SE534808C2 - Förfarande för kontroll och styrning av utströmmen ur ett elektroniskt drivsystem som innehåller ett switchat kraftaggregat av flyback-typ jämte ett elektroniskt drivsystem enligt förfarandet. - Google Patents

Förfarande för kontroll och styrning av utströmmen ur ett elektroniskt drivsystem som innehåller ett switchat kraftaggregat av flyback-typ jämte ett elektroniskt drivsystem enligt förfarandet. Download PDF

Info

Publication number
SE534808C2
SE534808C2 SE1050163A SE1050163A SE534808C2 SE 534808 C2 SE534808 C2 SE 534808C2 SE 1050163 A SE1050163 A SE 1050163A SE 1050163 A SE1050163 A SE 1050163A SE 534808 C2 SE534808 C2 SE 534808C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
voltage
power supply
load
output
current
Prior art date
Application number
SE1050163A
Other languages
English (en)
Other versions
SE1050163A1 (sv
Inventor
Niclas Skoeld
Henrik Lindstroem
Original Assignee
Nordic Light Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nordic Light Ab filed Critical Nordic Light Ab
Priority to SE1050163A priority Critical patent/SE534808C2/sv
Priority to EP11744979.3A priority patent/EP2537396B1/en
Priority to PCT/SE2011/050191 priority patent/WO2011102799A1/en
Publication of SE1050163A1 publication Critical patent/SE1050163A1/sv
Publication of SE534808C2 publication Critical patent/SE534808C2/sv

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/37Converter circuits
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4258Arrangements for improving power factor of AC input using a single converter stage both for correction of AC input power factor and generation of a regulated and galvanically isolated DC output voltage
    • H05B33/0812
    • H05B33/0815
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/37Converter circuits
    • H05B45/3725Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/385Switched mode power supply [SMPS] using flyback topology
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/395Linear regulators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0045Converters combining the concepts of switch-mode regulation and linear regulation, e.g. linear pre-regulator to switching converter, linear and switching converter in parallel, same converter or same transistor operating either in linear or switching mode
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Description

534 808 2 detta måste ske kostnadseffektivt, med hög effekt och med låga förluster. Av denna anledning brukar swichregulatorer av flyback-typ användas eftersom de har den stora fördelen att de levererar en matningsspänning som bara är så stor som lasten för ögonblicket behöver.
De swichregulatorer som kommer ifråga utgörs främst kraftaggregat av flyback-typ, dvs. likriktning under återgång. som är den topologi eller kretskonfiguration som främst används inom tekniken. Närmare bestämt en omvandlare som innehåller en transistor som omkopplingselement och ingångs och utgàngsfilter. Emellertid är nämnda swichregulatorer förknippade med vissa nackdelar som kan förorsaka problem vid drivning av de ytterst strömkänsliga lysdioderna. För filtrering av utgångsspänningen finns ett utgàngsfilter och för att förhindra transienter från omkopplama att nå matningsspänningskällan finns ett ingångsfilter. Dessa båda filter är vanligtvis uppbyggda av kondensatorer varvid speciellt i utgàngsfillrets kondensatorer kan uppstå rippelströmmar som är särskilt besvärande vid drivning av lysdioder eftersom de yttrar sig som av det mänskliga ögat synbara blinkningar hos lysdioderna. Ovannämnda problem med rippelströmmen iflyback-omvandlaren kan i viss mån lösas genom komplicerad dimensionering av utgångsfiltret där ripplet har störts verkan. Framförallt på mindre kraftaggregat dvs. upp till ca 30 Volt DC är en sådan lösning inte fördelaktig dels på grund av dimensioneringen av komponenterna blir utrymmes- krävande, dels på grund av kostnadsskäl.
Ett syfte med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma en lösning som på ett billigt och enkelt sätt gör det möjligt att styra och kontrollera utströmmen hos elektroniskt drivsystem som innehåller switchade kraftaggregat och därmed göra dessa mer användbara för drivning av elektronik som kräver noggrant kontrollerad drivströmmar, exempelvis ljusemitterande dioder. Framförallt avses att åstadkomma ett förfarande att styra utströmmen ut ett kraftaggregat där vidtagna åtgärder erbjuder ett enkelt och billigt system med väsentligt minskat rippel och låga effektförluster. Ett andra syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett elektroniskt drivsystem med ett switchat kraftaggregat enligt förfarandet, särskilt för drivning av en last av ljusemitterande dioder. Ett tredje syfte är att åstadkomma en teknik som medger reglering av lysdiodernas ljusstyrka.
