DE202019104171U1 - driver - Google Patents

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DE202019104171U1 DE202019104171.4U DE202019104171U DE202019104171U1 DE 202019104171 U1 DE202019104171 U1 DE 202019104171U1 DE 202019104171 U DE202019104171 U DE 202019104171U DE 202019104171 U1 DE202019104171 U1 DE 202019104171U1
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Abstract

Treiber (100) zum Betrieb von LED-Lasten (106), aufweisend:
- Terminals (101,102) zum Anschließen wenigstens einer LED-Last (106),
- eine Schaltung (103) zur Bereitstellung einer konstanten DC Spannung ausgehend von einer Netzspannungsversorgung (104),
- eine Steuereinheit (105),
- einen Schalter (107) in Serie zu der LED-Last (106), wenn sie an den Terminals (101,102) angeschlossen ist, wobei das von den Terminals (101, 102) abgewandte Ende des Schalters (107) auf Massepotential geführt ist,
wobei der Schalter (107) durch die Steuereinheit (105) zum Dimmen PWM getaktet ist, und
- eine Erfassungsschaltung (109) parallel zum Schalter (107), die dazu ausgelegt ist, an einem Pin ein Erfassungssignal auszugeben, das das Potential an einem Verbindungspunkt zwischen dem Schalter (107) und der LED-Last (106) wiedergibt.

Figure DE202019104171U1_0000
Driver (100) for operating LED loads (106), comprising:
- Terminals (101, 102) for connecting at least one LED load (106),
- a circuit (103) for providing a constant DC voltage based on a mains voltage supply (104),
- a control unit (105),
- A switch (107) in series with the LED load (106) when it is connected to the terminals (101, 102), the end of the switch (107) facing away from the terminals (101, 102) being led to ground potential,
wherein the switch (107) is clocked by the control unit (105) for dimming PWM, and
- A detection circuit (109) in parallel with the switch (107), which is designed to output a detection signal at a pin which represents the potential at a connection point between the switch (107) and the LED load (106).
Figure DE202019104171U1_0000

Description

Gebiet der ErfindungField of invention

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Treiber zum Betrieb von LED-Lasten, der erkennt, wenn an den Terminals des Treibers zum Anschliessen einer LED-Last keine LED-Last vorliegt oder eine LED-Last unterbrochen ist.The present invention relates to a driver for operating LED loads which detects when there is no LED load at the terminals of the driver for connecting an LED load or an LED load is interrupted.

Hintergrundbackground

Heutzutage gibt es keinen DALI V2-kompatiblen Konstantspannungs-LED-Treiber (PWM-dimmbar) oder PWM-Kanalverteilermodul. Einer der Hauptgründe dafür ist, dass der DALI V2-Standard die Fähigkeit erfordert, Lampenfehler wie Leerlauf und Kurzschluss zu erkennen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Erkennung und ggf. Meldung eines Leerlauf-Fehlerfalls.Nowadays there is no DALI V2-compatible constant voltage LED driver (PWM dimmable) or PWM channel distributor module. One of the main reasons for this is that the DALI V2 standard requires the ability to detect lamp faults such as open circuit and short circuit. The present invention relates in particular to the detection and possibly reporting of an idling error.

Konstantspannungs-LED-Treiber werden oft über PWM gedimmt und haben einen weiten Betriebsfensterbereich, der es nicht erlaubt, einfach den Ausgangsstrom zu messen (z. B. mit einem Shunt-Widerstand), um den Lastzustand bspw. hinsichtlich Leerlauf zu überprüfen.Constant voltage LED drivers are often dimmed via PWM and have a wide operating window that does not allow the output current to be simply measured (e.g. with a shunt resistor) in order to check the load status, e.g. with regard to no-load operation.

Ein weiterer Aspekt ist, dass für (PWM-dimmbare) Konstantspannungstreiber / - module ein Ereignis eines Leerlaufs in der Regel kein Fehlerereignis ist, sondern ein normaler Betriebsmodus.Another aspect is that for (PWM-dimmable) constant voltage drivers / modules an idle event is usually not an error event, but a normal operating mode.

Ferner werden Konstantspannungs-LEDs über PWM gedimmt. Die Lichtleistung wird durch das Tastverhältnis der PWM definiert.Furthermore, constant voltage LEDs are dimmed via PWM. The light output is defined by the pulse duty factor of the PWM.

Der LED-Treiber legt ein benutzerdefiniertes Tastverhältnis fest, das tatsächliche Tastverhältnis wird jedoch von den verwendeten LED-Modulen definiert und hängt von der Kapazität der Module und der verwendeten Strombegrenzungstopologie ab.The LED driver sets a custom duty cycle, however the actual duty cycle is defined by the LED modules used and depends on the capacity of the modules and the current limiting topology used.

Im Lichte dieses Standes der Technik ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Treiber zum Treiben von LED-Lasten bereitzustellen, mit dem eine Verbesserung des Treibens der LED-Lasten ermöglicht wird.In light of this prior art, it is therefore an object of the present invention to provide a driver for driving LED loads, with which an improvement in the driving of the LED loads is made possible.

Diese und andere Aufgaben, die beim Lesen der folgenden Beschreibung noch genannt werden oder vom Fachmann erkannt werden können, werden durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der vorliegenden Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.These and other objects, which are still mentioned on reading the following description or can be recognized by the person skilled in the art, are achieved by the subject matter of the independent claims. The dependent claims develop the central concept of the present invention in a particularly advantageous manner.

