WO2016168876A1 - Schnittstellenschaltung mit niedervoltversorgung für eine steuereinheit - Google Patents

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WO2016168876A1
WO2016168876A1 PCT/AT2016/050104 AT2016050104W WO2016168876A1 WO 2016168876 A1 WO2016168876 A1 WO 2016168876A1 AT 2016050104 W AT2016050104 W AT 2016050104W WO 2016168876 A1 WO2016168876 A1 WO 2016168876A1
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WO
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bus
interface circuit
operating device
voltage
control unit
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Application number
PCT/AT2016/050104
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English (en)
French (fr)
Inventor
Markus SCHERTLER
Frank Lochmann
Original Assignee
Tridonic Gmbh & Co Kg
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/175—Controlling the light source by remote control
    • H05B47/18—Controlling the light source by remote control via data-bus transmission

Definitions

  • Control unit This invention relates to an interface circuit for operating devices, and more particularly to a
  • Interface circuit for light source operating devices that supply at least one light source and in particular at least one LED or an LED track. Furthermore, the invention relates to a method for operating such an interface circuit.
  • Interface circuit is designed so that starting from the interface circuit, a supply of a control unit connected to the interface circuit operating device can be done.
  • the interface circuit In the forward path of the interface circuit, this consequently sends by means of the Optocoupler U2 signals in a receiving branch of the operating device, while the return path transmits signals in the transmitting branch of the operating device.
  • two optocouplers U1 and U2 are provided in the circuit according to FIG. 1, each of which forms part of a branch for transmission or reception. Both branches are fed by a common current source, which is formed by the transistors Q2 and Q3 and the resistors R3 and R3.
  • the circuit further has an energy store C2, which may be formed as a capacitor.
  • the known interface is designed for communication according to the DALI standard, in which the bus is live when idle and in which in particular a predetermined DC voltage is applied.
  • the interface circuit can be connected in particular via the terminals Sl and S2 to the bus.
  • the predetermined DC voltage is reduced only in the case of a signal transmission, while the constant DC voltage is present when no signals are transmitted (DALI signals).
  • the power supply of a control unit of the operating device starting from a supply voltage which is supplied externally to the operating device.
  • a permanent power supply of the control unit of the operating device is necessary. This has the consequence that corresponding operating devices constantly absorb power and thus not in a state can be switched, in which essentially no power loss occurs on the operating device. This is also the case because when a supply voltage is applied to the operating device, more components are usually supplied than just the control unit of the operating device.
  • the invention provides a solution according to the independent claims to solve the problem. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • an interface circuit for a lighting device comprising control terminals, which are connectable to a digital, idle bus, and via which the interface circuit bus signals can be fed, and supplied from the control terminals controllable current source, the is adapted to charge an energy storage of the interface circuit, and starting from which a primary side of a first optocoupler can be supplied, which is connected to the power source and whose secondary side is connectable to a forward path of the operating device.
  • a low-voltage supply circuit which is supplied from the energy store of the interface circuit, is provided for supplying a supply to a control unit of the operating device.
  • the bus can be a bus for lighting systems and / or a building technology bus.
  • the energy store can supply the low-voltage supply circuit after a start-up phase, in particular from the time from which the energy store is loaded.
  • the control unit may evaluate signals received by the first optocoupler in the forward path and / or transmit signals to the interface circuit via a second optocoupler connected to a return path of the operating device.
  • the interface circuit can convert the signals received by means of the second optocoupler into bus signals for the bus, and in particular output corresponding bus signals by shorting the bus to the control terminals.
  • the control circuit may be powered by the bus.
  • the low-voltage power supply circuit may additionally be supplied by the bus and / or an intermediate circuit voltage of the operating device.
  • the energy store can be charged via the forward path, in particular starting from the bus.
  • the interface circuit may comprise an activation circuit which, when the energy store is sufficiently charged, activates a clocked converter intended to operate the low voltage power supply.
  • the charge of the energy store may be sufficient if a voltage at a Zener diode connected substantially parallel to the energy store reaches a threshold value.
  • the activation circuit may comprise a transistor which activates the clocked converter when the energy store is sufficiently charged and / or the voltage across the zener diode reaches the threshold.
  • the control circuit can be fed in a start-up phase, preferably until the energy store is sufficiently charged, starting from the bus with the bus voltage or the intermediate circuit voltage.
  • the activation circuit may comprise a further energy storage between a base and an emitter of the transistor, which prevents a current flow through the transistor, as long as no current flows at the base of the transistor.
  • the bus may be a Dali bus or DSI bus and the bus signals may be Dali or DSI signals.
  • the intermediate circuit voltage may be an output voltage of a power factor correction circuit of the operating device.
  • a lighting apparatus comprising an interface circuit as described above.
  • an illumination system is provided with an operating device as described above, wherein the operating device is provided with the Control terminals connected to a bus and via the bus to a control unit, in particular a DALI or DSI control unit.
  • a system is provided from an operating device, comprising
  • Control unit and a low-voltage power supply circuit connected to an interface circuit as described above, wherein the
  • Low-voltage power supply circuit is adapted to electrically supply the control unit of the operating device, and wherein the low-voltage voltage
  • Interface circuit is electrically powered.
  • FIG. 1 shows a first embodiment according to FIG.
  • Fig. 2 shows a schematic overview
  • Fig. 3 shows a schematic embodiment
  • Fig. 4 shows a further embodiment of a
  • a galvanically isolating transmission element in the reception branch GTÜ-E eg supplies an optocoupler in the forward path of the interface.