Detta uppnås med förfarandet och kraftaggregat enligt föreliggande uppfinning som uppvisar de särdrag och kännetecken som anges i patentkravet 1, respektive patentkravet 8.
Den bärande idén med föreliggande uppfinning är att åstadkomma dynamisk anpassning av kraftaggregatet till lasten utan uppträdande rippel genom utnyttjande av en kombination av två i sig billiga komponenter. nämligen ett switchat flyback kraftaggregat och en linjär strömregulator placerad på kraftaggregatets sekundärsida. Enligt uppfinningen utnyttjas som en styrsignal S1 för styrning av det switchade flyback kraftaggregatets strömbrytare SW, differensen mellan den sekundärspänning UCout som reflekteras genom flyback 534 BÛB 3 kraftaggregatets transformator och den spänning Uout som råder över lasten. dvs. differensen mellan UCout o Uout bildar nämnda styrsignal S1. Alternativt, om man sà vill erhålls styrsignalen som spänningsfallet över strömregulatom. Styrsignalen S1 för det switchade flyback kraftaggregat bildas genom jämförande nämnda differens med en referensspänning Uref. Tack vare detta förfaringssätt har det föreliggande elektroniska drivsystemet visat sig vara särskilt användbart för drivning av ljusemitterande dioder.
Dessutom är det väsentligen kostnadseffektivare än hittills kända lösningar emedan såväl det switchade kraftaggregatet av flyback-typ som den linjära strömregulatorn är förhållandevis billiga produkter och kan, vid kombination, leverera en utström med mycket lågt rippel. Systemet är härigenom särskilt användbart vid relativt små utspänningar och drivning av mindre icke linjära laster, exempelvis l form av lysdioder men är givetvis inte begränsat till detta.
I det följande kommer uppfinningen att beskrivas mer l detalj med hänvisning till de bifogade ritningama pá vilka; ägg visar schematiskt ett blockdiagram av ett elektroniskt drivsystem för drivning av en last i form av ljusemitterande dioder LEDs enligt uppfinningen flgl visar en graf över en första M1 och en andra M2 mätsignal för återkoppling via en slinga till det elektroniska drivsystemet och bildande av en första styrsignal S1 matad till ett kraftaggregats primärsida, ägg visar schematiskt ett blockdiagram av ett elektroniskt drivsystem för drivning av en last i form av ljusemitterande dioder motsvarande det som visas i fig. 1, men utformat som en vidareutveckling av uppfinningen, utrustat med s.k. dimmerfunktion reglering av ljusstyrka, och Egg visar i ett diagram grafer över en signal U1 pà kraftaggregatets primärsida, en på kraftaggregatets sekundärsida speglad tredje mätsignal M3 för detektion av fasvinkeln och en andra styrsignal S2 för återkoppling till en linjär strömregulator vilken reglerar matningsströmmen till lasten av ljusemitterande dioder vid ljusreglering.
Figur 1A visar schematiskt ett blockschema av ett elektroniskt drivsystem för ljusemitterande dioder enligt uppfinningen.
Ett elektroniskt drivsystem enligt uppfinningen omfattar ett switchat kraftaggregat 1 av flyback-typ som omformar en AC spänning Uin exempelvis 230-240V till en likriktad DC spänning U1 som, matad till kraftaggregatets ingàngsklämmor i en likriktarbrygga 2, omformas till en DC likspänning som betecknad UCout är närvarande i en utgángskondensators Cout klämmor. Som framgår av tig. 1A saknar kraftaggregatet ingángskondensator på primärsidan varvid den likriktade inspänningen matas in i kraftaggregatet i sin råa ofiltrerade, väsentligen halwågsriktade form. Syftet med att detta är att erhålla fasinforrnation och som en del av uppfinningen utnyttja den härvid erhållna 534 808 4 fasinformationen för styrning och kontroll av en dimmerfunktion hos kraftaggregatet. Detta kommer att beskrivas mer ingående här nedan. Med frekvensrippel såsom uttrycket används härnedan avses den ojämnhet som finns kvar hos en likriktad växelström, varvid frekvensripplet utgörs av skillnaden mellan strömmens eller spänningens högsta respektive lägsta värde. Kraftaggregatet 1 av flyback-typ kan vara av modell L6561, dvs. av TM-typ med hög PF flyback konfiguration och uppvisande på ett i och för sig känt sätt en transformator , genom vilken energin överförs från primärsidan till sekundärsidan, en strömbrytare SW i primärkretsen. Strömbrytaren bryter primärströmmen, som passerar genom en primärlindning 10a, och en styrkrets 13, som styr strömbrytaren, vilken krets styr kraftaggregatets utspänning genom att reglera strömbrytarens arbetskvot (duty cycle).
