WO2010115687A1 - Circuit assembly and method for operating at least two different types of discharge lamps - Google Patents
Circuit assembly and method for operating at least two different types of discharge lamps Download PDFInfo
- Publication number
- WO2010115687A1 WO2010115687A1 PCT/EP2010/053402 EP2010053402W WO2010115687A1 WO 2010115687 A1 WO2010115687 A1 WO 2010115687A1 EP 2010053402 W EP2010053402 W EP 2010053402W WO 2010115687 A1 WO2010115687 A1 WO 2010115687A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- coupled
- output
- input
- control device
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
- H05B41/14—Circuit arrangements
- H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from DC by means of a converter, e.g. by high-voltage DC
- H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from DC by means of a converter, e.g. by high-voltage DC using static converters
- H05B41/282—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from DC by means of a converter, e.g. by high-voltage DC using static converters with semiconductor devices
- H05B41/2825—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from DC by means of a converter, e.g. by high-voltage DC using static converters with semiconductor devices by means of a bridge converter in the final stage
Definitions
- the present invention relates to a circuit arrangement for operating at least two different types of discharge lamps, the operation of which requires a different lamp current, having an input with a first and a second input terminal for coupling to a DC voltage source, a bridge circuit having a first and a second electro wherein the first and second electronic switches are serially coupled to form a first bridge center between the first and second input terminals, the first and second electronic switches each having a control electrode, a reference electrode, and a working electrode
- An output having a first and a second output terminal for providing an operating voltage for the at least one discharge lamp, a lamp inductor connected in series between the first bridge center and the first output terminal coupled, a resonant capacitor which is coupled between the first output terminal and the second input terminal, a coupling capacitor which is coupled between the second output terminal and the second input terminal, an evaluation device having an input and an output, wherein the input of the evaluation device with a decoupling point is coupled and the evaluation device is designed to provide at its output a correlated with the lamp current size
- High and low pressure discharge lamps are operated for effective operation on electronic ballasts. These devices ensure that the lamp is ignited and then operated with the characteristic of the lamp current.
- Multi-lamp devices are designed for the operation of different lamps, which means that it is possible to choose lamps with different operating data and then operate them on one and the same electronic circuit-breaker. Different principles are known from the prior art, according to which such multi-lamp devices work:
- a shunt resistor is arranged serially to the coupling capacitor or to the discharge lamp, wherein the voltage drop across the shunt resistor represents a measure of the lamp current. Since the voltage drop across the shunt resistor must be subjected to rectification before being further processed in the control device, care should be taken to ensure that this voltage is greater than 0.7 V, since only then does the rectification function via diodes. The signal obtained after the rectification is then used to control the lamp current, that is, the control device varies the operating frequency at which the switches of the bridge circuit are driven with respect to the measured lamp current. Due to the comparatively high voltage which must drop at the shunt resistor in order to operate this principle, a loss-making rich measurement and especially at high lamp currents a poor overall efficiency.
- the lamp current is regulated by means of an AC current measuring amplifier.
- the voltage dropping across a shunt resistor is first supplied to an AC amplifier, with the result that the shunt resistor can be dimensioned smaller. This results in fewer losses.
- the output of the AC amplifier is rectified. Since the amplifier must have a large bandwidth for this purpose, which covers in particular frequencies in the range of 10 kHz to 150 kHz, resulting in a high cost, which is associated with high costs.
- the object of the present invention is to develop a circuit arrangement mentioned above in such a way that it enables reliable operation of different lamp types, that is to say lamp types which require a different lamp current, at low costs.
- the present invention is based on the finding that this object can be achieved if the voltage drop across the coupling capacitor is evaluated to determine a value correlated with the lamp current.
- This is called Auskoppeltician, with the input the evaluation device is coupled, the connection of the coupling capacitor selected, which is coupled to the second output terminal of the circuit arrangement.
- the voltage swing at the coupling capacitor ie the AC voltage component, is proportional to the lamp current.
- the smaller the selected coupling capacitor the greater the voltage drop across the coupling capacitor.
- it is completely unproblematic to find a dimensioning for the coupling capacitor which leads to a voltage swing on the coupling capacitor, which allows a rectification without the interposition of an amplifier.
- the present invention allows control of the lamp current and thus the avoidance of fluctuations in the lamp current without the use of a complex amplifier and without the use of a shunt resistor. It therefore enables the operation of different lamp types on one and the same electronic ballast with high reliability and at low cost.
- the decoupling point represents the point at which the second output terminal is coupled to the coupling capacitor.
- the evaluation device comprises a rectifier, which is coupled between the decoupling point and the first input of the control device. This allows the rectification of the decoupled signal.
- a decoupling capacitor is further provided between the decoupling point and the rectifier. This can be very small, for example, 3.3 nF. As a result, only the ripple voltage proportional to the lamp current, that is, only the alternating current Voltage component, detected at the coupling capacitor and used to determine a proportional to the lamp current size.
- a voltage divider can furthermore be provided.
- the evaluation device preferably further comprises an averaging device coupled serially to the rectifier.
- the control device is supplied with a signal which is proportional to the average value of the lamp current.
- the lamp current can be measured very reliably and thus regulated.
- the rectifier preferably comprises a first and a second diode
- the voltage divider comprises a first and a second ohmic resistance and the mean value forming device the second ohmic resistance of the voltage divider and an auxiliary capacitor, wherein a series circuit of Auskoppelkondensator, first ohmic resistance and first diode is coupled in parallel to the coupling capacitor wherein between the connection point of the first ohmic resistor to the first diode on the one hand and the first input of the control device, the second diode is coupled, wherein a series circuit of the second ohmic resistor and the Hilfskonden- sensor is coupled parallel to the first input of the control device.
