ES2590305T3 - Dispositivo de control y procedimiento de accionamiento para accionar una carga, en particular, una unidad LED - Google Patents
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Abstract
Dispositivo accionador (10) para accionar una carga (18), en particular una unidad LED (18) que tiene uno o más LEDs, que comprende: - terminales de entrada (14, 16) configurados para conectar el dispositivo accionador (10) a un suministro de tensión (12) y para recibir una tensión de entrada (V10) del suministro de tensión (12), - un terminal de salida configurado para conectar el dispositivo accionador (10) a la carga (18), - una unidad de convertidor (24) para convertir una tensión de accionamiento a una tensión de salida (V20) para alimentar la carga (18), - una unidad de conmutación (20, 22) conectada a los terminales de entrada (14, 16) para proporcionar diferentes niveles de tensión de accionamiento a la unidad de convertidor (24), y - una unidad de control (28) para controlar la unidad de conmutación (20, 22) sobre la base de una señal de convertidor eléctrico (V12; V 13; I12; 113) medida en un elemento (30, 36) de la unidad de convertidor (24) y de una señal de referencia (V), y en la que - la señal de referencia (V) representa un nivel umbral; y - la señal de referencia (V) es una señal de modulación con el fin de proporcionar una señal de salida de modulación (V20).
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de control y procedimiento de accionamiento para accionar una carga, en particular, una unidad LED.
CAMPO DE LA INVENCIÓN 5
La presente invención se refiere a un dispositivo accionador y a un procedimiento de accionamiento correspondiente para accionar una carga, en particular, una unidad LED, que comprende uno o más LEDs. Además, la presente invención se refiere a un aparato de iluminación.
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ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En el campo de los accionadores LED, se conocen comúnmente convertidores resonantes como convertidores LLC para accionar LEDs. El convertidor resonante controla la energía de salida proporcionada a la carga conmutando dos conmutadores controlables y proporcionando una tensión de accionamiento alterna a un convertidor 15 electromagnético. La energía transferida por el convertidor resonante es proporcional al cambio de energía en un condensador entre los dos estados de conmutación de los conmutadores controlables. La energía proporcionada a la carga se controla conmutando los conmutadores controlables.
La luz emitida por las unidades LED puede usarse también para transmitir información, tal como un número de 20 identidad de luz, que sea invisible para el usuario. La denominada luz codificada puede implementarse como una energía de salida modulada del convertidor resonante, por ejemplo, el convertidor LLC. Un procedimiento para modular la emisión de luz de un dispositivo de iluminación se conoce, por ejemplo, a partir del documento WO 2008/001262 A1.
25
Una posibilidad adicional de transmitir información por medio de dispositivos accionadores para accionar unidades LED es transmitir un sonido codificado similar a la luz codificada mencionada anteriormente. El sonido codificado tiene la ventaja de que el receptor del sonido codificado no necesita estar en línea con la vista al emisor y, además, si el sonido codificado está en el intervalo de ultrasonidos, no es audible para el usuario.
30
La salida de energía del convertidor resonante se controla usualmente variando el ciclo de trabajo de los conmutadores controlables como se divulga en el documento US 2011/0164437 A1. Alternativamente, la energía de salida de los convertidores resonantes puede controlarse cambiando la frecuencia de conmutación de los conmutadores como, por ejemplo, se divulga por el documento US 7.313.004 B1.
35
El documento WO2012/085759 A2 divulga un dispositivo convertidor de energía que comprende un convertidor de energía, una unidad de conmutación y una unidad de control. La unidad de control usa dos valores umbrales para generar una señal de control para la unidad de conmutación. Un primer umbral se basa en la diferencia de la corriente de salida del convertidor de energía y de una corriente de referencia y el segundo umbral se basa en la diferencia de la tensión de entrada del dispositivo convertidor de energía y de una tensión de referencia. 40
Un problema clave de la transmisión de la luz codificada o del sonido codificado es que la transmisión es perceptible para el usuario debido a un parpadeo perceptible de la luz emitida o debido al sonido cuando se transmite el paquete de información. Usualmente, el parpadeo perceptible se minimiza usando ciertos esquemas de codificación que tienen un valor medio de cero. 45
Como el convertidor de energía altamente eficiente como el convertidor resonante es altamente no lineal respecto a su control de frecuencia, es difícil modular la amplitud de una energía eléctrica emitida para alimentar una carga y para proporcionar una luz o sonido codificado respectivamente.
50
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
Es un objeto de la presente invención proporcionar un dispositivo accionador y un procedimiento de accionamiento correspondiente para accionar una carga, en particular, una unidad LED que comprende uno o más LEDs, y para emitir una señal codificada para transmitir información que no sea perceptible para el usuario con un esfuerzo 55 técnico bajo. Además, es un objeto de la presente invención proporcionar un aparato de iluminación correspondiente.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un dispositivo accionador para accionar una carga, en particular, una unidad LED que tiene uno o más LEDs, que comprende: 60
- terminales de entrada configurados para conectar el dispositivo accionador a un suministro de tensión y para recibir una tensión de entrada del suministro de tensión,
- un terminal de salida configurado para conectar el dispositivo accionador a la carga, 65
- una unidad de convertidor para convertir una tensión de accionamiento en una tensión de salida para alimentar la carga,
- una unidad de conmutación conectada a los terminales de entrada para proporcionar diferentes niveles de tensión de accionamiento a la unidad de convertidor, y 5
- una unidad de control para controlar la unidad de conmutación sobre la base de una señal de convertidor eléctrico medida en un elemento de la unidad de convertidor y de una señal de referencia, y en la que
- la señal de referencia (V) representa un nivel umbral y 10
- la señal de referencia (Vth) es una señal de modulación con el fin de proporcionar una señal de salida de modulación.
De acuerdo a otro aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento de accionamiento para 15 accionar una carga, en particular, una unidad de LED que comprende uno o más LEDs, en la que el procedimiento de accionamiento comprende las etapas de:
- proporcionar un nivel de tensión diferente como una tensión de accionamiento a una unidad de convertidor por medio de una unidad de conmutación, 20
- convertir la tensión de accionamiento en una tensión de salida por medio de la unidad de convertidor para alimentar la carga, y
- controlar la unidad de conmutación sobre la base de una señal de convertidor eléctrico medida en un elemento de 25 la unidad de convertidor y sobre la base de una señal de referencia que tiene un componente alterno para proporcionar una señal de salida que tiene un componente de señal alterna sobre la base del componente alterno de la señal de referencia.
De acuerdo a otro aspecto más de la presente invención, se proporciona un aparato de iluminación que comprende 30 un conjunto de luz que comprende una o más unidades LED, en particular, una unidad de LED que comprende uno o más LEDs y un dispositivo accionador para accionar dicho conjunto como se proporciona de acuerdo con la presente invención.
Se definen modos de realización adicionales de la invención en las reivindicaciones dependientes. Se entenderá que 35 el procedimiento reivindicado tiene modos de realización preferidos similares y/o idénticos al dispositivo reivindicado y como se define en las reivindicaciones dependientes.
La presente invención se basa en la idea de controlar la unidad de conmutación sobre la base de una tensión de convertidor medida o una corriente de convertidor, que se compara con o se combina con una señal de referencia y 40 en la que la señal de referencia comprende un componente alterno. El punto de conmutación de los conmutadores controlables de la unidad de conmutación se varía dependiendo del componente alterno de modo que una señal de salida del dispositivo accionador es alterna sobre la base del componente alterno. Como el control de los conmutadores controlables se basa en la tensión o corriente medida de convertidor y en la señal de referencia, una señal de modulación puede implementarse fácilmente variando la señal de referencia, en la que la modulación de la 45 señal de salida resultante no es perceptible para el usuario ya que la señal de salida se varía ligeramente y tiene un valor medio diferente de cero. Por lo tanto, la señal de salida puede modularse fácilmente y la información transmitida no es perceptible para el usuario.
El dispositivo accionador de la invención puede incluir convertidores de tipo resonante; sin embargo, pueden 50 aplicarse también convertidores de tipo no resonante, como los convertidores de tipo máximo o mínimo. En un modo de realización preferido, la unidad de control tiene una unidad de escala para escalar la señal de convertidor eléctrico sobre la base de una variable de referencia y para proporcionar una señal escalada. La variable de referencia es preferentemente un potencial de tensión de referencia. Esta es una posibilidad sencilla de reducir la señal de convertidor eléctrico a un nivel de señal que puede procesarse por un circuito analógico, como un 55 dispositivo comparador.
De acuerdo con un modo de realización preferido, la unidad de control comprende un dispositivo comparador para controlar el conmutador controlable sobre la base de una señal eléctrica derivada de la señal de convertidor eléctrico y de un umbral de señal. El conmutador controlable puede controlarse fácilmente y con precisión sobre la base del 60 umbral de señal para proporcionar una energía de salida aproximadamente constante ya que la energía de salida puede cambiarse de forma lineal ajustando el nivel umbral.
En un modo de realización preferido, la señal de referencia que tiene el componente alterno se proporciona al dispositivo comparador como el umbral de señal. Esta es una solución simple para aplicar una señal de modulación 65 y para lograr una señal de salida alterna para transmitir información.
En un modo de realización adicional, se proporciona una señal constante a la unidad de escala como la variable de referencia. Esta es una solución simple para cambiar la señal de convertidor eléctrico, que usualmente se centra en cero, a una señal pulsante positiva o negativa, que puede procesarse fácilmente por un dispositivo comparador.
En un modo de realización preferido adicional, se proporciona la señal de referencia a la unidad de escala como la 5 variable de referencia. Por lo tanto, la unidad de escala se usa para escalar la señal de convertidor eléctrico y para aplicar la señal de modulación de tal manera que se proporciona una señal combinada al dispositivo comparador que incluye la señal alterna de convertidor y la señal de modulación y una desviación correspondiente. La dicha señal de escala combinada se compara por medio de la unidad de comparador con una señal de referencia simple para generar el punto de conmutación del conmutador controlable. 10
En un modo de realización adicional, la señal de referencia comprende un componente de señal constante como un valor de desviación. Esta es una solución simple para controlar el nivel de energía de la energía de salida eléctrica del dispositivo accionador y para implementar la señal de modulación.