Stymingen sker medelst pulsbreddsmodulering (PWM), dvs. genom att justera förhållandena mellan längdema av strömbrytarens TILL- och FRÅN-faser. l sekundärkretsen är en likriktare D1 och en utgångskondensator Cout seriekopplade parallellt med en sekundärlindning 10b. Med 15 betecknas en strömregulator ansluten till utgångskondensators Cout klämmor med spänningen Uoout. Från den linjära strömregulatom 15 levereras en Iikspänning Uout för drivning av en last (ej visad), men lämpligen bestående av lysdioder. M1 betecknar en första mätsignal tagen över utgångskondensators Cout klämmor och motsvarande spänningen UCout. M2 betecknar en andra mätsignal och vilken i princip motsvarar den Iikspänning Uout som uppträder över lasten. Vidare betecknas med 18 en jämförare i form av en differentialförstärkare dV.
Jämförarens 18 ingångar är förbundna med dels den linjära strömregulatorn 15, dels utgångskondensatorn Cout varvid mätsignalema M1 respektive M2 erhålls över var och en av dessa. Jämföraren 18 lämnar första styrsignal S1 vilken via en återförare 19 i en återkopplingsslinga levereras till styrkretsen 13 för påverkan av strömbrytarens SW arbetskvot. Den första styrsignalen S1 tjänar således som styrsignal till kraftaggregatets 1 primärsida varvid nämnda återkopplingsslinga bildar en integreringskrets vars integreringstid är så vald i förhållande till kraftaggregatets 1 egen tröghet eller integreringstid, att den har väsentligen längre integreringstid än kraftaggregatet. Med kraftaggregatets 1 egen tröghet avses omställningstiden för ändring av energiöverföringsnivå som svar på förändrat tillstànd hos styrsignalen S1. Företrädesvis har återkopplingsslingan en integreringstid som är väsentligen längre än kraftaggregatets egen tröghet, exempelvis kan återkopplingsslingan uppvisa en integreringstid som överstiger kraftaggregatets tröghet med faktor tio eller ännu lägre för att drivaggregatet skall erhålla god PF-faktor. l praktiken uppnås de skilda integreringstidema genom att återkopplingssignalens integreringstid i återkopplingsslingan 18, 19 ökas väsentligt.
Det switchade kraftaggregatet av flyback-typ 1 fungerar enligt följande. Då strömbrytaren SW är sluten (ON), uppstår en positiv spänning vid transformatoms linjär 534 808 punktändar. I det fallet verkar en spärrspänning tvärsöver likriktardioden D1 i utgången, och därför är dioden oledande. Därav följer att sekundärströmmen är noll under strömbrytarens TILL-läge. På primärsidan ökar den genom strömbrytaren SW passerande strömmen dock linjärt under TILL-läget. Transforrnatorn lagrar energi i sitt magnetiska flöde (luftspalt) under denna fas, och därför är transformatom i själva verket en induktans försedd med en sekundärlindning. Då strömbrytaren styrs till ett oledande (öppet, dvs. FRÅN-) läge omkastar den i transformatoms magnetiska flöde lagrade energin spänningen hos lindningen (flyback- fenomen), i vilken situation sekundärsidan likriktardiod D1 blir ledande och en ström börjar passera genom transfonnatorns sekundärlindning. l motsats till primärströmmen minskar sekundärströmmen linjärt under FRÅN-läget. Samtidigt upprätthåller sekundärströmmen den erforderliga utspänningen UCout över utgångskondensatom Cout.
Om belastningen av utgången ökar, förlängs den tid under vilken strömbrytarens är i TILL-läget, vilket leder till att primärströmmen har tillräckligt med tid för att öka, och därför är sekundärströmmen under FRÅN-läget i motsvarande grad högre. Kraftaggregatet av flyback- typ kan fungera antingen i kontinuerligt tillstànd (sekundårenergin har inte tid att bli fullständigt urladdad efter flyback-tillståndet) eller i okontinuerligt tillstànd, i vilket energin laddas ur fullständigt i slutet av varje period. Även sådana kraftaggregat av flyback-typ finns som fungerar i kontinuerligt och okontinuerligt tillstånd, oberoende på belastningen.
Kraftaggregatet enligt föreliggande uppfinning kan vara av vilken som helst ovan beskrivna IYP- Antalet lindningsvarv hos transfonnatoms primärlindning betecknas med hänvisningen Np och antalet lindningsvarv hos sekundärlindningen på motsvarande sätt med hänvisningen Ns på Strömbrytaren SW är typiskt en MOSFET (metalloxidhalvledar-fälteffekttransistor) eller bipolär transistor. Den styrkrets som styr bredden av en kopplingspuls kan fungera antingen i spänningstillstånd (voltage mode), som baserar sig på utspänningen, eller strömtillstànd (current mode), som baserar sig på primärströmmen och utspänningen. Flertalet switchade kraftaggregat av flyback-typ utnyttjar strömtillståndskretsar (genom strömtillståndsstymingsstyrning varvid åstadkoms en bättre fasmarginal för stymingen än genom spänningstillståndsstymlng).
