WO2014172733A1 - Circuit arrangement and method for operating an illuminant - Google Patents

Circuit arrangement and method for operating an illuminant Download PDF

Info

Publication number
WO2014172733A1
WO2014172733A1 PCT/AT2014/000091 AT2014000091W WO2014172733A1 WO 2014172733 A1 WO2014172733 A1 WO 2014172733A1 AT 2014000091 W AT2014000091 W AT 2014000091W WO 2014172733 A1 WO2014172733 A1 WO 2014172733A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circuit arrangement
frequency
converter
voltage
regulator
Prior art date
Application number
PCT/AT2014/000091
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
John SCHÖNBERGER
Original Assignee
Tridonic Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tridonic Gmbh & Co. Kg filed Critical Tridonic Gmbh & Co. Kg
Priority to ATGM9017/2014U priority Critical patent/AT15822U1/en
Publication of WO2014172733A1 publication Critical patent/WO2014172733A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/37Converter circuits
    • H05B45/3725Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/382Switched mode power supply [SMPS] with galvanic isolation between input and output
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4258Arrangements for improving power factor of AC input using a single converter stage both for correction of AC input power factor and generation of a regulated and galvanically isolated DC output voltage
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/37Converter circuits
    • H05B45/3725Switched mode power supply [SMPS]
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/37Converter circuits
    • H05B45/3725Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/385Switched mode power supply [SMPS] using flyback topology
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/355Power factor correction [PFC]; Reactive power compensation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement and a method for operating a luminous means.
  • the invention relates to circuit arrangements including a converter operated to provide power factor correction.
  • a power factor correction is used in control gear for such bulbs to reduce the unwanted generation of harmonic currents in the supply network.
  • the power factor is a measure of harmonic currents generated by the operating circuit.
  • a power factor correction circuit may be provided as an input stage between a rectifier and a transformer Booster converter work.
  • output side voltage ripples that oscillate at twice the line frequency can adversely affect PFC correction.
  • the attempt to correct voltage ripples on the output side in conventional lead to the fact that harmonic currents are not reduced to the desired extent.
  • One approach to solving these problems may be to suppress the voltage ripples on the output side.
  • an output capacitor with a large capacity can be provided on the output side.
  • a controller with a small bandwidth can be used.
  • such approaches can bring various disadvantages.
  • the use of a large capacity capacitor as the output capacitor may be undesirable because of the size of the device and / or potential cost penalties.
  • the invention has for its object to provide devices and methods in which a good power factor correction can be achieved without voltage ripple must be suppressed at the output side of a converter by a high-capacity output capacitor.
  • the invention has for its object to provide such devices and methods that can be used in PFC converters with voltage regulation.
  • a circuit arrangement for operating a luminous means and a method having the features specified in the independent claims are provided.
  • the dependent claims define embodiments of the invention.
  • a circuit arrangement for operating a luminous means uses a regulator which comprises a PI (proportional-integral) element and which is set up to a signal component of an input signal of the regulator which is twice the supply voltage frequency. It has been found that by the phase shift of the signal component which oscillates at twice the supply voltage frequency, good power factor correction can be achieved even if these voltage ripples are not strongly suppressed on the output side. A particularly good power correction can be achieved if the phase shift at the frequency which is equal to twice the supply voltage frequency is within an interval of -90 ° and / or approximately -90 °. This allows the use of a smaller output capacitor and / or a larger bandwidth regulator than conventional control strategies that do not intentionally introduce an additional phase shift.
  • PI proportional-integral
  • the controller may be configured such that a transfer function of the regulator has two poles at frequencies that are in an environment of frequency equal to twice the supply voltage frequency.
  • a circuit arrangement for operating a luminous means comprises an input for receiving an AC voltage having a first frequency.
  • the circuit arrangement comprises a power factor correction converter having an inductance, a controllable switching means connected in series with the inductor, and a regulator.
  • the regulator has a P-element and is arranged to produce a phase shift for a signal component having a second frequency twice the first frequency.
  • the PI element exhibits the behavior of a conventional PI controller, but the controller is supplemented by components for introducing an additional phase shift.
  • the regulator may include the PI member, a first pole, and a second pole.
  • the first pole and the second pole may be at a frequency or at frequencies in an environment of the second frequency, ie, near twice the supply voltage frequency.
  • the first pole and the second pole may be double poles or a second-order pole.
  • the frequencies at which the poles are located may be smaller than a frequency with which the controllable switching means is switched clocked.
  • the controller may include a galvanic isolation.
  • the converter may have an input side with the inductor and one of them galvanically isolated output side.
  • the PI member may be provided on the output side of the converter.
  • a filter whose transfer function has the first pole and / or the second pole can be provided on the input side of the converter.
  • the controller can be set up so that the phase shift for the signal component, which oscillates at twice the frequency of the supply voltage, lies within an interval by a phase shift of -90 °.
  • the controller may be arranged so that the phase shift for the signal component which oscillates at twice the frequency of the supply voltage deviates by less than a predetermined threshold value of -90 °.
  • the controller can be set up so that the phase shift for the signal component is -90 °.
  • the circuit arrangement may comprise an integrated circuit for driving the controllable switching means.
  • the integrated circuit may have an input to receive a signal containing the signal component phase shifted by the controller.
  • the integrated circuit may be configured to control the controllable switching means such that an on-time and / or an off-time of the controllable switching means depends on the respective phase of the phase-shifted signal component.
  • the integrated circuit may be configured to control the controllable switching means to provide a voltage at an output of the circuit board. Order is regulated to a desired value.
  • the controlled variable may be a variable detected on the output side of the regulator, for example the output voltage itself.
  • the controlled variable may also be an auxiliary variable detected on the input side, ie a primary side of the converter.
  • the auxiliary size can be regulated to set the output voltage to a desired value.
  • the auxiliary size can be detected, for example, with a Hilfswindung on the input side.
  • the converter may be a flyback converter connected to the input via a rectifier.
  • the converters may be a PFC flyback converter.
  • the circuit arrangement may be an operating circuit for at least one light-emitting diode.
  • the circuit arrangement may form an LED converter or be comprised by an LED converter.
  • a system which comprises the circuit arrangement according to an embodiment and at least one light-emitting diode which is connected to an output of the converter.
  • the at least one light-emitting diode may comprise at least one inorganic light-emitting diode and / or at least one organic light-emitting diode.
  • the at least one light-emitting diode can be connected to the output of the converter via a converter circuit, which is connected between the output of the converter and the at least one light-emitting diode.
  • a method for operating a luminous means with a circuit arrangement is specified, to which an alternating voltage with a first frequency is supplied and which comprises a converter.
  • a controllable switching means which is connected in series with an inductance of the converter, switched clocked.
  • the method includes voltage regulation with a regulator having a PIL member. In voltage regulation, the controller generates a phase shift for a signal component which is a second fre- quency signal. frequency that is twice as large as the first frequency.
  • the method can be carried out with the circuit arrangement according to an embodiment.
  • the circuit arrangement and the method according to embodiments use a control strategy in which the controller selectively causes a certain phase shift at least for those signals and signal components whose frequency is twice the supply voltage frequency.
  • the regulator may include, in addition to the PI, at least one filter which causes the corresponding phase shift for those signals and signal components which oscillate at twice the supply voltage frequency.
  • the at least one filter may have two poles. The poles may be approximately twice the supply voltage frequency.
  • Such a controller may also be referred to as a "PI + PP” or “ ⁇ ” controller since it has two poles in addition to the PI.
  • This control strategy allows for a good performance without sacrificing the voltage ripples, which oscillate at twice the supply voltage frequency, on the output side by a high capacity output capacitor and / or in voltage regulation by a regulator must be removed with a small bandwidth.
  • the control strategy can be used in particular for PFC flyback converter.
  • FIG. 1 shows a system according to an exemplary embodiment.
  • Figure 2 shows a circuit diagram of a circuit arrangement according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram representation of a regulator according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram representation of a regulator according to an embodiment.
  • Figure 5 shows voltage ripples of a signal generated by the controller according to an embodiment.
  • Figure 6 shows a signal generated by the controller according to an embodiment together with an input signal of the controller.
  • FIG. 7 shows a Bode diagram for a regulator of a circuit arrangement according to an exemplary embodiment and for a conventional regulator.
  • FIG. 8 shows an input current of a circuit arrangement according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 9 shows an input current of a conventional circuit arrangement in which an output capacitor with a larger capacity than in FIG. 8 is used.
  • FIG. 10 shows a circuit diagram of an implementation of a regulator according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of a circuit arrangement according to a further exemplary embodiment.
  • FIG. 1 shows an illustration of a system 1 which has an operating device with a Circuit arrangement 2 for operating a luminous means 3 comprises.
  • the luminous means 3 may comprise at least one light-emitting diode (LED).
  • the luminous means 3 can comprise a plurality of LEDs.
  • the LEDs may be inorganic or organic LEDs.
  • the circuit arrangement 2 has an input 10 to which a supply voltage is supplied.
  • the supply voltage is an AC voltage, for example a mains voltage.
  • a frequency of the supply voltage at the input 10 is also referred to here asnningstapsfre- frequency or as the first frequency. Double the supply voltage frequency is called the second frequency. This second frequency plays a role in the control strategy of the circuit arrangement 2.
  • the circuit arrangement 2 comprises a rectifier 1 1, which provides a rectified AC voltage to a transducer 12.
  • the converter 12 may be configured as a power factor correction (PFC) converter, which is operated to reduce the return of harmonic currents into the network.
  • the converter 12 may be, for example, a flyback converter. Other converter types can be used.
  • An output of the converter may be connected to the lighting means 3.
  • the luminous means 3 can be connected to an output terminal 14 of the circuit arrangement 2.
  • the luminous means 3 can be connected directly to an output terminal 14 of the circuit arrangement 2.
  • a converter circuit can be connected between the output terminal 14 and the luminous means 3, which preferably regulates the current or the power of the luminous means 3.
  • This converter circuit can be formed, for example, by a buck converter (buck converter), boost converter (boost converter) or an inverter circuit (buck-boost converter).
  • the converter 12 has a regulator 13.
  • the regulator 13 may be a voltage regulator.
  • the controlled variable of the regulator 13 can be, for example, the output voltage of the converter 12 or an auxiliary variable, which is related to the output voltage of the converter 12.
  • the controller 13 includes a PI (proportional-integral) member. The controller is designed to cause a certain phase shift for an input signal whose frequency is twice the supply voltage frequency.
  • the output signal generated by the input signal from the controller may, for example, have a phase shift of -90 ° with respect to the input signal, which oscillates at the second frequency, ie twice the supply voltage frequency.
  • the phase shift caused by the sinusoidal signal controller 13 in response to the frequency of the signal may be defined by the phase response of a transfer function of the regulator 13.
  • the transfer function can be defined as a quotient of the output variable of the controller 13 transformed into the frequency range to the input variable of the controller 13 transformed into the frequency range.
  • the complex argument of the transfer function, ie the phase shift, as a function of the frequency defines the phase response.
  • the controller 13 may be designed such that the phase response of the regulator 13 at the second frequency, which is twice the supply voltage frequency, has a value of -90 ° or is approximately equal to -90 °.
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of a circuit arrangement 2 according to an embodiment in which the converter is designed as a flyback converter.
  • Such converters are also referred to as flyback converters or boost / buck converters.
  • the converter has a transformer, which may comprise a primary-side inductance 22 and a secondary-side inductance 25.
  • a primary side of the converter has a main inductance 21 in which energy can be stored.
  • the primary-side inductance 22 and the main inductance 21 are shown schematically separately in FIG. 2, but need not be separate components. For example, only a single coil can be provided, which performs the function of the main inductance 21 and the primary-side inductance 22 of the transformer.
