggle". This is shown in Figure 6 shows an alternating voltage of, for example, 170 V. Fig. 7 shows the behavior with an alternating voltage of 300 V. The "toggle" behavior is therefore characteristic of the AC supply voltage.
Figs. 8 und 9 zeigen ein Verhalten für eine positiv gleichgerichtete AC-Spannung Vmains . Der erfindungsgemäße Messpfad ergibt nunmehr das gezeigte Vac/dc-Signal das immer über der Erfassungsschwelle ES2 und unterhalb der Erfassungsschwelle ESI liegt. Somit wird keine Schwelle gekreuzt (kein „Toggle") , was für gleichgerichtete AC- Spannung kennzeichnend ist. Die Lage zu den Erfassungsschwellen ESI, ES2 ist dann insbesondere
kennzeichnend für die positiv gleichgerichtete AC-Spannung. Fig. 8 zeigt ein beispielhaftes Verhalten bei einer positiv gleichgerichteten AC-Spannung Vmains von 170V, Fig. 9 in beispielhaftes Verhalten bei einer positiv gleichgerichteten AC-Spannung Vmains von 290V. Figs. 8 and 9 show a behavior for a positive rectified AC voltage V ma ns . The measuring path according to the invention now yields the shown V ac / dc signal which is always above the detection threshold ES2 and below the detection threshold ESI. Thus, no threshold is crossed (no "toggle"), which is indicative of rectified AC voltage, and the location to detection thresholds ESI, ES2 is particular Characteristic of the positively rectified AC voltage. FIG. 8 shows an exemplary behavior with a positively rectified AC voltage V ma ins of 170V, FIG. 9 in an exemplary behavior with a positively rectified AC voltage V main s of 290V.
Fig. 10 zeigt ein Verhalten für eine negativ gleichgerichtete AC-Spannung Vmains. Der erfindungsgemäße Messpfad ergibt nunmehr das gezeigte Vac/dc-Signal das immer über der Erfassungsschwelle ESI. Somit wird ebenfalls keine Schwelle gekreuzt (kein Toggle) . Die Lage zu den Erfassungsschwellen ESI, ES2 ist dann insbesondere kennzeichnend für die negativ gleichgerichtete AC-Spannung. Fig. 10 zeigt ein beispielhaftes Verhalten bei einer negativ gleichgerichteten AC-Spannung Vmains von 170V. Höhere Spannungen verschieben die Spannung Vmains nur noch weiter über die Erfassungsschwelle ESI. Fig. 10 shows a behavior for a negative rectified AC voltage V mains . The measuring path according to the invention now yields the shown V ac / dc signal always above the detection threshold ESI. Thus no threshold is crossed (no toggle). The position relative to the detection thresholds ESI, ES2 is then particularly indicative of the negatively rectified AC voltage. Fig. 10 shows an exemplary behavior at a negatively rectified AC voltage V mains of 170V. Higher voltages shift the voltage V ma in s only further beyond the detection threshold ESI.
Wenn dagegen das sich über dem Messpfad ergebende Signal konstant unterhalb der Erfassungsschwelle ES2 liegt, wird auf einen Zustand „no mains" geschlossen. Unter „no mains" ist dabei zu verstehen, dass die Spannung Vmains eine nicht ausreichende Amplitude aufweist, oder aber tatsächlich keine Spannung Vmains anliegt. Bei nicht anliegender Spannung Vmains kann sich aufgrund in dem Kondensator gespeicherter Energie immer noch ein Signal in diesem Pfad ergeben, das wie gesagt deutlich unter der Auswerteschwelle liegen wird. If, on the other hand, the signal resulting across the measuring path is constantly below the detection threshold ES2, then a state "no mains" is inferred that "no mains" is understood to mean that the voltage V ma nns does not have an adequate amplitude, or but in fact no voltage V mains is present. If voltage V mains is not present, a signal can still result in this path due to energy stored in the capacitor, which, as stated, will be significantly below the evaluation threshold.
Wenn eine gleichgerichtete AC-Spannung als EingangsSpannung erkannt wird, kann dies als Notlichtfall interpretiert werden und eine entsprechende Notlichtbeleuchtung veranlasst werden.
Weiter ist es durch die Analyse der Analyseschaltung möglich, Spannungen verschiedener Länder zu unterscheiden und länderspezifische Einstellungen vorzunehmen. So kann z.B. das Vorschaltgerät Parameter/Betriebsparameter einstellen, die lokalen Vorschriften genügen.
If a rectified AC voltage is detected as an input voltage, this can be interpreted as an emergency light case and a corresponding emergency lighting can be initiated. It is also possible by analyzing the analysis circuit to differentiate voltages of different countries and make country-specific settings. For example, the ballast can set parameters / operating parameters that comply with local regulations.