Ausführliche Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung einen Treiber zum Betrieb von LED-Lasten, aufweisend Terminals zum Anschließen wenigstens einer LED-Last, eine Schaltung zur Bereitstellung einer konstanten DC Spannung für die LED-Last ausgehend von einer Netzspannungsversorgung, eine Steuereinheit, einen Schalter in Serie zu der LED-Last, wenn sie an den Terminals angeschlossen ist, wobei das von den Terminals abgewandte Ende des Schalters auf Massepotential geführt ist, wobei der Schalter durch die Steuereinheit zum Dimmen PWM getaktet ist, und eine Erfassungsschaltung parallel zum Schalter, die dazu ausgelegt ist, an einem Pin ein Erfassungssignal auszugeben, die das Potential an einem Verbindungspunkt zwischen dem Schalter und der LED-Last wiedergibt.According to a first aspect, the invention relates to a driver for operating LED loads, having terminals for connecting at least one LED load, a circuit for providing a constant DC voltage for the LED load based on a mains voltage supply, a control unit, a switch in Series to the LED load when it is connected to the terminals, the end of the switch facing away from the terminals being led to ground potential, the switch being clocked by the control unit for dimming PWM, and a detection circuit in parallel with the switch that does this is designed to output a detection signal at a pin which represents the potential at a connection point between the switch and the LED load.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfassungsschaltung durch die Steuereinheit selektiv unterbrechbar.According to one embodiment, the detection circuit can be selectively interrupted by the control unit.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Erfassungsschaltung eine Spannungsversorgung oder eine Stromquelle auf, die abhängig von dem Potential zwischen dem Schalter und der LED-Last die Erfassungsschaltung speist oder nicht.According to one embodiment, the detection circuit has a voltage supply or a current source which, depending on the potential between the switch and the LED load, feeds the detection circuit or not.

Gemäß einer Ausführungsform ändert das Erfassungssignal seinen Pegel, wenn eine LED-Last angeschlossen ist und der Schalter geöffnet wird.According to one embodiment, the detection signal changes its level when an LED load is connected and the switch is opened.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Treiber ferner zwei in Serie geschaltete Widerstände, welche parallel zu dem Schalter geschaltet sind, und das Erfassungssignal am Mittenpunkt der beiden Widerstände abgezweigt wird.According to one embodiment, the driver further comprises two series-connected resistors, which are connected in parallel to the switch, and the detection signal is branched off at the midpoint of the two resistors.

Gemäß einer Ausführungsform, wenn der Schalter geschlossen ist, sind die LED-Lasten angeschlossen und die Widerstände sind auf Massepotential geführt.According to one embodiment, when the switch is closed, the LED loads are connected and the resistors are brought to ground potential.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Treiber ferner einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand und einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter, wobei die Widerstände parallel zueinander geschaltet sind und wobei die Schalter in Serie zueinander geschaltet sind.According to one embodiment, the driver further comprises a first resistor and a second resistor and a first switch and a second switch, wherein the resistors are connected in parallel to one another and wherein the switches are connected in series with one another.

Gemäß einer Ausführungsform ist der zweite Schalter auf Massenpotential geführt.According to one embodiment, the second switch is brought to ground potential.

Gemäß einer Ausführungsform, wenn der Schalter geschlossen ist, dann ist die LED-Last angeschlossen, der erste Widerstand ist auf Massepotential geführt und der zweite Schalter ist nicht geschlossen.According to one embodiment, when the switch is closed, the LED load is connected, the first resistor is connected to ground potential and the second switch is not closed.

Gemäß einer Ausführungsform, wenn der Schalter geöffnet ist, dann ist der zweite Schalter geschlossen.According to one embodiment, when the switch is open, the second switch is closed.

Gemäß einer Ausführungsform, wenn der Schalter geschlossen ist, dann sind der erste Widerstand und eine Basis des ersten Schalters auf Massenpotential geführt.According to one embodiment, when the switch is closed, the first resistor and a base of the first switch are brought to ground potential.

Gemäß einer Ausführungsform, wenn der Schalter geöffnet ist, dann ist keine LED-Last angeschlossen und der erste Schalter ist nicht leitend.According to one embodiment, when the switch is open, then no LED load is connected and the first switch is not conductive.

Gemäß einer Ausführungsform, ändert das Erfassungssignal sein Potential nicht, wenn keine LED-Last angeschlossen ist und der Schalter geöffnet wird.According to one embodiment, the detection signal does not change its potential if no LED load is connected and the switch is opened.

Gemäß einer Ausführungsform, ist das PWM-Tastverhältnis auf einen Bereich unterhalb 100% beschränkt, und/oder der Schalter zu Messzwecken kurzzeitig nicht leitend geschaltet wird.According to one embodiment, the PWM duty cycle is limited to a range below 100%, and / or the switch is briefly switched non-conductive for measurement purposes.