  • the primary-side inductance 22 of the transformer can be a leakage inductance.
  • the converter has a controllable switching means 23, which is connected in series with the main inductor 21.
  • the controllable switching means 23 is switched in operation of the converter to transfer energy from the primary side of the transformer, which is the input side of the converter, to the secondary side, which is the output side.
  • energy is stored in the main inductance 21.
  • This state is also referred to as a conduction phase or charge phase in which the main inductance 21 is charged with energy.
  • the cached energy is transmitted to the secondary side. This phase is also referred to as a blocking phase.
  • the secondary side has a rectifier, which may comprise a diode 26 or several diodes.
  • An output capacitor 27 on the secondary side can be charged when energy is transferred from the primary side to the secondary side.
  • the capacitor 27 is also referred to as a charging capacitor.
  • the controllable switching means 23 may be a transistor.
  • the controllable switching means 23 may be a power transistor.
  • the controllable switching means 23 may be, for example, a bipolar transistor, an insulated gate transistor, a field effect transistor or another controllable switch.
  • the circuit arrangement 2 has a voltage regulation loop 30.
  • the voltage regulation loop 30 may use a voltage Vo of the output side as a controlled variable.
  • the voltage Vo of the output side can be tapped at a point 28, for example via an ohmic voltage divider.
  • a reference source 31 may specify a desired value Vo ref.
  • a difference amplifier 32 or subtractor can determine the deviation between the voltage Vo of the output side and the desired value.
  • the controller 13 may switch the controllable switching means 23. Depending on the deviation, which is supplied to the controller 13, for example, an on-time of the controllable switching means and / or an off-time of the controllable switching means be changed to regulate the voltage Vo of the output side in the direction of the setpoint. For example, the ratio of on-time (t on ) to off-time (t 0 ff) can be set depending on which control signal the controller 13 generates from the input signal supplied to it.
  • the output side voltage Vo may include voltage ripple at the second frequency which is twice the supply voltage frequency. Such voltage ripples are caused by the rectification, which provides a rectified AC voltage to the transducer 12.
  • FIG. 3 is a block diagram of components of a regulator according to an embodiment.
  • the controller has a P-member 41.
  • the controller has at least one component 42 for inducing an additional phase shift.
  • the at least one component 42 may comprise one or more filters.
  • the at least one component 42 causes a signal which oscillates at twice the supply voltage frequency to be provided with an additional phase shift.
  • An output signal Vc of the combination of the PI element 41 and the at least one component 42 for causing the additional phase shift has a certain phase shift relative to the corresponding input signal. This phase shift is chosen for the second frequency, ie the frequency of the voltage ripple, so that the phase-shifted voltage ripple in the output signal Vc reduces the total harmonic distortion (THD) of the input current and / or the input voltage becomes.
  • TDD total harmonic distortion
  • the at least one component 42 for causing the additional phase shift may have a transfer function having two poles.
  • the two poles may be in a second frequency environment that is twice the supply voltage frequency.
  • the output signal Vc of the combination of the PI member 41 and the at least one component 42 for causing the phase shift may influence a switch controller 43.
  • the switch controller 43 may switch the controllable switching means 13 clocked.
  • the switching on and off of the controllable switching means can vary with the phase-shifted voltage ripples of the output side time-dependent. These out-of-phase spanning nipples are included in the output signal Vc, which provides the combination of the PI member 41 and the at least one additional phase shifting component 42.
  • the switch controller 43 may be an integrated circuit.
  • the switch controller 43 may be configured as a processor, a microprocessor, a controller, a microcontroller, or an application specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application specific integrated circuit
  • FIG. 4 shows an implementation of the controller for a control device according to an exemplary embodiment.
  • the regulator has the Pl member and components 45, 46.
  • the components 45, 46 may each be an analog filter or a digital filter.
  • the components 45, 46 each define one pole of the transfer function.
  • the filter 45 may have a transfer function having a first pole.
  • the filter 46 may have a transfer function having a second pole.
  • the first pole and the second pole may be in an environment of the second frequency equal to twice the supply voltage frequency.
  • the first pole and the second pole may be at twice the supply voltage frequency.
  • a variety of other embodiments of the controller may be used in embodiments.
  • two poles of the transfer function can also be provided by only one filter having double poles. While functional blocks are shown in FIG. 3 and FIG. 4, the different components need not be separate elements.
  • a digital processor can take over both the function of the PI controller and the generation of the additional phase shift.
  • the use of the filters or other components providing the first pole and the second pole causes a phase shift of approximately -90 ° for signals whose frequency is equal to twice the supply voltage frequency. For the closed control loop results in a total shift of -180 °.
  • the PI element and the additional phase-shifting component of the regulator may be implemented by analog circuit elements or in digital technology. The order of the various components can be reversed. For example, the additional phase shift may be introduced before a signal is applied to the PI.
  • One or both of the filters that provide the two poles of the transfer function may be located in front of the PI.
  • the controller may also include a galvanic isolation. This allows some of the components of the regulator to be located on the secondary side and others of the regulator components on the primary side.
  • FIG. 5 shows a signal 51 at the output of the components 41, 42 of FIG. 3 or at the output of the components 41, 45, 46 in FIG. 4, when an input signal of the regulator has voltage ripples which oscillate at twice the supply voltage frequency.
  • This signal 51 can be used as a control signal, on which the switching of the controllable switching means 23 depends.
  • a dashed line Shown by a dashed line is a signal 52 at the output of a PI element in a conventional controller, if no additional phase shift is introduced.
  • the signal 51 has a phase shift 53 caused by the two poles in the transfer function of the regulator at twice the supply voltage frequency.
  • the phase shift 53 shows the change in the phase angle of a controller used in embodiments compared to a conventional PI controller without additional phase shift.
  • FIG. 6 shows the signal 51 at the output of the components 41, 42 of FIG. 3 or at the output of the components 41, 45, 46 in FIG. 4 together with the corresponding input signal 55 of the regulator.
  • the input signal 55 has voltage ripples corresponding to the voltage ripple on the output side of the converter.
  • the signal 51 has a phase shift 59 of approximately -90 ° with respect to the input signal 55.
  • the phase shift 59 is caused by the two poles in the transfer function of the regulator at twice the supply voltage frequency.
  • FIG. 7 shows a Bode diagram for the regulator according to an embodiment in which an additional phase shift is introduced.
  • the Bode diagram for the controller according to an embodiment is shown in solid lines.
  • the Bode diagram for a conventional PI controller is shown by dashed lines for comparison.
  • a phase path 61 of a regulator according to an embodiment is shown in the lower part of the Bode diagram.
  • the second frequency 60 is twice the supply voltage frequency.
  • the absolute value of this second frequency depends on the supply voltage frequency, may be different for different supply sources and is not important for the following explanations.
  • the phase response 61 corresponds to the complex argument of the transfer function of the regulator according to an embodiment in which an additional phase shift is generated.
  • the phase path 61 has a function value which lies in an interval 63.
  • the interval 63 defines an environment of a phase shift of -90 °.
  • An absolute value of the difference between the interval limits of the interval 63 may be less than 90 °.
  • the interval 63 can extend symmetrically by the value of -90 °.
  • the function value of the phase response 61 at the second frequency 60 indicates the phase shift that undergoes a sinusoidal signal through the combination of the PI with the additional phase shift.
  • phase response 61 of the regulator used in embodiments may be strictly monotonic decreasing at the second frequency 60. This can be achieved by an appropriate choice of the additional poles of the transfer function, which lead to the phase shift.
  • the phase response 61 of the regulator used in embodiments may have a local maximum at a frequency less than the second frequency 60. It can thereby be achieved that the phase shift at the second frequency 60 in the interval 63 is around the value -90 °.
  • phase response 62 of a conventional PI controller without additional phase shift is also shown in the lower part of the Bode diagram for comparison.
  • the phase response 62 differs significantly from the phase path 61.
  • the phase signal 62 has a larger (and smaller magnitude) value than the phase path 61.
  • the upper part of the Bode diagram shows the gain 64 of the regulator used in embodiments and the gain 65 of a conventional PI controller without additional phase shift.
  • FIG. 8 shows an exemplary time characteristic of an input current 71 for a switching arrangement according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 9 shows an exemplary time characteristic of an input current 72 for a switching arrangement with a conventional PI controller, in which no additional phase shift is generated.
  • the input current 72 of FIG. 8 shows an exemplary time characteristic of an input current 71 for a switching arrangement according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 9 shows an exemplary time characteristic of an input current 72 for a switching arrangement with a conventional PI controller, in which no additional phase shift is generated.
  • FIG. 10 is a circuit diagram illustrating an implementation of a regulator in embodiments.
  • the regulator comprises a PI member 80, a filter 81 for defining a first pole of the transfer function, and another filter 82 for defining a second one. pole of the transfer function.
  • the poles in the transfer function introduced by the filters 81, 82 are in an environment of twice the supply voltage frequency.
  • the P-element may have a capacitance 83 in series with a resistor 84.
  • the filter 81 may have a capacity 85.
  • the further filter 82 may have a further capacitance 86 and a further resistor 87.
  • the governor has a galvanic isolation.
  • an opto-coupler 90 may be provided between the primary side and the secondary side of the converter.
  • Other elements for galvanic isolation can be used.
  • the PI member 80 and the filter 81 are on the secondary side.
  • the further filter 82 is arranged on the primary side.
  • the optocoupler 90 may be connected via a resistor 92 to a voltage source 91.
  • An output of the combination of the PI element 80 and the filter 81 is connected to an input side of the optocoupler 90.
  • An operational amplifier 93 may define a voltage reference. The operational amplifier 93 can keep a current at the output of the optocoupler 90 constant.
  • a voltage applied to a photodiode of the optocoupler 90 is provided by a voltage source 94 via a voltage divider comprising resistors 95, 96.
  • a current flowing through the photodiode is supplied via a resistor 97 to an input of an operational amplifier 99.
  • a voltage source 98 may provide a reference voltage to another input.
  • the further filter 82 may be connected to the input and the output of the operational amplifier 99.
  • the signal Vc provided at the output of the operational amplifier can be used to control switching operations of the controllable switching means of a converter. For example, the ratio between on-time and off-time may be changed depending on the signal Vc. voltage ripple in the signal Vo representing the voltage on the output side are present with a corresponding phase shift in the signal Vo and affect the switching of the controllable switching means. Numerous other implementations of the various components of the controller may be used in other embodiments. Other configurations of the PI member and the filters 81, 82 may be used. The Pl member 80 and the filter 81 may be disposed on the primary side. The voltage Vo on the output side can be transmitted to the primary side via an optocoupler or other galvanic isolation.
  • another controlled variable can be used to perform a voltage regulation.
  • a voltage which depends on the voltage of the output side can be detected on the primary side.
  • the voltage on the output side can be regulated indirectly.
  • Figure 1 1 is a circuit diagram of a circuit arrangement according to an embodiment.
  • An auxiliary inductor 101 may be inductively coupled to the secondary inductance 25.
  • a voltage at the auxiliary inductance 101 can be detected.
  • the corresponding voltage can be supplied as an auxiliary signal Vaux to the voltage regulation loop 30 via an ohmic voltage divider 102.
  • a reference voltage source 31 provides a signal Vaux_ref representing the target value.
  • the controller 13 may have further inputs in addition to an input 105 at which the auxiliary signal Vaux or the deviation of the auxiliary signal from the desired value is received.
  • the controller 13 may have an input 107 to detect when the main inductance 21 is de-magnetized. Switching operations can be triggered depending on when the main inductance 21 is demagnetized.
  • the controller 13 controls at an output 106, a control signal with which the controllable switching means 23 is controlled. While embodiments have been described with reference to the figures, modifications may be made in other embodiments.
  • the controller in which an additional phase shift for voltage ripple is deliberately introduced, can also be implemented in digital technology. A corresponding regulation, in which an additional phase shift for voltage ripple is deliberately introduced, can be used with different converter types. Methods and devices according to embodiments can be used in operating devices for lighting, for example in an LED converter.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

The invention relates to a circuit arrangement for operating an illuminant (3), the circuit comprising an input and a converter with power factor correction. The converter comprises an inductor (21), a controllable switching means (23) connected in series to the inductor (21), and a regulator (13, 30). The regulator (13, 30) comprises a PI element. The regulator (13, 30) is configured to generate a phase shift for a signal component of an input signal for the regulator (13, 30), the frequency of which signal component is twice as large as a frequency of an input voltage.

Description

Schaltungsanordnung und Verfahren zum Betreiben eines Leuchtmittels  Circuit arrangement and method for operating a light source
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zum Betreiben eines Leuchtmittels. Die Erfindung betrifft insbesondere Schaltungsanordnungen, die einen Wandler umfassen, der so betrieben wird, dass er eine Leistungsfaktorkorrektur bereitstellt. Mit zunehmender Verbreitung von Leuchtmitteln wie LEDs und LED-Modulen gewinnen Schaltungsanordnungen zum Betreiben derartiger Leuchtmittel weiter an Bedeutung. Eine Leistungsfaktorkorrektur wird bei Betriebsgeräten für derartige Leuchtmittel verwendet, um die unerwünschte Erzeugung von Oberwellenströmen im Versorgungsnetz zu verringern. Der Leistungsfaktor ist ein Maß für Oberwellenströme, die von der Betriebsschaltung erzeugt werden. The invention relates to a circuit arrangement and a method for operating a luminous means. In particular, the invention relates to circuit arrangements including a converter operated to provide power factor correction. With increasing use of light sources such as LEDs and LED modules gain circuitry for operating such bulbs continue to gain in importance. A power factor correction is used in control gear for such bulbs to reduce the unwanted generation of harmonic currents in the supply network. The power factor is a measure of harmonic currents generated by the operating circuit.
Abhängig von der jeweiligen Anwendung der Betriebsschaltung können unterschiedliche Lösungen für die Leistungsfaktorkorrektur (PFC, „Power Factor Conversion") gewählt werden. Beispielsweise kann eine Leistungsfaktorkorrek- turschaltung als Eingangsstufe zwischen einem Gleichrichter und einem Transformator vorgesehen sein. Die Leistungsfaktorkorrekturschaltung kann beispielsweise nach dem Prinzip eines Aufwärtswandlers arbeiten. Depending on the particular application of the operating circuit, different Power Factor Conversion (PFC) solutions may be selected For example, a power factor correction circuit may be provided as an input stage between a rectifier and a transformer Booster converter work.
Es können auch so genannte einstufige PFC-Wandler eingesetzt werden, die zusätzlich zu einer Transformation auch die Leistungsfaktorkorrektur durchführen. Ein Beispiel für einen einstufigen PFC-Wandler ist ein einstufiger PFC- Sperrwandler. Derartige Schaltungsanordnungen können insbesondere bei Anwendungen eingesetzt werden, die keine besonders großen Leistungen erfordern. It is also possible to use so-called single-stage PFC converters which, in addition to a transformation, also perform the power factor correction. An example of a single stage PFC converter is a single stage PFC flyback converter. Such circuit arrangements can be used in particular in applications that do not require particularly large power.
Bei Betriebsschaltungen mit Spannungsregelung können Spannungsrippel an der Ausgangsseite, die mit der doppelten Netzfrequenz oszillieren, die Leistungsfaktorkorrektur negativ beeinflussen. Beispielsweise kann der Versuch, Spannungsrippel an der Ausgangsseite auszuregeln, bei herkömmlichen Re- gelkreisen dazu führen, dass Oberwellenströme nicht in dem gewünschten Maß reduziert werden. Ein Ansatz zur Lösung dieser Probleme kann darin bestehen, die Spannungsrippel an der Ausgangsseite zu unterdrücken. Dazu kann ein Ausgangskondensator mit großer Kapazität auf der Ausgangsseite vorgesehen werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Regler mit kleiner Bandbreite verwendet werden. Derartige Lösungsansätze können jedoch verschiedene Nachteile mit sich bringen. Beispielsweise kann die Verwendung eines Kondensators mit großer Kapazität als Ausgangskondensator wegen der Größe des Bauteils und/oder wegen möglicher Kostennachteile unerwünscht sein. For voltage regulated operation circuits, output side voltage ripples that oscillate at twice the line frequency can adversely affect PFC correction. For example, the attempt to correct voltage ripples on the output side, in conventional lead to the fact that harmonic currents are not reduced to the desired extent. One approach to solving these problems may be to suppress the voltage ripples on the output side. For this purpose, an output capacitor with a large capacity can be provided on the output side. Alternatively or additionally, a controller with a small bandwidth can be used. However, such approaches can bring various disadvantages. For example, the use of a large capacity capacitor as the output capacitor may be undesirable because of the size of the device and / or potential cost penalties.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen und Verfahren anzugeben, bei denen eine gute Leistungsfaktorkorrektur erreicht werden kann, ohne dass Spannungsrippel an der Ausgangsseite eines Wandlers durch einen Ausgangskondensator mit großer Kapazität unterdrückt werden müssen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Vorrichtungen und Verfahren anzugeben, die bei PFC-Wandlern mit Spannungsregelung verwendet werden können. Es werden eine Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Leuchtmittels und ein Verfahren mit den in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmalen bereitgestellt. Die abhängigen Ansprüche definieren Ausführungsformen der Erfindung. Nach Ausführungsbeispielen der Erfindung wird bei einer Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Leuchtmittels ein Regler verwendet, der ein PI (proportio- nal-integral)-Glied umfasst und der eingerichtet ist, um einer Signalkomponente eines Eingangssignals des Reglers, die mit dem Doppelten einer Versorgungs- spannungsfrequenz oszilliert, eine zusätzliche Phasenverschiebung aufzuprä- gen. Es hat sich gezeigt, dass durch die Phasenverschiebung der Signalkomponente, die mit dem Doppelten einer Versorgungsspannungsfrequenz oszilliert, eine gute Leistungsfaktorkorrektur erreicht werden kann, selbst wenn diese Spannungsrippel auf der Ausgangsseite nicht stark unterdrückt werden. Eine besonders gute Leistungskorrektur kann erreicht werden, wenn die Phasenverschiebung bei der Frequenz, die gleich dem Doppelten der Versorgungsspannungsfrequenz ist, in einem Intervall um -90° liegt und/oder näherungsweise -90° ist. Dies erlaubt die Verwendung eines kleineren Ausgangs- kondensators und/oder eines Reglers mit größerer Bandbreite als bei herkömmlichen Regelstrategien, die nicht gezielt eine zusätzliche Phasenverschiebung einführen. The invention has for its object to provide devices and methods in which a good power factor correction can be achieved without voltage ripple must be suppressed at the output side of a converter by a high-capacity output capacitor. The invention has for its object to provide such devices and methods that can be used in PFC converters with voltage regulation. A circuit arrangement for operating a luminous means and a method having the features specified in the independent claims are provided. The dependent claims define embodiments of the invention. According to exemplary embodiments of the invention, a circuit arrangement for operating a luminous means uses a regulator which comprises a PI (proportional-integral) element and which is set up to a signal component of an input signal of the regulator which is twice the supply voltage frequency It has been found that by the phase shift of the signal component which oscillates at twice the supply voltage frequency, good power factor correction can be achieved even if these voltage ripples are not strongly suppressed on the output side. A particularly good power correction can be achieved if the phase shift at the frequency which is equal to twice the supply voltage frequency is within an interval of -90 ° and / or approximately -90 °. This allows the use of a smaller output capacitor and / or a larger bandwidth regulator than conventional control strategies that do not intentionally introduce an additional phase shift.
Zum Erzeugen der entsprechenden Phasenverschiebung kann der Regler so ausgestaltet sein, dass eine Übertragungsfunktion des Reglers zwei Pole bei Frequenzen aufweist, die in einer Umgebung der Frequenz liegen, die gleich dem Doppelten der Versorgungsspannungsfrequenz ist. To generate the corresponding phase shift, the controller may be configured such that a transfer function of the regulator has two poles at frequencies that are in an environment of frequency equal to twice the supply voltage frequency.
Eine Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Leuchtmittels nach einem Ausführungsbeispiel umfasst einen Eingang zum Empfangen einer Wechselspannung mit einer ersten Frequenz. Die Schaltungsanordnung umfasst einen Wandler mit Leistungsfaktorkorrektur, der eine Induktivität, ein steuerbares Schaltmittel, das mit der Induktivität in Reihe geschaltet ist, und einen Regler aufweist. Der Regler weist ein Pl-Glied auf und ist eingerichtet, um eine Pha- senverschiebung für eine Signalkomponente zu erzeugen, die eine zweite Frequenz aufweist, die doppelt so groß wie die erste Frequenz ist. A circuit arrangement for operating a luminous means according to an embodiment comprises an input for receiving an AC voltage having a first frequency. The circuit arrangement comprises a power factor correction converter having an inductance, a controllable switching means connected in series with the inductor, and a regulator. The regulator has a P-element and is arranged to produce a phase shift for a signal component having a second frequency twice the first frequency.
Das Pl-Glied weist das Verhalten eines herkömmlichen Pl-Reglers auf, wird aber bei dem Regler um Komponenten zum Einführen einer zusätzlichen Pha- senverschiebung ergänzt. The PI element exhibits the behavior of a conventional PI controller, but the controller is supplemented by components for introducing an additional phase shift.
Der Regler kann das Pl-Glied, einen ersten Pol und einen zweiten Pol umfassen. Der erste Pol und der zweite Pol können bei einer Frequenz oder bei Frequenzen in einer Umgebung der zweiten Frequenz, d.h. nahe bei dem Doppelten der Versorgungsspannungsfrequenz, liegen. Der erste Pol und der zweite Pol können Doppelpole oder ein Pol zweiter Ordnung sein. Die Frequenzen, bei denen die Pole liegen, können kleiner sein als eine Frequenz, mit der das steuerbare Schaltmittel getaktet geschaltet wird. The regulator may include the PI member, a first pole, and a second pole. The first pole and the second pole may be at a frequency or at frequencies in an environment of the second frequency, ie, near twice the supply voltage frequency. The first pole and the second pole may be double poles or a second-order pole. The frequencies at which the poles are located may be smaller than a frequency with which the controllable switching means is switched clocked.
Der Regler kann eine galvanische Trennung umfassen. The controller may include a galvanic isolation.
Der Wandler kann eine Eingangsseite mit der Induktivität und eine davon galvanisch getrennte Ausgangsseite aufweisen. Das Pl-Glied kann auf der Ausgangsseite des Wandlers vorgesehen sein. Ein Filter, dessen Übertragungsfunktion den ersten Pol und/oder den zweiten Pol aufweist, kann auf der Ein- gangsseite des Wandlers vorgesehen sein. The converter may have an input side with the inductor and one of them galvanically isolated output side. The PI member may be provided on the output side of the converter. A filter whose transfer function has the first pole and / or the second pole can be provided on the input side of the converter.
Der Regler kann so eingerichtet ist, dass die Phasenverschiebung für die Signalkomponente, die mit dem Doppelten der Frequenz der Versorgungsspannung oszilliert, in einem Intervall um eine Phasenverschiebung von -90° liegt. Der Regler kann so eingerichtet sein, dass die Phasenverschiebung für die Signalkomponente die mit dem Doppelten der Frequenz der Versorgungsspannung oszilliert, um weniger als einen vorgegebenen Schwellenwert von -90° abweicht. Der Regler kann so eingerichtet sein, dass die Phasenverschiebung für die Signalkomponente -90° ist. The controller can be set up so that the phase shift for the signal component, which oscillates at twice the frequency of the supply voltage, lies within an interval by a phase shift of -90 °. The controller may be arranged so that the phase shift for the signal component which oscillates at twice the frequency of the supply voltage deviates by less than a predetermined threshold value of -90 °. The controller can be set up so that the phase shift for the signal component is -90 °.
Die Schaltungsanordnung kann eine integrierte Schaltung zum Ansteuern des steuerbaren Schaltmittels umfassen. Die integrierte Schaltung kann einen Ein- gang aufweisen, um ein Signal zu empfangen, das die von dem Regler phasenverschobene Signalkomponente enthält. The circuit arrangement may comprise an integrated circuit for driving the controllable switching means. The integrated circuit may have an input to receive a signal containing the signal component phase shifted by the controller.
Die integrierte Schaltung kann eingerichtet sein, um das steuerbare Schaltmittel so zu steuern, dass eine Ein-Zeit und/oder eine Aus-Zeit des steuerbaren Schaltmittels von der jeweiligen Phase der phasenverschobenen Signalkomponente abhängen. The integrated circuit may be configured to control the controllable switching means such that an on-time and / or an off-time of the controllable switching means depends on the respective phase of the phase-shifted signal component.
Die integrierte Schaltung kann eingerichtet sein, um das steuerbare Schaltmittel so zu steuern, dass eine Spannung an einem Ausgang der Schaltungsan- Ordnung auf einen Sollwert geregelt wird. Die Regelgröße kann eine auf der Ausgangsseite des Reglers erfasst Größe sein, beispielsweise die Ausgangsspannung selbst. Die Regelgröße kann auch eine auf der Eingangsseite, d.h. einer Primärseite des Wandlers erfasste Hilfsgröße sein. Die Hilfsgröße kann geregelt werden, um die Ausgangsspannung auf einen gewünschten Wert einzustellen. Die Hilfsgröße kann beispielsweise mit einer Hilfswindung auf der Eingangsseite erfasst werden. The integrated circuit may be configured to control the controllable switching means to provide a voltage at an output of the circuit board. Order is regulated to a desired value. The controlled variable may be a variable detected on the output side of the regulator, for example the output voltage itself. The controlled variable may also be an auxiliary variable detected on the input side, ie a primary side of the converter. The auxiliary size can be regulated to set the output voltage to a desired value. The auxiliary size can be detected, for example, with a Hilfswindung on the input side.
Der Wandler kann ein Sperrwandler sein, der über einen Gleichrichter mit dem Eingang verbunden ist. The converter may be a flyback converter connected to the input via a rectifier.
Die Wandler kann ein PFC-Sperrwandler sein. The converters may be a PFC flyback converter.
Die Schaltungsanordnung kann eine Betriebsschaltung für wenigstens eine Leuchtdiode sein. Die Schaltungsanordnung kann einen LED-Konverter bilden oder von einem LED-Konverter umfasst sein. The circuit arrangement may be an operating circuit for at least one light-emitting diode. The circuit arrangement may form an LED converter or be comprised by an LED converter.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein System angegeben, das die Schaltungsanordnung nach einem Ausführungsbeispiel und wenigstens eine Leuchtdiode umfasst, die mit einem Ausgang des Wandlers verbunden ist. Die wenigstens eine Leuchtdiode kann wenigstens eine anorganische Leuchtdiode und/oder wenigstens eine organische Leuchtdiode umfassen. Die wenigstens eine Leuchtdiode kann über eine Konverterschaltung, die zwischen den Ausgang des Wandlers und die wenigstens eine Leuchtdiode geschaltet ist, mit dem Ausgang des Wandlers verbunden sein. According to a further embodiment, a system is provided which comprises the circuit arrangement according to an embodiment and at least one light-emitting diode which is connected to an output of the converter. The at least one light-emitting diode may comprise at least one inorganic light-emitting diode and / or at least one organic light-emitting diode. The at least one light-emitting diode can be connected to the output of the converter via a converter circuit, which is connected between the output of the converter and the at least one light-emitting diode.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zum Betreiben eines Leuchtmittels mit einer Schaltungsanordnung angegeben, der eine Wechselspannung mit einer ersten Frequenz zugeführt wird und die einen Wandler umfasst. Zum Betreiben des Leuchtmittels wird ein steuerbares Schaltmittel, das mit einer Induktivität des Wandlers in Reihe geschaltet ist, getaktet geschaltet. Das Verfahren umfasst eine Spannungsregelung mit einem Regler, der ein Pl-Glied aufweist. Bei der Spannungsregelung erzeugt der Regler eine Phasenverschiebung für eine Signalkomponente, die eine zweite Fre- quenz aufweist, die doppelt so groß wie die erste Frequenz ist. According to a further exemplary embodiment, a method for operating a luminous means with a circuit arrangement is specified, to which an alternating voltage with a first frequency is supplied and which comprises a converter. To operate the lamp, a controllable switching means, which is connected in series with an inductance of the converter, switched clocked. The method includes voltage regulation with a regulator having a PIL member. In voltage regulation, the controller generates a phase shift for a signal component which is a second fre- quency signal. frequency that is twice as large as the first frequency.
Weitere Merkmale des Verfahrens nach Ausführungsbeispielen und die damit erzielten Wirkungen entsprechen den weiteren Merkmalen der Schaltungsan- Ordnung nach Ausführungsbeispielen. Further features of the method according to exemplary embodiments and the effects achieved thereby correspond to the further features of the circuit arrangement according to exemplary embodiments.
Das Verfahren kann mit der Schaltungsanordnung nach einem Ausführungsbeispiel ausgeführt werden. Die Schaltungsanordnung und das Verfahren nach Ausführungsbeispielen nutzen eine Regelstrategie, bei der der Regler gezielt eine bestimmte Phasenverschiebung zumindest für solche Signale und Signalkomponenten hervorruft, deren Frequenz das Doppelte der Versorgungsspannungsfrequenz ist. Der Regler kann zusätzlich zu dem Pl-Glied wenigstens ein Filter umfassen, das die entsprechende Phasenverschiebung für solche Signale und Signalkomponenten hervorruft, die bei dem Doppelten der Versorgungsspannungsfrequenz oszillieren. Das wenigstens eine Filter kann zwei Pole aufweisen. Die Pole können näherungsweise bei dem Doppelten der Versorgungsspannungsfrequenz liegen. The method can be carried out with the circuit arrangement according to an embodiment. The circuit arrangement and the method according to embodiments use a control strategy in which the controller selectively causes a certain phase shift at least for those signals and signal components whose frequency is twice the supply voltage frequency. The regulator may include, in addition to the PI, at least one filter which causes the corresponding phase shift for those signals and signal components which oscillate at twice the supply voltage frequency. The at least one filter may have two poles. The poles may be approximately twice the supply voltage frequency.
Ein derartiger Regler kann auch als„PI + PP" oder„ΡΙΡΡ''-Regler bezeichnet werden, da er zusätzlich zu dem Pl-Glied zwei Pole aufweist. Such a controller may also be referred to as a "PI + PP" or "ΡΙΡΡ" controller since it has two poles in addition to the PI.
Diese Regelstrategie erlaubt eine gute Le i stu n g sf a kto rko rre ktu r , ohne dass hierfür die Spannungsrippel, die mit dem Doppelten der Versorgungsspannungsfrequenz oszillieren, auf der Ausgangsseite durch einen Ausgangskondensator mit großer Kapazität unterdrückt und/oder bei der Spannungsregelung durch einen Regler mit kleiner Bandbreite entfernt werden müssen. Die Regelstrategie kann insbesondere für PFC-Sperrwandler eingesetzt werden. This control strategy allows for a good performance without sacrificing the voltage ripples, which oscillate at twice the supply voltage frequency, on the output side by a high capacity output capacitor and / or in voltage regulation by a regulator must be removed with a small bandwidth. The control strategy can be used in particular for PFC flyback converter.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren anhand bevorzugter Ausführungsformen erläutert. In den Figuren bezeichnen identische Bezugszeichen identische Elemente. Figur 1 zeigt ein System nach einem Ausführungsbeispiel. The invention will be explained below with reference to the figures based on preferred embodiments. In the figures, identical reference numerals denote identical elements. FIG. 1 shows a system according to an exemplary embodiment.
Figur 2 zeigt ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung nach einem Ausführungsbeispiel. Figure 2 shows a circuit diagram of a circuit arrangement according to an embodiment.
Figur 3 ist eine Blockdiagrammdarstellung eines Reglers nach einem Ausführungsbeispiel. FIG. 3 is a block diagram representation of a regulator according to an embodiment.
Figur 4 ist eine Blockdiagrammdarstellung eines Reglers nach einem Ausfüh- rungsbeispiel. FIG. 4 is a block diagram representation of a regulator according to an embodiment.
Figur 5 zeigt Spannungsrippel eines Signals, das von dem Regler nach einem Ausführungsbeispiel erzeugt wird. Figur 6 zeigt ein von dem Regler nach einem Ausführungsbeispiel erzeugtes Signal zusammen mit einem Eingangssignal des Reglers. Figure 5 shows voltage ripples of a signal generated by the controller according to an embodiment. Figure 6 shows a signal generated by the controller according to an embodiment together with an input signal of the controller.
Figur 7 zeigt ein Bode-Diagramm für einen Regler einer Schaltungsanordnung nach einem Ausführungsbeispiel und für einen herkömmlichen Regler. FIG. 7 shows a Bode diagram for a regulator of a circuit arrangement according to an exemplary embodiment and for a conventional regulator.
Figur 8 zeigt einen Eingangsstrom einer Schaltungsanordnung nach einem Ausführungsbeispiel. FIG. 8 shows an input current of a circuit arrangement according to an exemplary embodiment.
Figur 9 zeigt einen Eingangsstrom einer herkömmlichen Schaltungsanordnung, bei der ein Ausgangskondensator mit größerer Kapazität als bei Figur 8 verwendet wird. FIG. 9 shows an input current of a conventional circuit arrangement in which an output capacitor with a larger capacity than in FIG. 8 is used.
Figur 10 zeigt ein Schaltbild einer Implementierung eines Reglers nach einem Ausführungsbeispiel. FIG. 10 shows a circuit diagram of an implementation of a regulator according to an exemplary embodiment.
Figur 1 zeigt ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. FIG. 1 shows a circuit diagram of a circuit arrangement according to a further exemplary embodiment.
Figur 1 zeigt eine Darstellung eines Systems 1 , das ein Betriebsgerät mit einer Schaltungsanordnung 2 zum Betreiben eines Leuchtmittels 3 umfasst. Das Leuchtmittel 3 kann wenigstens eine Leuchtdiode (LED) umfassen. Das Leuchtmittel 3 kann mehrere LEDs umfassen. Die LEDs können anorganische oder organische LEDs sein. FIG. 1 shows an illustration of a system 1 which has an operating device with a Circuit arrangement 2 for operating a luminous means 3 comprises. The luminous means 3 may comprise at least one light-emitting diode (LED). The luminous means 3 can comprise a plurality of LEDs. The LEDs may be inorganic or organic LEDs.
Die Schaltungsanordnung 2 weist einen Eingang 10 auf, an dem eine Versorgungsspannung zugeführt wird. Die Versorgungsspannung ist eine Wechselspannung, beispielsweise eine Netzspannung. Eine Frequenz der Versorgungsspannung am Eingang 10 wird hier auch als Versorgungsspannungsfre- quenz oder als erste Frequenz bezeichnet. Das Doppelte der Versorgungs- spannungsfrequenz wird als zweite Frequenz bezeichnet. Diese zweite Frequenz spielt für die Regelstrategie der Schaltungsanordnung 2 eine Rolle. The circuit arrangement 2 has an input 10 to which a supply voltage is supplied. The supply voltage is an AC voltage, for example a mains voltage. A frequency of the supply voltage at the input 10 is also referred to here as Versorgungsspannungsfre- frequency or as the first frequency. Double the supply voltage frequency is called the second frequency. This second frequency plays a role in the control strategy of the circuit arrangement 2.
Die Schaltungsanordnung 2 umfasst einen Gleichrichter 1 1 , der eine gleichge- richtet Wechselspannung an einen Wandler 12 bereitstellt. Der Wandler 12 kann als Leistungsfaktorkorrektur (PFC)-Wandler ausgestaltet sein, der so betrieben wird, dass er die Rücksendung von Oberwellenströmen in das Netz reduziert. Der Wandler 12 kann beispielsweise ein Sperrwandler sein. Andere Wandlertypen können verwendet werden. Ein Ausgang des Wandlers kann mit dem Leuchtmittel 3 verbunden sein. Das Leuchtmittel 3 kann mit einem Aus- gangsanschluss 14 der Schaltungsanordnung 2 verbunden sein. Das Leuchtmittel 3 kann direkt mit einem Ausgangsanschluss 14 der Schaltungsanordnung 2 verbunden sein. Alternativ kann eine Konverterschaltung zwischen den Ausgangsanschluss 14 und das Leuchtmittel 3 geschaltet sein, die vorzugswei- se den Strom oder die Leistung des Leuchtmittels 3 regelt. Diese Konverterschaltung kann beispielsweise durch einen Tiefsetzsteller (Buck-Konverter), Hochsetzsteller (Boost-Konverter) oder eine Inverterschaltung (Buck-Boost- Konverter) gebildet werden. Der Wandler 12 weist einen Regler 13 auf. Der Regler 13 kann ein Spannungsregler sein. Die Regelgröße des Reglers 13 kann beispielsweise die Ausgangsspannung des Wandlers 12 oder eine Hilfsgröße sein, die mit der Ausgangsspannung des Wandlers 12 zusammenhängt. Wie unter Bezugnahme auf Figur 3 bis Figur 1 1 detailliert beschrieben wird, weist der Regler 13 ein PI (proportional-integral)-Glied auf. Der Regler ist so eingerichtet, dass er für ein Eingangssignal, dessen Frequenz zwei Mal die Versorgungsspannungsfrequenz ist, eine bestimmte Phasenverschiebung her- vorruft. Das aus dem Eingangssignal von dem Regler erzeugte Ausgangssignal kann beispielsweise eine Phasenverschiebung von -90° gegenüber dem Eingangssignal aufweisen, das mit der zweiten Frequenz, also dem Doppelten der Versorgungsspannungsfrequenz, oszilliert. Die von dem Regler 13 für ein sinusförmiges Signal in Abhängigkeit von der Frequenz des Signals hervorgerufene Phasenverschiebung kann durch den Phasengang einer Übertragungsfunktion des Reglers 13 definiert werden. Die Übertragungsfunktion kann als Quotient der in den Frequenzbereich transformierten Ausgangsgröße des Reglers 13 zur in den Frequenzbereich transfor- mierten Eingangsgröße des Reglers 13 definiert werden. Das komplexe Argument der Übertragungsfunktion, also die Phasenverschiebung, als Funktion der Frequenz definiert den Phasengang. Der Regler 13 kann so ausgestaltet sein, dass der Phasengang des Reglers 13 bei der zweiten Frequenz, die zwei Mal die Versorgungsspannungsfrequenz ist, einen Wert von -90° aufweist oder nä- herungsweise gleich -90° ist. The circuit arrangement 2 comprises a rectifier 1 1, which provides a rectified AC voltage to a transducer 12. The converter 12 may be configured as a power factor correction (PFC) converter, which is operated to reduce the return of harmonic currents into the network. The converter 12 may be, for example, a flyback converter. Other converter types can be used. An output of the converter may be connected to the lighting means 3. The luminous means 3 can be connected to an output terminal 14 of the circuit arrangement 2. The luminous means 3 can be connected directly to an output terminal 14 of the circuit arrangement 2. Alternatively, a converter circuit can be connected between the output terminal 14 and the luminous means 3, which preferably regulates the current or the power of the luminous means 3. This converter circuit can be formed, for example, by a buck converter (buck converter), boost converter (boost converter) or an inverter circuit (buck-boost converter). The converter 12 has a regulator 13. The regulator 13 may be a voltage regulator. The controlled variable of the regulator 13 can be, for example, the output voltage of the converter 12 or an auxiliary variable, which is related to the output voltage of the converter 12. As will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 11, the controller 13 includes a PI (proportional-integral) member. The controller is designed to cause a certain phase shift for an input signal whose frequency is twice the supply voltage frequency. The output signal generated by the input signal from the controller may, for example, have a phase shift of -90 ° with respect to the input signal, which oscillates at the second frequency, ie twice the supply voltage frequency. The phase shift caused by the sinusoidal signal controller 13 in response to the frequency of the signal may be defined by the phase response of a transfer function of the regulator 13. The transfer function can be defined as a quotient of the output variable of the controller 13 transformed into the frequency range to the input variable of the controller 13 transformed into the frequency range. The complex argument of the transfer function, ie the phase shift, as a function of the frequency defines the phase response. The controller 13 may be designed such that the phase response of the regulator 13 at the second frequency, which is twice the supply voltage frequency, has a value of -90 ° or is approximately equal to -90 °.
Figur 2 zeigt ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung 2 nach einem Ausführungsbeispiel, bei der der Wandler als Sperrwandler ausgestaltet ist. Derartige Wandler werden auch als Flyback-Wandler oder Hoch-Tiefsetzsteller bezeich- net. Figure 2 shows a circuit diagram of a circuit arrangement 2 according to an embodiment in which the converter is designed as a flyback converter. Such converters are also referred to as flyback converters or boost / buck converters.
Der Wandler weist einen Übertrager auf, der eine primärseitige Induktivität 22 und eine sekundärseitigen Induktivität 25 umfassen kann. Eine Primärseite des Wandlers weist eine Hauptinduktivität 21 auf, in der Energie gespeichert wer- den kann. Die primärseitige Induktivität 22 und die Hauptinduktivität 21 sind in Figur 2 schematisch separat dargestellt, müssen aber keine separaten Komponenten sein. Beispielsweise kann nur eine einzige Spule vorgesehen sein, die die Funktion der Hauptinduktivität 21 und der primärseitigen Induktivität 22 des Transformators ausführt. Die primärseitige Induktivität 22 des Transformators kann eine Streuinduktivität sein. The converter has a transformer, which may comprise a primary-side inductance 22 and a secondary-side inductance 25. A primary side of the converter has a main inductance 21 in which energy can be stored. The primary-side inductance 22 and the main inductance 21 are shown schematically separately in FIG. 2, but need not be separate components. For example, only a single coil can be provided, which performs the function of the main inductance 21 and the primary-side inductance 22 of the transformer. The primary-side inductance 22 of the transformer can be a leakage inductance.
Der Wandler weist ein steuerbares Schaltmittel 23 auf, das mit der Hauptinduktivität 21 in Reihe geschaltet ist. Das steuerbare Schaltmittel 23 wird im Betrieb des Wandlers geschaltet, um Energie von der Primärseite des Transformators, die die Eingangsseite des Wandlers ist, zur Sekundärseite, die die Ausgangsseite ist, zu übertragen. Im eingeschalteten Zustand des steuerbaren Schaltmittels 23 wird Energie in der Hauptinduktivität 21 gespeichert. Dieser Zustand wird auch als Leitphase oder Ladephase bezeichnet, in der die Hauptinduktivi- tät 21 mit Energie geladen wird. Im ausgeschalteten Zustand des steuerbaren Schaltmittels 23 wird die zwischengespeicherte Energie zur Sekundärseite übertragen. Diese Phase wird auch als Sperrphase bezeichnet. The converter has a controllable switching means 23, which is connected in series with the main inductor 21. The controllable switching means 23 is switched in operation of the converter to transfer energy from the primary side of the transformer, which is the input side of the converter, to the secondary side, which is the output side. When the controllable switching means 23 is switched on, energy is stored in the main inductance 21. This state is also referred to as a conduction phase or charge phase in which the main inductance 21 is charged with energy. In the switched-off state of the controllable switching means 23, the cached energy is transmitted to the secondary side. This phase is also referred to as a blocking phase.
Die Sekundärseite weist einen Gleichrichter auf, der eine Diode 26 oder mehre- re Dioden umfassen kann. Ein Ausgangskondensator 27 auf der Sekundärseite kann geladen werden, wenn Energie von der Primärseite zur Sekundärseite übertragen wird. Der Kondensator 27 wird auch als Ladekondensator bezeichnet. Das steuerbare Schaltmittel 23 kann ein Transistor sein. Das steuerbare Schaltmittel 23 kann ein Leistungstransistor sein. Das steuerbare Schaltmittel 23 kann beispielsweise ein Bipolartransistor, ein Transistor mit isolierter Gateelektrode, ein Feldeffekttransistor oder ein anderer steuerbarer Schalter sein. Die Schaltungsanordnung 2 weist eine Spannungsregelschleife 30 auf. Die Spannungsregelschleife 30 kann eine Spannung Vo der Ausgangsseite als Regelgröße verwenden. Die Spannung Vo der Ausgangsseite kann an einem Punkt 28, beispielsweise über einen Ohmschen Spannungsteiler, abgegriffen werden. Eine Referenzquelle 31 kann einen Sollwert Vo ref vorgeben. Ein Dif- ferenzverstärker 32 oder Subtrahierer kann die Abweichung zwischen der Spannung Vo der Ausgangsseite und dem Sollwert bestimmen. Der Regler 13 kann das steuerbare Schaltmittel 23 schalten. Abhängig von der Abweichung, die dem Regler 13 zugeführt wird, kann beispielsweise eine Ein-Zeit des steuerbaren Schaltmittels und/oder eine Aus-Zeit des steuerbaren Schaltmittels verändert werden, um die Spannung Vo der Ausgangsseite in Richtung des Sollwerts zu regeln. Beispielsweise kann das Verhältnis von Ein-Zeit (ton) zu Aus-Zeit (t0ff) abhängig davon eingestellt werden, welches Steuersignal der Regler 13 aus dem ihm zugeführten Eingangssignal erzeugt. The secondary side has a rectifier, which may comprise a diode 26 or several diodes. An output capacitor 27 on the secondary side can be charged when energy is transferred from the primary side to the secondary side. The capacitor 27 is also referred to as a charging capacitor. The controllable switching means 23 may be a transistor. The controllable switching means 23 may be a power transistor. The controllable switching means 23 may be, for example, a bipolar transistor, an insulated gate transistor, a field effect transistor or another controllable switch. The circuit arrangement 2 has a voltage regulation loop 30. The voltage regulation loop 30 may use a voltage Vo of the output side as a controlled variable. The voltage Vo of the output side can be tapped at a point 28, for example via an ohmic voltage divider. A reference source 31 may specify a desired value Vo ref. A difference amplifier 32 or subtractor can determine the deviation between the voltage Vo of the output side and the desired value. The controller 13 may switch the controllable switching means 23. Depending on the deviation, which is supplied to the controller 13, for example, an on-time of the controllable switching means and / or an off-time of the controllable switching means be changed to regulate the voltage Vo of the output side in the direction of the setpoint. For example, the ratio of on-time (t on ) to off-time (t 0 ff) can be set depending on which control signal the controller 13 generates from the input signal supplied to it.
Die Spannung Vo der Ausgangsseite kann Spannungsrippel mit der zweiten Frequenz aufweisen, die zwei Mal die Versorgungsspannungsfrequenz ist. Derartige Spannungsrippel werden durch die Gleichrichtung hervorgerufen, die eine gleichgerichtete Wechselspannung an den Wandler 12 bereitstellt. The output side voltage Vo may include voltage ripple at the second frequency which is twice the supply voltage frequency. Such voltage ripples are caused by the rectification, which provides a rectified AC voltage to the transducer 12.
Während herkömmliche Regelstrategien versuchen, die Amplitude dieser Spannungsrippel auf der Ausgangsseite klein zu halten und/oder eine Übertragung dieser Spannungsrippel durch den Regler 13 zu dämpfen, werden bei Ausführungsbeispielen der Erfindung diese Spannungsrippel mit einer Phasen- Verschiebung versehen und gezielt ausgenutzt, um die Leistungsfaktorkorrektur zu verbessern. While conventional control strategies attempt to minimize the amplitude of these voltage ripples on the output side and / or attenuate transmission of these voltage ripples by the regulator 13, in embodiments of the invention, these voltage ripples are phase-shifted and selectively utilized to provide power factor correction improve.
Figur 3 ist eine Blockdarstellung von Komponenten eines Reglers nach einem Ausführungsbeispiel. Der Regler weist ein Pl-Glied 41 auf. FIG. 3 is a block diagram of components of a regulator according to an embodiment. The controller has a P-member 41.
Der Regler weist wenigstens eine Komponente 42 zum Hervorrufen einer zusätzlichen Phasenverschiebung auf. Die wenigstens eine Komponente 42 kann ein Filter oder mehrere Filter umfassen. Die wenigstens eine Komponente 42 bewirkt, dass ein Signal, das mit dem Doppelten der Versorgungsspannungsfrequenz oszilliert, mit einer zusätzlichen Phasenverschiebung versehen wird. Ein Ausgangssignal Vc der Kombination des Pl-Glieds 41 und der wenigstens einen Komponente 42 zum Hervorrufen der zusätzlichen Phasenverschiebung weist eine bestimmte Phasenverschie- bung gegenüber dem entsprechenden Eingangssignal auf. Diese Phasenverschiebung wird für die zweite Frequenz, d.h. die Frequenz der Spannungsrippel, so gewählt, dass durch die phasenverschobenen Spannungsrippel im Ausgangssignal Vc die gesamte harmonische Verzerrung (THD, „total harmonic distortion") des Eingangsstroms und/oder der Eingangsspannung verringert wird. The controller has at least one component 42 for inducing an additional phase shift. The at least one component 42 may comprise one or more filters. The at least one component 42 causes a signal which oscillates at twice the supply voltage frequency to be provided with an additional phase shift. An output signal Vc of the combination of the PI element 41 and the at least one component 42 for causing the additional phase shift has a certain phase shift relative to the corresponding input signal. This phase shift is chosen for the second frequency, ie the frequency of the voltage ripple, so that the phase-shifted voltage ripple in the output signal Vc reduces the total harmonic distortion (THD) of the input current and / or the input voltage becomes.
Die wenigstens eine Komponente 42 zum Hervorrufen der zusätzlichen Phasenverschiebung kann eine Übertragungsfunktion aufweisen, die zwei Pole hat. Die zwei Pole können in einer Umgebung der zweiten Frequenz liegen, die zwei Mal die Versorgungsspannungsfrequenz ist. The at least one component 42 for causing the additional phase shift may have a transfer function having two poles. The two poles may be in a second frequency environment that is twice the supply voltage frequency.
Das Ausgangssignal Vc der Kombination aus dem Pl-Glied 41 und der wenigstens einen Komponente 42 zum Hervorrufen der Phasenverschiebung kann eine Schaltersteuerung 43 beeinflussen. Die Schaltersteuerung 43 kann das steuerbare Schaltmittel 13 getaktet schalten. Das Ein- und Ausschalten des steuerbaren Schalmittels kann mit den phasenverschobenen Spannungsrippeln der Ausgangsseite zeitabhängig variieren. Diese phasenverschobenen Span- nuggsrippel sind in dem Ausgangssignal Vc enthalten, das die Kombination aus dem Pl-Glied 41 und der wenigstens einen Komponente 42 zum Hervorrufen der zusätzlichen Phasenverschiebung bereitstellt. The output signal Vc of the combination of the PI member 41 and the at least one component 42 for causing the phase shift may influence a switch controller 43. The switch controller 43 may switch the controllable switching means 13 clocked. The switching on and off of the controllable switching means can vary with the phase-shifted voltage ripples of the output side time-dependent. These out-of-phase spanning nipples are included in the output signal Vc, which provides the combination of the PI member 41 and the at least one additional phase shifting component 42.
Die Schaltersteuerung 43 kann eine integrierte Schaltung sein. Die Schaltersteuerung 43 kann als ein Prozessor, ein Mikroprozessor, ein Controller, ein Mikrocontroller oder eine anwendungsspezifische Spezialschaltung (ASIC, „Application Specific Integrated Circuit") ausgestaltet sein. The switch controller 43 may be an integrated circuit. The switch controller 43 may be configured as a processor, a microprocessor, a controller, a microcontroller, or an application specific integrated circuit (ASIC).
Figur 4 zeigt eine Implementierung des Reglers für eine Steuervorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel. Der Regler weist das Pl-Glied und Komponenten 45, 46 auf. Die Komponenten 45, 46 können jeweils ein analoges Filter oder ein digitales Filter sein. Die Komponenten 45, 46 definieren jeweils einen Pol der Übertragungsfunktion. Beispielsweise kann das Filter 45 eine Übertragungsfunktion aufweisen, die einen ersten Pol hat. Das Filter 46 kann eine Übertragungsfunktion aufweisen, die einen zweiten Pol hat. Der erste Pol und der zweite Pol können in einer Umgebung der zweiten Frequenz liegen, die gleich dem Doppelten der Versorgungsspannungsfrequenz ist. Der erste Pol und der zweite Pol können bei dem Doppelten der Versorgungsspannungsfrequenz liegen. Eine Vielzahl weiterer Ausgestaltungen des Reglers kann bei Ausführungsbeispielen verwendet werden. Beispielsweise können zwei Pole der Übertragungsfunktion auch durch nur ein Filter bereitgestellt werden, das Doppelpole aufweist. Während in Figur 3 und Figur 4 funktionale Blöcke dargestellt sind, müs- sen die unterschiedlichen Komponenten keine separaten Elemente sein. Beispielsweise kann ein digitaler Prozessor sowohl die Funktion des Pl-Reglers als auch die Erzeugung der zusätzlichen Phasenverschiebung übernehmen. FIG. 4 shows an implementation of the controller for a control device according to an exemplary embodiment. The regulator has the Pl member and components 45, 46. The components 45, 46 may each be an analog filter or a digital filter. The components 45, 46 each define one pole of the transfer function. For example, the filter 45 may have a transfer function having a first pole. The filter 46 may have a transfer function having a second pole. The first pole and the second pole may be in an environment of the second frequency equal to twice the supply voltage frequency. The first pole and the second pole may be at twice the supply voltage frequency. A variety of other embodiments of the controller may be used in embodiments. For example, two poles of the transfer function can also be provided by only one filter having double poles. While functional blocks are shown in FIG. 3 and FIG. 4, the different components need not be separate elements. For example, a digital processor can take over both the function of the PI controller and the generation of the additional phase shift.
Die Verwendung der Filter oder anderer Komponenten, die den ersten Pol und den zweiten Pol bereitstellen, bewirkt eine Phasenverschiebung von näherungsweise -90° für Signale, deren Frequenz gleich dem Doppelten der Ver- sorgungsspannungsfrequenz ist. Für die geschlossene Regelschleife ergibt sich eine gesamte Verschiebung von -180°. Das Pl-Glied und die die zusätzliche Phasenverschiebung hervorrufende Komponente des Reglers können durch analoge Schaltungselemente oder in Digitaltechnik implementiert sein. Die Reihenfolge der verschiedenen Komponenten kann vertauscht werden. Beispielsweise kann die zusätzliche Phasenverschiebung eingeführt werden, bevor ein Signal dem Pl-Glied zugeführt wird. Ein Filter oder beide Filter, die die zwei Pole der Übertragungsfunktion bereitstellen, können vor dem Pl-Glied angeordnet sein. The use of the filters or other components providing the first pole and the second pole causes a phase shift of approximately -90 ° for signals whose frequency is equal to twice the supply voltage frequency. For the closed control loop results in a total shift of -180 °. The PI element and the additional phase-shifting component of the regulator may be implemented by analog circuit elements or in digital technology. The order of the various components can be reversed. For example, the additional phase shift may be introduced before a signal is applied to the PI. One or both of the filters that provide the two poles of the transfer function may be located in front of the PI.
Der Regler kann auch eine galvanische Trennung umfassen. Dies erlaubt, dass einige der Komponenten des Reglers auf der Sekundärseite und andere der Komponenten des Reglers auf der Primärseite angeordnet sind. The controller may also include a galvanic isolation. This allows some of the components of the regulator to be located on the secondary side and others of the regulator components on the primary side.
Figur 5 zeigt ein Signal 51 am Ausgang der Komponenten 41 , 42 von Figur 3 oder am Ausgang der Komponenten 41 , 45, 46 in Figur 4, wenn ein Eingangssignal des Reglers Spannungsrippel aufweist, die mit dem Doppelten der Ver- sorgungsspannungsfrequenz oszillieren. Dieses Signal 51 kann als Steuersignal verwendet werden, von dem das Schalten des steuerbaren Schaltmittels 23 abhängt. FIG. 5 shows a signal 51 at the output of the components 41, 42 of FIG. 3 or at the output of the components 41, 45, 46 in FIG. 4, when an input signal of the regulator has voltage ripples which oscillate at twice the supply voltage frequency. This signal 51 can be used as a control signal, on which the switching of the controllable switching means 23 depends.
Mit gestrichelter Linie dargestellt ist ein Signal 52 am Ausgang eines Pl-Glieds bei einem herkömmlichen Regler, wenn keine zusätzliche Phasenverschiebung eingeführt wird. Das Signal 51 weist eine Phasenverschiebung 53 auf, die durch die zwei Pole in der Übertragungsfunktion des Reglers bei dem Doppelten der Versorgungsspannungsfrequenz hervorgerufen werden. Shown by a dashed line is a signal 52 at the output of a PI element in a conventional controller, if no additional phase shift is introduced. The signal 51 has a phase shift 53 caused by the two poles in the transfer function of the regulator at twice the supply voltage frequency.
Die Phasenverschiebung 53 zeigt die Änderung der Phasenlage eines Reglers, der bei Ausführungsbeispielen verwendet wird, im Vergleich zu einem herkömmlichen Pl-Regler ohne zusätzliche Phasenverschiebung. Figur 6 zeigt das Signal 51 am Ausgang der Komponenten 41 , 42 von Figur 3 oder am Ausgang der Komponenten 41 , 45, 46 in Figur 4 zusammen mit dem entsprechenden Eingangssignal 55 des Reglers. Das Eingangssignal 55 weist Spannungsrippel auf, die den Spannungsrippel an der Ausgangsseite des Wandlers entsprechen. The phase shift 53 shows the change in the phase angle of a controller used in embodiments compared to a conventional PI controller without additional phase shift. FIG. 6 shows the signal 51 at the output of the components 41, 42 of FIG. 3 or at the output of the components 41, 45, 46 in FIG. 4 together with the corresponding input signal 55 of the regulator. The input signal 55 has voltage ripples corresponding to the voltage ripple on the output side of the converter.
Das Signal 51 weist eine Phasenverschiebung 59 von näherungsweise -90° gegenüber dem Eingangssignal 55 auf. Die Phasenverschiebung 59 wird durch die zwei Pole in der Übertragungsfunktion des Reglers bei dem Doppelten der Versorgungsspannungsfrequenz hervorgerufen. The signal 51 has a phase shift 59 of approximately -90 ° with respect to the input signal 55. The phase shift 59 is caused by the two poles in the transfer function of the regulator at twice the supply voltage frequency.
Figur 7 zeigt ein Bode-Diagramm für den Regler nach einem Ausführungsbeispiel, bei dem eine zusätzliche Phasenverschiebung eingeführt wird. Das Bode-Diagramm für den Regler nach einem Ausführungsbeispiel ist dabei in durchgezogenen Linien dargestellt. Das Bode-Diagramm für einen herkömmli- chen Pl-Regler ist zum Vergleich mit gestrichelten Linien dargestellt. FIG. 7 shows a Bode diagram for the regulator according to an embodiment in which an additional phase shift is introduced. The Bode diagram for the controller according to an embodiment is shown in solid lines. The Bode diagram for a conventional PI controller is shown by dashed lines for comparison.
Ein Phasengang 61 eines Reglers nach einem Ausführungsbeispiel ist im unteren Teil des Bode-Diagramms dargestellt. Die zweite Frequenz 60 ist zwei Mal die Versorgungsspannungsfrequenz. Der absolute Wert dieser zweiten Fre- quenz hängt von der Versorgungsspannungsfrequenz ab, kann für unterschiedliche Versorgungsquellen unterschiedlich sein und ist für die nachfolgenden Erläuterungen nicht von Bedeutung. Der Phasengang 61 entspricht dem komplexen Argument der Übertragungsfunktion des Reglers nach einem Ausführungsbeispiel, bei dem eine zusätzliche Phasenverschiebung erzeugt wird. Bei der zweiten Frequenz 60 weist der Phasengang 61 einen Funktionswert auf, der in einem Intervall 63 liegt. Das Intervall 63 definiert eine Umgebung einer Phasenverschiebung von -90°. Ein Absolutbetrag der Differenz zwischen den Intervallgrenzen des Intervalls 63 kann kleiner als 90° sein. Das Intervall 63 kann sich symmetrisch um den Wert von -90° erstrecken. A phase path 61 of a regulator according to an embodiment is shown in the lower part of the Bode diagram. The second frequency 60 is twice the supply voltage frequency. The absolute value of this second frequency depends on the supply voltage frequency, may be different for different supply sources and is not important for the following explanations. The phase response 61 corresponds to the complex argument of the transfer function of the regulator according to an embodiment in which an additional phase shift is generated. At the second frequency 60, the phase path 61 has a function value which lies in an interval 63. The interval 63 defines an environment of a phase shift of -90 °. An absolute value of the difference between the interval limits of the interval 63 may be less than 90 °. The interval 63 can extend symmetrically by the value of -90 °.
Bei einem geschlossenen Regelkreis führt dieses Verhalten bei der zweiten Frequenz 60 zu einer gesamten Phasenverschiebung von -180°. Spannungs- rippel, die an der Ausgangsseite vorhanden sind, werden durch den Pl-Regler mit der zusätzlichen Phasenverschiebung in eine Steuerspannung umgesetzt. Die Spannungsrippel in der Steuerspannung, die ein Schalten des steuerbaren Schaltmittels des Wandlers beeinflusst, können die gesamte harmonische Verzögerung verringern. Dies gilt zumindest, so lange die Amplitude der Span- nungsrippel nicht zu groß wird. With a closed loop this behavior leads to a total phase shift of -180 ° at the second frequency 60. Voltage ripples, which are present on the output side, are converted into a control voltage by the PI controller with the additional phase shift. The voltage ripples in the control voltage, which affects switching of the controllable switching means of the converter, can reduce the overall harmonic delay. This is true at least as long as the amplitude of the voltage ripple does not become too large.
Der Funktionswert des Phasengangs 61 bei der zweiten Frequenz 60 gibt die Phasenverschiebung an, die ein sinusförmiges Signal durch die Kombination des Pl-Glieds mit der zusätzlichen Phasenverschiebung erfährt. The function value of the phase response 61 at the second frequency 60 indicates the phase shift that undergoes a sinusoidal signal through the combination of the PI with the additional phase shift.
Der Phasengang 61 des Reglers, der bei Ausführungsbeispielen verwendet wird, kann bei der zweiten Frequenz 60 streng monoton fallend sein. Dies kann durch eine entsprechende Wahl der zusätzlichen Pole der Übertragungsfunktion, die zu der Phasenverschiebung führen, erreicht werden. The phase response 61 of the regulator used in embodiments may be strictly monotonic decreasing at the second frequency 60. This can be achieved by an appropriate choice of the additional poles of the transfer function, which lead to the phase shift.
Der Phasengang 61 des Reglers, der bei Ausführungsbeispielen verwendet wird, kann ein lokales Maximum bei einer Frequenz aufweisen, die kleiner als die zweite Frequenz 60 ist. Dadurch kann erreicht werden, dass die Phasenverschiebung bei der zweiten Frequenz 60 im Intervall 63 um den Wert -90° liegt. The phase response 61 of the regulator used in embodiments may have a local maximum at a frequency less than the second frequency 60. It can thereby be achieved that the phase shift at the second frequency 60 in the interval 63 is around the value -90 °.
Ein Phasengang 62 eines herkömmlichen Pl-Reglers ohne zusätzliche Phasenverschiebung ist zum Vergleich ebenfalls im unteren Teil des Bode- Diagramms dargestellt. Der Phasengang 62 unterscheidet sich deutlich von dem Phasengang 61. Bei der zweiten Frequenz 60 weist der Phasengang 62 einen größeren (und betragsmäßig kleineren) Wert als der Phasengang 61 auf. A phase response 62 of a conventional PI controller without additional phase shift is also shown in the lower part of the Bode diagram for comparison. The phase response 62 differs significantly from the phase path 61. At the second frequency 60, the phase signal 62 has a larger (and smaller magnitude) value than the phase path 61.
Der obere Teil des Bode-Diagramms zeigt die Verstärkung 64 des Reglers, der bei Ausführungsbeispielen verwendet wird, und die Verstärkung 65 eines herkömmlichen Pl-Reglers ohne zusätzliche Phasenverschiebung. The upper part of the Bode diagram shows the gain 64 of the regulator used in embodiments and the gain 65 of a conventional PI controller without additional phase shift.
Wie beschrieben wurde, bewirkt die zusätzliche Phasenverschiebung, mit der die Spannungsrippel durch den Regler versehen werden, dass die Spannungs- rippel die gesamte harmonische Verzögerung sogar verringern können. Es ist nicht notwendig, durch Verwendung eines Ausgangskondensators mit großer Kapazität und/oder Verwendung eines Reglers mit kleiner Bandbreite Spannungsrippel in dem Steuersignal zu verringern, das der Regler erzeugt. Figur 8 zeigt einen beispielhaften Zeitverlauf eines Eingangsstroms 71 für eine Schaltanordnung nach einem Ausführungsbeispiel. Figur 9 zeigt einen beispielhaften Zeitverlauf eines Eingangsstroms 72 für eine Schaltanordnung mit einem herkömmlichen Pl-Regler, bei dem keine zusätzliche Phasenverschiebung erzeugt wird. Der Eingangsstrom 72 von Figur 9 (herkömmlicher Pl- Regler) wurde für einen Wandler mit einem Ausgangskondensator bestimmt, dessen Kapazität mehr als doppelt so groß war wie die Kapazität des Ausgangskondensators bei der Schaltungsanordnung nach einem Ausführungsbeispiel, für die der in Figur 8 dargestellte Eingangsstrom 71 bestimmt wurde. Trotz der deutlich kleineren Kapazität des Ausgangskondensators ist die gesamte harmonische Verzögerung für die Schaltung nach einem Ausführungsbeispiel (Eingangsstrom 71 von Figur 8) kleiner als bei dem herkömmlichen Wandler (Eingangsstrom 72 von Figur 9). Figur 10 ist ein Schaltbild zur Veranschaulichung einer Implementierung eines Reglers bei Ausführungsbeispielen. As has been described, the additional phase shift provided to the voltage ripple by the regulator causes the voltage ripple to even decrease the overall harmonic delay. It is not necessary to reduce voltage ripple in the control signal generated by the regulator by using a high capacitance output capacitor and / or using a small bandwidth regulator. FIG. 8 shows an exemplary time characteristic of an input current 71 for a switching arrangement according to an exemplary embodiment. FIG. 9 shows an exemplary time characteristic of an input current 72 for a switching arrangement with a conventional PI controller, in which no additional phase shift is generated. The input current 72 of FIG. 9 (conventional PI controller) was determined for a converter with an output capacitor whose capacitance was more than twice the capacitance of the output capacitor in the circuit arrangement according to an embodiment for which the input current 71 illustrated in FIG was determined. Despite the significantly smaller capacitance of the output capacitor, the overall harmonic delay for the circuit according to one embodiment (input current 71 of FIG. 8) is smaller than in the conventional converter (input current 72 of FIG. 9). FIG. 10 is a circuit diagram illustrating an implementation of a regulator in embodiments.
Der Regler weist ein Pl-Glied 80, ein Filter 81 zum Definieren eines ersten Pols der Übertragungsfunktion und ein weiteres Filter 82 zum Definieren eines zwei- ten Pols der Übertragungsfunktion auf. Die Pole in der Übertragungsfunktion, die durch die Filter 81 , 82 eingeführt werden, liegen in einer Umgebung des Doppelten der Versorgungsspannungsfrequenz. Das Pl-Glied kann beispielsweise eine Kapazität 83 in einer Reihenschaltung mit einem Widerstand 84 aufweisen. Das Filter 81 kann eine Kapazität 85 aufweisen. Das weitere Filter 82 kann eine weitere Kapazität 86 und einen weiteren Widerstand 87 aufweisen. The regulator comprises a PI member 80, a filter 81 for defining a first pole of the transfer function, and another filter 82 for defining a second one. pole of the transfer function. The poles in the transfer function introduced by the filters 81, 82 are in an environment of twice the supply voltage frequency. For example, the P-element may have a capacitance 83 in series with a resistor 84. The filter 81 may have a capacity 85. The further filter 82 may have a further capacitance 86 and a further resistor 87.
Der Regier weist eine galvanische Trennung auf. Beispielsweise kann ein Op- tokoppler 90 zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des Wandlers vorgesehen sein. Ändere Elemente zur galvanischen Trennung können verwendet werden. Bei der dargestellten Implementierung befindet sich das Pl- Glied 80 und das Filter 81 auf der Sekundärseite. Das weitere Filter 82 ist auf der Primärseite angeordnet. The governor has a galvanic isolation. For example, an opto-coupler 90 may be provided between the primary side and the secondary side of the converter. Other elements for galvanic isolation can be used. In the illustrated implementation, the PI member 80 and the filter 81 are on the secondary side. The further filter 82 is arranged on the primary side.
Der Optokoppler 90 kann über einen Widerstand 92 mit einer Spannungsquelle 91 verbunden sein. Ein Ausgang der Kombination des Pl-Glieds 80 und des Filters 81 ist mit einer Eingangsseite des Optokopplers 90 verbunden. Ein Operationsverstärker 93 kann eine Spannungsreferenz definieren. Der Operations- Verstärker 93 kann einen Strom am Ausgang des Optokopplers 90 konstant halten. The optocoupler 90 may be connected via a resistor 92 to a voltage source 91. An output of the combination of the PI element 80 and the filter 81 is connected to an input side of the optocoupler 90. An operational amplifier 93 may define a voltage reference. The operational amplifier 93 can keep a current at the output of the optocoupler 90 constant.
Eine an einer Photodiode des Optokopplers 90 anliegende Spannung wird durch eine Spannungsquelle 94 über einen Spannungsteiler mit Widerständen 95, 96 bereitgestellt. Ein durch die Photodiode fließender Strom wird über einen Widerstand 97 einem Eingang eines Operationsverstärkers 99 zugeführt. Eine Spannungsquelle 98 kann eine Referenzspannung an einen weiteren Eingang bereitstellen. Das weitere Filter 82 kann mit dem Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers 99 verbunden sein. A voltage applied to a photodiode of the optocoupler 90 is provided by a voltage source 94 via a voltage divider comprising resistors 95, 96. A current flowing through the photodiode is supplied via a resistor 97 to an input of an operational amplifier 99. A voltage source 98 may provide a reference voltage to another input. The further filter 82 may be connected to the input and the output of the operational amplifier 99.
Das am Ausgang des Operationsverstärkers bereitgestellte Signal Vc kann verwendet werden, um Schaltvorgänge des steuerbaren Schaltmittels eines Wandlers zu steuern. Beispielsweise kann das Verhältnis zwischen Ein-Zeit und Aus-Zeit abhängig von dem Signal Vc verändert werden. Spannungsrippel in dem Signal Vo, das die Spannung auf der Ausgangsseite repräsentiert, sind mit einer entsprechenden Phasenverschiebung in dem Signal Vo vorhanden und beeinflussen das Schalten des steuerbaren Schaltmittels. Zahlreiche weitere Implementierungen der verschiedenen Komponenten des Reglers können bei weiteren Ausführungsbeispielen verwendet werden. Andere Ausgestaltungen des Pl-Glieds und der Filter 81 , 82 können verwendet werden. Das Pl-Glied 80 und das Filter 81 können auf der Primärseite angeordnet sein. Die Spannung Vo auf der Ausgangsseite kann über einen Optokoppler oder eine andere galvanische Trennung zur Primärseite übertragen werden. The signal Vc provided at the output of the operational amplifier can be used to control switching operations of the controllable switching means of a converter. For example, the ratio between on-time and off-time may be changed depending on the signal Vc. voltage ripple in the signal Vo representing the voltage on the output side are present with a corresponding phase shift in the signal Vo and affect the switching of the controllable switching means. Numerous other implementations of the various components of the controller may be used in other embodiments. Other configurations of the PI member and the filters 81, 82 may be used. The Pl member 80 and the filter 81 may be disposed on the primary side. The voltage Vo on the output side can be transmitted to the primary side via an optocoupler or other galvanic isolation.
Bei weiteren Ausgestaltungen kann auch eine andere Regelgröße verwendet werden, um eine Spannungsregelung durchzuführen. Beispielsweise kann auf der Primärseite eine Spannung erfasst werden, die von der Spannung der Aus- gangsseite abhängt. Durch eine Regelung der primärseitig erfassten Spannung kann die Spannung auf der Ausgangsseitige indirekt geregelt werden. In other embodiments, another controlled variable can be used to perform a voltage regulation. For example, a voltage which depends on the voltage of the output side can be detected on the primary side. By controlling the voltage detected on the primary side, the voltage on the output side can be regulated indirectly.
Figur 1 1 ist ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung nach einem Ausführungsbeispiel. Eine Hilfsinduktivität 101 kann induktiv mit der sekundärseitigen Induktivität 25 gekoppelt sein. Eine Spannung an der Hilfsinduktivität 101 kann erfasst werden. Beispielsweise kann über einen Ohmschen Spannungsteiler 102 die entsprechende Spannung als Hilfssignal Vaux der Spannungsregelschleife 30 zugeführt werden. Eine Referenzspannungsquelle 31 stellt ein Signal Vaux_ref bereit, das den Soll-Wert repräsentiert. Figure 1 1 is a circuit diagram of a circuit arrangement according to an embodiment. An auxiliary inductor 101 may be inductively coupled to the secondary inductance 25. A voltage at the auxiliary inductance 101 can be detected. For example, the corresponding voltage can be supplied as an auxiliary signal Vaux to the voltage regulation loop 30 via an ohmic voltage divider 102. A reference voltage source 31 provides a signal Vaux_ref representing the target value.
Der Regler 13 kann zusätzlich zu einem Eingang 105, an dem das Hilfssignal Vaux oder die Abweichung des Hilfssignals von dem Soll-Wert empfangen wird, weitere Eingänge aufweisen. Beispielsweise kann der Regler 13 einen Eingang 107 aufweisen, um zu erkennen, wann die Hauptinduktivität 21 de- magnetisiert ist. Schaltvorgänge können abhängig davon ausgelöst werden, wann die Hauptinduktivität 21 demagnetisiert ist. Der Regler 13 steuert an einem Ausgang 106 ein Steuersignal aus, mit dem das steuerbare Schaltmittel 23 gesteuert wird. Während Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben wurden, können Abwandlungen bei weiteren Ausführungsbeispielen realisiert werden. Beispielsweise kann der Regler, bei dem gezielt eine zusätzliche Phasenverschiebung für Spannungsrippel eingeführt wird, auch in Digitaltech- nik implementiert werden. Eine entsprechende Regelung, bei der gezielt eine zusätzliche Phasenverschiebung für Spannungsrippel eingeführt wird, kann bei unterschiedlichen Wandlertypen eingesetzt werden. Verfahren und Vorrichtungen nach Ausführungsbeispielen können bei Betriebsgeräten für Leuchtmittel, beispielsweise bei einem LED-Konverter, verwendet werden. The controller 13 may have further inputs in addition to an input 105 at which the auxiliary signal Vaux or the deviation of the auxiliary signal from the desired value is received. For example, the controller 13 may have an input 107 to detect when the main inductance 21 is de-magnetized. Switching operations can be triggered depending on when the main inductance 21 is demagnetized. The controller 13 controls at an output 106, a control signal with which the controllable switching means 23 is controlled. While embodiments have been described with reference to the figures, modifications may be made in other embodiments. For example, the controller, in which an additional phase shift for voltage ripple is deliberately introduced, can also be implemented in digital technology. A corresponding regulation, in which an additional phase shift for voltage ripple is deliberately introduced, can be used with different converter types. Methods and devices according to embodiments can be used in operating devices for lighting, for example in an LED converter.

Claims

P AT E N T A N S P R Ü C H E 1 . Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Leuchtmittels (3), umfassend: P AT E N T A N S P R E C H E 1. Circuit arrangement for operating a luminous means (3), comprising:
einen Eingang (10) zum Empfangen einer Wechselspannung mit einer ersten Frequenz,  an input (10) for receiving an AC voltage having a first frequency,
einen Wandler (12) mit Leistungsfaktorkorrektur, der eine Induktivität (21 ), ein steuerbares Schaltmittel (23), das mit der Induktivität (21 ) in Reihe geschaltet ist, und einen Regler (13, 30; 41 -43; 41 , 43, 45, 46; 80-83) umfasst, wobei der Regler (13, 30; 41-43; 41 , 43, 45, 46; 80-83) ein Pl-Glied (41 ; 80) umfasst und eingerichtet ist, um eine Phasenverschiebung (56) für eine Signalkomponente eines Eingangssignals des Reglers (13, 30; 41 -43; 41 , 43, 45, 46; 80-83) zu erzeugen, die eine zweite Frequenz (60) aufweist, die doppelt so groß wie die erste Frequenz ist.  a power factor correction converter (12) comprising an inductance (21), a controllable switching means (23) connected in series with the inductor (21) and a regulator (13, 30; 41-43; 41, 43, 45, 46, 80-83), wherein the regulator (13, 30, 41-43, 41, 43, 45, 46, 80-83) comprises a P-member (41, 80) and is arranged to move one Phase shift (56) for a signal component of an input signal of the regulator (13, 30; 41-43; 41, 43, 45, 46; 80-83) having a second frequency (60) twice that of FIG first frequency is.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 , 2. Circuit arrangement according to claim 1,
wobei der Regler (13, 30; 41 -43; 41 , 43, 45, 46; 80-83) das Pl-Glied (41 ; 80), einen ersten Pol und einen zweiten Pol umfasst.  wherein the controller (13, 30, 41-43, 41, 43, 45, 46, 80-83) comprises the P-member (41, 80), a first pole, and a second pole.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, 3. Circuit arrangement according to claim 2,
wobei der erste Pol und der zweite Pol in einer Umgebung der zweiten Frequenz (60) liegen.  wherein the first pole and the second pole are in an environment of the second frequency (60).
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, 4. Circuit arrangement according to claim 2 or claim 3,
wobei der Wandler (12) eine Eingangsseite mit der Induktivität (21 ) und eine davon galvanisch getrennte Ausgangsseite aufweist,  wherein the converter (12) has an input side with the inductance (21) and one of them galvanically isolated output side,
wobei das Pl-Glied (41 ; 80) auf der Ausgangsseite des Wandlers (12) vorgesehen ist und wobei ein Filter (82), dessen Übertragungsfunktion den zweiten Pol aufweist, auf der Eingangsseite des Wandlers (12) vorgesehen ist.  wherein the PIT member (41; 80) is provided on the output side of the transducer (12), and wherein a filter (82) whose transfer function has the second pole is provided on the input side of the transducer (12).
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. Circuit arrangement according to one of the preceding claims,
wobei der Regler (13, 30; 41 -43; 41 , 43, 45, 46; 80-83) so eingerichtet ist, dass die Phasenverschiebung (56) für die Signalkomponente in einem In- tervall (63) um einen Phasenverschiebungswert von -90° liegt. wherein the controller (13, 30, 41-43, 41, 43, 45, 46, 80-83) is arranged such that the phase shift (56) for the signal component in an input signal tervall (63) is a phase shift value of -90 °.
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Regler (13, 30; 41 -43; 41 , 43, 45, 46; 80-83) so eingerichtet ist, dass die Phasenverschiebung (56) für die Signalkomponente ungefähr gleich -90° ist. 6. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, wherein the controller (13, 30, 41-43, 41, 43, 45, 46, 80-83) is arranged so that the phase shift (56) for the signal component is approximately equal to -90 ° is.
7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaltungsanordnung eine integrierte Schaltung (43) zum An- steuern des steuerbaren Schaltmittels (23) umfasst, 7. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, wherein the circuit arrangement comprises an integrated circuit (43) for controlling the controllable switching means (23),
wobei die integrierte Schaltung einen Eingang aufweist, um die phasenverschobene Signalkomponente (51 ) zu empfangen.  wherein the integrated circuit has an input to receive the phase shifted signal component (51).
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, 8. Circuit arrangement according to claim 7,
wobei die integrierte Schaltung (43) eingerichtet ist, um das steuerbare wherein the integrated circuit (43) is arranged to control the controllable one
Schaltmittel (23) so zu steuern, dass eine Ein-Zeit und/oder eine Aus-Zeit des steuerbaren Schaltmittels (23) von einer Phase der phasenverschobenen Signalkomponente (55) abhängen. Control means (23) to control so that an on-time and / or an off-time of the controllable switching means (23) on a phase of the phase-shifted signal component (55) depend.
9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wandler (12) ein Sperrwandler ist, der über einen Gleichrichter (1 1 ) mit dem Eingang (10) verbunden ist. 9. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, wherein the transducer (12) is a flyback converter which is connected via a rectifier (1 1) to the input (10).
10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaltungsanordnung (2) eine Betriebsschaltung für wenigstens eine Leuchtdiode (3) ist. 10. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, wherein the circuit arrangement (2) is an operating circuit for at least one light emitting diode (3).
1 1 . System, umfassend 1 1. System comprising
die Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprü- che und  the circuit arrangement (2) according to one of the preceding claims and
wenigstens eine Leuchtdiode (3), die mit einem Ausgang des Wandlers (12) verbunden ist.  at least one light emitting diode (3) connected to an output of the transducer (12).
12. Verfahren zum Betreiben eines Leuchtmittels (3) mit einer Schaltungs- anordnung (2), der eine Wechselspannung mit einer ersten Frequenz zugeführt wird und die einen Wandler (12) umfasst, 12. Method for operating a luminous means (3) with a circuit Arrangement (2), which is supplied with an AC voltage having a first frequency and which comprises a converter (12),
wobei ein steuerbares Schaltmittel (23), das mit einer Induktivität (21 ) des Wandlers (12) in Reihe geschaltet ist, getaktet geschaltet wird, und  wherein a controllable switching means (23) connected in series with an inductor (21) of the converter (12) is switched in a clocked manner, and
wobei das Verfahren eine Spannungsregelung mit einem Regler (13, 30; 41 -43; 41 , 43, 45, 46; 80-83) umfasst, der ein Pl-Glied (41 ; 80) aufweist, und wobei die Spannungsregelung ein Erzeugen einer Phasenverschiebung (56) für eine Signalkomponente (51 ) umfasst, die eine zweiten Frequenz (60) aufweist, die doppelt so groß wie die erste Frequenz ist.  the method comprising voltage regulation with a regulator (13, 30; 41-43; 41, 43, 45, 46; 80-83) having a P-element (41; 80), and wherein the voltage regulation comprises generating a Phase shift (56) for a signal component (51) having a second frequency (60) twice the first frequency.
13. Verfahren nach Anspruch 12, 13. The method according to claim 12,
das mit der Schaltungsanordnung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgeführt wird. which is carried out with the circuit arrangement (2) according to one of claims 1 to 10.
PCT/AT2014/000091 2013-04-26 2014-04-25 Circuit arrangement and method for operating an illuminant WO2014172733A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATGM9017/2014U AT15822U1 (en) 2013-04-26 2014-04-25 Circuit arrangement and method for operating a light source

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013007278.6 2013-04-26
DE102013007278 2013-04-26
DE102013215966.8A DE102013215966A1 (en) 2013-04-26 2013-08-13 Circuit arrangement and method for operating a light source
DE102013215966.8 2013-08-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014172733A1 true WO2014172733A1 (en) 2014-10-30

Family

ID=51685101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/AT2014/000091 WO2014172733A1 (en) 2013-04-26 2014-04-25 Circuit arrangement and method for operating an illuminant

Country Status (3)

Country Link
AT (1) AT15822U1 (en)
DE (1) DE102013215966A1 (en)
WO (1) WO2014172733A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202017102691U1 (en) * 2017-05-05 2018-08-07 Tridonic Gmbh & Co Kg Buck-boost converter with improved THD behavior

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090146575A1 (en) * 2007-12-05 2009-06-11 Yi-Shan Chu Light Emitting Diode (LED) Driving Device
WO2010085882A1 (en) * 2009-01-27 2010-08-05 Led Roadway Lighting Ltd. Power supply for light emitting diode roadway lighting fixture
US20110080110A1 (en) * 2009-10-07 2011-04-07 Lutron Electronics Co., Inc. Load control device for a light-emitting diode light source
DE102011109333A1 (en) * 2011-08-03 2013-02-07 Diehl Aerospace Gmbh Electric supply device with current shaping signal and method for operating the electrical supply device
WO2013044685A1 (en) * 2011-09-26 2013-04-04 英飞特电子(杭州)股份有限公司 Constant current control circuit with pfc function and its pfc circuit
WO2013056356A1 (en) * 2011-10-17 2013-04-25 Queen's University At Kingston Ripple cancellation converter with high power factor

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5677602A (en) * 1995-05-26 1997-10-14 Paul; Jon D. High efficiency electronic ballast for high intensity discharge lamps
US6577512B2 (en) * 2001-05-25 2003-06-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Power supply for LEDs
US7233258B1 (en) * 2004-04-13 2007-06-19 Gelcore Llc LED matrix current control

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090146575A1 (en) * 2007-12-05 2009-06-11 Yi-Shan Chu Light Emitting Diode (LED) Driving Device
WO2010085882A1 (en) * 2009-01-27 2010-08-05 Led Roadway Lighting Ltd. Power supply for light emitting diode roadway lighting fixture
US20110080110A1 (en) * 2009-10-07 2011-04-07 Lutron Electronics Co., Inc. Load control device for a light-emitting diode light source
DE102011109333A1 (en) * 2011-08-03 2013-02-07 Diehl Aerospace Gmbh Electric supply device with current shaping signal and method for operating the electrical supply device
WO2013044685A1 (en) * 2011-09-26 2013-04-04 英飞特电子(杭州)股份有限公司 Constant current control circuit with pfc function and its pfc circuit
US20140225527A1 (en) * 2011-09-26 2014-08-14 Inventronics (Hangzhou), Inc. Constant current control circuit with pfc function and its pfc circuit
WO2013056356A1 (en) * 2011-10-17 2013-04-25 Queen's University At Kingston Ripple cancellation converter with high power factor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SONGRONG WU ET AL: "Boost PFC converter with a new sinusoidal reference current algorithm", COMMUNICATIONS, CIRCUITS AND SYSTEMS, 2009. ICCCAS 2009. INTERNATIONAL CONFERENCE ON, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 23 July 2009 (2009-07-23), pages 711 - 715, XP031528823, ISBN: 978-1-4244-4886-9, DOI: 10.1109/ICCCAS.2009.5250414 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013215966A1 (en) 2014-10-30
AT15822U1 (en) 2018-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012007477B4 (en) Method for operating an LLC resonant converter for a lamp, converter and LED converter
DE112018004109T5 (en) DIGITAL CONTROL OF A NESTED POWER CONVERTER IN SWITCHED BOUNDARY MODE
DE102018112088A1 (en) PWM-CONTROLLED RESONANCE TRANSFORMER
DE102015107957A1 (en) Single-stage rectification and regulation for wireless charging systems
DE102013113526A1 (en) LEISTUNGSWANDLERANDORDNUNG
DE102015118658A1 (en) Secondary control of resonant DC / DC converters
DE102016102160A1 (en) Control module comprising means for estimating an electrical variable for a switching converter and method for controlling a switching converter
DE102011078245A1 (en) Voltage transformer and voltage conversion method
DE102017106424B4 (en) Power converter circuit with a main converter and an auxiliary converter
DE102017111006B4 (en) Power converter circuit with a clocked power converter
DE102006033851A1 (en) Converter for automatic use
DE102010056332A1 (en) Power converter with a switch coupled between windings
DE112018004068T5 (en) DIGITAL CONTROL OF AN INTERLOCKED POWER CONVERTER IN SWITCHED BOUNDARY MODE WITH REDUCED TRANSITION DISTORTION
EP3350911B1 (en) Pfc module for intermittent flow
DE102018114589B4 (en) POWER CONVERSION CIRCUIT AND POWER CONVERSION METHOD
DE102020117180A1 (en) Step-up converter for a power supply of an electrical consumer and a power supply and method for up-converting the input voltage in a power supply of an electrical consumer
DE102013207038A1 (en) Converter module for phase dimming of LEDs
DE102017118973B4 (en) Power converter
WO2014172733A1 (en) Circuit arrangement and method for operating an illuminant
WO2019057771A1 (en) Ac/dc converter having step-up/step-down converter phase modules
BE1026838B1 (en) Switching power supply with coupled step-down stages
EP3533291B1 (en) Step-down converter for a light-emitting diode
LU101871B1 (en) Power supply with two power stages on the primary side
AT404527B (en) ACTIVE MAINS VOLTAGE FILTERING WITH A PRESETABLE INNER IMPEDANCE
DE102020116134A1 (en) Power supply with two primary-side power levels

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14730414

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14730414

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1