- the circuit arrangement further comprises a boost converter with a boost switch, a boost inductance and a boost diode, wherein the boost converter is coupled between the input of the circuit arrangement and the bridge circuit, wherein the voltage provided at the output of the boost converter the intermediate circuit voltage is where a signal correlated with the intermediate circuit voltage is coupled to a second input of the control device, wherein the control device has a third output which is coupled to the boost switch, and the control device is designed to increase the lamp current by varying the intermediate circuit voltage regulate.
- This refinement makes it possible to regulate the lamp current not only via the operating frequency with which the switches of the bridge circuit are actuated, but also via the intermediate circuit voltage. In particular, fluctuations of the mains voltage can thus be compensated.
- Fig. 1 in a schematic representation of an embodiment of a circuit arrangement according to the invention; and Fig. 2 shows the time course of the applied to the switches of the bridge circuit of Fig. 1 signals.
- FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a circuit arrangement according to the invention.
- This comprises an input with a first El and a second input terminal E2, between which a mains voltage U N is applied.
- the input E1, E2 is followed by a rectifier GL, which is designed to rectify the mains voltage U N.
- a boost converter is provided which comprises a boost choke L B , a boost diode D B and a boost switch S B.
- a storage capacitor Cl is provided, which supplies the subsequent circuit part with an intermediate circuit voltage U Zw .
- the following circuit part comprises a half-bridge circuit having a first Sl and a second half-bridge switch S2.
- a first half-bridge center BM1 is formed between the switches Sl and S2.
- a lamp inductor L D is coupled between the half-bridge center BM1 and a first output terminal A1 of the circuit arrangement.
- a discharge lamp La is coupled, which is flowed through in operation by the lamp current IL a .
- the first lamp terminal Al is coupled to a reference potential via a resonance capacitor C R
- the second lamp terminal A 2 is likewise coupled to the reference potential via a coupling capacitor C K i.
- the coupling capacitor C K i is flowed through by a current I C ⁇ i, which substantially corresponds to the lamp current I La .
- a second coupling capacitor C K 2 can optionally be provided.
- the voltage U C ⁇ i dropping across the capacitor C K i is supplied to an evaluation device 10 whose output is coupled to a microcontroller 12.
- the evaluation device 12 comprises a decoupling capacitor C m , which ensures that only the AC voltage component of the voltage U C ⁇ i is coupled out.
- This AC voltage component of the voltage U C ⁇ i the lamp current I La proportional.
- This AC voltage component is subsequently divided down using a voltage divider R3, R4 and rectified by means of a half-wave rectifier comprising the diodes D1 and D2.
- a capacitor C2 which is connected in parallel with the resistor R4, makes it possible to realize averaging.
- the microcontroller 12 is designed to calculate a value from the signal applied to its input TE1, from which the value of the lamp current I La results. This is shown in more detail below. On the basis of the determined lamp current I La , it activates the switches S1 and S2 of the half-bridge via its outputs TA1, TA2. In particular, the microcontroller 12 is designed to increase the frequency fi of the signals provided at the outputs TAI, TA2 for controlling the lamp current I La to the nominal value of the lamp current which is relevant for the type of discharge lamp La connected to the output A1, A2 vary. For this purpose, a corresponding look-up table is provided in the microcontroller 12, in which for different lamp types at least the nominal value of the lamp current is entered.
- a size is also provided to the microcontroller 12 using a voltage divider with the ohmic resistors R 1, R 2 at its input TE 2, from which the actual value of the intermediate circuit voltage U Zw results.
- the microcontroller 12 is furthermore designed to continue to vary the intermediate circuit voltage U Zw by varying the frequency 2 2 of the signal provided at its output TA 3 in view of the type of the lamp La.
- Fig. 2 shows a schematic representation of the time course of the signals at the switch Sl or S2.
- the switch-on time t on and the switch-off time t O ff are entered.
- the lamp current ILa can be estimated as follows:
- U C KIA C represents the AC voltage component of the voltage U C ⁇ i.
- the factor 1/2 due to the one-way rectification with the diodes Dl and D2 results.
- the factor 1 / 1.11 takes into account the transition from the sinusoidal current to the mean value of the current.
- the factor R4 / (R3 + R4) takes into account the influence of the voltage divider R3, R4.
Landscapes
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
Abstract
Description
Beschreibung description
Schaltungsanordnung und Verfahren zum Betreiben von mindestens zwei unterschiedlichen Typen von EntladungslampenCircuit arrangement and method for operating at least two different types of discharge lamps
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben von mindestens zwei unterschiedlichen Typen von Entladungslampen, für deren Betrieb ein unterschiedlicher Lampenstrom erforderlich ist, mit einem Eingang mit einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluss zum Koppeln mit einer Gleichspannungsquelle, einer Brückenschaltung mit einem ersten und einem zweiten elektro- nischen Schalter, wobei der erste und der zweite elektronische Schalter unter Ausbildung eines ersten Brückenmittelpunkts seriell zwischen den ersten und den zweiten Eingangsanschluss gekoppelt sind, wobei der erste und der zweite elektronische Schalter jeweils eine Steuerelektro- de, eine Bezugselektrode und eine Arbeitselektrode aufweisen, einem Ausgang mit einem ersten und einem zweiten Aus- gangsanschluss zum Bereitstellen einer Betriebsspannung für die mindestens eine Entladungslampe, einer Lampendrossel, die seriell zwischen den ersten Brückenmittelpunkt und den ersten Ausgangsanschluss gekoppelt ist, einem Resonanzkondensator, der zwischen den ersten Ausgangsanschluss und den zweiten Eingangsanschluss gekoppelt ist, einem Koppelkondensator, der zwischen den zweiten Ausgangsanschluss und den zweiten Eingangsanschluss gekoppelt ist, einer Auswertevorrichtung mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang der Auswertevorrichtung mit einem Auskoppelpunkt gekoppelt ist und die Auswertevorrichtung ausgelegt ist, an ihrem Ausgang eine mit dem Lampenstrom korrelierte Größe bereitzustellen, und einem Steuer- Vorrichtung, die einen ersten Eingang und einen ersten und einen zweiten Ausgang umfasst, wobei der erste Eingang der Steuervorrichtung mit dem Ausgang der Auswertevorrichtung gekoppelt ist, wobei der erste Ausgang der Steuervorrich- tung mit der Steuerelektrode des ersten elektronischen Schalters und der zweite Ausgang des Steuervorrichtung mit der Steuerelektrode des zweiten elektronischen Schalters gekoppelt ist, wobei die Steuervorrichtung ausgelegt ist, den Lampenstrom durch Variation zumindest der Frequenz der an ihrem ersten und zweiten Ausgang bereitgestellten Signale zu regeln. Sie betrifft überdies ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben mindestens einer Entladungslampe an einer derartigen Schaltungsanordnung.The present invention relates to a circuit arrangement for operating at least two different types of discharge lamps, the operation of which requires a different lamp current, having an input with a first and a second input terminal for coupling to a DC voltage source, a bridge circuit having a first and a second electro wherein the first and second electronic switches are serially coupled to form a first bridge center between the first and second input terminals, the first and second electronic switches each having a control electrode, a reference electrode, and a working electrode An output having a first and a second output terminal for providing an operating voltage for the at least one discharge lamp, a lamp inductor connected in series between the first bridge center and the first output terminal coupled, a resonant capacitor which is coupled between the first output terminal and the second input terminal, a coupling capacitor which is coupled between the second output terminal and the second input terminal, an evaluation device having an input and an output, wherein the input of the evaluation device with a decoupling point is coupled and the evaluation device is designed to provide at its output a correlated with the lamp current size, and a control Device having a first input and a first and a second output, wherein the first input of the control device is coupled to the output of the evaluation device, wherein the first output of the Steuerervorr- with the control electrode of the first electronic switch and the second output of the control device is coupled to the control electrode of the second electronic switch, wherein the control device is designed to regulate the lamp current by varying at least the frequency of the signals provided at its first and second output. It also relates to a corresponding method for operating at least one discharge lamp on such a circuit arrangement.
Stand der TechnikState of the art
Hoch- und Niederdruckentladungslampen werden für einen effektiven Betrieb an elektronischen Vorschaltgeräten betrieben. Diese Geräte sorgen dafür, dass die Lampe gezündet und anschließend mit dem für die Lampe charakteristischen Strom betrieben wird. Multilampengeräte sind für den Betrieb von unterschiedlichen Lampen ausgelegt, das heißt es besteht die Möglichkeit, unter Lampen mit unterschiedlichen Betriebsdaten zu wählen und diese dann an ein und demselben elektronischen Vor schal t gerät zu betreiben. Dabei sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Prinzipien bekannt, wonach derartige Multi- lampengeräte arbeiten:High and low pressure discharge lamps are operated for effective operation on electronic ballasts. These devices ensure that the lamp is ignited and then operated with the characteristic of the lamp current. Multi-lamp devices are designed for the operation of different lamps, which means that it is possible to choose lamps with different operating data and then operate them on one and the same electronic circuit-breaker. Different principles are known from the prior art, according to which such multi-lamp devices work:
Beim festfrequenten Betrieb wird nach Erkennen des Lampentyps, beispielsweise durch Durchfahren einer Messroutine, eine dem erkannten Lampentyp zugeordnete feste Betriebsfrequenz für die Schalter der Brückenschaltung ein- gestellt. Diese werden dann im Sinne einer Steuerung, das heißt ohne Rückkopplung, mit einer festen Betriebsfrequenz angesteuert. Infolge der Abhängigkeit des am Ausgang des Multilampengeräts bereitgestellten Lampenstroms von der Betriebsfrequenz kann so ein bestimmter Lampenstrom eingestellt werden. Infolge von Toleranzen der Betriebsparameter einer einzelnen Lampe ergeben sich dabei jedoch unerwünschte Schwankungen des Lampenstroms. Überdies funktioniert dieser festfrequente Betrieb nur bei hoher Zwischenkreisspannung, sobald Lampenströme in einem Bereich von 100% bis 300% eines minimalen Lampenstroms benötigt werden. Eine hohe Zwischenkreisspannung erfordert entsprechend ausgelegte Bauteile, was mit zusätzlichen Kosten und unerwünscht hohen Verlusten einhergeht.In fixed-frequency operation, after detection of the lamp type, for example by passing through a measuring routine, a fixed operating frequency assigned to the detected lamp type is applied to the switches of the bridge circuit. posed. These are then controlled in the sense of a control, that is without feedback, with a fixed operating frequency. As a result of the dependence of the lamp current provided at the output of the multi-lamp device on the operating frequency so a certain lamp current can be adjusted. As a result of tolerances of the operating parameters of a single lamp, however, there are unwanted fluctuations in the lamp current. Moreover, this fixed-frequency operation only works with high DC link voltage when lamp currents in a range of 100% to 300% of a minimum lamp current are needed. A high DC link voltage requires appropriately designed components, which is associated with additional costs and undesirably high losses.
Gemäß einem zweiten Prinzip ist seriell zum Koppelkondensator oder zur Entladungslampe ein Shuntwiderstand angeordnet, wobei die über dem Shuntwiderstand abfallende Spannung ein Maß für den Lampenstrom darstellt. Da die über dem Shuntwiderstand abfallende Spannung vor ihrer Weiterverarbeitung in der Steuervorrichtung einer Gleichrichtung unterzogen werden muss, ist darauf zu achten, dass diese Spannung größer 0,7 V ist, da erst dann die Gleichrichtung über Dioden funktioniert. Das nach der Gleichrichtung erhaltene Signal wird dann zur Regelung des Lampenstroms verwendet, das heißt die Steuervorrichtung variiert die Betriebsfrequenz, mit der die Schalter der Brückenschaltung angesteuert werden, im Hinblick auf den gemessenen Lampenstrom. Aufgrund der vergleichsweise hohen Spannung, die am Shuntwiderstand zum Funktionieren dieses Prinzips abfallen muss, ergibt sich eine verlust- reiche Messung und insbesondere bei hohen Lampenströmen ein schlechter Gesamtwirkungsgrad.According to a second principle, a shunt resistor is arranged serially to the coupling capacitor or to the discharge lamp, wherein the voltage drop across the shunt resistor represents a measure of the lamp current. Since the voltage drop across the shunt resistor must be subjected to rectification before being further processed in the control device, care should be taken to ensure that this voltage is greater than 0.7 V, since only then does the rectification function via diodes. The signal obtained after the rectification is then used to control the lamp current, that is, the control device varies the operating frequency at which the switches of the bridge circuit are driven with respect to the measured lamp current. Due to the comparatively high voltage which must drop at the shunt resistor in order to operate this principle, a loss-making rich measurement and especially at high lamp currents a poor overall efficiency.
Gemäß einem dritten bekannten Prinzip wird der Lampenstrom mittels eines AC-Strommessverstärkers geregelt. Da- zu wird die über einem Shuntwiderstand abfallende Spannung zunächst einem AC-Verstärker zugeführt, was dazu führt, dass der Shuntwiderstand kleiner dimensioniert werden kann. Dadurch ergeben sich weniger Verluste. Anschließend wird das Ausgangssignal des AC-Verstärkers gleichgerichtet. Da der Verstärker zu diesem Zweck eine große Bandbreite aufweisen muss, die insbesondere Frequenzen im Bereich von 10 kHz bis 150 kHz abdeckt, ergibt sich ein hoher Aufwand, der mit hohen Kosten verbunden ist .According to a third known principle, the lamp current is regulated by means of an AC current measuring amplifier. For this purpose, the voltage dropping across a shunt resistor is first supplied to an AC amplifier, with the result that the shunt resistor can be dimensioned smaller. This results in fewer losses. Subsequently, the output of the AC amplifier is rectified. Since the amplifier must have a large bandwidth for this purpose, which covers in particular frequencies in the range of 10 kHz to 150 kHz, resulting in a high cost, which is associated with high costs.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine eingangs genannte Schaltungsanordnung derart weiterzubilden, das sie einen zuverlässigen Betrieb unterschiedlicher Lampentypen, das heißt Lampentypen, die einen unterschiedlichen Lampenstrom benötigen, bei nied- rigen Kosten ermöglicht.Therefore, the object of the present invention is to develop a circuit arrangement mentioned above in such a way that it enables reliable operation of different lamp types, that is to say lamp types which require a different lamp current, at low costs.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 9.This object is achieved by a circuit arrangement having the features of patent claim 1 and by a method having the features of patent claim 9.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn die über dem Koppelkondensator abfallende Spannung zur Ermittlung eines mit dem Lampenstrom korrelierten Werts ausgewertet wird. Dazu wird als Auskoppelpunkt, der mit dem Eingang der Auswertevorrichtung gekoppelt ist, der Anschluss des Koppelkondensators gewählt, der mit dem zweiten Ausgangs- anschluss der Schaltungsanordnung gekoppelt ist. Der Spannungshub am Koppelkondensator, d.h. der Wechselspan- nungsanteil, ist proportional zum Lampenstrom. Je kleiner der gewählte Koppelkondensator ist, umso größer ist die über dem Koppelkondensator abfallende Spannung. Üblicherweise ist es völlig unproblematisch, eine Dimensionierung für den Koppelkondensator zu finden, die zu einem Span- nungshub am Koppelkondensator führt, der ohne Zwischenschaltung eines Verstärkers eine Gleichrichtung zulässt. Dadurch erlaubt die vorliegende Erfindung eine Regelung des Lampenstroms und damit die Vermeidung von Schwankungen des Lampenstroms ohne Verwendung eines aufwendigen Verstärkers und ohne Verwendung eines Shuntwiderstands . Sie ermöglicht daher den Betrieb unterschiedlicher Lampentypen an ein und demselben elektronischen Vorschaltge- rät mit hoher Zuverlässigkeit und bei geringen Kosten.The present invention is based on the finding that this object can be achieved if the voltage drop across the coupling capacitor is evaluated to determine a value correlated with the lamp current. This is called Auskoppelpunkt, with the input the evaluation device is coupled, the connection of the coupling capacitor selected, which is coupled to the second output terminal of the circuit arrangement. The voltage swing at the coupling capacitor, ie the AC voltage component, is proportional to the lamp current. The smaller the selected coupling capacitor, the greater the voltage drop across the coupling capacitor. Usually, it is completely unproblematic to find a dimensioning for the coupling capacitor, which leads to a voltage swing on the coupling capacitor, which allows a rectification without the interposition of an amplifier. Thus, the present invention allows control of the lamp current and thus the avoidance of fluctuations in the lamp current without the use of a complex amplifier and without the use of a shunt resistor. It therefore enables the operation of different lamp types on one and the same electronic ballast with high reliability and at low cost.
Besonders bevorzugt stellt der Auskoppelpunkt den Punkt dar, an dem der zweite Ausgangsanschluss mit dem Koppelkondensator gekoppelt ist. Dadurch lässt sich ein maximaler Spannungshub am Koppelkondensator erzielen.Particularly preferably, the decoupling point represents the point at which the second output terminal is coupled to the coupling capacitor. As a result, a maximum voltage swing at the coupling capacitor can be achieved.
Bevorzugt umfasst die Auswertevorrichtung einen Gleichrichter, der zwischen den Auskoppelpunkt und den ersten Eingang der Steuervorrichtung gekoppelt ist. Dieser ermöglicht die Gleichrichtung des ausgekoppelten Signals. Bevorzugt ist weiterhin zwischen dem Auskoppelpunkt und dem Gleichrichter ein Auskoppelkondensator vorgesehen. Dieser kann sehr klein dimensioniert sein, beispielsweise 3,3 nF. Dadurch wird lediglich die dem Lampenstrom proportionale Rippel-Spannung, das heißt nur der Wechsel- Spannungsanteil, am Koppelkondensator erfasst und zur Ermittlung einer dem Lampenstrom proportionalen Größe verwendet .Preferably, the evaluation device comprises a rectifier, which is coupled between the decoupling point and the first input of the control device. This allows the rectification of the decoupled signal. Preferably, a decoupling capacitor is further provided between the decoupling point and the rectifier. This can be very small, for example, 3.3 nF. As a result, only the ripple voltage proportional to the lamp current, that is, only the alternating current Voltage component, detected at the coupling capacitor and used to determine a proportional to the lamp current size.
Zur Anpassung des ausgekoppelten Signals an den gewünsch- ten Eingangspegel der Steuervorrichtung kann weiterhin ein Spannungsteiler vorgesehen sein. Die Auswertevorrichtung umfasst weiterhin bevorzugt eine Mittelwertbildevorrichtung, die seriell zum Gleichrichter gekoppelt ist. Damit wird der Steuervorrichtung ein Signal zugeführt, das dem Mittelwert des Lampenstroms proportional ist. Damit kann der Lampenstrom besonders zuverlässig gemessen und damit geregelt werden.To adapt the decoupled signal to the desired input level of the control device, a voltage divider can furthermore be provided. The evaluation device preferably further comprises an averaging device coupled serially to the rectifier. Thus, the control device is supplied with a signal which is proportional to the average value of the lamp current. Thus, the lamp current can be measured very reliably and thus regulated.
Bevorzugt umfasst der Gleichrichter eine erste und eine zweite Diode, der Spannungsteiler einen ersten und einen zweiten ohmschen Widerstand und die Mittelwertbildevorrichtung den zweiten ohmschen Widerstand des Spannungsteilers und einen Hilfskondensator, wobei eine Serienschaltung aus Auskoppelkondensator, erstem ohmschen Widerstand und erster Diode parallel zum Koppelkondensator gekoppelt ist, wobei zwischen den Verbindungspunkt des ersten ohmschen Widerstands mit der ersten Diode einerseits und den ersten Eingang der Steuervorrichtung die zweite Diode gekoppelt ist, wobei eine Serienschaltung aus dem zweiten ohmschen Widerstand und dem Hilfskonden- sator parallel zum ersten Eingang der Steuervorrichtung gekoppelt ist. Durch diese Maßnahme lässt sich der zweite ohmsche Widerstand einerseits für den Spannungsteiler, andererseits für die Mittelwertbildevorrichtung verwenden, so dass sich eine besonders aufwandsarme und ver- lustarme Realisierung ergibt. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Schaltungsanordnung weiterhin einen Boost-Konverter mit einem Boostschalter, einer Boostinduktivität und einer Boostdi- ode, wobei der Boost-Konverter zwischen den Eingang der Schaltungsanordnung und die Brückenschaltung gekoppelt ist, wobei die am Ausgang des Boost-Konverters bereitgestellte Spannung die Zwischenkreisspannung ist, wobei ein mit der Zwischenkreisspannung korreliertes Signal an einen zweiten Eingang der Steuervorrichtung gekoppelt ist, wobei die Steuervorrichtung einen dritten Ausgang aufweist, der mit dem Boostschalter gekoppelt ist, und die Steuervorrichtung ausgelegt ist, den Lampenstrom durch Variation von weiterhin der Zwischenkreisspannung zu regeln. Durch diese Weiterbildung wird die Möglichkeit be- reitgestellt, den Lampenstrom nicht nur über die Betriebsfrequenz, mit der die Schalter der Brückenschaltung angesteuert werden, sondern auch über die Zwischenkreisspannung zu regeln. Damit können insbesondere auch Schwankungen der Netzspannung ausgeglichen werden.The rectifier preferably comprises a first and a second diode, the voltage divider comprises a first and a second ohmic resistance and the mean value forming device the second ohmic resistance of the voltage divider and an auxiliary capacitor, wherein a series circuit of Auskoppelkondensator, first ohmic resistance and first diode is coupled in parallel to the coupling capacitor wherein between the connection point of the first ohmic resistor to the first diode on the one hand and the first input of the control device, the second diode is coupled, wherein a series circuit of the second ohmic resistor and the Hilfskonden- sensor is coupled parallel to the first input of the control device. As a result of this measure, the second ohmic resistance can be used on the one hand for the voltage divider and on the other hand for the mean value forming device, resulting in a particularly low-effort and low-loss realization. According to a preferred development, the circuit arrangement further comprises a boost converter with a boost switch, a boost inductance and a boost diode, wherein the boost converter is coupled between the input of the circuit arrangement and the bridge circuit, wherein the voltage provided at the output of the boost converter the intermediate circuit voltage is where a signal correlated with the intermediate circuit voltage is coupled to a second input of the control device, wherein the control device has a third output which is coupled to the boost switch, and the control device is designed to increase the lamp current by varying the intermediate circuit voltage regulate. This refinement makes it possible to regulate the lamp current not only via the operating frequency with which the switches of the bridge circuit are actuated, but also via the intermediate circuit voltage. In particular, fluctuations of the mains voltage can thus be compensated.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims.
Kurze Beschreibung der Zeichnung (en)Short description of the drawing (s)
Im Nachfolgenden wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschreiben. Es zeigen:In the following, an embodiment of a circuit arrangement according to the invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung; und Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der an die Schalter der Brückenschaltung von Fig. 1 angelegten Signale.Fig. 1 in a schematic representation of an embodiment of a circuit arrangement according to the invention; and Fig. 2 shows the time course of the applied to the switches of the bridge circuit of Fig. 1 signals.
Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention
Fig. 1 zeigt in schemat ischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanord- nung. Diese umfasst einen Eingang mit einem ersten El und einem zweiten Eingangsanschluss E2, zwischen denen eine Netzspannung UN angelegt ist. Auf den Eingang El, E2 folgt ein Gleichrichter GL, der zur Gleichrichtung der Netzspannung UN ausgelegt ist. Nach dem Gleichrichter GL ist ein Boost-Konverter vorgesehen, der eine Boostdrossel LB, eine Boostdiode DB und einen Boostschalter SB umfasst. Am Ausgang des Boost-Konverters ist ein Speicherkondensator Cl vorgesehen, der den nachfolgenden Schaltungsteil mit einer Zwischenkreisspannung UZw versorgt. Der nach- folgende Schaltungsteil umfasst eine Halbbrückenschaltung mit einem ersten Sl und einem zweiten Halbbrückenschalter S2. Zwischen den Schaltern Sl und S2 ist ein erster Halbbrücken-Mittelpunkt BMl gebildet. Zwischen dem Halbbrücken-Mittelpunkt BMl und einem ersten Ausgangsanschluss Al der Schaltungsanordnung ist eine Lampendrossel LD gekoppelt. Zwischen dem ersten Ausgangsanschluss Al und einem zweiten Ausgangsanschluss A2 , zwischen denen eine Ausgangsspannung UA bereitgestellt wird, ist eine Entladungslampe La gekoppelt, die im Betrieb vom Lampenstrom ILa durchflössen wird. Der erste Lampenanschluss Al ist über einen Resonanzkondensator CR mit einem Bezugspotential gekoppelt, während der zweite Lampenanschluss A2 ü- ber einen Koppelkondensator CKi ebenfalls mit dem Bezugspotential gekoppelt ist. Der Koppelkondensator CKi wird von einem Strom ICκi durchflössen, der im wesentlichen dem Lampenstrom ILa entspricht. Zwischen dem auf hohen Potential liegenden Anschluss des Schalters Sl und dem zweiten Ausgangsanschluss A2 kann optional ein zweiter Koppelkon- densator CK2 vorgesehen sein.1 shows a schematic representation of an embodiment of a circuit arrangement according to the invention. This comprises an input with a first El and a second input terminal E2, between which a mains voltage U N is applied. The input E1, E2 is followed by a rectifier GL, which is designed to rectify the mains voltage U N. After the rectifier GL, a boost converter is provided which comprises a boost choke L B , a boost diode D B and a boost switch S B. At the output of the boost converter, a storage capacitor Cl is provided, which supplies the subsequent circuit part with an intermediate circuit voltage U Zw . The following circuit part comprises a half-bridge circuit having a first Sl and a second half-bridge switch S2. Between the switches Sl and S2, a first half-bridge center BM1 is formed. A lamp inductor L D is coupled between the half-bridge center BM1 and a first output terminal A1 of the circuit arrangement. Between the first output terminal Al and a second output terminal A2, between which an output voltage U A is provided, a discharge lamp La is coupled, which is flowed through in operation by the lamp current IL a . The first lamp terminal Al is coupled to a reference potential via a resonance capacitor C R , while the second lamp terminal A 2 is likewise coupled to the reference potential via a coupling capacitor C K i. The coupling capacitor C K i is flowed through by a current I C κi, which substantially corresponds to the lamp current I La . Between the high-potential terminal of the switch Sl and the second output terminal A2, a second coupling capacitor C K 2 can optionally be provided.
Die über dem Kondensator CKi abfallende Spannung UCκi wird einer Auswertevorrichtung 10 zugeführt, deren Ausgang mit einem MikroController 12 gekoppelt ist. Die Auswertevorrichtung 12 umfasst einen Auskoppelkondensator Cm, der sicherstellt, dass nur der Wechselspannungsanteil der Spannung UCκi ausgekoppelt wird. Dieser Wechselspannungsanteil der Spannung UCκi dem Lampenstrom ILa proportional. Dieser Wechselspannungsanteil wird anschließend unter Verwendung eines Spannungsteilers R3, R4 heruntergeteilt und mittels eines Einweggleichrichters, der die Dioden Dl und D2 umfasst, gleichgerichtet. Ein Kondensator C2, der dem ohmschen Widerstand R4 parallelgeschaltet ist, ermöglicht die Realisierung einer Mittelwertbildung.The voltage U C κi dropping across the capacitor C K i is supplied to an evaluation device 10 whose output is coupled to a microcontroller 12. The evaluation device 12 comprises a decoupling capacitor C m , which ensures that only the AC voltage component of the voltage U C κi is coupled out. This AC voltage component of the voltage U C κi the lamp current I La proportional. This AC voltage component is subsequently divided down using a voltage divider R3, R4 and rectified by means of a half-wave rectifier comprising the diodes D1 and D2. A capacitor C2, which is connected in parallel with the resistor R4, makes it possible to realize averaging.
Der MikroController 12 ist ausgelegt, aus dem an seinem Eingang TEl angelegten Signal eine Größe zu berechnen, aus der sich der Wert des Lampenstroms ILa ergibt. Dies ist weiter unten noch ausführlicher dargestellt. Auf der Basis des ermittelten Lampenstroms ILa steuert er über seine Ausgänge TAI, TA2 die Schalter Sl und S2 der HaIb- brücke an. Insbesondere ist der MikroController 12 ausgelegt, die Frequenz fi der an den Ausgängen TAI, TA2 bereitgestellten Signale zur Regelung des Lampenstroms ILa auf den Nennwert des Lampenstroms, der für den Typ der am Ausgang Al, A2 angeschlossenen Entladungslampe La maßgeb- lieh ist, zu variieren. Dazu ist im MikroController 12 eine entsprechende Look-Up-Table vorgesehen, in der für verschiedene Lampentypen zumindest der Nennwert des Lampenstroms eingetragen ist.The microcontroller 12 is designed to calculate a value from the signal applied to its input TE1, from which the value of the lamp current I La results. This is shown in more detail below. On the basis of the determined lamp current I La , it activates the switches S1 and S2 of the half-bridge via its outputs TA1, TA2. In particular, the microcontroller 12 is designed to increase the frequency fi of the signals provided at the outputs TAI, TA2 for controlling the lamp current I La to the nominal value of the lamp current which is relevant for the type of discharge lamp La connected to the output A1, A2 vary. For this purpose, a corresponding look-up table is provided in the microcontroller 12, in which for different lamp types at least the nominal value of the lamp current is entered.
Vorliegend wird dem MikroController 12 überdies unter Verwendung eines Spannungsteilers mit den ohmschen Wider- ständen Rl, R2 an seinem Eingang TE2 eine Größe bereitgestellt, aus der sich der aktuelle Wert der Zwischenkreis- spannung UZw ergibt. Der MikroController 12 ist weiterhin ausgelegt, durch Variation der Frequenz £2 des an seinem Ausgang TA3 bereitgestellten Signals weiterhin die Zwi- schenkreisspannung UZw in Hinblick auf den Typ der Lampe La zu variieren.In the present case, a size is also provided to the microcontroller 12 using a voltage divider with the ohmic resistors R 1, R 2 at its input TE 2, from which the actual value of the intermediate circuit voltage U Zw results. The microcontroller 12 is furthermore designed to continue to vary the intermediate circuit voltage U Zw by varying the frequency 2 2 of the signal provided at its output TA 3 in view of the type of the lamp La.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung den zeitlichen Verlauf der Signale am Schalter Sl beziehungsweise S2. Die Anschaltzeit ton sowie die Ausschaltzeit tOff sind eingetragen. Auf dieser Basis lässt sich der Lampenstrom ILa wie folgt abschätzen:Fig. 2 shows a schematic representation of the time course of the signals at the switch Sl or S2. The switch-on time t on and the switch-off time t O ff are entered. On this basis, the lamp current ILa can be estimated as follows:
* La ~ *CKl ~ ' UCKlAC '* La ~ * CKl ~ ' UCKlAC'
wobei UCKIAC den Wechselspannungsanteil der Spannung UCκi darstellt .where U C KIA C represents the AC voltage component of the voltage U C κi.
Aus Fig. 2 folgt:From Fig. 2 follows:
f- \f- \
Dadurch ergibt sich:This results in:
Mit K = K-C1n folgt ILa »Ian = K 'U<xlÄC t„„ + 1 off With K = KC 1n , I La 'I an = K' U <xlÄC t "" + 1 off
UTEl berechnet sich zu:U TEl calculates to:
TT _ ^ CKXAC ' R^TT _ ^ CKXAC ' R ^
TEl 2 • 1,11 • (R3 + R4) TEl 2 • 1.11 • (R3 + R4)
wobei sich der Faktor 1/2 aufgrund der Einweggleichrich- tung mit den Dioden Dl und D2 ergibt. Der Faktor 1/1,11 berücksichtigt den Übergang vom sinusförmigen Strom zum Mittelwert des Stroms. Der Faktor R4/(R3+R4) berücksichtigt den Einfluss des Spannungsteilers R3, R4.where the factor 1/2 due to the one-way rectification with the diodes Dl and D2 results. The factor 1 / 1.11 takes into account the transition from the sinusoidal current to the mean value of the current. The factor R4 / (R3 + R4) takes into account the influence of the voltage divider R3, R4.
M Lli±t L U ^J CKlAC - -I1La ^°" + „^M Ll i ± t LU ^ J CKlAC - -I 1 La ^ ° " + " ^
ÄÄ
ergibt sich:surrendered:
ττ ILg -R4-{ton +toff) ττ I Lg -R4- {t on + t off )
TEl K-2-\,U-(R3 + R4) TEl K-2 - \, U- (R3 + R4)
R4-(ton +toff)R4- (t on + t off )
K ■ 2 ■ 1,11 • (R3 + R4) K ■ 2 ■ 1.11 • (R3 + R4)
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE200910016905 DE102009016905A1 (en) | 2009-04-08 | 2009-04-08 | Circuit arrangement and method for operating at least two different types of discharge lamps |
| DE102009016905.9 | 2009-04-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2010115687A1 true WO2010115687A1 (en) | 2010-10-14 |
Family
ID=42224989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2010/053402 Ceased WO2010115687A1 (en) | 2009-04-08 | 2010-03-16 | Circuit assembly and method for operating at least two different types of discharge lamps |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102009016905A1 (en) |
| WO (1) | WO2010115687A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0708579A1 (en) * | 1994-10-19 | 1996-04-24 | Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH | Method and apparatus for driving a discharge lamp |
| US5925990A (en) * | 1997-12-19 | 1999-07-20 | Energy Savings, Inc. | Microprocessor controlled electronic ballast |
| EP1705961A2 (en) * | 2005-02-17 | 2006-09-27 | Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH | Circuit and method for operating lamps |
| EP1991032A2 (en) * | 2007-05-11 | 2008-11-12 | Osram Sylvania, Inc. | Ballast with ignition voltage control |
-
2009
- 2009-04-08 DE DE200910016905 patent/DE102009016905A1/en not_active Withdrawn
-
2010
- 2010-03-16 WO PCT/EP2010/053402 patent/WO2010115687A1/en not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0708579A1 (en) * | 1994-10-19 | 1996-04-24 | Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH | Method and apparatus for driving a discharge lamp |
| US5925990A (en) * | 1997-12-19 | 1999-07-20 | Energy Savings, Inc. | Microprocessor controlled electronic ballast |
| EP1705961A2 (en) * | 2005-02-17 | 2006-09-27 | Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH | Circuit and method for operating lamps |
| EP1991032A2 (en) * | 2007-05-11 | 2008-11-12 | Osram Sylvania, Inc. | Ballast with ignition voltage control |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102009016905A1 (en) | 2010-10-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102015105488B4 (en) | SYSTEM AND PROCEDURE FOR A TIMED POWER SUPPLY | |
| DE102004025597B4 (en) | Power Factor Correction Method and Circuit (PFC) | |
| DE19531966C2 (en) | Power supply circuit for a high-pressure discharge lamp | |
| EP2483999B1 (en) | Method and circuit for one-pin power factor correction | |
| DE3303223C2 (en) | ||
| DE102012007477A1 (en) | A method of operating an LLC resonant converter for a lighting device, converter and LED converter | |
| WO1997027726A1 (en) | Method and control circuit for regulation of the operational characteristics of gas discharge lamps | |
| DE102004037388B4 (en) | Method for detecting a non-zero voltage switching operation of a ballast for fluorescent lamps and ballast | |
| DE102009047632B4 (en) | Circuit arrangement for operating at least one LED | |
| EP2138015B1 (en) | Circuit configuration for generating an auxiliary voltage and for operating at least one discharge lamp | |
| EP2327276B1 (en) | Circuit arrangement and method for operation of a discharge lamp | |
| EP1492393B1 (en) | Ballast for fluorescent lamp and method to detect eol | |
| WO2010115687A1 (en) | Circuit assembly and method for operating at least two different types of discharge lamps | |
| EP1742516B1 (en) | Device and method for operating at least one lamp | |
| DE102015203950A1 (en) | Operating device with detection of the elimination of the supply voltage | |
| AT14723U1 (en) | Power factor correction with detection of zero crossings | |
| EP2849538B1 (en) | Device and method for indirectly determining an electrical supply | |
| EP2208401B1 (en) | Electronic ballast and method for operating at least one first and second discharge lamp | |
| EP1793655B1 (en) | Electronic ballast with circuit monitoring the operating state and method thereof | |
| EP2474206B1 (en) | Active factor correction in current- or power-controlled operating devices for lighting devices | |
| EP3877770B1 (en) | Current sensor and measuring method for the switched sensing of an alternating current | |
| EP1732365A2 (en) | Circuit and method for detecting the crest factor of a lamp current or a lamp voltage | |
| DE102020103921A1 (en) | Operating device and method for operating a lighting arrangement | |
| EP2240002A2 (en) | Electronic preswitching device for operating at least two types of discharge lamps | |
| EP3662570A1 (en) | Switch-mode converter with current control, and method |
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: 10712384 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 10712384 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |