DE102007009520A1 - Interface for sending of digital signals of operating device for light medium connected by bus line, has input-connection for selectively receiving of mains alternating voltage or digital low-voltage signal - Google Patents

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Abstract

The interface has an input-connection for selectively receiving of mains alternating voltage signal (U-netz) or digital low-voltage signal (U-bus). The inlet connection is connected with a fixed main voltage switch, which switches a current source in the received operation by applying the mains voltage signal or a high-level digital signal in the inlet connection. The inlet connection feeds the primary side of the potential separating element on whose secondary side the interface produces output signal. An independent claim is also included for a method for operating an interface.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schnittstelle mit einem Eingangsanschluss zum wahlweisen Empfang von Netzwechselspannungssignalen oder digitalen Niedervolt-Signalen. Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein zum Betrieb mindestens eines Leuchtmittels benötigtes dimmbares Betriebsgerät, welches über eine entsprechende Schnittstelle zum Datenaustausch mit einer Steuerungseinrichtung über ein Bus verfügt.The The present invention relates to an interface with a Input terminal for selective reception of mains AC signals or digital low-voltage signals. In addition, refers the present invention to a for operating at least one Bulb required dimmable control gear, which via an appropriate interface for data exchange having a control device via a bus.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene multifunktionale Schnittstellen zur Ansteuerung an ein Bus angeschlossener dimmbarer Lampen- bzw. LED-Betriebsgeräte bekannt. Unter Anderem gibt es Schnittstellen zum Dimmen einer oder mehrerer über ein Betriebgerät angesteuerter Entladungslampen oder LED-Module. Dabei kann die Schnittstelle wahlweise über Taster- oder Schaltersignale bzw. über digitale Steuersignale angesteuert werden. Ein angeschlossenes Lampenbetriebsgerät kann so z. B. durch einen kurzen Tastendruck ein- bzw. ausgeschaltet und durch einen langen Tastendruck auf- bzw. abgedimmt werden. Neben dem Taster- oder Schalter-Betrieb ist bei diesen Schnittstellen auch ein uni- oder bidirektionaler Betrieb möglich, bei dem digitale Steuerbefehle, die bspw. Sollwerte für eine Helligkeitssteuerung repräsentieren, von der an das Bus angeschlossenen Steuerungseinrichtung zu dem Betriebsgerät oder Statusrückmeldungen des Betriebsgeräts übermittelt werden.Out The prior art has various multifunctional interfaces For controlling dimmable lamp or LED control gear connected to a bus known. Among other things, there are interfaces for dimming one or several controlled via an operating device discharge lamps or LED modules. The interface can optionally via Push-button or switch signals or via digital control signals be controlled. A connected lamp operating device can so z. B. by a short press on or off and be dimmed by a long press of the button. Next the pushbutton or switch operation is at these interfaces also a unidirectional or bidirectional operation possible at the digital control commands, the example. Setpoints for a Brightness control, from that connected to the bus Control device to the operating device or status feedback of the operating device are transmitted.

Multifunktionale Schnittstellen müssen dabei in der Lage sein, sowohl Digitalsignale aus einem Niederspannungsbereich zwischen beispielsweise –10 V und +30 V einerseits und Netzspan nungssignale andererseits verwertbar an das Lampenbetriebsgerät weiterzugeben, wobei die Schnittstelle auch bei einem lange andauernden Anliegen eines Netzspannungssignals keinen Schaden nehmen darf. Dies bedeutet, dass ein netzspannungsfester Empfangszweig sowie ein nur für digitale Niederspannungssignale ausgelegter Sendezweig vorgesehen sein muss.multifunctional Interfaces must be able to handle both digital signals from a low voltage range between, for example, -10 V and +30 V on the one hand and mains voltage signals on the other hand usable to the lamp operating device, the interface also with a long-lasting concern of a mains voltage signal can not be harmed. This means that a line voltage-proof reception branch and a digital low-voltage signal only Send branch must be provided.

In diesem Zusammenhang ist insbesondere die in der WO 2006/010417 A1 offenbarte bidirektionale Schnittstelle zu nennen, die einen Sendezweig mit einem HF-Leistungstransformator aufweist.In this context, especially in the WO 2006/010417 A1 disclosed bidirectional interface having a transmission branch with an RF power transformer.

AUFGABE DER VORLIEGENDEN ERFINDUNGOBJECT OF THE PRESENT INVENTION

Angesichts dieses Standes der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die aus der WO 2006/010417 A1 bekannte Schnittstelle schaltungstechnisch so zu vereinfachen, dass eine Kosteneinsparung gegeben ist. Dabei sollen natürlich die Anforderungen an die Schnittstelle hinsichtlich der Festigkeit gegenüber Spannungsspitzen bzw. einem dauernden Anliegen der Netzspannung erfüllt werden.In view of this prior art, the object of the present invention is that of the WO 2006/010417 A1 To simplify known interface circuit technology so that a cost saving is given. Of course, the requirements for the interface with regard to the strength against voltage spikes or a permanent concern of the mains voltage should be met.

ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNGSUMMARY PRESENTATION THE INVENTION

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden dabei den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.According to the invention This object is achieved by the features of the independent claims solved. Make the dependent claims while the central idea of the invention in particularly advantageous Continue.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich gemäß einem ersten Aspekt auf eine unidirektionale Schnittstelle, welche einen Eingangsanschluss zum wahlweisen Empfang einer Netzwechselspannung oder einer digitalen Niedervolt-Busspannung sowie einen zur Übertragung von digitalen Niederspannungssignalen zu einem Bus vorgesehenen Sendezweig aufweist. Im Sendezweig ist dabei ein zum selektiven zeitweiligen Kurzschliessen der Busspannung dienender steuerbarer Leistungsschalter vorgesehen, bei dem es sich vorzugsweise um das einzige netzspannungsfest ausgelegte Halbleiter-Schaltelement der Schnittstelle handelt. Der netzspannungsfeste Leistungsschalter ist dabei Teil einer schaltbaren Konstantstromquelle, die im Empfangsmodus bspw. einen Optokoppler primärseitig speist.The The present invention relates to a first aspect of a unidirectional interface, which is a Input connection for the selective reception of AC mains voltage or a digital low-voltage bus voltage and one for transmission provided by digital low-voltage signals to a bus Having transmission branch. In the send branch is one to the selective temporary short circuit of the bus voltage serving controllable Circuit breaker provided, which is preferably to the only mains voltage resistant designed semiconductor switching element of Interface acts. The mains voltage-resistant circuit breaker is part of a switchable constant current source, the bspw. feeds an optocoupler on the primary side.

Der Sendezweig wird dabei über eine von der Schnittstelle galvanisch getrennte externe Spannungsversorgung eines Schaltnetzteils mit einer Versorgungsspannung gespeist.Of the Transmitting branch is thereby galvanically via one of the interface separate external power supply of a switching power supply with fed a supply voltage.

Darüber hinaus verfügt die Schnittstelle erfindungsgemäß über Mittel zur potenzialfreien Auskopplung über den Empfangszweig aufgenommener Signale, bei denen es sich z. B. um einen primärseitig über die Konstantstromquelle mit einem Strom einer näherungsweise konstanten Stromstärke gespeisten Optokoppler handeln kann.About that In addition, the interface according to the invention over Means for potential-free decoupling via the receiving branch recorded signals, which are z. B. to a primary side over the constant current source with a current of approximately constant current powered optocoupler can act.

Ein in der Schnittstellenschaltung enthaltener, nicht netzspannungsfest ausgelegter steuerbarer Halbleiterschalter dient dazu, im Durchschaltbetrieb ein Durchschalten des netzspannungsfest ausgelegten steuerbaren Leistungsschalters in einen niederohmigen Zustand zu veranlassen. Bei diesem nicht netzspannungsfest ausgelegten steuerbaren Halbleiterschalter kann es sich beispielsweise um einen drainseitig mit dem Empfangszweig und der Basis eines zum Betrieb der Konstantstromquelle benötigten, kollektorseitig mit einer Steuerelektrode des netzspannungsfesten Leistungsschalters verbundenen Bipolartransistors verbundenen MOS-Feldeffekttransistor handeln. Der Bipolartransistor der Konstantstromquelle kann dabei z. B. in einer Emitterschaltung mit Stromgegenkopplung betrieben werden, deren Emitterelektrode mit der Primärseite des in den Empfangszweig integrierten Optokopplers verbunden ist.An included in the interface circuit, not mains voltage solid designed controllable semiconductor switch is used to cause a through connection of the line voltage fixed designed controllable circuit breaker in a low-resistance state in the switching mode. This controllable semiconductor switch which is not designed for line voltage can be, for example, a MOS field-effect transistor connected on the drain side to the receiving branch and the base of a bipolar transistor connected to the collector side of a control electrode of the mains voltage-proof circuit breaker. The bipolar transistor of the constant current source can be z. B. are operated in an emitter circuit with current feedback, the emitter electrode ver with the primary side of the integrated in the receiving branch optocoupler is bound.

Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Schaltverhalten des Halbleiterschalters im Sendebetrieb durch eine geeignete äußere Beschaltung verzögert wird. Dies kann z. B. mit Hilfe eines zwischen die Source-Elektrode dieses Halbleiterschalters und den Masseknoten der Schnittstellenschaltung geschalteten Ohmschen Widerstands (Source-Widerstand) erfolgen, durch den die Source-Spannung des steuerbaren Halbleiterschalters gegenüber dem Massepotenzial der Schnittstelle angehoben wird, sowie mit Hilfe einer mit der Gate-Elektrode dieses Halbleiterschalters und dem Masseknoten der Schnittstelle verbundenen, aus der Parallelschaltung eines Ladekondensators (Gate-Kapazität) und einem Entladewiderstand bestehenden Lade-/Entladeschaltung, welche erfindungsgemäß zur Einstellung der Flankensteilheiten von der Schnittstelle gesendeter digitaler Niederspannungssignale vorgesehen sind.Further can be provided according to the invention that the Switching behavior of the semiconductor switch in transmission mode by a delayed suitable external wiring becomes. This can be z. B. by means of a between the source electrode this semiconductor switch and the ground node of the interface circuit switched ohmic resistance (source resistance), by the source voltage of the controllable semiconductor switch opposite the ground potential of the interface is raised, as well as with help one with the gate of this semiconductor switch and the ground node connected to the interface, from the parallel connection of a charging capacitor (Gate capacitance) and a discharge resistor existing charge / discharge circuit, which according to the invention for adjusting the edge steepnesses from the interface sent digital low voltage signals are provided.

Gemäß einem zweiten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine bidirektionale Schnittstelle, welche einen Eingangsanschluss zum wahlweisen Empfang eines Netzwechselspannungssignals bspw. von einem Taster oder Schalter oder eines digitalen Niedervolt-Busspannungssignals und zur Übertragung von digitalen Niederspannungssignalen mittels eines Sendezweigs aufweist. Im Sendezweig ist dabei ein zum wahlweisen Kurzschliessen der Busspannung dienender steuerbarer Leistungsschalter vorgesehen. Dieser ist als netzspannungsfest Halbleiter-Schaltelement ausgelegt. Der netzspannungsfeste Leistungsschalter ist dabei Teil einer schaltbaren Konstantstromquelle, die die Stromstärke eines in einem Empfangsmodus durch den Empfangszweig bei Empfang eines Signals fließenden Stroms auf einem stabilen, näherungsweise konstanten Niveau hält.According to one second aspect, the present invention relates to a bidirectional interface, which has an input terminal for selectively receiving a mains AC signal For example, from a button or switch or a digital low-voltage bus voltage signal and for transmitting low voltage digital signals having by means of a transmission branch. In the transmission branch is a for selectively short-circuiting the bus voltage serving controllable Circuit breaker provided. This is as mains voltage resistant semiconductor switching element designed. The mains voltage-proof circuit breaker is part of it a switchable constant current source that measures the current one in a receive mode by the receive leg on receipt of a signal flowing current on a stable, approximately keeps constant level.

Wie die vorstehend beschriebene unidirektionale Schnittstelle verfügt auch die erfindungsgemäße bidirektionale Schnittstelle über Mittel zur potenzialfreien Auskopplung über den Empfangs zweig gesendeter Signale auf eine Busleitung des Bus, bei denen es sich z. B. um einen primärseitig über die Konstantstromquelle mit einem Strom gespeisten Optokoppler handelt.As has the unidirectional interface described above also the bidirectional interface according to the invention Means for potential-free decoupling via the receiving branch sent signals to a bus line of the bus, which is itself z. B. to a primary side via the constant current source is powered by a powered optocoupler.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Im Folgenden werden weitere Merkmale und Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.in the Following are further features and embodiments of the present invention with reference to the attached Drawings explained in more detail.

1a zeigt eine Prinzipskizze einer unidirektionalen Schnittstelle, die ein Empfangen von digitalen Niederspannungssignalen über ein Bus ermöglicht, 1a FIG. 12 is a schematic diagram of a unidirectional interface that allows low voltage digital signals to be received over a bus. FIG.

1b zeigt eine Prinzipskizze einer bidirektionalen Schnittstelle, die ein Senden und Empfangen von digitalen Niederspannungssignalen über ein Bus ermöglicht, 1b shows a schematic diagram of a bi-directional interface that allows sending and receiving low-voltage digital signals over a bus,

2a zeigt eine schaltungstechnische Realisierung der erfindungsgemäßen unidirektionalen Schnittstelle, 2a shows a circuit realization of the unidirectional interface according to the invention,

2b zeigt eine schaltungstechnische Realisierung der erfindungsgemäßen bidirektionalen Schnittstelle, und 2 B shows a circuit realization of the inventive bidirectional interface, and

3 zeigt eine schematisierte Ansicht von 2b 3 shows a schematic view of 2 B

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

In 1a ist eine Prinzipskizze einer zum Empfangen von digitalen Niederspannungssignalen U SUout vom Bus BS vorgesehenen unidirektionalen Buschnittstelle SU dargestellt, die z. B. zum Dimmen eines über ein Betriebsgerät BG angesteuerten Leuchtmittels verwendet werden kann. Bei dem vorgenannten Leuchtmittel kann es sich dabei z. B. um eine Gasentladungslampe oder um ein LED-Modul handeln. Das Betriebsgerät kann bspw. ein Elekt ronisches Vorschaltgerät mit einem ASIC oder μC als zentraler Steuereinheit sein.In 1a is a schematic diagram of a one for receiving low-voltage digital signals U SUout provided by the bus BS unidirectional bus interface SU shown, for. B. can be used for dimming a controlled via an operating device BG bulb. In the aforementioned bulbs may be z. B. to act a gas discharge lamp or an LED module. The operating device can be, for example, a Elektonic ballast with an ASIC or μC as a central control unit.

Anzumerken ist, dass die Schnittstelle nur zur Übertragung von Steuersignalen dient und die Leistungsversorgung der Leuchtmittel über das Betriebsgerät separat dazu bereitgestellt wird. Die Leistung der Leuchtmittel kann bspw. im Falle von Dimmsignalen durch das Betriebsgerät abhängig von über die Schnittstelle empfangenen Signalen erfolgen.It should be noted is that the interface only for transmission of control signals serves and the power supply of the bulbs over the operating device is provided separately. The Power of the lamps can, for example, in the case of dimming signals by the operating device depends on the over Interface received signals.

Die Schnittstelle SU verfügt dabei über einen Eingangsanschluss K-K' zum wahlweisen Empfang einer Netzwechselspannung U Netz oder der digitalen Niedervolt-Busspannung U Bus mit einem Spannungspegel bspw. in der Größenordnung des vom DALI/DSI-Schnittstellenstandard für vorgegebenen Gleichspannungspegels.The interface SU has an input terminal KK 'for selectively receiving an AC mains voltage U network or the digital low-voltage bus voltage U bus with a voltage level, for example. In the order of the DALI / DSI interface standard for predetermined DC level.

Außerdem weist die erfindungsgemäße Schnittstelle SU einen zusätzlichen Eingangsanschluss auf, über den eine zur Spannungsversorgung der Schnittstelle benötigte Versorgungsspannung U V bereitgestellt wird, die als „High"-Pegel eines Steuerspannungspotenzials für einen in den Sendezweig SZ integrierten Leistungsschalter T1 (vgl. 2a) dient. Bei der Versorgungsspannung U V handelt es sich dabei um eine Gleichspannung mit einem Niedervolt-Spannungspegel.In addition, the interface SU according to the invention has an additional input terminal, via which a supply voltage U V required for the voltage supply of the interface is provided, which is referred to as a "high" level of a control voltage potential for a circuit breaker T 1 integrated in the transmitting branch SZ (cf. 2a ) serves. The supply voltage U V is a DC voltage with a low-voltage voltage level.

Wie aus 1a ersichtlich, wird das Ausgangssignal Empfangszweigs EZ über eine Potenzialtrennungsstufe PTS in Form eines digitalen Niederspannungssignals U SUout potenzialfrei einer Steuerungseinrichtung StE übertragen, die das Signal in ein Steuerungssignal zum Betrieb von Leuchtmitteln umsetzt.How out 1a can be seen, the output signal receiving branch EZ via a potential separation stage PTS in the form of a digital low-voltage signal U SUout potential free of a control device StE is transmitted, which converts the signal into a control signal for the operation of lamps.

In 1b ist eine Prinzipskizze einer zum Empfangen no Netzspannungssignalen sowie zum Senden und Empfangen von digitalen Niederspannungssignalen U SBout bzw. U SBin über eine Schnittstelle SB gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die bidirektionale Schnittstelle SB verfügt wie die vorstehend unter Bezugnahme auf 1a beschriebene unidirektionale Schnittstelle SU über einen Eingangsanschluss K-K' zum wahlweisen Empfang eines Netzwechselspannungssignals U Netz oder eines digitalen Niedervoltsignals U Bus.In 1b is a schematic diagram of one for receiving no mains voltage signals as well as for sending and receiving digital low-voltage signals U SBout U SBin or via an interface SB according to a second embodiment of the present invention. The bidirectional interface SB has the same structure as that described above 1a described unidirectional interface SU via an input terminal KK 'for selectively receiving a mains AC voltage U network or a digital low-voltage signal U bus .

Im Unterschied zu der unidirektionalen Schnittstelle SU verfügt die bidirektionale Schnittstelle SB jedoch zusätzlich über einen Sendezweig SZ, der zum Senden von digitalen Niederspannungssignalen U SBin von einer Steuerungseinrichtung StE über das Bus BS vorgesehen ist.In contrast to the unidirectional interface SU, however, the bidirectional interface SB additionally has a transmission branch SZ, which is provided for transmitting low-voltage digital signals U SBin from a control device StE via the bus BS.

Ebenso wie die unidirektionale Schnittstelle SU weist auch die in 1b abgebildete bidirektionale Schnittstelle SB einen zusätzlichen Eingangsanschluss auf, über den eine zur Spannungsversorgung der Schnittstelle benötigte Versorgungsspannung U V bereitgestellt wird, die als „High"-Pegel eines Steuerspannungspotenzials für einen in den Sendezweig SZ integrierten zum selektiven Kurzschliessen der Busspannung U Bus benötigten netzspannungsfesten Leistungsschalter T1 (vgl. 2b) dient. Bei der Versorgungsspannung U V, handelt es sich wiederum um eine Gleichspannung mit einem Niedervolt-Spannungspegel.Just like the unidirectional interface SU also has the in 1b shown bidirectional interface SB to an additional input terminal, via which a supply voltage for the interface required supply voltage U V is provided, the required as a "high" level of a control voltage potential for an integrated into the transmitting branch SZ for selective short-circuiting of the bus voltage U Bus mains voltage resistant power switch T 1 (cf. 2 B ) serves. The supply voltage U V , in turn, is a DC voltage with a low-voltage voltage level.

Zum Senden eines Signals wird dieses digitale Niederspannungssignal U SBin über eine dem Sendezweig SZ vorgeschaltete weitere Potenzialtrennungsstufe PTE in Form eines digitalen Steuersignals U G3 potenzialfrei auf den Sendezweig SZ geführt, wobei der Steuersignaleingang des Leistungsschalters T1 im Falle eines „High"-Pegels von U SBin auf den Pegel der Versorgungsspannung U V (den „High”-Pegel des Steuerspannungspotenzials) angehoben wird, so dass die Leitung des Bus BS aufgeschaltet und diese somit kurzgeschlossen wird.In order to transmit a signal, this digital low-voltage signal U SBin is fed potential-free to the transmitting branch SZ in the form of a digital control signal U G via a further potential separation stage PTE in the form of a digital control signal U G3 , wherein the control signal input of the power switch T 1 in the case of a "high" level of U SBin is raised to the level of the supply voltage U V (the "high" level of the control voltage potential) so that the line of the bus BS is switched on and thus short-circuited.

Bei einem „Low"-Pegel des digitalen Steuersignals U SBin bleibt der vorgenannte Leistungsschalter T1 dagegen im Sperrbetrieb, so dass ein Netzspannungssignal mit einem dem Bitwert „logisch Eins" entsprechenden „High"-Pegel, welcher auf die Leitung des Bus BS übertragen wird und U SUot somit unverändert bleibt.In the case of a "low" level of the digital control signal U SBin , the aforementioned power switch T 1, on the other hand, remains in blocking operation, so that a mains voltage signal having a "high" level corresponding to the bit value "logic one" is transmitted to the line of the bus BS and U SUot thus remains unchanged.

In 2a ist eine geeignete schaltungstechnische Realisierung einer unidirektionalen Schnittstelle SU gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, welche zur Übermittlung von digitalen Datensignalen zwischen dem zum Betrieb wenigstens einer Entladungslampe oder wenigstens eines LED-Moduls benötigten Betriebsgerät BG und einem Bus BS ausgelegt ist.In 2a a suitable circuitry implementation of a unidirectional interface SU according to a first embodiment of the present invention is shown, which is designed for the transmission of digital data signals between the required for operating at least one discharge lamp or at least one LED module operating device BG and a bus BS.

Die Spannung U SBout liegt dabei zwischen der Klemme KS und dem Masseknoten GND der Schnittstellenschaltung.The voltage U SBout lies between the terminal K S and the ground node GND of the interface circuit .

Mit den Klemmen K, K' ist ein Vollweg-Gleichrichter AC/DC verbunden.With the terminals K, K 'is a full-wave rectifier AC / DC connected.

Die Spannungsversorgung der Schnittstelle SU kann z. B. induktiv über eine in einen Spannungsversorgungskreis EKN der Schnittstelle integrierte Sekundärwicklung LS eines Transformators erfolgen, der primärseitig mit einem zur Spannungsversorgung des Betriebsgeräts BG und/oder der Steuerungseinrichtung StE dienenden Schaltnetzteil verbunden ist. Auf diese Weise ist die Spannungsversorgung von der Schnittstelle SU galvanisch getrennt. Bei der über die Transformatorwicklung LS eingekoppelten Spannung handelt es sich dabei um eine Wechselspannung, deren Amplitude durch den Pegel der Versorgungsspannung U V gegeben ist. Zur Bereitstellung der vorgenannten Spannungsversorgung wird diese Wechselspannung gleichgerichtet und mit Hilfe eines Tiefpassfilter geglättet.The power supply of the interface SU can z. B. inductively via a built into a power supply circuit EKN interface secondary winding L S of a transformer, which is connected on the primary side with a power supply to the operating device BG and / or the control device StE serving switching power supply. In this way, the power supply from the interface SU is galvanically isolated. In the coupled via the transformer winding L S voltage is an AC voltage whose amplitude is given by the level of the supply voltage U V. To provide the aforementioned power supply, this AC voltage is rectified and smoothed using a low-pass filter.

Ein Optokoppler OKE, der sich am ausgangsseitigen Ende eines Empfangszweigs EZ der Schnittstelle SU befindet, dient zur potenzialfreien Auskopplung des digitalen Niederspannungssignals Ausgangsanschluss KE. Dieser sendeseitige Optokoppler OKE wird über eine Konstantstromquelle KSQ, die über einen nicht netzspannungsfest ausgelegten steuerbaren Halbleiterschalter T3 zuschaltbar ist, mit einem Konstantstrom gespeist. Das über diesen Halbleiterschalter T3 geschaltete Signal steuert dabei einen als netzspannungsfestes Schaltelement ausgelegten steuerbaren Leistungsschalter T1 an.An optocoupler OK E , which is located at the output end of a receiving branch EZ of the interface SU, is used for the potential-free decoupling of the digital low-voltage signal output terminal KE. This transmission-side opto-coupler OK E is supplied with a constant current source KSQ, which can be connected via a controllable non-voltage-controllable semiconductor switch T 3 , with a constant current. The signal connected via this semiconductor switch T 3 thereby controls a controllable power switch T 1 designed as a mains voltage-resistant switching element.

Eine zu dem Optokoppler OKE primärseitig in Serie geschalteter Schwellwertschalter (bspw. eine Zenerdiode DZ1 ) dient dabei zur Einstellung eines Spannungsschwellenwerts.A threshold value switch connected to the optocoupler OK E on the primary side in series (for example a Zener diode D Z1 ) serves to set a voltage threshold value.

In 2b ist eine geeignete schaltungstechnische Realisierung einer bidirektionalen Schnittstelle SB gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Spannungen U SBin und U SBout liegen dabei zwischen den Klemmen KE bzw. KS und dem Masseknoten GND der Schnittstellenschaltung. Über den Eingangsanschluss K-K' ist die Schnittstelle SB mit einer Netzwechselspannung U Netz, oder ein Digitalsignal führenden Busleitung des Bus BS verbunden.In 2 B a suitable circuit implementation of a bidirectional interface SB according to a second embodiment of the present invention is shown. The voltages U SBin and U SBout lie between the terminals K E and K S and the ground node GND of the interface circuit . Via the input connection KK ' the interface SB is connected to an AC mains voltage U network , or a digital signal leading bus line of the bus BS.

Die Spannungsversorgung der Schnittstelle SB kann wie bei der vorstehend unter Bezugnahme auf 2a beschriebenen Schnittstelle SU erfolgen.The voltage supply of the interface SB can be as in the above with reference to 2a described interface SU done.

In einem zum Senden von digitalen Niederspannungssignalen vorgesehenen Sendezweig SZ befindet sich nunmehr ein weiterer Optokoppler OKS.In a transmission branch SZ provided for transmitting digital low-voltage signals, there is now a further optocoupler OK S.

Beim Senden eines digitalen Niederspannungssignals über diesen sendeseitigen Optokoppler OKS fließt durch dessen Sekundärseite und eine dazu in Serie geschalteten Konstant stromquelle KSQS ein Strom, der dafür sorgt, dass die an der Konstantstromquelle KSQS abfallende Gatespannung U G3 des Halbleiterschalters T3 auf einen Wert oberhalb des Pegels seiner Schaltspannung ansteigt und der Halbleiterschalter T3 durchschaltet. Dies führt dazu, dass kein Basisstrom in die Basis eines zum Betrieb der Konstantstromquelle KSQ benötigten, kollektorseitig mit dem Gate des netzspannungsfesten Leistungsschalters T1 verbundenen gegengekoppelten Bipolartransistors T2 fließt, woraufhin dessen Kollektor-Emitter-Spannung U CE2 schlagartig zunimmt und der Kollektorstrom I C2 auf Null abfällt, was bedeutet, dass der Bipolartransistor T2 sperrt und das Gate des netzspannungsfesten Leistungsschalters T1 auf einen durch den Pegel der Versorgungsspannung U V gebildeten „High"-Pegel von beispielsweise 12 V hochgezogen wird. Aufgrund des Hochpegelsignals am Gate-Eingang des netzspannungsfesten Leistungsschalters T1 schaltet dieser in einen niederohmigen Zustand durch, so dass die Busleitung kurzgeschlossen wird.When sending a digital low-voltage signal through this transmitting side optocoupler OK S flows through the secondary side and a series-connected constant current source KSQ S, a current that ensures that the falling at the constant current source KSQ S gate voltage U G3 of the semiconductor switch T 3 to a value rises above the level of its switching voltage and the semiconductor switch T 3 turns on. As a result, no base current flows into the base of a counter-current bipolar transistor T 2 connected to the gate of the mains voltage-proof power switch T 1 on the collector side, whereupon its collector-emitter voltage U CE2 increases abruptly and the collector current I C2 falls to zero, which means that the bipolar transistor T 2 blocks and the gate of the mains voltage-resistant power switch T 1 is pulled up to a "high" level, for example 12 V, formed by the level of the supply voltage U V. Due to the high level signal at the gate input the mains voltage-resistant circuit breaker T 1 turns this into a low-impedance state, so that the bus line is short-circuited.

Bei der Übertragung digitaler Steuersignale zur Lichtsteuerung ist es gemäß dem DALI-Standard erforderlich, dass die Bitdauern und Flankensteilheiten der von der erfindungsgemäßen unidirektionalen (SU) bzw. bidirektionalen Schnittstelle (SB) gesendeten bzw. empfangenen digitalen Niederspannungssignale innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches liegen. Darüber hinaus ist die Flankensteilheit beim Umschalten von einem hohen Spannungspegel zu einem niedrigen Spannungspegel bzw. von einem niedrigen Spannungspegel zu einem hohen Spannungspegel eines gesendeten bzw. empfangenen digitalen Niederspannungssignals nach oben hin beschränkt, was bedeutet, dass beim Umschalten Einschalt- bzw. Ausschaltverzögerungszeiten einer bestimmten Dauer zu berücksichtigen sind.at the transmission of digital control signals for light control According to the DALI standard, it is necessary that the bit lengths and edge slopes of the inventive unidirectional (SU) or bidirectional interface (SB) sent or received low-voltage digital signals within a predetermined tolerance range lie. In addition, it is the slope when switching from a high voltage level a low voltage level or from a low voltage level to a high voltage level of a sent or received limited to the digital low-voltage signal, which means that when switching on or off delay times of a certain duration.

Zu diesem Zweck wird das Durchschalten des Leistungsschalters T1 in den niederohmigen Zustand erfindungsgemäß über einen z. B. in Form eines selbstsperrenden n-Kanal-MOS-Feldeffekttransistors realisierten Halbleiterschalter T3 ausgelöst, dessen Schaltverhalten bei beiden Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Schnittstelle durch eine geeignete äußere Beschaltung verzögert wird. Dies erfolgt erfindungsgemäß mit Hilfe einer Gegenkopplungsschaltung AB.For this purpose, the switching through of the circuit breaker T 1 in the low-resistance state according to the invention via a z. B. triggered in the form of a self-locking n-channel MOS field effect transistor semiconductor switch T 3 , the switching behavior is delayed in both embodiments of the interface according to the invention by a suitable external circuitry. This is done according to the invention by means of a negative feedback circuit AB.

Durch den vorgeschalteten Filter und den darauffolgenden gegengekoppelten Schalter werden die Flanken des Steuersignales angepaßt (Abgeflacht). Die Flankenverläufe der von der erfindungsgemäßen Schnittstelle SU bzw. SB gesendeten bzw. empfangenen digitalen Niederspannungssignale können dabei durch eine geeignete Wahl der Parameterwerte eingestellt werden, wobei durch das vorgeschaltete Filter und den gegenkoppelten Schalter die Einschalt- und Ausschaltverzögerungszeiten gesteuert werden.By the upstream filter and the subsequent negative feedback Switches are adapted to the edges of the control signal (Flattened). The edge courses of the inventive Interface SU and SB transmitted or received digital low-voltage signals can be adjusted by a suitable choice of parameter values, wherein the upstream filter and the counter-coupled switch the ON and OFF delay times are controlled.

Die Funktion dieser Beschaltung des Sendezweigs kann also wie folgt unter Verweis auf 3 zusammengefasst werden:
Eine Konstantstromquelle KSQS wird (über einen Optokoppler) mit gepulsten Signalen von einer Steuereinheit StE (bspw. eines Betriebsgeräts für Leuchtmittel) angesteuert, wobei diese Signale standardkonform hinsichtlich ihres Flankenverlaufs auf einen Bus übertragen werden sollen. Auf diese Konstantstromquelle KSQS folgt ein Filter (Tiefpaß, z. B. ein LR- oder auch RC-Tiefpaß), dass zur Einstellung der Schaltflanke ausgelegt ist. Dieses gefilterte Signal steuert einen gegengetakteten Schalter an, dieser generiert somit ein trapezförmiges Steuersignal (mit den gewünschten standardkonformen Flankensteilheiten), welches den Schalter T1 ansteuert. Der gegengetaktete Schalter generiert das trapezförmige Signal, indem über und unter einem Schwellwert das Filtersignal geglättet wird, dazwischen bleibt die Flanke erhalten. Es können aber auch durch die Beschaltung des gegengetakteten Schalters die Schaltflanken zusätzlich beeinflußt werden.The function of this circuit of the transmission branch can therefore be as follows with reference to 3 be summarized:
A constant current source KSQ S is driven (via an optocoupler) with pulsed signals from a control unit StE (for example, an operating device for lighting means), these signals being to be transmitted in standard compliant manner with respect to their edge characteristics on a bus. This constant current source KSQ S is followed by a filter (low-pass filter, eg an LR or RC low-pass filter), which is designed to set the switching edge. This filtered signal drives a counter-clocked switch, which thus generates a trapezoidal control signal (with the desired standard-compliant edge steepnesses), which controls the switch T1. The counter-clocked switch generates the trapezoidal signal by smoothing the filter signal above and below a threshold value, in between the edge is maintained. But it can also be influenced by the wiring of the counter-clocked switch the switching edges.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (17)

Schnittstelle, aufweisend einen Eingangsanschluss (K-K') zum wahlweisen Empfangen von Netzwechselspannungssignalen (U Netz) oder digitalen Niederspannungssignalen, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsanschluss mit einem netzspannungsfesten Schalter verbunden ist, der im Empfangsbetrieb bei Anliegen eines Netzspannungssignals oder eines Hochpegel-Digitalsignals an dem Eingangsanschluss eine Stromquelle einschaltet, die die Primärseite eines Potentialtrennelements speist, an dessen Sekundärseite die Schnittstelle Ausgangssignale bereitstellt.An interface comprising an input terminal (K-K ') for selectively receiving mains AC ( U- network ) or digital low-voltage signals, characterized in that the input terminal is connected to a mains voltage-proof switch which is in the receiving mode upon application of a mains voltage signal or a high-level digital signal the input terminal a power source turns on, which feeds the primary side of a potential separation element, on whose secondary side the interface provides output signals. Schnittstelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine von der Schnittstelle galvanisch getrennte externe Spannungsversorgung eines Schaltnetzteils.Interface according to claim 1, characterized by one of the interface galvanically isolated external power supply a switching power supply. Schnittstelle nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Potentialtrennelement ein Optokoppler ist.Interface according to claim 1 or 2, wherein the Potential separation element is an optocoupler. Schnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der netzspannungsfeste Schalter die Konstantstromquelle mittels Ausgabe eines Signals an den Steuereingang eines weiteren Schalters einschaltet.Interface according to one of the preceding claims, in the mains voltage-proof switch, the constant current source by outputting a signal to the control input of another Switch turns on. Schnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der im Sendebetrieb der netzspannungsfeste Schalter selektiv den Eingangsanschluss kurzschliesst.Interface according to one of the preceding claims, in the transmission mode of the line voltage resistant switch selectively Short-circuit the input connection. Schnittstelle nach Anspruch 5, bei der im Sendebetrieb ein Steuereingang des netzspan nungsfeste Schalters mittels eines sendeseitigem Potentialtrennelement angesteuert wird.Interface according to claim 5, wherein in the transmission mode a control input of the mains voltage fixed switch by means of a sendeseitigem potential separating element is controlled. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei der die Flankensteilheit des netzspannungsfesten Schalters im Sendebetrieb einstellbar ist.Interface according to one of claims 5 or 6, in which the edge steepness of the mains voltage-proof switch is adjustable in transmission mode. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der das Schaltverhalten des netzspannungsfesten Schalters im Sendebetrieb durch eine äußere Beschaltung verzögert wird.Interface according to one of claims 5 to 7, in which the switching behavior of the mains voltage-proof switch in transmission mode by an external circuit is delayed. Schnittstelle nach Anspruch 8, bei die Beschaltung eine Lade-/Entladeschaltung aufweist, deren Zeitkonstanten die Flankensteilheit vorgeben.Interface according to claim 8, in the wiring a charge / discharge circuit whose time constants the slope pretend. Schnittstelle zum Senden von Digitalsignalen von einem Betriebsgerät für Leuchtmittel über eine angeschlossene Busleitung, aufweisend einen Schalter, der selektiv den Busleitungsanschluss der Schnittstelle zur Übertragung der Flanke eines Digitalsignals kurzschliesst, wobei die Flankensteilheit des Schalters durch eine äussere Beschaltung einstellbar ist.Interface for sending digital signals from an operating device for light sources via a connected bus line, having a switch that is selective the bus line connection of the interface for transmission the edge of a digital signal short-circuits, the edge steepness of the Switch is adjustable by an external wiring. Schnittstelle nach Anspruch 10, bei der der Schalter gegengekoppelt ist.The interface of claim 10, wherein the switch is coupled back. Schaltung nach Anspruch 10 oder 11, bei der bei die Beschaltung eine Filterschaltung aufweist, deren Zeitkonstanten die Flankensteilheit vorgeben.A circuit according to claim 10 or 11, wherein at the circuit has a filter circuit whose time constants specify the edge steepness. Betriebsgerät für Leuchtmittel, aufweisend eine Schnittstelle nach einem der vorhergehen den Ansprüche und eine damit verbundene digitale Steuereinheit, die den Betrieb der Leuchtmittel steuert.Operating device for light bulbs, comprising an interface according to one of the preceding claims and an associated digital control unit that controls the operation the bulb controls. Betriebsgerät nach Anspruch 13, das ein Elektronisches Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, Hochdrucklampen oder Leuchtdioden ist.Operating device according to claim 13, which is an electronic Ballast for gas discharge lamps, high pressure lamps or light-emitting diodes. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 13 oder 14, bei dem die digitale Steuereinheit ein ASIC oder ein Microcontroller ist.Operating device according to one of the claims 13 or 14, in which the digital control unit is an ASIC or a Microcontroller is. Verfahren zum Betrieb einer Schnittstelle, aufweisend einen Eingangsanschluss (K-K') zum wahlweisen Empfangen von Netzwechselspannungssignalen (U Netz) oder digitalen Niederspannungssignalen, wobei ein netzspannungsfester Schalter im Empfangsbetrieb bei Anliegen eines Netzspannungssignals oder eines Hochpegel-Digitalsignals an dem Eingangsanschluss eine Stromquelle einschaltet, die die Primärseite eines empfangsseitigen Potentialtrennelements speist, an dessen Sekundärseite die Schnittstelle Ausgangssignale bereitstellt.A method of operating an interface comprising an input terminal (K-K ') for selectively receiving AC power signals ( U- net ) or digital low-voltage signals, wherein a mains voltage-proof switch in receiving mode turns on a power source upon application of a mains voltage signal or a high-level digital signal to the input terminal, which feeds the primary side of a receiving-side potential separation element, on the secondary side of which the interface provides output signals. Verfahren zum Betrieb einer Schnittstelle zum Senden von Digitalsignalen von einem Betriebsgerät für Leuchtmittel über eine angeschlossene Busleitung, wobei ein Schalter selektiv den Busleitungsanschluss der Schnittstelle zur Übertragung der Flanke eines Digitalsignals kurzschliesst, wobei die Flankensteilheit des Schalters durch eine äussere Beschaltung eingestellt wird.Method of operating an interface for transmission of digital signals from a control gear for Bulb via a connected bus line, wherein a switch selectively the bus line connection of the interface shorts to transmit the edge of a digital signal, wherein the edge steepness of the switch by an external circuit is set.
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