FigurenlisteFigure list

Nachfolgend wird eine detaillierte Beschreibung der Figuren gegeben. Darin zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Treibers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
  • 2 eine schematische Darstellung eines Treibers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Dimmermoduls eines Treibers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
  • 4 eine schematische Darstellung eines Treibers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
  • 5 den Verlauf von einem PWM- und Mikrocontroller-Signal eines Treibers gemäß einer Ausführungsform;
  • 6 den Verlauf von einem PWM- und Mikrocontroller-Signal eines Treibers gemäß einer Ausführungsform;
  • 7 eine schematische Darstellung eines Treibers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
  • 8 den Verlauf von einem PWM- und Mikrocontroller-Signal eines Treibers gemäß einer Ausführungsform;
  • 9 den Verlauf von einem PWM- und Mikrocontroller-Signal eines Treibers gemäß einer Ausführungsform; und
  • 10 eine schematische Darstellung des Betriebs eines Treibers gemäß einer Ausführungsform.
A detailed description of the figures is given below. It shows:
  • 1 a schematic representation of a driver according to a preferred embodiment;
  • 2 a schematic representation of a driver according to a preferred embodiment;
  • 3 a schematic representation of a dimmer module of a driver according to a preferred embodiment;
  • 4th a schematic representation of a driver according to a preferred embodiment;
  • 5 the course of a PWM and microcontroller signal of a driver according to an embodiment;
  • 6th the course of a PWM and microcontroller signal of a driver according to an embodiment;
  • 7th a schematic representation of a driver according to a preferred embodiment;
  • 8th the course of a PWM and microcontroller signal of a driver according to an embodiment;
  • 9 the course of a PWM and microcontroller signal of a driver according to an embodiment; and
  • 10 Figure 3 is a schematic illustration of the operation of a driver according to an embodiment.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Treibers 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. 1 shows a schematic representation of a driver 100 according to a preferred embodiment.

Der Treiber 100 zum Betrieb von LED-Lasten 106 umfasst:

  • - Terminals 101,102 zum Anschließen wenigstens einer LED-Last 106,
  • - eine Schaltung 103 zur Bereitstellung einer konstanten DC Spannung an den Terminals, ausgehend von einer Netzspannungsversorgung 104,
  • - eine Steuereinheit 105,
  • - einen Schalter 107 in Serie zu der LED-Last 106, wenn sie an den Terminals 101,102 angeschlossen ist, wobei das von den Terminals 101, 102 abgewandte Ende des Schalters 107 auf Massepotential geführt ist, wobei der Schalter 107 durch die Steuereinheit 105 zum Dimmen PWM getaktet ist.
The driver 100 for operating LED loads 106 includes:
  • - terminals 101 , 102 for connecting at least one LED load 106 ,
  • - a circuit 103 to provide a constant DC voltage at the terminals, based on a mains voltage supply 104 ,
  • - a control unit 105 ,
  • - a switch 107 in series with the LED load 106 when they are at the terminals 101 , 102 connected, with that of the terminals 101 , 102 remote end of the switch 107 is routed to ground potential, the switch 107 through the control unit 105 is clocked for dimming PWM.

Ferner umfasst der Treiber 100 eine Erfassungsschaltung 109 parallel zum Schalter 107, die dazu ausgelegt ist, an einem Pin ein Erfassungssignal auszugeben, das das Potential an einem Verbindungspunkt zwischen dem Schalter 107 und der LED-Last 106 wiedergibt.The driver also includes 100 a detection circuit 109 parallel to the switch 107 , which is designed to output a detection signal at a pin that indicates the potential at a connection point between the switch 107 and the LED load 106 reproduces.

Dies hat den Vorteil, dass Leerlauf-Ereignisse für PWM-dimmbare Konstantspannungstreiber / -module auf einfache, kostengünstige und effiziente Weise erfasst werden können.This has the advantage that idle events for PWM dimmable constant voltage drivers / modules can be recorded in a simple, inexpensive and efficient way.

Weiterhin ermöglicht der Treiber 100 die Messung des realen Arbeitszyklus einschließlich des Einflusses des LED-Moduls und bietet die Möglichkeit, den Arbeitszyklus zu regulieren, anstatt ihn nur einzustellen.The driver also enables 100 the measurement of the real working cycle including the influence of the LED module and offers the possibility to regulate the working cycle instead of just adjusting it.

Dies hat den Vorteil, dass eine höhere Lichtaustrittsgenauigkeit durch regelbare Tastgradregelung erreicht werden kann.This has the advantage that a higher degree of light exit accuracy can be achieved through controllable duty cycle control.

2 zeigt eine schematische Darstellung des Treibers 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. 2 shows a schematic representation of the driver 100 according to a preferred embodiment.

In dieser Ausführungsform ist der Treiber 100 ein dimmbarer LED-Treiber mit konstanter Spannung.In this embodiment the driver is 100 a dimmable LED driver with constant voltage.

Der Treiber 100 umfasst eine Schaltung 103 zur Bereitstellung einer konstanten DC Spannung ausgehend von einer Netzspannungsversorgung 104. Die Schaltung 103 umfasst ein PFC Modul 103a und einen isolierten primärseitig getakteten Wandler, wie bspw. einen LLC- oder Flyback-Wandler 103b.The driver 100 includes a circuit 103 to provide a constant DC voltage based on a mains voltage supply 104 . The circuit 103 includes a PFC module 103a and an isolated converter clocked on the primary side, such as an LLC or flyback converter 103b .

Ferner umfasst der Treiber 100 ein PWM Modul 108 sowie die Steuereinheit 105. Die Steuereinheit 105 ist mit der Erfassungsschaltung 109 und mit einem Mikrocontroller 201 verbunden. Der Mikrocontroller 201 ist ferner mit einer DALI-Schnittstelle 202 verbunden.The driver also includes 100 a PWM module 108 as well as the control unit 105 . The control unit 105 is with the detection circuit 109 and with a microcontroller 201 connected. The microcontroller 201 is also with a DALI interface 202 connected.

