AT14654U1 - LED-Betriebsschaltung mit Anlaufschaltung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung stellt eine Betriebsschaltung zur Ansteuerung einer LED-Strecke (LS) bereit, aufweisend: einen primärseitig mit einer Versorgungsspannung versorgten potentialgetrennten getakteten Wandler, insbesondere einen Flyback-Konverter, der an seiner Primärseite ein getaktetes Schaltelement (S1) aufweist, wobei Anschlüsse für die LED-Strecke (LS) ausgehend von der Sekundärseite des Wandlers versorgt sind, eine Anlaufschaltung (AS), von der ausgehend das getaktete Schaltelement angesteuert Steuereinheit (S1) für die Dauer einer Anlaufphase ist, und eine sekundärseitig die dazu eingerichtet angeordnete ist, das getaktete Schaltelement (S1) insbesondere nach der Anlaufphase anzusteuern und die weiter dazu eingerichtet ist, die Anlaufschaltung (AS) nach der Anlaufphase zu deaktivieren.

Description

Beschreibung

LED-BETRIEBSSCHALTUNG MIT ANLAUFSCHALTUNG

[0001] Die Erfindung betrifft eine Betriebsschaltung zur Ansteuerung wenigstens einer LED-Strecke aufweisend wenigstens eine LED. Insbesondere weist die Betriebsschaltung einengetakteten Wandler, insbesondere einen Flyback-Wandler (auch als isolierter Sperrwandlerbezeichnet) und eine Anlauf Schaltung auf. Die Betriebsschaltung ist dabei durch eineelektrisch isolierende Barriere in wenigstens eine Primärseite und eine Sekundärseite geteilt.Der getaktete Wandler ist dazu eingerichtet, elektrische Energie von der Primärseite durchinduktive Kopplung auf die Sekundärseite der Betriebsschaltung zu übertragen. Eine Steuerein¬heit ist auf der Sekundärseite der Betriebsschaltung angeordnet. Die Betriebsschaltung ist alsoin zwei insbesondere galvanisch getrennte Bereiche unterteilt und der getaktete Wandler kop¬pelt diese Bereiche potential getrennt.

[0002] Ausgangspunkt der Erfindung ist die zum Zeitpunkt der vorliegenden Anmeldung nichtveröffentlichte deutsche Patentanmeldung 10 2012 215 481.7. In dieser Anmeldung ist bereitsin den Figs. 3 und 4 eine Betriebsschaltung mit einer Sekundärseitigen Steuereinheit gezeigt.

[0003] Fig. 1, die der Fig. 3 aus der oben genannten deutschen Anmeldung entspricht, zeigtdabei bereits in einem Blockschaltbild eine primärseitig mit einem Gleich- oder Wechselstromversorgte Betriebsschaltung. Der Wechselstrom wird ggf. durch einen Gleichrichter (rectifier)gleichgerichtet. Über einen mit einem aktiv gesteuerten Schaltelement S1 getakteten Wandler(flyback converter) wird sekundärseitig die LED-Strecke LS versorgt. Der getaktete Wandlerweist dazu einen Transformator T1, T11 zur potentialgetrennten Energieübertragung auf. Es istauch zu erkennen, dass eine Steuereinheit S, die in Fig. 1 als "ASIC" bezeichnet ist, alternativverwirklicht durch eine integrierte Schaltung IC oder einen Mikrocontroller sekundärseitig ange¬ordnet ist.

[0004] Die Steuereinheit S steuert den Schalter des getakteten Wandlers ebenfalls Potential¬getrennt, insbesondere durch induktive Kopplung mittels eines zweiten Übertragers T2. DieSteuerung durch den zweiten Übertragers T2 erfolgt so, dass das getaktete Schaltelement S1des getakteten Wandlers, insbesondere ein Gate eines Feldeffekttransistors (z.B. FET oderMOSFET), entsprechend angesteuert wird. Somit kann die Steuereinheit S sowohl Sekundär¬seitig angeordnet sein und dennoch das primärseitig angeordnete getaktete Schaltelement S1des getakteten Wandlers ansteuern. So kann die Steuereinheit S den Takt bzw. die Ton-Zeit desgetakteten Wandlers einstellen. Der zweite Übertrager T2 kann beispielsweise auch als soge¬nannter „coreless transformer" (Luftspule) oder als Optokoppler ausgeführt Sein.

[0005] Um die Steuereinheit S auch in einer Anlaufphase elektrisch zu versorgen, ist zu ge¬währleisten, dass eine Versorgung auch ohne direkte elektrische Versorgung über den getakte¬ten Wandler erfolgen kann. Eine Bereitstellung einer direkten elektrischen Versorgung für dieSteuereinheit bis zu einem Zeitpunkt, an dem der getaktete Wandler ordnungsgemäß arbeitet,d.h. mit einem bestimmten Takt betrieben wird, kann, wie in Fig. 1 gezeigt, über einen Wider¬stand Rstanupi erfolgen. Hierdurch wird zwar die Potentialtrennung durchbrochen, der Widerstandist jedoch so dimensioniert, dass Sicherheitsbestimmungen (beispielsweise SELV-Bestimmungen) eingehalten werden (SELV = Safety Extra Low Voltage oder Sicherheitsklein¬spannung, d.h. eine kleine elektrische Spannung, die aufgrund ihrer geringen Höhe und derIsolierung im Vergleich zum Stromkreis höherer Spannung auf der Primärseite besonderenSchutz gegen einen elektrischen Schlag bietet und so klein ist, dass elektrische Körperströmeim Normalfall ohne Folgen bleiben).

[0006] Im Rahmen dieser SELV-Bestimmung ist eine hochohmige nicht Potential-getrennteVerbindung zulässig. Beispielsweise kann der Widerstand Rstartup1 im Megaohm-Bereich dimen¬sioniert sein.

[0007] Sobald die Steuereinheit den Schalter des getakteten Wandlers ordnungsgemäß taktet,erfolgt dann im weiteren Verlauf eine Spannungsversorgung der Steuereinheit über eine induk- tive Auskopplung, die in Fig. 1 als Hilfswicklung T12 des Transformators T1, TL dargestellt ist.

[0008] Weiter ist in Fig. 2, die der Fig. 4 aus der oben genannten deutschen Anmeldung ent¬spricht, eine kapazitive Anlaufsteuerung der Steuereinheit S gezeigt. Die Übertragung der An¬laufspannung bzw. der Anlaufenergie für die Steuereinheit S erfolgt hier jedoch kapazitiv überdie Kondensatoren Clnki und CLnk2- [0009] Bei der kapazitiven Versorgung während der Anlaufphase erfolgt eine definierte Ände¬rung der Eingangsspannung des Kondensators CLnki durch eine Zeitschaltung T, die an ihremAusgang eine Wechselgröße mit vorgegebener Frequenz (einstellbar durch ein externes RC-Glied, nicht gezeigt) ausgibt. Typischerweise bewegt sich das durch die Zeitschaltung T ausge¬gebene Signal zwischen dem Wert der Versorgungsspannung und dem Wert Null. Die Zeit¬schaltung T wandelt also eine geglättete gleichgerichtete Versorgungsspannung in eine sichdefiniert verändernde Spannung, die als Versorgung für den Kondensator Clnki aber auch denKondensator CLnk2 dient.

[0010] Dabei kann die Frequenz der Zeitschaltung T und die Kapazität des Kondensators CLnkiso gewählt werden, dass sich ein gewünschter Anlaufstrom an der Steuereinheit einstellt. DerAnlaufstrom hat typischerweise einen Wert im Bereich von 10-100 μΑ. Entsprechend niedrig istdie Frequenz gewählt, mit der die Zeitschaltung T den Kondensator Clnki versorgt. Auch eineinduktive Übertragung des Anlaufstroms von der Primärseite auf die Sekundärseite ist bekannt.Alternativ kann für die Ansteuerung (Gate- Ansteuerung) des getakteten Schaltelements S1auch ein Optokoppler verwendet werden. Dieser ist dann beispielsweise auf seiner Sekundär¬seite mit Strom versorgt.

[0011] Ausgehend von dem oben dargelegten Stand der Technik hat es sich die Erfindung nunzum Ziel gesetzt, eine Energieversorgung der Sekundärseite und insbesondere eine Bereitstel¬lung einer Versorgungsspannung der sekundärseitig angeordneten Steuereinheit zu ermögli¬chen und dabei Kosten für die Schaltung sowie die Schalt- /Leistungsverluste zu reduzieren. Sosoll insbesondere eine elektrische Versorgung der sekundärseitigen Steuereinheit ermöglichtwerden, ohne dass Hilfswicklungen oder zusätzliche Übertrager benötigt werden. InsbesondereTransformatoren, die den SELV-Bestimmungen entsprechen verursachen relativ hohe Kostenfür eine Schaltung.

[0012] Die Erfindung stellt daher eine Lösung für dieses Problem bereit, wie sie mit den unab¬hängigen Ansprüchen beansprucht ist. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand derabhängigen Ansprüche.

[0013] In einem ersten Aspekt stellt die Erfindung eine Betriebsschaltung zur Ansteuerung einerLED-Strecke bereit, aufweisend: [0014] - einen primärseitig mit einer Versorgungsspannung versorgten potentialgetrennten getakteten Wandler, insbesondere einen Flyback-Konverter, der an seiner Primärsei¬te ein getaktetes Schaltelement aufweist, wobei Anschlüsse für die LED-Strecke aus¬gehend von der Sekundärseite des Wandlers versorgt sind, [0015] - eine primärseitige Anlaufschaltung, von der ausgehend das getaktete Schaltelement für die Dauer einer Anlaufphase angesteuert ist, und [0016] - eine sekundärseitig angeordnete Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, das getakte¬ te Schaltelement insbesondere nach der Anlaufphase anzusteuern und die weiter da¬zu eingerichtet ist, die Anlauf Schaltung nach der Anlaufphase zu deaktivieren. Vor¬zugsweise ist auf der Primärseite des Wandlers keine Steuereinheit zur Steuerungdes getakteten Schaltelements vorgesehen ist, d.h. nur auf der Sekundärseite desWandlers ist dann eine Steuereinheit zur Steuerung des getakteten Schaltelementsvorgesehen.

[0017] Die Steuereinheit kann ausgehend von der Sekundärseite des Wandlers elektrischversorgt sein.

[0018] Für die Steuereinheit kann abrufbar ein Schwellenwert, insbesondere veränderbar bzw. programmierbar abgelegt sein. Die Steuereinheit kann eine ausgehend von der Sekundärseitedes Wandlers, insbesondere durch eine erste Versorgungschaltung gelieferte Versorgungs¬spannung erfassen, und abhängig davon ein Signal an eine Treiberschaltung liefern.

[0019] Die Treiberschaltung kann mit der Anlaufschaltung und insbesondere mit einer die An¬laufschaltung versorgenden zweiten Versorgungsschaltung verbunden sein.

[0020] Die Treiberschaltung kann ein erstes Schaltelement und vorzugsweise alternativ oderzusätzlich ein zweites Schaltelement aktivieren/deaktivieren.

[0021] Das erste Schaltelement kann bei seiner Aktivierung/Deaktivierung die zweite Versor¬gungsschaltung deaktivieren, insbesondere durch Ausgabe eines Signals an ein drittes Schalt¬element.

[0022] Das zweite Schaltelement kann bei seiner Aktivierung/Deaktivierung die Anlauf Schaltungdeaktivieren und insbesondere einen Rücksetzeingang der Anlaufschaltung mit Masse verbin¬den.

[0023] Die Treiberschaltung kann zur Aktivierung/Deaktivierung des ersten Schaltelementsund/oder des zweiten Schaltelements ein Ausgangssignal ausgeben, dessen Amplitude insbe¬sondere über einer Durchbruchsspannung einer Zener-Diode liegt.

[0024] Die Treiberschaltung kann das Ausgangssignal ausgeben, wenn ihr von der Steuerein¬heit ein Eingangssignal zugeführt wird.

[0025] Die Zener-Diode kann mit einem Gate-Anschluss des ersten Schaltelements und/oderdes zweiten Schaltelements verbunden sein. Vorzugsweise kann das erste Schaltelementund/oder das zweite Schaltelement bei Ausgabe des Ausgangssignals aktiviert/deaktiviertwerden.

[0026] Bei einer Aktivierung/Deaktivierung des ersten Schaltelements kann das dritte Schalt¬element deaktiviert/aktiviert werden.

[0027] Die Treiberschaltung kann das Eingangssignal von einer Steuereinheit empfangen unddieses mittels eines Übertragungselements, z.B. eines Optokopplers, einer induktiven Kopp¬lung, einer kapazitiven Kopplung, und/oder eines Widerstands, von einer Sekundärseite aufeine Primärseite der Betriebsschaltung übertragen und gegebenenfalls filtern und/oder verstär¬ken.

[0028] Die Anlaufschaltung kann die Steuereinheit für die Dauer der Anlaufphase elektrischversorgen.

[0029] Die Steuereinheit kann das Schaltelement takten.

[0030] Die Anlaufschaltung kann mittels eines Koppelelements, z.B. eines Optokopplers, einerinduktiven Kopplung, einer kapazitiven Kopplung und/oder eines Widerstands, über eineelektrisch isolierende Barriere hinweg mit der Steuereinheit verbunden sein.

[0031] Zwischen dem Verbindungselement und der Steuereinheit kann eine dritte Versor¬gungsschaltung vorgesehen sein, die ein von der Anlaufschaltung ausgegebenes Signal gege¬benenfalls filtert, verstärkt, gleichrichtet und/oder glättet.

[0032] Das Koppelelement und/oder das Übertragungselement kann ein hochohmiger Wider¬stand z.B. größer 1 ΜΩ sein.

[0033] Die Betriebsschaltung kann die sekundärseitige Steuereinheit nach der Anlaufphaselediglich von der Sekundärseite des Wandlers versorgen.

[0034] In der Anlaufphase kann eine Versorgung der sekundärseitigen Steuereinheit aus¬schließlich durch die Anlaufschaltung erfolgen.

[0035] Die insbesondere passive Treiberschaltung kann zur Ansteuerung des Schaltelementsvorgesehen sein. Die Treiberschaltung kann bei Ansteuerung durch die Steuereinheit das ge¬taktete Schaltelement, insbesondere das Gate eines Transistors, mit einem von der Steuerein- heit festgelegten Takt betreiben.

[0036] Der Wandler kann die elektrisch isolierende Barriere der Betriebsschaltung überbrücken.Die elektrisch isolierende Barriere kann eine galvanisch isolierende Barriere bzw. eine SELV-Barriere sein.

[0037] Die Steuereinheit kann die Anlaufschaltung deaktivieren wenn die der Steuereinheitzugeführte Versorgungsspannung den Schwellenwert überschreitet.

[0038] Die Anlaufschaltung kann ein Taktgenerator, ein Timer, Zeit-/Pulsgeber, eine Zeitschal¬tung und/oder ein Oszilator sein.

[0039] In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein LED-Modul oder Betriebsgerät zumBetreiben einer LED-Strecke bereit, aufweisend eine Betriebsschaltung wie vorstehend be¬schrieben und eine damit versorgte LED-Strecke.

[0040] In noch einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einerBetriebsschaltung für LED-Strecken bereit, wobei ein potentialgetrennter getakteter Wandler,insbesondere einen Flyback-Konverter, der an seiner Primärseite ein getaktetes Schaltelementaufweist, und der primärseitig mit einer Versorgungsspannung versorgt wird, wobei Anschlüssefür die LED-Strecke ausgehend von der Sekundärseite des Wandlers versorgt werden, voneiner Anlaufschaltung ausgehend das getaktete Schaltelement für die Dauer einer Anlaufphaseangesteuert wird, und wobei eine sekundärseitig angeordnete Steuereinheit das getakteteSchaltelement insbesondere nach der Anlaufphase ansteuert und die Anlaufschaltung nach derAnlaufphase deaktiviert. Insbesondere ist auf der Primärseite des Wandlers keine Steuereinheitzur Steuerung des getakteten Schaltelements vorgesehen.

[0041] Die Erfindung wird nunmehr auch mit Blick auf die Figuren beschrieben. Dabei zeigen: [0042] Fig. 1 zeigt eine erste Schaltungsanordnung nach dem Stand der Technik.

[0043] Fig. 2 zeigt eine zweite Schaltungsanordnung nach dem Stand der Technik.

[0044] Fig. 3 zeigt schematisch eine erste Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen

Schaltungsanordnung.

[0045] Fig. 4 zeigt schematisch eine Ansteuerung gemäß der ersten Ausgestaltung aus Fig. 1.

[0046] Figs. 5a und 5b zeigen exemplarisch eine konkrete Ausgestaltung von Schaltungstei¬ len wie sie in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zumEinsatz kommen können.

[0047] Figs. 6a und 6b zeigen schematisch eine zweite Ausgestaltung einer erfindungsge¬ mäßen Schaltungsanordnung und eine entsprechende Ansteuerung.

[0048] Fig. 3 zeigt exemplarisch eine erste Ausführungsform der Erfindung. Ein SchaltelementS1, das selbstverständlich z.B. als Schalter oder Transistor ausgebildet sein kann, ist hier dasgetaktete Element eines getakteten Wandlers (Flyback-Konverter) mit einem Transformator TR.

[0049] Die Erfindung macht es sich nun zu Nutze, dass bei dieser Topologie eines getaktetenWandlers der Energiepfad des getakteten Wandlers (Transformator TR, Schaltelement S1,Ausgangsdiode Dout und Ausgangskondensator Cout) zur Übertragung von Energie von derPrimärseite der Betriebsschaltung zu der Sekundärseite genutzt werden kann. Auf der Primär¬seite der Betriebsschaltung ist dabei eine Anlaufschaltung AS (Zeitschaltung/Timer oder Puls¬generator) vorgesehen, der das Schaltelement S1 und insbesondere ein Gate des Schaltele¬ments S1 ansteuert. Durch diese Ansteuerung schaltet das Schaltelement S1 getaktet ein undaus. Energie wird von der Primärseite auf die Sekundärseite der Betriebsschaltung übertragen.Auf der Sekundärseite ist dabei eine die Steuereinheit SE versorgende VersorgungsschaltungV1 vorgesehen, die die Steuereinheit SE versorgt und die insbesondere der AusgangsdiodeDout nachgeschaltet ist.

[0050] Wenn die Steuereinheit SE ausreichend versorgt ist, d.h., wenn insbesondere ihre Ver- sorgungsspannung einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, so übernimmt die Steu¬ereinheit SE die Steuerung des Schaltelements S1 auf der Primärseite.

[0051] Hierfür ist, wie in Fig. 4 gezeigt, eine Treiberschaltung DRV vorgesehen, die Steuersig¬nale von der Steuereinheit SE auf der Sekundärseite annimmt und auf die Primärseite, bei¬spielsweise mittels induktiver oder kapazitiver Kopplung, überträgt. Vorzugsweise sorgt dieTreiberschaltung DRV auch dafür, dass die übertragenen Signale auf der Primärseite aufberei¬tet werden. Beispielsweise kann als Treiberschaltung DRV eine sogenannte E-Treiberschaltung(E-Drive) oder eine sogenannte C-Treiberschaltung (C-Drive) eingesetzt werden.

[0052] Die Übertragung der Steuersignale zur Ansteuerung des Schaltelements S1 auf derPrimärseite kann jedoch dazu führen, dass die Ansteuerung des Schaltelements S1 mittels derAnlaufschaltung AS in Konflikt mit der Ansteuerung durch die Steuereinheit SE tritt.

[0053] Um dies zu vermeiden, übermittelt die Treiberschaltung DRV ein Abschaltsignal an dieAnlaufschaltung AS sowie an eine die Anlaufschaltung AS versorgende zweite Versorgungs¬schaltung V2. Dies ist schematisch in Fig. 4 gezeigt. Die Steuereinheit SE übermittelt dabei einSteuersignal DRV|N sekundärseitig an die Treiberschaltung DRV, exemplarisch dargestellt alsFolge von Spannungspulsen. Die Treiberschaltung DRV erzeugt daraus primärseitig wenigs¬tens ein Ausgangssignal DRVout· Das wenigstens eine Ausgangssignal DRVOUt kann dann derzweiten Versorgungsschaltung V2 (1) zugeführt werden, um diese zu deaktivieren/aktivieren.Gleichzeitig kann das wenigstens eine Ausgangssignal DRVout zur Aktivierung/Deaktivierungder Anlauf Schaltung AS (2) und zur Taktung des Schaltelements S1 (3) verwendet werden.

[0054] Als Anlaufschaltung AS kann insbesondere eine günstige integrierte Schaltung (IC,ASIC, ...) dienen, die beispielsweise als 555-Timer bekannt ist. Als zweite Versorgungsschal¬tung V2 kann beispielsweise eine Zenerdiode mit einem Vorwiderstand verwendet werden. Umnun die Versorgung der Anlaufschaltung AS zu deaktivieren bzw. zu trennen, muss die Verbin¬dung zwischen der Zenerdiode und dem Vorwiderstand getrennt werden.

[0055] Eine schematische und dennoch detailliertere primärseitige Anordnung der Anlaufschal¬tung AS sowie der zweiten Versorgungsschaltung V2 ist in den Figs. 5a und 5b gezeigt. Hierbeiist anzumerken, dass die erfindungsgemäße Lösung zwar auf das Vorsehen einer zusätzlichenVersorgung der sekundärseitigen Steuereinheit SE von der Primärseite her verzichtet, jedochzwei Versorgungsschaltungen eingesetzt werden.

[0056] Dies ist jedoch dennoch vorteilhaft, da auf der Primärseite eine sehr günstige und mög¬licherweise ineffiziente Versorgungsschaltung V2 eingesetzt werden kann, da, wie später erläu¬tert, diese Versorgungsschaltung V2 lediglich während einer Anlaufphase der Betriebsschaltungzum Einsatz kommt. Dem gegenüber stehen jedoch die hohen Kosten einer Spannungsversor¬gung auf der Primärseite und der Übertragung über die galvanisch isolierende Barriere (SELV-Barriere) zur Versorgung der Sekundärseite, da eine solche Übertragung zumindest einenteuren, dem SELV-Standard entsprechenden Transformator erforderlich macht.

[0057] Die Funktionsweise der in Figs. 5A, 5B dargestellten Schaltungsteile ist wie folgt: [0058] Die Schaltungsteile werden exemplarisch ausgehend von einer gleichgerichteten Wech¬selspannung versorgt. Wenn die Treiberschaltung DRV ein Signal DRVout ausgibt, d.h., wennsekundärseitig eine entsprechende Ansteuerung durch die Steuereinheit SE mit einem Ein¬gangssignal DRVin erfolgt, das die Durchbruchsspannung einer Zener-Diode D5 überschreitet(in Fig. 5b als gepulstes Spannungssignal mit Amplitude 9V dargestellt), steigt die Spannung andem Transistor Q1 an (in Fig. 5b dargestellt als Spannungsanstieg auf bspw. 2,1 V am Gate desTransistors Q1).

[0059] Der Transistor Q1 wird aktiviert, d.h. leitend geschaltet, wenn die Durchbruchsspannungder Zenerdiode erreicht bzw. überschritten wird. Nach dem Aktivieren des Transistors Q1 wirdder über Widerstände R1, R2 fließende Strom direkt zu Masse abgeleitet, so dass kein Strommehr über einen Widerstand R8 fließt, der in Serie mit den Widerständen R1 und R2 verschaltetist. Die Serienschaltung der Widerstände R1, R2 und R8 ist dabei einerseits mit dem Ausgang eines Gleichrichters und andererseits mit Masse verbunden.

[0060] Durch die Aktivierung des Transistors Q1 reduziert sich die Spannung an einem Gateeines zweiten Transistors Q2, wodurch der zweite Transistor Q2 deaktiviert, also nicht- leitendgeschaltet wird. Hierdurch wird die zweite Versorgungsschaltung V2 deaktiviert, die exempla¬risch durch eine Serienschaltung der Wiederstände R3-R6 mit dem zweiten Transistor Q2 undeiner Zener-Diode D2 gebildet ist und parallel zu der Serienschaltung der Widerstände R1, R2und R8 verschaltet ist. Durch die Deaktivierung des Transistors Q2 wird also die zweite Versor¬gungsschaltung V2 abgeschaltet. Dadurch verringert sich die Versorgungsspannung Vcc derAnlaufschaltung AS langsam, abhängig von der Dimensionierung eines Pufferkondensators C2,wodurch eine Abschaltung der Anlaufschaltung AS erfolgt. Der Pufferkondensator C2 wirdansonsten bei aktivem Transistor Q2 von der zweiten Versorgungsschaltung V2 gespeist.

[0061] Um ein schnelles Abschalten der Anlaufschaltung AS zu erreichen, wird bei Erreichender Durchbruchsspannung der Zener-Diode D5 nicht nur der Transistor Q1 aktiviert, d.h. leitendgeschaltet, sondern auch ein dritter Transistor Q3 wodurch die Spannung an einem RESET-Eingang der Anlaufschaltung AS plötzlich abfällt, wodurch die Anlaufschaltung AS sofort deakti¬viert wird.

[0062] Angemerkt sei an dieser Stelle, dass die Diode D6 vorteilhaft ist, da sich, wenn dieAnlaufschaltung AS deaktiviert ist, sich der Ausgang OUT der Anlaufschaltung AS nicht ineinem sogenannten Tri-Zustand befindet. Bei einem Fehlen der Diode D6 könnten Signale, diedurch die Treiberschaltung DRV ausgegeben werden, über die Erdung der Anlaufschaltung ASabgeleitet anstatt an das getaktete Schaltelement S1 des getakteten Wandlers geliefert zuwerden.

[0063] In den Figs. 6A und 6B ist eine alternative Ausgestaltung der Erfindung gezeigt.

[0064] Wie in Fig. 6A veranschaulicht, ist die Anlaufschaltung AS auf der Primärseite der Be¬triebsschaltung vorgesehen. Ausgehend von der Anlaufschaltung AS kann mittels eines Kop¬pelelements KE, beispielsweise mittels einer induktiven oder kapazitiven Kopplung bzw. einerÜbertragung mittels eines geeigneten Widerstands, eine Versorgungsspannung auf die Sekun¬därseite übertragen werden. Das heißt, dass insbesondere das von der Anlaufschaltung ASerzeugte Signal über die SELV-Barriere bzw. die elektrisch isolierende Barriere übertragen wird.Bei der Übertragung mittels eines Widerstandes kann, wie für den Stand der Technik gezeigt,wiederum die galvanische Trennung gebrochen werden, wobei dennoch die entsprechendenBestimmungen, beispielsweise die SELV-Bestimmungen, eingehalten werden.

[0065] Auf der Sekundärseite ist dann eine weitere Versorgungsschaltung V3 vorgesehen, dieinsbesondere eine Gleichrichtung des von dem Koppelelement KE übertragenen Signals, ins¬besondere einer/eines gepulsten Spannung/Stromes, vornehmen. Diese weitere Versorgungs¬schaltung V3 erzeugt eine Versorgungsspannung für die Steuereinheit SE.

[0066] Wenn eine genügend hohe Spannung, beispielsweise eine Spannung, die oberhalbeines bestimmten Schwellenwertes liegt, an der Steuereinheit SE anliegt, also genügend elekt¬rische Leistung durch die Anlaufschaltung AS erzeugt und von dem Koppelelement KE übertra¬gen wird, so wird die Steuereinheit SE die Treiberschaltung DRV mittels des Signals DRV|Nansteuern, um das primärseitige Schaltelement S1 zu takten. Der getaktete Wandler beginntdann zu arbeiten und seine Ausgangsspannung steigt.

[0067] Wie in Fig. 6b exemplarisch gezeigt, erzeugt also die Anlaufschaltung AS ein gepulstesSignal, wodurch eine Spannung auf der Sekundärseite des Koppelelements KE ausgegebenwird.

[0068] Die weitere Versorgungsschaltung V3 liefert eine entsprechend angepasste, z.B. gleich¬gerichtete Spannung an die Steuereinheit SE. Bei ausreichender Versorgung der SteuereinheitSE, z.B. wenn ein Schwellenwert durch die gelieferte Spannung erreicht wird, gibt die Steuer¬einheit SE ein Signal DRV|N an die Treiberschaltung DRV aus. Die Treiberschaltung DRV er¬zeugt daraus primärseitig wenigstens ein Ausgangssignal DRVOUt- Das wenigstens eine Aus¬ gangssignal DRV0ut kann dann der zweiten Versorgungsschaltung V2 (1) zugeführt werden,um diese zu deaktivieren/aktivieren. Gleichzeitig kann das wenigstens eine AusgangssignalDRVout zur Aktivierung/Deaktivierung der Anlauf Schaltung AS (2) und zur Taktung des Schalt¬elements S1 (3) verwendet werden. Nachdem die Anlaufschaltung AS das Schaltelement S1taktet, steigt die die durch den getakteten Wandler übertragene Leistung auf der Sekundärseiteder Schaltungsanordnung und entsprechend auch die durch die Versorgungsschaltung V1 andie Steuereinheit SE gelieferte Spannung, die dann zur Versorgung der Steuereinheit SE dient.

[0069] Die an der Steuereinheit SE anliegende Versorgungsspannung wird also in einer An¬laufphase durch die primärseitige Anlaufschaltung AS bereitgestellt. Wie in den Figuren gezeigt,kann die Versorgungsschaltung V1 nach einer Ausgangsdiode Dout des getakteten Wandlersangeordnet sein, um eine Versorgungsspannung für die Steuereinheit SE bereitzustellen.

[0070] Die primärseitige Anlaufschaltung AS sowie die sie versorgende zweite Versorgungs¬schaltung V2 können dann, wie bereits für die Figuren 5A und 5B beschrieben, deaktiviertwerden. Insbesondere kann, sobald die Durchbruchsspannung der Zenerdiode D5 erreicht ist,die Anlaufschaltung AS mittels der Transistoren Q1 und Q2 abgeschaltet werden. Eine schnelleAbschaltung erfolgt dabei, falls die entsprechende Zeitschaltung, z.B. als 555-Timer ausgebildetist, wiederum über den dritten Transistor Q3 sowie den Widerstand Rreset- [0071] Es wird folglich gemäß der Erfindung in einer Anlaufphase das getaktete SchaltelementS1 des getakteten Wandlers ausgehend von der Anlaufschaltung AS betrieben. Liegt sekundär¬seitig eine ausreichende, ausgehend von dem getakteten Wandler bereitgestellte Spannungvor, die einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, so übernimmt die Steuereinheit SE dieTaktung des Schaltelements S1. In einer Ausführungsform kann dabei während der Anlaufpha¬se, d.h. bis zum Erreichen des Schwellenwertes, eine Versorgung der sekundärseitigen Steuer¬einheit über die Anlaufschaltung AS (beispielsweise ein Pulsgeber, ein Oszillator, usw.) versorgtwerden. Sobald dann der entsprechende Schwellenwert erreicht bzw. überschritten wird, über¬nimmt die sekundärseitige Steuereinheit SE die Taktung des primärseitigen WandlerschaltersS1. Hierzu überträgt die sekundärseitige Schaltung ein den Takt indizierendes Signal auf diePrimärseite der Betriebsschaltung. Durch dieses Signal wird dann ebenfalls die primärseitigeAnlaufschaltung AS und ggf. eine diese versorgende Versorgungsschaltung deaktiviert.

[0072] Der Schwellenwert kann sich dabei auch auf den Ladungszustand eines Energiespei¬chers, z.B. eines Kondensators beziehen, durch den auf der Sekundärseite genügend Energiegespeichert sein kann, um die Steuereinheit SE nach Versorgung durch die mittels zu versor¬gen, bis das Schaltelement S1 durch die Steuereinheit SE wie vorgesehen getaktet ist.

Claims (25)

1. Ansprüche 1. Betriebsschaltung zur Ansteuerung einer LED-Strecke (LS), aufweisend: - einen primärseitig mit einer Versorgungsspannung versorgten potentialgetrennten getak¬teten Wandler, insbesondere einen Flyback-Konverter, der an seiner Primärseite ein ge¬taktetes Schaltelement (S1) aufweist, wobei Anschlüsse für die LED-Strecke (LS) aus¬gehend von der Sekundärseite des Wandlers versorgt sind, - eine Anlaufschaltung (AS), von der ausgehend das getaktete Schaltelement (S1) für dieDauer einer Anlaufphase angesteuert ist, und - eine sekundärseitig angeordnete Steuereinheit (SE), die dazu eingerichtet ist, das getak¬tete Schaltelement (S1) insbesondere nach der Anlaufphase anzusteuern und die weiterdazu eingerichtet ist, die Anlaufschaltung (AS) nach der Anlaufphase zu deaktivieren, wobei insbesondere nur auf der Sekundärseite des Wandlers eine Steuereinheit zur Steue¬rung des getakteten Schaltelements (S1) vorgesehen ist.
2. 2. Betriebsschaltung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (SE) ausgehend von derSekundärseite des Wandlers elektrisch versorgt ist.
3. 3. Betriebsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei für die Steuereinheit (SE) abrufbar einSchwellenwert, insbesondere veränderbar oder programmierbar abgelegt ist, und/oder wo¬bei die Steuereinheit (SE) dazu eingerichtet ist, eine ausgehend von der Sekundärseite desWandlers, insbesondere durch eine erste Versorgungschaltung (V1) gelieferte Versor¬gungsspannung zu erfassen, und abhängig davon ein Signal an eine Treiberschaltung(DRV) zu liefern.
4. 4. Betriebsschaltung nach Anspruch 3, wobei die Treiberschaltung (DRV) mit der Anlaufschal¬tung (AS) und insbesondere einer die Anlaufschaltung (AS) versorgenden zweiten Versor¬gungsschaltung (V2) verbunden ist.
5. 5. Betriebsschaltung nach Anspruch 3, wobei die Treiberschaltung (DRV) ein erstes Schalt¬element (Q1) und vorzugsweise alternativ oder zusätzlich ein zweites Schaltelement (Q2)aktiviert/deaktiviert.
6. 6. Betriebsschaltung nach Anspruch 4 und 5, wobei das erste Schaltelement (Q1) bei seinerAktivierung/Deaktivierung die zweite Versorgungsschaltung (V2) deaktiviert, insbesonderedurch Ausgabe eines Signals an ein drittes Schaltelement (Q3).
7. 7. Betriebsschaltung nach Anspruch 5, wobei das zweite Schaltelement (Q2) bei seiner Akti¬vierung/Deaktivierung die Anlaufschaltung (AS) deaktiviert und insbesondere einen Rück¬setzeingang (RESET) der Anlaufschaltung (AS) mit Masse verbindet.
8. 8. Betriebsschaltung nach Anspruch 5, wobei die Treiberschaltung (DRV) zur Aktivierung/Deaktivierung des ersten Schaltelements (Q1) und/oder des zweiten Schaltelements (Q2)ein Ausgangssignal (DRV0ut) ausgibt, dessen Amplitude insbesondere über einer Durch¬bruchsspannung einer Zener-Diode (D5) liegt.
9. 9. Betriebsschaltung nach Anspruch 8, wobei die Treiberschaltung (DRV) das Ausgangssig¬nal (DRVout) ausgibt, wenn ihr von der Steuereinheit (SE) ein Eingangssignal (DRV,N) zu¬geführt wird.
10. 10. Betriebsschaltung nach Anspruch 8, wobei die Zener-Diode (D5) mit einem Gate-An¬schluss des ersten Schaltelements (Q1) und/oder des zweiten Schaltelements (Q2) ver¬bunden ist, und wobei vorzugsweise das erste Schaltelement (Q1) und/oder das zweiteSchaltelement (Q2) bei Ausgabe des Ausgangssignals (DRV0Ut) aktiviert/deaktiviert wer¬den.
11. 11. Betriebsschaltung nach Anspruch 6, wobei bei einer Aktivierung/Deaktivierung des erstenSchaltelements (Q1) das dritte Schaltelement (Q3) deaktiviert/aktiviert wird.
12. 12. Betriebsschaltung nach Anspruch 9, wobei die Treiberschaltung (DRV) das Eingangssignal(DRVin) von einer Steuereinheit (SE) empfängt und dieses mittels eines Übertragungsele¬ments, insbesondere eines Optokopplers, einer induktiven Kopplung, einer kapazitivenKopplung, und/oder eines Widerstands, von der Sekundärseite auf eine Primärseite derBetriebsschaltung überträgt und gegebenenfalls filtert und/oder verstärkt.
13. 13. Betriebsschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Anlaufschaltung(AS) die Steuereinheit (SE) für die Dauer der Anlaufphase elektrisch versorgt.
14. 14. Betriebsschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (SE)das Schaltelement (S1) taktet.
15. 15. Betriebsschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Anlaufschaltung(AS) mittels eines Koppelelements (KE), insbesondere eines Optokopplers, einer indukti¬ven Kopplung, einer kapazitiven Kopplung und/oder eines Widerstands, über eineelektrisch isolierende Barriere hinweg mit der Steuereinheit (SE) verbunden ist.
16. 16. Betriebsschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Verbin¬dungselement (KE) und der Steuereinheit (SE) eine dritte Versorgungsschaltung (V3) vor¬gesehen ist, die ein von der Anlaufschaltung (AS) ausgegebenes Signal gegebenenfalls fil¬tert, verstärkt, gleichrichtet und/oder glättet.
17. 17. Betriebsschaltung nach Anspruch 12 und/oder 15, wobei das Übertragungselementund/oder das Koppelelement (KE) ein hochohmiger Widerstand insbesondere größer 1 ΜΩist.
18. 18. Betriebsschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Betriebsschaltungso ausgestaltet ist, dass die sekundärseitige Steuereinheit (SE) nach der Anlaufphase le¬diglich von der Sekundärseite des Wandlers versorgt ist.
19. 19. Betriebsschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei in der Anlaufphase eineVersorgung der sekundärseitigen Steuereinheit (SE) ausschließlich durch die Anlaufschal¬tung (AS) erfolgt.
20. 20. Betriebsschaltung nach Anspruch 3, wobei die insbesondere passive Treiberschaltung(DRV) zur Ansteuerung des Schaltelements (S1) vorgesehen ist und wobei die Treiber¬schaltung (DRV) dazu eingerichtet ist, bei Ansteuerung durch die Steuereinheit (SE) dasgetaktete Schaltelement (S1), insbesondere das Gate eines Transistors, mit einem von derSteuereinheit (SE) festgelegten Takt zu betreiben.
21. 21. Betriebsschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei der Wandler dieelektrisch isolierende Barriere der Betriebsschaltung überbrückt, und wobei die elektrischisolierende Barriere eine galvanisch isolierende Barriere oder eine SELV-Barriere ist.
22. 22. Betriebsschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (SE)die Anlaufschaltung (AS) deaktiviert, wenn die der Steuereinheit (SE) zugeführte Versor¬gungsspannung den Schwellenwert überschreitet.
23. 23. Betriebsschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Anlaufschaltung(AS) ein Taktgenerator, Timer, Pulsgeber und/oder Oszilator ist.
24. 24. LED-Modul oder Betriebsgerät zum Betreiben einer LED-Strecke (LS), aufweisend eineBetriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine damit versorgteLED-Strecke (LS).
25. 25. Verfahren zum Betreiben einer Betriebsschaltung für eine LED-Strecke (LS), wobei: - ein potentialgetrennter getakteter Wandler, insbesondere ein Flyback-Konverter, der anseiner Primärseite ein getaktetes Schaltelement (S1) aufweist, und der primärseitig miteiner Versorgungsspannung versorgt wird, Anschlüsse für die LED-Strecke (LS) ausge¬hend von der Sekundärseite des Wandlers versorgt,wobei von einer primärseitigen Anlaufschaltung (AS) ausgehend das getaktete Schaltele¬ment (S1) für die Dauer einer Anlaufphase angesteuert wird, und wobei - eine sekundärseitig angeordnete Steuereinheit (SE) das getaktete Schaltelement (S1)insbesondere nach der Anlaufphase ansteuert und die Anlaufschaltung (AS) nach derAnlaufphase deaktiviert, wobei insbesondere nur auf der Sekundärseite des Wandlerseine Steuereinheit zur Steuerung des getakteten Schaltelements (S1) vorgesehen ist. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen