WO2014153580A1 - Led-konverter mit verbessertem emi-verhalten - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a
  • Circuit arrangement in particular a driver circuit for an LED driver / LED converter and a method for operation of the circuit arrangement.
  • the circuit has a potential-isolated converter (for example, a flyback converter), which is clocked on the primary side.
  • the converter is clocked on the primary side by means of a switch and can be supplied on the input side on the basis of an AC voltage (for example mains voltage) or a DC voltage (for example for emergency lighting operation).
  • the primary side is electrically isolated from the secondary side, to which at least one light source, for example at least one LED, can be connected and operated.
  • the switch can be controlled by a control unit, for example a microcontroller, an ASIC or an IC, and can be provided either in the control unit (in particular in an IC) or separately (for example, externally).
  • the invention proposes to selectively widen generated interference energy over different frequencies. This is called frequency modulation in the following, or "(frequency) jittering".
  • the circuit arrangement therefore provides a separate modulation circuit, in particular, which provides frequency modulation (frequency jittering) functionality / to improve the behavior with respect to the RFI / EMI. It therefore provides a circuit arrangement, in particular a driver circuit for a light source, eg at least one LED , ready according to claim 1. Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims. Furthermore, the invention provides a method for operating a circuit arrangement according to the independent method claim.
  • the invention provides a circuit arrangement, in particular a driver circuit for at least one LED, comprising: a potential-separated converter clocked on the primary side by means of a switch, the input side starting from a rectified by a rectifier AC voltage, in particular a mains voltage, or a DC - Voltage is supplied and starting from the secondary side of which at least one LED is operable, a control unit which is adapted to a supplied reference signal with a preferably the power consumption of the LED directly or indirectly and a modulation circuit adapted to, in a feed-forward operation, supply to the control unit an input signal affecting the frequency of the switching of the switch, in particular the input signal Cyclically modulate the reference signal.
  • This frequency of the cyclic "jitter" modulation is preferably constant, and the modulation stroke is also constant.
  • the input signal may be a modulated input signal, in particular a power factor correction signal, which is thus modulated in such a way that the drive of the converter takes place in such a way that the power factor is improved.
  • the power factor correction signal is therefore preferably modulated with the frequency of the applied AC voltage or a multiple thereof. This is at least a factor 10 lower than the jittering frequency.
  • the modulation circuit can modulate the modulated reference signal high frequency.
  • the control unit may be configured to switch the switch in dependence on a threshold value, in particular to deactivate the switch when the threshold value is reached.
  • the input signal can be the. Affect threshold.
  • the control unit may be supplied with the modulated input signal modulated by the modulation circuit as a combined signal.
  • the input signal, in particular the combined signal can be supplied to the control unit via a charge storage.
  • the charge storage device may be configured to average the input signal such that the reference signal is constant in the time average.
  • the circuit arrangement can be operated with a direct current / a DC voltage.
  • the circuit arrangement may be an emergency light driver circuit.
  • the invention provides a method for operating a circuit arrangement, in particular a driver circuit for at least one LED, wherein a potential-separated converter clocked on the primary side by means of a switch, the input side starting from a rectified by a rectifier AC voltage, in particular a mains voltage, or a DC voltage is supplied from its secondary side which operates at least one LED, and wherein a control unit compares a supplied reference signal with a supplied feedback signal, and drives the switch of the converter (FB) based on the comparison, and wherein a modulation circuit in a feed-forward operation supplied to the control unit, the frequency of the clocking of the switch influencing input signal, in particular the reference signal cyclically modulated.
  • a potential-separated converter clocked on the primary side by means of a switch, the input side starting from a rectified by a rectifier AC voltage, in particular a mains voltage, or a DC voltage is supplied from its secondary side which operates at least one LED
  • a control unit compares a supplied
  • the invention provides an emergency lighting apparatus having circuitry as described above.
  • the invention provides a luminaire having an emergency light operating device as described above.
  • FIG. 1 shows a schematic overview of the circuit arrangement according to the invention
  • FIG. 3 in representation a) an RFI / EMI spectrum without the inventive frequency modulation, and representation b) an RFI spectrum with the inventive frequency modulation.
  • Suitable control units which already offer the possibility of frequency modulation by themselves, require, as already mentioned, a lot of space in the entire circuit arrangement. Typically, 25-50% of the board is dedicated to filtering the incoming and outgoing signals of the circuitry.
  • the resulting effect is that the radio frequency energy (RF energy) is distributed over a frequency range and the generation of large spectral peaks at operating frequency harmonics is avoided. This can reduce the complexity of
  • Input filter circuits are greatly reduced, especially in high power factor designs where rectified line voltage is typically not smoothed.
  • the large changes in the supply voltage produced result in a very effective modulation of the switching frequency.
  • control units already offer the ability to "jitter” the frequency, thus modulating the frequency to produce a high-frequency jitter, as mentioned above, there are a variety of control units that can be found in the excellent in any way for use, for example, in emergency light drivers, such as those used in emergency lighting units, are suitable, but do not offer the possibility of frequency modulation.
  • control unit An example of such a control unit is the HVLED815 module from STMicroelectronics.
  • the solution according to the invention can also be realized with other control units (ICs).
  • control units ICs
  • Another example is the NXP TDA4863.
  • this smearing is achieved by virtue of an input signal applied to the control unit, in particular a reference signal with a (returned) signal, e.g. a signal representing the current through the primary side is compared in order to trigger the switching of the switch and thus to cause a targeted frequency modulation.
  • a reference signal with a (returned) signal e.g. a signal representing the current through the primary side is compared in order to trigger the switching of the switch and thus to cause a targeted frequency modulation.
  • the invention provides. Generation of the frequency modulation therefore a separate from the control unit modulation circuit.
  • the task of the modulation circuit is to cyclically modulate, in a feed-forward mode (feedforward control, i.e. without feedback signal), the input signal, in particular the reference signal, which is fed to the control unit and influences the frequency of the clocking of the switch.
  • This frequency modulation can be done in particular by a sawtooth generator.
  • the sawtooth generator for example, with a frequency of 0.5kHz - 2kHz, preferably about 1kHz work.
  • Fig. 1 shows schematically a circuit according to the invention as a block diagram. Here is an AC voltage / an alternating current through the
  • Rectifier 1 rectified and a converter FB, in particular a converter with potential separation and preferably a flyback converter supplied.
  • the converter is controlled by the control unit SE.
  • a potential isolation primary side i. Controlled on the side of the mains voltage supply and the control unit SE provided switch of the converter.
  • the switch can be designed as a separate transistor or be provided in the control unit SE.
  • the control unit SE is also supplied with a signal, preferably from the secondary side of the converter.
  • a modulation circuit MS having a rectified voltage / rectified current based signal in a feed forward operation, i. in a pure forward operation, is supplied.
  • This signal is e.g. a power factor correction (PFC) signal generated, for example, with a resistor combination.
  • PFC power factor correction
  • the modulation circuit MS now modulates the frequency of the supplied signal cyclically high frequency, i. high frequency in relation to the modulation of the signal supplied to it.
  • the modulation circuit MS then supplies the signal having both modulations to the control unit SE as an input signal.
  • the supply takes place in particular via a charge storage, which ensures that the reference signal does not change over time.
  • the control unit itself carries out a corresponding averaging.
  • Fig. 2 Circuit arrangement with such a modulation circuit is shown in Fig. 2, wherein the modulation circuit, here a sawtooth generator, is marked with a frame.
  • the modulation circuit here a sawtooth generator
  • the modulation circuit according to the invention can be fed via a path already used for power factor correction modulation (PFC modulation).
  • PFC modulation can be provided a frequency range of 90 - 150Hz, preferably about 100Hz.
  • the voltage can be, for example, 0.5V.
  • the resistors R12, R13 and R14 form a voltage divider which forms the
  • Power Factor correction signal provides, even if the driver circuit shown is operated with AC power.
  • the voltage across the resistor R3 is the rectified mains voltage with an amplitude of about 1 to 3, preferably 2 volts again.
  • the amplitude may also have other values, for example values within a range of 1 to 12 volts.
  • the signal generated by the modulation circuit is combined with the power factor correction modulation, Preferably, added so that ultimately an input signal supplied to the control unit, for example.
  • a reference voltage can be supplied, which is modulated on the one hand with the power factor correction modulation and on the other hand modulated to the power factor correction modulation high-frequency frequency generated by the modulation circuit cyclically becomes.
  • the input signal is supplied to the control unit in such a way that it is ensured that the reference signal remains unchanged in the time average.
  • the power of a light source operated by the circuit arrangement is not influenced in the time average.
  • the modulation circuit shown in Fig. 2 additionally provides a capacitance C16 at the lower potential side of the voltage divider (R12, R13, R14).
  • the remaining components of the modulation circuit generate a modulated signal, in the example shown a sawtooth voltage (or a sawtooth) on the capacitance C16 (ie, a voltage, alternatively a current, with a sawtooth shape), for example, an amplitude of 0 to 2, in particular about 0.5 volts and a frequency of 0.5 to 2, in particular about 1 kHz.
  • the input signal is fed to the control unit, wherein, for example, the peak current value / voltage value is modulated, in which the control unit deactivates the switch for the primary-side clocked converter during each operating cycle.
  • the control unit deactivates the switch for the primary-side clocked converter during each operating cycle.
  • the circuit arrangement is operated with AC / DC or DC / DC voltage.
  • the arrangement according to the invention still provides sufficient modulation of the switching frequency of the switch for the primary clocked handler, so that as a result, the RFI / EMI behavior of the circuit is greatly improved and thus the requirements with regard to RFI / EMI behavior, in particular for emergency light drivers.
  • the frequency modulation is effected by applying the input signal or the reference signal to a pin of the control unit, in the example shown at pin 5 (ILED), and by comparison with a signal, e.g. a feedback signal representing the current / voltage through the primary side, is compared to control a switching of the - in the example.
  • a signal e.g. a feedback signal representing the current / voltage through the primary side
  • the feedback signal is in the example shown from the secondary side of the potenialgetrennten clocked converter fed back to the control unit.
  • the modulation takes place as already mentioned by means of Modulation circuit.
  • the modulation circuit is fed by the path through the resistors R12 and R13, which are already used for the PFC modulation (eg in the frequency range of 100 Hz), and the PFC-modulated signal is also applied to the pin 5 of the control unit (ILED) ,
  • the used pin 5 is originally intended to be grounded via the capacitance C5. Now, instead, the capacitance C5 is set to a modulated potential instead.
  • the modulated signal of the modulation circuit is thus combined with the power factor correction modulation signal, so that ultimately the reference voltage at the pin 5 (ILED) of the control unit with the power factor correction modulation frequency on the one hand and on the other hand with the high-frequency
  • Sawtooth frequency signal is modulated.
  • a charge storage here the capacitance C5
  • RFI / EMI spectra shows exemplary RFI / EMI spectra.
  • an RFI / EMI spectrum is shown by way of example, as is the case when no cyclic frequency modulation according to the invention is performed by the modulation circuit. Unwanted peaks of interference are highlighted.
  • a frequency modulation is performed by the modulation circuit.
  • the noise energy is distributed over a frequency range and noise spikes are avoided.

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Abstract

In einem Aspekt stellt die Erfindung eine Schaltungsanordnungr insbesondere Treiberschaltung für eine wenigstens eine LED, bereit, aufweisend: einen primärseitig mittels eines Schalters getakteten potentialgetrennten Wandler (EPB), der eingangsseitig ausgehend von einer Netzspannung versorgbar ist und ausgehend von dessen Sekundärseite die wenigstens eine LED betreibbar ist, eine Steuereinheit (SE), die dazu ausgelegt ist, ein zugeführtes Referenzsignal mit einem zugeführten Rückführsignal zu vergleichen, und den Schalter des Wandlers (FB) basierend auf dem Vergleich anzusteuern, und eine Modulationsschaltung (MS), die dazu ausgelegt ist, in einem Feed-Forward-Betrieb ein der Steuereinheit zugeführtes, die Frequenz der Taktung des Schalters beeinflussendes Eingangssignal, insbesondere das Referenzsignal zyklisch zu modulieren.

Description

LED-Konverter mit verbessertem EMI-Verhalten
Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Schaltungsanordnung, insbesondere eine Treiberschaltung für einen LED-Treiber/LED-Konverter und ein Verfahren für einen Betrieb der Schaltungsanordnung. Die Schaltung weist dabei einen potentialgetrennten Wandler auf (beispielsweise einen Flyback-Wandler) , der primärseitig getaktet ist. Dabei ist der Wandler primärseitig mittels eines Schalters getaktet und eingangsseitig ausgehend von einer AC-Spannung (bspw. Netzspannung) oder einer DCSpannung (bspw. für Notlichtbetrieb) versorgbar. Die Primärseite ist hierbei von der Sekundärseite, an die wenigstens ein Leuchtmittel, bspw. wenigstens eine LED anschließbar und betreibbar ist, potentialgetrennt. Der Schalter kann durch eine Steuereinheit, beispielsweise ein MikroController, eine ASIC oder eine IC, gesteuert werden und entweder in der Steuereinheit (insbesondere in einem IC) vorgesehen sein, oder getrennt davon (bspw. extern) vorgesehen sein.
Aufgrund des getakteten Betriebs des Schalters besteht ein Problem dahingehend, dass bei einem Takten des Schalters mit im wesentlichen konstanter Frequenz unerwünschte Nebeneffekte entstehen. So kann beispielsweise eine erhöhte elektromagnetische Interferenz (RFI, Radio Frequency Interference oder EMI, Electro Magnetic Interference) erzeugt werden. Um dieses Problem zu lösen, schlägt die Erfindung vor, erzeugte Störenergie gezielt über unterschiedliche Frequenzen zu verbreitern. Dies wird im folgenden Frequenzmodulation, bzw. „(frequency) jittering" genannt.
Es ist daher das Ziel der Erfindung, eine Schaltungsanordnung bereit zu stellen, die es erlaubt, Steuereinheiten ohne Frequenzmodulationsfunktionalität zu verwenden, die leicht und günstig am Markt verfügbar sind. Die Schaltungsanordnung stellt deshalb eine .insbesondere separate Modulationsschaltung bereit, die eine Frequenzmodulationsfunktionalität (frequency jittering) bietet/ um das Verhalten bzgl. der RFI/EMI zu verbessern., Die stellt daher eine Schaltungsanordnung, insbesondere eine Treiberschaltung für ein Leuchtmittel, z.B. wenigstens eine LED, nach Anspruch 1 bereit. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weiter stellt die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Schaltungsanordnung gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch bereit.
In einem Aspekt stellt die Erfindung eine Schaltungsanordnung, insbesondere Treiberschaltung für eine wenigstens eine LED, bereit, aufweisend: einen primärseitig mittels eines Schalters getakteten potentialgetrennten Wandler, der eingangsseitig ausgehend von einer durch einen Gleichrichter gleichgerichteten AC- Spannung, insbesondere einer Netzspannung, oder einer DC- Spannung versorgbar ist und ausgehend von dessen Sekundärseite die wenigstens eine LED betreibbar ist, eine Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, ein zugeführtes Referenzsignal mit einem vorzugsweise die Leistungsaufnahme der LED direkt oder indirekt wiedergebenden, zugeführten Rückführsignal zu vergleichen, und den Schalter des Wandlers basierend auf dem Vergleich anzusteuern, und eine Modulationsschaltung, die dazu ausgelegt ist, in einem Feed-Forward-Betrieb ein der Steuereinheit zugeführtes, die Frequenz der Taktung des Schalters beeinflussendes Eingangssignal, insbesondere das Referenzsignal zyklisch zu modulieren. Diese Frequenz der zyklische „Jitter"-Modulation ist vorzugsweise konstant . Vorzugswelse ist auch der Modulationshub konstant.
Das Eingangssignal kann ein moduliertes Eingangssignal, insbesondere ein Leistungsfaktorkorrektursignal, sein, das also derart moduliert ist, dass die Ansteuerung des Wandlers derart erfolgt, dass der Leistungsfaktor verbessert wird. Das Leistungsfaktorkorrektursignal ist daher vorzugsweise mit der Frequenz der anliegenden AC- Spannung oder einem Vielfachen davon moduliert. Dies ist wenigstens einen Faktor 10 niedriger als die Jittering- Frequenz.
Die Modulationsschaltung , kann das modulierte Referenzsignal hochfrequent modulieren.
Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, den Schalter abhängig von einem Schwellenwert zu schalten, insbesondere den Schalter bei Erreichen des Schwellenwerts zu deaktivieren.
Das EingangsSignal kann den. Schwellenwert beeinflussen.
Der Steuereinheit kann das durch die Modulationsschaltung modulierte modulierte Eingangssignal als kombiniertes Signal zugeführt werden. Das Eingangssignal, insbesondere das kombinierte Signal kann der Steuereinheit über einen Ladungsspeicher zugeführt werden. Der Ladungsspeicher kann dazu eingerichtet sein, das Eingangssignal so zu mitteln, dass das Referenzsignal im zeitlichen Mittel konstant ist.
Die Schaltungsanordnung kann mit einem Gleichstrom/einer Gleichspannung betrieben sein. Die Schaltungsanordnung kann eine Notlichttreiberschaltung sein.
In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Schaltungsanordnung, insbesondere einer Treiberschaltung für wenigstens eine LED bereit, wobei ein primärseitig mittels eines Schalters getakteten potentialgetrennten Wandler, der eingangsseitig ausgehend von einer durch einen Gleichrichter gleichgerichteten AC-Spannung, insbesondere einer Netzspannung, oder einer DC-Spannung versorgt wird, ausgehend von seiner Sekundärseite die wenigstens eine LED betreibt, und wobei eine Steuereinheit ein zugeführtes Referenzsignal mit einem zugeführten Rückführsignal vergleicht, und den Schalter des Wandlers (FB) basierend auf dem Vergleich ansteuert, und wobei eine Modulationsschaltung in einem Feed-Forward-Betrieb ein der Steuereinheit zugeführtes, die Frequenz der Taktung des Schalters beeinflussendes Eingangssignal, insbesondere das Referenzsignal zyklisch moduliert.
In noch einem Aspekt stellt die Erfindung ein Notlichtbetriebsgerät mit einer Schaltungsanordnung, wie sie vorstehend Beschrieben ist, bereit. In einem weiteren Aspekt stellt, die Erfindung eine Leuchte mit einem Notlichtbetriebsgerät, wie es vorstehend Beschrieben ist, bereit. Die . Erfindung wird nunmehr auch mit Blick auf die Figuren beschrieben.
Dabei zeigen Fig. 1 einen schematischen Uberblick über die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung;
Fig. 2 exemplarisch einen Schaltungsaufbau gemäß der
Erfindung mit einer zu der Steuereinheit externen Modulationsschaltung, die eine
Frequenzmodulation ermöglicht;
Fig. 3 in Darstellung a) ein RFI/EMI-Spektrum ohne die erfindungsgemäße Frequenzmodulation, und Darstellung b) ein RFI-Spektrum mit der erfindungsgemäßen Frequenzmodulation.
Es ist dabei mit Blick auf die verwendbaren Bauteile sehr kostspielig, die Anforderungen hinsichtlich des RFI/EMI- Verhaltens kleiner Schaltnetzteile (switched-mode power supplies) einzuhalten. Passende Steuereinheiten, die von Haus aus bereits die Möglichkeit zur Frequenzmodulation bieten, benötigen wie bereits erwähnt, sehr viel Platz in der gesamten Schaltungsanordnung. Typischerweise werden 25-50% der Platine der Filterung der eingehenden und ausgehenden Signale der Schaltungsanordnung gewidmet.
Viele Steuereinheiten sind dabei so ausgelegt, dass sie eine konstante Schaltfrequenz voraussetzen. Dazu werden Riffelwellen (Rippel) der Versorgungsspannung nach oben oder nach unten verändert.
Der resultierende Effekt besteht darin, dass sich die Radiofrequenzenergie (RF Energy) über einen Frequenzbereich verteilt und das Erzeugen von großen Spektralspitzen bei Harmonischen der Betriebsfrequenz vermieden wird. Hierdurch kann die Komplexität der
Eingangsfilterschaltkreise stark reduziert werden, insbesondere bei Ausgestaltungen mit hohem Leistungsfaktor, bei denen gleichgerichtete Netzspannung typischerweise nicht geglättet ist. Die erzeugten großen Änderungen der Versorgungsspannung ergeben eine sehr effektive Modulation der Schaltfrequenz.
Beim Betrieb mit einer Gleichspannung/ einem Gleichstrom(DC) existiert dieser Modulationseffekt nicht, was zu einer Verschärfung der RFI/EMI-Probleme führt.
Insbesondere im Bereich der Notlichtgerätetreiber ist das problematisch, da diese auf einen Batteriebetrieb ausgelegt sind. Aus diesem Grund bieten zwar manche Steuereinheiten, wie oben ausgeführt, bereits die Möglichkeit die Frequenz zu „jittern", die Frequenz also so zu modulieren, dass sich ein hochfrequentes Zittern ergibt. Wie bereits erwähnt gibt es jedoch eine Vielzahl von Steuereinheiten, die sich in jeder Hinsicht exzellent für den Einsatz beispielsweise in Notlichttreibern, wie sie z.B. in Notlichtbetriebsgeräten eingesetzt werden, geeignet sind, jedoch die Möglichkeit zur Frequenzmodulation nicht bieten.
Ein Beispiel für eine solche Steuereinheit ist der Baustein HVLED815 von STMicroelectronics. Die erfindungsgemäß Lösung kann jedoch auch mit anderen Steuereinheiten (ICs) verwirklicht werden. Als ein weiteres Beispiel sei an dieser Stelle der NXP TDA4863 genannt.
Gemäß der Erfindung wird dieses Verschmieren (jittern) dadurch erzielt, dass ein an der Steuereinheit angelegtes Eingangssignal, insbesondere ein Referenzsignal mit einem (rückgeführten) Signal, z.B. ein Signal das den Strom durch die Primärseite wiedergibt, verglichen wird, um das Schalten des Schalters auszulösen und damit eine gezielte Frequenzmodulation zu verursachen.
Die Erfindung sieht zur. Erzeugung der Frequenzmodulation daher eine von der Steuereinheit separate Modulationsschaltung vor. Aufgabe der Modulationsschaltung ist es, in einem Feed-Forward-Betrieb (Vorwärtssteuerung, d.h. ohne Rückführsignal) das der Steuereinheit zugeführtes, die Frequenz der Taktung des Schalters beeinflussendes Eingangssignal, insbesondere das Referenzsignal zyklisch zu modulieren.
Diese Frequenzmodulation kann dabei insbesondere durch einen Sägezahngenerator erfolgen. Als Frequenz kann der Sägezahngenerator beispielsweise mit einer Frequenz von 0,5kHz - 2kHz, vorzugsweise ca. 1kHz arbeiten.
Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Schaltung als Blockschaltbild. Hier wird eine Wechselspannung/ein Wechselstrom durch den
Gleichrichter 1 gleichgerichtet und einem Wandler FB, insbesondere einem Wandler mit Potentialtrennung und vorzugsweise einem Flyback-Konverter, zugeführt.
Der Wandler wird von der Steuereinheit SE gesteuert. Insbesondere wird ein zur Potentialtrennung primärseitiger, d.h. auf Seite der Netzspannungsversorgung und der Steuereinheit SE vorgesehener Schalter des Wandlers gesteuert. Der Schalter kann dabei als separater Transistor ausgeführt sein oder aber in der Steuereinheit SE vorgesehen sein. Der Steuereinheit SE wird auch ein Signal, vorzugsweise von der Sekundärseite des Wandlers zugeführt.
Weiter ist eine Modulationsschaltung MS vorgesehen, der ein auf der gleichgerichteten Spannung/dem gleichgerichteten Strom basierendes Signal in einem Feed- Forward-Betrieb, d.h. in einem reinen Vorwärtsbetrieb, zugeführt ist. Dieses Signal ist z.B. ein Leistungsfaktorkorrektursignal (PFC-Signal) , das bspw. mit einer Widerstandskombination erzeugt wird.
Die Modulationsschaltung MS moduliert nun die Frequenz des zugeführten Signals zyklisch hochfrequent, d.h. hochfrequent im Verhältnis zu der Modulation des ihr zugeführten Signals.
Die Modulationsschaltung MS führt dann das Signal, das beide Modulationen aufweist der Steuereinheit SE als Eingangssignal zu. Die Zuführung erfolgt dabei insbesondere über einen Ladungsspeicher, der dafür sorgt, dass sich das Referenzsignal im zeitlichen Mittel nicht ändert. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Steuereinheit selbst eine entsprechende Mittelung durchführt.
Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung einer
Schaltungsanordnung mit einer solchen Modulationsschaltung ist in Fig. 2 gezeigt, wobei die Modulationsschaltung, hier ein Sägezahngenerator, mit einem Rahmen gekennzeichnet ist.
Die Modulationsschaltung kann gemäß der Erfindung über einen Pfad gespeist werden, der bereits für eine Leistungsfaktorkorrektur-Modulation (PFC-Modulation) verwendet wird. Für die PFC-Modulation kann dabei ein Frequenzbereich von 90 - 150Hz, vorzugsweise ca. 100Hz vorgesehen sein. Die Spannung kann beispielsweise 0,5V betragen. Neben der in Fig. 2 umrahmt dargestellten Modulationsschaltung bilden die Widerstände R12, R13 und R14 einen Spannungsteiler, der das
Leistungsfaktorkorrektursignal bereitstellt, auch dann wenn die gezeigte Treiberschaltung mit Wechselstrom betrieben wird.
Die Spannung über den Widerstand R3 gibt die gleichgerichtete Netzspannung mit einer Amplitude von ca. 1 bis 3, vorzugsweise 2 Volt wieder. Selbstverständlich kann die Amplitude auch durch andere Werte aufweisen, bspw. Werte innerhalb eines Bereichs von 1 bis 12 Volt.
Das von der der Modulationsschaltung erzeugte Signal wird mit der Leistungsfaktorkorrektur-Modulation kombiniert, vorzugsweise addiert, so dass letztlich ein der Steuereinheit zugeführtes Eingangssignal, bspw. eine Referenzspannung, zugeführt werden kann, das einerseits mit der Leistungsfaktorkorrektur-Modulation moduliert ist und dem andererseits die zu der Leistungsfaktorkorrektur- Modulation hochfrequente Frequenz aufmoduliert ist, die durch die Modulationsschaltung zyklisch erzeugt wird. Das Eingangssignal wird dabei der Steuereinheit so zugeführt, dass sichergestellt ist, dass die im zeitlichen Mittel das Referenzsignal unverändert bleibt .
So wird im zeitlichen Mittel die Leistung eines durch die Schaltungsanordnung betriebenen Leuchtmittels, insbesondere die Leistung einer LED-Strecke nicht beeinflusst.
Die in Fig. 2 gezeigte Modulationsschaltung stellt zusätzlich eine Kapazität C16 an der potentialniedrigeren Seite des Spannungsteilers (R12, R13, R14) bereit. Die übrigen Komponenten der Modulationsschaltung erzeugen ein moduliertes Signal, im dargestellten Beispiel eine Sägezahnspannung (oder einen Sägezahnstrom} über der Kapazität C16 (d.h., eine Spannung, alternativ einen Strom, mit sägezahnförmigen Verlauf) , die bspw. eine Amplitude von 0 bis 2, insbesondere ca. 0,5 Volt und eine Frequenz von 0,5 bis 2, insbesondere ca. 1 kHz aufweist.
Das Eingangssignal wird der Steuereinheit zugeführt, wobei dabei z.B. der Spitzenstromwert/-spannungswert moduliert wird, bei dem die Steuereinheit während jedes Betriebszyklus den Schalter für den primärseitig getakteten Konverter deaktiviert. Dadurch wird die ton Zeit des Schalters zyklisch verändert und die Betriebsfrequenz des Schalters wird über einen Frequenzbereich mit Fortschreiten der Modulation durch die Modulationsschaltung verschmiert („gejittert") .
Dies erfolgt unabhängig davon, ob die Schaltungsanordnung mit Wechselstrom/-spannung oder Gleichstrom/-spannung betrieben wird. Wird die Schaltungsanordnung jedoch mit Gleichstrom/-spannung betrieben, stellt die erfindungsgemäße Anordnung immer noch eine ausreichende Modulation der Schaltfrequenz des Schalters für den primärseitig getakteten Handler bereit, so dass im Ergebnis das RFI/EMI-Verhalten der Schaltung stark verbessert wird und damit die Anforderungen hinsichtlich des RFI/EMI-Verhaltens, insbesondere bei Notlichttreibern, eingehalten werden können.
Wie aus der Fig. 2 weiter ersichtlich ist, wird in der beispielhaften Schaltungsanordnung der Pfad zu den Pins 13 - 16 geschaltet.
Gemäß der Erfindung erfolgt also die Frequenzmodulation dadurch, dass das Eingangssignal, bzw. das Referenzsignal an einem Pin der Steuereinheit, im dargestellten Beispiel an Pin 5 (ILED) , angelegt wird, und durch einen Vergleich mit einem Signal, z.B. einem Rückführsignal das den Strom/die Spannung durch die Primärseite wiedergibt, verglichen wird, um ein Schalten des - in der bspw. dargestellten Steuereinheit - internen Schalters zu steuern. Das Rückführsignal ist im dargestellten Beispiel von der Sekundärseite des potenialgetrennten getakteten Wandlers zurück geführt zu der Steuereinheit.
Die Modulation erfolgt wie bereits erwähnt mittels der Modulationsschaltung. Die Modulationsschaltung wird gespeist durch den Pfad über die Widerstande R12 und R13, die bereits für die PFC-Modulation (bspw. im Frequenzbereich von 100Hz) verwendet werden, und wobei das PFC-Modulierte Signal ebenfalls dem Pin 5 der Steuereinheit (ILED) beaufschlagt wird.
Der verwendete Pin 5 ist dabei originär dafür vorgesehen, über die Kapazität C5 auf Masse gelegt zu werden. Nunmehr wird also stattdessen die Kapazität C5 auf ein moduliertes Potential gelegt.
Das modulierte Signal der Modulationsschaltung wird also mit dem Leistungsfaktorkorrektur-Modulationssignal kombiniert, so dass letztlich die Referenzspannung an dem Pin 5 (ILED) der Steuereinheit mit der Leistungsfaktorkorrektur-Modulationsfrequenz einerseits und andererseits mit dem hochfrequenten
Sägezahnfrequenzsignal moduliert ist. Durch den Anschluss über einen Ladungsspeicher, hier die Kapazität C5, wird sichergestellt, dass die beiden Modulationsarten im zeitlichen Mittel die Referenzspannung unverändert lassen.
Fig. 3 zeigt exemplarisch RFI/EMI-Spektren. In Darstellung a) ist beispielhaft ein RFI/EMI-Spektrum dargestellt, wie es sich ergibt, wenn keine erfindungsgemäße zyklische Frequenzmodulation durch die Modulationsschaltung erfolgt. Unerwünschte Spitzenwerte der Störungen sind hervorgehoben.
In Darstellung b) wird hingegen eine Frequenzmodulation durch die Modulationsschaltung ausgeführt. Somit wird die Störungsenergie über einen Frequenzbereich verteilt und Störungsspitzen werden vermieden. Durch die Versorgung der Modulationsschaltung ausgehend von der gleichgerichteten AC oder ausgehend von der DC- Spannung, kann die Modulationsschaltung ohne zusätzliche Spannungs-/Stromversorgung betrieben werden.

Claims

Ansprüche
1. Schaltungsanordnung, insbesondere Treiberschaltung für eine wenigstens eine LED, aufweisend:
- einen primärseitig mittels eines Schalters
getakteten potentialgetrennten Wandler (FB), der eingangsseitig ausgehend von einer durch einen
Gleichrichter (1) gleichgerichteten AC-Spannung, insbesondere einer Netzspannung, oder einer DC- Spannung versorgbar ist und ausgehend von dessen Sekundärseite die wenigstens eine LED betreibbar ist,
- eine Steuereinheit (SE), die dazu ausgelegt ist, ein zugeführtes Referenzsignal mit einem zugeführten Rückführsignal zu vergleichen, und den Schalter des Wandlers (FB) basierend auf dem Vergleich
anzusteuern, und
- eine Modulationsschaltung (MS), die dazu ausgelegt ist, in einem Feed-Forward-Betrieb ein der
Steuereinheit zugeführtes, die Frequenz der -Taktung des Schalters beeinflussendes Eingangssignal, insbesondere das Referenzsignal zyklisch zu
modulieren.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, wobei das
Eingangssignal ein moduliertes Eingangssignal, insbesondere ein Leistungsfaktorkorrektursignal ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Modulationsschaltung das modulierte Referenzsignal hochfrequent moduliert .
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorgehenden
Ansprüche, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, den Schalter abhängig von einem Schwellenwert zu schalten, insbesondere den Schalter bei Erreichen des Schwellenwerts zu deaktivieren.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorgehenden
Ansprüche, wobei das Eingangssignal den Schwellenwert beeinflusst.
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorgehenden
Ansprüche, wobei der Steuereinheit das durch die Modulationsschaltung modulierte modulierte
Eingangssignal als kombiniertes Signal zugeführt wird.
7. Schaltungsanordnung nach einem der vorgehenden
Ansprüche, wobei das Eingangssignal, insbesondere das kombinierte Signal der Steuereinheit über einen Ladungsspeicher zugeführt wird, der dazu eingerichtet ist, das Eingangssignal so zu mittein, dass das Referenzsignal im zeitlichen Mittel konstant ist.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorgehenden
Ansprüche, wobei die Schaltungsanordnung mit einem Gleichstrom/einer Gleichspannung betrieben wird.
9. Schaltungsanordnung nach einem der vorgehenden
Ansprüche, wobei die Schaltungsanordnung eine
Notlichttreiberschaltung ist.
10. Verfahren zum Betrieb einer Schaltungsanordnung, insbesondere einer Treiberschaltung für wenigstens eine LED, wobei ein primärseitig mittels eines
Schalters getakteten potentialgetrennten Wandler (FB) , der eingangsseitig ausgehend von einer durch einen Gleichrichter (1) gleichgerichteten AC- Spannung, insbesondere einer Netzspannung, oder einer DC-Spannung versorgt wird, ausgehend von seiner Sekundärseite die wenigstens eine LED betreibt, und wobei eine Steuereinheit (SE) ein zugeführtes
Referenzsignal mit einem zugeführten Rückführsignal vergleicht, und den Schalter des Wandlers (FB) basierend auf dem Vergleich ansteuert, und wobei eine Modulationsschaltung (MS) in einem Feed-Forward- Betrieb ein der Steuereinheit zugeführtes, die
Frequenz der Taktung des Schalters beeinflussendes Eingangssignal, insbesondere das Referenzsignal zyklisch moduliert.
11. Notlichtbetriebsgerät mit einer
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 9.
12. Leuchte mit einem Notlichtbetriebsgerät nach
Anspruch 11.
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