Styrkretsen 13 är lämpligen av det slag som fungerar i strömtillståndet och utför styrningen som svar på den styrsignal S1 som erhålls som differensen mellan första och andra mätsignalerna M1 och M2, vid jämförelse med en referensspänning Uref. Den första styrsignalen S1 erhålls således som spänningsfallet över den linjära strömfördelaren 15 från kondensatom Cout, dvs. M1-M2 i förhållande till Uref bildar S1. Nämnda andra mätsignal M2 motsvarar den som erhålls över lasten av lysdioder Uout och mäts således efter den linjära strömregulatorn 15 medan spänningen UCout mäts över kondensatorn Cout. Baserad på resultatet av differensen mellan nämnda första och andra mätsignaler M1 och M2 erhålls den ritningen. 534 B08 6 första styrsignalen S1 vilken via kopplad till styrkretsens 13 används för reglering av strömbrytarens SW arbetskvot (duty cycle). Styrsignalen S1 levereras till aggregatet 1 via en àterföringskrets 19 ingående i den återkopplingsslinga (feedback loop) från sekundärsida till primärsida där även jämföraren 18 ingår. Uppfinningsidén bygger på principen att den linjära strömregulatom 15 reglerar strömmen IL genom den icke linjära lasten av lysdioder medan kraftaggregat 1 av flyback-typ, under tiden reglerar spänningen över den linjära strömregulatom 15 baserat på den första styrsignalen S1, betraktad fràn den DC likspänning UCout som är närvarande i utgängskondensatorns Cout klämmer. Enligt en grundprincip för uppfinningen hålls den genomsnittliga skillnaden eller differensen dV, mellan den första mätsignalen M1 och den andra mätsignalen M2 ijämföraren 18 så låg som möjligt relativt en referensspänning Uref, men bara så låg att linjära strömregulatom 15 kan leverera erforderlig strömstyrka till den momentant uppträdande lasten. Spänningsinformationen bildas genom att i jämföraren 18 jämföra mätsignalema M1 (spänningen UCout i utgångskondensatorns Cout klämmor) och M2 (spänningen över lasten Uout) med referensspänningen Uref i vilket den därav genererade differenssignalen dV, via àtermatningssteget 19, àterförs till styrkretsens 13 differentialspänningsingång EV som nämnda första styrsignal S1.
Styrkretsen 13 kan vara av typ L6561 (eller någon annan krets av samma familj). Det kan påpekas att den linjära strömregulatom 15 reglerar enbart strömmen IL genom den icke linjära lasten utan att låta sig påverkas av styrsignalen S1. Nämnda respektive styrsignaler S1 har bara till uppgift att lämna information om spänningsfallet över strömregulatorn 15 för att via àterkopplingsslingan till det elektroniska drivsystemet bilda en första styrsignal S1 som matad till kraftaggregats 1 primärsida reglerar strömbrytarens SW arbetskvot (duty cycle).
