WO2023134898A1 - Output switching stage with glow avoidance - Google Patents

Output switching stage with glow avoidance Download PDF

Info

Publication number
WO2023134898A1
WO2023134898A1 PCT/EP2022/081042 EP2022081042W WO2023134898A1 WO 2023134898 A1 WO2023134898 A1 WO 2023134898A1 EP 2022081042 W EP2022081042 W EP 2022081042W WO 2023134898 A1 WO2023134898 A1 WO 2023134898A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
current
circuit
diode
led
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/081042
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Felix Franck
Markus Heckmann
Original Assignee
Osram Gmbh
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 Osram Gmbh filed Critical Osram Gmbh
Publication of WO2023134898A1 publication Critical patent/WO2023134898A1/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]
    • 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]
    • H05B45/50Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H05B45/59Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits for reducing or suppressing flicker or glow effects

Definitions

  • a circuit topology for a step-down converter is specified, which is provided as a clocked output switching stage of an operating device that is set up in particular to supply light-emitting diodes in lighting technology.
  • the output switching stage reliably prevents the LEDs from glowing when the operating device is switched off, even if the operating device is only switched off via its neutral conductor or via an external data interface.
  • the phase of an AC mains supply is still connected to the input of the operating device, in the latter even both lines of the same, but the operating device clocks - entered via the data interface - not or not nearly. Without the additional glow prevention function, the LEDs cannot go completely dark in either case, even if they are supposed to.
  • Light-emitting diodes have an extremely high resistance due to their strongly non-linear characteristic curve at low power. However, this property does not prevent them from generating light from their comparatively tiny forward current, which, according to the flat branch of their nonlinear characteristic curve, is present up to relatively high forward voltages just below their nominal voltage forward current is correspondingly very dark, but still clearly visible in comparison to absolute darkness. This means that the smallest currents that are still emitted by an operating device that is intended for light-emitting diodes and is actually switched off can cause the light-emitting diodes connected to them to light up a little or just let them glow.
  • such an LED control gear works on the flat branch of a light-emitting diode characteristic curve in no-load operation, which is a difficult task, especially for clocked switching stages, which are generally used for low-loss energy conversion between the mains supply input and the output and which are actually supposed to work as a current source against a forward voltage reflected back from the output represents a solving task. Irrespective of this, even capacitive displacement currents, which are caused by the mains rectifier at the input of an LED control gear and reach the light-emitting diodes via parasitic capacitances, are sufficient to make them glow as long as at least one phase of an AC mains supply remains connected to the input of the LED control gear.
  • the modules for the light-emitting diodes are often built on so-called metal-core circuit boards, in which only a relatively thin layer provides insulation between the connections of the light-emitting diodes or LEDs to each other and to the metal core.
  • the metal core is often - again for reasons of its cooling - connected directly to the lamp or even directly to the building and is therefore usually electrically at the potential of a protective earth.
  • the construction just described also unintentionally includes very high parasitic capacitances between each of the LED connections and such a protective earth, to which the housing and the radio interference filter of an LED control gear can often also be connected.
  • Such potential connections complete radio interference suppression, because they can be useful, for example, for shielding non-conducted radio interference. Because very often lighting constructions are originally intended for fluorescent lamps were to modernize. The mechanical and safety-related conditions often remain unchanged.
  • infrared light-emitting diodes function as transmitters for almost all interior remote controls.
  • every ripple in an output voltage of an LED control gear is made visible by the light-emitting diodes connected to it, which no classic lamp can do as long as it is supplied by a classic but electronic control gear that has appreciable alternating components in the output signal.
  • the input stage of a classic electronic control gear which mostly or at least consists of a radio interference filter with a fuse, a rectifying circuit as a mains rectifier and a power factor corrector, is therefore adopted.
  • This module is basically terminated by a large so-called intermediate circuit capacitor, which is connected in parallel to its DC voltage output poles.
  • the rectification circuit is either a Graetz or a Delon bridge circuit. If the capacitive branch of the latter circuit is connected to the neutral conductor of an AC mains supply, the rare ideal case of quiescent potentials is present at both DC voltage output poles of the input stage, although the entire operating device under consideration with its AC mains supply is galvanically connected.
  • the negative pole of the intermediate circuit capacitor is at a potential around at least the peak value of the mains AC voltage below the neutral conductor and the positive pole is at a potential around the same value above.
  • the capacitive branch of a Delon bridge can be connected - twisted, so to speak - to the phase of the mains AC voltage, so that all potentials of the input stage move with the voltage on this phase.
  • This case is slightly weaker in all the rectifier circuits for the AC voltage mains supply, which consist of a Graetz bridge, as is always the case in the above.
  • the negative pole of the intermediate circuit capacitor is always drawn to negative voltages when the phase has a negative voltage compared to its neutral conductor. It is precisely this and the worsening caused by a Delon bridge that is connected the wrong way round that is the cause of the glowing of light-emitting diodes on an LED control gear that is actually switched off. This glowing is avoided by the circuit topology given here. At the same point, it also becomes clear why the galvanic disconnection of the neutral conductor with the phase still connected to an LED control gear cannot prevent glowing:
  • the negative pole of the intermediate circuit capacitor coming from the connected LED module is connected with a very low resistance, e.g. to a protective earth. The connected phase periodically draws potentials below it, which means that the above-mentioned capacitive displacement currents, which cause the LEDs to glow, can continue to flow.
  • the intermediate circuit capacitor is supplied by an AC line voltage, which has been rectified in whatever way, and because it does not have an infinite capacity, its voltage, the so-called intermediate circuit voltage, is always superimposed on a mains ripple with double the supply mains frequency. This also applies if there is a power factor corrector between the rectifier circuit for the AC voltage mains supply and the intermediate circuit capacitor.
  • This mains hum is almost never translated into a luminous flux hum by all classic lamps, but by light-emitting diodes it is. That is why it is used in almost every classic electronic control gear existing lamp inverters connected to the intermediate circuit capacitor are replaced by a linearly controlled or clocked DC-DC converter in order to form an LED control gear together with the almost unchanged input stage.
  • the main task of this new DC/DC converter in LED control gear which is often also referred to as a post-regulator or output switching stage, is to regulate the mains hum while at the same time maintaining the required LED current as precisely as possible.
  • a special step-down converter is specified here as a clocked output switching stage.
  • a freewheeling diode is additionally connected from the negative to the positive pole of an output of an LED operating device that has been expanded by a dimmer switch, in order to block negative voltages across the switched-off light-emitting diodes caused by inductances.
  • DE-10-2016-119- 448-A1 proposes connecting a capacitor in parallel with each LED or at least each series connection of 2 LEDs, the capacitance of which is significantly greater than the parasitic capacitance between each LED connection and the board substrate is.
  • high-impedance resistors can also be connected in parallel, which prevent glowing more reliably, but generate additional losses, which means that the LED module efficiency deteriorates.
  • the cooling of the light-emitting diodes, which is already critical anyway, is additionally burdened by the waste heat of the resistors.
  • DE-10-2015-106-268-A1 proposes expanding a clocked output switching stage with a diode between it and the intermediate circuit capacitor that supplies it.
  • This additional diode is polarized in such a way that it allows a current flow from the intermediate circuit capacitor into the output switching stage, but no current flow from the positive pole of the output of the LED control gear back into the intermediate circuit capacitor.
  • This capacitor also connects the negative pole of the entire LED control gear to this additional diode with low resistance, which is why it is assumed that this one additional diode is sufficient to avoid glowing.
  • DE-10-2019-207-182-A1 proposes connecting the negative pole of the output of an LED operating device via this y-capacitor directly to the pole of the mains supply input, to which the neutral conductor of the AC mains supply is to be connected.
  • the y-capacitor is connected before the mains rectifier instead of more or less directly in parallel with the isolating transformer.
  • LED control gear with a non-insulated output it can make sense to use the dimmer switch in a glow avoidance.
  • two flow diodes or functionally identical components such as synchronously controlled MOS field effect transistors are additionally required, as e.g of the LED control gear can be switched on in the same way.
  • low-frequency alternating current must be blocked equally at both poles of the output of an appropriately equipped LED control gear. If this low-frequency alternating current has purely capacitive causes, as is the case here with glowing, it is sufficient to have just one in one of the supply lines to the LED module to block direction from it.
  • This direction to be blocked is logically the opposite direction to the direction of the operating current desired for the light-emitting diodes from their control gear, and the supply line is the positive pole at the output of the control gear or the anode connection of the LED for reasons of accessibility for an otherwise necessary activation of an active circuit breaker that would otherwise be necessary module.
  • at least one of the supply lines to the LED module must also be able to be blocked for both current directions, which requires at least one actively controllable circuit breaker which - when switched on - carries the desired operating current and - when switched off - a possible one Glow current blocked in the same direction.
  • This actively controllable circuit breaker can be formed by the dimmer switch.
  • a glow current in the opposite direction which can often flow through an inverse diode or through a base-collector diode of the dimmer switch, blocks a diode whose cathode is connected to the working electrode of the dimmer switch. Because this diode carries the operating current of the dimmer switch and thus the operating current required by the control gear for the LED module, it is a flow diode.
  • the at least one bidirectionally lockable supply line is in most cases the negative pole at the output of the control gear or the cathode connection of the LED module.
  • the output switching stage is to be isolated from the mains supply input, either an appropriate further switching stage is placed between the power factor corrector and the post-regulator, or the power factor corrector is extended by a transformer, or the post-regulator is extended to an isolating output switching stage.
  • the output switching stage is to be combined with the dimmer switch and glow prevention.
  • the improved output switching stage is operated in a clocked manner. Since the intermediate circuit voltage can easily be set higher than the operating voltage or forward voltage of all LED modules that can be connected to the LED operating device under consideration, a step-down converter is preferably a suitable starting point for the improved output switching stage to be specified.
  • the object is achieved according to the invention with a circuit arrangement for operating at least one LED, having an input for inputting an AC line voltage, a rectifying circuit for rectifying the AC line voltage into a pulsating DC voltage, a power factor correction circuit for setting the line power factor a value that satisfies local regulations, an inverse step-down converter for setting a suitable operating current for the at least one LED, the inverse step-down converter having a first and a second glow prevention diode to prevent capacitive displacement currents with respect to protective earth when the circuit arrangement is switched off, a first and a second output connection for operating a load, the first or the second glow prevention diode being connected in series with the first output connection, and the second or the first glow prevention diode being connected in series with a switching transistor of the inverse buck converter, with an input voltage of the inverse buck converter compared to its output voltage between the first and the second output port differs by more than 5% over more than 95% of all operating times.
  • This measure advantageously ensures suppression of glow effects when the circuit arrangement is not running if it is still connected to the mains AC voltage, since the effects of parasitic capacitances, which are responsible for these glow effects, are suppressed due to the new topology of the circuit arrangement.
  • the circuit arrangement has a rectifier circuit for rectifying the mains AC voltage into a pulsating DC voltage and a power factor correction circuit following the rectifier circuit for setting the mains power factor to a value that satisfies local regulations.
  • the power factor correction circuit has a wide output voltage range in which the output voltage of the power factor correction circuit can become smaller and larger than the pulsating DC voltage. This ensures an advantageous circuit arrangement that can operate a wide variety of loads with a large output voltage range.
  • both connections of a freewheeling diode of the inverse buck converter are directly connected to one of the glow prevention diodes in each case in order to decouple freewheeling phases of the buck converter from activities of the rectifier circuit. This measure has the advantage that the circuit arrangement can work more efficiently since the freewheeling phases can no longer be disturbed by rectification effects of the rectification circuit.
  • the anode of the freewheeling diode is connected to the anode of the second corona avoidance diode in order to be able to switch a current in a step-down converter coil in the best possible way and at the same time reliably block it in the opposite direction. This measure also advantageously increases the converter efficiency and operational reliability.
  • the cathode of the freewheeling diode is connected to the cathode of the first corona avoidance diode in order to shorten a freewheeling path and thus increase the efficiency of the circuit arrangement.
  • the efficiency of the converter is advantageously further increased by optimizing the freewheeling path.
  • a first resonance capacitor is connected in parallel with the buck converter coil in order to reduce the turn-off losses of a clocking power transistor of the inverse buck converter. This measure also advantageously increases the efficiency of the converter and thus of the entire circuit arrangement.
  • the second glow prevention diode is connected in parallel with a second resonance capacitor in order to reduce the switch-on losses of the clocking power transistor. This measure also increases the efficiency of the converter and thus of the circuit arrangement, in that the turn-on losses of the switching transistor are advantageously reduced.
  • FIG. 1a shows a basic circuit of a non-insulating LED operating device with an LED module connected to it, with a step-up converter as a power factor corrector and with a synchronously controlled step-down converter as an output switching stage (prior art),
  • 1b shows the course of the currents in the three connecting lines, including a connection between the module heat sink and protective earth, between the LED control gear and module (prior art) and the potential course of the negative pole of the intermediate circuit voltage,
  • FIG. 2a shows the basic circuit from FIG. 1a with an additional dimmer switch and two flow diodes as glow prevention between the LED operating device and the LED module (prior art),
  • FIG. 2b shows the same curves as in FIG. 1b, only for the improvement of the circuit according to FIG. 2a (prior art),
  • FIG. 3 shows an initial situation for glow avoidance with a step-down converter as a clocked output switching stage, dimmer switch and two flow diodes (prior art),
  • 5a shows some time curves from the circuit according to FIG. 4
  • 5b shows a zoomed section from the time curves according to FIG. 5a
  • FIG. 6 shows a further improved clocked output switching stage as a step-down converter with integrated glow prevention
  • FIG. 7 shows a zoomed section of the time curves in the circuit according to FIG. 6,
  • 8a shows a clocked output switching stage with glow prevention for two outputs of an LED operating device with a SEPIC power factor corrector
  • Fig. 1a shows the situation of a non-isolating LED driver connected both to its LED module on the right side of the circuit diagram and to an AC mains voltage V1 on the left side.
  • One of the situations already mentioned at the outset is therefore present, namely with two AC voltage mains lines connected to the LED operating device, but the operating device is switched off due to appropriate control.
  • the two lines coming from the mains AC voltage V1 are routed via a very low-impedance radio interference filter (not shown) and connected to the two midpoints of a Grank bridge circuit consisting of the four rectifier diodes D31 to D34.
  • the Graetz bridge is the world's most common full-wave rectifier circuit for AC power supplies and is therefore always used here as a basis.
  • Both mixed-polarity bridge arm midpoints together form their input, the neutral conductor N of the AC mains voltage V1 is connected to the one between D31 and D33, the cathode star from D31 and D32 forms the positive pole VJn of their output and the anode star from D33 and D34 forms the negative pole GND, the at the same time lies on a circuit ground.
  • a high-impedance resistor R1 ensures that an operating device that is switched off but not disconnected behaves similarly in a simulation as it does in reality. It simulates the low load on the rectifier circuit on the mains side, for example due to the standby consumption of a real operating device, which is intended to prevent the connected LEDs from glowing, and discharges all the capacitances in the vicinity of the rectifier circuit, including its terminating capacitor C1.
  • the voltage VJn applied across it with respect to GND corresponds to the rectified mains AC voltage and is fed to a power factor corrector, for example in the form of a step-up converter.
  • the intermediate circuit voltage is stored in C36 with its positive pole V_bus and its negative pole GND, which is also the negative pole of the rectifier circuit, the reference potential of the step-up converter transistor M3 and thus a circuit ground.
  • V_bus the value of the intermediate circuit voltage V_bus is generally higher than the time value of the rectified mains AC voltage VJn, in most cases or periods even higher than the peak value of the AC mains supply, i.e. higher than the mains peak voltage.
  • an additional switching stage and/or a linear regulator and/or a filter must be installed between the LED module and the intermediate circuit capacitor C36.
  • the circuit dimensioning and specification of its environment often ensures that the forward or operating voltage of an LED module to be connected, here essentially consisting of a series connection of light-emitting diodes D1 to D30, is lower than the intermediate circuit voltage V_bus in all positions and at all times of a mains voltage period .
  • a step-down converter is the most sensible topology to choose for a switching stage on the intermediate circuit capacitor C36 and upstream of the connected LED module in the direction of power flow, which is why only step-down converters are described below as output switching stages.
  • the one here consists of the electronic switches or transistors M1, M2 and the buck converter coil or "buck choke" L1.
  • Switch M2 the presence of which indicates a synchronously controlled step-down converter or "synchronous buck" can also be designed as a non-controllable freewheeling diode, which results in a normal step-down converter.
  • this step-down converter regulates the output current for the light-emitting diodes connected to it to a desired value, with the mains ripple or another voltage difference representing the disturbance to be corrected.
  • the input of each buck converter must be capacitively terminated, which is given here by the position of the intermediate circuit capacitor C36. This forms the termination of the output of the power factor-correcting step-up converter and the termination of the input of the step-down converter at the same time.
  • a storage capacitor C3 is not absolutely necessary at the output of the step-down converter and thus of the entire operating device.
  • the storage capacitor C3 reduces the current ripple for the light-emitting diodes considerably, since it diverts at least part of the alternating component of the current in the buck converter coil L1, whose fundamental frequency corresponds to the clock frequency of the output switching stage, to the LED module.
  • R_AN defines the outgoing line to the anode connection of the LED module at a positive output LED+ of the control gear coming from the upper end of the storage capacitor C3, and R_KA defines the return line from the cathode connection of the LED module to a negative output LED- of its control gear.
  • This negative output - the circuit ground - is also connected to the lower ends of the storage capacitor C3 and the intermediate storage capacitor C36 and is at ground potential GND.
  • the storage capacitor C3 is particularly important in the event of a sudden load shedding during otherwise normal operation with maximum output current or maximum output power. If it were missing, in this case there would only be an open output with the buck converter coil L1 in series with it.
  • the middle line on the right-hand side of the circuit diagram of FIG. 1a is not intended or should be provided in the circuit layout, but results from the Mechanical construction of an LED module, especially if it is built on a metal core circuit board for cooling reasons.
  • This also includes the fact that all capacitance symbols C5 to C35 leading to the middle line do not represent capacitors to be mounted discretely, but the parasitic capacitances of the LED connections and connection lines towards the metal core with a thin insulating layer as a dielectric.
  • the heatsink line in the middle thus represents the metal core of a corresponding circuit board for the LED module under consideration or, as the name suggests, another mostly metallic heat sink.
  • a metal core circuit board is the worst case and is always used as a basis for demonstrating the effectiveness of the measures specified here .
  • the resistor R_PE in series sums up all "contact problems" on this path, but it is quite low-impedance because this connection must not be interruptible for safety reasons and must be designed for large currents in accordance with the relevant safety standards. All currents flowing between the LED module and its control gear are also shown.
  • An anode current IAN flows in the connection R_AN, and a cathode current I K A in the connection R_KA. Because it allows a y-shift of the control gear potential to be the cause in the first place, the most interesting current, a grounding current l PE , flows in the connection R_PE between the heat sink or the metal core of the circuit board for the LED module or both, i.e. the LED Module cooling, and a protective earth connected to it.
  • the counting arrows of all three currents are equally directed out of the LED module to the control gear, since the glow of the LED emanates from its module.
  • the lower graph of FIG. 1b shows the potential profile of the negative pole GND of the intermediate circuit voltage, ie the circuit ground, which causes all the glowing, in relation to the protective earth PE.
  • the negative sinusoidal sections VT of the AC mains supply V1 can be clearly seen, which periodically pull down the entire circuit ground GND with the mains supply frequency whenever the phase of V1 has a potential that is becoming more negative than its neutral conductor.
  • a phase with positive potential can be seen here in the almost horizontal GND curve sections for voltages of approximately zero, because during this positive mains oscillation the node GND is connected to the neutral conductor N via D33 from the previous figure, and because then the phase is actually decoupled from the unloaded mains-side rectification circuit.
  • connection via D33 takes place as long as the phase of the AC mains supply V1 shows increasing positive potential with respect to its neutral conductor, which is up to a point in time 1 at the maximum of the potential of the phase against. Therefore the curve for GND to the left of time 1 is continuously equal to the zero line for this lower graph, to the right of this D33 switches off. This is where a still very flat section of the curve begins, which due to a charge equalization between a parallel to the four switched-off rectifier diodes D31 to D34, as before and according to all other circuit diagram identifiers of the previous figure, effective capacitive voltage divider and the parallel connection of all parasitic capacitances C5 to C35 results.
  • this GND curve section to the right of point in time 1 reveals a dominance of this parallel circuit, whose capacitance is able to keep the ground potential GND approximately at its previous zero level, despite switching off the rectifier circuit on the mains side.
  • Such flat GND curve sections suddenly transition into the negative sine sections at a point in time 2 .
  • the rectifier diode D34 switches on in each case because the potential of the phase of the AC voltage mains supply V1 then falls below the instantaneous potential of the circuit ground GND.
  • the terminating capacitor C1 takes this jump in the gradient in the ground potential GND with it to its upper end. Because this capacitor, due to its relatively low capacitance of e D34 diagonal upper rectifier diode D31 of the Graetz bridge is switched on, and the rectifier terminating capacitor C1 is charged to the time value of the magnitude of the mains AC voltage V1, which charging process corresponds to the time profile of the ground potential GND to the right of time point 2, which is reflected on the zero line. At this point, it is worth taking a look at the upper graph of the same figure 1b, which shows all currents flowing in the connections between the LED module and its operating device.
  • the anode current or module current IAN flows in the positive pole of the device output, the module return current or cathode current I K A in the associated negative pole, and most interestingly in the protective earth connection the earth current l PE .
  • the counting arrows of all three currents point equally out of the LED module towards the control gear.
  • the grounding current IRE to the right of time 2 corresponds to the negative sum of the module current IAN and the module return current I K A through the actual connection lines connected to the positive and negative poles of the device output, which proves the purely capacitive character of all currents . This is because the grounding current I PE can only flow in parallel across all the parasitic capacitances C5 to C35 from FIG.
  • the grounding current I PE flows capacitively leading into the heat sink and/or into the metal core of the circuit board for the LED module or into the LED module cooling because its values are negative are shown, and almost the same amount of current as module reverse current I K A out of the module again.
  • the remainder of the grounding current l PE also flows out of the module, but as module current IAN from the positive pole, and charges or top-ups the storage capacitor C3 of the control gear to a voltage that corresponds to the voltage at which the light-emitting diodes composed of all the LEDs D1 to D30 non-linear characteristic begins to steepen.
  • the currents I K A and IAN flowing into the module in this section after point in time 4 keep the rectifier diode D31 conductive because they can only flow towards the module via the ground line.
  • the terminating capacitor C1 which is charged at time 4 to the instantaneous value of the mains AC voltage V1 and subsequently to the mirrored value of GND, is helpful here, and which discharges as a result of the conduction of the two module currents.
  • the ground potential GND is thus coupled to the instantaneous charge of the terminating capacitor C1 because its upper end is clamped to the neutral conductor N.
  • the progression of GND between times 5 and 6 in Figure 1b here corresponds exactly to the potential of the lower end of C1 and thus quite exactly - shifted down by its charge and slightly falsified in the inclination due to its recharging - to that in this one Phase of zero rising profile of the AC line voltage V1.
  • the module current IAN that causes the glow flows mainly through the rectifier terminating capacitor C1, charges it again, continues to flow through the ground line and through the storage capacitor C3 to the positive device output LED+, with the storage capacitor C3 a little is discharged, which, after point in time 5, characterizes it as the source of this "bright glow phase" in addition to the mains AC voltage V1, which has just risen to positive values.
  • the module and earthing currents IAN and l PE are correspondingly high and, due to the purely capacitive limitation, cosinusoidal, many or all of the light-emitting diodes D1 to D30 continue to glow, now even particularly "bright".
  • no current flows through the connection between PE and node N in this "bright glow phase” which underlines the minor importance of a connected neutral conductor when the glow occurs.
  • This equalization process between times 5 and 6 ends when the ground potential has become zero due to the above entrainment effect by C1 and therefore the other lower rectifier diode D33, which is diagonal to the already conductive D32, switches on. This ends the change in potential of the circuit ground GND, which eliminates the cause of the glowing.
  • the fourth indicator that the grounding current I PE is purely capacitive consists in the equal areas above and below the zero line of its time profile in the upper graph of FIG. 1b.
  • the "40.8 pA" from the box in the lower center of the same figure for the effective value of the grounding current l PE is nevertheless sufficient to let many or all of the connected light-emitting diodes D1 to D30 clearly glow.
  • FIG . 2A corresponds to that already described in detail in FIG the output negative pole LED is expanded by two switching elements D A G2 and M AG explained later.
  • M AG corresponds to the dimmer switch already explained above, which is marked as switched off here like all other such electronic switches. Because the absolute darkness shown here corresponds to a dimming level of 0%, for which this dimmer switch has to be permanently switched off. Not shown is the inverse diode that is intrinsically present in each MOS field effect transistor chosen only as an example as an electronic dimmer switch M AG and that forces the series connection of a lower or second flow or glow prevention diode D AG2 . If this dimmer switch is to have an additional glow-preventing effect, as required here, a varistor and a SIDAC, for example, must be connected in parallel to protect against transient voltage peaks (not shown).
  • FIG. 2B for the circuit according to the previous figure, the same time curves are shown in the same scale, in the same direction and in the same time segment as in FIG. 1b.
  • the circuit of Figure 2a with the When compared with the time profiles of FIG. 1b, the effect of all three glow prevention components D A GI, D A G2 and M AG can best be explained, and the origin of the time profiles in FIG. 2b can be derived from this.
  • the storage capacitor C3 is recharged according to the module current I AN without glow avoidance, i.e. according to Figure 1b, which the upper flow diode D AG I now prevents because this recharging current wants to flow out of the anode connection of the module and from D AG I is blocked.
  • a clear module reverse current I KA occurs, which is now blocked by the switched-off dimmer switch M AG because this current also wants to come out of the module. Both together have the effect that with glow prevention as shown in FIG. 2b here, no appreciable grounding current I PE can flow from time 2. After the crossing of all three current curves at point in time 3, according to FIG .
  • FIG. 2b shows that the section between times 5 and 6 runs in principle in the same way as explained above for FIGS. 1a and 1b.
  • All variables I PE , I A N and GND involved here have the same sign here in FIG. 2b and above in the comparison figure 1b, and the gradient of GND is the same, so here, as above, corresponds fairly exactly to the simultaneous gradient of the AC mains voltage V1.
  • the rectifier diode D32 in the section between times 5 and 6, the rectifier diode D32 is conductive and finally leads the ground current I PE coming from V1 through the rectifier terminating capacitor C1, charging through the ground line, discharging through the storage capacitor C3 and in the direction of flow through D AG I Anode current l AN into the LED module.
  • a first difference to the above, by which the comparison figure 1b is always meant below, is the later position of the point in time 5 here in FIG. 2b.
  • AC line voltage V1 is already positive when D32 turns on.
  • the terminating capacitor C1 is charged to a similar voltage as above, which can be read from the higher value of the ground potential GND at point in time 5 in FIG. 2b. This also causes its later position. Because in the previous section from time 4, at which D34 switches off, the ground potential GND is no longer firmly coupled to the charge of C1 as above, but can adjust itself freely after a capacitive voltage divider acting in parallel with the rectifier circuit on the mains side and thus tend towards zero more quickly.
  • a second difference from the above is the significantly reduced values of the currents IRE and IN after point in time 5.
  • the topological current-limiting factors are the same elements of the circuit as already described, with and without glow prevention components, namely only capacitors and capacitances.
  • the co-limiting capacitors C1 and C3 are the same as above, so that the earth and anode current can only be smaller here because fewer of the parasitic individual capacitances C5 to C35 are reversed charge at the same time.
  • the fact that their initial charges are different here than above is due to the behavior of the improved circuit according to FIG. 2a in the sections after points in time 2 and 3 of FIG.
  • a third difference from the above is the significantly greater drop in the ground potential GND between times 1 and 2, i.e. between the mains voltage maximum and the switch-on point of D34, at which the phase potential of the mains voltage V1 falls below the instantaneous ground potential GND.
  • the switch-on time 2 of D34 is not only later than above, but above all at a significantly lower level, both of which weaken the kink in the GND curve. This alone reduces the jump height of a capacitive glow current if it were not already minimized anyway by the glow avoidance components D A GI, D A G2 and MAG. 3 shows the initial situation, a simplification of the prior art disclosed in DE-10-2015-202-370-A1, for the improved clocked output switching stage specified here with glow prevention integrated therein.
  • the only functional difference from FIG. 2a is the replacement of the synchronously controlled lower buck converter switch M2 there by a freewheeling diode D43. Furthermore, all parasitic components are omitted here, since their effect has been sufficiently described above.
  • the same voltage difference can also occur between the negative pole of Vc3, ie the lower end of storage capacitor C3, and circuit ground GND.
  • the upper connection LED+ to the load in particular to the anode connection of an LED module, is connected almost directly to the positive pole of the intermediate circuit voltage V_bus, via which the power factor corrector supplies the rest of its control gear with energy, and also the upper end of the storage capacitor C3, which as a result also optically gets a high position.
  • the low-lying buck converter switch M1 combines two formerly different functions, that of the clock amplifier for the clocked output switching stage that regulates the mains ripple or other voltage differences, i.e. for the actual buck converter, and that of the dimmer switch. At the same time, it helps to avoid glowing.
  • the step-down converter switch M1 In its normal operation at high to medium dimming levels and with a continuous output current, for example from an LED module connected between the device output connections LED+ and LED-, consisting, for example, of the light-emitting diodes D6 to D30, the step-down converter switch M1 is operated in a continuous pulse width modulation with a clock frequency of dozens of kHz.
  • the mode of operation for M1 changes to a burst mode in which individual clocks or clock groups from the above continuous pulse width modulation are periodically missing.
  • the dimming frequency which is significantly lower than the clock frequency, results from the intervals between the first missing pulses.
  • the buck converter switch M1 is permanently switched off, which also results from an ever-increasing thinning out of the burst mode for dimming down into absolute darkness.
  • the work of this output switching stage is characterized in that its input voltage V_bus deviates by at least 5% from its output voltage Vc3 over at least 95% of all its operating times and, in particular, is at least 5% higher than its output voltage, which is the forward voltage of the at least one light-emitting diode or the LED module, for example. Consisting of corresponds to the light-emitting diodes D6 to D30 which can be connected to this output switching stage.
  • the improved clocked output switching stage has an upper glow prevention diode D A GI, which blocks a return flow of current from the storage capacitor C3 at the output of the control gear into its intermediate circuit capacitor C36, which also stores it.
  • a lower glow prevention or flow diode D A G2 is connected in series with the buck converter switch M1 in such a way that its cathode is connected to its working electrode. This results in the same configuration as in FIG. 2a or 3 in series with the negative pole LED- of the output, in particular with the cathode connection of an LED module, even increased by the series connection of the step-down converter coil L1.
  • the storage capacitor C3 which not only terminates the clocked output switching stage directly, but also causes at least half of all glowing in the prior art, migrates into the glow avoidance area, i.e. as close as possible the LED module, at least consisting of D6 to D30, whose operating current he should keep free of as many alternating components as possible. Since the configuration of the corona avoidance components D AG -i, D AG2 and M1 has not changed compared to the actual load, the series circuit made up of many light-emitting diodes, e.g.
  • the improved clocked output switching stage contributes even more reliably to glow avoidance than the circuits from the prior art.
  • said y-shifts which are equivalent to a periodic potential swing of the protective earth PE via the circuit ground GND, would occur by means of the parasitic capacitances, e.g. C5 to C32, and the light-emitting diodes D6 to D30 as pump diodes, both storing capacitors Charge C36 and C3 in such a way that smoldering can occur.
  • radio interference suppression capacitor C51 connects the negative output LED- of the control gear to protective earth PE, and a second radio interference suppression capacitor C52 connects circuit ground GND to protective earth PE. Both radio interference suppression capacitors often have a capacitance in the range of one nanofarad.
  • Fig. 5a shows some waveforms of important voltages or currents in a circuit according to the previous figure, the identifier of which is also referred to here.
  • the top horizontal curve in its top graph describes the output voltage Vc3 of the improved clocked output switching stage, to which the storage capacitor C3 is charged in an approximately constant manner in parallel with its output.
  • the wavy course directly below in the same graph describes the output current from the positive pole LED+ to the negative pole LED- of the output switching stage as a cathode current I KA , which discharges the storage capacitor C3.
  • the same capacitor is charged or recharged by the current l i in the step-down converter coil L1, as shown in the bottom graph of FIG. 5a.
  • the filtering effect of the storage capacitor C3 at the output of the improved output switching stage can be seen from the completely different shape of these two current curves l KA and l i .
  • the middle graph illustrates the current I Mi through the active buck switch M1 and the voltage Vm1 across it. Due to its clocking, periods of high and low values of both curves alternate.
  • the buck switch current Im1 also increases identically and is the Buck switch voltage Vm1 is approximately zero, and when the buck converter coil current decreases or undershoots, the buck switch current is zero and at the same time the buck switch voltage Vm1 corresponds to the input voltage V_bus of the output switching stage under consideration as long as the freewheeling diode D43 conducts. What happens when this freewheeling diode D43 also switches off in addition to the switched-off buck converter switch M1 is explained in more detail with reference to the following figure.
  • FIG. 5b a period is zoomed out of the preceding figure, ie shown in a time-extended form, so that more details can be seen.
  • the step-down switch voltage Vm1 can be clearly seen in the center of its middle graph. This is where said small resonant capacitor C41 comes into play. Without this, the increase in the step-down switch voltage Vm1 would be virtually infinitely steep after a point in time t1 at which the step-down converter switch M1 has switched off and its current, the step-down switch current Im1, has consequently diminished.
  • step-down switch current Im1 jumps completely to zero.
  • the current step that occurs in the step-down converter switch M1 corresponds to the Miller current, which also ends at the end of the step-down converter switch voltage change that caused it.
  • the step-down converter coil current l i curves downwards between the times t1 and t2, which is why its maximum lies between these points in time, that is to say shortly after the step-down converter switch M1 has been switched off.
  • this current reaches its zero line a second time after this half negative sine wave oscillation at a point in time t4, this time coming from below, the buck switch voltage Vm1 consequently reaches its minimum after half a cosine period, at which time the buck converter switch according to the usual valley detect mode M1 is to be switched on again.
  • the duration of this half period is essentially determined by the resonant capacitor C41 in cooperation with the step-down converter coil L1 and is longer the greater its capacitance.
  • this half period duration is very short, which makes it almost impossible for the time t4 of the next switch-on command to reach a minimum voltage.
  • This switching on again at time t4 of the step-down converter switch minimum voltage minimizes the turn-on losses, and this even quadratically to the residual voltage Vdump to be switched. If the resonance capacitor C41 above enables a significant reduction in the turn-off losses, it also helps here with an even more significant reduction in the turn-on losses.
  • This Valley Detect mode also known as Quasi-Square-Wave mode, CRM (CRitical conduction mode) or TCM (Transient conduction mode)
  • CRM CRitical conduction mode
  • TCM Transient conduction mode
  • this peak is many times higher inside the switch M1, for example a power transistor, which is not visible or measurable from the outside. Because this internal current peak is the discharge of the parasitic parallel capacitance Cm1 from the residual voltage Vdump to zero (so-called "charge dump"), which does not take place via any external lines. At this point in time, however, the sum voltage Vs1 drawn in dashed lines is still negative, which is why the forward diode D A G2 continues to block.
  • another small capacitor C4 is connected in parallel with D AG 2 with a capacitance value similar to that of the resonant capacitor C41 in parallel with the buck converter coil L1, or particularly advantageously with a value of 100 picofarads, which is the only difference to Figure 4 is.
  • Its capacitance should be in the range of that of the internal or parasitic parallel capacitance Cm1 of the step-down converter switch M1, or it can also be significantly larger than this.
  • the capacitance of this additional small capacitor C4 can particularly advantageously range from 22 pF to 330 pF.
  • the most important switching load can be achieved with clocking at a few tens of kHz up to the step-down converter switch M1 penetrate, namely the reduction of the forward voltage across the buck converter switch M1 to be switched on directly before the planned switch-on process to a residual voltage Vdump close to or ideally equal to zero, which is predetermined from the outside via the above-mentioned back oscillation and leads to the designation "zero voltage switching" or ZVS.
  • the total voltage Vs1 shown here as a dashed line in FIG. 5b as a comparison figure has a similar profile to almost all other variables there, only the time resolution in FIG. 7 here is only half as high as above.
  • the buck switch voltage Vm1 follows this sum voltage Vs1 much better than above.
  • This larger capacitance C4+Cdag2 can conduct much more of the current required to discharge the transistor parallel capacitance Cm1 than above, with the same total voltage curve Vs1 as the driving force.
  • the residual voltage Vdump of the clocked power transistor in the function of a buck converter switch M1 is significantly reduced compared to above, namely almost to zero, and thus turn-on losses and radio interference emissions are also reduced, namely almost disappeared.
  • the internal circuit includes the intermediate circuit capacitor C36, the upper glow prevention diode D A GI, the freewheeling diode D43, the lower glow prevention diode or flow diode D AG 2, the power MOS field effect transistor M1 as an actively clocked buck converter switch and the ground line GND.
  • the smallest capacitance must act parallel to M1 in order to be able to accumulate the most of the ringback voltage there.
  • C4 is already connected in parallel to D AG 2.
  • a further novelty in FIG. 7 compared to FIG. 5b is a small piece of buck switch current immediately after the buck converter switch M1 has been switched on at time t4.
  • This small piece of current flows through the forward diode parallel capacitor C4 to discharge it so that the forward diode D A G2 can turn on again at time t5.
  • the current slice has the same shape as the waveform of the buck inductor current l i just below in the third graph, so it is an exact fraction of that current.
  • the other part of it flows through the resonance capacitor C41, and the magnitude of the step in the buck switch current Im1 when the forward diode D AG 2 turns on at time t5 quantifies the value of the current through the resonance capacitor C41.
  • Fig. 8a shows the basic circuit diagram of an entire LED operating device, with two of the specified clocked output switching stages being provided for two independent output channels, and with the power factor-correcting input stage of the operating device being formed by a SEPIC, as was already the case with a complete preceding operating device family of Applicant for classic lamps was given.
  • the above statement "in order to form an LED control gear together with the almost unchanged input stage” also applies here.
  • Mains supply input, radio interference filter, rectification circuit as a Griger bridge and its terminating capacitor C1 are subsumed here on the left-hand side in the voltage source symbol V_in for a rectified mains AC voltage, which corresponds to a pulsating DC voltage, which is why it is also marked with + and -.
  • the following input choke L2 together with the active PFC switch M3 represents the step-up part of the SEPIC, its rectifier diode D36 together with the storage coil L3 the step-down.
  • the SEPIC-typical internal capacitor C37 which is always charged to the instantaneous value of the rectified mains voltage V_in.
  • the two chokes L2 and L3 can be coupled to one another, with the winding ends pointing towards the internal capacitor C37 providing the orientation.
  • the storage coil L3 can be formed by an isolation transformer.
  • a SEPIC input stage of this type has the additional advantage that, in addition to power factor correction, it can also generate intermediate circuit voltages that are lower than the mains peak voltage and at the same time have the correct polarity and correct ground reference.
  • SEPIC input stages therefore have a wide output voltage range in which the output voltage (V_bus) can become smaller and larger than the pulsating DC voltage (V_in).
  • V_bus any intermediate circuit voltage V_bus can be set, which is slightly higher than the output voltage Vc3a or Vc3b, which corresponds to the forward voltage of the LED module "a” or “b” just connected to the control gear under consideration, so that the step-down converter in the specified output switching stage works properly at all and can regulate the mains hum, or which is a little more than twice as high as the output voltage Vc3a or Vc3b of the control gear under consideration, so that the same step-down converter not only works properly, but also the ZVS, which minimizes losses and radio interference adheres to Finally, mixed forms of this are even possible, up to real-time intermediate circuit voltage optimization with the aim of global loss minimization, including the input stage.
  • a simple step-up converter can be used as a power factor corrector (not shown), if it is ensured that the output voltage Vc3a, the corresponds to the forward voltage of module "a" consisting at least of the light-emitting diodes D2 to D5, and at the same time the output voltage Vc3b, which corresponds to the forward voltage of module "b” consisting at least of the light-emitting diodes D6 to D9, is greater than at least half of an intermediate circuit voltage V_bus , which a step-up converter can generate at the given mains voltage.
  • the two specified output switching stages are connected in parallel across the intermediate circuit capacitor C36, which terminates the input stage to its load and simultaneously terminates both output switching stages to their voltage source.
  • Such circuits are required for so-called tunable white applications, in which the LED module has two parallel channels that are isolated from one another and are equipped with light-emitting diodes of different light colors, different color temperatures or different color locations.
  • each channel is equipped uniformly, ie all LEDs D2 to D5, for example, as warm-white LEDs and all LEDs D6 to D9, for example, as cold-white LEDs.
  • the color temperature of the light emitted by the module can be adjusted independently of a total brightness of the same light, which can be used, for example, to implement "human-centric lighting".
  • each freewheeling diode D43a and D43b is connected here to the anode of the associated upper glow prevention diode D A Gia and D AG ib instead of to its cathode.
  • FIG. 8b This is revised in Figure 8b.
  • the freewheeling diodes D43a and D43b are again connected to the cathodes of their associated upper glow prevention diodes D A Gia and D AG ib.
  • the freewheeling phases of both step-down converters are then opposed by one less diode forward voltage, which improves the efficiency of both output switching stages and thus the efficiency of a correspondingly constructed operating device.
  • This arrangement like that of FIG. 8a, is particularly advantageous when two separate LED modules with their respective light colors are connected to it, which can have different impedances to protective earth.
  • MAG dimmer switch t1, t2, t3, t4, t5 Points in time within a clock period of the output switching stage V1 Mains AC voltage
  • Vdump Residual voltage when the buck switch is turned on