15
En un modo de realización adicional, una señal modulada de ancho de pulsos filtrada por un elemento de filtro se proporciona a la unidad de escala como la variable de referencia. Esta es una posibilidad de proporcionar una variable de referencia, por ejemplo, un potencial de referencia a la unidad de escala con un esfuerzo técnico bajo y, además, esta señal modulada de ancho de pulsos puede usarse para aplicar una señal de modulación adicional a la unidad de escala. 20
En un modo de realización adicional, la unidad de control incluye un convertidor analógico-digital para convertir una señal analógica derivada de la señal de convertidor eléctrico en una señal digital y para proporcionar la señal digital al dispositivo comparador, en la que el dispositivo comparador está formado por un dispositivo digital. El dispositivo comparador está formado preferentemente por la implementación de un comparador digital o de una aplicación 25 software que se ejecuta en un ordenador digital. En este modo de realización, el dispositivo digital compara una señal digital con el umbral digitalmente. Esta es una solución adecuada para las implementaciones del dispositivo accionador por unidades de procesador digitales como matrices de puertas programables en campo (FPGA) o de circuitos integrados para aplicaciones específicas (ASIC) para un control preciso de los conmutadores controlables que tienen un tamaño reducido. 30
En un modo de realización adicional, para reducir las variaciones en la tensión de salida causadas por la variación en la tensión de entrada, la tensión de entrada puede detectarse por la unidad de control y usarse para ajustar los parámetros de control.
35
En un modo de realización preferido, la unidad de control comprende una unidad de muestreo para muestrear una señal escalada y/o la señal de convertidor eléctrico. Esta es una posibilidad de reducir el esfuerzo técnico para medir la señal escalada y/o la señal de convertidor eléctrico y para reducir el esfuerzo técnico para controlar los conmutadores controlables.
40
En un modo de realización preferido, la señal de convertidor eléctrico es una tensión a través de un bobinado primario de la unidad de convertidor. Esta es una posibilidad de ajustar con precisión la energía de salida a un nivel deseado.
En un modo de realización alternativo, la señal de convertidor eléctrico es una tensión a través de un condensador 45 resonante de la unidad de convertidor. Esta es una posibilidad de controlar la energía de salida eléctrica con un esfuerzo técnico bajo ya que la tensión de condensador corresponde a la corriente de entrada de la unidad de convertidor.
En un modo de realización preferido, la señal de convertidor eléctrico es una corriente a través de la unidad de 50 convertidor. Esta es una posibilidad de controlar la energía de salida eléctrica con precisión, ya que la corriente de convertidor es menos susceptible al ruido.
En un modo de realización preferido, la señal de salida es una corriente de salida eléctrica proporcionada a la carga. Esta es una posibilidad sencilla de variar la energía de salida eléctrica proporcionada a la carga y, en particular, de 55 variar la luz emitida por la unidad LED para transmitir información por medio de luz codificada.
En un modo de realización adicional, la señal de salida es una señal de sonido, en particular, una señal de ultrasonido, emitida por el dispositivo accionador. Esta es una posibilidad adicional de transmitir información por medio del dispositivo accionador, en el que el receptor de la información sonora codificada no necesita estar en línea 60 con la vista del dispositivo accionador o de la carga.
En un modo de realización adicional, la unidad de control se adapta para ajustar la señal de referencia sobre la base de la tensión de entrada. Esto proporciona un control previo de suministro para reducir la variación de la tensión de salida o de la corriente de salida si aumenta la tensión de entrada. 65
Como se ha mencionado anteriormente, la presente invención proporciona un dispositivo accionador mejorado para accionar una carga y un procedimiento correspondiente, en el que puede transmitirse que la luz codificada o el sonido codificado no es perceptible para el usuario, ya que se aplica una señal de modulación al dispositivo accionador por medio de una variable de referencia que incluye un componente alterno. Esta es una posibilidad de reducir el esfuerzo técnico para modular una señal de salida del dispositivo accionador y de reducir la 5 perceptibilidad, ya que el valor medio de la señal de salida corresponde a una energía de salida constante usual. El dispositivo accionador puede implementarse con un esfuerzo técnico bajo por medio de una unidad de escala y un dispositivo comparador, en el que la señal de modulación puede aplicarse a la unidad de escala o al dispositivo comparador. El dispositivo comparador proporciona una señal para conmutar el conmutador controlable.
10
Por lo tanto, una señal de salida alterna puede proporcionarse para transmitir información con un esfuerzo técnico bajo.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
15
Estos y otros aspectos de la invención serán evidentes y se aclararán con referencia al(los) modo(s) de realización descrito(s) a continuación. En los siguientes dibujos,
la fig.1 es un diagrama de bloques esquemático de un dispositivo accionador para accionar una carga,
20
la fig. 2 muestra un diagrama que ilustra un control del dispositivo accionador sobre la base de dos niveles umbrales,
la fig. 3 muestra un diagrama de bloques esquemático de una unidad de control para controlar el dispositivo accionador sobre la base de un nivel umbral modulado,
25
las fig. 4a, b muestran diagramas de bloques esquemáticos de una unidad de control para controlar el dispositivo accionador sobre la base de una tensión de desviación y de una señal de modulador,
la fig. 5 muestra un diagrama de bloques esquemático de una unidad de control para controlar el dispositivo accionador sobre la base de una tensión de desviación modulada de ancho de pulsos, 30
las figs. 6a, b muestran diagramas de bloques esquemáticos de una unidad de control para accionar el dispositivo accionador sobre la base de la modulación digital,
la fig. 7 muestra un diagrama que ilustra la conmutación de los conmutadores controlables sobre la base de un nivel 35 umbral modulado, y
la fig. 8 muestra un diagrama que ilustra el control del dispositivo accionador sobre la base de una frecuencia de solapamiento.
40
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La Fig.1 es un diagrama de bloques esquemático de un dispositivo accionador indicado generalmente con 10. El dispositivo accionador 10 está conectado a un suministro de tensión 12 que proporciona una tensión de suministro V10. El dispositivo accionador 10 está conectado al suministro de tensión 12 por medio de los terminales de entrada 45 14, 16. El dispositivo accionador 10 convierte la tensión de entrada V10 en una tensión de salida V20 y en una corriente de salida 120 para alimentar una carga 18, que está en el modo de realización particular mostrado en la fig. 1 formada de una unidad LED 18. El dispositivo accionador 10 es preferentemente un convertidor LLC.
El dispositivo accionador 10 comprende dos conmutadores controlables 20, 22 y una unidad de convertidor 24 para 50 convertir la tensión de entrada V10 en la tensión de salida V20 para alimentar la carga 18. La tensión de entrada V10 es una tensión constante o una tensión rectificada rectificada por medio de un rectificador (no mostrado) conectado a un suministro de tensión CA. Los conmutadores controlables 20, 22 están conectados en serie entre sí y están conectados en paralelo a los terminales de entrada 14, 16. Los conmutadores controlables 20, 22 están conectados entre sí para formar un medio puente, en el que un nodo 26 entre los conmutadores controlables 20, 22 55 forma un terminal de salida del medio puente. El dispositivo accionador 10 comprende una unidad de control 28 para controlar los conmutadores controlables 20, 22. La unidad de control 28 conmuta los conmutadores controlables 20 22 que alternan para proporcionar un nivel de tensión diferente a la tensión de accionamiento al nodo 26 y a la unidad de convertidor 24 como se explica a continuación.
60
El nodo 26 del medio puente está conectado a un condensador de entrada 30 de la unidad de convertidor 24. La unidad de convertidor 24 se forma de un convertidor que comprende un bobinado primario 32, dos bobinados secundarios 34, 36 y un elemento de acoplamiento electromagnético 38 para acoplar el bobinado primario 32 y el segundo bobinado 34, 36. La unidad de convertidor 24 comprende un dispositivo de medición 40 para medir una tensión primaria V12 en el bobinado primario 32. La unidad de convertidor 24 comprende además un dispositivo de 65 medición 41 para medir una tensión de condensador V 13 que cae a través del condensador de entrada 30. Los
dispositivos de medición 40, 41 se usan alternativamente y están conectados a la unidad de control 28 para proporcionar una señal de medición a la unidad de control 28 para controlar los conmutadores controlables 20, 22. En un modo de realización alternativo, un corriente primaria l12 en el bobinado primario 32 o una corriente de condensador l13 en el condensador de entrada 30 se mide proporcionando una señal de medición a la unidad de control 28 para controlar los conmutadores controlables 20, 22 como se muestra en la fig. 1. El bobinado primario 32 5 está conectado a un suelo primario 42. Alternativamente, el bobinado primario 32 puede estar conectado al nodo 26 y el condensador de entrada 30 puede estar conectado al suelo 42. Además, un inductor externo puede estar conectado al bobinado primario 32. La tensión primaria V12 y la corriente primaria I12 en el bobinado primario 32 se convierten en dos tensiones secundarias V 14, V16 y en dos corrientes secundarias I14, I16 proporcionadas por los bobinados secundarios 34, 36, respectivamente. Los bobinados secundarios 34, 36 están conectados cada uno a 10 través de un diodo 43, 44 y de un condensador de salida 46 y a la carga 18 para proporcionar una salida de corriente 120 y la tensión de salida V20 a la carga 18 para alimentar la carga.
Los conmutadores controlables 20, 22 se conmutan alternando para proporcionar una tensión pulsante o alterna como la tensión de accionamiento a la unidad de convertidor 24. El tensión de salida V20 y las corrientes 15 secundarias l14, I16 están dependiendo de la forma de onda de la tensión primaria V12 y pueden controlarse por una frecuencia de conmutación de los conmutadores controlables 20, 22 y por un ciclo de trabajo de un tiempo de encendido de los conmutadores controlables 20, 22. La unidad de control 28 recibe una señal de medición del dispositivo de medición 40 y/o del dispositivo de medición 41 y una señal de control 47 que incluye una señal de modulación que va a transmitirse por el dispositivo accionador 10 y controla los conmutadores controlables 20, 22 20 sobre la base de la tensión primaria V12 y/o de la tensión de condensador V13 y de la señal de control 47.
La fig. 2 muestra un diagrama que ilustra el tiempo de encendido de los conmutadores controlables 20, 22 y la tensión primaria V12 resultante. Los conmutadores controlables 20, 22 son de tensión controlada y se conmutan sobre la base de la tensión primaria V12 y de un nivel umbral superior 48 y de un nivel de umbral inferior 50. 25
Si la tensión primaria V12 alcanza el nivel umbral superior 48 en t1, el conmutador controlable superior 20 se conmuta y el conmutador controlable inferior 22 se apaga después de un corto período de tiempo para permitir la conmutación de tensión cero. Esto conduce a un aumento de la tensión primaria V12 hasta que un valor máximo se alcanza seguido de una disminución de la tensión V12. En t2, la tensión primaria V12 cae por debajo del umbral 30 inferior 50 y se invierten los estados de conmutación de los conmutadores controlables 20, 22, es decir, se apaga el conmutador controlable superior 20 y se conmuta el conmutador controlable inferior 22, típicamente después de un corto periodo de tiempo. Esto conduce a una disminución de la tensión primaria V12 hasta que se alcanza un valor mínimo seguido de un aumento de la tensión primaria V12. En t1', la tensión primaria V12 alcanza el nivel umbral superior 48 de nuevo, lo que conduce a una inversión de los estados de conmutación de los conmutadores 35 controlables 20, 22. Este ciclo se repite continuamente para suministrar energía a la carga de salida 18. Por lo tanto, la conmutación de los conmutadores controlables 20, 22 puede controlarse por medio de los valores umbrales 48, 50 y la energía eléctrica transferida por el dispositivo accionador 10 a la carga 18 puede controlarse variando los niveles umbrales 48, 50.
40
En un modo de realización alternativo, uno de los conmutadores controlables 20, 22 se controla sobre la base de uno de los niveles umbrales 48, 50 en el que el otro respectivo de los conmutadores controlados 20, 22 se controla por tiempo. Por lo tanto, la conmutación de los umbrales de conmutadores controlables controlados 20, 22 puede variarse mediante la variación del nivel umbral respectivo, en el que el tiempo de encendido del otro conmutador controlable 20, 22 respectivo se ajusta e un nivel predefinido o se ajusta a un nivel correspondiente al otro 45 conmutador controlable 20, 22.
Si uno de los niveles umbrales 48, 50 comprende un componente de señal alterna, la conmutación del conmutador controlable respectivo se varía ligeramente de tal manera que la energía de salida del dispositivo accionador 10 se varía y tiene un componente de potencia de salida alterna. Por lo tanto, los niveles umbrales 48, 50 pueden usarse 50 para modular la energía de salida proporcionada a la carga 18 como se describe a continuación.
En un modo de realización alternativa, los conmutadores controlables 20, 22 se controlan sobre la base de la tensión tensión de condensador V13 y de una o ambas de las tensiones umbrales 48, 50. En otras palabras, alternativamente a la tensión primaria V12, la tensión de condensador V13 puede usarse para el control del 55 conmutador. Una alternativa adicional es usar la corriente 113 en el condensador de entrada 30 o la corriente primaria 112 en el bobinado primario 32 como base para controlar los conmutadores controlables 20, 22.
La fig. 3 es un diagrama de bloques esquemático de un elemento del modo de realización de la unidad de control 28. La unidad de control 28 incluye un dispositivo de escala 60 y un dispositivo comparador 62, que están conectados 60 entre sí. El dispositivo de escala 60 se forma como un divisor de tensión que comprende un primer resistor 64 y un segundo resistor 66 conectados en serie entre sí. El dispositivo de escala 60 está conectado a una unidad de medición 68 para medir una tensión de convertidor, por ejemplo, la tensión primaria V12 o la tensión de condensador V13. El dispositivo de escala 60 está conectado también a un potencial de referencia 70, que es, en este caso, el nivel de suelo primario 42. Si el dispositivo de escalado 60 está conectado al nivel de suelo primario 42, el 65 dispositivo de escala 60 puede conectarse directamente al condensador 30 o al bobinado primario 32 para medir el
nivel de tensión V12, V13 respectivo. El dispositivo de escala 60 comprende un nodo 72 entre el primer resistor 64 y el segundo resistor 66 para proporcionar una tensión de escala en el dispositivo comparador 62. El dispositivo de escala 60 escala la tensión primaria V12 o la tensión de condensador V13 a un nivel de tensión que puede usarse por un circuito analógico, tal como el dispositivo comparador 62.
5
El dispositivo comparador 62 comprende dos terminales de entrada, en los que uno de los terminales de entrada conectado al nodo 72 del dispositivo de escala 60 y el segundo terminal de entrada están conectados a un convertidor digital-analógico 74. El convertidor digital-analógico 74 proporciona un nivel umbral Vth que comprende una señal de modulación y una tensión de desviación al dispositivo comparador 62. El terminal de salida del dispositivo comparador 62 está conectado a un controlador de conmutador 76 para controlar uno de los 10 conmutadores controlables 20, 22. Una disposición similar se usaría para el otro conmutador controlable 20, 22 respectivo. En algunos modos de realización, el dispositivo de escala 60 podría usarse para accionar dos comparadores, uno para cada uno de los conmutadores controlables 20, 22.
El dispositivo comparador 60 compara la tensión escalada y el nivel umbral Vth del convertidor digital-analógico 74. 15 Si la tensión escalada excede el nivel umbral, se proporciona una señal de salida al control de conmutación 76 y el control de conmutación 76 conmuta o apaga el conmutador controlable 20, 22. Como la tensión primaria V12 o la tensión de condensador V13 se centra usualmente en cero, el dispositivo comparador 62 funciona con tensiones positivas y negativas escaladas. Por lo tanto, la unidad de control 28 en esta implementación analógica puede usarse con los suministros de energía bidireccionales. El convertidor digital-analógico 74 en este modo de 20 realización se usa para la modulación y para controlar la energía de salida media del dispositivo accionador 10, ya que la tensión de desviación puede ajustarse a cierto nivel para ajustar el nivel umbral V respectivo y para controlar el tiempo de encendido de los conmutadores controlables 20, 22 como se ha descrito anteriormente.
La Fig. 4a muestra un modo de realización adicional de la unidad de control 28. Elementos idénticos se indican con 25 números de referencia idénticos, en los que aquí las diferencias se explican meramente con detalle. El convertidor digital-analógico 74 está conectado, en este caso, al dispositivo de escala 60 y proporciona la tensión de referencia al dispositivo de escala 60. Un modulador 78 está conectado al segundo terminal de entrada del dispositivo comparador 62 para proporcionar la señal de modulación al dispositivo comparador 62. El convertidor digital-analógico 74 proporciona un nivel de tensión para cambiar la tensión de escala de modo que la tensión escalada 30 tiene siempre valores positivos incluso en el caso de que la tensión primaria V12 o la tensión de condensador V13 sea negativa o se centre en cero. Por lo tanto, el dispositivo comparador 62 puede simplificarse y puede implementarse como un sistema digital. El convertidor digital-analógico 74 se adapta, en este caso, para proporcionar una corriente de fuente y una corriente de sumidero. La señal de modulación proporcionada por el generador de modulación 78, en este caso, necesita una desviación fija para proporcionar un nivel umbral adecuado 35 que incluye la señal de modulación. El control de energía media, en este caso, se proporciona por el convertidor digital-analógico 74 ya que la tensión de referencia proporcionada al dispositivo de escala 60 ajusta la tensión escalada a un nivel respectivo con respecto al nivel umbral. Si el convertidor digital-analógico 74 es rápido y suficientemente preciso, puede usarse el modo de realización mostrado en la fig. 4b.
40
La fig. 4b muestra un modo de realización de la unidad de control 28. Elementos idénticos se indican con números de referencia idénticos, en los que aquí las diferencias se explican meramente con detalle. El convertidor digital-analógico 74, en este caso, es rápido y suficientemente preciso para proporcionar la señal de modulación y una tensión de desviación respectiva para controlar la energía media del dispositivo accionador 10. El segundo terminal de entrada del dispositivo comparador 62 está conectado a un generador de referencia 80 que proporciona un nivel 45 umbral constante al dispositivo comparador 62.
Como el convertidor digital-analógico 74 proporciona una tensión de referencia que comprende la señal de modulación y una tensión de desviación al dispositivo de escala 60, la tensión escalada comprende la tensión primaria V12 o la tensión de condensador V13, la desviación respectiva y la señal de modulación de modo que la 50 tensión umbral Vth proporcionada por el generador de referencia 80 es un valor constante.
La fig. 5 muestra un primer modo de realización de la unidad de control 28. Elementos idénticos se indican con números de referencia idénticos, en los que aquí las diferencias se explican meramente con detalle. El dispositivo de escala 60 está conectado a un generador de PWM 82 y a un dispositivo de filtro 84 para generar el potencial de 55 referencia. El generador de PWV 82 proporciona una señal modulada de ancho de pulsos al dispositivo de filtro 84. El dispositivo de filtro 84 filtra la señal modulada de ancho de pulsos a una tensión de referencia sustancialmente constante proporcionada al dispositivo de escala 60. El dispositivo de filtro 84 se forma de un resistor 86 y de un condensador 88 conectados al suelo primario 42. El generador de modulación 78 está conectado al comparador 62 para proporcionar la señal de modulación que incluye una tensión de desviación al dispositivo comparador 62. Como 60 la tensión de referencia proporcionada por el generador de PWM 82 tiene todavía una componente de señal alterna, puede proporcionarse una modulación de solapamiento en combinación con la señal de modulación proporcionada por el generador de modulación 78.
Las figs. 6a, b muestran dos modos de realización que incluyen un convertidor analógico-digital. Elementos idénticos 65 se indican con números de referencia idénticos, en los que aquí las diferencias se explican meramente con detalle.
El nodo 72 del dispositivo de escala 60 está conectado a un convertidor analógico-digital 90 que convierte la tensión analógica escalada en una señal digital. La señal digital se proporciona al primer terminal de entrada del dispositivo comparador 62, que es, en este caso, un comparador digital 62. El segundo terminal de entrada del dispositivo comparador digital 62 está conectado a un generador de referencia digital 92 para proporcionar una referencia digital que incluye el nivel umbral 48, 50, la desviación y la señal de modulación. Esta implementación sería adecuada para 5 las matrices de puertas programables en campo (FPGA) o para los circuitos integrados para aplicaciones específicas (ASIC). En el modo de realización mostrado en la fig. 6a, el dispositivo de escala 60 está conectado al suelo primario 42 de tal manera que el convertidor analógico-digital 90 debe ser adecuado para los valores positivos y negativos de la tensión escalada.
10
En la fig. 6b, un modo de realización de la unidad de convertidor 28 se muestra teniendo un generador de referencia 94 conectado a la unidad de escala 60 para proporcionar la tensión de referencia como una desviación en el dispositivo de escala 60. Por medio del generador de referencia 94, la tensión escalada se cambia a valores positivos de tal manera que el convertidor analógico-digital 90 tiene que convertir solamente las tensiones positivas.
15
En cierto modo de realización, se proporciona un control previo de suministro para añadir una pequeña desviación a la señal proporcionada por el convertidor digital-analógico 74 y/o a la señal modulada de ancho de pulsos proporcionada por el generador de PWM 82, mientras que se aplica la modulación . Además, la unidad de control 28 comprende una unidad de control previo de suministro adelantado que mide la tensión de entrada V10 y ajusta al menos una de las señales de referencia Vth sobre la base de la tensión de entrada V10 medida. La señal de 20 referencia V se ajusta de modo que el límite para la señal de convertidor medida es decir, la tensión primaria V12, la tensión de condensador V 13, la corriente primaria 112 o la corriente del condensador 113 se vuelve más amplia si disminuye la tensión de entrada V10 y el límite se vuelve más ajustado si aumenta la tensión de entrada V10. En otras palabras, se aumenta el nivel umbral superior 48 y/o se disminuye el nivel umbral inferior 50 si disminuye la tensión de entrada V10 o se disminuye el nivel umbral superior 48 y/o se aumenta el nivel umbral inferior si aumenta 25 la tensión de entrada V10. Por lo tanto, la variación de la tensión de salida V20 o de la corriente de salida l20 se reduce por la variación de la tensión de entrada V10. En un modo de realización adicional, el control por tiempo del conmutador controlable controlado por tiempo 20, 22 se ajusta por medio de la unidad de control previo de suministro sobre la base de la tensión de entrada V10.
30
Se describen procedimientos de modulación para controlar la tensión de salida V20 y/o la tensión de salida eléctrica del dispositivo accionador 10 proporcionada a la carga 18. La modulación podría aplicarse para controlar un sonido generado por el dispositivo accionador 10. Esto podría usarse para cambiar el sonido del dispositivo accionador 10 a la gama de ultrasonidos para reducir la perceptibilidad del ruido audible del dispositivo accionador 10 o para modular la salida de sonido para enviar información en la gama de ultrasonidos como el sonido codificado. 35
La fig. 7 muestra un diagrama para explicar la modulación de solapamiento de la tensión de salida V20. En la fig. 7, la tensión de condensador V13, la tensión umbral Vth en relación con la tensión de condensador V13 y como una curva ampliada, las señales de accionamiento S20, S22 de los conmutadores controlables 20, 22 y la tensión de salida V20 se muestran durante tres ciclos del convertidor. Uno de los conmutadores controlables 20, 22 se conmuta 40 en ts como se muestra en la fig. 7 sobre la base de la tensión de condensador V 13 y sobre la base de la tensión umbral Vth.
Como el dispositivo comparador 62 solamente activa una transición durante la señal detectada en este caso, la tensión de condensador V13 cruza el umbral, en efecto muestrea la tensión umbral en tiempos discretos, haciendo 45 que se solape la tensión de salida V20. Eso significa que la frecuencia de la tensión umbral V se convierte en una frecuencia inferior de la tensión de salida V20. La tensión umbral Vth se genera típicamente por una señal modulada de ancho de pulsos que se filtra para proporcionar la tensión umbral analógica V como se muestra en la fig. 5. Esto da como resultado la onda de la tensión umbral V mostrada en la fig. 7. La frecuencia de la tensión umbral V de la señal modulada de ancho de pulsos se solapa y se reduce por la frecuencia de funcionamiento del convertidor 24 50 que da como resultado la frecuencia inferior de la tensión de salida V20.
La fig. 8 muestra la frecuencia solapada de la tensión de salida V20 para una frecuencia de tensión umbral fija de 93,75 kHz dependiente de la frecuencia de la conmutación de los conmutadores controlables 20, 22.
55
Como se muestra en la fig. 8, la frecuencia de conmutación de la unidad de convertidor 24 combinada con la frecuencia de la tensión umbral Vth da como resultado una onda de baja frecuencia de la tensión de salida V20. Por ejemplo, una frecuencia de la tensión primaria V12 de 120 kHz da como resultado una frecuencia de la tensión de salida V20 de aproximadamente 80 kHz.
60
Aunque la invención se ha ilustrado y descrito con detalle en los dibujos y en la descripción anteriores, dicha ilustración y dicha descripción han de considerarse ilustrativas o ejemplares y no restrictivas; la invención no se limita a los modos de realización divulgados. Otras variaciones de los modos de realización divulgados pueden entenderse y efectuarse por los expertos en la técnica al poner en práctica la invención reivindicada, a partir de un estudio de los dibujos, de la divulgación y de las reivindicaciones adjuntas. 65
En las reivindicaciones, la palabra "que comprende" no excluye otros elementos o etapas y el artículo indefinido "un" o "una" no excluye una pluralidad. Un único elemento u otra unidad puede cumplir las funciones de varios elementos citados en las reivindicaciones. El mero hecho de que ciertas medidas se enumeren en reivindicaciones dependientes mutuamente diferentes no indica que no pueda usarse una combinación de estas medidas de manera ventajosa. 5
Un programa informático puede almacenarse/distribuirse en un medio adecuado, tal como un medio de almacenamiento óptico o un medio de estado sólido suministrado junto con o como parte de otro hardware, pero puede distribuirse también de otras formas, tal como a través de Internet o de otros sistemas de telecomunicación cableados o inalámbricos. 10
Cualquier signo de referencia en las reivindicaciones no se interpretará como una limitación del alcance.
Claims (15)
- REIVINDICACIONES1. Dispositivo accionador (10) para accionar una carga (18), en particular una unidad LED (18) que tiene uno o más LEDs, que comprende: 5- terminales de entrada (14, 16) configurados para conectar el dispositivo accionador (10) a un suministro de tensión (12) y para recibir una tensión de entrada (V10) del suministro de tensión (12),- un terminal de salida configurado para conectar el dispositivo accionador (10) a la carga (18), 10- una unidad de convertidor (24) para convertir una tensión de accionamiento a una tensión de salida (V20) para alimentar la carga (18),- una unidad de conmutación (20, 22) conectada a los terminales de entrada (14, 16) para proporcionar diferentes 15 niveles de tensión de accionamiento a la unidad de convertidor (24), y- una unidad de control (28) para controlar la unidad de conmutación (20, 22) sobre la base de una señal de convertidor eléctrico (V12; V 13; I12; 113) medida en un elemento (30, 36) de la unidad de convertidor (24) y de una señal de referencia (V), y en la que 20- la señal de referencia (V) representa un nivel umbral; y- la señal de referencia (V) es una señal de modulación con el fin de proporcionar una señal de salida de modulación (V20). 25
- 2. Dispositivo accionador como se reivindica en la reivindicación 1, en el que la unidad de control (28) tiene una unidad de escala (60) para escalar la señal de convertidor eléctrico (V12; V 13; I12; I13) sobre la base de una variable de referencia (70) y para proporcionar una señal escalada.30
- 3. Dispositivo accionador como se reivindica en la reivindicación 1 o 2, en el que la unidad de control (28) comprende un dispositivo comparador (62) para controlar el conmutador controlable (20, 22) sobre la base de una señal eléctrica derivada de la señal de convertidor eléctrico (V12; V13; 112; 113) y de un umbral de señal (V).
- 4. Dispositivo accionador como se reivindica en la reivindicación 3, en el que la señal de referencia, que tiene el 35 componente de señal alterna, se proporciona al dispositivo comparador (62) como la señal umbral (V).
- 5. Dispositivo accionador como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que la señal de referencia se proporciona a la unidad de escala (60) como la variable de referencia (70).40
- 6. Dispositivo accionador como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la señal de referencia comprende un componente de señal constante como un valor de desviación.
- 7. Dispositivo accionador como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, en el que una señal modulada de ancho de pulsos filtrada por un elemento de filtro (84) se proporciona a la unidad de escala (60) como 45 la variable de referencia (70).
- 8. Dispositivo accionador como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la unidad de control (28) incluye un convertidor analógico-digital (90) para convertir una señal analógica derivada de la señal de convertidor eléctrico (V12; V 13; 112; 113) en una señal digital y para proporcionar la señal digital al dispositivo 50 comparador (62), donde el dispositivo comparador (62) está formado por un dispositivo digital.
- 9. Dispositivo accionador como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la señal de convertidor eléctrico (V12) es una tensión a través de un bobinado primario (36) de la unidad de convertidor (24).55
- 10. Dispositivo accionador como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la señal de convertidor eléctrico (V 13) es una tensión a través de un condensador resonante (30) de la unidad de convertidor (24).
- 11. Dispositivo accionador como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la señal de 60 convertidor eléctrico (I12; 113) es una corriente (I12; 113) a través de la unidad de convertidor (24).
- 12. Dispositivo accionador como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que la señal de salida es la tensión de salida eléctrica (V20) proporcionada a la carga (18).65
- 13. Dispositivo accionador como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que la señal desalida es una señal de ultrasonidos emitida por el dispositivo accionador (10).
- 14. Dispositivo accionador como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que la unidad de control (28) se adapta para ajustar la señal de referencia (Vth) sobre la base de la tensión de entrada (V10).
- 15. Procedimiento para accionar una carga, en particular, una unidad LED (18) que tiene uno o más LEDs, que 5 comprende las etapas de:- proporcionar un nivel de tensión diferente a una tensión de accionamiento a una unidad de convertidor (24) por medio de una unidad de conmutación (20, 22),10- convertir la tensión de accionamiento en una tensión de salida (V20) por medio de la unidad de convertidor (24) para alimentar la carga (18) y- controlar la unidad de conmutación (20, 22) sobre la base de una señal de convertidor eléctrico (V12; V 13; I12; 113) medida en un elemento (30; 36) de la unidad de convertidor (24) y sobre la base de una señal de referencia (V) 15 que tiene un componente alterno para proporcionar una señal de salida (V20) que tiene un componente de señal alterna sobre la base del componente alterno de la señal de referencia (Vth).
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