DE102013107771A1

DE102013107771A1 - Electric power converter with interface component

Info

Publication number: DE102013107771A1
Application number: DE102013107771.4A
Authority: DE
Inventors: Josef Fisch; Yasuyuki Fujii; Jörg Oehmen
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2015-01-22

Abstract

Es wird ein elektrischer Leistungswandler mit zumindest einer Wandlerstufe und einem Controller, der den Betrieb der Wandlerstufe steuert, beschrieben. Der Controller weist einen Versorgungseingang, einen Programmieranschluss zum Empfangen von Programmierinstruktionen zum Programmieren des Controllers und einen ersten Steuersignaleingang zum Empfangen eines ersten Steuerparameters für die Steuerung der zumindest einen Wandlerstufe auf. Der elektrische Leistungswandler umfasst ferner eine Schnittstellenkomponente, die einen ersten Optokoppler mit einer Sendekomponente und einer Empfangskomponente und einen Transformator mit einer ersten und einer zweiten primärseitigen Wicklung und einer ersten und einer zweiten sekundärseitigen Wicklung umfasst. Die Empfangskomponente des ersten Optokopplers ist an den Programmieranschluss des Controllers gekoppelt, die zweite sekundärseitige Wicklung ist an den ersten Steuersignaleingang des Controllers gekoppelt und die erste sekundärseitige Wicklung ist an den Versorgungseingang des Controllers gekoppelt. Ferner werden ein Beleuchtungssystem mit einem derartigen elektrischen Leistungswandler und eine Vorrichtung zur Verwendung mit einem derartigen elektrischen Leistungswandler beschrieben.An electric power converter with at least one converter stage and a controller controlling the operation of the converter stage will be described. The controller has a supply input, a programming port for receiving programming instructions for programming the controller, and a first control signal input for receiving a first control parameter for controlling the at least one converter stage. The electrical power converter further includes an interface component comprising a first optical coupler having a transmit component and a receive component and a transformer having first and second primary-side windings and first and second secondary-side windings. The receiving component of the first optocoupler is coupled to the programming terminal of the controller, the second secondary-side winding is coupled to the first control signal input of the controller and the first secondary-side winding is coupled to the supply input of the controller. Further, an illumination system including such an electric power converter and an apparatus for use with such an electric power converter will be described.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Leistungswandler mit zumindest einer Wandlerstufe, die von einem Digitalcontroller gesteuert wird, sowie einer Schnittstellenkomponente. Ferner stellt die Erfindung ein Beleuchtungssystem mit einem derartigen elektrischen Leistungswandler sowie eine Vorrichtung zur Verwendung mit einem solchen elektrischen Leistungswandler zur Verfügung.The present invention relates to an electrical power converter with at least one converter stage, which is controlled by a digital controller, and an interface component. Further, the invention provides a lighting system with such an electric power converter and an apparatus for use with such an electric power converter.

Moderne Stromversorgungen sind oft von außen steuerbar, um beispielsweise einen Ausgangsstrom der Stromversorgung im Betrieb ändern zu können. Dabei sind elektrische Leistungswandler, beispielsweise zur Versorgung von LED-Anordnungen, bekannt, bei denen ein Steuerungssignal zum Dimmen der LED-Anordnung in der Form eines pulsweitenmodulierten(PWM-)Signals, empfangen wird. Alternativ ist es aus dem Stand der Technik bekannt, das Steuersignal in der Form eines Spannungssignals zu empfangen, das beispielsweise in einem Bereich von 0 V bis 10 V variiert wird, um die LED-Anordnung zu dimmen.Modern power supplies are often externally controllable, for example, to change an output current of the power supply during operation. In this case, electrical power converters, for example for the supply of LED arrangements, are known, in which a control signal for dimming the LED arrangement in the form of a pulse width modulated (PWM) signal is received. Alternatively, it is known in the art to receive the control signal in the form of a voltage signal that is varied, for example, in a range of 0V to 10V, to dim the LED array.

Darüber hinaus ist es bei der Verwendung eines Digitalcontrollers zur Regelung der Wandlerstufe wünschenswert, den Digitalcontroller von außen programmieren zu können. Hierzu ist es im Allgemeinen erforderlich, den elektrischen Leistungswandler mit einem Programmieranschluss zu versehen.Moreover, when using a digital controller to control the converter stage, it is desirable to program the digital controller from the outside. For this purpose, it is generally necessary to provide the electrical power converter with a programming port.

Wenn der Digitalcontroller eines Leistungswandlers sowohl eine externe Steuerung als auch eine Programmierung von außen ermöglichen soll, werden daher mehrere Eingänge und eine Vielzahl an internen Schaltungsblöcken benötigt, die zu einem erhöhten Platzbedarf, einer erhöhten Fehleranfälligkeit sowie zu erhöhten Herstellkosten führen. Darüber hinaus wird auch die Montage des Leistungswandlers oft dadurch erschwert, dass viele Komponenten benötigt werden. Ferner müssen der Steueranschluss und der Programmieranschluss für den Digitalcontroller außerdem sicher elektrisch isoliert sein.If the digital controller of a power converter is to enable both external control and external programming, several inputs and a large number of internal circuit blocks are required, resulting in increased space requirements, increased susceptibility to errors and increased production costs. In addition, the assembly of the power converter is often complicated by the fact that many components are needed. Furthermore, the control port and the programming port for the digital controller must also be securely isolated electrically.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Steuerung und Programmierung eines elektrischen Leistungswandlers mit geringem Platzbedarf, leichterem Aufbau und geringerer Anzahl von Komponenten zu ermöglichen, wobei eine elektrische Isolation nach außen gewährleistet ist. Diese Aufgabe wird durch den elektrischen Leistungswandler gemäß Anspruch 1, das Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 15 und die Vorrichtung gemäß Anspruch 16 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstände der Unteransprüche.It is therefore an object of the invention to enable control and programming of an electric power converter with a small footprint, lighter structure and fewer components, with an electrical isolation is ensured to the outside. This object is achieved by the electric power converter according to claim 1, the lighting system according to claim 15 and the device according to claim 16. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.

In einem Aspekt wird ein elektrischer Leistungswandler mit zumindest einer Wandlerstufe und einem Controller, der den Betrieb der zumindest einen Wandlerstufe steuert, bereitgestellt. Der Controller weist einen Versorgungseingang, einen Programmieranschluss zum Empfangen von Programmierinstruktionen zum Programmieren des Controllers und einen ersten Steuersignaleingang zum Empfangen eines ersten Steuerparameters für die Steuerung der zumindest einen Wandlerstufe auf. Der elektrische Leistungswandler umfasst ferner eine Schnittstellenkomponente, die einen ersten Optokoppler mit einer Sendekomponente und einer Empfangskomponente und einen Transformator mit einer ersten und einer zweiten primärseitigen Wicklung und einer ersten und einer zweiten sekundärseitigen Wicklung umfasst. Die Empfangskomponente des ersten Optokopplers ist an den Programmieranschluss des Controllers gekoppelt, die zweite sekundärseitige Wicklung ist an den ersten Steuersignaleingang des Controllers gekoppelt und die erste sekundärseitige Wicklung ist an den Versorgungseingang des Controllers gekoppelt.In one aspect, an electrical power converter is provided with at least one converter stage and a controller that controls the operation of the at least one converter stage. The controller has a supply input, a programming port for receiving programming instructions for programming the controller, and a first control signal input for receiving a first control parameter for controlling the at least one converter stage. The electrical power converter further includes an interface component comprising a first optical coupler having a transmit component and a receive component and a transformer having first and second primary-side windings and first and second secondary-side windings. The receiving component of the first optocoupler is coupled to the programming terminal of the controller, the second secondary-side winding is coupled to the first control signal input of the controller and the first secondary-side winding is coupled to the supply input of the controller.

Durch den ersten Optokoppler und den Transformator wird somit eine elektrische Isolation nach außen ermöglicht. Ferner bietet der beschriebene elektrische Leistungswandler im Vergleich zu einer einfachen Aggregation von Schnittstellen eine Reihe von Vorteilen. So ermöglicht der beschriebene elektrische Leistungswandler eine Steuerung über die zweite sekundärseitige Wicklung, eine Leistungsversorgung während der Programmierung über die erste sekundärseitige Wicklung sowie eine Programmierung über den ersten |[bb1] Optokoppler. Desweiteren ist insbesondere lediglich ein Transformator erforderlich, im Vergleich zu zwei Transformatoren zur Bereitstellung der gleichen Funktionalität mittels einer einfachen Aggregation von Schnittstellen. Hierdurch sind weniger Bauteile erforderlich, wodurch der Aufbau vereinfacht wird, Kosten gespart werden und Fehlerquellen reduziert werden.The first optocoupler and the transformer thus enable electrical isolation to the outside. Further, the described electric power converter offers a number of advantages compared to a simple aggregation of interfaces. Thus, the electrical power converter described allows control over the second secondary-side winding, a power supply during programming via the first secondary-side winding and programming via the first | [bb1] optocoupler. Furthermore, in particular only one transformer is required, compared to two transformers to provide the same functionality by means of a simple aggregation of interfaces. As a result, fewer components are required, whereby the structure is simplified, costs are saved and sources of error are reduced.

Im Allgemeinen ist der Controller dazu eingerichtet, den Betrieb der zumindest einen Wandlerstufe basierend auf dem an dem ersten Steuersignaleingang des Controllers empfangenen ersten Steuerparameter zu steuern. In einigen Ausführungsformen umfasst der elektrische Leistungswandler zumindest eine weitere Wandlerstufe. Der Controller kann dazu eingerichtet sein, den Betrieb der zumindest einen weiteren Wandlerstufe zu steuern und/oder zu regeln.In general, the controller is configured to control the operation of the at least one converter stage based on the first control parameter received at the first control signal input of the controller. In some embodiments, the electrical power converter includes at least one further converter stage. The controller may be configured to control and / or regulate the operation of the at least one further converter stage.

Der Controller ist ferner im Allgemeinen dazu eingerichtet, den Betrieb der zumindest einen Wandlerstufe basierend auf den empfangenen Programmierinstruktionen zu steuern und/oder zu regeln. Der Programmieranschluss kann dazu eingerichtet sein, die Programmierinstruktionen in digitaler Form und/oder in Form eines PWM-Signals zu empfangen.The controller is also generally configured to control and / or regulate the operation of the at least one converter stage based on the received programming instructions. The programming port may be configured to receive the programming instructions in digital form and / or in the form of a PWM signal.

Die erste primärseitige Wicklung des Transformators kann beispielsweise mit der ersten sekundärseitigen Wicklung magnetisch gekoppelt sein, um ein Signal dazwischen wirksam zu übertragen. Die zweite primärseitige Wicklung des Transformators kann mit der zweiten sekundärseitigen Wicklung wirksam magnetisch gekoppelt sein, um ein Signal dazwischen wirksam zu übertragen. For example, the first primary-side winding of the transformer may be magnetically coupled to the first secondary-side winding to effectively transmit a signal therebetween. The second primary-side winding of the transformer may be effectively magnetically coupled to the second secondary-side winding to effectively transmit a signal therebetween.

Hier und im Folgenden werden die Begriffe Primärseite und Sekundärseite bzw. primärseitige und sekundärseitige Wicklung dahingehend verstanden, dass die Sekundärseite mit dem Controller des elektrischen Leistungswandlers gekoppelt sind, während die Primärseite an eine externe Steuerung, eine externe Programmierbox oder einen externen Computer gekoppelt ist oder koppelbar ist, also von außen zugänglich ist. Dabei muss die primärseitige Wicklung nicht zwangsläufig der magnetischen Anregung und die sekundärseitige Wicklung nicht zwangsläufig der Erfassung der magnetischen Anregung dienen. Insbesondere kann an die sekundärseitige Wicklung ein Pulssignal angelegt werden, das magnetisch auf die primärseitige Wicklung gekoppelt wird.Here and below, the terms primary side and secondary side or primary side and secondary side winding are understood to mean that the secondary side are coupled to the controller of the electric power converter, while the primary side is coupled to an external controller, an external programming box or an external computer or coupled is, so it is accessible from the outside. In this case, the primary-side winding does not necessarily serve the magnetic excitation and the secondary-side winding is not necessarily the detection of the magnetic excitation. In particular, a pulse signal which is magnetically coupled to the primary-side winding can be applied to the secondary-side winding.

Die Sendekomponente des ersten Optokopplers sowie die erste und die zweite primärseitige Wicklung können von außen kontaktierbar sein, wie unten näher erläutert werden wird.The transmission component of the first optocoupler and the first and the second primary-side winding can be contacted from the outside, as will be explained in more detail below.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform gibt der erste Steuerparameter einen Ausgangsstrom an einem Leistungsausgang des elektrischen Leistungswandlers an. Auf diese Weise kann der erste Steuerparameter, der über den ersten Optokoppler übermittelt wird, dazu verwendet werden, einen Strom durch eine an den Leistungsausgang des elektrischen Leistungswandlers gekoppelte Last, z. B. eine LED-Anordnung, zu steuern. Somit kann beispielsweise die Helligkeit von angeschlossenen LEDs oder anderen elektrischen Lichtquellen eingestellt werden.According to a preferred embodiment, the first control parameter indicates an output current at a power output of the electric power converter. In this way, the first control parameter transmitted via the first optocoupler can be used to drive a current through a load coupled to the power output of the electrical power converter, e.g. As an LED array to control. Thus, for example, the brightness of connected LEDs or other electrical light sources can be adjusted.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Controller dazu eingerichtet, den ersten Steuerparameter an dem ersten Steuersignaleingang in Form eines amplitudenmodulierten Signals zu empfangen. Auf diese Weise ist eine Kompatibilität zu bestehenden amplitudenmodulierten Steuergeräten gegeben. Insbesondere kann der Controller dazu eingerichtet sein, einen Ausgangsstrom des Leistungswandlers in Abhängigkeit der Amplitude eines an dem ersten Steuersignaleingang anliegenden Signals zu steuern.According to a preferred embodiment, the controller is configured to receive the first control parameter at the first control signal input in the form of an amplitude-modulated signal. In this way, compatibility with existing amplitude-modulated control devices is given. In particular, the controller may be configured to control an output current of the power converter as a function of the amplitude of a signal applied to the first control signal input.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der elektrische Leistungswandler ferner eine an die zweite sekundärseitige Wicklung des Transformators gekoppelte Pulsschaltung zum Erzeugen eines Pulssignals an der zweiten sekundärseitigen Wicklung auf. Da über einen Transformator keine Gleichspannungen übertragen werden können, wird in diesen Ausführungsformen das Pulssignal sekundärseitig, d. h. auf der dem Controller zugeordneten Seite des Transformators, erzeugt. Auf der Primärseite des Transformators, die von außen kontaktierbar ist, muss daher kein Wechselspannungssignal angelegt werden. Insbesondere wird hierdurch ermöglicht, dass die Primärseite nicht aktiv, d. h. mit einer eigenen Spannungsquelle, angesteuert werden muss. Vielmehr genügt es, einen Widerstand oder eine Impedanz an der ersten primärseitigen Wicklung in Abhängigkeit eines analogen Steuersignals zu verändern. Diese Veränderung beeinflusst die Amplitude des an der zweiten sekundärseitigen Wicklung anliegenden Pulssignals. In einigen Ausführungsformen ist das Pulssignal an der zweiten sekundärseitigen Wicklung an den ersten Steuersignaleingang des Controllers gekoppelt, wobei der Controller dazu in der Lage ist, eine Amplitude des Pulssignals auszuwerten, wie es oben beschrieben ist.In a further preferred embodiment, the electrical power converter further has a pulse circuit coupled to the second secondary-side winding of the transformer for generating a pulse signal at the second secondary-side winding. Since no DC voltages can be transmitted via a transformer, in these embodiments, the pulse signal on the secondary side, d. H. on the side of the transformer assigned to the controller. On the primary side of the transformer, which can be contacted from the outside, therefore, no AC signal must be applied. In particular, this makes it possible that the primary side is not active, d. H. with its own voltage source, must be controlled. Rather, it is sufficient to change a resistance or an impedance at the first primary-side winding as a function of an analog control signal. This change affects the amplitude of the pulse signal applied to the second secondary-side winding. In some embodiments, the pulse signal on the second secondary side winding is coupled to the controller's first control signal input, the controller being capable of evaluating an amplitude of the pulse signal as described above.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der elektrische Leistungswandler weiter eine an die zweite primärseitige Wicklung des Transformators gekoppelte Begrenzungsschaltung, die ferner an einen externen Analogdimm-Anschluss der Schnittstellenkomponente gekoppelt ist. Die Begrenzungsschaltung ist dazu eingerichtet, eine an der zweiten primärseitigen Wicklung auftretende Spannungsamplitude in Abhängigkeit eines an dem Analogdimm-Anschluss empfangenen Signals, und somit auch die Spannungsamplitude an der zweiten sekundärseitigen Wicklung einzustellen. Die Begrenzungsschaltung kann dabei insbesondere einen Schaltungsaufbau umfassen, wie er später mit Hinblick auf die rechte Seite der 4 beschrieben werden wird. Der externe Analogdimm-Anschluss ist von außen kontaktierbar, beispielsweise mittels eines gemeinsamen Steckverbinders, wie er unten beschrieben ist.In a preferred embodiment, the electrical power converter further comprises a limiting circuit coupled to the second primary-side winding of the transformer and further coupled to an external analog dimming terminal of the interface component. The limiting circuit is configured to set a voltage amplitude occurring at the second primary-side winding as a function of a signal received at the analog dimming terminal, and thus also to set the voltage amplitude at the second secondary-side winding. The limiting circuit may in particular comprise a circuit structure, as he later with respect to the right side of 4 will be described. The external analog dimming terminal is contactable from the outside, for example by means of a common connector, as described below.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Controller ferner einen zweiten Steuersignaleingang zum Empfangen eines zweiten Steuerparameters für die Steuerung der zumindest einen Wandlerstufe auf, wobei die Empfangskomponente des ersten Optokopplers an den zweiten Steuersignaleingang des Controllers gekoppelt ist. Auf diese Weise kann der erste Optokoppler sowohl dazu verwendet werden, Programmierinstruktionen als auch einen Steuerparameter an den Controller zu übermitteln. Somit entfällt die Notwendigkeit für einen weiteren Optokoppler.According to a preferred embodiment, the controller further comprises a second control signal input for receiving a second control parameter for the control of the at least one converter stage, wherein the receiving component of the first optocoupler is coupled to the second control signal input of the controller. In this way, the first optocoupler can be used both to communicate programming instructions and a control parameter to the controller. This eliminates the need for a further optocoupler.

Es ist dabei besonders bevorzugt, dass der Controller dazu eingerichtet ist, den zweiten Steuerparameter an dem zweiten Steuersignaleingang in Form eines pulsweitenmodulierten Signals zu empfangen. Hierdurch ist eine Kompatibilität mit bestehenden PWM-Steuergeräten gegeben.It is particularly preferred that the controller is adapted to receive the second control parameter at the second control signal input in the form of a pulse width modulated signal. This provides compatibility with existing PWM controllers.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden der zweite Steuersignaleingang des Controllers und der Programmieranschluss des Controllers durch denselben Anschluss bereitgestellt. Beispielsweise können der zweite Steuersignaleingang des Controllers und der Programmieranschluss des Controllers in einem gemeinsamen elektrischen Anschluss, der z. B. eine oder mehrere Leitungen umfasst, zusammengefasst sein. In a preferred embodiment, the controller's second control signal input and the controller's programming port are provided by the same port. For example, the second control signal input of the controller and the programming terminal of the controller in a common electrical connection, the z. B. comprises one or more lines, be summarized.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform gibt der zweite Steuerparameter einen Ausgangsstrom an einem Leistungsausgang des elektrischen Leistungswandlers an. Der Controller steuert dabei den Ausgangsstrom des Leistungswandlers in Abhängigkeit des zweiten Steuerparameters.According to a preferred embodiment, the second control parameter indicates an output current at a power output of the electric power converter. The controller controls the output current of the power converter in response to the second control parameter.

Der Controller kann in einigen Ausführungsformen dazu eingerichtet sein, wenn sowohl ein erster Steuerparameter an dem ersten Steuersignaleingang als auch ein zweiter Steuerparameter an dem zweiten Steuersignaleingang empfangen wird, den Betrieb der zumindest einen Wandlerstufe basierend auf dem zweiten Steuerparameter zu steuern.The controller may, in some embodiments, be configured to receive both a first control parameter at the first control signal input and a second control parameter at the second control signal input to control the operation of the at least one converter stage based on the second control parameter.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Transformator einen gemeinsamen Kern zur Kopplung der ersten primärseitigen Wicklung mit der ersten sekundärseitigen Wicklung und der zweiten primärseitigen Wicklung mit der zweiten sekundärseitigen Wicklung auf. Auf diese Weise ist lediglich ein Kern zur Übertragung des ersten Steuerparameters und der elektrischen Leistung erforderlich. Die Anzahl der Bauteile und potentieller Fehlerquellen ist somit reduziert.In a preferred embodiment, the transformer has a common core for coupling the first primary-side winding to the first secondary-side winding and the second primary-side winding to the second secondary-side winding. In this way, only one core is required for transmitting the first control parameter and the electrical power. The number of components and potential sources of error is thus reduced.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Transformator jedoch auch zwei Kerne aufweisen, so dass die erste primärseitigen Wicklung mit der ersten sekundärseitige Wicklung über den einen Kern und die zweite primärseitige Wicklung mit der zweiten sekundärseitigen Wicklung über den anderen Kern gekoppelt ist.However, in another embodiment, the transformer may also have two cores, such that the first primary side winding is coupled to the first secondary side winding via the one core and the second primary side winding is coupled to the second secondary side winding via the other core.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der elektrische Leistungswandler ferner einen zwischen die erste sekundärseitige Wicklung des Transformators und den Versorgungseingang des Controllers gekoppelten AC/DC-Wandler. Insbesondere kann zwischen die erste sekundärseitige Wicklung des Transformators und den Versorgungseingang des Controllers eine Gleichrichterbrücke gekoppelt sein. Während der Transformator ein Wechselstromsignal überträgt, kann auf diese Weise dem Controller dennoch eine Gleichstromversorgung zugeführt werden.According to a preferred embodiment, the electric power converter further comprises an AC / DC converter coupled between the first secondary side winding of the transformer and the supply input of the controller. In particular, a rectifier bridge can be coupled between the first secondary-side winding of the transformer and the supply input of the controller. While the transformer is transmitting an AC signal, DC power can still be supplied to the controller in this manner.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die zumindest eine Wandlerstufe eine resonante Halbbrückenschaltung, wie beispielsweise einen Cuk-Wandler. Eine resonante Halbbrückenschaltung umfasst eine galvanische Trennung zwischen Primärseite und Sekundärseite, so dass eine erhöhte Sicherheit gewährleistet ist. Darüber hinaus ermöglicht eine resonante Halbbrückenschaltung eine effiziente Leistungswandlung. In anderen Ausführungsformen kann die zumindest eine Wandlerstufe jedoch eine andere Art von AC/DC-Wandlerstufe oder eine DC/DC-Wandlerstufe umfassen.According to a preferred embodiment, the at least one converter stage comprises a resonant half-bridge circuit, such as a Cuk converter. A resonant half-bridge circuit comprises a galvanic isolation between the primary side and the secondary side, so that increased safety is ensured. In addition, a resonant half-bridge circuit enables efficient power conversion. However, in other embodiments, the at least one converter stage may comprise another type of AC / DC converter stage or a DC / DC converter stage.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Sendekomponente des ersten Optokopplers und die erste und die zweite primärseitige Wicklung des Transformators elektrisch an einen einzigen gemeinsamen Steckverbinder gekoppelt. Auf diese Weise muss der elektrische Leistungswandler nur durch eine Steckverbindung mechanisch und elektrisch kontaktiert werden, um während der Programmierung sowohl die Programmierinstruktionen als auch die zur elektrischen Versorgung des Controllers erforderliche Leistung zu übertragen. Mittels des gleichen Steckverbinders ist dann auch eine Steuerung des Controllers möglich. In Ausführungsformen, in welchen der elektrische Leistungswandler ferner einen zweiten Optokoppler umfasst, kann auch die Empfangskomponente des zweiten Optokopplers elektrisch an den einzigen gemeinsamen Steckverbinder gekoppelt sein.According to a preferred embodiment, the transmission component of the first optocoupler and the first and the second primary-side winding of the transformer are electrically coupled to a single common connector. In this way, the electrical power converter only has to be contacted mechanically and electrically by a plug connection in order to transmit both the programming instructions and the power required for the electrical supply of the controller during programming. By means of the same connector then a controller of the controller is possible. In embodiments in which the electrical power converter further comprises a second optical coupler, the receiving component of the second optical coupler may also be electrically coupled to the single common connector.

In einigen Ausführungsformen sind die Sendekomponente des ersten Optokopplers sowie die erste und zweite primärseitige Wicklung elektrisch mit dem gemeinsamen Steckverbinder verbunden. Es kann jedoch vorgesehen sein, dass zwischen die Sendekomponente des ersten Optokopplers, die erste primärseitige Wicklung und/oder die zweite primärseitige Wicklung und den gemeinsamen Steckverbinder eine weitere Schaltungskomponente gekoppelt ist. Beispielsweise kann zwischen die zweite primärseitige Wicklung des Transformators und den gemeinsamen Steckverbinder eine Begrenzungsschaltung gekoppelt sein, wie sie oben beschrieben ist.In some embodiments, the transmit component of the first optocoupler and the first and second primary-side windings are electrically connected to the common connector. However, it can be provided that a further circuit component is coupled between the transmitting component of the first optocoupler, the first primary-side winding and / or the second primary-side winding and the common plug connector. For example, a limiting circuit may be coupled between the second primary-side winding of the transformer and the common connector, as described above.

Der Steckverbinder kann einen Stecker und/oder eine Buchse umfassen. Im Allgemeinen kann der Steckverbinder eine beliebige Anzahl elektrischer Kontakte aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Steckverbinder zwei Leistungskontakte auf, die an die erste primärseitige Wicklung des Transformators gekoppelt sind, zwei Dimm-Kontakte, die an die zweite primärseitige Wicklung des Transformators gekoppelt sind, und zwei Programmierkontakte, die an die Sendekomponente des ersten Optokopplers gekoppelt sind, auf. In Ausführungsformen, in welchen die Schnittstellenkomponente ferner einen zweiten Optokoppler umfasst, können die zwei Programmierkontakte ferner an die Empfangskomponente des zweiten Optokopplers gekoppelt sein. Auf diese Weise kann die Anzahl elektrischer Kontakte bei dem Steckverbinder reduziert werden, um Material zu sparen.The connector may include a plug and / or a socket. In general, the connector may have any number of electrical contacts. In a preferred embodiment, the connector has two power contacts coupled to the first primary side winding of the transformer, two dimming contacts coupled to the second primary side winding of the transformer, and two programming contacts coupled to the transmission component of the first optical coupler are on. In embodiments in which the interface component further comprises a second optocoupler, the two programming contacts may be further coupled to the receive component of the second optocoupler. In this way, the number electrical contacts are reduced in the connector to save material.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Leistungswandler, insbesondere der Controller des Leistungswandlers, dazu eingerichtet, ein pulsweitenmoduliertes Steuersignal (PWM-Steuersignal) zu empfangen und den Ausgangsstrom des Leistungswandlers mittels des PWM-Steuersignals zu steuern oder zu regeln. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das PWM-Steuersignal über den ersten Optokoppler dem Controller des Leistungswandlers zugeführt wird.According to a preferred embodiment, the power converter, in particular the controller of the power converter, is adapted to receive a pulse width modulated control signal (PWM control signal) and to control or regulate the output current of the power converter by means of the PWM control signal. It can be provided, for example, that the PWM control signal is supplied to the controller of the power converter via the first optocoupler.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Schnittstellenkomponente ferner einen zweiten Optokoppler mit einer Sendekomponente und einer Empfangskomponente, wobei die Sendekomponente des zweiten Optokopplers mit einem Auslese-Anschluss des Controllers gekoppelt ist. Der Controller ist in diesen Ausführungsformen dazu eingerichtet, in Antwort auf eine an den Programmieranschluss empfangene Auslese-Instruktion einen Ausgabewert an dem Auslese-Anschluss auszugeben. Die Empfangskomponente des zweiten Optokopplers kann beispielsweise von außen kontaktierbar, d. h. zugänglich sein. Auf diese Weise ist es möglich, Parameter aus dem Controller auszulesen. Hierzu kann beispielsweise eine Auslese-Instruktion über den ersten Optokoppler an den Programmieranschluss gesendet werden. Der Controller gibt daraufhin an dem Auslese-Anschluss einen Ausgabewert aus, der über den zweiten Optokoppler zu einer externen Programmierbox oder zu einem externen Computer übertragen wird. Der Ausgabewert kann beispielsweise eine Betriebszeit, einen Betriebszustand, einen Betriebsfehler, eine Anzahl des Auftretens eines spezifizierten Ereignisses, wie beispielsweise eines Überstroms, einer Überspannung, etc. des Leistungswandlers umfassen. In einigen Ausführungsformen ist die Sendekomponente des ersten Optokopplers mit der Empfangskomponente des zweiten Optokopplers elektrisch gekoppelt, wie unten näher erläutert werden wird.According to a preferred embodiment, the interface component further comprises a second optocoupler having a transmit component and a receive component, wherein the transmit component of the second optocoupler is coupled to a readout terminal of the controller. The controller in these embodiments is configured to output an output value at the read-out port in response to a read-out instruction received at the programming port. The receiving component of the second optocoupler can be contacted, for example, from the outside, d. H. be accessible. In this way it is possible to read parameters from the controller. For this purpose, for example, a read-out instruction can be sent via the first optocoupler to the programming terminal. The controller then outputs an output value to the readout port, which is transmitted via the second optocoupler to an external programming box or to an external computer. The output value may include, for example, an operation time, an operation state, an operation error, a number of occurrences of a specified event such as an overcurrent, an overvoltage, etc. of the power converter. In some embodiments, the transmit component of the first opto-coupler is electrically coupled to the receive component of the second opto-coupler, as will be explained in more detail below.

In einigen Ausführungsformen umfasst der Controller einen Speicher, insbesondere einen nicht-flüchtigen Speicher, wie beispielsweise einen Flashspeicher, ein EPROM, ein EEPROM oder Ähnliches. Der Controller kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, an dem Programmieranschluss empfangene Programmierinstruktionen in dem Speicher zu speichern. Alternativ oder zusätzlich kann der Controller dazu eingerichtet sein, in Antwort auf eine Auslese-Instruktion an dem Programmieranschluss einen Ausgabewert aus dem Speicher zu lesen und an dem Auslese-Anschluss auszugeben.In some embodiments, the controller includes a memory, in particular a non-volatile memory, such as a flash memory, an EPROM, an EEPROM, or the like. For example, the controller may be configured to store programming instructions received at the programming port in the memory. Alternatively or additionally, the controller may be configured to read an output value from the memory in response to a read-out instruction at the programming port and output it to the read-out port.

Der Controller kann ein Digitalcontroller, insbesondere ein Mikrocontroller sein. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Controller einen 8-Bit-Mikrocontroller.The controller may be a digital controller, in particular a microcontroller. In a preferred embodiment, the controller includes an 8-bit microcontroller.

In einem weiteren Aspekt wird ein Beleuchtungssystem mit einem elektrischen Leistungswandler der beschriebenen Art und einer elektrischen Lichtquelle bereitgestellt, wobei die elektrische Lichtquelle an einen Leistungsausgang des elektrischen Leistungswandlers gekoppelt ist. Der Leistungsausgang des elektrischen Leistungswandlers kann beispielsweise an einen Leistungsausgang der zumindest einen Wandlerstufe zur Abgabe elektrischer Leistung gekoppelt sein.In another aspect, an illumination system is provided having an electrical power converter of the type described and an electrical light source, wherein the electrical light source is coupled to a power output of the electrical power converter. The power output of the electric power converter may, for example, be coupled to a power output of the at least one converter stage for output of electrical power.

Die zumindest eine elektrische Lichtquelle kann eine oder mehrere Leuchtdioden und/oder eine oder mehrere organische lichtemittierende Bauelemente, in Fachkreisen Organic Light Emitting Devices (OLED) genannt, umfassen.The at least one electrical light source may comprise one or more light-emitting diodes and / or one or more organic light-emitting components, known in the art as Organic Light Emitting Devices (OLEDs).

In einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zur Verwendung mit einem elektrischen Leistungswandler der beschriebenen Art bereitgestellt. Die Vorrichtung weist eine Wandlerschnittstelle zum Ankoppeln an die Schnittstellenkomponente des elektrischen Leistungswandlers und eine Programmierschnittstelle zum Ankoppeln an einen Computer auf. Die Vorrichtung ist dazu eingerichtet, eine elektrische Leistung an der Programmierschnittstelle zu empfangen und der zweiten primärseitigen Wicklung des Transformators der Schnittstellenkomponente des elektrischen Leistungswandlers zuzuführen. Die Vorrichtung ist ferner dazu eingerichtet, Programmierinstruktionen an der Programmierschnittstelle zu empfangen und der Sendekomponente des ersten Optokopplers der Schnittstellenkomponente des elektrischen Leistungswandlers zuzuführen.In another aspect, an apparatus for use with an electrical power converter of the type described is provided. The device has a transducer interface for coupling to the interface component of the electrical power converter and a programming interface for coupling to a computer. The device is configured to receive an electrical power at the programming interface and to supply the second primary-side winding of the transformer to the interface component of the electrical power converter. The apparatus is further configured to receive programming instructions at the programming interface and to supply the transmit component of the first opto-coupler to the interface component of the electrical power converter.

Die Vorrichtung kann insbesondere dazu eingerichtet sein, die Programmierinstruktionen in der Form digitaler Signale zu empfangen. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung dazu eingerichtet sein, die Leistung an der Programmierschnittstelle in der Form eines Pulssignals oder einer Wechselspannung zu empfangen und der zweiten primärseitigen Wicklung des Transformators der Schnittstellenkomponente des elektrischen Leistungswandlers zuzuführen. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung einen DC/AC-Wandler umfassen, der zwischen die Programmierschnittstelle und die Wandlerschnittstelle gekoppelt ist, um eine an der Programmierschnittstelle empfangene Gleichspannung in eine Wechselspannung oder eine gepulste Spannung zu wandeln und die gewandelte Spannung der zweiten primärseitigen Wicklung des Transformators der Schnittstellenkomponente des elektrischen Leistungswandlers zuzuführen.In particular, the device may be configured to receive the programming instructions in the form of digital signals. Alternatively or additionally, the device may be configured to receive the power at the programming interface in the form of a pulse signal or an AC voltage and to supply the second primary side winding of the transformer to the interface component of the electrical power converter. Alternatively or additionally, the device may include a DC / AC converter coupled between the programming interface and the transducer interface for converting a DC voltage received at the programming interface into an AC voltage or a pulsed voltage and the converted voltage of the second primary-side winding of the transformer supply the interface component of the electric power converter.

Die Wandlerschnittstelle und/oder die Programmierschnittstellen können leitungsgebundene Schnittstellen sein. Alternativ kann vorgehen sein, dass die Programmierschnittstelle eine nichtleitungsgebundene Schnittstelle, wie beispielsweise eine WLAN-Schnittstelle umfasst. The converter interface and / or the programming interfaces may be wired interfaces. Alternatively, it can be done that the programming interface comprises a non-wired interface, such as a WLAN interface.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Programmierschnittstelle jedoch eine USB-Schnittstelle. Auf diese Weise ist ein einfacher Anschluss der Vorrichtung an einen herkömmlichen Computer, wie beispielsweise einen Laptop-Computer, einen PC, ein Netbook, einen Tablet-PC oder Ähnliches möglich.However, according to a preferred embodiment, the programming interface is a USB interface. In this way, a simple connection of the device to a conventional computer, such as a laptop computer, a PC, a netbook, a tablet PC or the like is possible.

Die Vorrichtung kann ferner ein Gehäuse umfassen, das von einem Gehäuse des elektrischen Leistungswandlers separat ausgeführt ist. Allerdings ist in einigen Ausführungsformen vorgesehen, dass ein Gehäuse des elektrischen Leistungswandlers eine Aufnahme für ein Gehäuse der Vorrichtung aufweist. Durch das Einsetzen des Gehäuses der Vorrichtung in die Aufnahme in dem Gehäuse des elektrischen Leistungswandlers kann beispielsweise gleichzeitig ein elektrischer Kontakt zwischen der Schnittstellenkomponente des elektrischen Leistungswandlers und der Wandlerschnittstelle der Vorrichtung hergestellt werden. Die Vorrichtung kann beispielsweise in der Form einer Programmierbox ausgebildet sein.The device may further include a housing that is separate from a housing of the electrical power converter. However, in some embodiments, a housing of the electrical power converter has a receptacle for a housing of the device. By inserting the housing of the device in the receptacle in the housing of the electric power converter, for example, an electrical contact between the interface component of the electric power converter and the transducer interface of the device can be simultaneously produced. The device can be designed, for example, in the form of a programming box.

Die Wandlerschnittstelle kann insbesondere dazu dienen, an die Sendekomponente des ersten Optokopplers sowie an die erste und die zweite primärseitige Wicklung des Transformators elektrisch anzukoppeln. In Ausführungsformen, in welchen die Schnittstellenkomponente des elektrischen Leistungswandlers ferner einen zweiten Optokoppler umfasst, kann die Wandlerschnittstelle ferner dazu eingerichtet sein, an die Empfangskomponente des zweiten Optokopplers der Schnittstellenkomponente anzukoppeln.In particular, the converter interface can serve to electrically couple to the transmission component of the first optocoupler as well as to the first and the second primary-side winding of the transformer. In embodiments in which the interface component of the electrical power converter further comprises a second optocoupler, the transducer interface may be further configured to couple to the receive component of the second optocoupler of the interface component.

In Ausführungsformen, in welchen der elektrische Leistungswandler einen gemeinsamen Steckverbinder für die Sendekomponente des ersten Optokopplers und die erste und die zweite primärseitige Wicklung des Transformators, sowie gegebenenfalls die Empfangskomponente des zweiten Optokopplers, umfasst, kann die Wandlerschnittstelle der Vorrichtung als ein, dem gemeinsamen Steckverbinder des elektrischen Leistungswandlers entsprechender Steckverbinder ausgebildet sein. Beispielsweise kann der gemeinsame Steckverbinder des Leistungswandlers als Buchse und der Steckverbinder der Vorrichtung als entsprechender Stecker ausgebildet sein, oder anders herum.In embodiments in which the electrical power converter comprises a common connector for the transmission component of the first opto-coupler and the first and the second primary-side winding of the transformer, and optionally the receiving component of the second opto-coupler, the transducer interface of the device as a, the common connector of the be designed electrical connector corresponding connector. For example, the common connector of the power converter may be formed as a socket and the connector of the device as a corresponding plug, or vice versa.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dient die Vorrichtung der Verwendung mit einem elektrischen Leistungswandler, der eine Schnittstellenkomponente mit einem zweiten Optokoppler umfasst. Die Vorrichtung kann in diesen Ausführungsformen ferner dazu eingerichtet sein, den Ausgabewert an der Empfangskomponente des zweiten Optokopplers der Schnittstellenkomponente des elektrischen Leistungswandlers zu empfangen und der Programmierschnittstelle zuzuführen. Auf diese Weise können mittels der Vorrichtung nicht nur Programmierinstruktionen in den Controller des Leistungswandlers geschrieben, sondern auch Ausgabewerte aus dem Controller gelesen werden.In a preferred embodiment, the device is for use with an electrical power converter that includes an interface component with a second optocoupler. In these embodiments, the device may further be configured to receive the output value at the receiving component of the second opto-coupler of the interface component of the electrical power converter and to supply it to the programming interface. In this way, not only programming instructions are written into the controller of the power converter by means of the device, but also read output values from the controller.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Spannungssignal zur elektrischen Versorgung des Controllers von den an der Programmierschnittstelle anliegenden Spannungssignalen elektrisch getrennt. Insbesondere können diese beiden Signale durch das Schalten eines Transistors elektrisch voneinander getrennt werden, wodurch auch der Stromverbrauch der Schaltung reduziert werden kann.According to a further embodiment, the voltage signal for the electrical supply of the controller is electrically separated from the voltage signals applied to the programming interface. In particular, these two signals can be electrically separated from each other by the switching of a transistor, whereby the power consumption of the circuit can be reduced.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren. Darin zeigtFurther features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of a preferred embodiment taken in conjunction with the accompanying drawings. It shows

1 ein Blockschaltbild eines Leistungswandlers gemäß einigen Ausführungsformen, 1 1 is a block diagram of a power converter according to some embodiments;

2 ein Schaltungsdiagramm einer Teilschaltung zur elektrischen Leistungsversorgung eines Controllers während einer Programmierung, 2 a circuit diagram of a sub-circuit for the electrical power supply of a controller during programming,

3 ein Schaltungsdiagramm eines Ausschnitts einer Schnittstellenkomponente mit zwei Optokopplern, 3 1 is a circuit diagram of a section of an interface component with two optocouplers;

4 ein Schaltungsdiagramm einer Steuerschnittstelle zum Ansteuern eines Controllers mit einem amplitudenmodulierten Signal und 4 a circuit diagram of a control interface for driving a controller with an amplitude modulated signal and

5 ein Schaltungsdiagramm einer Schnittstellenkomponente gemäß einer Ausführungsform. 5 a circuit diagram of an interface component according to an embodiment.

1 zeigt ein Blockschaltbild eines elektrischen Leistungswandlers gemäß einigen Ausführungsformen, der sowohl eine externe Steuerung als auch eine externe Programmierung eines Controllers 1 des Leistungswandlers ermöglicht. Der elektrische Leistungswandler der 1 empfängt an einem Leistungseingang ein Wechselstrom-(AC)-Spannungssignal, das einem Filter 2 zugeführt wird. Der Ausgang des Filters 2 ist an eine Gleichrichterbrücke 3 gekoppelt, an deren Ausgang eine Power-Factor-Correction-(PFC)-Schaltung 4 gekoppelt ist. Der Ausgang der PFC-Schaltung 4 ist an eine resonante Halbbrückenschaltung 5 gekoppelt, deren Ausgang 8 den Versorgungsausgang des elektrischen Leistungswandlers darstellt. Der Ausgang 8 kann beispielsweise an eine LED-Anordnung gekoppelt sein, um eine oder mehrere LED mit elektrischer Leistung zu versorgen, wie in 1 dargestellt ist. 1 FIG. 12 shows a block diagram of an electrical power converter according to some embodiments, including both external control and external programming of a controller 1 of the power converter allows. The electric power converter of 1 receives at a power input an AC (AC) voltage signal to a filter 2 is supplied. The output of the filter 2 is connected to a rectifier bridge 3 coupled to the output of which is a Power Factor Correction (PFC) circuit 4 is coupled. The output of the PFC circuit 4 is to a resonant half-bridge circuit 5 coupled, whose output 8th the supply output of the electric Power converter represents. The exit 8th For example, it may be coupled to an LED array to provide one or more LEDs with electrical power, as in FIG 1 is shown.

Auch wenn in 1 beispielhaft eine PFC-Schaltung 4 und eine resonante Halbbrückenschaltung 5 dargestellt sind, kann ein Leistungswandler in anderen Ausführungsformen andere Typen von Wandlerstufen und eine beliebige Anzahl von Wandlerstufen aufweisen. Beispielsweise kann der Leistungswandler in einer Ausführungsform nur eine Wandlerstufe aufweisen.Even if in 1 an example of a PFC circuit 4 and a resonant half-bridge circuit 5 In other embodiments, a power converter may include other types of converter stages and any number of converter stages. For example, in one embodiment, the power converter may have only one converter stage.

Der Betrieb des elektrischen Leistungswandlers der 1 wird durch den Controller 1 geregelt und/oder gesteuert. Hierzu ist der Controller 1 mit der PFC-Schaltung 4 gekoppelt, um. den Betrieb der PFC-Schaltung 4 zu regeln. Ferner ist der Controller 1 auch mit der resonanten Halbbrückenschaltung 5 gekoppelt, um den Betrieb der resonanten Halbbrückenschaltung zu regeln. Um den Controller 1 von außen zu steuern und zu programmieren, ist bei dem Leistungswandler der 1 eine verstärkte Isolation 6 vorgesehen, über welche der Controller 1 mit einer Dimm-Schnittstelle mit zwei Dimm-Anschlüssen 9, 10 zum Empfangen eines Dimm-Signals in der Form einer Spannungsamplitude im Bereich von 0 V bis 10 V bzw. in der Form eines PWM-Signals gekoppelt ist. Darüber hinaus ist der Controller 1 mit einem Programmieranschluss 11 gekoppelt, über welchen der Controller 1 an einen externen Computer oder eine externe Programmierbox gekoppelt werden kann. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Programmieranschluss 11 über eine Programmierbox an einen Computer, wie beispielsweise einen PC, ein Laptop, ein Netbook, ein Tablet PC, etc. koppelbar ist. Desweiteren weist der Controller einen Versorgungseingang Cin auf, um während der Programmierung mit Leistung versorgt werden zu können sowie weitere Leitungen 12 um weitere Signale, beispielsweise zur Steuerung, Regelung oder Kommunikation sowie Dimm-Signale empfangen und/oder senden zu können. Die gestrichelte Linie 7 stellt den Verlauf der elektrischen Isolation dar. Dabei weist die resonante Halbbrückenschaltung 5 eine elektrische Isolation in der Form eines Transformators auf. Die verstärkte Isolation 6, die durch eine Schnittstellenkomponente zum Steuern bzw. Programmieren des Controllers 1 realisiert wird, umfasst hingegen einen oder mehrere Optokoppler und einen Transformator, wie im Folgenden näher erläutert werden wird.The operation of the electric power converter of 1 is through the controller 1 regulated and / or controlled. This is the controller 1 with the PFC circuit 4 coupled to. the operation of the PFC circuit 4 to regulate. Further, the controller 1 also with the resonant half-bridge circuit 5 coupled to regulate the operation of the resonant half-bridge circuit. To the controller 1 to control and program from the outside is at the power converter of 1 a reinforced isolation 6 provided over which the controller 1 with a dimming interface with two dimming connections 9 . 10 for receiving a dimming signal in the form of a voltage amplitude in the range of 0 V to 10 V or in the form of a PWM signal is coupled. In addition, the controller 1 with a programming port 11 coupled via which the controller 1 can be coupled to an external computer or external programming box. In particular, it can be provided that the programming connection 11 via a programming box to a computer, such as a PC, a laptop, a netbook, a tablet PC, etc. can be coupled. Furthermore, the controller has a supply input Cin to be able to be supplied with power during programming and other lines 12 in order to be able to receive and / or transmit further signals, for example for control, regulation or communication as well as dimming signals. The dashed line 7 represents the course of the electrical isolation. In this case, the resonant half-bridge circuit 5 an electrical insulation in the form of a transformer. The reinforced isolation 6 through an interface component for controlling the controller 1 is realized, however, comprises one or more optocouplers and a transformer, as will be explained in more detail below.

Im Gegensatz zu üblichen Leistungswandlern befindet sich in der in 1 gezeigten Ausführungsform der Controller 1, insbesondere die Programmierschnittstelle des Controllers 1, auf der linken Seite der verstärkten Isolation. Somit können für den Leistungswandler auch während des Programmierens die üblichen Sicherheitsanforderungen an die Schaltung realisiert werden.In contrast to usual power converters, the in 1 shown embodiment of the controller 1 , in particular the programming interface of the controller 1 , on the left side of the reinforced insulation. Thus, the usual safety requirements for the circuit can be realized for the power converter during programming.

Der Controller 1 wird üblicherweise programmiert, während der elektrische Leistungswandler ausgeschaltet ist. Daher kann der Controller 1 zum Zeitpunkt der Programmierung nicht von Wandlerstufen des elektrischen Leistungswandlers mit elektrischer Leistung versorgt werden. Zur Programmierung des Controllers 1 ist daher eine weitere externe Leistungsversorgung erforderlich. Beispielsweise kann dazu die in 2 gezeigte Schaltungskomponente mit einer Gleichrichterbrücke verwendet werden.The controller 1 is usually programmed while the electrical power converter is off. Therefore, the controller can 1 at the time of programming, are not supplied with electrical power from converter stages of the electric power converter. To program the controller 1 Therefore, another external power supply is required. For example, the in 2 shown circuit component can be used with a rectifier bridge.

2 zeigt einen Transformatorabschnitt T201 eines Transformators, dessen Sekundärseite S1 über eine Gleichrichterbrücke BD2 an einen Controller gekoppelt ist, wie beispielsweise einen Versorgungseingang des Controllers 1 der 1. Darüber hinaus ist eine primärseitige Wicklung P1 des Transformators T201 der 2 über einen Anschluss CON1, der im Beispiel die Kontakte K1 bis K5 aufweist, an einen Computer oder eine Programmierbox koppelbar, um die Leistungsversorgung des Controllers während der Programmierung sicher zu stellen. Beispielsweise kann an den Anschluss CON1 eine Pulsspannung angelegt werden, die auf die primärseitige Wicklung P1 des Transformators T201 gekoppelt wird. Das daraufhin an der sekundärseitigen Wicklung S1 des Transformators T201 abgegriffene Signal wird dann über die Gleichrichterbrücke BD2 gleichgerichtet und einem Versorgungseingang des Controllers zugeführt. Die durch die Schaltung der 2 bereitgestellte Leistungsversorgung für den Controller entspricht dabei einer nicht-geregelten Miniaturstromversorgung. 2 shows a transformer section T201 of a transformer whose secondary side S1 is coupled via a rectifier bridge BD2 to a controller, such as a supply input of the controller 1 of the 1 , In addition, a primary-side winding P1 of the transformer T201 is the 2 via a terminal CON1, which in the example has the contacts K1 to K5, coupled to a computer or a programming box to ensure the power supply of the controller during programming. For example, a pulse voltage which is coupled to the primary-side winding P1 of the transformer T201 can be applied to the terminal CON1. The signal then tapped at the secondary-side winding S1 of the transformer T201 is then rectified via the rectifier bridge BD2 and fed to a supply input of the controller. The through the circuit of the 2 provided power supply for the controller corresponds to a non-regulated miniature power supply.

2 stellt zum Zwecke der Vereinfachung und Veranschaulichung u. a. nur einen Ausschnitt einer Schnittstellenkomponente dar. Insbesondere wird der Fachmann verstehen, dass der Transformatorabschnitt T201 mit der primärseitigen Wicklung P1 und der sekundärseitigen Wicklung S1 Teil eines Transformators mit zwei primärseitigen Wicklungen und zwei sekundärseitigen Wicklungen ist, wie er oben und unten beschrieben ist. Auch die rechts in 2 dargestellten Kontakte K1 bis K5 sind nur beispielhaft für Kontakte, die beispielsweise zum Zuführen von Programmierinstruktionen oder Dimmsignalen, etc. verwendet werden können, wie es unten und oben beschrieben ist. 2 In particular, those skilled in the art will understand that the transformer section T201 with the primary-side winding P1 and the secondary-side winding S1 is part of a transformer having two primary-side windings and two secondary-side windings, as it does is described above and below. Also the right in 2 shown contacts K1 to K5 are only exemplary of contacts that can be used for example for supplying programming instructions or dimming signals, etc., as described below and above.

Zur Programmierung des Controllers wird in der Erfindung ein Optokoppler eingesetzt, um die erforderliche elektrische Isolation zum Controller zu ermöglichen. 3 zeigt einen derartigen Aufbau zur Programmierung, der beispielsweise in die verstärkte Isolation 6 der 1 einbezogen sein kann. Die Programmierschaltung weist beispielsweise einen ersten Optokoppler PC201 auf, wobei die Anode der Diode des Optokopplers PC201, die als Sendekomponente dient, über eine Diode D205 mit dem als Programmiereingang dienenden Anschluss TX gekoppelt ist und die entsprechende Kathode mit dem Drain-Anschluss eines Transistors (im Beispiel ein n-Kanal MOSFET-Schalter) Q202 gekoppelt ist. Über seinen Source-Anschluss ist der Transistor Q202 mit einem Masseanschluss GND_DM verbunden. Der Gate-Anschluss des Transistors Q202 ist zum Einen mit einem zweiten Optokoppler PC202 verbunden und zum Anderen über einen oder mehrere Widerstände R215, R216 ebenfalls mit dem Masseanschluss GND_DM verbunden. Auf der rechten Seite der in 3 dargestellten Optokopplerschaltung kann also ein Programmiersignal an den Anschluss TX angelegt werden, das dann über eine Diode D205 und einen ersten Optokoppler PC201 auf die Sekundärseite der Schaltung übertragen wird, von wo aus das Signal dem Controller zugeführt wird. Auf der linken Seite der 3 ist der Kollektor-Anschluss des Transistors (Empfangskomponente) des Optokoppler PC201 über einen optionalen Widerstand R23 mit einem an einem Spannungsausgang 3V3 anliegenden Spannungssignal verbunden und der entsprechende Emitter-Anschluss mit einem Eingang V1μC des Controllers sowie über einen Widerstand R95 mit einem Masseanschluss GND. Das Spannungssignal am Ausgang 3V3 kann beispielsweise an einem oder mehreren Ausgängen des Controllers oder einer Wandlerstufe bereitgestellt werden. Insbesondere kann der Ausgang 3V3 durch einen Ausgang einer mindestens einen Spannungsregler umfassenden Versorgungsschaltung bereitgestellt werden, wobei die Versorgungsschaltung an eine oder mehrere Wandlerstufen gekoppelt sein kann.For programming the controller, an optocoupler is used in the invention to enable the required electrical isolation to the controller. 3 shows such a structure for programming, for example, in the reinforced insulation 6 of the 1 can be involved. The programming circuit has, for example first optocoupler PC201, wherein the anode of the diode of the optocoupler PC201, which serves as a transmitting component, is coupled via a diode D205 to the programming input terminal TX and the corresponding cathode to the drain terminal of a transistor (in the example an n-channel MOSFET switch) Q202 is coupled. Via its source terminal, the transistor Q202 is connected to a ground terminal GND_DM. The gate terminal of the transistor Q202 is connected on the one hand to a second optocoupler PC202 and on the other hand via one or more resistors R215, R216 also connected to the ground terminal GND_DM. On the right side of the in 3 Thus, a programming signal can be applied to the terminal TX, which is then transmitted to the secondary side of the circuit via a diode D205 and a first optocoupler PC201, from where the signal is supplied to the controller. On the left side of the 3 the collector terminal of the transistor (receiving component) of the optocoupler PC201 is connected via an optional resistor R23 to a voltage signal applied to a voltage output 3V3 and the corresponding emitter terminal to an input V1μC of the controller and via a resistor R95 to a ground terminal GND. The voltage signal at the output 3V3 can be provided, for example, at one or more outputs of the controller or a converter stage. In particular, the output 3V3 may be provided by an output of a supply circuit including at least one voltage regulator, wherein the supply circuit may be coupled to one or more converter stages.

Zum Auslesen von Signalen aus dem Controller ist, wie bereits erwähnt, der zweite Optokoppler PC202 vorgesehen. Die Sendekomponente des zweiten Optokopplers PC202 ist über den Anschluss V2μC an den Controller gekoppelt, während die Empfangskomponente des zweiten Optokopplers PC202 an den Anschluss TX gekoppelt ist, der wiederum an eine externe Programmierbox oder einen externen Computer gekoppelt sein kann. Die Anode der Diode (Sendekomponente) des Optokopplers PC202 ist dabei an den Spannungsausgang 3V3 gekoppelt und die entsprechende Kathode über einen Widerstand R97 mit dem Anschluss V2μC des Controllers, so dass dort immer ein Spannungssignal anliegt, das dabei einen hohen oder einen niederen Signalpegel annimmt. Der Anschluss V2μC stellt damit insbesondere einen zweiten Steuersignaleingang für den Controller bereit.For reading out signals from the controller, as already mentioned, the second optocoupler PC202 is provided. The transmitting component of the second optocoupler PC202 is coupled to the controller via the terminal V2μC, while the receiving component of the second opto-coupler PC202 is coupled to the terminal TX, which in turn may be coupled to an external programming box or an external computer. The anode of the diode (transmitting component) of the optocoupler PC202 is coupled to the voltage output 3V3 and the corresponding cathode via a resistor R97 to the terminal V2μC of the controller, so that there always a voltage signal is applied, which assumes a high or a low signal level. The connection V2μC thus provides in particular a second control signal input for the controller.

Es sollte noch erwähnt werden, dass die in 3 dargestellte Schaltung auch dazu verwendet werden kann, dem Controller, wie beispielsweise dem Controller 1 der 1, ein PWM-Steuersignal zum Steuern des elektrischen Leistungswandlers zuzuführen. Hierzu kann an den externen Anschluss TX ein PWM-Steuersignal angelegt werden, dass dann über den ersten Optokoppler PC201 dem Controller des Leistungswandlers zugeführt wird. In solch einem Dimm-Modus wird der Transistor Q202 über den Optokoppler PC202 eingeschaltet, so dass die Diode, d. h. die Sendekomponente, des Optokopplers PC201 aktiv ist und leiten kann. Im Programmier-Modus wird der Transistor Q202 je nach Kommunikationsrichtung ein- bzw. ausgeschalten, so dass mit Hilfe der gezeigten Schaltung eine Signalübertragung vom Anschluss TX zum Eingang V1μC des Controllers (μC) ermöglicht wird und zum Auslesen des Controllers eine Signaländerung am Anschluss V2μC detektiert werden kann. Zum Auslesen des Controllers kann dabei der Transistor Q202 durch einen veränderten Signalpegel am Anschluss V2μC geschalten werden, wodurch ein Stromfluss zwischen dem Anschluss TX und dem Masseanschluss GND_DM als Auslesesignal geschaltet werden kann.It should be mentioned that the in 3 circuit shown can also be used to the controller, such as the controller 1 of the 1 to supply a PWM control signal for controlling the electric power converter. For this purpose, a PWM control signal can be applied to the external terminal TX, which is then supplied to the controller of the power converter via the first optocoupler PC201. In such a dimming mode, the transistor Q202 is turned on via the optocoupler PC202 so that the diode, ie, the transmitting component, of the optocoupler PC201 is active and can conduct. In the programming mode, the transistor Q202 is switched on or off depending on the direction of communication, so that with the aid of the circuit shown a signal transmission from the terminal TX to the input V1μC of the controller (μC) is enabled and detects a signal change at the terminal V2μC to read the controller can be. To read out the controller, the transistor Q202 can be switched by a changed signal level at the terminal V2μC, whereby a current flow between the terminal TX and the ground terminal GND_DM can be switched as a read-out signal.

Allerdings unterstützen nicht alle derzeitigen Steuergeräte eine PWM-Steuerung eines Controllers in einem Leistungswandler. Insbesondere ist auch eine analoge Steuerung mittels der Amplitude eines Spannungssignals üblich. Damit ein elektrischer Leistungswandler möglichst vielseitig einsetzbar ist, ist es besonders vorteilhaft, wenn er sowohl eine PWM-Steuerung als auch eine analoge Steuerung unterstützt.However, not all current controllers support PWM control of a controller in a power converter. In particular, an analog control by means of the amplitude of a voltage signal is common. For an electrical power converter to be as versatile as possible, it is particularly advantageous if it supports both a PWM control and an analog control.

4 zeigt eine Komponente, die zumindest teilweise ebenfalls in die verstärkte Isolation 6 der 1, d. h. in die Schnittstellenkomponente, einbezogen sein kann, um eine Steuerung des Controllers 1 zu ermöglichen. Die Schaltung der 4 umfasst einen Transformatorabschnitt T202 zur galvanischen Trennung der Primärseite mit einer zweiten primärseitigen Wicklung P2 und der Sekundärseite mit einer zweiten sekundärseitigen Wicklung S2. Der Fachmann wird verstehen, dass der Transformatorabschnitt T202 Teil eines Transformators mit zwei primärseitigen Wicklungen und zwei sekundärseitigen Wicklungen sein kann. Beispielsweise kann ein Transformator, der in der Schnittstellenkomponente eines Leistungswandlers gemäß einer Ausführungsform enthalten ist, sowohl den Transformatorabschnitt T202 der 4 als auch den Transformatorabschnitt T201 der 2 umfassen, wie weiter unten mit Bezug auf den Transformator T203 der 5 näher erläutert werden wird. Die in 4 dargestellte Schaltungskomponente dient daher lediglich zur Erläuterung des Konzeptes der Übertragung eines analogen Dimmsignals, wie es in einigen Ausführungsformen implementiert sein kann. 4 shows a component that at least partially also in the reinforced insulation 6 of the 1 , ie in the interface component, may be involved to control the controller 1 to enable. The circuit of 4 comprises a transformer section T202 for galvanically separating the primary side with a second primary-side winding P2 and the secondary side with a second secondary-side winding S2. Those skilled in the art will understand that the transformer section T202 may be part of a transformer having two primary-side windings and two secondary-side windings. For example, a transformer included in the interface component of a power converter according to an embodiment may include both the transformer section T202 of FIG 4 and the transformer section T201 of 2 comprise, as described below with respect to the transformer T203 of 5 will be explained in more detail. In the 4 Therefore, the circuit component shown is merely illustrative of the concept of transmitting an analog dimming signal, as may be implemented in some embodiments.

Bei dem Schaltungsaufbau der 4 wird sekundärseitig ständig ein Pulssignal an ein aus einem Widerstand R99, einem Kondensator C64 und der zweiten sekundärseitigen Wicklung S2 des Transformatorabschnitts T202 bestehendes RLC-Glied gegeben. Die der zweiten sekundärseitigen Wicklung S2 des Transformatorabschnitts T202 zugeführte Spannung wird allerdings durch die an den Dimm-Eingängen WH210, WH211 anliegenden Signale begrenzt. Zumindest der Dimm-Eingang WH211 kann von außen kontaktierbar sein. Der Maximalwert der Spannung auf der Sekundärseite S2 des Transformatorabschnitts T202 wird durch einen Widerstand R25, eine Diode D37 und einen Kondensator C69 erfasst und dem Digitalcontroller zugeführt, der den Maximalwert auswertet und den Betrieb des elektrischen Leistungswandlers entsprechend steuert.In the circuit structure of 4 is the secondary side constantly a pulse signal to a from a resistor R99, a capacitor C64 and the second secondary-side winding S2 of the transformer section T202 existing RLC gate given. However, the voltage applied to the second secondary side winding S2 of the transformer section T202 is limited by the signals applied to the dimming inputs WH210, WH211. At least the dimming input WH211 can be contacted from the outside. The maximum value of the voltage on the secondary side S2 of the transformer section T202 is detected by a resistor R25, a diode D37 and a capacitor C69 and supplied to the digital controller, which evaluates the maximum value and controls the operation of the electric power converter accordingly.

Ein an das RCL-Glied gekoppelter integrierter Schaltkreis IC3 kann insbesondere einen Verstärker umfassen, um ein an der zweiten Sekundärwicklung S2 des Transformatorabschnitts T202 anliegendes Signal zu verstärken bzw. zu takten. Somit kann am Kondensator C212 ein Spannungsniveau eingestellt werden, das durch die an den Anschlüssen WH220 und WH211 anliegenden Signale moduliert werden kann, um ein an dem Anschluss Vdm_sense anliegendes Steuersignal für den Controller zu generieren. Desweiteren kann ein Anschluss DMck direkt oder indirekt mit dem integrierten Schaltkreis IC3 gekoppelt sein, wobei an dem Anschluss DMck insbesondere ein Steuersignal oder ein Taktsignal anliegen kann, insbesondere um einen Tastgrad (duty cycle) für ein PWM-Signal bereitzustellen.In particular, an integrated circuit IC3 coupled to the RCL element may comprise an amplifier for amplifying a signal applied to the second secondary winding S2 of the transformer section T202. Thus, a voltage level may be set across capacitor C212 which may be modulated by the signals applied to terminals WH220 and WH211 to generate a controller control signal applied to terminal Vdm_sense. Furthermore, a terminal DMck may be coupled directly or indirectly to the integrated circuit IC3, wherein a control signal or a clock signal may be applied to the terminal DMck, in particular to provide a duty cycle for a PWM signal.

Einer der Vorteile des erfindungsgemäßen Leistungswandlers ist dadurch gegeben, dass die beiden in den 2 und 4 gezeigten Transformatorabschnitte T201, T202 als Wicklungen eines einzigen Transformators realisiert werden können. Eine Umsetzung eines erfindungsgemäßen Leistungswandlers mit nur einem Transformator T203 ist in der 5 gezeigt und im Folgenden beschrieben.One of the advantages of the power converter according to the invention is given by the fact that the two in the 2 and 4 shown transformer sections T201, T202 can be realized as windings of a single transformer. An implementation of a power converter according to the invention with only one transformer T203 is in the 5 shown and described below.

5 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer Schnittstellenkomponente eines elektrischen Leistungswandlers gemäß einer Ausführungsform. Die Schnittstellenkomponente umfasst den Transformator T203 mit zwei primärseitigen Wicklungen P1, P2 (rechts gezeigt) und zwei sekundärseitigen Wicklungen S1, S2 (links gezeigt). Der Transformator T203 umfasst somit die Transformatorabschnitte T201 und T202 der 2 und 4, die z. B. auf einem gemeinsamen Kern angeordnet sind. 5 shows a circuit diagram of an interface component of an electric power converter according to an embodiment. The interface component comprises the transformer T203 with two primary-side windings P1, P2 (shown on the right) and two secondary-side windings S1, S2 (shown on the left). The transformer T203 thus comprises the transformer sections T201 and T202 of FIG 2 and 4 that z. B. are arranged on a common core.

Darüber hinaus umfasst die Schnittstellenkomponente einen ersten Optokoppler PC201 sowie einen zweiten Optokoppler PC202. Der in 5 links dargestellte Bereich entspricht dabei dem an den Controller, wie beispielsweise den Controller 1 der 1, gekoppelten Teil der Schaltung. Die in 5 rechts dargestellten Kontakte CON1, TX, WH210, WH211 und GND_DM können zumindest teilweise von außen kontaktierbar, d. h. von außen zugänglich sein, und stellen somit gegebenenfalls externe Kontakte dar. Beispielsweise können diese Kontakte in einer gemeinsamen Schnittstelle beispielsweise in einem gemeinsamen Steckverbinder zusammengeführt sein. Um zu illustrieren, wie die oben anhand der 2, 3 und 4 dargestellten Konzepte auf synergistische Weise zusammen wirken, werden in 5 im Wesentlichen die gleichen Bezugszeichen wie in den 2, 3 und 4 verwendet. Auf der Primärseite kann über den Anschluss CON1 eine Pulsspannung zugeführt werden, die über die erste primärseitige Wicklung P1 und die erste sekundärseitige Wicklung S1 an eine Gleichrichterbrücke BD2 gekoppelt ist, an die ein Versorgungseingang des Controllers angeschlossen ist (nicht gezeigt). Auf diese Weise ist eine Versorgung des Controllers mit elektrischer Leistung während der Programmierung gewährleistet.In addition, the interface component comprises a first optocoupler PC201 and a second optocoupler PC202. The in 5 The area shown on the left corresponds to that on the controller, such as the controller 1 of the 1 , coupled part of the circuit. In the 5 The contacts CON1, TX, WH210, WH211 and GND_DM shown on the right can be at least partially contactable externally, ie accessible from the outside, and thus optionally constitute external contacts. For example, these contacts can be brought together in a common interface, for example in a common connector. To illustrate how the above based on the 2 . 3 and 4 in a synergistic way, are shown in 5 essentially the same reference numerals as in the 2 . 3 and 4 used. On the primary side, a pulse voltage can be supplied via the terminal CON1, which is coupled via the first primary-side winding P1 and the first secondary-side winding S1 to a rectifier bridge BD2, to which a supply input of the controller is connected (not shown). In this way, a supply of the controller with electrical power during programming is guaranteed.

Darüber hinaus ist ein Anschluss TX vorgesehen, der mit der Sendekomponente des ersten Optokopplers PC210 und der Empfangskomponente des zweiten Optokopplers PC202 gekoppelt ist. Die Empfangskomponente des ersten Optokopplers PC201 und die Sendekomponente des zweiten Optokopplers PC202 sind an einen Programmieranschluss V1μC bzw. einen Auslese-Anschluss V2μC des Controllers des elektrischen Leistungswandlers gekoppelt (nur schematisch gezeigt). Auf diese Weise ermöglicht es der Anschluss TX, den Controller zu programmieren sowie in dem Controller gespeicherte Daten auszulesen. Die als gestrichelte Linien fortgeführten Leitungsbahnen, die beispielsweise im linken, oberen Bereich der 5 schematisch zu einem Controller geführt sind, können in verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung anders verschaltet sein. Insbesondere kann der Widerstand R95 mit dem in 3 gezeigten Eingang V1μC des Controllers und der Widerstand R97 mit dem ebenfalls in 3 gezeigten Eingang V2μC des Controllers gekoppelt sein. Wie oben beschreiben wurde, wird der Controller während des Programmierens und Auslesens über den Anschluss CON1 mit elektrischer Leistung versorgt.In addition, a terminal TX is provided, which is coupled to the transmitting component of the first optocoupler PC210 and the receiving component of the second optocoupler PC202. The receiving component of the first optocoupler PC201 and the transmitting component of the second opto-coupler PC202 are coupled to a programming terminal V1μC or a readout terminal V2μC of the controller of the electric power converter (shown only schematically). In this way, port TX allows the controller to program and read data stored in the controller. The continued as dashed lines line paths, for example, in the left upper portion of 5 are routed schematically to a controller, can be connected differently in various embodiments of the invention. In particular, the resistor R95 with the in 3 shown input V1μC of the controller and the resistor R97 with the also in 3 be coupled input V2μC of the controller. As described above, during programming and reading, the controller is powered by the terminal CON1.

Darüber hinaus sind zwei Anschlüsse WH210 und WH211 vorgesehen, über welche eine analoge Steuerung des Controllers möglich ist. Die Anschlüsse WH210 und WH211 sind über eine Transistorschaltung mit einem Transistor Q204 an die zweite primärseitige Wicklung P2 des Transformators T203 gekoppelt, welche zusätzlich eine Begrenzungsschaltung implementiert, wie sie oben mit Hinblick auf 4 beschrieben wurde. Die zweite primärseitige Wicklung P2 des Transformators T203 ist magnetisch mit der zweiten sekundärseitigen Wicklung S2 gekoppelt. Die zweite sekundärseitige Wicklung S2 des Transformators T203 ist ferner über eine Schaltung, die der linken Seite der Schaltung in 4 entspricht, an den Controller 1 gekoppelt, wobei die an den Anschlüssen WH210 und WH211 anliegenden Signale an einen Anschluss Vdm_sense des Controllers gekoppelt sind. Wie oben mit Bezug auf 4 beschrieben wurde, stellt der an die zweite sekundärseitige Wicklung S2 gekoppelte Schaltungsteil ein Pulssignal über das RLC-Glied bestehend aus R99, C64 und T203 bereit. Die Amplitude des Pulssignals wird über die an die zweite primärseitige Wicklung P2 des Transformators T203 gekoppelte Begrenzungsschaltung auf der Basis des an den Anschlüssen WH210 und WH211 anliegenden Signals (und damit auf Basis des an dem Anschluss Vdm_sense anliegenden Signals) moduliert. Ein an das RCL-Glied gekoppelter integrierter Schaltkreis IC3 kann, analog zur 4, insbesondere einen Verstärker umfassen, um ein an der zweiten Sekundärwicklung S2 des Transformators T203 anliegendes Signal zu verstärken bzw. zu takten. Dadurch kann am Kondensator C212 ein Spannungsniveau eingestellt werden, das wiederum durch die an den Anschlüssen WH210 und WH211 anliegenden Signale moduliert werden kann. Diese Modulation kann letztlich über den Steuersignaleingang Vdm_sense des Controllers von diesem empfangen und gegebenenfalls ausgewertet werden. Durch diese Schaltungsteile ist somit eine analoge Steuerung des Controllers 1 möglich, wie beispielsweise eine Steuerung des Ausgangsstroms des Leistungswandlers zum Dimmen einer dort angeschlossenen elektrischen Lichtquelle. Eine externe Spannungsquelle zur magnetischen Übertragung des Dimm-Signals ist dabei nicht erforderlich. Während ein Dimm-Signal anliegt, stellt der Widerstand R211 dabei sicher, dass die Gate-Source-Spannung des Transistors Q204 sicher auf einem negativen Niveau ist, so dass der Transistor Q204 leitet.In addition, two connections WH210 and WH211 are provided, via which an analog control of the controller is possible. The terminals WH210 and WH211 are coupled via a transistor circuit having a transistor Q204 to the second primary-side winding P2 of the transformer T203, which additionally implements a limiting circuit as described above with respect to FIG 4 has been described. The second primary side winding P2 of the transformer T203 is magnetically coupled to the second secondary side winding S2. The second secondary-side winding S2 of the transformer T203 is further connected via a circuit which is the left side of the circuit in 4 corresponds to the controller 1 coupled, wherein the signals applied to the terminals WH210 and WH211 are coupled to a terminal Vdm_sense of the controller. As above with respect to 4 has been described, the circuit part coupled to the second secondary-side winding S2 provides a pulse signal via the RLC element consisting of R99, C64 and T203. The amplitude of the pulse signal is modulated by the limiting circuit coupled to the second primary-side winding P2 of the transformer T203 on the basis of the signal applied to the terminals WH210 and WH211 (and thus based on the signal applied to the terminal Vdm_sense). An integrated circuit IC3 coupled to the RCL element can, analogously to 4 , in particular an amplifier, for amplifying a signal applied to the second secondary winding S2 of the transformer T203. As a result, a voltage level can be set at the capacitor C212, which in turn can be modulated by the signals present at the terminals WH210 and WH211. This modulation can ultimately be received via the control signal input Vdm_sense of the controller of this and optionally evaluated. By these circuit parts is thus an analog controller of the controller 1 possible, such as a control of the output current of the power converter for dimming an electrical light source connected there. An external voltage source for the magnetic transmission of the dimming signal is not required. While a dimming signal is applied, resistor R211 ensures that the gate-source voltage of transistor Q204 is safely at a negative level, such that transistor Q204 conducts.

Während der Controller 1 über den Anschluss TX programmiert wird, liegt an TX eine Spannung von beispielsweise 5 V an. Über den Transformator T203 und die Diode D208 (beispielsweise eine Schottky-Diode) würde dieses Signal das an TX anliegende Programmiersignal stören, weshalb zur Trennung der beiden Signale während der Programmierung der Transistor Q204 ausgeschaltet wird, wodurch zusätzlich auch der Stromverbrauch der Schaltung minimiert wird. Zur Steuerung des Transistors ist der Anschluss TX über eine Diode D209, beispielsweise eine Schottky-Diode, eine Zener-Diode ZD204 und einen Widerstand R209 mit der Basis eines Transistors Q203 verbunden, so dass dieser derart geschaltet werden kann, dass er während der Programmierung leitet. Über den Widerstand R210 fließt dadurch ein Emitter-Basisstrom in Q205, so dass dieser Transistor Q205 ebenfalls leitet, wodurch die Gate-Source-Spannung von dem Transistor Q204 auf ein niedriges Niveau fällt und der Transistor Q204 letztendlich sperrt. Wenn der Controller 1 nicht programmiert wird, ist die Spannung am Anschluss TX gleich Null, so dass die Gate-Source-Spannung des Transistors Q204 negativ wird und dieser Transistor leitend geschaltet ist. Der Gate-Anschluss des Transistors Q204 ist dabei mit dem Kollektor-Anschluss des Transistors Q205 und parallel dazu über einen Widerstand R211 mit GND_DM verbunden. Desweiteren sind parallel zum Widerstand R209 ein Kondensator C213 und ein Widerstand R206 geschaltet, wobei zwischen beiden Bauteilen ein Masseanschluss GND_DM zur Verfügung gestellt wird. Dieser Masseanschluss GND_DM kann beim Programmieren auf einem veränderlichen Spannungspegel liegen, jedoch wird durch den Kondensator C213 sichergestellt, dass trotzdem ein definierter Basisstrom am Transistor Q203 anliegt und dieser leitet. Ein Entladen des Kondensators C213 zum Anschluss TX wird durch die Diode D209 verhindert. Durch die Zener-Diode ZD204 wird sichergestellt, dass im Normalbetrieb, wenn also der Controller 1 nicht programmiert wird, über den Anschluss TX kein unbeabsichtigtes Spannungssignal den Transistor Q203 leitend schalten kann.While the controller 1 is programmed via the terminal TX, a voltage of 5 V, for example, is applied to TX. Through transformer T203 and diode D208 (eg, a Schottky diode), this signal would interfere with the programming signal applied to TX, therefore, to disconnect the two signals during programming, transistor Q204 is turned off, thereby additionally minimizing the power consumption of the circuit. To control the transistor, the terminal TX is connected to the base of a transistor Q203 via a diode D209, for example a Schottky diode, a Zener diode ZD204 and a resistor R209, so that it can be switched to conduct during programming , Thereby, an emitter base current flows through the resistor R210 in Q205, so that this transistor Q205 also conducts, whereby the gate-source voltage from the transistor Q204 falls to a low level and the transistor Q204 finally turns off. If the controller 1 is not programmed, the voltage at the terminal TX is equal to zero, so that the gate-source voltage of the transistor Q204 is negative and this transistor is turned on. The gate terminal of the transistor Q204 is connected to the collector terminal of the transistor Q205 and parallel to it via a resistor R211 to GND_DM. Furthermore, a capacitor C213 and a resistor R206 are connected in parallel with the resistor R209, wherein a ground terminal GND_DM is provided between the two components. This ground terminal GND_DM can be at a variable voltage level during programming, but the capacitor C213 ensures that a defined base current nevertheless remains at the transistor Q203 and conducts it. Discharge of the capacitor C213 to the terminal TX is prevented by the diode D209. The zener diode ZD204 ensures that during normal operation, ie when the controller 1 is not programmed, via the terminal TX no unintentional voltage signal can turn on the transistor Q203.

Der erste Optokoppler PC201, der zweite Optokoppler PC202 und der Transformator T203 können primärseitig zu einem einzigen Steckverbinder zusammengeführt sein. Darüber hinaus ist bei der Schaltung in 5 vorgesehen, dass der Transformator T203 einen einzigen Kern umfasst, der die zwei primärseitigen P1, P2 und zwei sekundärseitigen Wicklungen S1, S2 paarweise miteinander koppelt.The first optocoupler PC201, the second optocoupler PC202 and the transformer T203 can be combined on the primary side into a single plug-in connector. In addition, when switching in 5 provided that the transformer T203 comprises a single core, which couples the two primary-side P1, P2 and two secondary-side windings S1, S2 in pairs.

Die zur Programmierung des Controllers 1 nötige externe Leistungsversorgung entspricht prinzipiell der in 2 gezeigten Ausführung einer Miniaturstromversorgung. An den Anschluss CON1 kann wiederum eine Pulsspannung angelegt werden, die in der Schaltung der 5 auf die primärseitige Wicklung P1 des Transformators T203 gekoppelt wird. Das daraufhin an der ersten sekundärseitigen Wicklung S1 des Transformators T203 abgegriffene Signal wird dann über die Gleichrichterbrücke BD2 gleichgerichtet und vorzugsweise über einen Konstantspannungsregler Reg1 einem Versorgungseingang Cin des Controllers 1 zugeführt. Die gestrichelten Linien um den Spannungsregler Reg1 sollen wiederum verdeutlichen, dass die Gleichrichterbrücke BD2 nicht direkt mit dem Spannungsregler Reg1 verbunden sein muss. Über den Spanungsregler Reg1 wird vielmehr direkt oder indirekt das Spannungssignal am Spannungseingang Cin des Controllers 1 bereitgestellt. Somit kann der Controller 1 auch während des Programmierens mit Spannung versorgt werden und somit auch das Spannungssignal 3V3 an einem oder mehreren Spannungsausgängen bereitstellen.The programming of the controller 1 necessary external power supply corresponds in principle to the 2 shown embodiment of a miniature power supply. In turn, a pulse voltage can be applied to the terminal CON1, which in the circuit of 5 is coupled to the primary-side winding P1 of the transformer T203. The signal then tapped off at the first secondary-side winding S1 of the transformer T203 is then rectified via the rectifier bridge BD2 and preferably via a constant-voltage regulator Reg1 to a supply input Cin of the controller 1 fed. The dashed lines around the voltage regulator Reg1 should in turn make it clear that the rectifier bridge BD2 does not have to be connected directly to the voltage regulator Reg1. The voltage regulator Reg1 rather directly or indirectly the voltage signal at the voltage input Cin of the controller 1 provided. Thus, the controller can 1 also be powered during programming and thus also provide the voltage signal 3V3 at one or more voltage outputs.

Weitere Modifikationen, Ergänzungen und Weglassungen an der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform sind möglich. Beispielsweise kann der elektrische Leistungswandler eine andere Anzahl von Wandlerstufen umfassen. Der elektrische Leistungswandler kann z. B. eine PFC-Schaltung und eine resonante Halbbrückenschaltung, beispielsweise einen Cuk-Wandler umfassen. Der elektrische Leistungswandler mit der dargestellten Schnittstellenkomponente kann beispielsweise dazu verwendet werden, eine elektrische Lichtquelle mit elektrischer Leistung zu versorgen. Die elektrische Lichtquelle kann beispielsweise eine oder mehrere LED und/oder OLED umfassen.Further modifications, additions and omissions to the described preferred embodiment are possible. For example, the electric power converter may include a different number of converter stages. The electrical power converter can z. Example, a PFC circuit and a resonant half-bridge circuit, for example, comprise a Cuk converter. The electrical power converter with the illustrated interface component can be used, for example, to supply an electrical light source with electrical power. The electric light source may comprise, for example, one or more LED and / or OLED.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Controllercontroller
22: Filterfilter
33: Brückebridge
44: PFC-SchaltungPFC circuit
55: resonante Halbbrückenschaltungresonant half-bridge circuit
66: verstärkte Isolationreinforced insulation
77: Isolationslinieinsulation line
88th: Leistungsausgangpower output
99: Dimm-AnschlussDimming Connection
1010: Dimm-AnschlussDimming Connection
1111: Programmieranschlussprogramming port
1212: Anschlussconnection
SS: Sekundärseitesecondary side
PP: Primärseiteprimary
BD2BD2: GleichrichterbrückeRectifier bridge
T201, T202, T203T201, T202, T203: Transformatortransformer
CON1, TX, WH210, WH211CON1, TX, WH210, WH211: Anschlüsseconnections
PC201, PC202PC201, PC202: Optokoppleroptocoupler
CinCin: Versorgungseingang ControllerSupply input controller
3V33V3: Spannungsausgangvoltage output
V1μC, V2μCV1μC, V2μC: Anschluss ControllerConnection controller
IC3IC3: Integrierter SchaltkreisIntegrated circuit
K1, K2, K3, K4, K5K1, K2, K3, K4, K5: Kontaktecontacts
C64, C65, C69, C74, C212, C213C64, C65, C69, C74, C212, C213: Kondensatorcapacitor
D16, D37, D205, D208, D209D16, D37, D205, D208, D209: Diodediode
ZD202, ZD204ZD202, ZD204: Zener-DiodeZener diode
R23, R25, R95, R97, R98, R99, R208, R209, R210, R211, R213, R214, R215, R216R23, R25, R95, R97, R98, R99, R208, R209, R210, R211, R213, R214, R215, R216: Widerstandresistance
Q202, Q203, Q204, Q205Q202, Q203, Q204, Q205: Transistortransistor
GND, GND_DMGND, GND_DM: Masseanschlussground connection

Claims

Elektrischer Leistungswandler mit zumindest einer Wandlerstufe und einem Controller (1), der den Betrieb der zumindest einen Wandlerstufe (4, 5) steuert, wobei der Controller (1) einen Versorgungseingang (Cin), einen Programmieranschluss (V1μC) zum Empfangen von Programmierinstruktionen zum Programmieren des Controllers (1) und einen ersten Steuersignaleingang (Vdm_Sense) zum Empfangen eines ersten Steuerparameters für die Steuerung der zumindest einen Wandlerstufe (4, 5) aufweist, wobei der elektrische Leistungswandler ferner eine Schnittstellenkomponente umfasst, die einen ersten Optokoppler (PC201) mit einer Sendekomponente und einer Empfangskomponente und einen Transformator (T203) mit einer ersten und einer zweiten primärseitigen Wicklung (P1, P2) und einer ersten und einer zweiten sekundärseitigen Wicklung (S1, S2) umfasst, wobei die Empfangskomponente des ersten Optokopplers (PC201) an den Programmieranschluss (V1μC) des Controllers gekoppelt ist, wobei die zweite sekundärseitige Wicklung (S2) an den ersten Steuersignaleingang (Vdm_sense) des Controllers gekoppelt ist, und wobei die erste sekundärseitige (S1) Wicklung an den Versorgungseingang (Cin) des Controllers gekoppelt ist.Electrical power converter with at least one converter stage and a controller ( 1 ), which controls the operation of the at least one converter stage ( 4 . 5 ), whereby the controller ( 1 ) a supply input (Cin), a programming port (V1μC) for receiving programming instructions for programming the controller ( 1 ) and a first control signal input (Vdm_Sense) for receiving a first control parameter for the control of the at least one converter stage ( 4 . 5 ), wherein the electric power converter further comprises an interface component comprising a first optical coupler (PC201) having a transmitting component and a receiving component and a transformer (T203) having first and second primary side windings (P1, P2) and first and second ones secondary-side winding (S1, S2), wherein the receiving component of the first optocoupler (PC201) is coupled to the programming terminal (V1μC) of the controller, the second secondary-side winding (S2) is coupled to the first control signal input (Vdm_sense) of the controller, and wherein the first secondary-side (S1) winding is coupled to the supply input (Cin) of the controller.

Elektrischer Leistungswandler nach Anspruch 1, wobei der erste Steuerparameter einen Ausgangsstrom an einem Leistungsausgang des elektrischen Leistungswandlers angibt.The electric power converter of claim 1, wherein the first control parameter indicates an output current at a power output of the electric power converter.

Elektrischer Leistungswandler nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Controller (1) dazu eingerichtet ist, den ersten Steuerparameter an dem ersten Steuersignaleingang (Vdm_sense) in Form eines amplitudenmodulierten Signals zu empfangen.An electrical power converter according to claim 1 or 2, wherein the controller ( 1 ) is adapted to receive the first control parameter at the first control signal input (Vdm_sense) in the form of an amplitude modulated signal.

Elektrischer Leistungswandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher ferner eine an die zweite sekundärseitige Wicklung (S2) des Transformators (T203) gekoppelte Pulsschaltung zum Erzeugen eines Pulssignals an der zweiten sekundärseitigen Wicklung (S2) aufweist.An electric power converter according to any one of the preceding claims, further comprising a pulse circuit coupled to the second secondary side winding (S2) of the transformer (T203) for generating a pulse signal at the second secondary side winding (S2).

Elektrischer Leistungswandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher weiter eine an die zweite primärseitige Wicklung (P2) des Transformators (T203) gekoppelte Begrenzungsschaltung umfasst, die ferner an einen externen Analogdimming-Anschluss (WH210, WH211) der Schnittstellenkomponente gekoppelt ist, wobei die Begrenzungsschaltung dazu eingerichtet ist, eine an der zweiten sekundärseitigen Wicklung (S2) auftretende Spannungsamplitude in Abhängigkeit eines an dem Analogdimming-Anschluss (WH210, WH211) empfangenen Signals einzustellen.The electrical power converter of any one of the preceding claims, further comprising a clipping circuit coupled to the second primary side winding (P2) of the transformer (T203), further coupled to an external analog dimming terminal (WH210, WH211) of the interface component, the clipping circuit thereto is set to set a occurring at the second secondary-side winding (S2) voltage amplitude in response to a signal received at the analog dimming terminal (WH210, WH211).

Elektrischer Leistungswandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Controller (1) ferner einen zweiten Steuersignaleingang zum Empfangen eines zweiten Steuerparameters für die Steuerung der zumindest einen Wandlerstufe (4, 5) aufweist, wobei die Empfangskomponente des ersten Optokopplers (PC201) an den zweiten Steuersignaleingang des Controllers gekoppelt ist.Electrical power converter according to one of the preceding claims, wherein the controller ( 1 ) further comprises a second control signal input for receiving a second control parameter for the control of the at least one converter stage ( 4 . 5 ), wherein the receiving component of the first optical coupler (PC201) is coupled to the second control signal input of the controller.

Elektrischer Leistungswandler nach Anspruch 6, wobei der zweite Steuersignaleingang des Controllers (1) und der Programmieranschluss (V1μC) des Controllers (1) durch denselben Anschluss bereitgestellt werden. Electrical power converter according to claim 6, wherein the second control signal input of the controller ( 1 ) and the programming port (V1μC) of the controller ( 1 ) are provided through the same terminal.

Elektrischer Leistungswandler nach Anspruch 6 oder 7, wobei der zweite Steuerparameter einen Ausgangsstrom an einem Leistungsausgang des elektrischen Leistungswandlers angibt.An electric power converter according to claim 6 or 7, wherein the second control parameter indicates an output current at a power output of the electric power converter.

Elektrischer Leistungswandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Transformator (T203) einen gemeinsamen Kern zur Kopplung der ersten primärseitigen Wicklung (P1) mit der ersten sekundärseitigen Wicklung (S1) und der zweiten primärseitigen Wicklung (P2) mit der zweiten sekundärseitigen Wicklung (S2) aufweist.An electric power converter according to any one of the preceding claims, wherein the transformer (T203) has a common core for coupling the first primary side winding (P1) to the first secondary side winding (S1) and the second primary side winding (P2) to the second secondary side winding (S2). having.

Elektrischer Leistungswandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner einen zwischen die erste sekundärseitige Wicklung (S1) des Transformators (T203) und den Versorgungseingang (Cin) des Controllers (1) gekoppelten AC/DC-Wandler (BD2) aufweist.Electrical power converter according to one of the preceding claims, further comprising a between the first secondary side winding (S1) of the transformer (T203) and the supply input (Cin) of the controller ( 1 ) coupled AC / DC converter (BD2).

Elektrischer Leistungswandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sendekomponente des ersten Optokopplers (PC201) und die erste und die zweite primärseitige Wicklung (P1, P2) des Transformators (T203) elektrisch an einen gemeinsamen Steckverbinder gekoppelt sind.An electric power converter according to any one of the preceding claims, wherein the transmission component of the first optical coupler (PC201) and the first and second primary side windings (P1, P2) of the transformer (T203) are electrically coupled to a common connector.

Elektrischer Leistungswandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leistungswandler dazu eingerichtet ist, ein pulsweitenmoduliertes Steuersignal (PWM-Steuersignal) zu empfangen und den Ausgangsstrom des Leistungswandlers mittels des PWM-Steuersignals zu steuern oder zu regeln.Electrical power converter according to one of the preceding claims, wherein the power converter is adapted to receive a pulse width modulated control signal (PWM control signal) and to control the output current of the power converter by means of the PWM control signal or to regulate.

Elektrischer Leistungswandler nach Anspruch 12, wobei das PWM-Steuersignal über den ersten Optokoppler (PC201) dem Controller (1) des Leistungswandlers zugeführt wird.An electric power converter according to claim 12, wherein said PWM control signal is transmitted to said controller via said first optocoupler (PC201). 1 ) is supplied to the power converter.

Elektrischer Leistungswandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schnittstellenkomponente ferner einen zweiten Optokoppler (PC202) mit einer Sendekomponente und einer Empfangskomponente umfasst, wobei die Sendekomponente des zweiten Optokopplers (PC202) mit einem Auslese-Anschluss (V2μC) des Controllers gekoppelt ist, wobei der Controller (1) dazu eingerichtet ist, in Antwort auf eine an dem Programmieranschluss (V1μC) empfangene Auslese-Instruktion einen Ausgabewert an dem Auslese-Anschluss (V2μC) auszugeben.Electrical power converter according to one of the preceding claims, wherein the interface component further comprises a second optical coupler (PC202) having a transmitting component and a receiving component, wherein the transmitting component of the second optical coupler (PC202) is coupled to a read-out terminal (V2μC) of the controller, wherein the Controller ( 1 ) is adapted to output an output value at the readout terminal (V2μC) in response to a read-out instruction received at the programming terminal (V1μC).

Beleuchtungssystem mit einem elektrischen Leistungswandler gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und zumindest einer elektrischen Lichtquelle, die an einen Leistungsausgang (8) des elektrischen Leistungswandlers gekoppelt ist.Lighting system comprising an electric power converter according to one of the preceding claims and at least one electric light source connected to a power output ( 8th ) of the electric power converter is coupled.

Vorrichtung zur Verwendung mit einem elektrischen Leistungswandler gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, welche eine Wandlerschnittstelle zum Ankoppeln an die Schnittstellenkomponente des elektrischen Leistungswandlers und eine Programmierschnittstelle zum Ankoppeln an einen Computer aufweist, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, eine elektrische Leistung an der Programmierschnittstelle zu empfangen und der ersten primärseitigen Wicklung (P1) des Transformators (T203) der Schnittstellenkomponente des elektrischen Leistungswandlers zuzuführen, und wobei die Vorrichtung ferner dazu eingerichtet ist, Programmierinstruktionen an der Programmierschnittstelle zu empfangen und der Sendekomponente des ersten Optokopplers (PC201) der Schnittstellenkomponente des elektrischen Leistungswandlers zuzuführen.An apparatus for use with an electrical power converter according to any one of claims 1 to 14, comprising a transducer interface for coupling to the interface component of the electrical power converter and a programming interface for coupling to a computer, the apparatus being configured to supply electrical power to the programming interface and to the first primary-side winding (P1) of the transformer (T203) to supply the interface component of the electric power converter, and wherein the device is further adapted to receive programming instructions on the programming interface and the transmitting component of the first opto-coupler (PC201) of the interface component of the electric power converter supply.

Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Programmierschnittstelle eine USB-Schnittstelle ist.The device of claim 16, wherein the programming interface is a USB interface.

Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17 zur Verwendung mit einem elektrischen Leistungswandler gemäß Anspruch 14, wobei die Vorrichtung ferner dazu eingerichtet ist, den Ausgabewert an der Empfangskomponente des zweiten Optokopplers (PC202) der Schnittstellenkomponente des elektrischen Leistungswandlers zu empfangen und der Programmierschnittstelle zuzuführen.The apparatus of claim 16 or 17 for use with an electrical power converter according to claim 14, wherein the apparatus is further configured to receive the output value at the receiving component of the second opto-coupler (PC202) of the interface component of the electrical power converter and supply it to the programming interface.