  • a transistor Q96 with the energy store Q95 and the Zener diode Z95 is likewise provided.
  • the emitter of another transistor Q97 is connected to the collector of the transistor Q96.
  • the emitter of the further transistor Q97 is connected via a capacitor C96 to the base of the further transistor Q97.
  • the base is connected to ground via another Zener diode Z96.
  • a low-voltage power supply circuit with an insulating power stage PT for power transmission such as a clocked converter such as a flyback converter or an LLC converter, from which, in turn, a low-voltage supply LVPS is supplied.
  • the clocked converter can in particular have a potential separation.
  • the low-voltage supply LVPS is usually fed from the external electrical supply of the operating device, in particular based on a bus voltage VBUS. However, this external electrical supply is deactivated when the interface circuit is electrically powered, and in particular after a start-up phase of
  • the interface circuit then takes over the supply of the low-voltage supply source LVPS.
  • the circuit of the transistors Q96 and Q97 thus serves as an activation circuit for the low-voltage supply circuit, which activates after a start-up phase of the interface circuit of this outgoing supply, in particular the power level PT.
  • a control unit SE of the operating device is supplied. It should be noted that a supply starting from the interface circuit takes place only when an energy storage of the interface circuit is sufficiently charged. The charged energy store then ensures the supply to the control unit SE and the external electrical supply VBUS of the operating device can be deactivated.
  • a circuit according to the invention is now shown in more detail.
  • two terminals SA1, SA2 for connecting two bus lines, in particular a DALI bus are shown. These connections are also referred to as the primary-side connections of the following Interface circuit referred to.
  • a first optical coupler U90 for receiving signals in the forward path and a second optical coupler U91 for transmitting signals in the return path is shown.
  • the connections leading from the interface circuit to the operating device are also referred to below as secondary-side connections of the interface circuit.
  • first optocoupler Q90 On the primary side of the first optocoupler Q90, i. on the side of the diode terminals of the optocoupler and the left side of the first optocoupler Q90 in the figures, are fed by means of an adjustable current source, which is formed by the current mirror circuit with two transistors Q90 and Q95 and two resistors R90 and R91. Via the first optocoupler U90, the incoming signals from the bus are transmitted separately to the operating device.
  • an adjustable current source which is formed by the current mirror circuit with two transistors Q90 and Q95 and two resistors R90 and R91.
  • Optocoupler U90 with the transistor terminals, which are shown in Fig. 3 on the right side of the optocoupler U90 is then connected to a control unit SE in the operating device, which evaluates the received signals to connected to the operating device bulbs according to the signals received over the bus head for.
  • the secondary side of the optocoupler U91 is connected to a circuit arrangement which can selectively short-circuit the bus. Basically, a power supply of the interface circuit via the regulated current source Q90 and Q91.
  • the regulated current source feeds an energy store C94, which in particular can also be charged via a linear regulator.
  • the discharge of the capacitor C94 is controlled by a resistor R100, which may be connected, for example, between the energy storage C94 and the optocoupler U91.
  • the controlled supply of the return path takes place by means of a constant discharge current, when the current source from the transistors Q90, Q95 can not work properly, so when the bus voltage by selectively shorting in the time range of a send bit.
  • the energy storage C94 and the discharge current-determining ohmic resistance R100 are tuned such that the energy storage C94 is not completely discharged during the transmission period, ie during the short-circuiting of the bus voltage, and thus safely during the entire duration of a transmission bit (shorting the bus) constant discharge current through the resistor R100 and finally flows from the side of the second optical coupler U91.
  • the forward path of the interface circuit comprises a switch Q96.
  • the switch Q96 can be designed as a bipolar transistor in particular as a PNP bipolar transistor.
  • the transistor Q96 is connected at its base to a Zener diode Z95.
  • the Zener voltage / breakdown voltage for example, at 5.7 V
  • the switch Q96 is activated, ie turned on, thereby allowing a current flow on the primary side of the first optocoupler U90 in the forward path of the interface circuit or in the receiving branch.
  • the power is in turn via the regulated current source of the resistors R90, R91 and the transistors Q90 and Q95. It can also be seen from FIG.
  • a further energy store C95 is provided, which in turn is shown as an example as a capacitor.
  • the energy store C95 is connected between the connection point of the base of the transistor Q95 and the cathode of the zener diode Z95, as well as the connection point of the emitter of the transistor Q96 and the cathode of the first optocoupler Q90.
  • the energy storage C95 causes a short delay of the turn-on of the transistor Q96 when there is sufficient voltage from the bus side.
  • the circuit block FB shown in FIG. 3 serves to adapt the edge steepness when transmitting or driving a transistor Q92, with which the bus line is selectively short-circuited.
  • the energy store C94 is thus provided, in particular, for being charged starting from a bus, which at rest leads to a voltage not equal to zero.
  • the interface circuit according to FIG. 3 is used, in particular, to supply signals coming from a bus to an operating device in a potential-separated manner to the operating device by means of the first To transmit the optocoupler U90 and potential-separated via the second optocoupler U91 to receive signals from the operating device in order to then transmit them to the bus by shorting the bus line.
  • a low-voltage power supply for the control unit SE is provided in the interface circuit at a point between the terminals SA1 and SA2 for the bus at idle and the first optocoupler U90 in the forward path of the interface circuit
  • control unit SE processes the signals sent in the forward path of the interface circuit via the first optocoupler U90 and outputs signals to the bus to the primary side of the second optocoupler U91.
  • the control unit SE can in addition to the voltage from the idle state bus also by a
  • DC link voltage for example, the
  • Control device e.g. be connected to a central unit. This can be a DALI or DSI control unit.
  • Zener diode Z95 increases during Charging the energy storage C94. If the voltage at the Zener diode Z95 is sufficiently high, which indicates a sufficient charge of the energy storage C94, the Zener diode Z95 activates the further transistor Q97 actively, ie conducting, so that starting from the interface circuit the insulating power stage PT, in particular a clocked converter, eg a flyback converter is powered. This in turn supplies the low-voltage power supply LVPS of the control unit SE. Transistors Q96 and Q97 thus constitute the activating circuit, which is arranged to activate a clocked converter when the charge accumulator C94 is sufficiently charged, intended to supply the low-voltage supply circuit after activation.
  • control unit SE starting from the in the
  • the capacitor C96 arranged between the emitter and the base of the further transistor Q97 thereby blocks any current flow through the transistor as long as no current flows through the base, i. the forward voltage of Zener diode Z95 is reached.
  • the capacitor C96 prevents a current at the base of the further transistor Q97.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a circuit arrangement according to the invention, which essentially corresponds to the circuit arrangement from FIG. 3.
  • the difference here is that the emitter of the further transistor Q97 is connected to the collector of the transistor Q96, rather than to the base of the transistor Q96. Otherwise, the arrangement corresponds to that of FIG. 3.
  • the transistors Q96 and Q97 are in particular pnp transistors.
  • the operating device can de facto be de-energized, i. the external power supply to the operating device is interrupted, while still supplying the control unit with electrical power.
  • a "waking up" of the operating device by means of a signal transmitted via the first optocoupler U90 signal from a standby state (standby) of the operating device.
  • the operating device can also be designed so that de facto standards that require a loss of power of the operating device at rest, are met ("Zero-Standby Losses").

Abstract

Es wird eine Schnittstellenschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel bereitgestellt, aufweisend Steueranschlüsse, die mit einem digitalen, im Ruhezustand spannungsführenden Bus, verbindbar sind, und über die der Schnittstellenschaltung Bussignale zuführbar sind, und eine ausgehend von den Steueranschlüssen versorgte steuerbare Stromquelle, die dazu eingerichtet ist, einen Energiespeicher der Schnittstellenschaltung zu laden, und von der ausgehend eine Primärseite eines ersten Optokopplers versorgbar ist, der mit der Stromquelle verbunden ist und dessen Sekundärseite mit einem Vorwärtspfad des Betriebsgeräts verbindbar ist, wobei eine ausgehend von dem Energiespeicher der Schnittstellenschaltung gespeiste Niedervoltspannungs-Versorgungsschaltung für eine Versorgung einer Steuereinheit des Betriebsgeräts vorgesehen ist.

Description

Schnittstellenschaltung mit Niedervoltversorgung für eine
Steuereinheit Diese Erfindung betrifft eine Schnittstellenschaltung für Betriebsgeräte und insbesondere eine
Schnittstellenschaltung für Leuchtmittelbetriebsgeräte, die wenigstens ein Leuchtmittel und insbesondere wenigstens eine LED bzw. eine LED-Strecke versorgen. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Schnittstellenschaltung. Die
Schnittstellenschaltung ist dabei so ausgelegt, dass ausgehend von der Schnittstellenschaltung eine Versorgung einer Steuereinheit eines mit der Schnittstellenschaltung verbundenen Betriebsgeräts erfolgen kann.
Aus der DE 10 2009 016 994 B4 ist eine Schnittstelle bekannt, die einen Vorwärtspfad zu einem Betriebsgerät und einen Rückwärtspfad von einem Betriebsgerät unter galvanischer Trennung bereitstellt. Von einem mit der Schnittstellenschaltung verbundenen Betriebsgerät aus gesehen, empfängt das Betriebsgerät Signale von der Schnittstellenschaltung an seinem Eingang, weshalb der entsprechende Eingang des Betriebsgeräts als Signaleingang DALI-IN bezeichnet ist (Empfangszweig, Vorwärtspfad) . Der Rückpfad der Schnittstellenschaltung dient dann der Übermittlung von von dem Betriebsgerät gesendeten Signalen, weshalb der Rückpfad die Signale, die von dem Betriebsgerät über den Bus ausgesendet werden, überträgt. Der Ausgang des Betriebsgeräts für die ausgehenden Signale ist daher mit DALI-OUT gekennzeichnet (Sendezweig) . Dies ist in Fig. 1 dargestellt, die eine Schaltung nach dem Stand der Technik zeigt. Im Vorwärtspfad der Schnittstellenschaltung sendet diese folglich mittels des Optokopplers U2 Signale in einem Empfangszweig des Betriebsgeräts, während der Rückpfad Signale im Sendezweig des Betriebsgeräts übermittelt. Sowohl für den Empfang von Signalen als auch für das Senden von Signalen sind in der Schaltung nach Fig. 1 zwei Optokoppler Ul und U2 vorgesehen, die jeweils einen Teil eines Zweiges zum Senden bzw. zum Empfangen bilden. Beide Zweige werden von einer gemeinsamen Stromquelle, die durch die Transistoren Q2 und Q3 sowie die Widerstände R3 und R3 gebildet wird, gespeist. Die Schaltung weist weiters einen Energiespeicher C2 auf, der als Kondensator ausgebildet sein kann. Die bekannte Schnittstelle ist für eine Kommunikation nach dem DALI-Standard entworfen, bei dem der Bus im Ruhezustand spannungsführend ist und in dem insbesondere eine vorgegebene Gleichspannung anliegt. Die Schnittstellenschaltung kann insbesondere über die Anschlüsse Sl und S2 mit dem Bus verbunden sein. Die vorgegebene Gleichspannung wird jeweils nur im Fall einer Signalübermittlung herabgesetzt, während die konstante Gleichspannung anliegt, wenn keine Signale übermittelt werden (DALI-Signale) .
Dabei erfolgt nun gemäß dem Stand der Technik die Energieversorgung einer Steuereinheit des Betriebsgeräts ausgehend von einer Versorgungsspannung, die dem Betriebsgerät von extern zugeführt wird. Um die von der Schnittstellenschaltung empfangenen Signale auswerten zu können, ist eine dauerhafte Stromversorgung der Steuereinheit des Betriebsgeräts notwendig. Dies hat zur Folge, dass entsprechende Betriebsgeräte andauernd Leistung aufnehmen und somit nicht in einen Zustand geschaltet werden können, in dem im Wesentlichen keine Verlustleistung an dem Betriebsgerät auftritt. Dies ist auch deshalb der Fall, da bei Anliegen einer Versorgungsspannung an dem Betriebsgerät meist mehr Komponenten versorgt werden, als nur die Steuereinheit des Betriebsgeräts .
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung bereitzustellen, die es ermöglicht, das Betriebsgerät von der extern zugeführten elektrischen Versorgung zu trennen und dennoch die Steuereinheit des Betriebsgeräts elektrisch zu versorgen.
Die Erfindung stellt zur Lösung des Problems eine Lösung gemäß den unabhängigen Ansprüche bereit. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
In einem ersten Aspekt wird eine Schnittstellenschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel bereitgestellt, aufweisend Steueranschlüsse, die mit einem digitalen, im Ruhezustand spannungsführenden Bus, verbindbar sind, und über die der Schnittstellenschaltung Bussignale zuführbar sind, und eine ausgehend von den Steueranschlüssen versorgte steuerbare Stromquelle, die dazu eingerichtet ist, einen Energiespeicher der Schnittstellenschaltung zu laden, und von der ausgehend eine Primärseite eines ersten Optokopplers versorgbar ist, der mit der Stromquelle verbunden ist und dessen Sekundärseite mit einem Vorwärtspfad des Betriebsgeräts verbindbar ist.
Es ist eine ausgehend von dem Energiespeicher der Schnittstellenschaltung gespeiste Niedervoltspannungs- Versorgungsschaltung für eine Versorgung einer Steuereinheit des Betriebsgeräts vorgesehen. Der Bus kann ein Bus für Beleuchtungsanlagen und/oder ein Gebäudetechnik-Bus sein.
Der Energiespeicher kann die Niedervoltspannungs- Versorgungsschaltung nach einer Anlaufphase speisen, insbesondere ab dem Zeitpunkt, ab dem der Energiespeicher geladen ist.
Die Steuereinheit kann von dem ersten Optokoppler in dem Vorwärtspfad empfangene Signale auswerten und/oder über einen zweiten Optokoppler, der mit einem Rückpfad des Betriebsgeräts verbunden ist, Signale zu der SchnittStellenschaltung übermitteln .
Die Schnittstellenschaltung kann die mittels des zweiten Optokopplers empfangenen Signale in Bussignale für den Bus umsetzen, und insbesondere entsprechende Bussignale durch kurzschließen des Busses an den Steueranschlüssen ausgeben .
Die Steuerschaltung kann von dem Bus versorgt sein. Die Niedervoltspannungs-Versorgungsschaltung kann zusätzlich von dem Bus und/oder einer Zwischenkreisspannung des Betriebsgeräts versorgbar sein.
Der Energiespeicher kann über den Vorwärtspfad, insbesondere ausgehend von dem Bus, geladen werden. Die Schnittstellenschaltung kann eine Aktivierungsschaltung aufweisen, die bei ausreichender Ladung des Energiespeichers einen getakteten Wandler aktiviert, der dazu vorgesehen ist, die Niedervoltspannungs-
Versorgungsschaltung nach der Aktivierung zu versorgen. Die Ladung des Energiespeichers kann ausreichend sein, wenn eine Spannung an einer zu dem Energiespeicher im Wesentlichen parallel geschalteten Zener-Diode einen Schwellenwert erreicht.
Die Aktivierungsschaltung kann einen Transistor aufweisen, der den getakteten Wandler aktiviert, wenn der Energiespeicher ausreichend geladen ist und/oder die Spannung über der Zenerdiode den Schwellenwert erreicht.
Die Steuerschaltung kann in einer Anlaufphase, vorzugsweise bis der Energiespeicher ausreichend geladen ist, ausgehend von dem Bus mit der Busspannung bzw. der Zwischenkreisspannung gespeist werden.
Die Aktivierungsschaltung kann einen weiteren Energiespeicher zwischen einer Basis und einem Emitter des Transistors aufweisen, der einen Stromfluss durch den Transistor unterbindet, solange kein Strom an der Basis des Transistors fließt.
Der Bus kann ein Dali-Bus oder DSI-Bus sein und die Bussignale können Dali- oder DSI Signale sein. Die Zwischenkreisspannung kann eine Ausgangsspannung einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung des Betriebsgeräts sein.
In einem weiteren Aspekt wird ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, bereitgestellt, aufweisend eine Schnittstellenschaltung, wie sie vorstehend beschrieben ist .
In noch einem Aspekt wird ein Beleuchtungssystem mit einem Betriebsgerät, wie es vorstehend beschrieben ist, bereitgestellt, wobei das Betriebsgerät mit den Steueranschlüssen mit einem Bus und über den Bus mit einem Steuergerät verbunden ist, insbesondere einem DALI- oder DSI-Steuergerät .
In noch einem weiteren Aspekt wird ein System aus einem Betriebsgerät bereitgestellt, aufweisend eine
Steuereinheit und eine mit einer Schnittstellenschaltung, wie sie vorstehend beschrieben ist, verbundene Niedervoltspannungs-Versorgungsschaltung, wobei die
Niedervoltspannungs-Versorgungsschaltung dazu eingerichtet ist, die Steuereinheit des Betriebsgeräts elektrisch zu versorgen, und wobei die Niedervoltspannungs-
Versorgungsschaltung ausgehend von der
Schnittstellenschaltung elektrisch versorgt ist.
Die Erfindung wird nunmehr auch mit Bezug auf die Figuren beschrieben :
Fig. 1 zeigt eine erste Aus führungs form gemäß
dem Stand der Technik.
Fig. 2 zeigt einen schematischen Überblick
über eine erfindungsgemäße
Schaltungsanordnung .
Fig. 3 zeigt eine schematische Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung .
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer
erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung .
Ziel der Erfindung ist es nunmehr, ausgehend von der SchnittStellenschaltung, eine elektrische Versorgung einer Steuereinheit des Betriebsgeräts zu gewährleisten. Somit kann die externe Stromversorgung des Betriebsgeräts, die beispielsweise von einer Busspannung VBUS aus erfolgt, deaktiviert werden. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist es vorgesehen, zusätzliche Schaltelemente in die
Schnittstellenschaltung zu integrieren und so eine elektrische Versorgung für die Steuereinheit des Betriebsgeräts abzuzweigen. Ausgehend von der gleichgerichteten Eingangsspannung V, die der Schnittstelle über den Bus zugeführt wird, wird ausgehend von einer Stromquelle SQ, die, wie mit Blick auf Fig. 3 später beschrieben wird, aus zwei Widerständen und zwei Transistoren gebildet werden kann, ein galvanisch trennendes Übertragungselement im Empfangszweig GTÜ-E, z.B. ein Optokoppler im Vorwärtspfad der Schnittstelle versorgt. Es ist ebenfalls ein Transistor Q96 mit dem Energiespeicher Q95 und der Zenerdiode Z95 vorgesehen. Für den mit dem Kollektor des Transistors Q96 verbundenen Rückpfad ist schematisch nur ein galvanisch trennendes Übertragungselement im Sendezweig GTÜ-S, z.B. ein weiterer Optokoppler dargestellt.
Weiter ist mit dem Kollektor des Transistors Q96 der Emitter eines weiteren Transistors Q97 verbunden. Der Emitter des weiteren Transistors Q97 ist über einen Kondensator C96 mit der Basis des weiteren Transistors Q97 verbunden. Weiter ist die Basis über eine weitere Zenerdiode Z96 mit Masse verbunden. Ausgehend von dem Kollektor des weiteren Transistors Q97 ist dann vorzugsweise eine Niedervoltspannungs-Versorgungsschaltung mit einer isolierenden Leistungsstufe PT zur Leistungsübertragung, beispielsweise ein getakteter Wandler wie z.B. ein Flyback-Wandler oder ein LLC-Wandler, versorgt, von dem ausgehend wiederum eine Niedervolt- Versorgungsquelle LVPS versorgt wird. Der getaktete Wandler kann insbesondere eine Potentialtrennung aufweisen. Die Niedervolt-Versorgungsquelle LVPS wird für gewöhnlich ausgehend von der externen elektrischen Versorgung des Betriebsgeräts gespeist, insbesondere ausgehend von einer Busspannung VBUS . Diese externe elektrische Versorgung wird jedoch deaktiviert, sobald die Schnittstellenschaltung elektrisch versorgt ist, und insbesondere nach einer Anlaufphase der
Schnittstellenschaltung. Die Schnittstellenschaltung übernimmt dann die Speisung der Niedervolt- Versorgungsquelle LVPS. Die Schaltung aus den Transistoren Q96 und Q97 dient somit als Aktivierungsschaltung für die Niedervoltspannungs-Versorgungsschaltung, die nach einer Anlaufphase der Schnittstellenschaltung die von dieser ausgehende Versorgung insbesondere der Leistungsstufe PT aktiviert .
Ausgehend von der Niedervolt-Versorgungsquelle LVPS wird dann eine Steuereinheit SE des Betriebsgeräts versorgt. Dabei ist zu bemerken, dass eine Versorgung ausgehend von der Schnittstellenschaltung erst dann erfolgt, wenn ein Energiespeicher der Schnittstellenschaltung ausreichend geladen ist. Der geladene Energiespeicher stellt dann die Versorgung der Steuereinheit SE sicher und die externe elektrische Versorgung VBUS des Betriebsgeräts kann deaktiviert werden.
In Fig. 3 ist nun detaillierter eine Schaltung nach der Erfindung gezeigt. Auf der linken Seite sind zwei Klemmen SA1, SA2 zum Anschluss von zwei Busleitungen, insbesondere einem DALI-Bus, dargestellt. Diese Anschlüsse werden im Folgenden auch als primärseitige Anschlüsse der Schnittstellenschaltung bezeichnet. Auf der rechten Seite ist in Fig. 3 ein erster Optokoppler U90 zum Empfangen von Signalen im Vorwärtspfad und ein zweiter Optokoppler U91 zum Senden von Signalen im Rückpfad dargestellt. Die von der Schnittstellenschaltung zum Betriebsgerät führenden Anschlüsse werden im Folgenden auch als sekundärseitige Anschlüsse der Schnittstellenschaltung bezeichnet.
Auf der Primärseite des ersten Optokopplers Q90, d.h. auf der Seite der Diodenanschlüsse des Optokopplers bzw. der linken Seite des ersten Optokopplers Q90 in den Figuren, werden mittels einer einstellbaren Stromquelle, die durch die Stromspiegel-Schaltung mit zwei Transistoren Q90 und Q95 sowie zwei Widerständen R90 und R91 gebildet wird, gespeist. Über den ersten Optokoppler U90 werden die vom Bus eingehenden Signale potential getrennt zu dem Betriebsgerät übertragen. Die Sekundärseite des
Optokopplers U90 mit den Transistoranschlüssen, die in Fig. 3 auf der rechten Seite des Optokopplers U90 dargestellt sind, ist dann mit einer Steuereinheit SE im Betriebsgerät verbunden, die die empfangenen Signale auswertet, um mit dem Betriebsgerät verbundene Leuchtmittel entsprechend den über dem Bus empfangenen Signalen anzusteuern.
Auf der Primärseite des zweiten Optokopplers U91 im Rückkanal bzw. im Sendezweig werden von der Steuereinheit SE des Betriebsgeräts empfangene Signale primärseitig (in Fig. 3 rechts an den Diodenanschlüssen des zweiten Optokopplers U91) digitale Signale angelegt und potential¬ getrennt auf die Sekundärseite des zweiten Optokopplers U91 (in Fig. 3 links an den Transistoranschlüssen) übertragen. Die Sekundärseite des Optokopplers U91 ist dabei mit einer Schaltungsanordnung verbunden, die selektiv den Bus kurzschließen kann. Grundsätzlich erfolgt eine Energieversorgung der Schnittstellenschaltung über die geregelte Stromquelle Q90 und Q91. Die geregelte Stromquelle speist einen Energiespeicher C94, der insbesondere auch über einen Linear-Regler geladen werden kann. Das Entladen des Kondensators C94 erfolgt kontrolliert über einen Widerstand R100, der beispielsweise zwischen dem Energiespeicher C94 und dem Optokoppler U91 verbunden sein kann.
Das kontrollierte Versorgung des Rückpfades erfolgt mittels eines konstanten Entladestroms , wenn die Stromquelle aus den Transistoren Q90, Q95 nicht ordnungsgemäß arbeiten kann, also bei Wegfall der Busspannung durch selektives Kurzschließen im zeitlichen Bereich eines Sendebits.
Der Energiespeicher C94 und der den Entladestrom bestimmende ohmsche Widerstand R100 sind dabei derart abgestimmt, dass der Energiespeicher C94 während der Sendezeitdauer, also während des Kurzschließens der Busspannung, nicht vollständig entladen wird und somit sicher während der gesamten Zeitdauer eines Sendebits (Kurzschließen des Busses) ein konstanter Entladestrom durch den Widerstand R100 und schließlich von der Seite des zweiten Optokopplers U91 fließt.
Weiter ist in Fig. 3 gezeigt, dass der Vorwärtspfad der Schnittstellenschaltung einen Schalter bzw. Transistor Q96 aufweist. Der Schalter Q96 kann dabei als Bipolar- Transistor insbesondere als PNP-Bipolar-Transistor ausgebildet sein. Der Transistor Q96 ist an seiner Basis mit einer Zenerdiode Z95 verbunden. Wenn die Spannung über der Zenerdiode Z95 die Zenerspannung/Durchbruchspannung erreicht (beispielsweise bei 5,7 V), wird der Schalter Q96 aktiviert, d.h. leitend geschaltet, und dadurch ein Stromfluss auf der Primärseite des ersten Optokopplers U90 im Vorwärtspfad der Schnittstellenschaltung bzw. im Empfangszweig ermöglicht. Die Speisung erfolgt wiederum über die geregelte Stromquelle aus den Widerständen R90, R91 und den Transistoren Q90 und Q95. Es ist weiter aus Fig. 3 zu ersehen, dass ausgehend von dem ersten Optokoppler U90 in Vorwärtsrichtung des Stroms durch die Primärseite des Optokopplers U90 ein weiterer Energiespeicher C95 vorgesehen ist, der wiederum exemplarisch als Kondensator dargestellt ist. Dabei ist der Energiespeicher C95 zwischen dem Verbindungspunkt der Basis des Transistors Q95 und der Kathode der Zenerdiode Z95, sowie dem Verbindungspunkt des Emitters des Transistors Q96 und der Kathode des ersten Optokopplers Q90 geschaltet. Der Energiespeicher C95 bewirkt eine kurze Verzögerung des Durchschaltens des Transistors Q96, wenn von Seiten des Busses eine ausreichende Spannung vorliegt.
Der in Fig. 3 gezeigte Schaltungsblock FB dient dabei zur Anpassung der Flankensteilheit beim Senden bzw. Ansteuern eines Transistors Q92, mit dem die Busleitung selektiv kurzgeschlossen wird. Der Energiespeicher C94 ist also insbesondere vorgesehen, um ausgehend von einem Bus geladen zu werden, der im Ruhezustand eine Spannung ungleich null führt.
Wie bereits geschildert, wird die Schnittstellenschaltung nach Fig. 3 insbesondere dazu verwendet, um von einem Bus eingehende Signale zu einem Betriebsgerät potential¬ getrennt zu dem Betriebsgerät mittels des ersten Optokopplers U90 zu übermitteln und potential-getrennt über den zweiten Optokoppler U91 Signale von dem Betriebsgerät zu empfangen, um diese dann auf den Bus durch Kurzschließen der Busleitung zu übermitteln.
Gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, in der Schnittstellenschaltung an einem Punkt zwischen den Anschlüssen SA1 und SA2 für den im Ruhezustand spannungsführenden Bus und dem ersten Optokoppler U90 im Vorwärtspfad der Schnittstellenschaltung eine Niedervolt- Spannungsversorgung für die Steuereinheit SE
(beispielsweise ein Mikrocontroller, eine ASIC, eine IC, ...) des Betriebsgeräts für Leuchtmittel abzugreifen, die der Schnittstellenschaltung zugeordnet ist. Die Steuereinheit SE verarbeitet dann die im Vorwärtspfad der Schnittstellenschaltung über den ersten Optokoppler U90 gesendeten Signale und gibt Signale zu dem Bus hin an die Primärseite des zweiten Optokopplers U91 aus. Die Steuereinheit SE kann neben der von dem im Ruhezustand spannungsführenden Bus auch durch eine
Zwischenkreisspannung, die beispielsweise die
Ausgangsspannung einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung
( PFC-Schaltung) des Betriebsgeräts sein kann, gespeist werden. Über die Anschlüsse SA1, SA2 kann die Schnittstellenschaltung insbesondere mit einem
Steuergerät, z.B. einer Zentraleinheit Verbunden sein. Dabei kann es sich um ein DALI- oder DSI-Steuergerät handeln .
Um die Steuereinheit SE des Betriebsgeräts ausgehend von der Schnittstelle zu speisen ist es vorgesehen, dass zunächst sichergestellt ist, dass über den Vorwärtspfad der Schnittstelle der Energiespeicher C94 ausreichend geladen ist. Die Spannung der Zenerdiode Z95 steigt beim Aufladen des Energiespeichers C94 an. Wenn die Spannung an der Zenerdiode Z95 ausreichend hoch ist, was eine ausreichende Ladung des Energiespeichers C94 anzeigt, schaltet die Zenerdiode Z95 den weiteren Transistor Q97 aktiv, d.h. leitend, so dass ausgehend von der Schnittstellenschaltung die isolierende Leistungsstufe PT, insbesondere ein getakteter Wandler, z.B. ein Flyback- Wandler, versorgt wird. Dieser versorgt wiederum die Niedervolt-Spannungsversorgung LVPS der Steuereinheit SE . Die Transistoren Q96 und Q97 stellen somit die Aktivierungsschaltung dar, die dazu eingerichtet ist, bei ausreichender Ladung des Energiespeichers C94 einen getakteten Wandler zu aktivieren, der dazu vorgesehen ist, die Niedervoltspannungs-Versorgungsschaltung nach der Aktivierung zu versorgen.
Solange der Energiespeicher C94 nicht ausreichend geladen ist, wird die Steuereinheit SE ausgehend von dem im
Ruhezustand spannungsführenden Bus bzw. einer Zwischenkreisspannung des Betriebsgeräts gespeist.
Der zwischen dem Emitter und der Basis des weiteren Transistors Q97 angeordnete Kondensator C96 sperrt dabei jeglichen Stromfluss durch den Transistor, solange kein Strom durch die Basis fließt, d.h. die Durchflussspannung der Zenerdiode Z95 erreicht ist. Somit verhindert der Kondensator C96 einen Strom an der Basis des weiteren Transistors Q97. Somit wird ein ungewolltes kurzfristiges Leitendschalten des Transistors Q97 verhindert und somit das Auftreten von Spannungsspitzen.
Dies hat auch zur Folge, dass das Signal an der Primärseite des Optokopplers U90 nicht dadurch gestört wird, dass auch ohne eine Flanke an dem Bus bereits ein Strom durch die Primärseite des Optokopplers U90 durch Schalten des Transistors Q96 fließt.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, die im Wesentlichen der Schaltungsanordnung aus Fig. 3 entspricht. Unterschied ist hier, dass der Emitter des weiteren Transistors Q97 mit dem Kollektor des Transistors Q96 verbunden ist, anstatt mit der Basis des Transistors Q96. Sonst entspricht die Anordnung der aus Fig. 3. Die Transistoren Q96 und Q97 sind insbesondere pnp-Transistoren .
Somit wird nach einer Anlaufzeit, die insbesondere dann als erreicht gilt, wenn der Ladezustand des Kondensators C94 erreicht ist, also die Durchbruchsspannung der Zenerdiode Z95 erreicht wird, eine Stromversorgung der Steuereinheit des Betriebsgeräts von der
SchnittStellenschaltung übernommen . Dies hat den weiteren Vorteil, dass das Betriebsgerät de facto stromlos geschaltet werden kann, d.h. die externe Spannungsversorgung zu dem Betriebsgerät wird unterbrochen, während dennoch die Steuereinheit mit elektrischer Leistung versorgt wird. Somit kann beispielsweise ein "Aufwecken" des Betriebsgeräts mittels eines über den ersten Optokoppler U90 übertragenen Signals aus einem Ruhezustand (Standby) des Betriebsgeräts erfolgen . Somit kann das Betriebsgerät auch so ausgestaltet sein, dass de facto Standards, die ein Verlustfreistellen des Betriebsgeräts im Ruhezustand fordern, erfüllt werden ( " Zero-Standby Losses") .

Claims

Ansprüche
1. Schnittstellenschaltung für ein Betriebsgerät für
Leuchtmittel , aufweisend
- Steueranschlüsse (SA1, SA2 ) , die mit einem
digitalen, im Ruhezustand spannungsführenden Bus (Bus), verbindbar sind, und über die der
Schnittstellenschaltung Bussignale zuführbar sind, und
- eine ausgehend von den Steueranschlüssen versorgte steuerbare Stromquelle (Q90, Q95) , die dazu
eingerichtet ist, einen Energiespeicher (C94) der Schnittstellenschaltung zu laden, und von der
ausgehend eine Primärseite eines ersten Optokopplers
(U90) in einem Vorwärtspfad versorgbar ist, der mit der Stromquelle (Q90, Q95) verbunden ist und dessen Sekundärseite (DALI IN) mit einem Empfangszweig eines Betriebsgeräts verbindbar ist,
gekennzeichnet durch
eine ausgehend von dem Energiespeicher (C94) der SchnittStellenschaltung gespeiste
Niedervoltspannungs-Versorgungsschaltung (PT, LVPS) für eine Steuereinheit (SE) des Betriebsgeräts.
2. Schnittstellenschaltung nach Anspruch 1, wobei der Bus ein Bus für Beleuchtungsanlagen und/oder ein Gebäudetechnik-Bus ist.
3. Schnittstellenschaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Energiespeicher (C94) die Niedervoltspannungs- Versorgungsschaltung nach einer Anlaufphase speist, insbesondere ab dem Zeitpunkt, ab dem der Energiespeicher (C94) geladen ist.
4. Schnittstellenschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (SE) dazu
eingerichtet ist, von dem ersten Optokoppler (U90) in dem Vorwärtspfad empfangene Signale auszuwerten, und/oder die dazu eingerichtet ist, über einen zweiten Optokoppler (U91), der mit einem Rückpfad des Betriebsgeräts verbunden ist, Signale zu der
Schnittstellenschaltung zu übermitteln.
5. Schnittstellenschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Schnittstellenschaltung dazu eingerichtet ist, die mittels des zweiten
Optokopplers (91) empfangenen Signale in Bussignale für den Bus (Bus) umzusetzen, und insbesondere entsprechende Bussignale durch kurzschließen des Busses an den Steueranschlüssen (SA1, SA2 )
auszugeben .
6. Schnittstellenschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (SE) von dem Bus versorgbar ist, und wobei die Niedervoltspannungs- Versorgungsschaltung zusätzlich von dem Bus und/oder einer Zwischenkreisspannung des Betriebsgeräts versorgbar ist.
7. Schnittstellenschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei der Energiespeicher (C94) über den Vorwärtspfad, insbesondere ausgehend von dem Bus, geladen wird und wobei die Schnittstellenschaltung eine Aktivierungsschaltung (Q96, Q97) aufweist, die dazu eingerichtet ist, bei ausreichender Ladung des Energiespeichers (C94) einen getakteten Wandler (PT) zu aktivieren, der dazu vorgesehen ist, eine
Niedervoltspannungsversorgung (LVPS) nach der
Aktivierung zu versorgen.
8. Schnittstellenschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Ladung des Energiespeichers
(C94) ausreichend ist, wenn eine Spannung an einer zu dem Energiespeicher im Wesentlichen parallel
geschalteten Zener-Diode (Z95) einen Schwellenwert erreicht .
9. Schnittstellenschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Steuerschaltung in einer
Anlaufphase, vorzugsweise bis der Energiespeicher
(C94) ausreichend geladen ist, ausgehend von dem Bus mit der Busspannung bzw. der Zwischenkreisspannung gespeist wird.
10. Schnittstellenschaltung nach einem der
vorgehenden Ansprüche, wobei die
Aktivierungsschaltung (Q96, Q97) einen weiteren
Energiespeicher zwischen einer Basis und einem
Emitter des Transistors (Q97) aufweist, der einen Stromfluss durch den Transistor unterbindet, solange kein Strom an der Basis des Transistors (Q97) fließt.
11. Schnittstellenschaltung nach einem der
vorgehenden Ansprüche, wobei der Bus (Bus) ein digitaler Bus wie z.B. ein DALI-Bus oder DSI-Bus ist und die Bussignale DALI- oder DSI Signale sind.
12. Schnittstellenschaltung nach einem der
vorgehenden Ansprüche, wobei die
Zwischenkreisspannung eine Ausgangsspannung einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung des Betriebsgeräts ist .
13. Betriebsgerät für Leuchtmittel , aufweisend eine Schnittstellenschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche .
14. Beleuchtungssystem mit einem Betriebsgerät nach Anspruch 13, wobei das Betriebsgerät mit den
Steueranschlüssen mit einem Bus und über den Bus mit einem Steuergerät verbunden ist, insbesondere einem DALI- oder DSI-Steuergerät .
15. System aus einem Betriebsgerät, aufweisend eine Steuereinheit und eine mit einer
Schnittstellenschaltung nach Anspruch 1 verbundene Niedervoltspannungs-Versorgungsschaltung (PT, LVPS), wobei die Niedervoltspannungs-Versorgungsschaltung (PT, LVPS) dazu eingerichtet ist, die Steuereinheit (SE) des Betriebsgeräts elektrisch zu versorgen, und wobei die Niedervoltspannungs-Versorgungsschaltung (PT, LVPS) ausgehend von der Schnittstellenschaltung elektrisch versorgt ist.
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