Figur 1B visar hur differensen dv mellan den första mätsignalen M1 och den andra mätsignalen M2 kan variera över tiden beroende pà spänningsnivå. Den genomsnittliga skillnaden eller differensen dV mellan första mätsignalen M1 och andra mätsignalen M2 hålls så låg som möjligt vid en jämförelse med en över ett minsta tröskelvärde i form referensspänning Uref, men bara så låg att linjära strömregulatom 15 kan leverera erforderlig strömstyrka till lasten. l fig. 2A visas schematiskt i form av ett blockschema ett kraftaggregat 1 enligt uppfinningen i ett alternativt utförande och utrustat med en anordning för ljusreglering eller s.k. dimmerfunktion. Utförandet i fig. 2A överensstämmer i allt väsentligt med det ovan beskrivna aggregatet, switchat kraftaggregat 1 av flyback-typ som omformar en AC spänning Uin exempelvis 230-240V till en likriktad DC spänning betecknad U1 som matad till kraftaggregatets ingángsklämmori en likriktarbrygga 2 omforrnas till en DC likspänning som närvarande i en utgångskondensators Cout klämmor betecknas UCout. Kraftaggregatet 1 uppvisar på ett i och för känt sätt en transformator 10, genom vilken energin överförs från primärsidan till sekundärsidan, en strömbrytare SW i primärkretsen. Strömbrytaren bryter 534 808 7 prlmärströmmen, som passerar genom en primärlindning 10a, och en styrkrets 13, som styr strömbrytaren, vilken krets styr utspänningen genom att reglera strömbrytarens arbetskvot (duty cycle). Stymingen sker medelst pulsbreddsmodulering (PWM), dvs. genom att justera förhållandena mellan längderna av strömbrytarens TILL- och FRÅN-faser. l sekundärkretsen är en likrlktardiod och en utgångskondensator Cout seriekopplade parallellt med en sekundärlindning 10b. Med 15 betecknas en linjär strömregulator ansluten till utgàngskondensators Cout klämmor UCout och från vilken levereras en likspänning Uout för drivning av en icke linjär last. i detta fall bestående av lysdioder (ej visat). Med 20 betecknas en håll-krets (Sample och Hold circuit - S/H), och med 30 en fasvinkeldetektorfiåmförare (Phase angle detector) som skapar en andra styrsignal S2 som dels leds till S/H kretsen 20, dels till den linjära strömregulatorn 15. Det bör underförstàs att fasvinkeln hos den likriktade DC spänningen U1, som i rá ofiltrerad form matas till kraftaggregatets ingàngsklämmor, genom s.k. fasreflektion, har ett direkt samband med energiomvandlingstiden under varje huvudcykel hos elnätet (jfr signalema U1 respektive M3 i fig. 2B). Tack vare att DC spänningen U1 matas ofiltrerad genom transformatom 10 àterfinns den i motsvarande reflekterad form på transforrnatoms 10 sekundärsida. Enligt uppfinningen utnyttjas nämnda signaler i denna ofiltrerade form som styrsignaler till den linjära strömregulatom 15 som i sin tur baserat pà dessa anpassar sin strömproduktion till den icke visade lasten av lysdioder.
En av de stora fördelarna med detta år att fasvinkelinformationen pà primärsidan speglas till sekundärsida och kan användas till att linjärtjustera strömregulatoms 15 nivå eller genom att med pulsmodulering skapa en lämplig signal.
Som framgår vid en närmare studie av fig. 2A och som nämnts härovan hämtas spännlngsinforrnationen för den tredje mätsignalen M3 direkt fràn transformatoms 10 sekundärsida, dvs. omedelbart före likriktaren D1 och utgàngskondensatom Cout.
Reflektoreffekten och skillnaden i fas eller fasförskjutning används förutom för styrning av strömregulatorn 15. även för aktivering av håll-kretsen 20 i syfte att upprätthålla en korrekt anpassad àterföringssignal (första styrsignal S1) till kraftaggregatet 1 av flyback-typ under huvudsignalens FRÅN-läge.
Den ovan beskrivna principen är möjlig att utnyttja eftersom den lagrade energin ligger pà sekundärsidan hos kraftaggregat av flyback~typ, framförallt hos ett single stage aggregat av flyback typ med hög PF emedan, i synnerhet härvid infonnatlon om fasvinkeln har ett direkt samband med energiomvandlingen vid varje tidscykel. l fig. 2A framgår hur den första mätsignalen M1 som erhålls som spänningen UCout över utgàngskondensatorn Cout, den andra mätsignalen M2 som spänningen Uout över lasten och således efter den linjära strömregulatom 15 samt den andra styrsignalen S2 (från fasvinkeldetektom/jämföraren 30 (Phase angle detector) låses och summeras ihop i håll- kretsen 20 (Sample och Hold circuit - S/H) för avlämnande till jämföraren 18 varvid 534 808 8 utsignalen via återmatningssteget 19 återförs som den första styrsignalen S1 till styrkretsens 13 differentialspänningsingång EV för reglering av strömbrytarens SW arbetskvot. Även här bildar àterkopplingsslingan en integreringskrets vars integreringstid är så vald att den är väsentligen längre (trögare) än kraftaggregatets 1 egen tröghet. Företrädesvis har àterkopplingsslingan en integreringstid som är väsentligen längre och mer omfattande än kraftaggregatets egen tröghet, exempelvis kan àterkopplingsslingan uppvisa en integreringstid som överstiger kraftaggregatets tröghet med faktor tio eller ännu lägre för att drivaggregatet skall erhålla god PF-faktor. I praktiken uppnås de skilda integreringstidema genom att återkopplingssignalens integreringstid i àterkopplingsslingan M1, M2, M3, 18, 19 ökas väsentligt. Den huvudsakliga integrationen (integreringstiden) för kraftaggregatet 1 (flybacksteget) ligger på således sekundärsidan och hanteras av àterkopplingsslingan. För att drivaggregatet skall erhålla hög PF och inte riskera att självsvänga med reglering efter exempelvis 50Hz, måste àterkopplingsslingan uppvisa en större tröghet än kraftaggregatet.