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

The invention relates to a circuit arrangement for operating at least one LED, comprising an input for inputting an electrical system AC voltage, an inverse buck converter for setting a suitable operating current for the at least one LED, the inverse buck converter comprising a first and a second glow avoiding diode for avoiding capacitive displacement currents with respect to a protective ground in the switched-off state of the circuit arrangement. This measure advantageously ensures that glow effects are suppressed when the circuit arrangement is not operational and is still connected to the electrical system AC voltage, since the effects of parasitic capacitances that are responsible for said glow effects are prevented owing to the novel topology of the circuit arrangement.

Description

AUSGANGSSCHALTSTUFE MIT GLIMMVERMEIDUNG OUTPUT STAGE WITH GLOW PREVENTION
BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Technisches Gebiet technical field
Eine Schaltungstopologie für einen Tiefsetzsteller ist angegeben, der als getaktete Ausgangsschaltstufe eines Betriebsgeräts vorgesehen ist, das insbesondere zur Versorgung von Leuchtdioden in der Beleuchtungstechnik eingerichtet ist. Dabei vermeidet die Ausgangsschaltstufe ein Glimmen der Leuchtdioden bei abgeschaltetem Betriebsgerät zuverlässig auch dann, wenn das Betriebsgerät nur über seinen Nullleiter oder über eine externe Datenschnittstelle abgeschaltet ist. Bei ersterem ist die Phase einer Wechselspannungsnetzversorgung noch mit dem Eingang des Betriebsgeräts verbunden, bei letzterem sogar beide Leitungen derselben, aber das Betriebsgerät taktet - über die Datenschnittstelle eingegeben - nicht oder annähernd nicht. Ohne die Zusatzfunktion der Glimmvermeidung können die Leuchtdioden in beiden Fällen nicht komplett dunkel werden, selbst wenn sie es werden sollen. A circuit topology for a step-down converter is specified, which is provided as a clocked output switching stage of an operating device that is set up in particular to supply light-emitting diodes in lighting technology. The output switching stage reliably prevents the LEDs from glowing when the operating device is switched off, even if the operating device is only switched off via its neutral conductor or via an external data interface. In the former, the phase of an AC mains supply is still connected to the input of the operating device, in the latter even both lines of the same, but the operating device clocks - entered via the data interface - not or not nearly. Without the additional glow prevention function, the LEDs cannot go completely dark in either case, even if they are supposed to.
Hintergrund background
Leuchtdioden sind aufgrund ihrer stark nichtlinearen Kennlinie bei kleiner Leistung extrem hochohmig. Diese Eigenschaft hält sie jedoch nicht davon ab, auch aus ihrem vergleichsweise winzigen Vorwärtsstrom, der gemäß dem flachen Ast ihrer nichtlinearen Kennlinie bis hinauf zu relativ hohen Vorwärtsspannungen knapp unterhalb ihrer Nennspannung vorliegt, Licht zu erzeugen, das zwar dem Vorwärtsstrom entsprechend sehr dunkel, aber im Vergleich zu absoluter Dunkelheit noch deutlich sichtbar ist. Somit können kleinste Ströme, die von einem für Leuchtdioden vorgesehen und eigentlich abgeschalteten Betriebsgerät noch abgegeben werden, die daran angeschlossenen Leuchtdioden ein wenig zum Leuchten bringen oder eben glimmen lassen. Elektrisch oder regelungstechnisch gesehen arbeitet solch ein LED-Betriebsgerät auf dem flachen Ast einer Leuchtdiodenkennlinie im Leerlauf, was insbesondere für zur verlustarmen Energiewandlung zwischen Netzversorgungseingang und Ausgang grundsätzlich eingesetzte getaktete Schaltstufen, die eigentlich als Stromquelle gegen eine vom Ausgang zurückreflektierte Vorwärtsspannung arbeiten sollen, eine schwer zu lösende Aufgabe darstellt. Unabhängig davon reichen sogar schon kapazitive Verschiebungsströme, die vom Netzgleichrichter am Eingang eines LED- Betriebsgeräts verursacht werden und über parasitäre Kapazitäten zu den Leuchtdioden gelangen, diese glimmen zu lassen, solange mindestens die Phase einer Wechselspannungsnetzversorgung mit dem Eingang des LED- Betriebsgerätes verbunden bleibt. Light-emitting diodes have an extremely high resistance due to their strongly non-linear characteristic curve at low power. However, this property does not prevent them from generating light from their comparatively tiny forward current, which, according to the flat branch of their nonlinear characteristic curve, is present up to relatively high forward voltages just below their nominal voltage forward current is correspondingly very dark, but still clearly visible in comparison to absolute darkness. This means that the smallest currents that are still emitted by an operating device that is intended for light-emitting diodes and is actually switched off can cause the light-emitting diodes connected to them to light up a little or just let them glow. From an electrical or control point of view, such an LED control gear works on the flat branch of a light-emitting diode characteristic curve in no-load operation, which is a difficult task, especially for clocked switching stages, which are generally used for low-loss energy conversion between the mains supply input and the output and which are actually supposed to work as a current source against a forward voltage reflected back from the output represents a solving task. Irrespective of this, even capacitive displacement currents, which are caused by the mains rectifier at the input of an LED control gear and reach the light-emitting diodes via parasitic capacitances, are sufficient to make them glow as long as at least one phase of an AC mains supply remains connected to the input of the LED control gear.
Für die Beleuchtung von Büros oder Geschäften sind großflächige Lichtanordnungen mit vielen einzelnen Leuchtdioden erforderlich, die gemäß ihrer Anzahl und ihrer daraus folgenden elektrischen Leistung auch gut gekühlt sein müssen. Daher sind die Module für die Leuchtdioden, die LED-Module, oft auf sogenannten Metallkernplatinen aufgebaut, bei denen nur eine verhältnismäßig dünne Schicht für die Isolation zwischen den Anschlüssen der Leuchtdioden oder LED untereinander und zum Metallkern hin sorgt. Der Metallkern ist oft - wiederum aus Gründen seiner Kühlung - direkt mit der Leuchte oder sogar direkt mit dem Gebäude verbunden und steht elektrisch somit meist auf dem Potenzial einer Schutzerde. Die eben geschilderte Konstruktion umfasst also ungewollt auch sehr hohe parasitäre Kapazitäten zwischen jedem der LED-Anschlüsse und solch einer Schutzerde, an die oft auch das Gehäuse und das Funkstörfilter eines LED- Betriebsgeräts angeschlossen sein können. Solche Potenzialverbindungen vervollständigen eine Funkentstörung, denn sie können bspw. zur Abschirmung von nicht leitungsgebundenen Funkstörungen sinnvoll sein. Denn sehr oft sind Beleuchtungskonstruktionen, die ursprünglich für Leuchtstofflampen gedacht waren, zu modernisieren. Dabei bleiben die mechanischen und sicherheitstechnischen Gegebenheiten oft unverändert. Large-area light arrangements with many individual light-emitting diodes are required for the illumination of offices or shops, which also have to be well cooled according to their number and their resulting electrical output. Therefore, the modules for the light-emitting diodes, the LED modules, are often built on so-called metal-core circuit boards, in which only a relatively thin layer provides insulation between the connections of the light-emitting diodes or LEDs to each other and to the metal core. The metal core is often - again for reasons of its cooling - connected directly to the lamp or even directly to the building and is therefore usually electrically at the potential of a protective earth. The construction just described also unintentionally includes very high parasitic capacitances between each of the LED connections and such a protective earth, to which the housing and the radio interference filter of an LED control gear can often also be connected. Such potential connections complete radio interference suppression, because they can be useful, for example, for shielding non-conducted radio interference. Because very often lighting constructions are originally intended for fluorescent lamps were to modernize. The mechanical and safety-related conditions often remain unchanged.
Dies kann sogar bis in die grundlegende Konstruktion von LED-Betriebsgeräten hineinreichen, die als Ersatz für die „Ballasts“ oder Leuchtstofflampenbetriebsgeräte vorgesehen sind. In solchen klassischen Betriebsgeräten ist oft keine galvanische Isolation zwischen Ausgang zur Lampe und Eingang für die Wechselspannungsnetzversorgung vorgesehen. Durch ebensolchen Aufbau verbessert sich in der Regel der Wirkungsgrad eines LED-Betriebsgeräts. Am Ausgang desselben wird jedoch eine Gleichspannung erwartet, deren Welligkeit deutlich kleiner sein muss als die der Einhüllenden einer Wechselspannung, die an Leuchtstofflampen abgegeben werden kann, damit diese Lampen gleichmäßig leuchten. Denn im Gegensatz zu den oft sehr trägen klassischen Lampen, die sogar einen ungeglätteten 100Hz-Netzbrumm herausfiltern können wie bspw. alle Glühlampen, handelt es sich bei den Leuchtdioden um die schnellstmöglichen Halbleiter und somit flinksten Lichtquellen überhaupt. Nicht umsonst fungieren Infrarotleuchtdioden als Sender für so gut wie alle Innenraumfernsteuerungen. In anderen Worten wird jede Welligkeit einer Ausgangsspannung eines LED- Betriebsgeräts durch die daran angeschlossenen Leuchtdioden sichtbar gemacht, was keine klassische Lampe tut, solange sie von einem klassischen, aber elektronischen Betriebsgerät versorgt wird, das nennenswerte Wechselanteile im Ausgangssignal aufweist. This can even extend into the basic design of LED drivers intended to replace the "ballasts" or fluorescent lamp drivers. In such classic control gear, there is often no galvanic isolation between the output to the lamp and the input for the AC mains supply. Such a structure usually improves the efficiency of an LED control gear. However, a DC voltage is expected at the output of the same, the ripple of which must be significantly smaller than that of the envelope of an AC voltage that can be emitted from fluorescent lamps so that these lamps light up evenly. Because in contrast to the often very sluggish classic lamps, which can even filter out an unsmoothed 100Hz mains hum like e.g. all incandescent lamps, the light emitting diodes are the fastest possible semiconductors and therefore the fastest light sources of all. It is not for nothing that infrared light-emitting diodes function as transmitters for almost all interior remote controls. In other words, every ripple in an output voltage of an LED control gear is made visible by the light-emitting diodes connected to it, which no classic lamp can do as long as it is supplied by a classic but electronic control gear that has appreciable alternating components in the output signal.
Es wird also die Eingangsstufe eines klassischen elektronischen Betriebsgeräts, die zumeist oder zumindest aus einem Funkstörfilter mit Sicherung, einer Gleichrichtschaltung als Netzgleichrichter und einem Leistungsfaktorkorrektor besteht, übernommen. Diese Baugruppe ist grundsätzlich durch einen großen sogenannten Zwischenkreiskondensator abgeschlossen, der zu ihren Gleichspannungsausgangspolen parallelgeschaltet ist. Der Gleichrichtschaltung ist entweder eine Grätz- oder eine Delon-Brückenschaltung. Wenn der kapazitive Zweig letzterer Schaltung mit dem Nullleiter einer Wechselspannungsnetzversorgung verbunden ist, liegt der seltene Idealfall von ruhenden Potenzialen an beiden Gleichspannungsausgangspolen der Eingangsstufe vor, obwohl das gesamte betrachtete Betriebsgerät mit seiner Wechselspannungsnetzversorgung galvanisch verbunden ist. Dabei liegt der Minuspol des Zwischenkreiskondensators auf einem Potenzial um mindestens den Spitzenwert der Netzwechselspannung unterhalb des Nullleiters und der Pluspol auf einem Potenzial um den gleichen Wert oberhalb. Mindestens genauso häufig kann der kapazitive Zweig einer Delon-Brücke jedoch - sozusagen verdreht - mit der Phase der Netzwechselspannung verbunden sein, womit alle Potenziale der Eingangsstufe mit der Spannung auf dieser Phase mitwandern. Leicht abgeschwächt liegt dieser Fall bei all den Gleichrichtschaltungen für die Wechselspannungsnetzversorgung vor, die aus einer Grätz-Brücke bestehen, wie es im Angegebenen stets der Fall ist. Unabhängig von der Verteilung der beiden Brückenzweige auf Phase und Nullleiter wird der Minuspol des Zwischenkreiskondensators immer dann auf negative Spannungen gezogen, wenn die Phase eine negative Spannung gegenüber ihrem Nullleiter aufweist. Genau dies sowie die Verschärfung durch eine verdreht angeschlossene Delon- Brücke ist die Ursache für das Glimmen von Leuchtdioden an einem eigentlich abgeschalteten LED-Betriebsgerät. Dieses Glimmen wird durch die hier angegebene Schaltungstopologie vermieden. An derselben Stelle wird auch deutlich, warum das galvanische Abschalten des Nullleiters bei immer noch verbundener Phase an einem LED-Betriebsgerät das Glimmen nicht unterbinden kann: Der Minuspol des Zwischenkreiskondensators ist vom angeschlossenen LED-Modul herkommend recht niederohmig bspw. mit einer Schutzerde verbunden. Die angeschlossene Phase zieht periodisch auf Potenziale darunter, wodurch die oben erwähnten kapazitiven Verschiebungsströme, die zum Glimmen der Leuchtdioden führen, weiterhin fließen können. The input stage of a classic electronic control gear, which mostly or at least consists of a radio interference filter with a fuse, a rectifying circuit as a mains rectifier and a power factor corrector, is therefore adopted. This module is basically terminated by a large so-called intermediate circuit capacitor, which is connected in parallel to its DC voltage output poles. The rectification circuit is either a Graetz or a Delon bridge circuit. If the capacitive branch of the latter circuit is connected to the neutral conductor of an AC mains supply, the rare ideal case of quiescent potentials is present at both DC voltage output poles of the input stage, although the entire operating device under consideration with its AC mains supply is galvanically connected. In this case, the negative pole of the intermediate circuit capacitor is at a potential around at least the peak value of the mains AC voltage below the neutral conductor and the positive pole is at a potential around the same value above. At least as often, however, the capacitive branch of a Delon bridge can be connected - twisted, so to speak - to the phase of the mains AC voltage, so that all potentials of the input stage move with the voltage on this phase. This case is slightly weaker in all the rectifier circuits for the AC voltage mains supply, which consist of a Graetz bridge, as is always the case in the above. Irrespective of the distribution of the two bridge branches to phase and neutral conductor, the negative pole of the intermediate circuit capacitor is always drawn to negative voltages when the phase has a negative voltage compared to its neutral conductor. It is precisely this and the worsening caused by a Delon bridge that is connected the wrong way round that is the cause of the glowing of light-emitting diodes on an LED control gear that is actually switched off. This glowing is avoided by the circuit topology given here. At the same point, it also becomes clear why the galvanic disconnection of the neutral conductor with the phase still connected to an LED control gear cannot prevent glowing: The negative pole of the intermediate circuit capacitor coming from the connected LED module is connected with a very low resistance, e.g. to a protective earth. The connected phase periodically draws potentials below it, which means that the above-mentioned capacitive displacement currents, which cause the LEDs to glow, can continue to flow.
Weil der Zwischenkreiskondensator von einer wie auch immer gleichgerichteten Netzwechselspannung versorgt wird, und weil er keine unendliche Kapazität aufweist, ist seiner Spannung, der sogenannten Zwischenkreisspannung, immer ein Netzbrumm mit doppelter Versorgungsnetzfrequenz überlagert. Dies gilt auch dann, wenn zwischen der Gleichrichtschaltung für die Wechselspannungsnetzversorgung und dem Zwischenkreiskondensator ein Leistungsfaktorkorrektor liegt. Dieser Netzbrumm wird von allen klassischen Lampen fast nicht in einen Lichtstrombrumm übersetzt, von Leuchtdioden jedoch schon. Deswegen wird der in fast jedem klassischen elektronischen Betriebsgerät vorkommende und an den Zwischenkreiskondensator angeschlossene Lampenwechselrichter durch einen linear geregelten oder getakteten Gleichspannungswandler ersetzt, um daraus zusammen mit der fast unveränderten Eingangsstufe ein LED-Betriebsgerät zu formen. Die Ausregelung des Netzbrumms bei gleichzeitig so genau wie möglicher Einhaltung eines geforderten Leuchtdiodenstroms ist die Hauptaufgabe dieses in LED- Betriebsgeräten neuen Gleichspannungswandlers, der oft auch als Postregulator oder eben als Ausgangsschaltstufe bezeichnet wird. Zu diesem Zweck ist hier ein spezieller Tiefsetzsteller als getaktete Ausgangsschaltstufe angegeben. Because the intermediate circuit capacitor is supplied by an AC line voltage, which has been rectified in whatever way, and because it does not have an infinite capacity, its voltage, the so-called intermediate circuit voltage, is always superimposed on a mains ripple with double the supply mains frequency. This also applies if there is a power factor corrector between the rectifier circuit for the AC voltage mains supply and the intermediate circuit capacitor. This mains hum is almost never translated into a luminous flux hum by all classic lamps, but by light-emitting diodes it is. That is why it is used in almost every classic electronic control gear existing lamp inverters connected to the intermediate circuit capacitor are replaced by a linearly controlled or clocked DC-DC converter in order to form an LED control gear together with the almost unchanged input stage. The main task of this new DC/DC converter in LED control gear, which is often also referred to as a post-regulator or output switching stage, is to regulate the mains hum while at the same time maintaining the required LED current as precisely as possible. For this purpose, a special step-down converter is specified here as a clocked output switching stage.
War es beim Dimmen von Leuchtstofflampen oder Glühlampen physikalisch unmöglich, eine deutliche Farbortverschiebung zu vermeiden, ist diese Vermeidung mit Leuchtdioden als Lichtquellen sehr wohl möglich. Dazu muss allerdings ihr Strom, solange sie jeweils leuchten, konstant gehalten werden. Ihre Verdunkelung kann statt über eine gleichmäßige Strom reduktion alternativ oder gleichzeitig auch über eine Ausgangs-PWM erfolgen, womit die an ein LED- Betriebsgerät angeschlossenen Leuchtdioden ihrerseits getaktet werden. Die Taktfrequenz dieser Ausgangs-PWM ist verschieden von der Taktfrequenz einer getakteten Ausgangsschaltstufe und auch meist von der eines Leistungsfaktorkorrektors. Insbesondere ist sie, die weiter unten auch mit Dimmfrequenz bezeichnet ist, niedriger als die beiden anderen Taktfrequenzen. Zum derart unabhängigen Takten der LED als solche gibt es in Serie zum Minuspol des Ausgangs eines LED-Betriebsgerätes häufig einen weiteren elektronischen sogenannten Dimmschalter oder PWM-Schalter. In EP-3-376-834- B1 ist zusätzlich eine Freilaufdiode vom Minus- zum Pluspol eines durch einen Dimmschalter erweiterten Ausgangs eines LED-Betriebsgeräts geschaltet, um durch Induktivitäten verursachte negative Spannungen über den abgeschalteten Leuchtdioden zu blockieren. While it was physically impossible to avoid a significant shift in the color locus when dimming fluorescent lamps or incandescent lamps, this avoidance is quite possible with light-emitting diodes as light sources. To do this, however, their current must be kept constant as long as they are lit. Instead of using a uniform current reduction, they can be dimmed alternatively or simultaneously using an output PWM, which in turn clocks the light-emitting diodes connected to an LED control gear. The clock frequency of this output PWM differs from the clock frequency of a clocked output switching stage and also usually from that of a power factor corrector. In particular, it, which is also referred to below as the dimming frequency, is lower than the other two clock frequencies. For such independent clocking of the LED as such, there is often a further electronic so-called dimmer switch or PWM switch in series with the negative pole of the output of an LED operating device. In EP-3-376-834-B1, a freewheeling diode is additionally connected from the negative to the positive pole of an output of an LED operating device that has been expanded by a dimmer switch, in order to block negative voltages across the switched-off light-emitting diodes caused by inductances.
Eine Art von Aktivitäten gegen das ungewünschte Glimmen eigentlich abgeschalteter Leuchtdioden läuft auf dem LED-Modul ab. In DE-10-2016-119- 448-A1 wird vorgeschlagen, jeder LED oder zumindest jeder Serienschaltung von 2 LED je einen Kondensator parallelzuschalten, dessen Kapazität deutlich größer als die parasitäre Kapazität zwischen jedem LED-Anschluss und dem Platinensubstrat ist. Alternativ zu den Kondensatoren können auch hochohmige Widerstände parallelgeschaltet werden, die ein Glimmen zuverlässiger unterbinden, jedoch Zusatzverluste erzeugen, wodurch sich der LED-Modul- Wirkungsgrad verschlechtert. Auch wird die sowieso schon kritische Kühlung der Leuchtdioden durch die Abwärme der Widerstände zusätzlich belastet. A type of activity against the undesired glowing of actually switched off light-emitting diodes takes place on the LED module. DE-10-2016-119- 448-A1 proposes connecting a capacitor in parallel with each LED or at least each series connection of 2 LEDs, the capacitance of which is significantly greater than the parasitic capacitance between each LED connection and the board substrate is. As an alternative to the capacitors, high-impedance resistors can also be connected in parallel, which prevent glowing more reliably, but generate additional losses, which means that the LED module efficiency deteriorates. The cooling of the light-emitting diodes, which is already critical anyway, is additionally burdened by the waste heat of the resistors.
Dagegen wird in DE-10-2015-106-268-A1 vorgeschlagen, eine getaktete Ausgangsschaltstufe durch eine Diode zwischen ihr und dem sie versorgenden Zwischenkreiskondensator zu erweitern. Diese zusätzliche Diode ist so gepolt, dass sie einen Stromfluss aus dem Zwischenkreiskondensator in die Ausgangsschaltstufe hinein ermöglicht, aber keinen Stromfluss vom Pluspol des Ausgangs des LED-Betriebsgeräts zurück in den Zwischenkreiskondensator. Dieser Kondensator bindet auch den Minuspol des gesamten LED-Betriebsgeräts niederohmig an diese zusätzliche Diode an, weshalb davon ausgegangen wird, dass diese eine zusätzliche Diode zur Glimmvermeidung ausreicht. In contrast, DE-10-2015-106-268-A1 proposes expanding a clocked output switching stage with a diode between it and the intermediate circuit capacitor that supplies it. This additional diode is polarized in such a way that it allows a current flow from the intermediate circuit capacitor into the output switching stage, but no current flow from the positive pole of the output of the LED control gear back into the intermediate circuit capacitor. This capacitor also connects the negative pole of the entire LED control gear to this additional diode with low resistance, which is why it is assumed that this one additional diode is sufficient to avoid glowing.
Auch bei einem LED-Betriebsgerät mit vom Netzversorgungseingang galvanisch isoliertem Ausgang kann ein Glimmen von eigentlich abgeschalteten Leuchtdioden eintreten. Schuld daran ist der zur Funkentstörung desselben Betriebsgeräts obligatorische y-Kondensator, der die Isolationsbarriere überbrückt, um parasitäre Kapazitäten des isolierenden Transformators zu kompensieren. Standardmäßig wie auch in oben zitiertem EP-3-376-834-B1 gezeigt ist dieser y-Kondensator am Minuspol der Zwischenkreisspannung angeschlossen. In DE-10-2019-207-182-A1 wird dagegen vorgeschlagen, den Minuspol des Ausgangs eines LED- Betriebsgeräts über diesen y-Kondensator direkt mit dem Pol des Netzversorgungseingangs zu verbinden, an dem der Nullleiter der Wechselspannungsnetzversorgung anzuschließen ist. Der y-Kondensator wird vor dem Netzgleichrichter verschaltet anstatt mehr oder weniger direkt parallel zum isolierenden Transformator. Even in the case of an LED control gear with an output that is galvanically isolated from the mains supply input, light-emitting diodes that are actually switched off can glow. This is due to the y-capacitor, which is mandatory for radio interference suppression of the same control gear and which bridges the isolation barrier to compensate for parasitic capacitances of the isolating transformer. By default, as also shown in EP-3-376-834-B1 cited above, this y-capacitor is connected to the negative pole of the intermediate circuit voltage. DE-10-2019-207-182-A1, on the other hand, proposes connecting the negative pole of the output of an LED operating device via this y-capacitor directly to the pole of the mains supply input, to which the neutral conductor of the AC mains supply is to be connected. The y-capacitor is connected before the mains rectifier instead of more or less directly in parallel with the isolating transformer.
Bei LED-Betriebsgeräten mit nichtisoliertem Ausgang kann es sinnvoll sein, den Dimmschalter in einer Glimmvermeidung mit zu nutzen. Dafür sind zusätzlich, wie bspw. in DE-10-2015-202-370-A1 anhand der dortigen Dioden 1 und 15 offenbart, zwei Flussdioden oder funktionsgleiche Bauelemente wie bspw. synchron angesteuerte MOS-Feldeffekttransistoren nötig, womit beide Pole des Ausgangs des LED-Betriebsgeräts gleichermaßen beschältet werden. Denn zu wirkungsvoller Glimmvermeidung muss niederfrequenter Wechselstrom an beiden Polen des Ausgangs eines entsprechend ausgestatteten LED-Betriebsgeräts gleichermaßen abgeblockt werden, wozu es, wenn wie hier beim Glimmen dieser niederfrequente Wechselstrom rein kapazitive Ursachen hat, ausreicht, in einer der Zuleitungen zum LED-Modul nur eine Richtung davon zu sperren. Diese zu sperrende Richtung ist logischerweise die Gegenrichtung zur Richtung des für die Leuchtdioden von ihrem Betriebsgerät gewünschten Betriebsstroms, und die Zuleitung ist aus Gründen der Erreichbarkeit für eine andernfalls nötige Ansteuerung eines andernfalls nötigen aktiven Leistungsschalters der Pluspol am Ausgang des Betriebsgeräts bzw. der Anodenanschluss des LED-Moduls. Zur zuverlässigen Glimmvermeidung muss jedoch zusätzlich mindestens eine der Zuleitungen zum LED-Modul für beide Stromrichtungen sperr- bzw. blockierbar sein, wozu mindestens ein aktiv steuerbarer Leistungsschalter nötig ist, der - wenn eingeschaltet - den gewünschten Betriebsstrom führt und der - wenn ausgeschaltet - einen möglichen Glimmstrom in gleicher Richtung blockiert. Dieser aktiv steuerbare Leistungsschalter kann durch den Dimmschalter gebildet sein. Einen Glimmstrom in Gegenrichtung, der häufig durch eine Inversdiode oder durch eine Basis-Kollektor-Diode des Dimmschalters fließen kann, sperrt eine Diode, deren Kathode mit der Arbeitselektrode des Dimmschalters verbunden ist. Weil diese Diode den Arbeitsstrom des Dimmschalters und damit den vom Betriebsgerät für das LED-Modul gewünschten Betriebsstrom führt, handelt es sich um eine Flussdiode. Um den Dimmschalter einfach und effektiv ansteuerbar zu bekommen, ist die mindestens eine bidirektional sperrbare Zuleitung in den allermeisten Fällen der Minuspol am Ausgang des Betriebsgeräts bzw. der Kathodenanschluss des LED-Moduls. With LED control gear with a non-insulated output, it can make sense to use the dimmer switch in a glow avoidance. For this purpose, two flow diodes or functionally identical components such as synchronously controlled MOS field effect transistors are additionally required, as e.g of the LED control gear can be switched on in the same way. For effective avoidance of glowing, low-frequency alternating current must be blocked equally at both poles of the output of an appropriately equipped LED control gear. If this low-frequency alternating current has purely capacitive causes, as is the case here with glowing, it is sufficient to have just one in one of the supply lines to the LED module to block direction from it. This direction to be blocked is logically the opposite direction to the direction of the operating current desired for the light-emitting diodes from their control gear, and the supply line is the positive pole at the output of the control gear or the anode connection of the LED for reasons of accessibility for an otherwise necessary activation of an active circuit breaker that would otherwise be necessary module. For reliable glow avoidance, however, at least one of the supply lines to the LED module must also be able to be blocked for both current directions, which requires at least one actively controllable circuit breaker which - when switched on - carries the desired operating current and - when switched off - a possible one Glow current blocked in the same direction. This actively controllable circuit breaker can be formed by the dimmer switch. A glow current in the opposite direction, which can often flow through an inverse diode or through a base-collector diode of the dimmer switch, blocks a diode whose cathode is connected to the working electrode of the dimmer switch. Because this diode carries the operating current of the dimmer switch and thus the operating current required by the control gear for the LED module, it is a flow diode. In order to be able to control the dimmer switch easily and effectively, the at least one bidirectionally lockable supply line is in most cases the negative pole at the output of the control gear or the cathode connection of the LED module.
Die in DE-10-2015-202-370-A1 gezeigte Serienkombination bestehend aus Flussdiode 15 und Dimmschalter S1 kann funktionsgleich auch von einem IGBT als Dimmschalter übernommen werden, der dann keine extra Flussdiode mehr benötigt, weil diese in ihm integriert ist. Ein Bipolartransistor als Dimmschalter benötigt wiederum eine extra Flussdiode, weil dessen Basis-Kollektor-Diode zusammen mit einer niederohmigen Basisansteuerung als Inversdiode wirken kann. Aufgabe The series combination shown in DE-10-2015-202-370-A1 consisting of flux diode 15 and dimmer switch S1 can also be taken over by an IGBT as a dimmer switch with the same function, which then no longer requires an extra flux diode because it is integrated in it. A bipolar transistor used as a dimmer switch requires an extra flow diode, because its base-collector diode can act as an inverse diode together with a low-impedance base control. Task
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein LED-Betriebsgerät mit vereinfachter Glimmvermeidung anzugeben. Denn die bisher dargestellten LED-Betriebsgeräte umfassen mindestens vier hintereinander in Serie liegende Leistungsschaltstufen, wodurch Materialaufwand, Funkstörungen, Größe, Preis und Verluste unverhältnismäßig ansteigen. Von der Wechselspannungsnetzversorgung ausgehend folgen aufeinander ein Funkstörfilter, eine Gleichrichtschaltung als Netzgleichrichter, ein eine Zwischenkreisspannung erzeugender Leistungsfaktorkorrektor, ein Postregulator als Ausgangsschaltstufe, ein Dimmschalter und schließlich die Glimmvermeidung. Soll der Ausgang vom Netzversorgungseingang isoliert sein, wird entweder eine entsprechende weitere Schaltstufe zwischen den Leistungsfaktorkorrektor und den Postregulator gesetzt, oder der Leistungsfaktorkorrektor wird durch einen Transformator erweitert, oder der Postregulator wird zu einer isolierenden Ausgangsschaltstufe erweitert. Hier hingegen soll die Ausgangsschaltstufe mit dem Dimmschalter und mit der Glimmvermeidung kombiniert werden. Aus Gründen der Verlustminimierung wird die verbesserte Ausgangsschaltstufe getaktet betrieben. Da die Zwischenkreisspannung auf einfache Weise höher als die Betriebsspannung oder Vorwärtsspannung aller an das betrachtete LED-Betriebsgerät anschließbaren LED-Module gelegt werden kann, eignet sich als Ausgangspunkt für die anzugebende verbesserte Ausgangsschaltstufe bevorzugt ein Tiefsetzsteller. It is the object of the invention to specify an LED operating device with simplified glow avoidance. This is because the LED operating devices described so far comprise at least four power switching stages in series, resulting in a disproportionate increase in the cost of materials, radio interference, size, price and losses. Starting from the AC mains supply, there is a radio interference filter, a rectification circuit as a mains rectifier, a power factor corrector that generates an intermediate circuit voltage, a post-regulator as an output switching stage, a dimmer switch and finally glow prevention. If the output is to be isolated from the mains supply input, either an appropriate further switching stage is placed between the power factor corrector and the post-regulator, or the power factor corrector is extended by a transformer, or the post-regulator is extended to an isolating output switching stage. Here, on the other hand, the output switching stage is to be combined with the dimmer switch and glow prevention. To minimize losses, the improved output switching stage is operated in a clocked manner. Since the intermediate circuit voltage can easily be set higher than the operating voltage or forward voltage of all LED modules that can be connected to the LED operating device under consideration, a step-down converter is preferably a suitable starting point for the improved output switching stage to be specified.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit einer Schaltungsanordnung zum Betreiben mindestens einer LED, aufweisend einen Eingang zum Eingeben einer Netzwechselspannung, eine Gleichrichtschaltung zum Gleichrichten der Netzwechselspannung in eine pulsierende Gleichspannung, eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung zum Einstellen des Netzleistungsfaktors auf einen den lokalen Vorschriften genügenden Wert, einen inversen Tiefsetzsteller zum Einstellen eines geeigneten Betriebsstromes für die mindestens eine LED, wobei der inverse Tiefsetzsteller eine erste und eine zweite Glimmvermeidungsdiode zur Vermeidung von kapazitiven Verschiebungsströmen gegenüber einer Schutzerde im abgeschalteten Zustand der Schaltungsanordnung aufweist, einen ersten und einen zweiten Ausgangsanschluss zum Betreiben einer Last, wobei die erste oder die zweite Glimmvermeidungsdiode in Serie zum ersten Ausgangsanschluss geschaltet ist, und die zweite oder die erste Glimmvermeidungsdiode in Serie zu einem Schalttransistor des inversen Tiefsetzstellers geschaltet ist, wobei eine Eingangsspannung des inversen Tiefsetzstellers gegenüber seiner Ausgangsspannung zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgangsanschluss über mehr als 95% aller Betriebszeiten um mehr als 5% abweicht. Diese Maßnahme stellt vorteilhaft eine Unterdrückung von Glimmeffekten bei nicht laufender Schaltungsanordnung sicher, wenn sie weiterhin mit der Netzwechselspannung verbunden ist, da die Wirkungen parasitärer Kapazitäten, die für diese Glimmeffekte verantwortlich sind, aufgrund der neuartigen Topologie der Schaltungsanordnung unterbunden werden. The object is achieved according to the invention with a circuit arrangement for operating at least one LED, having an input for inputting an AC line voltage, a rectifying circuit for rectifying the AC line voltage into a pulsating DC voltage, a power factor correction circuit for setting the line power factor a value that satisfies local regulations, an inverse step-down converter for setting a suitable operating current for the at least one LED, the inverse step-down converter having a first and a second glow prevention diode to prevent capacitive displacement currents with respect to protective earth when the circuit arrangement is switched off, a first and a second output connection for operating a load, the first or the second glow prevention diode being connected in series with the first output connection, and the second or the first glow prevention diode being connected in series with a switching transistor of the inverse buck converter, with an input voltage of the inverse buck converter compared to its output voltage between the first and the second output port differs by more than 5% over more than 95% of all operating times. This measure advantageously ensures suppression of glow effects when the circuit arrangement is not running if it is still connected to the mains AC voltage, since the effects of parasitic capacitances, which are responsible for these glow effects, are suppressed due to the new topology of the circuit arrangement.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Schaltungsanordnung eine Gleichrichtschaltung zum Gleichrichten der Netzwechselspannung in eine pulsierende Gleichspannung und eine auf die Gleichrichtschaltung folgende Leistungsfaktorkorrekturschaltung zum Einstellen des Netzleistungsfaktors auf einen den lokalen Vorschriften genügenden Wert auf. Dies stellt eine effiziente Methode zur Sicherstellung der gängigen Vorschriften bezüglich Netzlasten in vielen Ländern dar. In a particularly preferred embodiment, the circuit arrangement has a rectifier circuit for rectifying the mains AC voltage into a pulsating DC voltage and a power factor correction circuit following the rectifier circuit for setting the mains power factor to a value that satisfies local regulations. This is an efficient method of ensuring compliance with current grid load regulations in many countries.
In einer anderen Ausführungsform weist die Leistungsfaktorkorrekturschaltung einen weiten Ausgangsspannungsbereich auf, bei dem die Ausgangsspannung der Leistungsfaktorkorrekturschaltung kleiner und größer als die pulsierende Gleichspannung werden kann. Dies stellt eine vorteilhafte Schaltungsanordnung sicher, die verschiedenste Lasten mit einem großen Ausgangsspannungsbereich betreiben kann. In einer bevorzugten Ausführungsform stehen beide Anschlüsse einer Freilaufdiode des inversen Tiefsetzstellers mit jeweils einer der Glimmvermeidungsdioden in direkter Verbindung, um Freilaufphasen des Tiefsetzstellers von Aktivitäten der Gleichrichtschaltung zu entkoppeln. Diese Maßnahme weist den Vorteil auf, dass die Schaltungsanordnung effizienter arbeiten kann, da die Freilaufphasen nicht mehr durch Gleichrichteffekte der Gleichrichtschaltung gestört werden können. In another embodiment, the power factor correction circuit has a wide output voltage range in which the output voltage of the power factor correction circuit can become smaller and larger than the pulsating DC voltage. This ensures an advantageous circuit arrangement that can operate a wide variety of loads with a large output voltage range. In a preferred embodiment, both connections of a freewheeling diode of the inverse buck converter are directly connected to one of the glow prevention diodes in each case in order to decouple freewheeling phases of the buck converter from activities of the rectifier circuit. This measure has the advantage that the circuit arrangement can work more efficiently since the freewheeling phases can no longer be disturbed by rectification effects of the rectification circuit.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Anode der Freilaufdiode mit der Anode der zweiten Glimmvermeidungsdiode verbunden, um einen Strom in einer Tiefsetzstellerspule in einer Richtung bestmöglich schalten und gleichzeitig in der Gegenrichtung sicher sperren zu können. Auch diese Maßnahme erhöht vorteilhaft die Wandlereffizienz und Betriebssicherheit. In a further preferred embodiment, the anode of the freewheeling diode is connected to the anode of the second corona avoidance diode in order to be able to switch a current in a step-down converter coil in the best possible way and at the same time reliably block it in the opposite direction. This measure also advantageously increases the converter efficiency and operational reliability.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Kathode der Freilaufdiode mit der Kathode der ersten Glimmvermeidungsdiode verbunden, um einen Freilaufpfad zu verkürzen und so den Wirkungsgrad der Schaltungsanordnung zu erhöhen. Durch die Optimierung des Freilaufpfades wird wie schon geschrieben die Effizienz des Wandlers vorteilhaft weiter gesteigert. In a further preferred embodiment, the cathode of the freewheeling diode is connected to the cathode of the first corona avoidance diode in order to shorten a freewheeling path and thus increase the efficiency of the circuit arrangement. As already described, the efficiency of the converter is advantageously further increased by optimizing the freewheeling path.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Tiefsetzstellerspule ein erster Resonanzkondensator parallelgeschaltet, um die Ausschaltverluste eines taktenden Leistungstransistors des inversen Tiefsetzstellers zu reduzieren. Diese Maßnahme erhöht ebenfalls vorteilhaft die Effizienz des Wandlers und damit der gesamten Schaltungsanordnung. In a further preferred embodiment, a first resonance capacitor is connected in parallel with the buck converter coil in order to reduce the turn-off losses of a clocking power transistor of the inverse buck converter. This measure also advantageously increases the efficiency of the converter and thus of the entire circuit arrangement.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der zweiten Glimmvermeidungsdiode ein zweiter Resonanzkondensator parallelgeschaltet, um die Einschaltverluste des taktenden Leistungstransistors zu reduzieren. Auch diese Maßnahme erhöht die Effizienz des Wandlers und damit der Schaltungsanordnung, indem vorteilhaft die Einschaltverluste des Schalttransistors reduziert werden. In a further preferred embodiment, the second glow prevention diode is connected in parallel with a second resonance capacitor in order to reduce the switch-on losses of the clocking power transistor. This measure also increases the efficiency of the converter and thus of the circuit arrangement, in that the turn-on losses of the switching transistor are advantageously reduced.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der gesamten Offenbarung, wobei in der Darstellung nicht immer im Einzelnen zwischen Vorrichtungs- und Verwendungsaspekten unterschieden wird; jedenfalls implizit ist die Offenbarung hinsichtlich sämtlicher Anspruchskategonen zu lesen. Further preferred embodiments can be found in the dependent claims and the disclosure as a whole, whereby the presentation does not always differentiate in detail between device and use aspects becomes; at least implicitly, the disclosure is to be read with regard to all claim categories.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen: Further advantages, features and details of the invention result from the following description of exemplary embodiments and from the drawings, in which identical or functionally identical elements are provided with identical reference symbols. show:
Fig. 1a eine Grundschaltung eines nichtisolierenden LED-Betriebsgeräts mit daran angeschlossenem LED-Modul, mit einem Hochsetzsteller als Leistungsfaktorkorrektor und mit einem synchron angesteuerten Tiefsetzsteller als Ausgangsschaltstufe (Stand der Technik), 1a shows a basic circuit of a non-insulating LED operating device with an LED module connected to it, with a step-up converter as a power factor corrector and with a synchronously controlled step-down converter as an output switching stage (prior art),
Fig. 1 b die Verläufe der Ströme in den drei Verbindungsleitungen, eine Verbindung zwischen Modulkühlkörper und Schutzerde eingeschlossen, zwischen LED-Betriebsgerät und -Modul (Stand der Technik) sowie den Potenzialverlauf des Minuspols der Zwischenkreisspannung, 1b shows the course of the currents in the three connecting lines, including a connection between the module heat sink and protective earth, between the LED control gear and module (prior art) and the potential course of the negative pole of the intermediate circuit voltage,
Fig. 2a die Grundschaltung aus Figur 1a mit zusätzlichem Dimmschalter und zwei Flussdioden als Glimmvermeidung zwischen LED-Betriebsgerät und LED- Modul (Stand der Technik), 2a shows the basic circuit from FIG. 1a with an additional dimmer switch and two flow diodes as glow prevention between the LED operating device and the LED module (prior art),
Fig. 2b die gleichen Verläufe wie in Figur 1 b, nur für die Verbesserung der Schaltung gemäß Figur 2a (Stand der Technik), 2b shows the same curves as in FIG. 1b, only for the improvement of the circuit according to FIG. 2a (prior art),
Fig. 3 eine Ausgangssituation für eine Glimmvermeidung mit Tiefsetzsteller als getakteter Ausgangsschaltstufe, Dimmschalter und zwei Flussdioden (Stand der Technik), 3 shows an initial situation for glow avoidance with a step-down converter as a clocked output switching stage, dimmer switch and two flow diodes (prior art),
Fig. 4 eine verbesserte getaktete Ausgangsschaltstufe als Tiefsetzsteller mit integrierter Glimmvermeidung, 4 shows an improved clocked output switching stage as a step-down converter with integrated glow prevention,
Fig. 5a einige Zeitverläufe aus der Schaltung gemäß Figur 4, Fig. 5b einen gezoomten Ausschnitt aus den Zeitverläufen gemäß Figur 5a,5a shows some time curves from the circuit according to FIG. 4, 5b shows a zoomed section from the time curves according to FIG. 5a,
Fig. 6 eine weiter verbesserte getaktete Ausgangsschaltstufe als Tiefsetzsteller mit integrierter Glimmvermeidung, 6 shows a further improved clocked output switching stage as a step-down converter with integrated glow prevention,
Fig. 7 einen gezoomten Ausschnitt aus den Zeitverläufen in der Schaltung gemäß Figur 6, 7 shows a zoomed section of the time curves in the circuit according to FIG. 6,
Fig. 8a eine getaktete Ausgangsschaltstufe mit Glimmvermeidung für zwei Ausgänge eines LED-Betriebsgeräts mit SEPIC-Leistungsfaktorkorrektor,8a shows a clocked output switching stage with glow prevention for two outputs of an LED operating device with a SEPIC power factor corrector,
Fig. 8b Ausgangsschaltstufe gemäß Figur 8a mit verkürzten Freilaufpfaden,8b output switching stage according to FIG. 8a with shortened freewheeling paths,
Fig. 8c Ausgangsschaltstufe gemäß Figur 8b mit gemeinsamer oberer Flussdiode. 8c output switching stage according to FIG. 8b with a common upper flow diode.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung Preferred embodiment of the invention
Fig. 1a zeigt die Situation eines nichtisolierenden LED-Betriebsgeräts, das sowohl mit seinem LED-Modul auf der rechten Seite des Schaltplans als auch mit einer Netzwechselspannung V1 auf der linken Seite verbunden ist. Mittels lauter ausgeschalteten MOS-Feldeffekttransistoren M3, M1 und M2 wird demonstriert, dass dieses Betriebsgerät über eine (nicht dargestellte) externe Datenschnittstelle soeben abgeschaltet ist, dass alle Leuchtdioden D1 bis D30 also komplett dunkel sein sollen. Es liegt somit eine der eingangs bereits erwähnten Situationen vor, nämlich die mit zwei ans LED-Betriebsgerät angeschlossenen Wechselspannungsnetzleitungen, aber aufgrund entsprechender Steuerung ist das Betriebsgerät trotzdem abgeschaltet. Fig. 1a shows the situation of a non-isolating LED driver connected both to its LED module on the right side of the circuit diagram and to an AC mains voltage V1 on the left side. Using all switched off MOS field effect transistors M3, M1 and M2, it is demonstrated that this operating device has just been switched off via an external data interface (not shown), that all light-emitting diodes D1 to D30 should therefore be completely dark. One of the situations already mentioned at the outset is therefore present, namely with two AC voltage mains lines connected to the LED operating device, but the operating device is switched off due to appropriate control.
Die zwei Leitungen herkommend von der Netzwechselspannung V1 sind über ein sehr niederohmiges Funkstörfilter (nicht dargestellt) geführt und mit beiden Mittelpunkten einer Grätz-Brückenschaltung bestehend aus den vier Gleichrichterdioden D31 bis D34 verbunden. Die Grätz-Brücke ist die weltweit am häufigsten vorkommende Vollwellen-Gleichrichtschaltung für Wechselspannungsnetzversorgungen und deshalb hier stets zugrunde gelegt. Beide gemischt gepolten Brückenzweig-Mittelpunkte bilden gemeinsam ihren Eingang, an denjenigen zwischen D31 und D33 ist der Nullleiter N der Netzwechselspannung V1 angeschlossen, der Kathodenstern aus D31 und D32 bildet den Pluspol VJn ihres Ausgangs und der Anodenstern aus D33 und D34 den Minuspol GND, der zugleich auf einer Schaltungsmasse liegt. Zwischen diesen beiden Polen sorgt ein hochohmiger Widerstand R1 dafür, dass ein abgeschaltetes, aber nicht abgeklemmtes Betriebsgerät sich in einer Simulation ähnlich verhält wie in Realität. Er bildet die geringe Belastung der netzseitigen Gleichrichtschaltung durch bspw. den Standby-Verbrauch eines reellen Betriebsgeräts, das ein Glimmen der daran angeschlossenen Leuchtdioden vermeiden soll, nach und entlädt sämtliche Kapazitäten in der Umgebung des Gleichrichtschaltung, unter anderem ihren Abschlusskondensator C1. Die über ihm anliegende Spannung VJn gegenüber GND entspricht der gleichgerichteten Netzwechselspannung und wird einem Leistungsfaktorkorrektor bspw. in Form eines Hochsetzstellers zugeführt. Dieser besteht aus den Komponenten L2, M3 und D36, wird von einem Zwischenkreiskondensator C36 abgeschlossen und braucht seiner weitläufigen Bekanntheit halber nicht näher erläutert zu werden. Einzig der Abschlusskondensator C1 der Gleichrichtschaltung am Eingang des Hochsetzstellers, der hochfrequente Rückwirkungen diesesThe two lines coming from the mains AC voltage V1 are routed via a very low-impedance radio interference filter (not shown) and connected to the two midpoints of a Grätz bridge circuit consisting of the four rectifier diodes D31 to D34. The Graetz bridge is the world's most common full-wave rectifier circuit for AC power supplies and is therefore always used here as a basis. Both mixed-polarity bridge arm midpoints together form their input, the neutral conductor N of the AC mains voltage V1 is connected to the one between D31 and D33, the cathode star from D31 and D32 forms the positive pole VJn of their output and the anode star from D33 and D34 forms the negative pole GND, the at the same time lies on a circuit ground. Between these two poles, a high-impedance resistor R1 ensures that an operating device that is switched off but not disconnected behaves similarly in a simulation as it does in reality. It simulates the low load on the rectifier circuit on the mains side, for example due to the standby consumption of a real operating device, which is intended to prevent the connected LEDs from glowing, and discharges all the capacitances in the vicinity of the rectifier circuit, including its terminating capacitor C1. The voltage VJn applied across it with respect to GND corresponds to the rectified mains AC voltage and is fed to a power factor corrector, for example in the form of a step-up converter. This consists of the components L2, M3 and D36, is terminated by an intermediate circuit capacitor C36 and does not need to be explained in more detail because it is widely known. Only the terminating capacitor C1 of the rectifier circuit at the input of the step-up converter, the high-frequency repercussions of this
Leistungsfaktorkorrektors in seinem Normalbetreib am Gleichrichter vorbeileitet, ist zu erwähnen, da er gemäß Wandlertheorie nicht zwingend erforderlich, für den Schutz der netzseitigen Gleichrichtschaltung jedoch unumgänglich ist. The fact that the power factor corrector bypasses the rectifier during normal operation should be mentioned because it is not absolutely necessary according to converter theory, but it is essential for protecting the rectifier circuit on the mains side.
In C36 ist die Zwischenkreisspannung mit ihrem Pluspol V_bus und ihrem Minuspol GND gespeichert, der zugleich der Minuspol der Gleichrichtschaltung, das Bezugspotenzial des Hochsetzstellertransistors M3 und damit eine Schaltungsmasse ist. Im Weiteren werden alle Potenziale auf diese Schaltungsmasse bezogen, um gleichnamige Spannungen anzugeben. Der Wert der Zwischenkreisspannung V_bus ist, dem Hochsetzsteller geschuldet, grundsätzlich höher als der Zeitwert der gleichgerichteten Netzwechselspannung VJn, in den allermeisten Fällen oder Zeitabschnitten sogar höher als der Spitzenwert der Wechselspannungsnetzversorgung, also höher als die Netzspitzenspannung. Nur bei sehr kleinen Kapazitäten des Zwischenkreiskondensators C36 oder entsprechend hoher Belastung desselben und in der zeitlichen Umgebung der Netzwechselspannungs-Nulldurchgänge kann es auftreten, dass Minimalwerte der Zwischenkreisspannung V_bus unter den davor und danach eintretenden Maxima der gleichgerichteten Netzwechselspannung VJn liegen. Zeitlich dazwischen erreicht die Zwischenkreisspannung V_bus im Regelbetrieb immer Maximalwerte oberhalb der Netzspitzenspannung. Zwischen den Minimal- und den Maximalwerten spielt sich der Netzbrumm ab, der aufgrund der bereits erfolgten Vollwellengleichrichtung grundsätzlich doppelte Netzfrequenz aufweist. Halbwellen-Netzgleichrichter sind wegen ihrer schlechten und insbesondere einseitigen Ausnutzung der Wechselspannungsnetzversorgung so gut wie nicht im Gebrauch. The intermediate circuit voltage is stored in C36 with its positive pole V_bus and its negative pole GND, which is also the negative pole of the rectifier circuit, the reference potential of the step-up converter transistor M3 and thus a circuit ground. In the following, all potentials are related to this circuit ground in order to specify voltages of the same name. Due to the step-up converter, the value of the intermediate circuit voltage V_bus is generally higher than the time value of the rectified mains AC voltage VJn, in most cases or periods even higher than the peak value of the AC mains supply, i.e. higher than the mains peak voltage. Only with very small capacitances of the intermediate circuit capacitor C36 or with a correspondingly high load on the same and in the temporal vicinity of the mains AC voltage zero crossings, it can occur that minimum values of the intermediate circuit voltage V_bus are below the maxima of the rectified mains AC voltage VJn occurring before and after. In between, the intermediate circuit voltage V_bus always reaches maximum values above the mains peak voltage in regular operation. The mains hum occurs between the minimum and maximum values, which basically has twice the mains frequency due to the full-wave rectification that has already taken place. Half-wave mains rectifiers are hardly ever used because of their poor and, in particular, one-sided utilization of the AC mains supply.
