DE-102024132263-A1 - SPANNUNGSWANDLER, SYSTEM MIT PARALLEL GESCHALTETEN SPANNUNGSWANDLERN, UND VERFAHREN ZUR IMPLEMENTIERUNG EINER DROOP-FUNKTION IN EINEM SPANNUNGSWANDLER

Abstract

Ein galvanisch getrennter, primärseitig getakteter Spannungswandler (10) zur Bereitstellung einer geregelten Gleichspannung an seinen Ausgangsterminals für die Versorgung einer LED-basierten Last (11) weist eine primärseitige Steuereinheit (12), eine sekundärseitige Regeleinheit (13), eine Signalübertragungseinheit (14) zur Signalübertragung über die entsprechend mit der galvanischen Trennung in Zusammenhang stehende Potentialbarriere (17), und eine Hilfseinheit (15) auf. Die sekundärseitige Regeleinheit (13) ist dazu eingerichtet, eine entsprechende LED-Spannung bezüglich der LED-basierten Last (11) zu erfassen und ein von der erfassten LED-Spannung abhängiges Rückführsignal (RFS) mittels der Signalübertragungseinheit (14) zu der primärseitigen Steuereinheit (12) zu übertragen. Die primärseitige Steuereinheit (12) ist dazu eingerichtet, den entsprechend mit der primärseitigen Taktung in Zusammenhang stehenden Schalter (16) in Abhängigkeit von dem Rückführsignal (RFS) zu takten. Die Hilfseinheit (15) ist dazu eingerichtet, einen entsprechenden LED-Strom (I_LED) durch die LED-basierte Last (11) zu erfassen. Außerdem ist die Hilfseinheit (15) dazu eingerichtet, abhängig von dem erfassten LED-Strom (I_LED), ein Referenzpotential der sekundärseitigen Regeleinheit (13) und/oder das Rückführsignal (RFS) zu verstellen.

Inventors

• Miguel Philipp Schneider
• Stefan Stark
• Fabio Romano

Assignees

• TRIDONIC GMBH & CO KG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241106

Claims (10)

1. Galvanisch getrennter, primärseitig getakteter Spannungswandler (10, 30) zur Bereitstellung einer geregelten Gleichspannung an seinen Ausgangsterminals für die Versorgung einer LED-basierten Last (11), aufweisend: eine primärseitige Steuereinheit (12), eine sekundärseitige Regeleinheit (13), eine Signalübertragungseinheit (14) zur Signalübertragung über die entsprechend mit der galvanischen Trennung in Zusammenhang stehende Potentialbarriere (17), und eine Hilfseinheit (15), wobei die sekundärseitige Regeleinheit (13) dazu eingerichtet ist, eine entsprechende LED-Spannung bezüglich der LED-basierten Last (11) zu erfassen und ein von der erfassten LED-Spannung abhängiges Rückführsignal (RFS) mittels der Signalübertragungseinheit (14) zu der primärseitigen Steuereinheit (12) zu übertragen, wobei die primärseitige Steuereinheit (12) dazu eingerichtet ist, den entsprechend mit der primärseitigen Taktung in Zusammenhang stehenden Schalter (16) in Abhängigkeit von dem Rückführsignal (RFS) zu takten, wobei die Hilfseinheit (15) dazu eingerichtet ist, einen entsprechenden LED-Strom (I_LED) durch die LED-basierte Last (11) zu erfassen, und wobei die Hilfseinheit (15) dazu eingerichtet ist, abhängig von dem erfassten LED-Strom (I_LED), ein Referenzpotential der sekundärseitigen Regeleinheit (13) und/oder das Rückführsignal (RFS) zu verstellen.
2. Der Spannungswandler (10, 30) nach Anspruch 1 , wobei die sekundärseitige Regeleinheit (13) einen festen Sollwert aufweist oder hat, und/oder wobei die sekundärseitige Regeleinheit (13) eine feste Referenzspannung aufweist oder hat.
3. Der Spannungswandler (10, 30) nach Anspruch 1 oder 2 , wobei die sekundärseitige Regeleinheit (13) einen Spannungsregler, insbesondere einen Shunt-Spannungsregler, aufweist oder ein solcher ist.
4. Der Spannungswandler (10, 30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , wobei das Referenzpotential der sekundärseitigen Regeleinheit (13) Masse-Potential ist.
5. Der Spannungswandler (10, 30) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , wobei der Spannungswandler (10, 30) eine Sperrwandler-Topologie aufweist oder ein Sperrwandler ist, und/oder wobei die Signalübertragungseinheit (14) einen Optokoppler aufweist oder ein solcher ist, und/oder wobei die Hilfseinheit (15) sekundärseitig angeordnet ist.
6. Der Spannungswandler (10, 30) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , wobei die Hilfseinheit (15) einen Hilfsschalter (18, 19), insbesondere einen Transistor, aufweist oder enthält, der in Abhängigkeit von dem erfassten LED-Strom (I_LED) angesteuert wird.
7. Der Spannungswandler (10, 30) nach Anspruch 6 , wobei, insbesondere um das Referenzpotential der sekundärseitigen Regeleinheit (13) zu verstellen, der Hilfsschalter (18) dazu eingerichtet ist, das Referenzpotential der sekundärseitigen Regeleinheit (13) zu verschieben.
8. Der Spannungswandler (10, 30) nach Anspruch 6 oder 7 , wobei, insbesondere um das Rückführsignal (RFS) zu verstellen, der Hilfsschalter (19) dazu eingerichtet ist, einen sekundärseitigen Widerstand (20), vorzugsweise einen der Einstellung einer Referenzspannung der sekundärseitigen Regeleinheit (13) dienender Widerstand (20), besonders bevorzugt einen Widerstand (20) eines sekundärseitigen Spannungsteilers (20, 21), ganz besonders bevorzugt einen Widerstand (20) eines der Einstellung einer Referenzspannung der sekundärseitigen Regeleinheit (13) dienenden Spannungsteilers (20, 21), zu verändern.
9. System (50) mit mehreren parallel geschalteten Spannungswandlern (10, 30, 40), von denen wenigstens einer (10, 30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgeführt ist.
10. Verfahren zur Implementierung einer Droop-Funktion in einem galvanisch getrennten, primärseitig getakteten Spannungswandler zur Bereitstellung einer geregelten Gleichspannung an seinen Ausgangsterminals für die Versorgung einer LED-basierten Last, aufweisend nachfolgende Schritte: Erfassen (101) einer entsprechenden LED-Spannung bezüglich der LED-basierten Last, Übertragen (102) eines von der erfassten LED-Spannung abhängigen Rückführsignals über die entsprechend mit der galvanischen Trennung in Zusammenhang stehende Potentialbarriere, Takten (103) des entsprechend mit der primärseitigen Taktung in Zusammenhang stehenden Schalters in Abhängigkeit von dem Rückführsignal, Erfassen (104) eines entsprechenden LED-Stroms durch die LED-basierte Last, und Verstellen (105) eines sekundärseitigen Referenzpotentials und/oder des Rückführsignals in Abhängigkeit von dem erfassten LED-Strom.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG Die Erfindung betrifft einen galvanisch getrennten, primärseitig getakteten Spannungswandler zur Bereitstellung einer geregelten Gleichspannung an seinen Ausgangsterminals für die Versorgung einer LED-basierten Last, ein System mit mehreren parallel geschalteten Spannungswandlern, von denen wenigstens einer gemäß dem vorgenannten ausgeführt ist, sowie ein Verfahren zur Implementierung einer Droop-Funktion in einem galvanisch getrennten, primärseitig getakteten Spannungswandler zur Bereitstellung einer geregelten Gleichspannung an seinen Ausgangsterminals für die Versorgung einer LED-basierten Last. HINTERGRUND Um beispielsweise eine LED-basierte Last mit hoher Leistungsaufnahme ausreichend mit elektrischer Energie zu versorgen, können mehrere Konstantspannungstreiber bzw. Spannungswandler parallelgeschaltet werden. Um eine derartige Parallelschaltung zu ermöglichen, muss ein Innenwiderstand der entsprechenden Spannungsquelle imitiert werden. In anderen Worten hat sich die entsprechende Ausgangsspannung mit entsprechend höherem Strom zu verringern. Ein derartiges Verhalten bzw. die Imitation eines Innenwiderstand wird auch als Droop-Funktion bezeichnet. Nachteilhafterweise wird eine entsprechende Droop-Funktionalität üblicherweise durch komplexe und teure integrierte Schaltungen und/oder Mikrocontroller realisiert. AUFGABE UND LÖSUNG Demnach ist es Aufgabe der Erfindung, einen galvanisch getrennten, primärseitig getakteten Spannungswandler zur Bereitstellung einer geregelten Gleichspannung an seinen Ausgangsterminals für die Versorgung einer LED-basierten Last, ein System mit mehreren parallel geschalteten Spannungswandlern, von denen wenigstens einer gemäß dem vorgenannten ausgeführt ist, sowie ein Verfahren zur Implementierung einer Droop-Funktion in einem galvanisch getrennten, primärseitig getakteten Spannungswandler zur Bereitstellung einer geregelten Gleichspannung an seinen Ausgangsterminals für die Versorgung einer LED-basierten Last bereitzustellen, wobei die entsprechende Droop-Funktion auf besonders einfache und kosteneffiziente Weise realisiert ist. Die Aufgabe wird bezüglich des galvanisch getrennten, primärseitig getakteten Spannungswandlers zur Bereitstellung einer geregelten Gleichspannung an seinen Ausgangsterminals für die Versorgung einer LED-basierten Last durch die Merkmale des ersten unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Die Aufgabe wird bezüglich des Systems mit mehreren parallel geschalteten Spannungswandlern, von denen wenigstens einer gemäß dem vorgenannten ausgeführt ist, durch die Merkmale des zweiten unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Die Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens zur Implementierung einer Droop-Funktion in einem galvanisch getrennten, primärseitig getakteten Spannungswandler zur Bereitstellung einer geregelten Gleichspannung an seinen Ausgangsterminals für die Versorgung einer LED-basierten Last durch die Merkmale des dritten unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen. AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein galvanisch getrennter, primärseitig getakteter Spannungswandler zur Bereitstellung einer geregelten Gleichspannung an seinen Ausgangsterminals für die Versorgung einer LED-basierten Last geschaffen. Dieser Spannungswandler weist eine primärseitige Steuereinheit, eine sekundärseitige Regeleinheit, eine Signalübertragungseinheit zur Signalübertragung über die entsprechend mit der galvanischen Trennung in Zusammenhang stehende Potentialbarriere, und eine Hilfseinheit auf. Die sekundärseitige Regeleinheit ist dazu eingerichtet, eine entsprechende LED-Spannung bezüglich der LED-basierten Last zu erfassen und ein von der erfassten LED-Spannung abhängiges Rückführsignal mittels der Signalübertragungseinheit zu der primärseitigen Steuereinheit zu übertragen. Die primärseitige Steuereinheit ist dazu eingerichtet, den entsprechend mit der primärseitigen Taktung in Zusammenhang stehenden Schalter in Abhängigkeit von dem Rückführsignal zu takten. Die Hilfseinheit ist dazu eingerichtet, einen entsprechenden LED-Strom durch die LED-basierte Last zu erfassen. Außerdem ist die Hilfseinheit dazu eingerichtet, abhängig von dem erfassten LED-Strom, ein Referenzpotential der sekundärseitigen Regeleinheit und/oder das Rückführsignal zu verstellen. Vorteilhafterweise kann eine entsprechende Droop-Funktion des Spannungswandlers auf besonders einfache und kosteneffiziente Weise realisiert werden. Beispielsweise kann die Hilfseinheit als analoge Hilfsschaltung bzw. als analoge Hilfsbeschaltung, insbesondere als ausschließlich analoge Hilfsschaltung bzw. als ausschließlich analoge Hilfsbeschaltung, realisiert sein. Gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung weist die sekundärseitige Regeleinheit einen festen Sollwert auf oder hat einen solchen. Zusätzlich oder alternativ weist die sekundärseitige Regeleinheit eine feste Referenzspannung auf oder hat