Innerhalb eines typischen dimmbaren LED-Treibers 100 mit konstanter Spannung wird eine Erkennungsschaltung 109 auf der Sekundärseite neben dem PWM-Modul oder PWM-Stufe 108 platziert. Eine übliche Anwendung besteht darin, dass das PWM-Modul mit dem Mikrocontroller 105 auf der Sekundärseite einer galvansichen Trennung eines isolierten Wandlers gesteuert wird. Der Mikrocontroller 105 kann verwendet werden, um die Signale von der Erfassungsschaltung 109 zu verarbeiten und entsprechend darauf zu reagieren.Inside a typical dimmable LED driver 100 constant voltage becomes a detection circuit 109 on the secondary side next to the PWM module or PWM stage 108 placed. A common application is that the PWM module with the microcontroller 105 is controlled on the secondary side of a galvanic separation of an isolated converter. The microcontroller 105 can be used to capture the signals from the detection circuit 109 to process and react accordingly.

Wenn ein Leerlauf-Fehler auftritt, also keine nichtunterbrochenen Last vorliegt, schaltet der sekundäre Mikrocontroller 105 das PWM-Modul 108 aus und gibt dem primären Mikrocontroller 201 eine Anzeige (z. B. über UART). Der primäre Mikrocontroller 201, der als Hauptcontroller fungiert, schaltet das System aus und gibt einen Lampenfehler an der DALI-Schnittstelle 202 zurück.If an idle fault occurs, i.e. there is no uninterrupted load, the secondary microcontroller switches 105 the PWM module 108 and outputs to the primary microcontroller 201 a display (e.g. via UART). The primary microcontroller 201 , which acts as the main controller, switches the system off and reports a lamp error on the DALI interface 202 back.

Eine andere übliche Implementierung wäre, dass das PWM-Modul 108 auf der Sekundärseite über den - hinsichtlich der galvanischen Trennung (SELV-Barriere) - primärseitigen Mikrocontroller 201 gesteuert wird. Hierzu sollte lediglich das PWM-Ansteuersignal über die SELV-Barriere beispielsweise über einen Optokoppler übertragen werden.Another common implementation would be that the PWM module 108 on the secondary side via the microcontroller on the primary side with regard to galvanic isolation (SELV barrier) 201 is controlled. For this purpose, only the PWM control signal should be transmitted via the SELV barrier, for example via an optocoupler.

Innerhalb einer solchen Implementierung kann das Signal von der Leerlauf-Erfassungsschaltung beispielsweise auch mit einem Optokoppler zum primärseitigen Mikrocontroller 201 zurückübertragen werden. Die Reaktion des Mikrocontrollers 201 bleibt die gleiche wie bei der erstgenannten Implementierungsmethode.Within such an implementation, the signal from the idle detection circuit can also be sent to the primary-side microcontroller, for example with an optocoupler 201 be transferred back. The reaction of the microcontroller 201 remains the same as with the first-mentioned implementation method.

Das System wird heruntergefahren und ein Lampenfehler an die DALI-Schnittstelle 202 gemeldet.The system is shut down and a lamp fault on the DALI interface 202 reported.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Dimmermoduls des Treibers 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. 3 shows a schematic representation of a dimmer module of the driver 100 according to a preferred embodiment.

Der in 3 gezeigte Dimmermodul ist ein extern mit konstanter Spannung Dimmermodul.The in 3 The dimmer module shown is an external constant voltage dimmer module.

Ein solches Modul kann an Standard-Konstantspannungswandler mit festem Ausgang angeschlossen werden, um eine Dimmfunktion hinzuzufügen.Such a module can be connected to standard constant voltage converters with a fixed output to add a dimming function.

Auf diese Weise können auch günstige und einfache Mehrkanalanwendungen (zwei oder mehr PWM-Stufen) für z. B Tunable-White- oder RGB (W) -Anwendungen implementiert werden.In this way, inexpensive and simple multi-channel applications (two or more PWM levels) for e.g. B Tunable White or RGB (W) applications can be implemented.

Zusätzlich kann die Lichtausgabegenauigkeit erhöht werden, da das PWM-Tastverhältnis reguliert werden kann, anstatt es nur einzustellen. (Typischerweise haben die verwendeten LED-Module 108 einen Einfluss auf das tatsächliche Tastverhältnis der PWM-Stufe 108.)In addition, the light output accuracy can be increased because the PWM duty cycle can be regulated instead of just adjusted. (Typically the LED modules used have 108 an influence on the actual duty cycle of the PWM stage 108 .)

Der Mikrocontroller 201, der die PWM-Stufe (n) 108 steuert, verarbeitet die Signale von der Erfassungsschaltung 109 und reagiert entsprechend.The microcontroller 201 which controls the PWM stage (s) 108 processes the signals from the detection circuit 109 and reacts accordingly.

Wenn ein Fehler beim Leerlauf auftritt, schaltet der Mikrocontroller 201 die PWM-Stufe (n) 108 aus und meldet einen Lampenfehler an der DALI-Schnittstelle 202.If an error occurs while idling, the microcontroller switches 201 the PWM stage (s) 108 and reports a lamp error on the DALI interface 202 .