Reglering får dock inte ske på primärsidan utan all reglering måste ske på sekundärsidan varvid skillnad i trögheten regleras via àterkopplingsslingan.
I fig. 2B visas i ett diagram grafer över tre signaler för detektion av fasvinkel och för återkoppling till det elektroniska drivsystem för ljusemitterande dioder vid ljusreglering varvid den översta grafen. betecknad U1, illustrerar fasvinkel hos den likriktade DC spänning U1 som ofiltrerade, väsentligen halwàgsriktade form matas in pà primärsidan av kraftaggregat 1 av flyback-typ, den mittersta grafen betecknad M3 illustrerar fasvinkeln hos den genom transformatorn reflekterade DC likspänning UCout som avgår omedelbart från transformators sekundärsida, samt betecknar den nedersta grafen, S2, fasvinkeln hos den DC spänning som i fonn av den andra styrsignalen levereras till den linjära strömregulatom 15 som i sin tur baserat på signalen anpassar sin strömproduktion till lasten och utgången Uout.
Fasvinkelinformationen i den andra styrsignalen S2 kan användas till att linjärt justera strömregulatoms 15 nivå eller genom att pulsbreddmodulering skapas, dvs. såsom visas i den nedersta grafen i diagrammet i form av en fyrkantsvàg (pulser 40) där den konstanta strömregulatom 15 styrd av nämnda pulser levererar en ström med olika avstånd så avpassad att lasten av ledlampor anordnas att blinka med en hastighet sà vald att det avgivna ljuset av det mänskliga ögat uppfattas som konstant likformigt ljus.
Uppfinningen är inte begränsad till det ovan beskrivna och det på ritningarna visade utan kan ändras och modifieras på en rad olika sätt inom ramen för den i efterföljande patentkrav angivna uppfinningstanken.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 534 808 9 PÅTENTKRAV
1. Förfarande för kontroll och styrning av utströmmen ur ett elektroniskt drivsystem innefattande ett switchat kraftaggregat (1) av flyback-typ för drivning av en last, exempelvis en icke linjär last av ljusemitterande dioder, varvid utströmmen (lout) från aggregatet styrs medelst pulsbreddsmodulering (PWM) genom att förhållandet mellan längdema av en strömbrytares (SW) TILL- och FRÅN-faseri primärkretsen, k ä n n e t e c k n a t av att; - en linjär strömregulator (15) anordnas till det switchade kraftaggregatets (1) utgång (UCout), - att “strömmen (lL) genom den till den linjära strömregulatorns (15) utgång (Uout) anslutna lasten regleras medelst den linjära strömregulatom (15), - att spänningsfallet (M1-M2) över den linjära strömregulatom (15) mäts och utnyttjas för bildande av en första styrsignal (S1) som via en àterkopplingsslinga (18, 19; 18, 19, 20) leds till en primärsida hos kraftaggregatet (1 ), - att styrsignalen (S1) utnyttjas för styming av kraftaggregatets (1) utspänning (Uout) genom reglering av strömbrytarens (SW) arbetskvot (duty cycle).
2. Förfarande enligt kravet 1, varvid en AC spänning (Uin) omforrnas till en likriktad DC spänning (U1) som i ofiltrerad form matas till kraftaggregatets ( 1) ingàngsklämmor.
3. Förfarande enligt något av kraven 1 - 2, varvid àterkopplingsslingan (18, 19; 18, 19, 20) tillordnas en integreringstid som är lika med eller överstigande än det switchade kraftaggregatets (1) egna integreringstid eller tröghet.
4. Förfarande enligt kravet 3, varvid återkopplingsslingans (18, 19; 18, 19, 20) integreringstid är minst tio gånger högre än det switchade kraftaggregatets (1) egna integreringstid eller tröghet.
5. Förfarande enligt något av kraven 1 - 4, varvid en genomsnittlig skillnad eller differens (dv) mellan en första mätsignal (M1) som mäts som en spänning (UCout) över en i kraftaggregatets sekundärsida belägen utgàngskondensator (Cout) och en andra mätsignal (M2) som mäts som en spänning över lasten (Uout), jämförs med en referensspänning (Uref) och att differensspänningen hålls så låg relativt nämnda referensspänning att den linjära strömregulatorn (15) kontinuerligt levererar minsta erforderliga strömstyrka till lasten.
6. Förfarande enligt något av kraven 1 - 5, varvid en tredje mätsignal (M3) hämtas omedelbart från transformatorns (10) sekundärsida och att nämnda tredje mätsignal utnyttjas 10 15 20 25 30 35 534 808 10 för styrning av såväl strömregulatoms (15) strömproduktion som strömbrytarens (SW) arbetskvot (duty cycle) genom ledande in på àterkopplingsslingan (18, 19; 18, 19, 20).
7. Förfarande enligt kravet 6, varvid den tredje måtsignalen (M3) bringas passera genom en fasvinkeldetektor/jämförare (30) för bildande av en andra styrsignal (S2) innan den leds till strömregulatom (15) respektive äterkopplingsslingan (18, 19; 18, 19, 20).
8. Elektroniskt drivsystem innefattande ett switchat kraftaggregat av flyback-typ, vilket för drivning av en last, exempelvis en icke linjär last av ljusemitterande dioder, varvid utströmmen (lout) från aggregatet styrs medelst pulsbreddsmodulering (PWM) genom att förhållandet mellan längdema av en strömbrytares (SW) TILL- och FRÅN-faser i primärkretsen, vilket drivsystem innefattar en kombination av; - ett switchat kraftaggregat av flyback-typ (1) som är anslutet mellan en inkommande likriktad DC spänningen (U1) och lasten varvid det switchade kraftaggregatet mottar den likriktade DC spänningen i sin ingång och omfonnar denna till en annan DC spänning avsedd att användas för drivning av lasten ansluten till systemets utgång (Uout). och vilket switchade kraftaggregat vidare innefattar, - en transformator (10) uppvisande en primär lindning (10a) och en sekundär lindning (10b) där den primära lindningens första ände är ansluten till den inkommande likriktade DC spänningen (U1), - en strömbrytare (SW) ansluten till primärlindningens (10a) andra ände som i ett slutet läge TILL tillåter en primärström att passera genom prlmärlindningen, - en styrkrets (13), som styr strömbrytaren (SW) och som fungerar i strömtillstàndet och utför styrningen som svar på den spänningsinformation i fonn av en styrsignal (S1) som erhålls över en kondensator (Cout) ansluten mellan den sekundära lindningens respektive ändar och vilken styrkrets styr utspänningen (Uout) genom att reglera strömbrytarens (SW) arbetskvot (duty cycle), k ä n n e t e c k n a t av att; en linjär strömregulator (15) vilken ansluten till det switchade kraftaggregatets (1) utgång reglerar strömmen (IL) genom lasten medan det switchade kraftaggregatet reglerar spänningen över den linjära strömregulatom (15), att det switchade kraftaggregatet (1) i ofiltrerad form mottar den likriktade DC spänningen (U1) i sin ingång.
9. Drivsystem enligt kravet 8, innefattande en i det switchade kraftaggregat ingående styrkrets (13) anordnad differensspänningsingång (EV), en jämförare (18) i form av en differentialförstärkare van/id bredden av strömbrytarens SW kopplingspuls styrs av spänningsinformation baserat pà spänningsfallet (M1-M2) över den linjära strömregulatom 534 808 11 (15) och under bildande av en första styrsignal (S1) som via en återkopplingsslinga (18, 19; 18, 19, 20) leds till den primärsida av kraftaggregatet (1) i vilken styrkretsen (13) är anordnad.
10. Användande av ett drivsystem enligt något av de föregående kraven 1 - 9 för drivning av en iast av Ijusemitterande dioder.
SE1050163A 2010-02-19 2010-02-19 Förfarande för kontroll och styrning av utströmmen ur ett elektroniskt drivsystem som innehåller ett switchat kraftaggregat av flyback-typ jämte ett elektroniskt drivsystem enligt förfarandet. SE534808C2 (sv)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1050163A SE534808C2 (sv) 2010-02-19 2010-02-19 Förfarande för kontroll och styrning av utströmmen ur ett elektroniskt drivsystem som innehåller ett switchat kraftaggregat av flyback-typ jämte ett elektroniskt drivsystem enligt förfarandet.
EP11744979.3A EP2537396B1 (en) 2010-02-19 2011-02-21 Controlling output current from an electronic drive system of fly-back type
PCT/SE2011/050191 WO2011102799A1 (en) 2010-02-19 2011-02-21 Controlling output current from an electronic drive system of fly-back type

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1050163A SE534808C2 (sv) 2010-02-19 2010-02-19 Förfarande för kontroll och styrning av utströmmen ur ett elektroniskt drivsystem som innehåller ett switchat kraftaggregat av flyback-typ jämte ett elektroniskt drivsystem enligt förfarandet.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE1050163A1 SE1050163A1 (sv) 2011-08-20
SE534808C2 true SE534808C2 (sv) 2011-12-27

Family

ID=44483195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1050163A SE534808C2 (sv) 2010-02-19 2010-02-19 Förfarande för kontroll och styrning av utströmmen ur ett elektroniskt drivsystem som innehåller ett switchat kraftaggregat av flyback-typ jämte ett elektroniskt drivsystem enligt förfarandet.