Um den Einfluss dieses Netzbrumms in der Zwischenkreisspannung V_bus auf die Bestromung des angeschlossenen LED-Moduls geringzuhalten, muss zwischen LED-Modul und Zwischenkreiskondensator C36 eine weitere Schaltstufe und/oder ein Linearregler und/oder ein Filter eingebaut sein. Häufig ist qua Schaltungsdimensionierung und Spezifikation ihrer Umgebung sichergestellt, dass die Vorwärts- oder Betriebsspannung eines anzuschließenden LED-Moduls, hier im Wesentlichen bestehend aus einer Serienschaltung von Leuchtdioden D1 bis D30, in allen Lagen und zu allen Zeitpunkten einer Netzspannungsperiode kleiner als die Zwischenkreisspannung V_bus ist. In diesen Fällen ist für eine Schaltstufe am Zwischenkreiskondensator C36 und in Leistungsflussrichtung vor dem daran angeschlossenen LED-Modul ein Tiefsetzsteller die am sinnvollsten zu wählende Topologie, weshalb als Ausgangsschaltstufen im weiteren nur Tiefsetzsteller beschrieben werden. Der hiesige besteht aus den elektronischen Schaltern oder Transistoren M1, M2 und aus der Tiefsetzstellerspule oder „Buckdrossel“ L1. Schalter M2, dessen Vorhandensein auf einen synchron angesteuerten Tiefsetzsteller oder „Synchronous Buck“ hindeutet, kann auch als nicht steuerbare Freilaufdiode ausgebildet sein, womit ein normaler Tiefsetzsteller entsteht. Unabhängig von normaler oder synchroner Ansteuerung regelt dieser Tiefsetzsteller als getaktete Ausgangsschaltstufe den Ausgangsstrom für die daran angeschlossenen Leuchtdioden auf einen gewünschten Wert, wobei der Netzbrumm oder eine andere Spannungsdifferenz die auszuregelnde Störgröße darstellt. Der Eingang jedes Tiefsetzstellers muss kapazitiv abgeschlossen sein, was hier durch die Lage des Zwischenkreiskondensators C36 gegeben ist. Somit bildet dieser den Abschluss des Ausgangs des leistungsfaktorkorngierenden Hochsetzstellers und den Abschluss des Eingangs des Tiefsetzstellers gleichzeitig. Im Gegensatz dazu ist ein Speicherkondensator C3 am Ausgang des Tiefsetzstellers und somit des ganzen Betriebsgeräts nicht unbedingt erforderlich. Der Speicherkondensator C3 reduziert jedoch die Stromwelligkeit für die Leuchtdioden erheblich, da er den Wechselanteil des Stroms in der Tiefsetzstellerspule L1, dessen Grundfrequenz der Taktfrequenz der Ausgangsschaltstufe entspricht, zumindest anteilig am LED-Modul vorbeileitet. Denn für den LED-Strom ergibt die Kombination von C3 mit den Zuleitungswiderständen R_AN und R_KA, in denen auch die differenziellen Widerstände aller Leuchtdioden D1 bis D30 subsummiert sind, ein Tiefpassfilter erster Ordnung. Dabei definiert R_AN die Hinleitung zum Anodenanschluss des LED-Moduls an einem positiven Ausgang LED+ des Betriebsgeräts vom oberen Ende des Speicherkondensators C3 herkommend, und R_KA definiert die Rückleitung vom Kathodenanschluss des LED-Moduls zu einem negativen Ausgang LED- seines Betriebsgeräts. Dieser negative Ausgang - eben die Schaltungsmasse - ist zugleich mit den unteren Enden des Speicherkondensators C3 und des Zwischenspeicherkondensators C36 verbunden und liegt auf Massepotenzial GND. Besonders wichtig ist der Speicherkondensator C3 bei plötzlichem Lastabwurf während eines ansonsten normalen Betriebs mit maximalem Ausgangsstrom oder maximaler Ausgangsleistung. Fehlte er, läge in diesem Fall ein offener Ausgang nur mit der Tiefsetzstellerspule L1 in Serie dazu vor. Weil in ihr ein Strom von etwa dem Wert des vorherigen Ausgangsstroms gespeichert ist, entstünden an dem Ausgang theoretisch unendlich hohe Ausgangsspannungen, und dies so schnell, dass kein Regelkreis rechtzeitig gegensteuern kann. C3 verlangsamt diesen Spannungsanstieg bei Lastabwurf auf Steilheiten, die ein Ausgangsspannungsregelkreis noch verfolgen und ausregeln kann. Daher ist, obwohl er von der Wandlertheorie her nur optional ist, der Speicherkondensator C3 unabdingbar. In order to minimize the influence of this mains ripple in the intermediate circuit voltage V_bus on the current flow of the connected LED module, an additional switching stage and/or a linear regulator and/or a filter must be installed between the LED module and the intermediate circuit capacitor C36. The circuit dimensioning and specification of its environment often ensures that the forward or operating voltage of an LED module to be connected, here essentially consisting of a series connection of light-emitting diodes D1 to D30, is lower than the intermediate circuit voltage V_bus in all positions and at all times of a mains voltage period . In these cases, a step-down converter is the most sensible topology to choose for a switching stage on the intermediate circuit capacitor C36 and upstream of the connected LED module in the direction of power flow, which is why only step-down converters are described below as output switching stages. The one here consists of the electronic switches or transistors M1, M2 and the buck converter coil or "buck choke" L1. Switch M2, the presence of which indicates a synchronously controlled step-down converter or "synchronous buck", can also be designed as a non-controllable freewheeling diode, which results in a normal step-down converter. Regardless of normal or synchronous control, this step-down converter, as a clocked output switching stage, regulates the output current for the light-emitting diodes connected to it to a desired value, with the mains ripple or another voltage difference representing the disturbance to be corrected. The input of each buck converter must be capacitively terminated, which is given here by the position of the intermediate circuit capacitor C36. This forms the termination of the output of the power factor-correcting step-up converter and the termination of the input of the step-down converter at the same time. In contrast, a storage capacitor C3 is not absolutely necessary at the output of the step-down converter and thus of the entire operating device. However, the storage capacitor C3 reduces the current ripple for the light-emitting diodes considerably, since it diverts at least part of the alternating component of the current in the buck converter coil L1, whose fundamental frequency corresponds to the clock frequency of the output switching stage, to the LED module. The combination of C3 with the lead resistances R_AN and R_KA, in which the differential resistances of all light-emitting diodes D1 to D30 are also subsumed, results in a first-order low-pass filter for the LED current. R_AN defines the outgoing line to the anode connection of the LED module at a positive output LED+ of the control gear coming from the upper end of the storage capacitor C3, and R_KA defines the return line from the cathode connection of the LED module to a negative output LED- of its control gear. This negative output - the circuit ground - is also connected to the lower ends of the storage capacitor C3 and the intermediate storage capacitor C36 and is at ground potential GND. The storage capacitor C3 is particularly important in the event of a sudden load shedding during otherwise normal operation with maximum output current or maximum output power. If it were missing, in this case there would only be an open output with the buck converter coil L1 in series with it. Because a current of approximately the same value as the previous output current is stored in it, theoretically infinitely high output voltages would arise at the output, and so quickly that no control circuit could take countermeasures in good time. C3 slows this voltage rise during load shedding to slopes that an output voltage control loop can still track and regulate. Therefore, although it is only optional from the point of view of the converter theory, the storage capacitor C3 is indispensable.
Die mittlere Leitung auf der rechten Seite des Schaltplans von Figur 1a ist nicht im Schaltungslayout vorgesehen oder vorzusehen, sondern sie ergibt sich aus der mechanischen Konstruktion eines LED-Moduls, insbesondere wenn es aus Kühlungsgründen auf einer Metallkernplatine aufgebaut ist. Dazu zählt auch, dass alle zur mittleren Leitung führenden Kapazitätszeichen C5 bis C35 keine diskret zu montierenden Kondensatoren darstellen, sondern die parasitären Kapazitäten der LED-Anschlüsse und -Anschlussleitungen zum Metallkern hin mit einer dünnen Isolierschicht als Dielektrikum. Die mittlere Leitung Heatsink stellt somit den Metallkern einer entsprechenden Platine für das betrachtete LED-Modul oder, wie der Name sagt, einen anderen meist metallischen Kühlkörper dar. Eine Metallkernplatine ist der ungünstigste Fall und wird zum Nachweis der Wirksamkeit der hier angegebenen Maßnahmen stets zugrunde gelegt. Aus sicherheitstechnischen Gründen ist der Metallkern oft mit einer Schutzerde PE verbunden. Der dazu in Serie liegende Widerstand R_PE subsummiert alle „Kontaktprobleme“ auf diesem Weg, ist aber recht niederohmig, weil diese Verbindung aus Sicherheitsgründen nicht unterbrechbar sein darf und für große Ströme entsprechend der relevanten Sicherheitsnormen ausgelegt sein muss. Ferner sind alle Ströme gezeigt, die zwischen LED-Modul und seinem Betriebsgerät fließen. Ein Anodenstrom IAN fließt in der Verbindung R_AN, und ein Kathodenstrom IKA in der Verbindung R_KA. Weil er eine y-Verschiebung der Betriebsgerätepotenziale überhaupt erst zur Ursache werden lässt, fließt der interessanteste Strom, ein Erdungsstrom lPE, jedoch in der Verbindung R_PE zwischen dem Kühlkörper oder dem Metallkern der Platine für das LED-Modul oder beidem, also der LED-Modulkühlung, und einer daran angeschlossenen Schutzerde. Dabei sind die Zählpfeile aller drei Ströme gleichermaßen aus dem LED-Modul heraus zum Betriebsgerät gerichtet, da das Glimmen der LED von ihrem Modul ausgeht. The middle line on the right-hand side of the circuit diagram of FIG. 1a is not intended or should be provided in the circuit layout, but results from the Mechanical construction of an LED module, especially if it is built on a metal core circuit board for cooling reasons. This also includes the fact that all capacitance symbols C5 to C35 leading to the middle line do not represent capacitors to be mounted discretely, but the parasitic capacitances of the LED connections and connection lines towards the metal core with a thin insulating layer as a dielectric. The heatsink line in the middle thus represents the metal core of a corresponding circuit board for the LED module under consideration or, as the name suggests, another mostly metallic heat sink. A metal core circuit board is the worst case and is always used as a basis for demonstrating the effectiveness of the measures specified here . For safety reasons, the metal core is often connected to a protective earth PE. The resistor R_PE in series sums up all "contact problems" on this path, but it is quite low-impedance because this connection must not be interruptible for safety reasons and must be designed for large currents in accordance with the relevant safety standards. All currents flowing between the LED module and its control gear are also shown. An anode current IAN flows in the connection R_AN, and a cathode current I K A in the connection R_KA. Because it allows a y-shift of the control gear potential to be the cause in the first place, the most interesting current, a grounding current l PE , flows in the connection R_PE between the heat sink or the metal core of the circuit board for the LED module or both, i.e. the LED Module cooling, and a protective earth connected to it. The counting arrows of all three currents are equally directed out of the LED module to the control gear, since the glow of the LED emanates from its module.
Im unteren Graphen von Fig. 1b ist der alles Glimmen verursachende Potenzialverlauf des Minuspols GND der Zwischenkreisspannung, also der Schaltungsmasse, in Bezug zur Schutzerde PE dargestellt. Deutlich zu erkennen sind die negativen Sinusabschnitte VT der Wechselspannungsnetzversorgung V1, die die komplette Schaltungsmasse GND periodisch mit Versorgungsnetzfrequenz nach unten ziehen immer dann, wenn die Phase von V1 negativer werdendes Potenzial gegenüber ihrem Nullleiter hat. Eine Phase mit positivem Potenzial zeigt sich hier an den annähernd horizontalen GND-Kurvenabschnitten bei Spannungen von etwa null, weil während dieser positiven Netzhalbschwingung der Knoten GND über D33 aus der Vorgängerfigur an den Nullleiter N angebunden ist, und weil dann die Phase von der unbelasteten netzseitigen Gleichrichtschaltung tatsächlich entkoppelt wird. Die Anbindung über D33 findet solange statt, wie lange die Phase der Wechselspannungsnetzversorgung V1 steigendes positives Potenzial gegenüber ihrem Nullleiter zeigt, was bis zu einem Zeitpunkt 1 am Maximum des Potenzials der Phase gegen ist. Deswegen ist die Kurve für GND links des Zeitpunktes 1 kontinuierlich gleich der Nulllinie für diesen unteren Graphen, rechts davon schaltet D33 aus. Hier beginnt ein immer noch sehr flacher Kurvenabschnitt, der sich aufgrund eines Ladungsausgleichs zwischen einem parallel zu den vier ausgeschalteten Gleichrichterdioden D31 bis D34, wie schon zuvor und gemäß allen weiteren Schaltplanbezeichnern der Vorgängerfigur, wirksamen kapazitiven Spannungsteiler und der Parallelschaltung aus allen parasitären Kapazitäten C5 bis C35 ergibt. Die Flachheit dieses GND- Kurvenabschnitts rechts von Zeitpunkt 1 verrät eine Dominanz dieser Parallelschaltung, deren Kapazität in der Lage ist, trotz Ausschalten der netzseitigen Gleichrichtschaltung das Massepotenzial GND auf seinem vorherigen Nullniveau annähernd festzuhalten. Solche flachen GND-Kurvenabschnitte gehen zu einem Zeitpunkt 2 unvermittelt in die negativen Sinusausschnitte über. Zu einem solchen Zeitpunkt schaltet jeweils die Gleichrichterdiode D34 ein, weil dann das Potenzial der Phase der Wechselspannungsnetzversorgung V1 das momentane Potenzial der Schaltungsmasse GND unterschreitet. The lower graph of FIG. 1b shows the potential profile of the negative pole GND of the intermediate circuit voltage, ie the circuit ground, which causes all the glowing, in relation to the protective earth PE. The negative sinusoidal sections VT of the AC mains supply V1 can be clearly seen, which periodically pull down the entire circuit ground GND with the mains supply frequency whenever the phase of V1 has a potential that is becoming more negative than its neutral conductor. A phase with positive potential can be seen here in the almost horizontal GND curve sections for voltages of approximately zero, because during this positive mains oscillation the node GND is connected to the neutral conductor N via D33 from the previous figure, and because then the phase is actually decoupled from the unloaded mains-side rectification circuit. The connection via D33 takes place as long as the phase of the AC mains supply V1 shows increasing positive potential with respect to its neutral conductor, which is up to a point in time 1 at the maximum of the potential of the phase against. Therefore the curve for GND to the left of time 1 is continuously equal to the zero line for this lower graph, to the right of this D33 switches off. This is where a still very flat section of the curve begins, which due to a charge equalization between a parallel to the four switched-off rectifier diodes D31 to D34, as before and according to all other circuit diagram identifiers of the previous figure, effective capacitive voltage divider and the parallel connection of all parasitic capacitances C5 to C35 results. The flatness of this GND curve section to the right of point in time 1 reveals a dominance of this parallel circuit, whose capacitance is able to keep the ground potential GND approximately at its previous zero level, despite switching off the rectifier circuit on the mains side. Such flat GND curve sections suddenly transition into the negative sine sections at a point in time 2 . At such a point in time, the rectifier diode D34 switches on in each case because the potential of the phase of the AC voltage mains supply V1 then falls below the instantaneous potential of the circuit ground GND.
Diesen Steigungssprung im Massepotenzial GND nimmt der Abschlusskondensator C1 an sein oberes Ende mit. Weil sich dieser Kondensator aufgrund seiner relativ geringen Kapazität von bspw. 100 Nanofarad und des ihm parallelgeschalteten Widerstands R1, der einen Ruheverbrauch des betrachteten Betriebsgeräts simuliert, während der zuvor abgelaufenen Viertelsinusschwingung fast vollständig entladen hat, wird durch dieses Mitnehmen gleichzeitig oder ein wenig später die zu D34 diagonale obere Gleichrichterdiode D31 der Grätz-Brücke eingeschaltet, und wird der Gleichrichter-Abschlusskondensator C1 auf den Zeitwert des Betrags der Netzwechselspannung V1 aufgeladen, welcher Ladevorgang dem an der Nulllinie gespiegelten Zeitverlauf des Massepotenzials GND rechts des Zeitpunkts 2 entspricht. An dieser Stelle lohnt sich ein Blick auf den oberen Graphen derselben Figur 1b, der alle Ströme zeigt, die in den Verbindungen zwischen LED-Modul und seinem Betriebsgerät fließen. Im Pluspol des Geräteausgangs fließt der Anodenstrom oder Modulstrom IAN, im dazugehörigen Minuspol der Modulrückstrom oder Kathodenstrom IKA, und am interessantesten im Schutzerdenanschluss der Erdungsstrom lPE. Dabei zeigen wie schon erwähnt die Zählpfeile aller drei Ströme gleichermaßen aus dem LED-Modul heraus hin zum Betriebsgerät. Wie schon auf den ersten Blick erkennbar entspricht rechts des Zeitpunkts 2 der Erdungsstrom IRE der negativen Summe aus Modulstrom IAN und Modulrückstrom IKA durch die tatsächlichen an den Plus- und den Minuspol des Geräteausgangs angeschlossenen Verbindungsleitungen, womit der rein kapazitive Charakter aller Ströme belegt ist. Denn der Erdungsstrom lPE kann nur parallel über alle parasitären Kapazitäten C5 bis C35 aus Figur 1a fließen, und somit beide anderen Ströme in Summe ebenso. Die verschwindend wenigen „minus 2,94 nA“ aus dem Kästchen in der unteren Mitte der hiesigen Figur 1b für den zeitlichen Mittelwert des Erdungsstroms lPE sagen dasselbe. Zweitens entspricht die Form des Verlaufs des Modulrückstroms IKA und des Erdungsstroms lPE abgesehen von einem initialen Einschwingvorgang recht genau einem Cosinus, der dem negativen Sinusausschnitt des diese Ströme verursachenden Potenzialverlaufs der Schaltungsmasse GND im Wesentlichen um 90° voreilt. The terminating capacitor C1 takes this jump in the gradient in the ground potential GND with it to its upper end. Because this capacitor, due to its relatively low capacitance of e D34 diagonal upper rectifier diode D31 of the Graetz bridge is switched on, and the rectifier terminating capacitor C1 is charged to the time value of the magnitude of the mains AC voltage V1, which charging process corresponds to the time profile of the ground potential GND to the right of time point 2, which is reflected on the zero line. At this point, it is worth taking a look at the upper graph of the same figure 1b, which shows all currents flowing in the connections between the LED module and its operating device. The anode current or module current IAN flows in the positive pole of the device output, the module return current or cathode current I K A in the associated negative pole, and most interestingly in the protective earth connection the earth current l PE . As already mentioned, the counting arrows of all three currents point equally out of the LED module towards the control gear. As can be seen at first glance, the grounding current IRE to the right of time 2 corresponds to the negative sum of the module current IAN and the module return current I K A through the actual connection lines connected to the positive and negative poles of the device output, which proves the purely capacitive character of all currents . This is because the grounding current I PE can only flow in parallel across all the parasitic capacitances C5 to C35 from FIG. 1a, and thus the sum of both other currents as well. The vanishingly few "minus 2.94 nA" from the box in the bottom center of Figure 1b here for the time mean value of the earthing current I PE say the same thing. Secondly, apart from an initial transient process, the shape of the curve of the module return current I K A and the grounding current I PE corresponds very precisely to a cosine which leads the negative sine section of the potential curve of the circuit ground GND causing these currents by essentially 90°.
Zieht die Schaltungsmasse gegenüber Schutzerde nach unten wie jeweils nach solch einem Zeitpunkt 2, fließt kapazitiv voreilend der Erdungsstrom lPE in den Kühlkörper und/oder in den Metallkern der Platine für das LED-Modul oder in die LED-Modulkühlung hinein, weil seine Werte negativ dargestellt sind, und fast die gleiche Strommenge als Modulrückstrom IKA aus dem Modul wieder heraus. Der Rest des Erdungsstroms lPE fließt ebenfalls aus dem Modul heraus, allerdings als Modulstrom IAN aus dem Pluspol, und lädt den Speicherkondensator C3 des Betriebsgeräts auf eine Spannung auf oder nach, die der Spannung entspricht, an der die aus allen Leuchtdioden D1 bis D30 zusammengesetzte nichtlineare Kennlinie steiler zu werden beginnt. Beide Modulströme in Summe fließen über Schaltungsmasse GND nach vorne zur Gleichrichtschaltung und von dort über die untere Gleichrichterdiode D34, die gemäß Figur 1a beim Herunterziehen der Schaltungsmasse immer leitet, in die Wechselspannungsnetzversorgung V1 hinein. Da das Potenzial ihrer Phase gerade negativ ist und negativer wird, ist dies kein Widerspruch, sondern verursacht dieses gesamte Verhalten. Über die Schutzerde PE, die letztlich mit dem Nullleiter N verbunden ist, kommt derselbe Strom aus der Netzwechselspannung V1 wieder zurück und schließt somit den Kreis zu dem Strom lPE, der in die LED-Modulkühlung hineinfließt. Ferner fließt nach dem Zeitpunkt 2 kein Strom durch die Verbindung zwischen PE und dem Knoten N, womit klar wird, dass ein Abschalten des Nullleiters gegen ein Glimmen nichts hilft, und dass allein die mit dem eigentlich abgeschalteten Betriebsgerät verbundene Phase einer Wechselspannungsnetzversorgung bereits zum Glimmen der an das betrachtete Betriebsgerät angeschlossenen Leuchtdioden führen kann.If the circuit ground pulls down in relation to protective earth, as is the case after such a point in time 2, the grounding current I PE flows capacitively leading into the heat sink and/or into the metal core of the circuit board for the LED module or into the LED module cooling because its values are negative are shown, and almost the same amount of current as module reverse current I K A out of the module again. The remainder of the grounding current l PE also flows out of the module, but as module current IAN from the positive pole, and charges or top-ups the storage capacitor C3 of the control gear to a voltage that corresponds to the voltage at which the light-emitting diodes composed of all the LEDs D1 to D30 non-linear characteristic begins to steepen. Both module currents in total flow via circuit ground GND forward to the rectifier circuit and from there via the lower rectifier diode D34, which according to FIG. 1a always conducts when the circuit ground is pulled down, into the AC power supply V1 in. Since the potential of their phase is negative right now and getting more negative, this is not a contradiction, it is causing all this behavior. The same current returns from the mains AC voltage V1 via the protective earth PE, which is ultimately connected to the neutral conductor N, and thus closes the circuit to the current I PE , which flows into the LED module cooling system. Furthermore, after time 2, no current flows through the connection between PE and node N, which makes it clear that switching off the neutral conductor does not help against glowing, and that the phase of an AC mains supply connected to the operating device that is actually switched off alone is already causing the glowing of the LEDs connected to the control gear under consideration.
Die Kreuzung aller hier betrachteter Ströme auf dem Wert null zu einem Zeitpunkt 3 genau dann, wenn die sie treibende Spannung GND aus dem unteren Graphen ihr Minimum hat, und ihr im Wesentlichen punktsymmetrischer weiterer Verlauf bis kurz danach liefern den dritten Beleg für ihren rein kapazitiven Charakter. Zu einem Zeitpunkt 4 kurz nach dieser Stromkreuzung erfolgt ein Knick in den Stromverläufen hin zu kleineren Werten, zusammen formen sie eine Art Taille, und geht gleichzeitig der Potenzialverlauf GND der Schaltungsmasse im unteren Graphen vom negativen Sinusausschnitt VT stetig differenzierbar über in eine Form, die betragsmäßig exponentiell abklingt und sich dabei zwar der Zeitachse nähert, dies aber langsamer tut als besagter Sinusausschnitt VT. Letzteres deutet darauf hin, dass zum Zeitpunkt 4 die untere Gleichrichterdiode D34 ausgeschaltet hat, die im ganzen vorausgehenden Zeitabschnitt vom Beginn des Potenzialabfalls der Schaltungsmasse ab Zeitpunkt 2 bis zum Zeitpunkt 4 das Potenzial der Schaltungsmasse GND unter das der Schutzerde PE gezogen oder unter diesem Potenzial gehalten hat. The crossing of all currents considered here at the value zero at a point in time 3 exactly when the driving voltage GND from the lower graph has its minimum, and their essentially point-symmetrical course until shortly thereafter, provide the third proof of their purely capacitive character . At a point in time 4 shortly after this current crossing, there is a kink in the current curves towards smaller values, together they form a kind of waistline, and at the same time the potential curve GND of the circuit ground in the lower graph changes from the negative sinusoidal section VT to a form that can be differentiated in a constantly differentiable manner decays exponentially and although it approaches the time axis, it does so more slowly than said sine segment VT. The latter indicates that at time 4 the lower rectifier diode D34 has switched off, which has pulled the potential of the circuit ground GND below that of the protective earth PE or kept it below this potential in the entire preceding time segment from the beginning of the potential drop of the circuit ground from time 2 to time 4 has.
Nach dem Zeitpunkt 4 und während der Taille in den Stromverläufen zu lPE, IAN, IKA bzw. während des exponentiell abklingenden Zeitverlaufs von GND werden die in allen parasitären Kapazitäten und im Speicherkondensator C3 gespeicherten Energien von den Zuleitungswiderständen R_AN, R_KA und R_PE sowie von zumindest einigen der Leuchtdioden D1 bis D30 aufgebraucht, die ab dem Zeitpunkt 2 geglimmt haben und dies auch jetzt noch tun. Beide Modulströme IAN und IKA fließen in diesem Zeitabschnitt in das Modul hinein, und IAN löst IKA quasi ab. Wegen dieses Aufbrauchs nähert sich das negative Potenzial der Schaltungsmasse GND, das im Wesentlichen in den parasitären Kapazitäten C5 bis C35 zwischen LED-Modul und seiner Kühlung gespeichert ist, der Nulllinie des unteren Graphen an. Die in diesem Abschnitt nach Zeitpunkt 4 ins Modul hineinfließenden Ströme IKA und IAN halten die Gleichrichterdiode D31 leitfähig, denn sie können nur über die Masseleitung in Richtung Modul fließen. Dabei behilflich ist der Abschlusskondensator C1, der zum Zeitpunkt 4 auf den momentanen Betrag der Netzwechselspannung V1 und im weiteren Verlauf jeweils auf den gespiegelten Wert von GND aufgeladen ist, und der sich durch die Führung der beiden Modulströme entlädt. Damit ist das Massepotenzial GND an die momentane Ladung des Abschlusskondensators C1 gekoppelt, weil sein oberes Ende auf den Nullleiter N geklemmt ist. Mit der Steigung des Massepotenzials GND nach Zeitpunkt 4 steigen auch die Kathodenpotenziale aller Leuchtdioden D1 bis D30, weil die parasitären Kapazitäten C5 bis C35 sich gleichermaßen wie C1 entladen. Daraus folgt ein Erdungsstrom lPE aus dem Modul heraus. Deswegen und wegen des Rückschlusses über die Schutzerde zur Netzwechselspannung V1 bleibt unabhängig vom durch R1 simulierten Eigenverbrauch des Geräts die obere Gleichrichterdiode D31 nach Zeitpunkt 4 während dieser gesamten Aufbrauchphase eingeschaltet. Gleichzeitig kann der negative Sinusausschnitt aus der Netzwechselspannung, der bei dem stetig differenzierbaren Übergang des Schaltungsmassen-Potenzialverlaufs GND zu Zeitpunkt 4 verlassen wird, gedanklich als Spur VT fortgesetzt werden. Erreicht dieser Ausschnitt der negativen Sinushalbwelle zu einem Zeitpunkt 5 die Nulllinie des unteren Graphen, treten dort ein weiterer Knick im Potenzialverlauf GND der Schaltungsmasse und gleichzeitig sogar Sprünge in allen darüber dargestellten Stromverläufen auf. After time 4 and during the peak in the current curves to l PE , IAN, IKA or during the exponentially decaying time curve of GND, the energies stored in all parasitic capacitances and in the storage capacitor C3 are released by the lead resistances R_AN, R_KA and R_PE and by at least some of the light-emitting diodes D1 to D30, which have been glowing since time 2 and are still glowing, are used up. Both module currents IAN and IKA flow into the module in this time segment, and IAN quasi releases I K A away. Because of this depletion, the negative potential of the circuit ground GND, which is essentially stored in the parasitic capacitances C5 to C35 between the LED module and its cooling, approaches the zero line of the lower graph. The currents I K A and IAN flowing into the module in this section after point in time 4 keep the rectifier diode D31 conductive because they can only flow towards the module via the ground line. The terminating capacitor C1, which is charged at time 4 to the instantaneous value of the mains AC voltage V1 and subsequently to the mirrored value of GND, is helpful here, and which discharges as a result of the conduction of the two module currents. The ground potential GND is thus coupled to the instantaneous charge of the terminating capacitor C1 because its upper end is clamped to the neutral conductor N. With the increase in ground potential GND after point in time 4, the cathode potentials of all light-emitting diodes D1 to D30 also increase, because the parasitic capacitances C5 to C35 discharge in the same way as C1. This results in a grounding current l PE out of the module. Because of this and because of the return via the protective earth to the mains AC voltage V1, the upper rectifier diode D31 remains switched on after time 4 throughout this consumption phase, regardless of the device's own consumption simulated by R1. At the same time, the negative sine wave section from the mains AC voltage, which is left at the continuously differentiable transition of the circuit ground potential profile GND at time 4, can be continued mentally as track VT. If this section of the negative sine half-wave reaches the zero line of the lower graph at a point in time 5, another kink occurs there in the GND potential curve of the circuit ground and at the same time there are even jumps in all the current curves shown above it.
Zu diesem Zeitpunkt 5 kann die andere der unteren Gleichrichterdioden D33 die Schaltungsmasse noch nicht mit dem Nullleiter N verbinden, weil unter anderem gepuffert durch C1 das Massepotenzial GND ja noch negativ ist. Stattdessen schaltet D32 ein, übernimmt den bisher durch D31 fließenden Strom - ablesbar daran, dass es zu Zeitpunkt 5 keinerlei Kreuzungen zwischen den Modul- und Erdungsströmen gibt - und nimmt beide Enden des Abschlusskondensators C1 entsprechend des V1-Verlaufs zu positiver werdenden Potenzialen mit, sein oberes Ende etwas stärker als sein unteres Ende, das auf Schaltungsmasse liegt. Deshalb entspricht der Verlauf von GND zwischen den Zeitpunkten 5 und 6 in der hiesigen Figur 1b genau dem Potenzial des unteren Endes von C1 und somit ziemlich genau - eben um seine Ladung nach unten versetzt und durch seine Nachladung in der Neigung leicht verfälscht - dem in dieser Phase von null ansteigenden Verlauf der Netzwechselspannung V1. Denn in dieser Phase zwischen den Zeitpunkten 5 und 6 fließt der zum Glimmen führende Modulstrom IAN hauptsächlich durch den Gleichrichter-Abschlusskondensator C1, lädt ihn wieder auf, fließt weiter durch die Masseleitung und durch den Speicherkondensator C3 zum positiven Geräteausgang LED+, wobei der Speicherkondensator C3 etwas entladen wird, was ihn nach Zeitpunkt 5 neben der soeben zu positiven Werten steigenden Netzwechselspannung V1 als Quelle dieser „Hellglimmphase“ auszeichnet. Denn wegen der netzseitigen Verbindung zwischen Nullleiter N und Schutzerde PE ist es möglich, dass der Erdungsstrom IRE aus der LED-Modulkühlung herausfließt und durch den Eingang für die Netzwechselspannung V1 und durch D32 wieder in das Betriebsgerät hineinfließt. Auf diese Weise wird ein niederohmiger Kreis im betrachteten Gesamtsystem geschlossen, nur die Serienschaltung der Kondensatoren C1 und C3 mit der Parallelschaltung aller parasitären Kapazitäten C5 bis C35 begrenzt den Modulstrom IAN mittels des Anstiegs der Netzwechselspannung V1. Entsprechend hoch und aufgrund der rein kapazitiven Begrenzung cosinusförmig sind auch der Modul- und der Erdungsstrom IAN und lPE, viele oder alle der Leuchtdioden D1 bis D30 glimmen weiter, jetzt sogar besonders „hell“. Wie oben schon fließt auch in dieser „Hellglimmphase“ kein Strom durch die Verbindung zwischen PE und dem Knoten N, was die geringe Bedeutung eines angeschlossenen Nullleiters beim Entstehen des Glimmens unterstreicht. Dieser Ausgleichsvorgang zwischen den Zeitpunkten 5 und 6 endet, wenn das Massepotenzial aufgrund obigen Mitnahmeeffekts durch C1 zu null geworden ist und deswegen die andere untere und zur schon leitenden D32 diagonale Gleichrichterdiode D33 einschaltet. Damit endet die Potenzialänderung der Schaltungsmasse GND, womit die Ursache des Glimmens unterbunden ist. Nach Einschalten von D33 kann durch keine der parasitären Kapazitäten C5 bis C35 mehr ein Strom fließen. Das vierte Kennzeichen, dass der Erdungsstrom lPE rein kapazitiv ist, besteht in der Flächengleichheit oberhalb und unterhalb der Nulllinie seines Zeitverlaufs im oberen Graphen der Figur 1b. Die „40,8 pA“ aus dem Kästchen in der unteren Mitte derselben Figur für den Effektivwert des Erdungsstroms lPE reichen dennoch aus, viele oder alle der angeschlossenen Leuchtdioden D1 bis D30 deutlich sichtbar glimmen zu lassen. At this point in time 5, the other of the lower rectifier diodes D33 cannot yet connect the circuit ground to the neutral conductor N because, among other things, the ground potential GND is still negative, being buffered by C1. Instead, D32 switches on, takes over the current previously flowing through D31 - which can be read from the fact that there are no crossovers between the module and ground currents at time 5 - and takes both ends of the terminating capacitor C1 along with it to potentials that become more positive in accordance with the V1 curve top end slightly stronger than its bottom end, which is at circuit ground. Therefore, the progression of GND between times 5 and 6 in Figure 1b here corresponds exactly to the potential of the lower end of C1 and thus quite exactly - shifted down by its charge and slightly falsified in the inclination due to its recharging - to that in this one Phase of zero rising profile of the AC line voltage V1. Because in this phase between times 5 and 6, the module current IAN that causes the glow flows mainly through the rectifier terminating capacitor C1, charges it again, continues to flow through the ground line and through the storage capacitor C3 to the positive device output LED+, with the storage capacitor C3 a little is discharged, which, after point in time 5, characterizes it as the source of this "bright glow phase" in addition to the mains AC voltage V1, which has just risen to positive values. Because of the mains-side connection between neutral conductor N and protective earth PE, it is possible for the grounding current IRE to flow out of the LED module cooling and through the input for the mains AC voltage V1 and through D32 back into the control gear. In this way, a low-impedance circuit is closed in the overall system under consideration; only the series connection of the capacitors C1 and C3 with the parallel connection of all parasitic capacitances C5 to C35 limits the module current IAN by means of the increase in the mains AC voltage V1. The module and earthing currents IAN and l PE are correspondingly high and, due to the purely capacitive limitation, cosinusoidal, many or all of the light-emitting diodes D1 to D30 continue to glow, now even particularly "bright". As above, no current flows through the connection between PE and node N in this "bright glow phase", which underlines the minor importance of a connected neutral conductor when the glow occurs. This equalization process between times 5 and 6 ends when the ground potential has become zero due to the above entrainment effect by C1 and therefore the other lower rectifier diode D33, which is diagonal to the already conductive D32, switches on. This ends the change in potential of the circuit ground GND, which eliminates the cause of the glowing. After D33 is switched on, current can no longer flow through any of the parasitic capacitances C5 to C35. The fourth indicator that the grounding current I PE is purely capacitive consists in the equal areas above and below the zero line of its time profile in the upper graph of FIG. 1b. The "40.8 pA" from the box in the lower center of the same figure for the effective value of the grounding current l PE is nevertheless sufficient to let many or all of the connected light-emitting diodes D1 to D30 clearly glow.
Der Schaltplan der folgenden Fig. 2A entspricht dem soeben in Figur 1 A bereits detailliert beschriebenen, der hier jedoch gemäß dem Stand der Technik um drei Glimmvermeidungsbauteile, zwischen Speicherkondensator C3 und dem Ausgangspluspol LED+ um eine obere oder erste Fluss- oder Glimmvermeidungsdiode DAGI sowie dem Ausgangsminuspol LED- um zwei später erläuterte Schaltelemente DAG2 und MAG erweitert ist. Die Idee, zur Glimmvermeidung statt all dieser andere elektronische Schaltelemente in die Verbindung R_PE zwischen LED-Modulkühlung und Schutzerde hineinzuschalten, ist aus Sicherheitsgründen zu verwerfen. Denn diese Verbindung R_PE muss so ausgestaltet sein, dass sie jederzeit (also keinerlei schaltbare Elektronik erlaubt) die in den relevanten Sicherheitsnormen vorgegebenen Anforderungen an einen Schutzleiter erfüllt. The circuit diagram of the following FIG . 2A corresponds to that already described in detail in FIG the output negative pole LED is expanded by two switching elements D A G2 and M AG explained later. The idea of switching other electronic switching elements into the connection R_PE between LED module cooling and protective earth to avoid glowing instead of all these should be rejected for safety reasons. Because this connection R_PE must be designed in such a way that it meets the requirements for a protective conductor specified in the relevant safety standards at all times (i.e. no switchable electronics are permitted).
MAG entspricht dem oben schon erläuterten Dimmschalter, der hier wie alle anderen solchen elektronischen Schalter als ausgeschaltet markiert ist. Denn die hier zu zeigende absolute Dunkelheit entspricht einem Dimmgrad von 0 %, wozu dieser Dimmschalter eben permanent ausgeschaltet zu sein hat. Nicht dargestellt ist die in jedem nur beispielhalber als elektronischer Dimmschalter MAG gewählten MOS-Feldeffekttransistor intrinsisch vorhandene Inversdiode, die die Serienschaltung einer unteren oder zweiten Fluss- oder Glimmvermeidungsdiode DAG2 erzwingt. Soll dieser Dimmschalter wie hier gewünscht zusätzlich glimmvermeidend wirken, muss ihm zum Schutz vor transienten Spannungsspitzen bspw. die Serienschaltung eines Varistors und eines SIDACs parallelgeschaltet sein (nicht dargestellt). M AG corresponds to the dimmer switch already explained above, which is marked as switched off here like all other such electronic switches. Because the absolute darkness shown here corresponds to a dimming level of 0%, for which this dimmer switch has to be permanently switched off. Not shown is the inverse diode that is intrinsically present in each MOS field effect transistor chosen only as an example as an electronic dimmer switch M AG and that forces the series connection of a lower or second flow or glow prevention diode D AG2 . If this dimmer switch is to have an additional glow-preventing effect, as required here, a varistor and a SIDAC, for example, must be connected in parallel to protect against transient voltage peaks (not shown).
In Fig. 2B sind für die Schaltung gemäß der vorausgehenden Figur die gleichen Zeitverläufe in gleicher Skalierung, gleicher Richtung und gleichem Zeitabschnitt dargestellt wie in Figur 1b. Wird die Schaltung gemäß Figur 2a jedoch mit den Zeitverläufen von Figur 1b verglichen, erklärt sich die Wirkung aller drei Glimmvermeidungsbauteile DAGI, DAG2 und MAG am besten, und die Entstehung der Zeitverläufe aus Figur 2b kann davon abgeleitet werden. In FIG. 2B, for the circuit according to the previous figure, the same time curves are shown in the same scale, in the same direction and in the same time segment as in FIG. 1b. However, if the circuit of Figure 2a with the When compared with the time profiles of FIG. 1b, the effect of all three glow prevention components D A GI, D A G2 and M AG can best be explained, and the origin of the time profiles in FIG. 2b can be derived from this.
Zu Beginn der Glimmphase an Zeitpunkt 2 wird gemäß Modulstrom lAN ohne Glimmvermeidung, also gemäß Figur 1b, der Speicherkondensator C3 nachgeladen, was die obere Flussdiode DAGI nun verhindert, weil dieser Nachladestrom aus dem Anodenanschluss des Moduls herausfließen will und von DAGI gesperrt wird. Gleichzeitig tritt ohne Glimmvermeidung ein deutlicher Modulrückstrom lKA auf, der nun von dem ausgeschalteten Dimmschalter MAG blockiert wird, weil auch dieser Strom aus dem Modul herauskommen will. Beides zusammen bewirkt, dass mit Glimmvermeidung wie in der hiesigen Figur 2b gezeigt ab Zeitpunkt 2 kein nennenswerter Erdungsstrom lPE fließen kann. Nach der Kreuzung aller drei Stromverläufe zu Zeitpunkt 3 würde gemäß Figur 1b ein Modulrückstrom lKA in das LED-Modul hineinfließen, der nun durch die Inversdiode des Dimmschalters MAG zwar noch passieren könnte, aber durch die untere Flussdiode DAG2 gesperrt wird. Mangels Auf- oder Nachladung des Speicherkondensators C3 nach Zeitpunkt 2 wegen des durch DAGI gesperrten Modulstroms lAN und mangels Aufladung aller parasitärer Kapazitäten C5 bis C35 wegen des von MAG blockierten Modulrückstroms lKA entfällt nun auch die Hellglimmphase nach Zeitpunkt 5 fast komplett. At the beginning of the glow phase at point in time 2, the storage capacitor C3 is recharged according to the module current I AN without glow avoidance, i.e. according to Figure 1b, which the upper flow diode D AG I now prevents because this recharging current wants to flow out of the anode connection of the module and from D AG I is blocked. At the same time, without avoiding glowing, a clear module reverse current I KA occurs, which is now blocked by the switched-off dimmer switch M AG because this current also wants to come out of the module. Both together have the effect that with glow prevention as shown in FIG. 2b here, no appreciable grounding current I PE can flow from time 2. After the crossing of all three current curves at point in time 3, according to FIG . In the absence of charging or recharging of the storage capacitor C3 after time 2 because of the module current I AN blocked by D AG I and in the absence of charging of all parasitic capacitances C5 to C35 because of the module reverse current I KA blocked by M AG , the glow phase after time 5 is now almost completely absent.
Figur 2b zeigt, dass der Abschnitt zwischen den Zeitpunkten 5 und 6 im Prinzip gleich verläuft wie oben zu den Figuren 1a und 1b erklärt. Alle hierbei beteiligten Größen lPE, IAN und GND haben gleiches Vorzeichen hier in Figur 2b und oben in der Vergleichsfigur 1b, und die Steigung von GND ist gleich, entspricht also hier wie oben ziemlich genau der gleichzeitigen Steigung der Netzwechselspannung V1. Gemäß Figur 2a ist im Abschnitt zwischen den Zeitpunkten 5 und 6 die Gleichrichterdiode D32 leitend und führt den von V1 kommenden Erdungsstrom lPE aufladend durch den Gleichrichter-Abschlusskondensator C1 , die Masseleitung, entladend durch den Speicherkondensator C3 und in Flussrichtung durch DAGI schließlich als Anodenstrom lAN in das LED-Modul hinein. Derselbe Strom kommt als Erdungsstrom lPE am Schutzleiteranschluss PE des LED-Moduls wieder heraus und fließt über die Schutzerde zurück zur Wechselspannungsnetzversorgung V1. In diesem kurzen eben beschriebenen Zeitabschnitt sind alle drei Glimmvermeidungsbauteile wirkungslos, weil DAGI jetzt nicht sperren kann, und weil der Erdungsstrom lPE an den beiden anderen, DAG2 und MAG, vorbeifließt. FIG. 2b shows that the section between times 5 and 6 runs in principle in the same way as explained above for FIGS. 1a and 1b. All variables I PE , I A N and GND involved here have the same sign here in FIG. 2b and above in the comparison figure 1b, and the gradient of GND is the same, so here, as above, corresponds fairly exactly to the simultaneous gradient of the AC mains voltage V1. According to Figure 2a, in the section between times 5 and 6, the rectifier diode D32 is conductive and finally leads the ground current I PE coming from V1 through the rectifier terminating capacitor C1, charging through the ground line, discharging through the storage capacitor C3 and in the direction of flow through D AG I Anode current l AN into the LED module. The same current comes out again as earth current lPE at the protective conductor connection PE of the LED module and flows back to the protective earth via the protective earth AC power supply V1. In this short period of time just described, all three corona avoidance components are ineffective because D A GI cannot now block and because the grounding current I PE flows past the other two, D A G2 and M AG .
Ein erster Unterschied zu oben, womit im Weiteren immer die Vergleichsfigur 1b gemeint sei, ist die spätere Lage des Zeitpunktes 5 hier in Figur 2b. Die Netzwechselspannung V1 ist bereits positiv, wenn D32 einschaltet. Zu Zeitpunkt 5 ist der Abschlusskondensator C1 auf eine ähnliche Spannung aufgeladen wie oben, was an dem höheren Wert des Massepotenzials GND zu diesem Zeitpunkt 5 der Figur 2b ablesbar ist. Dadurch wird auch dessen spätere Lage verursacht. Denn im vorausgehenden Abschnitt ab Zeitpunkt 4, zu dem D34 ausschaltet, ist das Massepotenzial GND nicht mehr wie oben fest an die Ladung von C1 gekoppelt, sondern kann sich frei nach einem parallel zur netzseitigen Gleichrichtschaltung wirkenden kapazitiven Spannungsteiler einstellen und somit schneller gegen null tendieren. Denn der zu diesem Zeitabschnitt ins Modul hineinfließende Strom lKA oder lAN, der oben im ganzen Abschnitt nach Zeitpunkt 4 auch Gleichrichterdiode D31 leitfähig hält und damit das Massepotenzial an den Abschlusskondensator C1 koppelt, ist hier so klein, dass D31 mehr oder weniger zeitgleich mit D34 ausschaltet. A first difference to the above, by which the comparison figure 1b is always meant below, is the later position of the point in time 5 here in FIG. 2b. AC line voltage V1 is already positive when D32 turns on. At point in time 5, the terminating capacitor C1 is charged to a similar voltage as above, which can be read from the higher value of the ground potential GND at point in time 5 in FIG. 2b. This also causes its later position. Because in the previous section from time 4, at which D34 switches off, the ground potential GND is no longer firmly coupled to the charge of C1 as above, but can adjust itself freely after a capacitive voltage divider acting in parallel with the rectifier circuit on the mains side and thus tend towards zero more quickly. Because the current l KA or l AN flowing into the module at this time segment, which also keeps the rectifier diode D31 conductive in the entire section after time 4 and thus couples the ground potential to the terminating capacitor C1, is so small here that D31 more or less simultaneously with D34 turns off.
Ein zweiter Unterschied zu oben sind die deutlich reduzierten Werte der Ströme IRE und lAN nach Zeitpunkt 5. Topologisch strombegrenzend sind in diesem Abschnitt wie schon beschrieben ohne und mit Glimmvermeidungsbauteilen die gleichen Elemente der Schaltung, nämlich nur Kondensatoren und Kapazitäten. Die mit-begrenzenden Kondensatoren C1 und C3 sind die gleichen wie oben, sodass der Erdungs- und Anodenstrom hier nur deshalb kleiner sein kann, weil offenbar wenigere der parasitären Einzelkapazitäten C5 bis C35 gleichzeitig umgeladen werden. Dass deren Anfangsladungen hier anders liegen als oben, hat seine Ursache im Verhalten der verbesserten Schaltung gemäß Figur 2a in den Abschnitten nach den Zeitpunkten 2 und 3 der Figur 2b, in denen die Glimmvermeidungsbauteile wie schon beschrieben vollumfänglich wirken können.A second difference from the above is the significantly reduced values of the currents IRE and IN after point in time 5. In this section, the topological current-limiting factors are the same elements of the circuit as already described, with and without glow prevention components, namely only capacitors and capacitances. The co-limiting capacitors C1 and C3 are the same as above, so that the earth and anode current can only be smaller here because fewer of the parasitic individual capacitances C5 to C35 are reversed charge at the same time. The fact that their initial charges are different here than above is due to the behavior of the improved circuit according to FIG. 2a in the sections after points in time 2 and 3 of FIG.
Lediglich an dem aus dem unteren Graphen der Figur 2b ablesbaren Zeitpunkt 6 der vollständigen Ladungsanpassung aller parasitären Kapazitäten C5 bis C35 an die Verkettung der Flussspannungen der „zugehörigen“ Leuchtdioden D1 bis D30 treten im oberen Graphen der Figur 2b Stromspitzen auf, die gemäß positivem Erdungsstrom lPE und ins Modul hineinfließendem Anodenstrom IAN einem kaum sichtbaren Ende obiger Hellglimmphasen genau entsprechen. Denn nur die Anzahl der gerade aktiven parasitären Einzelkapazitäten C5 bis C35 kann nach Zeitpunkt 5 den Erdungsstrom lPE begrenzen, und wenn dieser so hoch ist wie zu Zeitpunkt 6, sind alle davon aktiv. Zu keinen anderen Zeitpunkten kann ein Glimmen auftreten, da sämtliche kapazitiven Ausgleichsströme gemäß Figur 2b deutlich geringer sind als die dazu vergleichbaren gemäß Figur 1b. Denn die „minus 2,94 nA“ aus dem Kästchen dort in der unteren Mitte für den zeitlichen Mittelwert des Erdungsstroms lPE haben in der hiesigen Figur 2b stark auf „minus 665 pA“ abgenommen. Und die durchaus glimmverursachenden „40,8 pA“ aus dem Kästchen in der unteren Mitte der Vergleichsfigur 1b für den Effektivwert des Erdungsstroms lPE schrumpfen zusammen auf knapp 2 pA an gleicher Stelle in der hiesigen Figur 2b, welche Reduktion um einen Faktor von gut 20 auch ein Glimmen der Leuchtdioden D1 bis D30 entsprechend dunkler macht, sodass es annähernd gar nicht mehr wahrnehmbar ist. Only at the point in time 6, which can be read from the lower graph in FIG. 2b, of the complete charge matching of all parasitic capacitances C5 to C35 the chaining of the forward voltages of the “associated” light-emitting diodes D1 to D30, current peaks occur in the upper graph of FIG. This is because only the number of currently active parasitic individual capacitances C5 to C35 can limit the grounding current I PE after time 5, and if this is as high as at time 6, all of them are active. Glow cannot occur at any other point in time since all the capacitive equalizing currents according to FIG. 2b are significantly lower than the comparable ones according to FIG. 1b. Because the "minus 2.94 nA" from the box there in the lower center for the mean value over time of the earthing current I PE has decreased significantly to "minus 665 pA" in Figure 2b here. And the glow-causing "40.8 pA" from the box in the lower center of comparison figure 1b for the effective value of the earthing current I PE shrinks to just under 2 pA at the same point in figure 2b here, which is a reduction by a factor of a good 20 also makes a glowing of the light-emitting diodes D1 to D30 correspondingly darker, so that it is almost no longer perceptible.
Ein dritter Unterschied zu oben liegt im deutlich stärkeren Absinken des Massepotenzials GND zwischen den Zeitpunkten 1 und 2, zeitlich also zwischen dem Netzspannungsmaximum und dem Einschaltpunkt von D34, an dem das Phasenpotenzial der Netzspannung V1 das momentane Massepotenzial GND unterschreitet. Daran ist die Abkopplung des Massepotenzials GND von den parasitären Kapazitäten C5 bis C35 durch die Glimmvermeidungsbauteile DAGI, DAG2 und MAG gut zu erkennen, da das Massepotenzial jetzt im Wesentlichen nur noch über einen kapazitiven Spannungsteiler parallel zur Gleichrichtschaltung bestehend aus D31 bis D34 definiert ist. Im Endeffekt liegt der Einschaltzeitpunkt 2 von D34 hier nicht nur später als oben, sondern vor allem auch auf deutlich niedrigerem Pegel, was beides den Knick im GND-Verlauf abschwächt. Allein dadurch ist die Sprunghöhe eines kapazitiven Glimmstroms schon reduziert, wenn er nicht durch die Glimmvermeidungsbauteile DAGI, DAG2 und MAG sowieso bereits minimiert wäre. Fig. 3 zeigt die Ausgangssituation, eine Vereinfachung des in DE-10-2015-202- 370-A1 offenbarten Standes der Technik, für die hier angegebene verbesserte getaktete Ausgangsschaltstufe mit darin integrierter Glimmvermeidung. Der einzige funktionale Unterschied zu Figur 2a besteht im Ersatz des dortigen synchron angesteuerten unteren Tiefsetzstellerschalters M2 durch eine Freilaufdiode D43. Ferner sind hier sämtliche parasitäre Komponenten weggelassen, da deren Wirkung oben hinlänglich beschreiben ist. Gut zu erkennen ist die Situation eines klassischen Tiefsetzstellers bezogen auf Schaltungsmasse GND und auf den Minuspol seiner Last, hier also den Kathodenanschluss LED- des LED-Moduls bestehend aus D1 bis D30. Die beiden zusätzlichen seriellen Bausteine MAG und DAG2 ebendort stören die grundsätzliche Situation nicht wesentlich, insbesondere weil die tiefe Lage des Speicherkondensators C3, also seine Verbindung ebenso mit Schaltungsmasse GND, die gleiche Sprache spricht. Diese lautet bspw. „klassischer Tiefsetzsteller“ oder „high side switch Buck“. All dies führt zu einer in etwa konstanten Spannungsdifferenz zwischen der Zwischenkreisspannung V_bus und der Ausgangsspannung Vc3, die als dominanten Wechselspannungsanteil den Netzbrumm von doppelter Netzfrequenz aufweist und zu allen Zeiten positiv sein muss, damit ein Tiefsetzsteller überhaupt richtig funktioniert. Somit können, was die Funkentstörung betrifft, beide Anschlüsse des LED-Moduls gegenüber Schutzerde gleichbehandelt werden. A third difference from the above is the significantly greater drop in the ground potential GND between times 1 and 2, i.e. between the mains voltage maximum and the switch-on point of D34, at which the phase potential of the mains voltage V1 falls below the instantaneous ground potential GND. This clearly shows the decoupling of the ground potential GND from the parasitic capacitances C5 to C35 by the corona avoidance components D A GI, D A G2 and MAG, since the ground potential is now essentially only connected via a capacitive voltage divider parallel to the rectifier circuit consisting of D31 to D34 is defined. In the end, the switch-on time 2 of D34 is not only later than above, but above all at a significantly lower level, both of which weaken the kink in the GND curve. This alone reduces the jump height of a capacitive glow current if it were not already minimized anyway by the glow avoidance components D A GI, D A G2 and MAG. 3 shows the initial situation, a simplification of the prior art disclosed in DE-10-2015-202-370-A1, for the improved clocked output switching stage specified here with glow prevention integrated therein. The only functional difference from FIG. 2a is the replacement of the synchronously controlled lower buck converter switch M2 there by a freewheeling diode D43. Furthermore, all parasitic components are omitted here, since their effect has been sufficiently described above. The situation of a classic step-down converter in relation to circuit ground GND and the negative pole of its load, in this case the cathode connection LED- of the LED module consisting of D1 to D30, is easy to recognize. The two additional serial modules MAG and D A G2 there do not significantly disturb the basic situation, especially because the low position of the storage capacitor C3, i.e. its connection to circuit ground GND, speaks the same language. This is, for example, "classic buck converter" or "high side switch buck". All of this leads to an approximately constant voltage difference between the intermediate circuit voltage V_bus and the output voltage Vc3, which has the mains ripple of twice the mains frequency as the dominant AC voltage component and must be positive at all times for a step-down converter to function properly at all. As far as radio interference suppression is concerned, both connections of the LED module can be treated in the same way with respect to protective earth.
Deswegen kann dieselbe Spannungsdifferenz auch zwischen dem Minuspol von Vc3, also dem unteren Ende des Speicherkondensators C3, und Schaltungsmasse GND auftreten. Dann ist der obere Anschluss LED+ zur Last, insbesondere zum Anodenanschluss eines LED-Moduls, quasi direkt mit dem Pluspol der Zwischenkreisspannung V_bus verbunden, worüber der Leistungsfaktorkorrektor den Rest seines Betriebsgeräts mit Energie versorgt, und ebenso das obere Ende des Speicherkondensators C3, der dadurch auch rein optisch eine hohe Lage bekommt. Am förmlich „in der Luft hängenden“ unteren Ende desselben Speicherkondensators greift die Tiefsetzstellerspule L1 an, die zum Aufmagnetisieren periodisch wiederkehrend mit Schaltungsmasse zu verbinden ist, was der Tiefsetzstellerschalter M1 erledigt, und dazwischen zum wieder Abmagnetisieren über die Freilaufdiode D43, die den gespeicherten Strom freilaufen lassen kann, mit V_bus. Dazu müssen die beiden Schaltelemente M1 und D43 eine umgekehrte Reihenfolge aufweisen. Für diese Anordnung eines Tiefsetzstellers haben sich Begriffe wie „inverser Tiefsetzsteller“, „obenliegender Tiefsetzsteller“, „inverse buck“, „reverse buck“ oder „low side switch buck“ eingebürgert. Großer Vorteil davon ist, dass der Tiefsetzstellerschalter M1 gegenüber Schaltungsmasse GND arbeitet und von ebendort ausgehend auch angesteuert werden kann. Diese Änderung ist die Einstiegsidee zur angegebenen verbesserten getakteten Ausgangsschaltstufe. Therefore, the same voltage difference can also occur between the negative pole of Vc3, ie the lower end of storage capacitor C3, and circuit ground GND. Then the upper connection LED+ to the load, in particular to the anode connection of an LED module, is connected almost directly to the positive pole of the intermediate circuit voltage V_bus, via which the power factor corrector supplies the rest of its control gear with energy, and also the upper end of the storage capacitor C3, which as a result also optically gets a high position. The bottom end of the same storage capacitor, which is literally “hanging in the air”, is attacked by the buck converter coil L1, which must be periodically connected to circuit ground for magnetization, which is done by the buck converter switch M1, and in between for demagnetization again via the freewheeling diode D43, which supplies the stored current can run free with V_bus. To do this, the two switching elements M1 and D43 must be in reverse order. Terms such as "inverse buck converter", "overhead buck converter", "inverse buck", "reverse buck" or "low side switch buck" have become common for this arrangement of a buck converter. The big advantage of this is that the step-down converter switch M1 works with respect to the circuit ground GND and can also be controlled from there. This change is the entry idea to the specified improved clocked output switching stage.
Fig. 4 zeigt das Resultat. Der tiefliegende Tiefsetzstellerschalter M1 vereinigt dabei zwei ehemals verschiedene Funktionen in sich, die des Taktverstärkers für die den Netzbrumm oder anderweitige Spannungsdifferenzen ausregelnde getaktete Ausgangsschaltstufe, also für den eigentlichen Tiefsetzsteller, und die des Dimmschalters. Gleichzeitig trägt er zur Glimmvermeidung bei. In seinem Normalbetrieb bei hohen bis mittleren Dimmgraden und bei kontinuierlichem Ausgangsstrom durch bspw. ein zwischen den Geräteausgangsanschlüssen LED+ und LED- angeschlossenes LED-Modul bestehend bspw. aus den Leuchtdioden D6 bis D30 wird Tiefsetzstellerschalter M1 in einer kontinuierlichen Pulsweitenmodulation mit dutzenden kHz Taktfrequenz betrieben. Soll der Ausgangsstrom seinerseits eine PWM auf einer Dimmfrequenz von vielen hundert Hz bis wenigen kHz aufweisen, also gechoppt sein, geht die Arbeitsweise für M1 in einen Burstbetrieb über, bei dem einzelne Takte oder Taktgruppen aus obiger kontinuierlicher Pulsweitenmodulation periodisch wiederkehrend fehlen. Aus den Abständen zwischen den jeweils ersten fehlenden Takten ergibt sich die Dimmfrequenz, die deutlich niedriger ist als die Taktfrequenz. Zum Vermeiden des Glimmens, was mit einem Dimmgrad von 0 % gleichgesetzt werden kann, ist der Tiefsetzstellerschalter M1 permanent ausgeschaltet, was sich ebenso aus einem immer weitergehenden Ausdünnen des Burstbetriebs zum Herunterdimmen in absolute Dunkelheit ergibt. Unabhängig von Normalbetrieb oder gechopptem Betrieb ist die Arbeit dieser Ausgangsschaltstufe dadurch charakterisiert, dass ihre Eingangsspannung V_bus über mindestens 95 % aller ihrer Betriebszeiten um mindestens 5 % von ihrer Ausgangsspannung Vc3 abweicht und insbesondere um mindestens 5 % höher ist als ihre Ausgangsspannung, welche der Flußspannung der mindestens einen Leuchtdiode oder des LED-Moduls bspw. bestehend aus den Leuchtdioden D6 bis D30, die oder das an diese Ausgangsschaltstufe anschließbar ist, entspricht. 4 shows the result. The low-lying buck converter switch M1 combines two formerly different functions, that of the clock amplifier for the clocked output switching stage that regulates the mains ripple or other voltage differences, i.e. for the actual buck converter, and that of the dimmer switch. At the same time, it helps to avoid glowing. In its normal operation at high to medium dimming levels and with a continuous output current, for example from an LED module connected between the device output connections LED+ and LED-, consisting, for example, of the light-emitting diodes D6 to D30, the step-down converter switch M1 is operated in a continuous pulse width modulation with a clock frequency of dozens of kHz. If the output current is to have a PWM at a dimming frequency of many hundreds of Hz to a few kHz, i.e. be chopped, the mode of operation for M1 changes to a burst mode in which individual clocks or clock groups from the above continuous pulse width modulation are periodically missing. The dimming frequency, which is significantly lower than the clock frequency, results from the intervals between the first missing pulses. To avoid smoldering, which can be equated with a dimming level of 0%, the buck converter switch M1 is permanently switched off, which also results from an ever-increasing thinning out of the burst mode for dimming down into absolute darkness. Regardless of normal operation or chopped operation, the work of this output switching stage is characterized in that its input voltage V_bus deviates by at least 5% from its output voltage Vc3 over at least 95% of all its operating times and, in particular, is at least 5% higher than its output voltage, which is the forward voltage of the at least one light-emitting diode or the LED module, for example. Consisting of corresponds to the light-emitting diodes D6 to D30 which can be connected to this output switching stage.
Über einen bekannten inversen Tiefsetzsteller hinausgehend weist die verbesserte getaktete Ausgangsschaltstufe eine obere Glimmvermeidungsdiode DAGI auf, die einen Rückfluss von Strom aus dem Speicherkondensator C3 am Ausgang des Betriebsgeräts in seinen ebenso speichernden Zwischenkreiskondensator C36 sperrt. Zweitens liegt eine untere Glimmvermeidungs- oder Flussdiode DAG2 derart in Serie zum Tiefsetzstellerschalter M1, dass ihre Kathode mit dessen Arbeitselektrode verbunden ist. Dadurch entsteht in Serie zum Minuspol LED- des Ausgangs, insbesondere zum Kathodenanschluss eines LED-Moduls, die gleiche Konfiguration wie in Figur 2a oder 3, sogar vergrößert um die Serienschaltung der Tiefsetzstellerspule L1. Wegen beider Flussdioden DAGI und DAG2 wandert der Speicherkondensator C3, der die getaktete Ausgangsschaltstufe nicht nur direkt abschließt, sondern genau deswegen im Stand der Technik auch mindestens die Hälfte allen Glimmens verursacht, in den Bereich der Glimmvermeidung hinein, also maximal dicht an das LED-Modul zumindest bestehend aus D6 bis D30 heran, dessen Betriebsstrom er von möglichst vielen Wechselanteilen freihalten soll. Da sich die Konfiguration der Glimmvermeidungsbauteile DAG-i, DAG2 und M1 gegenüber der eigentlichen Last, der Serienschaltung aus vielen Leuchtdioden, bspw. D1 bis D30, nicht verändert hat, und da zusätzlich der Speicherkondensator C3, die Quelle manchen Übels, nun von der Ursache des Übels, nämlich den y- Verschiebungen aufgrund der Schutzerde PE, abgekoppelt ist, trägt die verbesserte getaktete Ausgangsschaltstufe noch zuverlässiger zur Glimmvermeidung bei als die Schaltungen aus dem Stand der Technik. Ohne die Glimmvermeidungsdioden DAGI und DAG2 würden besagte y-Verschiebungen, die einem periodischen Potenzialhub der Schutzerde PE über die Schaltungsmasse GND gleichkommen, mittels der parasitären Kapazitäten, bspw. C5 bis C32, und der Leuchtdioden D6 bis D30 als Pumpdioden beide speichernden Kondensatoren C36 und C3 so weil aufladen, dass ein Glimmen entstehen kann. Dabei helfen eine (nicht dargestellte) Inversdiode im normalerweise getakteten Leistungstransistor M1 und der elektrisch leitfähige Pfad über die Masseleitung GND zur Eingangsstufe, über die Grätzbrücke als Gleichrichtschaltung und über die Wechselspannungsnetzversorgung zurück zur Schutzerde PE. Jetzt ist sogar jede einzelne Freilaufphase über D43 des in einer angegebenen Ausgangsschaltstufe arbeitenden Tiefsetzstellers durch beide Glimmvermeidungsdioden DAGI und DAG2 vollständig von der Eingangsstufe des sie umfassenden Betriebsgeräts abgekoppelt, da sich die Freilaufdiode D43 zwischen beiden Glimmvermeidungsdioden oder Flussdioden DAGI und DAG2 befindet. In Übereinstimmung mit den Figuren 1a und 2a ist in der hiesigen Figur 4 der Ausgangsstrom als Modulrückstrom oder Kathodenstrom lKA eingezeichnet. Ein Funkentstörkondensator C51 verbindet den negativen Ausgangs LED- des Betriebsgeräts mit Schutzerde PE, und ein zweiter Funkentstörkondensator C52 die Schaltungsmasse GND mit Schutzerde PE. Beide Funkentstörkondensatoren haben oft eine Kapazität im Bereich von einem Nanofarad. Going beyond a known inverse buck converter, the improved clocked output switching stage has an upper glow prevention diode D A GI, which blocks a return flow of current from the storage capacitor C3 at the output of the control gear into its intermediate circuit capacitor C36, which also stores it. Secondly, a lower glow prevention or flow diode D A G2 is connected in series with the buck converter switch M1 in such a way that its cathode is connected to its working electrode. This results in the same configuration as in FIG. 2a or 3 in series with the negative pole LED- of the output, in particular with the cathode connection of an LED module, even increased by the series connection of the step-down converter coil L1. Because of both flow diodes D AG I and D AG 2, the storage capacitor C3, which not only terminates the clocked output switching stage directly, but also causes at least half of all glowing in the prior art, migrates into the glow avoidance area, i.e. as close as possible the LED module, at least consisting of D6 to D30, whose operating current he should keep free of as many alternating components as possible. Since the configuration of the corona avoidance components D AG -i, D AG2 and M1 has not changed compared to the actual load, the series circuit made up of many light-emitting diodes, e.g. D1 to D30, and since the storage capacitor C3, the source of some evil, is now of is decoupled from the cause of the problem, namely the y-shifts due to the protective earth PE, the improved clocked output switching stage contributes even more reliably to glow avoidance than the circuits from the prior art. Without the corona avoidance diodes D AG I and D AG2 , said y-shifts, which are equivalent to a periodic potential swing of the protective earth PE via the circuit ground GND, would occur by means of the parasitic capacitances, e.g. C5 to C32, and the light-emitting diodes D6 to D30 as pump diodes, both storing capacitors Charge C36 and C3 in such a way that smoldering can occur. An inverse diode (not shown) in the normally clocked power transistor M1 and the electrically conductive path via the ground line GND to the input stage, via the Graetz bridge as a rectifying circuit and via the AC mains supply back to the protective earth PE help here. Now is even Each individual freewheeling phase via D43 of the step-down converter working in a specified output switching stage is completely decoupled from the input stage of the operating device containing it by both corona avoidance diodes D A GI and D A G2, since the freewheeling diode D43 is located between the two corona avoidance diodes or flow diodes D AG I and D AG 2 . In accordance with FIGS. 1a and 2a, FIG. 4 here shows the output current as module return current or cathode current I KA . A radio interference suppression capacitor C51 connects the negative output LED- of the control gear to protective earth PE, and a second radio interference suppression capacitor C52 connects circuit ground GND to protective earth PE. Both radio interference suppression capacitors often have a capacitance in the range of one nanofarad.
Parallel zur Tiefsetzstellerspule L1 ist ein kleiner Resonanzkondensator C41 mit einem Kapazitätswert von wenigen hundert Pikofarad, bspw. 220 pF, geschaltet. Seine Funktionen werden im Folgenden näher erläutert. A small resonant capacitor C41 with a capacitance value of a few hundred picofarads, for example 220 pF, is connected in parallel with the buck converter coil L1. Its functions are explained in more detail below.
Fig. 5a zeigt einige Signalverläufe von wichtigen Spannungen oder Strömen in einer Schaltung gemäß der vorausgehenden Figur, auf deren Bezeichner hier ebenso zurückgegriffen wird. Der oberste horizontale Verlauf in ihrem obersten Graphen beschreibt die Ausgangsspannung Vc3 der verbesserten getakteten Ausgangsschaltstufe, auf die der Speicherkondensator C3 parallel zu ihrem Ausgang annähernd konstant aufgeladen ist. Der wellige Verlauf direkt darunter im selben Graphen beschreibt den Ausgangsstrom von Pluspol LED+ zum Minuspol LED- der Ausgangsschaltstufe als Kathodenstrom lKA, der den Speicherkondensator C3 entlädt. Auf- oder nachgeladen wird derselbe Kondensator vom Strom l i in der Tiefsetzstellerspule L1, wie er im untersten Graphen von Figur 5a gezeigt ist. An der komplett unterschiedlichen Form dieser beiden Stromverläufe lKA und l i ist die filternde Wirkung des Speicherkondensators C3 am Ausgang der verbesserten Ausgangsschaltstufe erkennbar. Der mittlere Graph veranschaulicht den Strom lMi durch den aktiven Tiefsetzstellerschalter M1 und die Spannung Vm1 über ihm. Wegen seiner Taktung wechseln Zeitabschnitte hoher und niedriger Werte beider Verläufe jeweils ab. Immer wenn der Tiefsetzstellerspulenstrom l i des untersten Graphen ansteigt, steigt identisch dazu auch der Tiefsetzschalterstrom Im1 an und ist die Tiefsetzschalterspannung Vm1 annähernd null, und wenn der Tiefsetzstellerspulenstrom abnimmt oder unterschwingt, ist der Tiefsetzschalterstrom null und entspricht gleichzeitig die Tiefsetzschalterspannung Vm1 so lange der Eingangsspannung V_bus der betrachteten Ausgangsschaltstufe, wie lange die Freilaufdiode D43 leitet. Was geschieht, wenn neben dem ausgeschalteten Tiefsetzstellerschalter M1 auch diese Freilaufdiode D43 ausschaltet, wird anhand der folgenden Figur näher erläutert. Fig. 5a shows some waveforms of important voltages or currents in a circuit according to the previous figure, the identifier of which is also referred to here. The top horizontal curve in its top graph describes the output voltage Vc3 of the improved clocked output switching stage, to which the storage capacitor C3 is charged in an approximately constant manner in parallel with its output. The wavy course directly below in the same graph describes the output current from the positive pole LED+ to the negative pole LED- of the output switching stage as a cathode current I KA , which discharges the storage capacitor C3. The same capacitor is charged or recharged by the current l i in the step-down converter coil L1, as shown in the bottom graph of FIG. 5a. The filtering effect of the storage capacitor C3 at the output of the improved output switching stage can be seen from the completely different shape of these two current curves l KA and l i . The middle graph illustrates the current I Mi through the active buck switch M1 and the voltage Vm1 across it. Due to its clocking, periods of high and low values of both curves alternate. Whenever the buck converter coil current l i of the bottom graph increases, the buck switch current Im1 also increases identically and is the Buck switch voltage Vm1 is approximately zero, and when the buck converter coil current decreases or undershoots, the buck switch current is zero and at the same time the buck switch voltage Vm1 corresponds to the input voltage V_bus of the output switching stage under consideration as long as the freewheeling diode D43 conducts. What happens when this freewheeling diode D43 also switches off in addition to the switched-off buck converter switch M1 is explained in more detail with reference to the following figure.
In Fig. 5b ist eine Periode aus der vorausgehenden Figur herausgezoomt, also in zeitlich gestreckter Form dargestellt, sodass mehr Details erkennbar werden. Insbesondere ist im Zentrum ihres mittleren Graphen die Tiefsetzschalterspannung Vm1 deutlich zu erkennen. Hier kommt besagter kleine Resonanzkondensator C41 ins Spiel. Ohne diesen wäre der Anstieg der Tiefsetzschalterspannung Vm1 nach einen Zeitpunkt t1, zu dem der Tiefsetzstellerschalter M1 ausgeschaltet hat und sich folglich sein Strom, der Tiefsetzschalterstrom Im1, abbaut, quasi unendlich steil. Der Resonanzkondensator C41 mit einer Kapazität von bspw. vorteilhaft 220 pF flacht diesen Spannungsanstieg sichtlich ab, weshalb der Tiefsetzstellerschalter M1 genug Zeit bekommt, seinen Strom Im1 erst abzubauen, bevor merkliche Spannung Vm1 über ihm entsteht. Dadurch werden die Ausschaltverluste des Tiefsetzstellerschalters M1 deutlich reduziert. In FIG. 5b, a period is zoomed out of the preceding figure, ie shown in a time-extended form, so that more details can be seen. In particular, the step-down switch voltage Vm1 can be clearly seen in the center of its middle graph. This is where said small resonant capacitor C41 comes into play. Without this, the increase in the step-down switch voltage Vm1 would be virtually infinitely steep after a point in time t1 at which the step-down converter switch M1 has switched off and its current, the step-down switch current Im1, has consequently diminished. The resonant capacitor C41 with a capacitance of, for example, advantageously 220 pF flattens this voltage rise visibly, which is why the step-down converter switch M1 has enough time to reduce its current Im1 before a noticeable voltage Vm1 arises across it. As a result, the turn-off losses of the buck converter switch M1 are significantly reduced.
Erreicht der Wert der Tiefsetzschalterspannung zu einem Zeitpunkt t2 den der aktuellen Eingangsspannung V_bus, erkennbar an der linken oberen Ecke im zugehörigen Zeitverlauf Vm1, schaltet die Freilaufdiode D43 ein, und springt der Tiefsetzschalterstrom Im1 vollends auf null. Die dabei im Tiefsetzstellerschalter M1 entstehende Stromstufe entspricht dem Millerstrom, der mit Ende der ihn verursachenden Tiefsetzstellerschalter-Spannungsänderung ebenfalls endet. Der Tiefsetzstellerspulenstrom l i vollführt zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 eine Krümmung nach unten, weshalb sein Maximum zwischen diesen Zeitpunkten, also kurz nach dem Ausschalten des Tiefsetzstellerschalters M1 liegt. Nach Zeitpunkt t2 beginnt der lineare Teil der Abmagnetisierung der Tiefsetzstellerspule L1, erkennbar am annähernd konstant fallenden Verlauf ihres Stroms l i im Graphen direkt darunter, welcher Strom während dieser ganzen Phase über die Freilaufdiode D43 fließt. Hat dieser Verlauf die Stromnulllinie durchschritten, schaltet die Freilaufdiode D43 aus. If the value of the step-down switch voltage reaches that of the current input voltage V_bus at a point in time t2, recognizable from the upper left corner in the associated time profile Vm1, the freewheeling diode D43 switches on and the step-down switch current Im1 jumps completely to zero. The current step that occurs in the step-down converter switch M1 corresponds to the Miller current, which also ends at the end of the step-down converter switch voltage change that caused it. The step-down converter coil current l i curves downwards between the times t1 and t2, which is why its maximum lies between these points in time, that is to say shortly after the step-down converter switch M1 has been switched off. After time t2, the linear part of the demagnetization of the buck converter coil L1 begins, recognizable by the almost constantly falling course of its current l i in the graph directly below, which current during this entire phase over the Freewheeling diode D43 flows. If this curve has crossed the current zero line, the freewheeling diode D43 switches off.
Zu diesem Zeitpunkt t3 ist die Spannung über der Tiefsetzstellerspule L1 und über dem zu ihr parallelgeschalteten Resonanzkondensator C41 negativ wie auch schon in der ganzen vorausgegangen linearen Abmagnetisierungsphase, wovon ebendiese ja auch verursacht wird. Zum Entspannen dieser Situation erlaubt die soeben ausgeschaltete Freilaufdiode eine Cosinus-Rückschwingung der Tiefsetzschalterspannung Vm1 nach unten, wobei der Tiefsetzstellerspulenstrom li_i am Zeitpunkt t3 stetig differenzierbar und sinusförmig ins Negative überschwingt. Erreicht dieser Strom nach dieser halben negativen Sinus- Rückschwingung zu einem Zeitpunkt t4 ein zweites Mal seine Nulllinie, diesmal von unten herkommend, erreicht die Tiefsetzschalterspannung Vm1 folglich nach einer halben Cosinusperiode ihr Minimum, zu dessen Zeitpunkt gemäß dem üblichen Valley-Detect-Modus der Tiefsetzstellerschalter M1 wieder einzuschalten ist. In der Darstellung hier wird er etwas zu früh eingeschaltet, was - weil auf jeden Fall besser als zu spät - eine weit verbreitete Annäherung an das Optimum ist. Die Dauer dieser halben Periode wird in Zusammenwirken mit der Tiefsetzstellerspule L1 im Wesentlichen durch den Resonanzkondensator C41 bestimmt und ist umso länger, je größer seine Kapazität ist. Je länger die Dauer dieser halben Periode ist, also je größer der Resonanzkondensator C41, desto genauer kann der Zeitpunkt t4 obigen Minimums bestimmt werden, womit ein zweiter Zweck dieses Kondensators C41 benannt ist. Ohne den Resonanzkondensator ist diese halbe Periodendauer sehr kurz, was das Treffen eines Spannungsminimums durch den Zeitpunkt t4 eines nächsten Einschaltbefehls annähernd unmöglich macht. Dieses Wieder-Einschalten zum Zeitpunkt t4 des Tiefsetzstellerschalter-Spannungsminimums minimiert die Einschaltverluste, und dies sogar quadratisch zur zu schaltenden Restspannung Vdump. Ermöglicht der Resonanzkondensator C41 oben eine deutliche Reduktion der Ausschaltverluste, hilft er auch hier bei einer noch signifikanteren Reduktion der Einschaltverluste. At this point in time t3, the voltage across the step-down converter coil L1 and across the resonance capacitor C41 connected in parallel to it is negative, as it was in the entire previous linear demagnetization phase, which is also what caused this phase. To relieve this situation, the freewheeling diode that has just been switched off allows a downward cosine oscillation of the step-down switch voltage Vm1, with the step-down converter coil current li_i continuously differentiable and sinusoidally overshooting into the negative at time t3. If this current reaches its zero line a second time after this half negative sine wave oscillation at a point in time t4, this time coming from below, the buck switch voltage Vm1 consequently reaches its minimum after half a cosine period, at which time the buck converter switch according to the usual valley detect mode M1 is to be switched on again. In the illustration here it is turned on a little too early, which - because it's definitely better than too late - is a common approximation of the optimum. The duration of this half period is essentially determined by the resonant capacitor C41 in cooperation with the step-down converter coil L1 and is longer the greater its capacitance. The longer the duration of this half period, ie the larger the resonant capacitor C41, the more precisely the point in time t4 of the above minimum can be determined, which indicates a second purpose of this capacitor C41. Without the resonance capacitor, this half period duration is very short, which makes it almost impossible for the time t4 of the next switch-on command to reach a minimum voltage. This switching on again at time t4 of the step-down converter switch minimum voltage minimizes the turn-on losses, and this even quadratically to the residual voltage Vdump to be switched. If the resonance capacitor C41 above enables a significant reduction in the turn-off losses, it also helps here with an even more significant reduction in the turn-on losses.
Zu diesem Valley-Detect-Modus, der auch als „Quasi-Square-Wave“-Modus, CRM (CRitical conduction Mode) oder TCM (Transient Conduction Mode) bekannt ist, ist bekannt, dass bei einer Spannungsdifferenz zwischen Eingang und Ausgang eines derart betriebenen Tiefsetzstellers, die größer als die halbe momentane Eingangsspannung ist, aufgrund besagter Rückschwingung das Minimum der Tiefsetzschalterspannung zum Zeitpunkt t4 auf oder sogar unter ihrer Nulllinie liegt. Dies bedeutete, dass der Tiefsetzstellerschalter M1 sogar vollkommen verlustlos einschaltbar wäre, was laut Figur 5b eindeutig nicht gegeben ist, sichtbar an der zu schaltenden Restspannung Vdump. Verantwortlich dafür ist erstens die Flussdiode DAG2 in Serie zum Tiefsetzstellerschalter M1 und zweitens die Tatsache, dass immer die Summenspannung Vs1 über einem gesamten Schalter betrachtet wird, hier also die Spannung über der Serienschaltung aus Tiefsetzstellerschalter M1 und Flussdiode bzw. unterer Glimmvermeidungsdiode DAG2 zusammengenommen wie dargestellt in Figur 4. Tiefere Ursache für all dies sind die parasitären Parallelkapazitäten der Leistungshalbleiter, hier insbesondere die Kapazität Cm1 des Tiefsetzstellerschalters M1 und die Kapazität Cdag2 der unteren Glimmvermeidungsdiode DAG2. Eine immer vorhandene Diodenstrecke, zum Beispiel die der Flussdiode DAG2, führt zu ungleichmäßiger Aufladung dieser parasitären Parallelkapazitäten, im Beispiel beim Ausschalten des Tiefsetzstellerschalters M1 dazu, dass nur die (nicht dargestellte) Schalterparallelkapazität Cm1 aufgeladen wird und, weil der dafür nötige Ladestrom in Flussrichtung durch DAG2 hindurchfließen kann, die (ebenfalls nicht dargestellte) Diodenparallelkapazität Cdag2 überhaupt nicht. Die steigende Flanke in der Tiefsetzschalterspannung Vm1 aus dem mittleren Graphen der Figur 5b und ihr hohes Niveau auf V_bus beschreiben also besagte Summenspannung Vs1 und zugleich auch die Tiefsetzschalterspannung Vm1 als solche, sind daher mit Vm1=Vs1 beschriftet. Vor dem Wiedereinschalten des Tiefsetzstellerschalters hingegen wird der zum Entladen seiner Parallelkapazität Cm1 zwecks Restspannungsreduktion nötige Inversstrom von der Flussdiode DAG2 gesperrt, weshalb obige halbe Cosinus-Rückschwingung nur noch die Tiefsetzschalterspannung Vm1 allein beschreibt. Die Summenspannung Vs1 hingegen kann wie gestrichelt eingezeichnet deutlich weiter nach unten schwingen, denn der einzige Weg eines Stroms, der Cm1 wie gezeigt entladen kann, muss wegen der Sperrrichtung von DAG2 über ihre Parallelkapazität Cdag2 führen, was eine deutlich größere Änderung der Summenspannung Vs1 als treibende Kraft voraussetzt. Die Differenz zwischen Vm1 und Vs1 ist dieThis Valley Detect mode, also known as Quasi-Square-Wave mode, CRM (CRitical conduction mode) or TCM (Transient conduction mode), It is known that if the voltage difference between the input and output of a step-down converter operated in this way is greater than half the instantaneous input voltage, the minimum of the step-down switch voltage at time t4 is at or even below its zero line due to said reverse oscillation. This meant that the step-down converter switch M1 could even be switched on completely without loss, which is clearly not the case according to FIG. 5b, visible from the residual voltage Vdump to be switched. Responsible for this is firstly the forward diode D A G2 in series with the buck converter switch M1 and secondly the fact that the total voltage Vs1 is always considered across an entire switch, i.e. here the voltage across the series circuit of buck converter switch M1 and forward diode or lower glow prevention diode D A G2 taken together as shown in FIG. 4. The deeper cause for all this is the parasitic parallel capacitances of the power semiconductors, here in particular the capacitance Cm1 of the step-down converter switch M1 and the capacitance Cdag2 of the lower corona avoidance diode D AG2 . A diode path that is always present, for example that of the forward diode D AG 2, leads to uneven charging of these parasitic parallel capacitances, in the example when the buck converter switch M1 is switched off to the fact that only the switch parallel capacitance Cm1 (not shown) is charged and, because the charging current required for this in Flow direction can flow through D AG 2, the (also not shown) diode parallel capacitance Cdag2 not at all. The rising edge in the step-down switch voltage Vm1 from the middle graph in FIG. 5b and its high level on V_bus thus describe said sum voltage Vs1 and at the same time also the step-down switch voltage Vm1 as such, are therefore labeled Vm1=Vs1. Before the buck converter switch is switched on again, however, the inverse current required to discharge its parallel capacitance Cm1 for the purpose of residual voltage reduction is blocked by the forward diode D AG2 , which is why the above half cosine ringback only describes the buck switch voltage Vm1 alone. The sum voltage Vs1, on the other hand, can oscillate significantly further downwards, as shown in dashed lines, because the only path of a current that can discharge Cm1 as shown must lead AG2 via its parallel capacitance Cdag2 due to the reverse direction of D, which means a significantly larger change in the sum voltage Vs1 than driving force required. The difference between Vm1 and Vs1 is the
Spannung, auf die sich die Glimmvermeidungsdioden-Parallelkapazität Cdag2 auflädt, und entspricht somit der Sperrspannung von DAG2. Voltage to which the glow prevention diode parallel capacitance Cdag2 charges, and thus corresponds to the blocking voltage of D AG2 .
Erreicht die Tiefsetzschalterspannung ihr Minimum, und wird der Tiefsetzstellerschalter M1 wie in Figur 5b dargestellt wunschgemäß genau dann oder kurz vor dem zugehörigen Zeitpunkt t4 eingeschaltet, entsteht eine winzige Spitze im Tiefsetzschalterstrom Im1, der aufgrund des Einschaltvorgangs durch die Glimmvermeidungsdioden-Parallelkapazität Cdag2 fließt. Diese Spitze ist jedoch im Inneren des Schalters M1, bspw. eines Leistungstransistors, um ein Vielfaches höher, was von außen jedoch nicht sichtbar oder messbar ist. Denn bei dieser inneren Stromspitze handelt es sich um die Entladung der parasitären Parallelkapazität Cm1 von der Restspannung Vdump auf null (sogenanntes „Charge Dump“), die über keinerlei äußere Leitungen stattfindet. Zu diesem Zeitpunkt ist die gestrichelt eingezeichnete Summenspannung Vs1 aber noch negativ, weshalb die Flussdiode DAG2 weiterhin sperrt. Erst wenn bei eingeschaltetem M1 und wieder positivem Spulenstrom l i die Zeit bis zu einem Zeitpunkt t5 verstrichen ist, ist die parasitäre Diodenparallelkapazität Cdag2 wieder auf null „aufgeladen“, sodass DAG2 einschalten und der Tiefsetzstellerschalter M1 den dann bereits positiven Tiefsetzstellerspulenstrom l i übernehmen kann. If the buck switch voltage reaches its minimum and the buck converter switch M1 is switched on as desired exactly then or shortly before the associated point in time t4, as shown in FIG. However, this peak is many times higher inside the switch M1, for example a power transistor, which is not visible or measurable from the outside. Because this internal current peak is the discharge of the parasitic parallel capacitance Cm1 from the residual voltage Vdump to zero (so-called "charge dump"), which does not take place via any external lines. At this point in time, however, the sum voltage Vs1 drawn in dashed lines is still negative, which is why the forward diode D A G2 continues to block. Only when the time up to a point in time t5 has elapsed with M1 switched on and the coil current l i being positive again is the parasitic diode parallel capacitance Cdag2 “charged” again to zero, so that D AG 2 switch on and the step-down converter switch M1 takes over the step-down converter coil current l i , which is then already positive can.
In Fig. 6 ist parallel zu DAG2 ein weiterer kleiner Kondensator C4 mit einem ähnlichen Kapazitätswert, wie ihn der Resonanzkondensator C41 parallel zur Tiefsetzstellerspule L1 aufweist, oder besonders vorteilhaft mit einem Wert von 100 Pikofarad geschaltet, womit der einzige Unterschied zu Figur 4 benannt ist. Seine Kapazität sollte im Bereich derjenigen der inneren oder parasitären Parallelkapazität Cm1 des Tiefsetzstellerschalters M1 liegen oder kann auch deutlich größer sein als diese. Für einen Tiefsetzstellerschalter M1, der bspw. als MOS-Feldeffekttransistor in Siliziumtechnik ausgeführt ist, kann die Kapazität dieses weiteren kleinen Kondensators C4 besonders vorteilhaft von 22pF bis 330pF reichen. In Fig. 6, another small capacitor C4 is connected in parallel with D AG 2 with a capacitance value similar to that of the resonant capacitor C41 in parallel with the buck converter coil L1, or particularly advantageously with a value of 100 picofarads, which is the only difference to Figure 4 is. Its capacitance should be in the range of that of the internal or parasitic parallel capacitance Cm1 of the step-down converter switch M1, or it can also be significantly larger than this. For a buck converter switch M1, which is designed, for example, as a MOS field effect transistor using silicon technology, the capacitance of this additional small capacitor C4 can particularly advantageously range from 22 pF to 330 pF.
Dann kann, wie Fig. 7 verdeutlicht, die wichtigste Schaltentlastung bei einer Taktung mit einigen dutzenden kHz bis zum Tiefsetzstellerschalter M1 durchdringen, nämlich die Reduktion der Vorwärtsspannung über dem einzuschaltenden Tiefsetzstellerschalter M1 direkt vor dem geplanten Einschaltvorgang auf eine Restspannung Vdump nahe oder idealerweise gleich null, was über die oben schon erläuterte Rückschwingung von außen vorgegeben ist und zur Bezeichnung „Zero Voltage Switching“ oder ZVS führt. Die hier wie auch oben in Figur 5b als Vergleichsfigur gestrichelt eingezeichnete Summenspannung Vs1 hat einen ähnlichen Verlauf wie auch fast alle anderen Größen dort, lediglich die Zeitauflösung ist in der hiesigen Figur 7 nur halb so hoch wie oben. Weil jetzt aber die Gesamtkapazität parallel zur Flussdiode DAG2 deutlich größer ist als oben und insbesondere größer ist als diejenige parasitäre Kapazität Cm1 parallel zum aktiven Leistungstransistor als Tiefsetzstellerschalter M1, folgt die Tiefsetzschalterspannung Vm1 dieser Summenspannung Vs1 viel besser als oben. Diese größere Kapazität C4+Cdag2 kann bei gleichem Summenspannungsverlauf Vs1 als treibende Kraft viel mehr des zum Entladen der Transistor-Parallelkapazität Cm1 nötigen Stroms führen als oben. Dadurch ist die Restspannung Vdump des getakteten Leistungstransistors in Funktion eines Tiefsetzstellerschalters M1 gegenüber oben deutlich reduziert, nämlich fast auf null, und damit sind Einschaltverluste und Funkstöraussendung ebenso reduziert, nämlich annähernd verschwunden. Then, as FIG. 7 makes clear, the most important switching load can be achieved with clocking at a few tens of kHz up to the step-down converter switch M1 penetrate, namely the reduction of the forward voltage across the buck converter switch M1 to be switched on directly before the planned switch-on process to a residual voltage Vdump close to or ideally equal to zero, which is predetermined from the outside via the above-mentioned back oscillation and leads to the designation "zero voltage switching" or ZVS. The total voltage Vs1 shown here as a dashed line in FIG. 5b as a comparison figure has a similar profile to almost all other variables there, only the time resolution in FIG. 7 here is only half as high as above. However, because the total capacitance parallel to the forward diode D A G2 is significantly greater than above and in particular greater than the parasitic capacitance Cm1 parallel to the active power transistor as buck converter switch M1, the buck switch voltage Vm1 follows this sum voltage Vs1 much better than above. This larger capacitance C4+Cdag2 can conduct much more of the current required to discharge the transistor parallel capacitance Cm1 than above, with the same total voltage curve Vs1 as the driving force. As a result, the residual voltage Vdump of the clocked power transistor in the function of a buck converter switch M1 is significantly reduced compared to above, namely almost to zero, and thus turn-on losses and radio interference emissions are also reduced, namely almost disappeared.
Das Prinzip dahinter ist eine konstruktiv gesteuerte Anhäufung der Rückschwingungsspannung über dem Streckenabschnitt des inneren Schaltkreises, zu dem am wenigsten Kapazität parallel wirkt. Zum inneren Schaltkreis zählen gemäß Figur 6 der Zwischenkreiskondensator C36, die obere Glimmvermeidungsdiode DAGI, die Freilaufdiode D43, die untere Glimmvermeidungsdiode oder Flussdiode DAG2, der Leistungs-MOS- Feldeffekttransistor M1 als aktiv getakteter Tiefsetzstellerschalter und die Masseleitung GND. Gemäß obiger Erklärung zur wichtigsten Schaltentlastung muss die kleinste Kapazität parallel zu M1 wirken, um dort am meisten der Rückschwingspannung kumulieren zu können. Dafür ist parallel zu DAG2 bereits C4 geschaltet. Parallel zur Freilaufdiode D43 wirken C41 und der Speicherkondensator C3 am Ausgang der Schaltstufe. Bis hierher ist jedoch parallel zu DAGI gar keine Kapazität geschaltet, und ihre parasitäre Kapazität ist vernachlässigbar. Also würde sich gemäß obigem Prinzip am meisten Rückschwingspannung dort kumulieren, wo sie nicht brauchbar ist, und nicht über M1. Daher kann ein weiterer kleiner Kondensator mit einer Kapazität im Allgemeinen von 22pF bis 330pF oder besonders vorteilhaft mit einer Kapazität von 100 Pikofarad auch zur oberen Glimmvermeidungsdiode DAGI parallelgeschaltet sein (nicht dargestellt). The principle behind this is a constructively controlled accumulation of the ringback voltage across the section of the internal circuit with the least capacitance acting in parallel. According to FIG. 6, the internal circuit includes the intermediate circuit capacitor C36, the upper glow prevention diode D A GI, the freewheeling diode D43, the lower glow prevention diode or flow diode D AG 2, the power MOS field effect transistor M1 as an actively clocked buck converter switch and the ground line GND. According to the above explanation for the most important switching load, the smallest capacitance must act parallel to M1 in order to be able to accumulate the most of the ringback voltage there. For this, C4 is already connected in parallel to D AG 2. C41 and the storage capacitor C3 act in parallel with the freewheeling diode D43 at the output of the switching stage. Up to this point, however, no capacitance at all is connected in parallel with D AG I and its parasitic capacitance is negligible. So according to the above principle, the most would change Accumulate ringback voltage where it is not useful and not across M1. Therefore, another small capacitor with a capacity in general of 22pF to 330pF or particularly advantageously with a capacity of 100 picofarads can also be connected in parallel to the upper corona avoidance diode D A GI (not shown).
Unter Einbeziehung des äußeren Schaltkreises auf der rechten Seite der Figur 6 wird dies jedoch hinfällig. Denn die Serienschaltung der Kondensatoren C3, C51, C52 und C36 ist über den Umweg der Masseleitung GND zur oberen Glimmvermeidungsdiode bereits parallelgeschaltet und bildet eine deutlich größere Kapazität als die besagten 100 Pikofarad. Hinzu kommt, dass der Funkentstörkondensator C51 durch die parasitären Kapazitäten C5 bis C32 zwischen LED-Modulkühlung und allen LED-Anschlüssen auf der Modulplatine vergrößert wird, deretwegen die verbesserte getaktete Ausgangsschaltstufe überhaupt angegeben ist. However, when the external circuitry on the right-hand side of Figure 6 is included, this becomes obsolete. Because the series connection of the capacitors C3, C51, C52 and C36 is already connected in parallel to the upper glow prevention diode via the detour of the ground line GND and forms a significantly larger capacitance than the 100 picofarads mentioned. In addition, the radio interference suppression capacitor C51 is increased by the parasitic capacitances C5 to C32 between the LED module cooling and all LED connections on the module circuit board, which is why the improved clocked output switching stage is specified at all.
Eine weitere Neuheit in Figur 7 im Vergleich zu Figur 5b ist ein kleines Stück Tiefsetzschalterstrom direkt nach dem Einschalten des Tiefsetzstellerschalters M1 zum Zeitpunkt t4. Dieses kleine Stromstück fließt durch den Flussdioden- Parallelkondensator C4, um diesen zu entladen, damit die Flussdiode DAG2 zum Zeitpunkt t5 wieder einschalten kann. Das Stromstück hat die gleiche Form wie der Verlauf des Tiefsetzstellerspulenstroms l i direkt darunter im dritten Graphen, also ist es ein genauer Bruchteil dieses Stroms. Der andere Teil davon fließt durch den Resonanzkondensator C41, und die Höhe der Stufe im Tiefsetzschalterstrom Im1 beim Einschalten der Flussdiode DAG2 zum Zeitpunkt t5 beziffert den Wert des Stroms durch den Resonanzkondensator C41. A further novelty in FIG. 7 compared to FIG. 5b is a small piece of buck switch current immediately after the buck converter switch M1 has been switched on at time t4. This small piece of current flows through the forward diode parallel capacitor C4 to discharge it so that the forward diode D A G2 can turn on again at time t5. The current slice has the same shape as the waveform of the buck inductor current l i just below in the third graph, so it is an exact fraction of that current. The other part of it flows through the resonance capacitor C41, and the magnitude of the step in the buck switch current Im1 when the forward diode D AG 2 turns on at time t5 quantifies the value of the current through the resonance capacitor C41.
Fig. 8a stellt das Prinzipschaltbild eines gesamten LED-Betriebsgerätes dar, wobei zwei der angegebenen getakteten Ausgangsschaltstufen für zwei voneinander unabhängige Ausgangskanäle vorgesehen sind, und wobei die leistungsfaktorkorrigierende Eingangsstufe des Betriebsgeräts durch einen SEPIC gebildet ist, wie es auch schon bei einer kompletten vorausgegangenen Betriebsgerätefamilie der Anmelderin für klassische Lampen gegeben war. Somit gilt obige Aussage „um daraus zusammen mit der fast unveränderten Eingangsstufe ein LED-Betriebsgerät zu formen“ auch hier. Netzversorgungseingang, Funkstörfilter, Gleichrichtschaltung als Grätz-Brücke und ihr Abschlusskondensator C1 sind hier auf der linken Seite in dem Spannungsquellensymbol V_in subsummiert für eine gleichgerichtete Netzwechselspannung, die einer pulsierenden Gleichspannung entspricht, weshalb diese zusätzlich mit + und - gekennzeichnet ist. Die darauffolgende Eingangsdrossel L2 stellt zusammen mit dem aktiven PFC-Schalter M3 den hochsetzenden Teil des SEPICs dar, seine Gleichrichterdiode D36 zusammen mit der Speicherspule L3 den tiefsetzenden. Dazwischen befindet sich der SEPIC- typische Binnenkondensator C37, der immer auf den Momentanwert der gleichgerichteten Netzspannung V_in aufgeladen ist. Die beiden Drosseln L2 und L3 können miteinander gekoppelt sein, wobei die zum Binnenkondensator C37 hinzeigenden Wicklungsenden die Orientierung geben. Ferner kann die Speicherspule L3 durch einen Isolationstransformator gebildet sein. Eine solche SEPIC-Eingangsstufe hat zu ihrer Isolierbarkeit den weiteren Vorteil, dass sie neben einer Leistungsfaktorkorrektur auch Zwischenkreisspannungen erzeugen kann, die niedriger als die Netzspitzenspannung sind sowie gleichzeitig richtige Polung und richtigen Massebezug aufweisen. SEPIC-Eingangsstufen weisen also einen weiten Ausgangsspannungsbereich auf, bei dem die Ausgangsspannung (V_bus) kleiner und größer als die pulsierende Gleichspannung (V_in) werden kann. Damit kann eine beliebige Zwischenkreisspannung V_bus eingestellt werden, die jeweils etwas höher als die Ausgangsspannung Vc3a bzw. Vc3b ist, die der Vorwärtsspannung des an das betrachtete Betriebsgerät gerade angeschlossenen LED-Moduls „a“ bzw. „b“ entspricht, damit der Tiefsetzsteller in der angegebenen Ausgangsschaltstufe überhaupt ordnungsgemäß funktioniert und den Netzbrumm ausregeln kann, oder die jeweils etwas mehr als doppelt so hoch wie die Ausgangsspannung Vc3a bzw. Vc3b des betrachteten Betriebsgeräts ist, damit derselbe Tiefsetzsteller nicht nur ordnungsgemäß funktioniert, sondern dabei auch noch das Verlust- und funkstörminimierende ZVS einhält. Schließlich sind sogar Mischformen daraus möglich bis hin zu einer Echtzeit-Zwischenkreisspannungsoptimierung mit dem Ziel einer globalen Verlustminimierung, die Eingangsstufe einschließend. Statt des SEPICs kann als Leistungsfaktorkorrektor genauso gut ein einfacher Hochsetzsteller eingesetzt sein (nicht dargestellt), wenn sichergestellt ist, dass die Ausgangsspannung Vc3a, die der Vorwärtsspannung des Moduls „a“ bestehend zumindest aus den Leuchtdioden D2 bis D5 entspricht, und zugleich die Ausgangsspannung Vc3b, die der Vorwärtsspannung des Moduls „b“ bestehend zumindest aus den Leuchtdioden D6 bis D9 entspricht, größer als zumindest die Hälfte einer Zwischenkreisspannung V_bus ist, die ein Hochsetzsteller bei gegebenen Netzspannungen minimal herstellen kann. Fig. 8a shows the basic circuit diagram of an entire LED operating device, with two of the specified clocked output switching stages being provided for two independent output channels, and with the power factor-correcting input stage of the operating device being formed by a SEPIC, as was already the case with a complete preceding operating device family of Applicant for classic lamps was given. The above statement "in order to form an LED control gear together with the almost unchanged input stage" also applies here. Mains supply input, radio interference filter, rectification circuit as a Grätz bridge and its terminating capacitor C1 are subsumed here on the left-hand side in the voltage source symbol V_in for a rectified mains AC voltage, which corresponds to a pulsating DC voltage, which is why it is also marked with + and -. The following input choke L2 together with the active PFC switch M3 represents the step-up part of the SEPIC, its rectifier diode D36 together with the storage coil L3 the step-down. In between is the SEPIC-typical internal capacitor C37, which is always charged to the instantaneous value of the rectified mains voltage V_in. The two chokes L2 and L3 can be coupled to one another, with the winding ends pointing towards the internal capacitor C37 providing the orientation. Furthermore, the storage coil L3 can be formed by an isolation transformer. A SEPIC input stage of this type has the additional advantage that, in addition to power factor correction, it can also generate intermediate circuit voltages that are lower than the mains peak voltage and at the same time have the correct polarity and correct ground reference. SEPIC input stages therefore have a wide output voltage range in which the output voltage (V_bus) can become smaller and larger than the pulsating DC voltage (V_in). This means that any intermediate circuit voltage V_bus can be set, which is slightly higher than the output voltage Vc3a or Vc3b, which corresponds to the forward voltage of the LED module "a" or "b" just connected to the control gear under consideration, so that the step-down converter in the specified output switching stage works properly at all and can regulate the mains hum, or which is a little more than twice as high as the output voltage Vc3a or Vc3b of the control gear under consideration, so that the same step-down converter not only works properly, but also the ZVS, which minimizes losses and radio interference adheres to Finally, mixed forms of this are even possible, up to real-time intermediate circuit voltage optimization with the aim of global loss minimization, including the input stage. Instead of the SEPIC, a simple step-up converter can be used as a power factor corrector (not shown), if it is ensured that the output voltage Vc3a, the corresponds to the forward voltage of module "a" consisting at least of the light-emitting diodes D2 to D5, and at the same time the output voltage Vc3b, which corresponds to the forward voltage of module "b" consisting at least of the light-emitting diodes D6 to D9, is greater than at least half of an intermediate circuit voltage V_bus , which a step-up converter can generate at the given mains voltage.
Die beiden angegebenen Ausgangsschaltstufen sind parallel an den Zwischenkreiskondensator C36 angeschlossen, der die Eingangsstufe zu ihrer Last hin und gleichzeitig beide Ausgangsschaltstufen zu ihrer Spannungsquelle hin abschließt. Solche Schaltungen werden für sogenannte Tunable-White- Anwendungen benötigt, bei denen das LED-Modul zwei voneinander isolierte parallele Kanäle aufweist, die mit Leuchtdioden unterschiedlicher Lichtfarbe, unterschiedlicher Farbtemperatur oder unterschiedlichen Farbortes bestückt sind. Ein Kanal ist dabei jeweils einheitlich bestückt, also alle Leuchtdioden D2 bis D5 bspw. als warmweiße und alle Leuchtdioden D6 bis D9 bspw. als kaltweiße Leuchtdioden. Auf diese Weise lässt sich die Farbtemperatur des vom Modul abgestrahlten Lichts unabhängig von einer Summenhelligkeit desselben Lichts verstellen, womit beispielsweise „Human Centric Lighting“ realisiert werden kann.The two specified output switching stages are connected in parallel across the intermediate circuit capacitor C36, which terminates the input stage to its load and simultaneously terminates both output switching stages to their voltage source. Such circuits are required for so-called tunable white applications, in which the LED module has two parallel channels that are isolated from one another and are equipped with light-emitting diodes of different light colors, different color temperatures or different color locations. In this case, each channel is equipped uniformly, ie all LEDs D2 to D5, for example, as warm-white LEDs and all LEDs D6 to D9, for example, as cold-white LEDs. In this way, the color temperature of the light emitted by the module can be adjusted independently of a total brightness of the same light, which can be used, for example, to implement "human-centric lighting".
Im Unterschied zu den Figuren 4 und 6 ist hier jede Freilaufdiode D43a und D43b mit der Anode der zugehörigen oberen Glimmvermeidungsdiode DAGia und DAGib verbunden anstatt mit ihrer Kathode. In contrast to FIGS. 4 and 6, each freewheeling diode D43a and D43b is connected here to the anode of the associated upper glow prevention diode D A Gia and D AG ib instead of to its cathode.
Dies wird in Fig. 8b revidiert. Dort sind die Freilaufdioden D43a und D43b wie in den Figuren 4 und 6 wieder mit den Kathoden ihrer zugehörigen oberen Glimmvermeidungsdioden DAGia und DAGib verbunden. Den Freilaufphasen beider Tiefsetzsteller steht dann jeweils eine Diodenflußspannung weniger entgegen, wodurch sich der Wirkungsgrad beider Ausgangsschaltstufen und damit der Wirkungsgrad eines entsprechend aufgebauten Betriebsgeräts verbessert. Diese Anordnung ist genauso wie diejenige von Figur 8a dann besonders vorteilhaft, wenn daran zwei separate LED-Module mit ihrer jeweiligen Lichtfarbe angeschlossen sind, die unterschiedliche Impedanzen zur Schutzerde aufweisen können. Fig. 8c schließlich zeigt eine Weiterbildung der Anordnung aus der vorausgehenden Figur, in der die beiden separaten oberen Glimmvermeidungsdioden in eine gemeinsame solche DAGI verschmolzen sind. Dies spart Platz und Kosten, kann aber ein sogenanntes „Glimmübersprechen“ zwischen separaten daran angeschlossenen LED-Moduln erleichtern. Sind beide Farbkänale jedoch auf ein- und demselben Modul verdrahtet, hat dieses Modul also einen gemeinsamen Anodenanschluss und getrennt nur die beiden Kathodenanschlüsse, kann ein „Glimmübersprechen“ nicht mehr von einem dafür vorgesehenen Betriebsgerät eingegrenzt werden, und ist für die Versorgung und Steuerung eines solchen Kombimoduls folglich diese Anordnung als eine besonders vorteilhafte einsetzbar. This is revised in Figure 8b. There, as in FIGS. 4 and 6, the freewheeling diodes D43a and D43b are again connected to the cathodes of their associated upper glow prevention diodes D A Gia and D AG ib. The freewheeling phases of both step-down converters are then opposed by one less diode forward voltage, which improves the efficiency of both output switching stages and thus the efficiency of a correspondingly constructed operating device. This arrangement, like that of FIG. 8a, is particularly advantageous when two separate LED modules with their respective light colors are connected to it, which can have different impedances to protective earth. Finally, FIG. 8c shows a further development of the arrangement from the previous figure, in which the two separate upper glow prevention diodes are merged into a common such D A GI. This saves space and costs, but can facilitate so-called "glow crosstalk" between separate LED modules connected to it. However, if both color channels are wired to one and the same module, i.e. if this module has a common anode connection and only the two cathode connections are separate, "glow crosstalk" can no longer be limited by an operating device provided for this purpose, and is responsible for the supply and control of such Consequently, this arrangement can be used as a particularly advantageous combination module.
BEZUGSZEICHENLISTSE REFERENCE LIST
1 , 2, 3, 4, 5, 6 Zeitpunkte innerhalb einer Periode einer1 , 2, 3, 4, 5, 6 points in time within a period of a
Netzwechselspannung mains AC voltage
C1 Abschlusskondensator einer netzseitigen GleichrichtschaltungC1 Terminating capacitor of a mains-side rectification circuit
C3 *) Speicherkondensator zwischen den Ausgangsanschlüssen der Ausgangsschaltstufe C3 *) storage capacitor between the output terminals of the output switching stage
C4 ZVS-Kondensator parallel zur unteren Flussdiode C4 ZVS capacitor in parallel with bottom flux diode
C5 bis C35 Parasitäre Kapazitäten auf einem LED-Modul C5 to C35 Parasitic capacitances on an LED module
C36 Zwischenkreiskondensator C36 intermediate circuit capacitor
C37 Binnenkondensator eines SEPICs als PFC C37 internal capacitor of a SEPIC as PFC
C41 Resonanzkondensator parallel zur TiefsetzstellerspuleC41 resonant capacitor in parallel with buck converter coil
Cdag2 parasitäre Parallelkapazität einer Flussdiode (zeichnerisch nicht dargestellt) Cdag2 parasitic parallel capacitance of a flow diode (not shown in the drawing)
C51 Funkentstörkondensator zwischen einem Minuspol für den Kathodenkontakt eines LED-Moduls und SchutzerdeC51 RFI capacitor between a negative pole for the cathode contact of an LED module and protective earth
C52 Funkentstörkondensator zwischen Schutzerde undC52 radio interference suppression capacitor between protective earth and
Schaltungsmasse circuit ground
Cm1 parasitäre Ausgangs-Parallelkapazität einesCm1 parasitic output parallel capacitance of a
Leistungstransistors (zeichnerisch nicht dargestellt) power transistor (not shown in the drawing)
D1 bis D30 Leuchtdioden D1 to D30 LEDs
D31 bis D34 Dioden der netzseitigen Gleichrichtschaltung D31 to D34 diodes of the mains-side rectification circuit
D36 Diode, die als Abschluss der PFC den Zwischenkreiskondensator C36 nachlädt D36 Diode that recharges the intermediate circuit capacitor C36 to terminate the PFC
D43 *) Freilaufdiode der Ausgangsschaltstufe D43 *) Freewheeling diode of the output switching stage
DAGI *) obere Fluss- oder Glimmvermeidungsdiode DAGI *) upper flow or glow prevention diode
DAG2 *) untere Fluss- oder Glimmvermeidungsdiode DAG2 *) lower flow or glow prevention diode
GND Leitung(-en) oder Potenzial einer Schaltungsmasse GND line(s) or potential of a circuit ground
IAN Anodenstrom aus einem LED-Modul herauskommend IAN Anode current coming out of an LED module
IKA Kathodenstrom aus einem LED-Modul herauskommendIKA cathode current coming out of an LED module
In Strom durch die Tiefsetzstellerspule In current through the buck converter coil
Im1 Strom durch den Tiefsetzstellerschalter Im1 current through the buck converter switch
IPE Erdungsstrom aus einem LED-Modul herauskommendIPE Earth current coming out of an LED module
L1 *) Tiefsetzstellerspule L1 *) Buck converter coil
L2 Hochsetzstellerspule L2 boost coil
L3 Speicherspule für SEPIC L3 storage coil for SEPIC
LED+ *) Positiver Ausgang oder Anschluss oder Pluspol derLED+ *) Positive output or connection or positive pole of
Ausgangsschaltstufe für den Anodenkontakt eines LED- Moduls Output switching stage for the anode contact of an LED module
LED- *) Negativer Ausgang oder Anschluss oder Minuspol der Ausgangsschaltstufe für den Kathodenkontakt eines LED- Moduls LED- *) Negative output or connection or negative pole of the output switching stage for the cathode contact of an LED module
M1 *) Tiefsetzstellerschalter M1 *) Buck converter switch
M2 Synchronschalter anstelle der Freilaufdiode D43 M2 synchronous switch instead of freewheeling diode D43
M3 Hochsetzsteller- oder PFC-Schalter M3 boost converter or PFC switch
MAG Dimmschalter t1 , t2, t3, t4, t5 Zeitpunkte innerhalb einer Taktperiode der Ausgangsschaltstufe V1 Netzwechselspannung MAG dimmer switch t1, t2, t3, t4, t5 Points in time within a clock period of the output switching stage V1 Mains AC voltage
VT negative Halbschwingung der NetzwechselspannungVT negative half wave of the AC mains voltage
V_bus Zwischenkreisspannung, auf die C36 aufgeladen istV_bus intermediate circuit voltage to which C36 is charged
Vc3 *) Ausgangsspannung, auf die Speicherkondensator C3, C3a oder C3b aufgeladen ist Vc3 *) Output voltage to which storage capacitor C3, C3a or C3b is charged
Vdump Restspannung beim Einschalten des TiefsetzstellerschaltersVdump Residual voltage when the buck switch is turned on
M1 M1
V_in gleichgerichtete Netzwechselspannung V1 V_in Rectified mains AC voltage V1
Vm1 Blockierspannung des Tiefsetzstellerschalters M1 Vs1 Spannung über der Serienschaltung aus DAG2 und M1Vm1 Blocking voltage of the buck converter switch M1 Vs1 Voltage across the series connection of DAG2 and M1
*) Bei mehreren Ausgangsschaltstufen können den entsprechenden Bezugzeichen die Indizes „a“ oder „b“ angehängt sein. *) If there are several output switching stages, the indices "a" or "b" can be added to the corresponding reference symbols.

Claims

PATENTANSPRÜCHE Schaltungsanordnung zum Betreiben mindestens einer LED, aufweisend:PATENT CLAIMS Circuit arrangement for operating at least one LED, having:
- einen Eingang zum Eingeben einer Netzwechselspannung (V1 ) - an input for entering an AC line voltage (V1)
- einen inversen Tiefsetzsteller (L1 , M1 , D43, C3) zum Einstellen eines geeigneten Betriebsstromes für die mindestens eine LED, wobei der inverse Tiefsetzsteller eine erste (DAGI) und eine zweite (DAG2) Glimmvermeidungsdiode zur Vermeidung von kapazitiven Verschiebungsströmen gegenüber einer Schutzerde im abgeschalteten Zustand der Schaltungsanordnung aufweist, - An inverse step-down converter (L1, M1, D43, C3) for setting a suitable operating current for the at least one LED, the inverse step-down converter having a first (DAGI) and a second (DAG2) glow prevention diode to avoid capacitive displacement currents compared to a protective earth in the switched-off has the state of the circuit arrangement,
- einen ersten (LED+) und einen zweiten (LED-) Ausgangsanschluss zum Betreiben einer Last (D1 ... D30), wobei die erste oder die zweite Glimmvermeidungsdiode in Serie zum ersten Ausgangsanschluss (LED+) geschaltet ist, und die zweite-oder die erste Glimmvermeidungsdiode in Serie zu einem Schalttransistor (M1 ) des inversen Tiefsetzstellers (L1 , M1 , D43, C3) geschaltet ist, wobei eine Eingangsspannung (V_bus) des inversen Tiefsetzstellers (L1 , M1 , D43, C3) gegenüber seiner Ausgangsspannung (Vc3) zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgangsanschluss über mehr als 95% aller Betriebszeiten um mehr als 5% abweicht. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Gleichrichtschaltung (D31 , D32, D33, D34) zum Gleichrichten der Netzwechselspannung (V1 ) in eine pulsierende Gleichspannung (V_in) und eine auf die Gleichrichtschaltung folgende Leistungsfaktorkorrekturschaltung (L2, M3, [C37, L3,] D36) zum Einstellen des Netzleistungsfaktors auf einen den lokalen Vorschriften genügenden Wert aufweist. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsfaktorkorrekturschaltung (L2, M3, C37, L3, D36) einen weiten Ausgangsspannungsbereich aufweist, bei dem die Ausgangsspannung (V_bus) der Leistungsfaktorkorrekturschaltung (L2, M3, C37, L3, D36) kleiner und größer als die pulsierende Gleichspannung (V_in) werden kann. Schaltungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Anschlüsse einer Freilaufdiode (D43) des inversen Tiefsetzstellers (L1 , M1 , D43, C3) mit jeweils einer der Glimmvermeidungsdioden (DAGI, DAG2) in direkter Verbindung stehen, um Freilaufphasen des Tiefsetzstellers von Aktivitäten der Gleichrichtschaltung (D31 , D32, D33, D34) zu entkoppeln. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode der Freilaufdiode (D43) mit der Anode der zweiten Glimmvermeidungsdiode (DAG2) verbunden ist, um einen Strom in einer Tiefsetzstellerspule (L1 ) in einer Richtung bestmöglich schalten und gleichzeitig in der Gegenrichtung sicher sperren zu können. Schaltungsanordnung gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode der Freilaufdiode (D43) mit der Kathode der ersten Glimmvermeidungsdiode (DAGI) verbunden ist, um einen Freilaufpfad zu verkürzen und so den Wirkungsgrad der Schaltungsanordnung zu erhöhen. Schaltungsanordnung gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Tiefsetzstellerspule (L1 ) ein erster Resonanzkondensator (C41) parallelgeschaltet ist, um die Ausschaltverluste eines taktenden Leistungstransistors (M1 ) des inversen Tiefsetzstellers zu reduzieren. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten Glimmvermeidungsdiode (DAG2) ein zweiter Resonanzkondensator (C4) parallelgeschaltet ist, um die Einschaltverluste des taktenden Leistungstransistors (M1 ) zu reduzieren. - a first (LED+) and a second (LED-) output terminal for operating a load (D1 ... D30), wherein the first or the second corona avoidance diode is connected in series to the first output terminal (LED+), and the second-or the first corona avoidance diode is connected in series to a switching transistor (M1) of the inverse buck converter (L1, M1, D43, C3), with an input voltage (V_bus) of the inverse buck converter (L1, M1, D43, C3) compared to its output voltage (Vc3) between the first and the second output port differs by more than 5% over more than 95% of all operating times. Circuit arrangement according to Claim 1, characterized in that it further comprises a rectification circuit (D31, D32, D33, D34) for rectifying the mains AC voltage (V1) into a pulsating DC voltage (V_in) and a power factor correction circuit (L2, M3, [C37 , L3,] D36) for setting the grid power factor to a value that satisfies local regulations. Circuit arrangement according to Claim 2, characterized in that the power factor correction circuit (L2, M3, C37, L3, D36) has a wide output voltage range in which the output voltage (V_bus) of the power factor correction circuit (L2, M3, C37, L3, D36) is smaller and larger than the pulsating DC voltage (V_in). Circuit arrangement according to one of Claims 1 to 3, characterized in that both connections of a freewheeling diode (D43) of the inverse buck converter (L1 , M1 , D43, C3) are directly connected to one of the glow prevention diodes (DAGI, DAG2) in order to avoid freewheeling phases of the To decouple buck converter activities of the rectifier circuit (D31, D32, D33, D34). Circuit arrangement according to Claim 4, characterized in that the anode of the freewheeling diode (D43) is connected to the anode of the second glow prevention diode (DAG2) in order to switch a current in a buck converter coil (L1) in the best possible way in one direction and at the same time reliably block it in the opposite direction can. Circuit arrangement according to one of the preceding claims 4 or 5, characterized in that the cathode of the freewheeling diode (D43) is connected to the cathode of the first corona avoidance diode (DAGI) in order to shorten a freewheeling path and thus increase the efficiency of the circuit arrangement. Circuit arrangement according to one of the preceding claims 5 or 6, characterized in that the step-down converter coil (L1) is connected in parallel with a first resonance capacitor (C41) in order to reduce the turn-off losses of a clocking power transistor (M1) of the inverse step-down converter. Circuit arrangement according to Claim 7, characterized in that a second resonance capacitor (C4) is connected in parallel with the second glow prevention diode (DAG2) in order to reduce the turn-on losses of the clocking power transistor (M1).
PCT/EP2022/081042 2022-01-17 2022-11-08 Output switching stage with glow avoidance WO2023134898A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022200431.0A DE102022200431A1 (en) 2022-01-17 2022-01-17 OUTPUT STAGE WITH GLOW PREVENTION
DE102022200431.0 2022-01-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023134898A1 true WO2023134898A1 (en) 2023-07-20

Family

ID=84363211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2022/081042 WO2023134898A1 (en) 2022-01-17 2022-11-08 Output switching stage with glow avoidance

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102022200431A1 (en)
WO (1) WO2023134898A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015202370A1 (en) 2015-02-10 2016-08-11 Osram Gmbh Circuit arrangement for operating semiconductor light sources
DE102015106268A1 (en) 2015-04-23 2016-10-27 Siteco Beleuchtungstechnik Gmbh Circuit and method for driving a grounded LED module
DE102016119448A1 (en) 2016-10-12 2018-04-12 Siteco Beleuchtungstechnik Gmbh LED module for reducing glare
US20190182922A1 (en) * 2017-12-13 2019-06-13 Stmicroelectronics International N.V. Led control and driving circuit capable of both analog and digital dimming
EP3376834B1 (en) 2017-03-16 2020-08-05 OSRAM GmbH Lighting system and related electronic converter
DE102019207182A1 (en) 2019-05-16 2020-11-19 Osram Gmbh LED DRIVERS WITH SAFETY LOW VOLTAGE AND MEANS TO PREVENT GLIMING EFFECTS
WO2021057851A1 (en) * 2019-09-24 2021-04-01 上海晶丰明源半导体股份有限公司 Control circuit with high power factor and ac/dc conversion circuit

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015202370A1 (en) 2015-02-10 2016-08-11 Osram Gmbh Circuit arrangement for operating semiconductor light sources
DE102015106268A1 (en) 2015-04-23 2016-10-27 Siteco Beleuchtungstechnik Gmbh Circuit and method for driving a grounded LED module
DE102016119448A1 (en) 2016-10-12 2018-04-12 Siteco Beleuchtungstechnik Gmbh LED module for reducing glare
EP3376834B1 (en) 2017-03-16 2020-08-05 OSRAM GmbH Lighting system and related electronic converter
US20190182922A1 (en) * 2017-12-13 2019-06-13 Stmicroelectronics International N.V. Led control and driving circuit capable of both analog and digital dimming
DE102019207182A1 (en) 2019-05-16 2020-11-19 Osram Gmbh LED DRIVERS WITH SAFETY LOW VOLTAGE AND MEANS TO PREVENT GLIMING EFFECTS
WO2021057851A1 (en) * 2019-09-24 2021-04-01 上海晶丰明源半导体股份有限公司 Control circuit with high power factor and ac/dc conversion circuit

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022200431A1 (en) 2023-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2526738A1 (en) Circuit arrangement for operating at least two semiconductor light sources
DE202012013599U1 (en) Driver circuit for solid state light source lamp with reduced form factor
EP2089961A1 (en) Self-oscillating dc-dc converter and method therefor
DE102010009843A1 (en) Resonance transition boost power circuit with critical conduction
DE112008000245T5 (en) Electronic charge pump type ballast for use at low input voltage
DE102009008635A1 (en) Circuit arrangement for converting an input AC voltage into a DC voltage, retrofit lamp with such a circuit arrangement, and lighting system
DE112018001847T5 (en) CONSTANT OUTPUT CURRENT LED DRIVER
DE102014106869B4 (en) LED lighting device and lighting device
EP0808085B1 (en) High frequency operating circuit with improved electromagnetic compatibility for low pressure discharge lamps
EP1583402B1 (en) Control of lighting devices with a central AC/DC cascaded converter
DE102017214056B3 (en) Driver circuit for a light-emitting diode arrangement and lighting device and motor vehicle
DE202013004095U1 (en) LED lighting system
DE19914505A1 (en) Circuit for correcting power factor for gas discharge lamp balast power supply has at least one further diode between storage capacitor and rectifier that discharging of storage capacitor by rectifier is prevented
DE102004045514A1 (en) Circuit arrangement for operating at least one light source
WO2023134898A1 (en) Output switching stage with glow avoidance
DE3417194A1 (en) CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CONTROLLING THE PERFORMANCE OF A DC-POWERED CONSUMER, IN PARTICULAR FOR THE INSTRUMENT LIGHTING OF A MOTOR VEHICLE
EP1297614A1 (en) Electronic transformer
EP3487055B1 (en) Auxiliary power supply
DE102004047372A1 (en) Converter circuit with class E converter modules
WO2014172734A1 (en) Operating circuit for leds
EP0671867B1 (en) Circuit for operating a discharge lamp
WO2010040542A1 (en) Driver circuit for a semiconductor light source (led)
DE102019107039A1 (en) LED driver with controlled voltage multiplier
EP1553811A2 (en) Circuit arrangement for operating light sources with power factor correction
EP3095298B1 (en) Driver circuit for light sources

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: 22813293

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1