4 zeigt eine schematische Darstellung des Treibers 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. 4th shows a schematic representation of the driver 100 according to a preferred embodiment.

In dieser Ausführungsform ist die Erkennungsschaltung 109 innerhalb des Kreises.In this embodiment the detection circuit is 109 inside the circle.

In dieser Ausführungsform, parallel zum PWM-FET Q01 ist ein Spannungsteiler umfassend die Widerstände R01, R02 eingefügt. Die Spannung wird über den Mikrocontroller (uC) gemessen.In this embodiment, parallel to the PWM-FET Q01, a voltage divider comprising the resistors R01, R02 is inserted. The voltage is measured by the microcontroller (uC).

Wenn die LED-Last 106 angeschlossen ist, wird ein Triggersignal für den Mikrocontroller 109 erzeugt, das mit dem PWM-Ansteuersignal synchron ist. Für jede PWM-Periode tritt ein Triggersignal (fallende oder steigende Flanke) auf. Wenn die LED-Last 106 nicht angeschlossen ist, bleibt das gemessene Signal konstant.When the LED load 106 is connected, a trigger signal for the microcontroller 109 generated that is synchronous with the PWM control signal. A trigger signal (falling or rising edge) occurs for each PWM period. When the LED load 106 is not connected, the measured signal remains constant.

Um auch bei 100% Betrieb ein Triggersignal zu erhalten (normalerweise würde der PMW-FET ständig eingeschaltet sein), sollte die maximale PWM-Periode begrenzt werden (z. B. 99,9%).In order to receive a trigger signal even with 100% operation (normally the PMW-FET would be switched on continuously), the maximum PWM period should be limited (e.g. 99.9%).

Aufgrund der Tatsache, dass das Erfassungssignal synchron an das PWM-Ansteuersignal ist, ist die tatsächliche Einschaltdauer (beeinflusst durch die Last) bekannt und kann auf den richtigen Wert korrigiert (oder geregelt) werden.Due to the fact that the detection signal is synchronous with the PWM control signal, the actual duty cycle (influenced by the load) is known and can be corrected (or regulated) to the correct value.

Im Folgenden wird das Funktionsprinzip der Treiber 100 im Normalbetrieb schematisch zusammengefasst:

  • • wenn PWM-FET (Q01) eingeschaltet wird, dann leuchtet die LED-Last, die Widerstände R01 und R02 werden beide auf GND geschaltet und das Signal beim uC ist niedrig; und
  • • wenn PWM-FET ausgeschaltet ist, dann kann ein kleiner Strom noch durch die LED-Last, R01 und R02 fließen, und das Signal beim uC ist hoch (logisch „high“).
The following is the operating principle of the drivers 100 summarized schematically in normal operation:
  • • when the PWM-FET (Q01) is switched on, the LED load lights up, the resistors R01 and R02 are both switched to GND and the signal at uC is low; and
  • • If the PWM-FET is switched off, then a small current can still flow through the LED load, R01 and R02, and the signal at the uC is high (logical "high").

5 zeigt die beim uC gemessene Spannung (oben) und das PMW-Antriebssignal (unten) als Funktion der Zeit im Normalbetrieb. 5 shows the voltage measured at uC (above) and the PMW drive signal (below) as a function of time in normal operation.

Eine Flanke jedes PWM-Zyklus kann im Normalbetrieb vom uC erkannt werden.One edge of each PWM cycle can be recognized by the uC during normal operation.

Im Folgenden wird das Funktionsprinzip der Treiber 100 im Leerlauf schematisch zusammengefasst:

  • • wenn PWM-FET (Q01) eingeschaltet ist, dann sind R01 und R02 beide auf Massenpotential (GND) geschaltet und das Signal beim uC ist niedrig („low“); und
  • • wenn PWM-FET ausgeschaltet ist, dann ist die Belastung von Q01 potentialfrei, da keine LED angeschlossen ist. Ferner fließt durch R01 und R02 kein Strom, daher bleibt das Signal beim uC niedrig.
The following is the operating principle of the drivers 100 summarized schematically in idle:
  • • if PWM-FET (Q01) is switched on, then R01 and R02 are both switched to ground potential (GND) and the signal at uC is low ("low"); and
  • • If the PWM-FET is switched off, then the load on Q01 is potential-free because no LED is connected. Furthermore, no current flows through R01 and R02, so the signal at uC stays low.

6 zeigt die beim uC gemessene Spannung (oben) und das PMW-Antriebssignal (unten) als Funktion der Zeit im Leerlauf. 6th shows the voltage measured at uC (top) and the PMW drive signal (bottom) as a function of the idle time.

Wenn keine LED angeschlossen ist, bleibt das Erfassungssignal von R01, R02 immer niedrig, was auf einen Leerlauf-Fehler hinweist.If no LED is connected, the detection signal from R01, R02 will always remain low, which indicates an idle fault.

Dieser Treiber 100 ist vorteilsweise kostengünstig und einfach zu implementieren.This driver 100 is advantageously inexpensive and easy to implement.

7 eine schematische Darstellung des Treibers 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. 7th a schematic representation of the driver 100 according to a preferred embodiment.

Die Erkennungsschaltung 109 ist innerhalb des Kreises gezeigt, andere Komponenten zeigen die PWM-Stufe 108.The detection circuit 109 is shown inside the circle, other components show the PWM level 108 .

Ein Transistor (Q02) ist über einen seriellen Widerstand (R01) mit dem Drain des PWM-FET (Q01) verbunden.A transistor (Q02) is connected to the drain of the PWM-FET (Q01) through a series resistor (R01).

Am Kollektor von Q02 befindet sich ein Pull-Up-Widerstand, und dieses Signal ist an uC angeschlossen.There is a pull-up resistor on the collector of Q02, and this signal is tied to uC.

Der Transistor Q03 ist optional und ermöglicht es, den Strompfad durch die LED, R01 und Q02 wegzuschalten, so dass im Standby kein Glimmen der LED auftritt.The transistor Q03 is optional and enables the current path through the LED, R01 and Q02 to be switched off so that the LED does not glow in standby.

Ein weiterer großer Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass das Erfassungssignal für die uC nicht mehr so stark von der Durchlassspannung der verwendeten LEDs abhängt. Somit ist die Schaltung wesentlich flexibler.Another major advantage of this embodiment is that the detection signal for the µC no longer depends so strongly on the forward voltage of the LEDs used. This makes the circuit much more flexible.

Im Folgenden wird das Funktionsprinzip der Treiber 100 im Normalbetrieb schematisch zusammengefasst (Q03 ist immer eingeschaltet, wenn sich der Treiber nicht im Standby-Zustand befindet):

  • • wenn PWM-FET (Q01) eingeschaltet wird, dann leuchtet die LED-Last, R01 wird auf GND geschaltet, Q02 leitet nicht und das Signal beim uC ist hoch; und
  • • wenn PWM-FET ausgeschaltet ist, ein kleiner Strom kann durch R01 und Q02 fließen, Q02 leitet, das Signal beim uC ist niedrig.
The following is the operating principle of the drivers 100 Schematically summarized in normal operation (Q03 is always switched on when the driver is not in the standby state):
  • • when PWM-FET (Q01) is switched on, the LED load lights up, R01 is switched to GND, Q02 does not conduct and the signal at uC is high; and
  • • when PWM-FET is switched off, a small current can flow through R01 and Q02, Q02 conducts, the signal at uC is low.

8 zeigt die beim uC gemessene Spannung (oben) und das PMW-Antriebssignal (unten) als Funktion der Zeit im Normalbetrieb. 8th shows the voltage measured at uC (above) and the PMW drive signal (below) as a function of time in normal operation.

Eine Flanke jedes PWM-Zyklus kann im Normalbetrieb vom uC erkannt werden.One edge of each PWM cycle can be recognized by the uC during normal operation.

Im Folgenden wird das Funktionsprinzip der Treiber 100 im Leerlauf schematisch zusammengefasst (Q03 ist immer eingeschaltet, wenn sich der Treiber nicht im Standby-Zustand befindet):

  • • wenn der PWM-FET (Q01) eingeschaltet ist, R01 und die Basis von Q02 sind auf GND geschaltet, das Signal beim uC ist hoch; und
  • • wenn PWM-FET ausgeschaltet ist, Drain von Q01 ist potentialfrei, da keine LED angeschlossen ist. Durch R01 fließt kein Strom, Q02 leitet nicht, das Signal beim uC bleibt hoch.
The following is the operating principle of the drivers 100 schematically summarized in idle mode (Q03 is always switched on when the driver is not in standby mode):
  • • when the PWM-FET (Q01) is switched on, R01 and the base of Q02 are switched to GND, the signal at uC is high; and
  • • when the PWM-FET is switched off, the drain of Q01 is potential-free because no LED is connected. No current flows through R01, Q02 does not conduct, the signal at uC remains high.

9 zeigt die beim uC gemessene Spannung (oben) und das PMW-Antriebssignal (unten) als Funktion der Zeit im Leerlauf. 9 shows the voltage measured at uC (top) and the PMW drive signal (bottom) as a function of the idle time.

Wenn keine LED angeschlossen ist, bleibt das Erfassungssignal immer auf hoch, was auf einen Leerlauf-Fehler hinweist.If no LED is connected, the detection signal will always stay high, indicating an idle fault.

Dieser Treiber 100 ist vorteilsweise kostengünstig und einfach zu implementieren.This driver 100 is advantageously inexpensive and easy to implement.

Zusammenfassend, mit den gezeigten Detektionsschaltungen in 4 und 7 wird das tatsächliche Tastverhältnis (abhängig von den verwendeten CV-LED-Modulen) erfasst. Dieses Erfassungssignal ist mit dem Mikrocontroller verbunden und mit der PWM-Signalerzeugung synchronisiert.In summary, with the detection circuits shown in 4th and 7th the actual duty cycle (depending on the CV-LED modules used) is recorded. This detection signal is connected to the microcontroller and synchronized with the PWM signal generation.

Bei normalem Betrieb wird für jeden PWM-Zyklus ein proportionales Erfassungssignal erfasst. Aus der Zeitdifferenz zwischen der abfallenden / ansteigenden Flanke des PWM-Signals und der ansteigenden / abfallenden Flanke des Erfassungssignals kann vom Mikrocontroller ein Tastverhältniskorrekturwert berechnet werden, um die Lichtausgabegenauigkeit zu erhöhen.In normal operation, a proportional detection signal is recorded for each PWM cycle. From the time difference between the falling / rising edge of the PWM signal and the rising / falling edge of the detection signal, the microcontroller can calculate a duty cycle correction value in order to increase the light output accuracy.

Bei einem Ereignis mit Leerlauf bleibt das Erfassungssignal auf hohem Pegel, was bedeutet, dass in einem PWM-Zyklus keine Flanke erkannt wird. In diesem Fall kann der Mikrocontroller einen Fehler bei geöffneter Last erkennen und einen DALI-Lampenfehler melden.In the event of an idle event, the detection signal remains high, which means that no edge is detected in a PWM cycle. In this case, the microcontroller can detect an error when the load is open and report a DALI lamp error.

Typischerweise ist der PWM-FET bei 100% Dimmpegelbetrieb immer eingeschaltet, für unsere Erfassungsschaltung ist es erforderlich, dies auf z.B. 99,9% Verdunkelungsgrad.Typically, the PWM-FET is always switched on at 100% dimming level operation, it is necessary for our detection circuit to switch this to e.g. 99.9% darkening degree.

Das Hauptprinzip beider Schaltungen besteht darin, eine Schaltflanke zu erfassen, wenn der PWM-FET ausgeschaltet ist.The main principle of both circuits is to detect a switching edge when the PWM FET is off.

Zusammenfassend, es gibt zwei Betriebsbedingungen:

  1. 1. wenn der PWM-FET eingeschaltet ist, sind R01 und die Basis von Q02 auf GND geschaltet, ist das Signal beim uC hoch; und
  2. 2. der PWM-FET ist aus:
    1. a) wenn die LED-Last angeschlossen ist, kann es noch ein kleiner Strom durch die LED-Last fließen und das Signal beim uC ist niedrig;
    2. b) wenn die LED-Last geöffnet ist: der Drain-Pin des FET ist potentialfrei. Es kann kein Strom fließen und das Signal beim uC ist immer noch hoch.
In summary, there are two operating conditions:
  1. 1. if the PWM-FET is on, R01 and the base of Q02 are switched to GND, the signal at uC is high; and
  2. 2. the PWM-FET is off:
    1. a) when the LED load is connected, a small current can still flow through the LED load and the signal at the uC is low;
    2. b) when the LED load is open: the drain pin of the FET is floating. No current can flow and the signal at the uC is still high.

Wie oben Beschreiben, im Normalbetrieb kann für jede PWM-Periode ein Triggerereignis (Flankenereignis) am uC-Pin erkannt werden. Bei einem Ereignis mit Leerlauf bleibt das uC-Erkennungssignal für eine PWM-Zeit immer hoch.As described above, in normal operation a trigger event (edge event) can be recognized at the uC pin for each PWM period. During an idle event, the uC detection signal will always stay high for a PWM time.

Das heißt, wenn für eine oder mehrere PWM-Perioden keine Flanke vom uC erkannt wird, kann ein Fehler bei Leerlauf ausgelöst werden.This means that if no edge is detected by the uC for one or more PWM periods, an idle error can be triggered.

Die Differenz zwischen dem PWM-Ausgang und den Trigger-Ereignissen ist der von den LEDs verursachte Arbeitszyklusfehler.The difference between the PWM output and the trigger events is the duty cycle error caused by the LEDs.

10 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 1000 zum Betreiben eines Treibers 100. 10 shows a schematic representation of a method 1000 to operate a driver 100 .

Das Verfahren 1000 umfasst die folgenden Schritte:

  • - Anschließen 1001 einer LED-Last 106;
  • - Bereitstellen 1002 einer Konstanten DC Spannung ausgehend von einer Netzspannungsversorgung 104;
  • - Führen 1003 auf Massepotential des von Terminals 101, 102 abgewandten Endes eines Schalters 107 in Serie zu der LED-Last 106, wenn sie an den Terminals 101, 102 angeschlossen ist;
  • - Takten 1004 des Schalters 107 durch eine Steuereinheit 105 zum Dimmen PWM 108; und
  • - Ausgeben 1005 an einem Pin eines Erfassungssignals, das das Potential an einem Verbindungspunkt zwischen dem Schalter 107 und der LED-Last 106 wiedergibt.
The procedure 1000 includes the following steps:
  • - Connect 1001 an LED load 106 ;
  • - Provide 1002 a constant DC voltage based on a mains voltage supply 104 ;
  • - To lead 1003 to the ground potential of the terminals 101 , 102 remote end of a switch 107 in series with the LED load 106 when they are at the terminals 101 , 102 connected;
  • - clocking 1004 of the switch 107 by a control unit 105 for dimming PWM 108 ; and
  • - Output 1005 at a pin of a detection signal indicating the potential at a connection point between the switch 107 and the LED load 106 reproduces.

Claims (12)

Treiber (100) zum Betrieb von LED-Lasten (106), aufweisend: - Terminals (101,102) zum Anschließen wenigstens einer LED-Last (106), - eine Schaltung (103) zur Bereitstellung einer konstanten DC Spannung ausgehend von einer Netzspannungsversorgung (104), - eine Steuereinheit (105), - einen Schalter (107) in Serie zu der LED-Last (106), wenn sie an den Terminals (101,102) angeschlossen ist, wobei das von den Terminals (101, 102) abgewandte Ende des Schalters (107) auf Massepotential geführt ist, wobei der Schalter (107) durch die Steuereinheit (105) zum Dimmen PWM getaktet ist, und - eine Erfassungsschaltung (109) parallel zum Schalter (107), die dazu ausgelegt ist, an einem Pin ein Erfassungssignal auszugeben, das das Potential an einem Verbindungspunkt zwischen dem Schalter (107) und der LED-Last (106) wiedergibt.Driver (100) for operating LED loads (106), comprising: - Terminals (101, 102) for connecting at least one LED load (106), - a circuit (103) for providing a constant DC voltage based on a mains voltage supply (104), - a control unit (105), - A switch (107) in series with the LED load (106) when it is connected to the terminals (101, 102), the end of the switch (107) facing away from the terminals (101, 102) being led to ground potential, wherein the switch (107) is clocked by the control unit (105) for dimming PWM, and - A detection circuit (109) in parallel with the switch (107), which is designed to output a detection signal at a pin which represents the potential at a connection point between the switch (107) and the LED load (106). Treiber (100) nach Anspruch 1, wobei die Erfassungsschaltung (109) durch die Steuereinheit (105) selektiv unterbrechbar ist.Driver (100) after Claim 1 wherein the detection circuit (109) is selectively interruptible by the control unit (105). Treiber (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Erfassungsschaltung (109) eine Spannungsversorgung oder eine Stromquelle aufweist, die abhängig von dem Potential zwischen dem Schalter (107) und der LED-Last (106) die Erfassungsschaltung (109) speist oder nicht.Driver (100) after Claim 1 or 2 wherein the detection circuit (109) has a voltage supply or a current source which, depending on the potential between the switch (107) and the LED load (106), feeds the detection circuit (109) or not. Treiber (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Erfassungssignal seinen Pegel ändert, wenn eine LED-Last (106) angeschlossen ist und der Schalter (106) geöffnet wird.Driver (100) for one of the Claims 1 to 3 where the detection signal changes its level, when an LED load (106) is connected and the switch (106) is opened. Treiber (100) nach einem der vorstehenden Ansprüchen, wobei der Treiber (100) ferner zwei in Serie geschaltete Widerstände (R01, R02) aufweist, welche parallel zu dem Schalter (107) geschaltet sind, und das Erfassungssignal am Mittenpunkt der beiden Widerstände (R01, R02) abgezweigt wird.Driver (100) according to one of the preceding claims, wherein the driver (100) further comprises two series-connected resistors (R01, R02) which are connected in parallel to the switch (107), and the detection signal at the midpoint of the two resistors (R01 , R02) is branched off. Treiber (100) nach einem der vorstehenden Ansprüchen, wobei, wenn der Schalter (107) geschlossen ist, sind die LED-Lasten (106) angeschlossen und die Widerstände (R01, R02) sind auf Massepotential geführt.Driver (100) according to one of the preceding claims, wherein, when the switch (107) is closed, the LED loads (106) are connected and the resistors (R01, R02) are brought to ground potential. Treiber (100) nach einem der vorstehenden Ansprüchen, wobei der Treiber (100) ferner einen ersten Widerstand (R01) und einen zweiten Widerstand (R02) und einen ersten Schalter (Q02) und einen zweiten Schalter (Q03) aufweist, wobei der Widerstand R01 das Drain des PWM Schalters (107) mit der Basis des ersten Transistors Q02 verbindet, der Widerstand R02 als Pull-up für den ersten Transistor Q02 dient und wobei die Schalter (Q02, Q03) in Serie zueinander geschaltet sind.The driver (100) of any preceding claim, wherein the driver (100) further comprises a first resistor (R01) and a second resistor (R02) and a first switch (Q02) and a second switch (Q03), the resistor R01 connects the drain of the PWM switch (107) to the base of the first transistor Q02, the resistor R02 serves as a pull-up for the first transistor Q02 and the switches (Q02, Q03) are connected in series with one another. Treiber (100) nach Anspruch 7, wobei der zweite Schalter (Q03) auf Massenpotential geführt ist. Der zweite Schalter (Q03) während des Betriebs des Schalters (107) immer geschlossen ist und im Standby Betrieb immer geöffnet ist.Driver (100) after Claim 7 , the second switch (Q03) being led to ground potential. The second switch (Q03) is always closed while the switch (107) is in operation and is always open in standby mode. Treiber (100) nach Anspruch 7, wobei wenn der Schalter (107) geschlossen ist, dann sind der erste Widerstand (R01) und eine Basis des ersten Schalters (Q02) auf Massenpotential geführt.Driver (100) after Claim 7 , when the switch (107) is closed, then the first resistor (R01) and a base of the first switch (Q02) are brought to ground potential. Treiber (100) nach Anspruch 7, wobei wenn der Schalter (107) geöffnet ist, dann ist keine LED-Last (106) angeschlossen und der erste Schalter (Q02) ist nicht leitend.Driver (100) after Claim 7 when the switch (107) is open then no LED load (106) is connected and the first switch (Q02) is not conductive. Treiber (100) nach Anspruch 1, wobei das Erfassungssignal sein Potential nicht ändert, wenn keine LED-Last (106) angeschlossen ist und der Schalter (107) geöffnet wird.Driver (100) after Claim 1 , the detection signal not changing its potential when no LED load (106) is connected and the switch (107) is opened. Treiber (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das PWM-Tastverhältnis auf einen Bereich unterhalb 100% beschränkt ist, und/oder der Schalter (107) zu Messzwecken kurzzeitig nicht leitend geschaltet wird.Driver (100) according to one of the preceding claims, in which the PWM duty cycle is limited to a range below 100%, and / or the switch (107) is briefly switched to non-conductive for measuring purposes.
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