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2537396B1 (sv)
SE (1) SE534808C2 (sv)
WO (1) WO2011102799A1 (sv)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2987217A1 (fr) * 2012-02-16 2013-08-23 Feel Boitier de commande d'un reseau de led de puissance et procede de commande d'un reseau de led de puissance
CN103857127B (zh) * 2012-12-04 2018-01-09 通用电气公司 具有恒定电压外加恒定电流驱动电路的可调光led
GB2509099A (en) * 2012-12-20 2014-06-25 Accuric Ltd LED driver circuit
US10070487B2 (en) 2014-11-03 2018-09-04 Philips Lighting Holding B.V. Linear post-regulator
WO2016093767A1 (en) * 2014-12-12 2016-06-16 Switchtech Ab Driving circuitry for a lighting arrangement
DE202017103713U1 (de) * 2017-06-22 2018-09-25 Tridonic Gmbh & Co Kg Einstufige Konverterschaltungsanordnung mit Linearregler
US10841999B1 (en) * 2019-04-30 2020-11-17 Ledvance Llc Low standby power smart bulb based on a linear power supply

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2047444A (en) 1935-01-14 1936-07-14 Stedman Donald Frank Packing for fractionating columns and the like
US4359674A (en) * 1979-02-22 1982-11-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Control system for a DC motor
US6369525B1 (en) * 2000-11-21 2002-04-09 Philips Electronics North America White light-emitting-diode lamp driver based on multiple output converter with output current mode control
DE102004038597B4 (de) * 2004-08-06 2007-10-25 Texas Instruments Deutschland Gmbh DC/DC-Converter mit einer Converterstufe und einem Linearregler
WO2006031810A2 (en) * 2004-09-10 2006-03-23 Color Kinetics Incorporated Power control methods and apparatus for variable loads
US20090187925A1 (en) * 2008-01-17 2009-07-23 Delta Electronic Inc. Driver that efficiently regulates current in a plurality of LED strings

Also Published As

Publication number Publication date
EP2537396B1 (en) 2020-05-06
SE1050163A1 (sv) 2011-08-20
EP2537396A1 (en) 2012-12-26
WO2011102799A1 (en) 2011-08-25
EP2537396A4 (en) 2015-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8593069B2 (en) Power converter with compensation circuit for adjusting output current provided to a constant load
US8749174B2 (en) Load current management circuit
US8787040B2 (en) Voltage-regulating circuit with input voltage detecting circuit and parallel voltage-regulating circuit system using the same
JP6145825B2 (ja) 発光ダイオード駆動装置及び半導体装置
SE534808C2 (sv) Förfarande för kontroll och styrning av utströmmen ur ett elektroniskt drivsystem som innehåller ett switchat kraftaggregat av flyback-typ jämte ett elektroniskt drivsystem enligt förfarandet.
US9729068B2 (en) Switching mode converter
KR101241470B1 (ko) 전류 조절 장치
US9913332B2 (en) Two-channel LED driver and the control method thereof
US20100052568A1 (en) Light emitting diode array driver
US20110194315A1 (en) Power supply circuit with a control terminal for different functional modes of operation
US9369048B2 (en) Dimming edge detection for power converter
US10523106B2 (en) Multi-channel switching mode power supply and control method thereof
US10051704B2 (en) LED dimmer circuit and method
WO2017132147A1 (en) System and method for driving light source
US8547033B2 (en) LED string driver with power factor corrector and current governor
US20120176057A1 (en) Control apparatus for led diodes
US20160087535A1 (en) Self-excited power conversion circuit for secondary side control output power
KR101296876B1 (ko) 엘이디 조명등용 디밍 회로 및 디밍 회로를 구비한 엘이디 조명등 장치
EP3915340B1 (en) Lighting driver and drive method
US8482208B2 (en) Switching mode power supplies and control methods used therein to provide power factor correction and constant output current
JP6791486B2 (ja) 発光素子駆動装置及びその駆動方法
US8853962B2 (en) Apparatus and method for circuit configuration for powering light emitting diodes
KR101219810B1 (ko) 전류 조절 장치
GB2544185A (en) Light-source systems and controllers thereof
WO2014159456A1 (en) Integrated current controller for maintaining holding current of a dimmer circuit

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed