Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schaltkreis mit galvanischer Trennung. Insbesondere wird eine getaktete Spannungswandlerschaltung mit einer Potentialbarriere zwischen Primärseite und Sekundärseite und Übertragung eines Signals über die Potentialbarriere vorgeschlagen. Die getaktete Spannungswandlerschaltung kann zum Beispiel als Sperrwandlerschaltung, bevorzugt als synchrone Sperrwandlerschaltung, für den Betrieb von Leuchtmitteln, insbesondere Leuchtdioden, ausgebildet sein.

Getaktete Spannungswandlerschahungen sind Gleichspannungswandler, die elektrisch eingesetzt werden um Energie zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangsseite mittels eines Transformators galvanisch entkoppelt zu übertragen. Mit einer getakteten Spannungswandlerschaltung kann eine am Eingang zugeführte Gleichspannung mit geringem schaltungstechnischen Aufwand in eine

Gleichspannung auf einem anderen Spannungsniveau umgewandelt werden, wobei der

Spannungsunterschied in einfacherWeise durch die Wahl des Wicklungsverhältnisses des

Transformators beeinflussbar ist.

Der Transformator trennt dabei die Eingangsseite der getakteten Spannungswandlerschaltung von der Ausgangsseite der getakteten Spannungswandlerschaltung und verwirklicht so eine elektrische Potentialbarriere. Mittels dieser Potentialbarriere werden z.B. höhere elektrische Spannungen auf der Eingangsseite (Primärseite, Primärkreis) der getakteten Spannungswandlerschaltung von den geringeren elektrischen Spannungen der Ausgangsseite (Sekundärseite, Sekundärkreis) der getakteten Spannungswandlerschaltung elektrisch getrennt. Die Ausgangsseite kann damit so ausgelegt werden, dass lediglich Spannung kleiner oder gleich eines Schutzkleinspannungsniveaus in dem Ausgangskreis auftreten, wodurch geringere Anforderungen an Berührungsschutz zu erfüllen sind.

Eine bekannte getaktete Spannungswandlerschaltung ist beispielsweise als getaktete

Sperrwandlerschaltung bekannt, bei der eine Steuereinrichtung einen die Primärwicklung des Transformators an Masse ankoppelnden Schalter zur Taktung des Sperrwandlers selektiv mit einer bestimmten Frequenz und Einschaltdauer ein- und wieder ausschaltet.

Solche getakteten Sperrwandlerschaltungen werden zur direkten Speisung von Leuchtmitteln, insbesondere Leuchtdioden, genutzt, wobei der durch den steuerbaren Schalter auf der Primärseite fließende Strom mittels eines Messwiderstands erfasst und der Schalter mittels eines von der

Steuereinrichtung ausgegeben Ansteuersignals ausgeschaltet wird, sobald der erfasste Strom einen vorgegebenen Schwellenwert für den maximalen Schalterstrom (Spitzenstromwert) erreicht. Zu einer Regelung der über den Ausgangskreis an das Leuchtmittel abgegebenen elektrischen Leistung des getakteten Sperrwandlers kann der Schwellenwert an die ermittelte Abweichung zwischen dem an die Leuchtdioden abgegebenen Laststrom (Ist-Laststrom) und einem vorgegebenen Soll-Laststrom angepasst werden. Der an das Leuchtmittel abgegebene Istwert des Laststroms wird hierzu mittels eines Messwiderstands im Ausgangskreis ermittelt. Der ermittelte Istwert ist dann über die elektrische Potentialbarriere zu der Steuereinrichtung zurückzuführen. Die Rückführung des ermittelten Istwerts des Laststroms unter Sicherstellung der galvanischen Trennung erfordert die Nutzung geeigneter schaltungstechnischer Mittel, zum Beispiel eines Optokopplers oder eines Übertragers (Transformator).

So zeigt die US 2013/0016535 Al eine getaktete Sperrwandlerschaltung, die ein sekundärseitig erzeugtes Signal mittels eines Optokopplers über eine Potentialbarriere auf die Primärseite zurückführt.

Die internationale Anmeldung WO 2014/172727 Al nutzt ausschließlich Übertrager, um ein auf der Primärseite erzeugtes Testsignal auf die Sekundärseite der Potentialbarriere zu übermitteln, und eine entsprechende sekundärseitige Reaktion auf das Testsignal zu überwachen.

Nachteilig ist die bekannte Übertragung jeglicher (Mess-) Signale, ebenso auch Ansteuersignale über die elektrische Potentialbarriere, da ein Optokoppler ebenso wie ein Transformator zusätzliche, kostenintensive Bauelemente darstellen. Auch ist der Raumbedarf eines Transformators erheblich und daher für den Aufbau elektrischer Schaltkreise nachteilig. Die Übertragung von Messwerten für den Laststrom über die elektrische Potentialbarriere mittels eines Optokopplers kann weiteren

schaltungstechnischen Aufwand für die Signalerzeugung und -Weiterverarbeitung, beispielsweise eine Modulation, und den Empfang sowie Auswertung des Übertragungssignals nach sich ziehen. Damit ist zusätzlicher schaltungstechnischer Aufwand in Entwicklung und Fertigung verbunden.

Die Offenlegungsschrift US 2008/0192509 Al verwirklicht einen isolierten Übertragungspfad für ein Rückführsignal mittels Kapazitäten und erzeugt für die Übermittlung ein digitales Format des Rückführsignals, das sekundärseitig beispielsweise mittels Überabtastung und Konvertierung in ein höheres Frequenzniveau erzeugt, und primärseitig durch Tiefpassfilter wieder in ein analoges Rückführsignal umgesetzt wird. Auch hier wird also erheblicher schaltungstechnischer Aufwand für eine Übertragung des Rückführsignals mittels eines digitalen Signals über die Potentialbarriere und die Wiedergewinnung des Rückführsignals aus dem übertragenen digitalen Signals erforderlich.

Es stellt sich daher die Aufgabe, sekundärseitig erzeugte Signale in schaltungstechnisch effizienter Weise über eine elektrische Potentialbarriere zu übertragen.

Die Aufgabe wird durch eine getakteten Wandlerschaltung nach Anspruch 1 in einem ersten Aspekt gelöst. Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Wandlerschaltung. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungen der erfmdungsgemäßen Wandlerschaltung .

Eine getaktete Wandlerschaltung nach einem ersten Aspekt der Erfindung weist einen Transformator mit zumindest einer Primärwicklung und zumindest einer Sekundärwicklung auf. Der Transformator isoliert eine ausgehend von einer Netzspannung versorgte Primärseite der Wandlerschaltung von einer Sekundärseite der Wandlerschaltung mittels einer Potentialbarriere elektrisch. Die Sekundärseite ist eingerichtet, zumindest einen Laststrom über einen Lastausgang der Wandlerschaltung an eine Last auszugeben. Die Wandlerschaltung ist weiter eingerichtet, zumindest ein Rückführsignal von der Sekundärseite der Wandlerschaltung auf die Primärseite der Wandlerschaltung zu übertragen. Die erfindungsgemäße Wandlerschaltung zeichnet sich durch Mittel aus, die dazu eingerichtet sind, das Rückführsignal als analoges Signal kapazitiv über die Potentialbarriere zu übertragen.

Die erfindungsgemäße Wandlerschaltung nutzt eine kapazitive Übertragung über die Potentialbarriere und kann daher auf komplexe und teure Wickelgüter wie Übertrager (Transformator) oder kostenträchtige Optokoppler, möglicherweise in Verbindung mit zusätzlichen Bauelementen zur Übertragungssignalerzeugung, verzichten. Die Wandlerschaltung ist also schaltungstechnisch einfach, raumsparend hinsichtlich der verwendeten Schaltungselemente und kostengünstig zu fertigen. Die Auswertung eines sekundärseitig erzeugten Rückführsignals kann primärseitig in einem dort für die Ansteuerung des primärseitigen Schalters des getakteten Wandlers vorhandenen Steuerschaltkreis erfolgen.

Ein analoges Signal bezeichnet hier eine Signalform eines elektrischen Signals mit stufenlosem und unterbrechungsfreiem Verlauf. Mit einem analogen Signal ist zum Beispiel der zeitkontinuierliche Verlauf einer physikalischen Größe beschreibbar, wobei der Wertebereich des analogen Signals als Dynamikumfang bezeichnet wird. Im Gegensatz zu einem digitalen Signal weist das analoge Signal einen stufenlosen Verlauf auf, der innerhalb des Dynamikbereichs theoretisch unendlich viele Signalwerte annehmen kann.

Eine besonders bevorzugte Ausführung der Wandlerschaltung zeigt das Mittel zur kapazitiven Übertragung des Rückführsignals mit der Schaltungstopologie eines kapazitiven Spannungsteilers.

Damit ist eine schaltungstechnisch einfache, rein passive und daher energetisch vorteilhafte

Implementierung der Signalrückführung über die Potentialbarriere zu verwirklichen.

Eine bevorzugte Ausführung der Wandlerschaltung zeichnet sich dadurch aus, dass dem Mittel zur kapazitiven Übertragung des Rückführsignals das Rückführsignal auf der Sekundärseite der

Sperrwandlerschaltung als Spannung zugeführt wird.

Die Übertragung des Rückführsignals von der Sekundärseite zur Primärseite über die Potentialbarriere erfolgt im Falle der Erfindung somit mittels analoger Spannung. Es sind keine zusätzlichen Elemente zur Modulation der zu übertragenden Information auf ein Trägersignal, beispielsweise mittels Pulsweitenmodulation oder Delta-Modulation erforderlich.

Die Wandlerschaltung, insbesondere das Mittel zur Übertragung des Rückführsignals, einer vorteilhaften Ausführung umfasst einen ersten Kondensator und einen zweiten Kondensator. Ein erster Anschluss des ersten Kondensators und ein erster Anschluss des zweiten Kondensators sind auf der Primärseite der Wandlerschaltung angeordnet. Ein zweiter Anschluss des ersten Kondensators und ein zweiter Anschluss des zweiten Kondensators sind auf der Sekundärseite der Wandlerschaltung angeordnet. Das Rückführsignal wird als elektrische Spannung zwischen dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators und dem zweiten Anschluss des zweiten Kondensators angelegt.

Eine bevorzugte Ausführung der Wandlerschaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die

Wandlerschaltung, insbesondere das Mittel zur Rückführung, einen dritten Kondensator zwischen dem ersten Anschluss des ersten Kondensators und dem zweiten Anschluss des zweiten Kondensators auf der Primärseite der Wandlerschaltung anordnet. Dabei wird Eingängen eines Steuerschaltkreises der Wandlerschaltung eine Spannung über den dritten Kondensator zugeführt.

Der Einsatz von Kondensatoren in dem erfmdungsgemäßen Mittel zur Übertragung des

Rückführsignals ermöglicht es, eine hinsichtlich Temperaturbereich, Frequenzverhalten und

Raumbedarf günstige Schaltung aufzubauen, die verglichen mit bekannten Mitteln zur Übertragung über eine Potentialbarriere einfach in ihren Parametern zu dimensionieren und kostengünstig zu fertigen ist.

Das Mittel zur Übertragung umfasst mit erstem, zweitem und drittem Kondensator ausschließlich passive Bauelemente. Sekundärseitige schaltungstechnische Elemente zur Spannungsversorgung für das Mittel zur Übertragung des Rückführsignals können somit entfallen.

Die Steuerschaltung der Wandlerschaltung kann eingerichtet sein, die an den Eingängen des

Steuerschaltkreises anliegende Spannung über den dritten Kondensator als Indikator für einen Laststrom auf der Sekundärseite der Wandlerschaltung auszuwerten.

Die primärseitige Auswertung einer analogen, über die Potentialbarriere rückgeführten Spannung, die den durch die getaktete Wandlerschaltung abgegebenen Laststrom repräsentiert, ermöglicht eine vorteilhaft einfache getaktete Wandlerschaltung aufzubauen und zu fertigen, die eine Regelung des Laststroms in einem primärseitigen Steuerschaltkreis über einen primärseitigen Schalter vornehmen kann und zugleich ohne großen Zusatzaufwand die Anforderungen an Schutzkleinspannungen an ihrem Lastausgang erfüllt.

Eine Ausführungsform der Wandlerschaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Mittel zur

Übertragung einen primärseitigen Widerstand zwischen dem ersten Anschluss des ersten Kondensators und dem ersten Anschluss des zweiten Kondensators auf der Primärseite der

Wandlerschaltung anordnet.

Eingängen eines Steuerschaltkreises der Wandlerschaltung wird eine Spannung über den

primärseitigen Widerstand zugeführt.

Mit der Anordnung des primärseitigen Widerstands zwischen dem ersten Anschluss des ersten Kondensators und dem ersten Anschluss des zweiten Kondensators auf der Primärseite der

Wandlerschaltung wird eine Ausführungsform des Mittels zur Übertragung mit besonders hoher Messgenauigkeit für die Messung des sekundärseitigen Laststroms geschaffen. Die vorteilhafte, kapazitive Übertragung des Rückführsignals über die Potentialbarriere in Verbindung mit dem primärseitigen ohmschen Widerstand zwischen den ersten Eingängen des ersten und des zweiten Kondensators vermeidet insbesondere eine das Rückführsignal verfälschende Spannungsdrift. Damit wird die hohe Messgenauigkeit erreichbar. Das Rückführsignal bildet bevorzugt eine

Wechselspannung, insbesondere eine bipolare Wechselspannung, ab.

Eine vorteilhafte Wandlerschaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Rückführsignal einen Messwert für einen von der Wandlerschaltung an eine elektrische Last abgegebenen Laststrom wiedergibt.

Die Wandlerschaltung kann einen Messwiderstand in Serie zu einem Lastausgang auf der

Sekundärseite der Wandlerschaltung angeordnet aufweisen. Dabei entspricht das Rückführsignal im Wesentlichen einem Spannungsabfall über den Messwiderstand.

Insbesondere kann das Rückführsignal gegenüber dem Spannungsabfall über den Messwiderstand durch den kapazitiven Spannungsteiler um einen Offset (Offsetspannung) verschoben sein, wenn das Mittel zur kapazitiven Übertragung des Rückführsignals als kapazitiver Spannungsteiler ausgebildet ist. Das Rückführsignal wird gegenüber dem Spannungsabfall über den Messwiderstand durch den kapazitiven Spannungsteiler in seiner Amplitude entsprechend einem Teilerverhältnis des kapazitiven Spannungsteilers reduziert.

Damit ist mit geringem schaltungstechnischem Aufwand, insbesondere für das rein passive Mittel zur Übertragung des Rückführsignals, eine primärseitige Regelung des Laststroms auf Grundlage eines Istwerts des zurückgeführten Messwerts für den Laststrom möglich.

Eine weitere Ausführungsform der Wandlerschaltung weist einen Stromtransformator auf der Sekundärseite der Wandlerschaltung auf, wobei eine erste Wicklung des Stromtransformators in Serie zu einem Lastausgang auf der Sekundärseite der Wandlerschaltung geschaltet ist, und eine zweite Wicklung des Stromtransformators auf der Sekundärseite des Stromtransformators parallel zu einem sekundärseitigen Widerstand geschaltet ist. Dabei entspricht das Rückführsignal einem Spannungsabfall über den sekundärseitigen Widerstand auf der Sekundärseite des

Stromtransformators .

Der Stromtransformator ist ausschließlich auf der Sekundärseite der Wandlerschaltung angeordnet. Damit muss der Stromtransformator keine Anforderung hinsichtlich SELV -Trennung erfüllen und kann entsprechend einfach ausgeführt sein. Damit sind die zusätzlichen Kosten des

Stromtransformators gering, und der Einsatz des Stromtransformators hat den zusätzlichen Vorteil, dass eine Begrenzung der Signalamplituden auf der Sekundärseite der Wandlerschaltung infolge des Messwiderstands vermieden wird. Besonders vorteilhaft werden Signalverzemmgen durch

Resonanzen verursacht durch eine parasitäre Kapazität des sekundärseitigen Schalters S und harter Schaltvorgänge des Schalters mittels des Stromtransformators verringert. In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die getaktete Wandlerschaltung eine Sperrwandlerschaltung, insbesondere eine synchrone Sperrwandlerschaltung.

Insbesondere der Sperrwandler (Flyback Converter), auch ausgeführt als synchrone

Sperrwandlerschaltung kann unter Nutzung des erfmdungsgemäßen Mittels zur Rückführung eine genaue Regelung eines Laststroms mittels der erfindungsgemäßen Lehre ausführen, mit geringem Aufwand in einfacher elektrischer Weise dimensioniert, kompakt ausgelegt, und zu geringen Kosten gefertigt werden.

Ein Betriebsgerät für Leuchtmittel gemäß einem zweiten Aspekt, wobei das Betriebsgerät zumindest eine Wandlerschaltung aufgebaut nach einer der vorstehend diskutierten Ausführungen umfasst, löst die Aufgabenstellung in vorteilhafter Weise.

Einem dritten Aspekt der Erfindung zufolge löst eine Leuchte, mit zumindest einem Leuchtmittel und zumindest einem Betriebsgerät für die Versorgung des zumindest eines Leuchtmittels ebenso die technische Aufgabe.

Das zumindest eine Leuchtmittel kann eine oder mehrere Leuchtdioden umfassen.

Sowohl Betriebsgeräte für Leuchtmittel, und insbesondere bei einer Nutzung von Leuchtdioden (LED) auch Leuchten, profitieren von einem kompakten Aufbau der dafür verwendeten getakteten

Wandlerschaltungen und geringen Herstellungskosten für diese Wandlerschaltungen. Es ergeben sich für den Designer im Designprozess einer Leuchte zusätzliche Freiheitsgrade für die Gestaltung und neue beleuchtungstechnischen Lösungen.

Ein Verfahren zum Steuern einer getakteten Wandlerschaltung gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die technische Aufgabe. Die getaktete Wandlerschaltung umfasst einen ersten steuerbaren Schalter, einen zweiten steuerbaren Schalter, einen Transformator mit einer

Primärwicklung, die mit dem ersten Schalter gekoppelt ist, und einer Sekundärwicklung, die mit dem zweiten Schalter gekoppelt ist. Der Transformator isoliert elektrisch eine ausgehend von einer Netzspannung versorgte Primärseite der Wandlerschaltung von einer Sekundärseite der Wandlerschaltung mittels einer Potentialbarriere. Die Sekundärseite der Wandlerschaltung gibt einen Faststrom über einen Fastausgang der Wandlerschaltung aus. Die Wandlerschaltung weist eine auf der Primärseite angeordnete Steuereinrichtung auf, Das Verfahren zeichnet sich durch die Schritte aus: Erzeugen eines analogen Rückführsignals auf Grundlage eines durch den zweiten Schalter fließenden Stroms; Übertragen des analogen Rückführsignals kapazitiv über die Potentialbarriere von der Sekundseite der Wandlerschaltung auf die Primärseite der Wandlerschaltung; Einlesen des übertragenen analogen Rückführsignals durch die Steuereinrichtung auf der Primärseite der

Wandlerschaltung; Erzeugen zumindest eines Schalteransteuersignals auf Grundlage des eingelesenen analogen Rückführsignals durch die Steuereinrichtung..

Ausführungen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug zu den Figuren vorgestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine synchrone Sperrwandlerschaltung gemäß einer Ausführung der Erfindung,

Fig. 2 kennzeichnende Spannungs- und Stromverläufe der getakteten synchronen

Sperrwandlerschaltung gemäß einer Ausführung der Erfindung,

Fig. 3 eine grundlegende Anordnung zur Signalübertragung über eine Potentialbarriere gemäß einer Ausführung der Erfindung,

Fig. 4 Spannungsverläufe der grundlegenden Anordnung zur Signalübertragung über eine

Potentialbarriere gemäß Fig. 3,

Fig. 5 ein Betriebsgerät für Feuchtmittel gemäß einer Ausführung der Erfindung,

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform einer synchronen Sperrwandlerschaltung gemäß der

Erfindung,

Fig. 7 noch eine weitere Ausführungsform einer synchronen Sperrwandlerschaltung gemäß der Erfindung,

Fig. 8 Spannungs- und Stromverläufe der getakteten synchronen Sperrwandlerschaltung gemäß einer Ausführung der Erfindung, und

Fig. 9 ein einfaches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Strommessung gemäß einer

Ausführung der Erfindung.

In den Figuren bezeichnen gleiche Referenzzeichen Elemente mit gleichen oder entsprechenden

Funktionen. Auf die Diskussion gleicher Referenzzeichen in unterschiedlichen Figuren wird, soweit dies ohne Beeinträchtigung der Verständlichkeit möglich erscheint, zugunsten einer knappen

Darstellung verzichtet. Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer getakteten synchronen Sperrwandlerschaltung 1 gemäß einer Ausführung der Erfindung,

Eine solche getaktete Sperrwandlerschaltung 1 stellt eine besondere Ausführungsform einer getakteten Stromversorgung (engl. Switched Mode Power Supply, abgekürzt SMPS), insbesondere eines getakteten Gleichspannungswandlers (engl.: DC-DC Converter; auch: DC-DC power Converter) dar. Der Sperrwandler wird auch als Flyback-Konverter bezeichnet.

An primärseitigen Eingangsanschlüssen der abgebildeten Sperrwandlerschaltung 1 wird eine

Versorgungsspannung UBUS (Eingangsspannung) zugeführt. UBUS ist eine Gleichspannung oder eine gleichgerichtete Wechselspannung, die in Fig. 1 durch eine ideale Gleichspannungsquelle 6 erzeugt wird. Die getaktete synchrone Sperrwandlerschaltung 1 wandelt die Eingangsspannung UBUS in eine Gleichspannung mit einem anderen Spannungsniveau um und stellt die erzeugte Ausgangsspannung ULAST an zwei sekundärseitigen Ausgangsanschlüssen (Lastanschlüssen) der Sperrwandlerschaltung 1 bereit. An den zwei sekundärseitigen Ausgangsanschlüssen können Leuchtmittel, beispielsweise eine Leuchtdiode 7, angeschlossen und mit einem Laststrom ILAST versorgt werden. Alternativ kann ein weiterer Spannungswandler (nicht gezeigt) an den sekundärseitigen Ausgangsanschlüssen angeschlossen werden.

Eine Primärwicklung 3 des Transformators 2 und ein erster steuerbarer Schalter 8 sind in Reihe zwischen den ersten primärseitigen Eingangsanschluss und den zweiten primärseitigen

Eingangsanschluss geschaltet. Eine Sekundärwicklung 4 des Transformators 2 und ein zweiter steuerbarer Schalter 9 sind in Reihe zwischen einen ersten sekundärseitigen Ausgangsanschluss und einen zweiten sekundärseitigen Ausgangsanschluss geschaltet. Ein Kondensator 10 ist zu den sekundärseitigen Ausgangsanschlüssen parallel angeordnet. Primär- und Sekundärwicklung 3, 4 des Transformators 2 weisen eine unterschiedliche Polarität (unterschiedliche Wicklungsrichtung, Wicklungssinn) auf. Die Primär- und Sekundärwicklung 3, 4 des Transformators 2 haben jeweils eine bestimmte Anzahl NPRIMÄR, NSEKUNDÄR Wicklungen. Das Verhältnis der Wicklungszahlen NPRIMÄR, NSEKUNDÄR bestimmt ein Verhältnis von Eingangsspannung UBUS und Lastspannung ULAST der Sperrwandlerschaltung 1. NPRIMÄR und NSEKUNDÄR können gleich oder unterschiedlich groß sein.

Der Transformator 2 verwirklicht über die galvanische Trennung von Primärseite und Sekundärseite eine elektrische Barriere (Potentialbarriere) 5 zwischen Primärseite und Sekundärseite der

Sperrwandlerschaltung 1. Die Potentialbarriere 5 wird auch als SELV -Barriere bezeichnet und trennt Schaltungsbereiche mit Schutzkleinspannung (engl.: Safety Extra Low Voltage, abgekürzt SELV) von Schaltungsbereichen, die die Anforderungen an Schutzkleinspannung nicht erfüllen.

Der erste Schalter 8 und der zweite Schalter 9 können mittels Transistoren, zum Beispiel als Bipolar- Transistor mit isolierter Gate -Elektrode (IGBT) oder Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET) ausgeführt werden. Der erste Schalter 8 und der zweite Schalter 9 werden von einem Steuerschaltkreis 18 mittels Schalteransteuersignalen 16, 17 angesteuert, um den ersten Schalter 8 und den zweiten Schalter 9 ein- und auszuschalten.

Der Transformator 2 wird hier als Transformator bezeichnet, obwohl Primärwicklung 3 und

Sekundärwicklung 4 unter der Annahme idealer magnetischer Kopplung entgegen einem

konventionellen elektrischen Transformator nicht zugleich Strom führen.

Der Steuerschaltkreis 18 kann als Mikrokontroller, als anwendungsspezifischer Schaltkreis (ASIC) oder allgemein mittels geeigneter integrierter Schaltkreise (IC) realisiert sein.

Nach einem Einschalten des ersten Schalters 8 wird die Primärwicklung 3 des Transformators 2 von einem Strom IBUS (IPRIMÄR) durchflossen, wobei der ausgeschaltete zweite Schalter 9 zugleich einen Stromfluss auf der Sekundärseite verhindert. Der Stromfluss IPRIMÄR durch den ersten Schalter 8 kann mittels eines nicht zeichnerisch dargestellten Messwiderstands und die über den Messwiderstand abfallende und von dem Steuerschaltkreis 18 erfasste Spannung ermittelt werden. Wenn der ermittelte Strom IPRIMÄR einen festgelegten Schwellenwert erreicht, schaltet der Steuerschaltkreis 18 den ersten Schalter 8 aus (nichtleitend) und schließt den zweiten Schalter 9 (leitend).

Nach Öffnen (Beginn der Sperrphase) des ersten Schalters 8 wird die in der Primärwicklung 3 gespeicherte magnetische Energie über die Sekundärwicklung 4 des Transformators 2 abgegeben und erzeugt einen Stromfluss ISEKUNDÄR auf der Sekundärseite des Sperrwandlers 1 durch den zweiten, dann geschlossenen Schalter 9. Dieser Strom ISEKUNDÄR lädt den Kondensator 10. Der Kondensator 10, insbesondere die in einem elektrischen Feld des Kondensators 10 gespeicherte elektrische Energie, treibt einen Laststrom ILAST, der über einen Lastausgang des Sperrwandlerschaltung 1 ausgegeben wird.

Der Primärstrom IPRIMÄR und der Sekundärstrom ISEKUNDÄR weisen zum Abschaltzeitpunkt des ersten Schalters 8 unterschiedliche Spitzenwerte IPRIMÄR, ISEKUNDÄR auf, die aufgrund unterschiedlicher Windungszahlen NPRIMÄR, NSEKUNDÄR der Primärwicklung 3 bzw. der Sekundärwicklung 4 des Transformators 2 entstehen. Der Strom ISEKUNDÄR auf der Sekundärseite nimmt linear ab und wird schließlich null. Solange der zweite Schalter 9 zunächst weiterhin geschlossen ist, treibt der

Kondensator 10 einen Strom ISEKUNDÄR in umgekehrter Richtung durch die Sekundärwicklung 4 und den zweiten Schalter 9. Dieser Strom ISEKUNDÄR kann fließen, bis der zweite Schalter 9 von der Steuereinrichtung 18 mittels des Schalteransteuersignals 17 geöffnet wird.

Alternativ kann der zweite Schalter 9 erst nach Öffnen des ersten Schalters 8 geschlossen werden, um eine unerwünschte Beschädigung der Bauteile zu vermeiden, wobei zwischen Öffnen des ersten Schalters 8 und Schließen des zweiten Schalters 9 eine kurze Zeitdauer t _tot hegen kann. Durch eine parasitäre Diode des zweiten Schalters 9 kann eine schnelle Kommutierung erfolgen. Der zweite Schalter 9 sollte jedoch schnell geschlossen (eingeschaltet) werden, um unnötige Verluste zu vermeiden.

Der Steuerschaltkreis 18 ermittelt den durch den zweiten Schalter 9 zum Zeitpunkt seines Öffnens fließenden Strom ISEKUNDÄR oder die von der Sperrwandlerschaltung 1 an einem Lastausgang bereitgestellte Spannung ULAST· Daraus kann der Steuerschaltkreis 18 einen Zeitpunkt zum Öffnen des zweiten Schalters 9 bestimmen. Auf Grundlage des so bestimmten Zeitpunkts zum Öffnen des zweiten Schalters 9 erzeugt der Steuerschaltkreis 18 das geeignete Schalteransteuersignal 17.

Das Ansteuersignal 17 kann dem zweiten Schalter 9 über ein zur Überbrückung der Potentialbarriere geeignetes schaltungstechnisches Mittel, beispielsweise einen in Fig. 1 nicht gezeigten Optokoppler, zugeführt werden.

Die erfmdungsgemäße Sperrwandlerschaltung 1 zeigt ein Mittel 12 zur kapazitiven Übertragung einer Spannung von einer Seite der elektrischen Potentialbarriere 5 auf die andere Seite der elektrischen Potentialbarriere 5. Das Mittel 12 ist in Fig. 1 derart ausgelegt dargestellt, dass eine analoge Spannung UMESS, die ein Indikator für die Höhe des mittels des Messwiderstands RMESS 11 gemessenen

Laststroms ILAST darstellt, über die Potentialbarriere 5 auf die Primärseite der Sperrwandlerschaltung 1 übertragen (zurückgeführt) wird.

Das Mittel 12 zur kapazitiven Übertragung ist hier als kapazitiver Spannungswandler aufgebaut und umfasst einen ersten Kondensator 13 und einen zweiten Kondensator 14. Ein erster Anschluss des ersten Kondensators 13 und ein erster Anschluss des zweiten Kondensators 14 sind auf der Primärseite der Sperrwandlerschaltung 1 angeordnet, und ein zweiter Anschluss des ersten Kondensators 13 und ein zweiter Anschluss des zweiten Kondensators 14 sind auf der Sekundärseite der

Sperrwandlerschaltung 1 angeordnet. Damit sind der erste Anschluss des ersten Kondensators 13 und der erste Anschluss des zweiten Kondensators 14 auf der einen Seite der elektrischen Potentialbarriere 5 angeordnet, und der zweite Anschluss des ersten Kondensators 13 und der zweite Anschluss des zweiten Kondensators 14 sind auf der anderen Seite der Potentialbarriere 5 der Sperrwandlerschaltung 1 angeordnet.

Das Mittel 12 weist weiter einen dritten Kondensator 15, zwischen den ersten Anschluss des ersten Kondensators 13 und den ersten Anschluss des zweiten Kondensators 14 auf der Primärseite der Sperrwandlerschaltung 1 geschaltet, auf.

Der erste Kondensator 13, der zweite Kondensator 14 und der dritte Kondensator 15 sind damit von einem Eingang des Mittels 12 aus betrachtet in Reihe geschaltet. Der Eingang des Mittels 12 wird der durch den zweiten Anschluss des ersten Kondensators 13 und den zweiten Anschluss des zweiten Kondensators 14 gebildet. Der Eingang des Mittels 12 liegt somit auf der Sekundärseite der

Sperrwandlerschaltung 1. Das über die Potentialbarriere 5 zu führende Rückführsignal wird als Spannung zwischen die Eingangsanschlüsse des Mittels 12 gelegt. In Fig. 1 ist das Rückführsignal die Spannung UMESS über den Messwiderstand 11.

Somit wird das Rückführsignal als Spannung zwischen den zweiten Anschluss des ersten

Kondensators 13 und den zweiten Anschluss des zweiten Kondensators 14 angelegt.

Den Ausgang des Mittels 12 umfasst Ausgangsanschlüsse, die jeweils mit dem ersten Anschluss des dritten Kondensators 15 und dem zweiten Anschluss des dritten Kondensators 15 verbunden sind. Der Ausgang des Mittels 12 liegt somit auf der Primärseite der Sperrwandlerschaltung 1.

Die Ausgangsanschlüsse des Mittels 12 sind jeweils mit Eingängen des Steuerschaltkreises 18 der Sperrwandlerschaltung 1 verbunden. Damit wird dem Steuerschaltkreis 18 eine rückgeführte

Spannung URÜCK zugeführt, die der über den dritten Kondensator 15 abfallenden Spannung URÜCK entspricht. Die Spannung URÜCK ist dabei im Wesentlichen, abgesehen von einem möglichen Offset wie noch mit Bezug zu Fig. 2 erläutert wird, proportional zu der eingangsseitig dem Mittel 12 zugeführten Spannung UMESS.

Somit ist die Spannung URÜCK gegenüber dem Spannungsabfall UMESS über den Messwiderstand 11 durch den kapazitiven Spannungsteiler um den Offset (Offsetspannung) verschoben, wenn das Mittel 12 zur kapazitiven Übertragung des Rückführsignals als kapazitiver Spannungsteiler ausgebildet ist. Die Spannung URÜCK ist gegenüber der Spannung UMESS über den Messwiderstand 11 durch das Mittel 12 in seiner Amplitude entsprechend einem Teilerverhältnis des kapazitiven Spannungsteilers reduziert.

Die Erfindung kann die Übertragung eines anlogen Signals über die Potentialbarriere 5 mittels unter SELV -Vorschriften zugelassenen Kondensatoren leisten. Diese Kondensatoren, beispielsweise Entstörkondensatoren der Klasse Y, werden auch als Y -Kondensatoren, bezeichnet. Y -Kondensatoren sind elektrische Kondensatoren, die zwischen einem Phasenleiter L, einem Neutralleiter N einerseits, und berührbaren Schaltungsteilen, zum Beispiel einem Schaltungsgehäuse, angeordnet werden und somit eine elektrisch isolierende Potentialbarriere überbrücken. Zur Verwendung als Y-Kondensatoren sind Kondensatoren der Klasse Y zulässig, die bei begrenzter Kapazität eine geprüfte erhöhte elektrische und mechanische Sicherheit aufweisen, um im Falle eines Versagens eine Gefährdung einer Person zuverlässig zu unterbinden.

Die Kondensatoren 13, 14, 15 können beispielsweise Keramikkondensatoren, zugelassen für einen Einsatz als Entstörkondensatoren, und insbesondere ausgebildet als oberflächenmontierte Bauelemente sein (engl.: Surface-Mounted Devices, abgekürzt: SMD).

Das Mittel 12 ist als passive Schaltung ausgestaltet, umfassend im Wesentlichen einen kapazitiven Spannungsteiler mit den Kondensatoren 13, 14, 15. Eine besondere Spannungsversorgung, zum Beispiel eine zusätzliche sekundärseitige Kleinspannungsversorgung (engl.: Low Voltage Power Supply, abgekürzt LVPS) ist daher nicht erforderlich. Die erforderliche Leiterplattenfläche für die erfindungsgemäße Lösung ist daher entsprechend gering und die Spannungswandlerschaltung 1 ist kompakt auslegbar.

Der Steuerschaltkreis 18 kann dazu ausgelegt sein, die rückgeführte Spannung URÜCK über den dritten Kondensator 15 als Indikator für einen Laststrom LAST auf der Sekundärseite der

Sperrwandlerschaltung 1 auszuwerten. Damit kann eine Regelung der Sperrwandlerschaltung 1, insbesondere eine Regelung des Laststroms LAST, auf der Grundlage des Istwerts des Laststroms LAST erfolgen.

Fig. 2 gibt vereinfachte Beispiele für Spannungs- und Stromverläufe der getakteten synchronen Sperrwandlerschaltung 1 gemäß einer Ausführung der Erfindung wieder.

In der oberen Teilfigur 2 sind schematisch der Verlauf des primärseitigen Strom LRIMÄR durch die primärseitige Wicklung 3 des Transformators 2 und des sekundärseitigen Stroms ISEKUNDÄR durch die sekundärseitige Wicklung 4 des Transformators 2 mit einem Schaltzyklus T dargestellt.

Der Schaltzyklus T beginnt zu einem Zeitpunkt to und endet zu einem Zeitpunkt U, beziehungsweise zum Zeitpunkt U beginnt der zeitlich nachfolgende Schaltzyklus.

Während einer Zeitspanne I fließt ein primärseitiger Strom LRIMÄR durch die Primärwicklung 2.

Zum Zeitpunkt to wird der erste Schalter 8 geöffnet. Der zweite Schalter 9 ist zu diesem Zeitpunkt to geschlossen. Während der Zeitspanne II wird der Strom ISEKUNDÄR aus der in dem Magnetfeld des Transformators 2 gespeicherten Energie gespeist und nimmt linear ab. Bei einem Zeitpunkt ti erreicht der Strom ISEKUNDÄR Null und wird anschließend negativ.

Zum Zeitpunkt Ϊ2 wird der zweite Schalter 9 geöffnet. Der erste Schalter 8 bleibt offen. Es beginnt ein negativer Strom LRIMÄR durch die primärseitige Wicklung 3 des Transformators 2 zu fließen.

Zum Zeitpunkt Ϊ ₃ wird der erste Schalter 8 geschlossen und der zweite Schalter 9 bleibt geöffnet. Der Strom LRIMÄR steigt an, bis er einen Schwellenwert IPRIMÄRI zum Zeitpunkt U erreicht. Der erste Schalter 8 wird nun geöffnet und der zweite Schalter 9 geschlossen. Der Schwellenwert IPRIMÄRI kann von dem Steuerschaltkreis 18 beispielsweise in Abhängigkeit von einem empfangenen Dimmsignal gesetzt werden.

Insbesondere kann der Steuerschaltkreis 18 den Schwellenwert IPRIMÄRI in Abhängigkeit von einem ermittelten Strom- bzw. Spannungswert setzen. Dabei kann der Schwellenwert IPRIMÄRI erhöht werden, wenn der ermitteltet Strom- bzw. Spannungswert am Lastausgang der Sperrwandlerschaltung 1 einen vorgegebenen Wert unterschreitet. Der Schwellenwert IPRIMÄRI wird verringert, wenn der ermittelte Stromwert für LAST bzw. der ermittelte Spannungswert ULAST größer als der vorgegebene Wert ist. Das Einschalten des ersten Schalters 8 kann nach dem Ablauf einer Wartezeit, die mit dem Ausschalten des zweiten Schalters 9 zum Zeitpunkt Ϊ2 beginnt, erfolgen.

In der unteren Teilfigur 2 sind schematisch der Verlauf einer Spannung UMESS, die über den sekundärseitigen Messwiderstand 11 abfällt, und der zurückgeführten Spannung URÜCK am Eingang des Steuerschaltkreises 18 dargestellt.

Die Spannung UMESS zeigt einen dem Verlauf des sekundärseitigen Laststroms ILAST entsprechenden Zeitverlauf:

UMESS— RMESS ^X ISEKUNDÄR; ( 1)

Dieser Spannungsabfall über den Messwiderstand 11 (Strommesswiderstand, engl„shunt“) entspricht einem Spannungsabfall über den kapazitiven Spannungsteiler umfassend die ersten, zweiten und dritten Kondensatoren 13, 14, 15.

Werden parasitäre Effekte der Bauelemente außer Betracht gelassen, so ergibt sich eine UMESS entsprechende Amplitude entsprechend der Kapazitäten und im Grundsatz vergleichbar einem resistiven Spannungsteilnetzwerk für die Spannung U _R üc _KÜ ber den Kondensator 15 _. Auf Grundlage der bekannten Kapazitätswerte der Kondensatoren 13, 14, 15 und des Widerstandwerts des

Messwiderstands RMESS 11 kann ein Proportionalitätsfaktor bestimmt werden, mit dem aus der Spannung URÜCK direkt auf den sekundärseitigen Strom ISEKUNDÄR und damit auf den Uaststrom ILAST geschlossen werden kann.

In der unteren Teilfigur 2 wird in dem Verlauf der zurückgeführten Spannung URÜCK am Eingang des Steuerschaltkreises 18 eine Gleichkomponente gezeigt. Diese Gleichkomponente (Gleichanteil,

Offset) der über die elektrische Potentialbarriere zurückgeführten Spannung URÜCK beruht auf einer Offsetverschiebung, die Folge einer näherungsweise realen Berücksichtigung parasitärer Effekte bei der Modellierung der Kondensatoren 13, 14, 15 ist. Die reale Schaltung aus erstem, zweitem und drittem Kondensator 13, 14, 15 wird eine parasitäre Entladung der Kapazitäten in einem Schaltzyklus zeigen.

Die Gleichkomponente der rückgeführten Spannung URÜCK kann während der Zeitspanne I (Phase I), wie auch aus der oberen Teilfigur 2 ersichtlich, bei geschlossenem ersten Schalter 8 bestimmt werden.

Die Amplitude der Wechselkomponente der rückgeführten Spannung URÜCK kann, wie vorstehend erläutert, über Modellierung der Schaltung aus erstem, zweitem und drittem Kondensator 13, 14, 15 als kapazitiver Spannungsteiler, bestimmt werden. Damit wird ein Proportionalitätsfaktor bestimmt.

Der Steuerschaltkreis 18 kann damit für das zurückgeführte Signal, entsprechend dem Verlauf der rückgeführten Spannung URÜCK, sowohl eine Offsetkorrektur vornehmen als auch unter Berücksichtigung der Proportionalitätskonstante das analoge Messsignal für den sekundärseitigen Strom Is _EK U _NDÄ und den Laststrom LAST rekonstruieren.

Die rückgeführte Spannung URÜCK ist eine analoge Spannung, die bevorzugt Eingängen des

Steuerschaltkreises 18 zugeführt wird, die analogen Eingänge eines Analog -Digitalwandlers (A/D- Wandlers) sind. Übliche Mikrokontroller umfassen oftmals einen oder mehrere A/D-Wandler mit entsprechenden Eingängen und sind daher für den Einsatz als Steuerschaltkreis 18 gut geeignet.

In Fig. 3 ist eine grundlegende Anordnung zur Signalübertragung über eine elektrische

Potentialbarriere 5 gemäß einer Ausführung der Erfindung dargestellt.

In der oberen Teilfigur 3 ist links die Erzeugung einer Messspannung UMESS als Spannungsabfall an einem von dem zu messenden Strom ILAST durchflossenen Messwiderstand 11 gezeigt.

Die Spannung UMESS wird dem Mittel 12 zur Übertragung über die elektrische Potentialbarriere 5 zu den Eingängen des Steuerschaltkreises 18 zugeführt.

Das Mittel 12 zur Übertragung über die elektrische Potentialbarriere ist als kapazitiver

Spannungsteiler mit dem ersten Kondensator 13, dem zweiten Kondensator 14 und dem dritten Kondensator 15 aufgebaut. Erfolgt eine Spannungsveränderung der dem Mittel 12 zugeführten Spannung U _MESS oder Ui, zum Beispiel ein Spannungsabfall, so wird die am Ausgang des Mittels 12 parallel zu dem dritten Kondensator 15, abfallende Spannung URÜCK entsprechend den Werten der Kondensatoren 13, 14, 15 geteilt.

Erste und zweite Kondensatoren 13, 14 gewährleisten dabei zugleich die galvanische Trennung der Eingänge des Mittels 12 von den Ausgängen des Mittels 12. Das Mittel 12 stellt damit die elektrische Potentialbarriere 5 zwischen den der Eingänge des Mittels 12 von den Ausgängen des Mittels 12 sicher.

Ein analoges Eingangssignal mit wechselndem Spannungspegel, ein Wechselsignal, insbesondere auch ein bipolares Wechselsignal, wird von den Eingängen des Mittels 12 zu den Ausgängen des Mittels 12 übertragen.

Diese Übermittlung der in der Signalveränderung enthaltenen Information über das Mittel 12 erfolgt rein kapazitiv und damit ohne aufwändige Transformatoren oder Optokoppler und damit verbundenen signalerzeugenden und signalauswertenden Baugruppen. Die erfmdungsgemäße Lösung ist mit ihrer Nutzung nur weniger Kondensatoren raumeffizient und kostengünstig.

In einer Ausführung wird die Spannung UMESS dem Mittel 12 zur Übertragung über die elektrische Potentialbarriere 5 für die Übermittlung zu den Eingängen des Steuerschaltkreises 18 direkt, also entgegen der Darstellung in Fig. 3, zugeführt. In einer alternativen Ausführung der Erfindung wird die Spannung UMESS mit einem Verstärker 19 verstärkt und anschließend dem Mittel 12 zur Übertragung zugeführt. Der in Fig. 3 dargestellte Verstärker 19 ist optional und insbesondere bei kleinen Werten der Spannung UMESS vorteilhaft.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Übertragung der gemessenen Spannung UMESS als ein für den Wert des Stroms ILAST repräsentativen Spannungswert beschränkt. Das erfindungsgemäße Vorgehen kann allgemein für die Übertragung einer Spannung Ui, wie sie in der unteren rechten Teilfigur 3 durch eine ideale Spannungsquelle 20 dargestellt ist, mittels des Mittels 12 über die Potentialbarriere 5 verwendet werden.

Die Spannung URÜCK über den dritten Kondensator 15 ist proportional zu der Spannung Ui, gleichermaßen wie dies für die gemessene Spannung UMESS in der oberen Teilfigur 3 zutrifft. Die Spannung URÜCK kann damit als repräsentativer Spannungswert für die Spannung Ui dem

entsprechenden Eingang des Steuerschaltkreises 18 zugeführt werden.

Die Spannung URÜCK über den dritten Kondensator 15 ist direkt proportional zu der Spannung Ui, wenn eine ideale Betrachtung ohne Berücksichtigung parasitärer Effekte vorgenommen wird. Unter Betrachtung parasitärer Effekte ist ein zusätzlicher Offset zu berücksichtigen.

Die untere linke Teilfigur 3 berücksichtigt eine parasitäre Last des realen dritten Kondensators 15 mit einem parasitären Widerstand 21 in dem Mittel 12‘. Der parasitäre Widerstand 21 ist parallel zu dem dritten Kondensator 15 geschaltet. Der Widerstand 21 zeigt typischerweise einen hohen ohmschen Widerstandwert.

Zusammengefasst ist die rückgeführte Spannung URÜCK somit sowohl repräsentativ für eine Spannung, zum Beispiel die Spannung Ui oder UMESS, oder auch repräsentativ für einen Strom, zum Beispiel für einen Laststrom ILAST.

Ein möglicher Spannungsoffset der repräsentativen rückgeführten Spannung URÜCK ist, wie oben mit Bezug zu Fig. 2 gezeigt, zu bestimmen und somit zu korrigieren. Eine Korrektur des Spannungsoffsets der rückgeführten Spannung URÜCK kann beispielsweise in dem Steuerschaltkreis 18 erfolgen.

Fig. 4 zeigt schematische Spannungsverläufe der grundlegenden Anordnung zur Signalübertragung über eine Potentialbarriere gemäß Fig. 3. Dabei wird die parasitäre Last des realen dritten

Kondensators 15 mit dem parasitären Widerstand 21 parallel zu dem dritten Kondensator 15, berücksichtigt. Das in Fig. 4 gezeigte Verhalten gilt für sehr kleine Kapazitätswerte des ersten, zweiten und dritten Kondensators 13, 14, 15. Der erste Kondensator 13 und der zweite Kondensator 14 haben die gleichen Kapazitätswerte. Die Kapazität des dritten Kondensators 15 ist kleiner als der Kapazitätswert des ersten Kondensators 13 und des zweiten Kondensators 14. Die parasitäre Last durch den Widerstand 21 wird als klein angenommen, der Widerstandswert des Widerstands 21 ist somit groß. Fig. 4 zeigt eine Zeitperiode mit einem dauernd anliegenden Signalverlauf der Spannung UAMP am Eingang des Mittels 12 mit einem kapazitiven Spannungsteiler umfassend den ersten, zweiten und dritten Kondensator 13, 14, 15. Wenn der erste, zweite und dritte Kondensator 13, 14, 15 alle vollständig entladen sind, entspricht die Spannung URÜCK am Ausgang des Mittels 12 der Spannung UAMP am Eingang des Mittels 12. Eine langsame Entladung des dritten Kondensators 15 über den parallelen Widerstand 21 bewirkt eine langsame Aufladung des ersten Kondensators 13 und des zweiten Kondensators 14. Damit wird eine Offsetverschiebung der rückgeführten Spannung URÜCK verursacht. Diese Offsetverschiebung der realen Spannung URÜCK ist zu berücksichtigen, wenn die rückgeführte Spannung URÜCK erfindungsgemäß genutzt wird.

Die obere Teilfigur 4 stellt den Spannungsoffset der rückgeführten Spannung URÜCK dar.

Die untere Teilfigur 4 stellt den Verlauf des Spannungsoffsets der rückgeführten Spannung URÜCK über mehrere Perioden, jeweils für Maximalwerte und Minimalwerte der rückgeführten Spannung URÜCK dar.

Fig. 5 zeigt schematisch eine Leuchte 34 mit einem Betriebsgerät 30 für ein Leuchtmittel 31 gemäß einer Ausführung der Erfindung.

Das Betriebsgerät 30 kann auch als Vorschaltgerät bezeichnet werden.

Das Betriebsgerät 30 weist die in Fig. 1 gezeigte synchrone Sperrwandlerschaltung 1, einen

Netzanschluss mit den Anschlusseinrichtungen (Eingängen) für Leiter L, N, GND zum Anschluss des Betriebsgeräts 30 an eine Netzwechselspannung und einen Gleichrichter 33, insbesondere auch ausgelegt mit Mitteln zur Leistungsfaktorkorrektur, auf. Der Gleichrichter 33 erzeugt aus der

Netzwechselspannung UNETZ die an den Eingängen der Sperrwandlerschaltung 1 anliegende

Gleichspannung UBUS· Die Sperrwandlerschaltung 1 wandelt die erzeugte Gleichspannung UBUS in eine Spannung ULAST für den Betrieb eines oder mehrerer, an den Ausgängen der Sperrwandlerschaltung 1 angeschlossenen Leuchtmittel 31 um. Das bevorzugt eine oder mehrere Leuchtdioden 7 (LED) umfassende Leuchtmittel 31, auch als Leuchtmittelstrecke 31 bezeichnet, wird über die Ausgänge der Sperrwandlerschaltung 1 mit einem Laststrom ILED (LED Strom) versorgt.

Das Betriebsgerät 32 in der dargestellten Ausführung verfügt über einen Steuerschaltkreis 18, der Ansteuersignale 32 auch für andere Elemente des Betriebsgeräts 30 erzeugt und bereitstellt. Alternativ oder zusätzlich können Steuerschaltkreise in anderen Elementen des Betriebsgeräts 30 oder auf Ebene des Betriebsgeräts 30 und der Leuchte 34 angeordnet sein und Aufgaben wie die Ansteuerung der Schalter 8, 9 und weitere Steueraufgaben erfüllen.

Ein oder mehrere Betriebsgeräte 30 können mit einem oder mehreren Leuchtmitteln 31 die Leuchte 34 bilden. Die Leuchte 34 kann weitere Elemente wie in Fig. 5 nicht dargestellte Schalt-, Dimm- und Schnittstellen zu anderen Baugruppen der Beleuchtungstechnik und der Gebäudetechnik umfassen. Die erfindungsgemäße Wandlerschaltung 1 ermöglicht einen besonders kostengünstigen Aufbau des Betriebsgeräts 30 unter Berücksichtigung einer galvanischen Trennung der Ein- und Ausgänge des Betriebsgeräts 30.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer synchronen Sperrwandlerschaltung als

Wandlerschaltung 1‘gemäß der Erfindung.

Die Wandlerschaltung 1‘ unterscheidet sich von der Wandlerschaltung 1 durch ein Mittel zur Übertragung 12“ alternativ zu dem Mittel zur Übertragung 12 oder 12‘ nach Fig. 1 und Fig. 3.

Das Mittel zur Übertragung 12“ ordnet einen primärseitigen Widerstand 35 zwischen dem ersten Anschluss des ersten Kondensators 13 und dem ersten Anschluss des zweiten Kondensators 14 auf der Primärseite der Wandlerschaltung 12“an. Für die Anordnung und die Auslegung des ersten

Kondensators 13 und des zweiten Kondensators 14 gilt das zu Fig. 1 und Fig. 3 ausgeführte in entsprechender Weise.

Die über den primärseitigen Widerstand 35 abfallende Spannung URÜCK wird den Eingängen des Steuerschaltkreises 18 der Wandlerschaltung 12“zugeführt. Die Wandlerschaltung 12“ ist aufgrund des Mittels zur Übertragung 12“ für eine gegenüber dem Mittel zur Übertragung 12 oder 12‘ höhere Messgenauigkeit ausgelegt. Der erste Kondensator 13 und der zweite Kondensator 14 können in Verbindung mit dem dritten Kondensator 15 eine Verschiebung (Drift) des Potentialniveaus der Rückführspannung URÜCK bewirken. Damit können Messfehler bei der Bestimmung des zu messenden Faststroms ILAST in dem Steuerschaltkreis 18 verursacht werden. Die Ausführung der

Wandlerschaltung 1“ mit dem Mittel zur Übertragung 12“ ordnet den primärseitigen Widerstand 35 anstelle des dritten Kondensators 15 an, vermeidet die Spannungsverschiebung und ermöglicht so eine besonders genaue Bestimmung des Faststroms FAST ausgehend von der Rückführspannung URÜCK in dem Steuerschaltkreis 18.

In der in Fig. 6 gezeigten Wandlerschaltung 1‘ einer Ausführungsform ist der Schalter 9 als MOSFET ausgeführt und mit einem einfachen Ersatzschaltbild dargestellt. Wie aus dem Ersatzschaltbild ersichtlich ist, weist das Ersatzschaltbild des als MOSFET ausgeführten sekundärseitigen Schalters 9 eine durch die Sperrschichtkapazität der internen Diode bedingte parasitäre Kapazität 9.1, sowie parallel dazu eine Diode 9.2 und einen idealen Schalter 9.3 auf. Die parasitäre Kapazität 9.1 bildet in Verbindung mit der Sekundärwicklung 4 des Transformators 2 einen Serienschwingkreis, der insbesondere ausgelöst durch die harten Schaltvorgänge des sekundärseitigen zweiten Schalters 9 unerwünschte Schwingungen (Resonanzschwingungen) auslöst, die entsprechende Signalverzemmgen verursachen. Die Verwendung eines Stromtransformators 36 anstatt eines Messwiderstands RMESS 11 kann solche Signalverzemmgen vermeiden. Damit ist eine genaue Messung des sekundärseitigen Faststroms FAST ermöglicht. Fig. 7 stellt eine weitere Ausführungsform einer Wandlerschaltung 1“ ausgebildet als synchrone Sperrwandlerschaltung gemäß der Erfindung dar. Die Wandlerschaltung 1“ nach Fig. 7 ist wie in der Wandlerschaltung l‘der zweite Schalter 9 als MOSFET ausgeführt und mit dem Ersatzschaltbild dargestellt. Der zweite Schalter 9 zeigt die durch die Sperrschichtkapazität der internen Diode bedingte parasitäre Kapazität 9.1, die in Verbindung mit der Sekundärwicklung 4 durch die harten Schaltvorgänge des zweiten Schalters 9 unerwünschte Resonanzschwingungen auslösen kann, die entsprechende Signalverzemmgen, und damit Messfehler verursachen können. Die Verwendung eines Stromtransformators 36 nach Fig. 7 alternativ zu dem Messwiderstand RMESS 11 nach Fig. 1 oder Fig.

6 kann solche Signalverzerrungen und die damit verursachten Messfehler bei Ermittlung des

Laststroms ILAST vermeiden.

In Fig. 7 wird alternativ zu dem Messwiderstand 11 nach Fig. 1 ein Stromtransformators 36 für die Messung des Laststroms ILAST genutzt. Der Stromtransformator 36 ist auf der Sekundärseite der Wandlerschaltung 1“angeordnet. Eine erste Wicklung 37 des Stromtransformators 36 ist in Serie zu dem Lastausgang auf der Sekundärseite der Wandlerschaltung 1“angeordnet. Die erste Wicklung 37 des Stromtransformators 36 wird von einem Strom durchflossen, der ein Maß für den Laststrom ILAST ist.

Eine zweite Wicklung 38 des Stromtransformators 36 ist parallel zu einem sekundärseitigen

Widerstand 39 geschaltet. Der sekundärseitige Widerstand 39 ist somit auf der Sekundärseite des Stromtransformators 36 angeordnet. Ein Strom IMESS fließt durch die zweite Wicklung 38 des Stromtransformators 36, der durch den Stromfluss durch die erste Wicklung 37 verursacht wird.

Der Stromtransformator 36 ist mit erster und zweiter Wicklung 37, 38 auf der sekundären Seite der Potentialbarriere 5 angeordnet, und kann daher ohne Anforderungen nach Schutztrennung

dimensioniert werden. Damit sind geringere Kosten und erhöhte Freiheitgrade in der Auslegung verglichen mit beispielsweise einem Transformator verbunden, der Anforderungen nach

Schutztrennung, insbesondere SELV-Anforderungen erfüllen muss.

Die erste Wicklung 37 und die zweite Wicklung 37 sind in der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform gleichsinnig gewickelt.

Ein Strom IMESS durch die Sekundärwicklung 38 ist damit von dem Strom durch die Primärwicklung 37 abhängig, und somit zugleich ein Maß für den Laststrom ILAST. Ein Spannungsabfall UMESS über den sekundärseitigen Widerstand 39 ist damit abhängig von dem Laststrom ILAST. Dieser Spannungsabfall UMESS wird als Eingangsspannung dem Mittel zur Übertragung 12“ zugeführt. Damit entspricht das Rückführsignal über die Potentialbarriere 5 in der Ausführungsform nach Fig. 7 dem Spannungsabfall UMESS über den sekundärseitigen Widerstand 39. Die Wandlerschaltung 1“ nach Fig. 7 zeigt eine weitere alternative Ausführung des Mittels zur Übertragung 12“ für das Rückführsignal über die Potentialbarriere 5. Das Mittel zur Übertragung 12“ ordnet einen primärseitigen Widerstand 35 zwischen dem ersten Anschluss des ersten Kondensators 13 und dem ersten Anschluss des zweiten Kondensators 14 auf der Primärseite der Wandlerschaltung 12“an. Für die Anordnung und die Auslegung des ersten Kondensators 13 und des zweiten

Kondensators 14 gilt das zu Fig. 1 ausgeführte in entsprechender Weise.

Die über den primärseitigen Widerstand 35 abfallende Spannung URÜCK wird den Eingängen des Steuerschaltkreises 18 der Wandlerschaltung 12“zugeführt. Die Bestimmung des Laststroms ILAST mittels des Rückführsignals, insbesondere der Spannung URÜCK kann in der Ausführung der

Wandlerschaltung 1“ in entsprechender Weise zu der Wandlerschaltung 1 und der Wandlerschaltung 1‘ erfolgen.

In Fig. 8 werden Spannungs- und Stromverläufe einer getakteten synchronen Sperrwandlerschaltung gemäß einer Ausführung der Erfindung dargestellt.

Dabei werden in der oberen Teilfigur 8 jeweils die Schalterzustände„OFFEN“ (Ein) und

„GESCHLOSSEN“ (Aus) für den ersten Schalter 8 und den zweiten Schalter 9 über der Zeit t für eine volle Taktperiode T der getakteten Wandlerschaltung 1. 1‘. 1“ gezeigt. Die dargestellten

Schalterzustände„OFFEN“ und„GESCHLOSSEN“ über der Zeit entsprechen beispielsweise jeweiligen Ansteuersignalen für die Gateelektrode von als erstem Schalter 8 und zweitem Schalter 9 eingesetzten MOSFETs.

Die Schalterzustände„OFFEN“ und„GESCHLOSSEN“ definieren die (Zeit-) Abschnitte I bis IV einer Taktperiode T der Wandlerschaltung 1, 1‘, 1“, die nacheinander durchlaufen werden.

Die untere Teilfigur 8 zeigt der Verlauf der Ströme ILAST und IMESS über der Zeit t und ist den

Abschnitten I bis IV der oberen Teilfigur 8 zugeordnet dargestellt. Der Verlauf des Laststroms ILAST über die Zeitabschnitte I, II, III und IV entspricht dabei dem für getaktete Sperrwandlerschaltungen bekannten Verlauf des Ausgangsstroms bzw. Laststroms ILAST in Abhängigkeit von den

Schalterzuständen„EIN“ und„AUS“ des primärseitigen ersten Schalters 8 und des zweiten Schalters 9.

Der Stromverlauf des gemessenen Stroms IMESS, definiert entsprechend dem Schaltungsbeispiel nach Fig. 7, über die Zeitabschnitte I bis IV ist von dem Verlauf des Laststroms ILAST abhängig.

Insbesondere ist der Verlauf des Stroms IMESS proportional zu dem Verlauf des Laststroms ILAST. Der Strom IMESS zeigt einen zusätzlichen Gleichanteil IOFFSET. Für die Bestimmung eines aktuellen Stromwerts des Laststroms ILAST auf Grundlage des Stroms IMESS ist dieser Gleichanteil IOFFSET ZU bestimmen. Die Größe des Gleichanteils IOFFSET kann in den Zeitabschnitten I und IV der Taktperiode T in einfacher Weise bestimmt werden. In einer Ausführung der Wandlerschaltung 1, , 1“, wird die Größe des Gleichanteils IOFFSET in Zeitabschnitt IV durch den Steuerschaltkreis 18 mittels Abtasten eines momentanen Stromwerts ermittelt. Der Steuerschaltkreis 18 ist mit der Kenntnis des Gleichanteils IOFFSET in der Lage, eine Auswertung des als Rückführsignal über die Potentialbarriere zurückgeführten Stroms IMESS vorzunehmen. Insbesondere kann der Steuerschaltkreis 18 auf Grundlage des Verlaufs des Stroms IMESS und des ermittelten Gleichanteils IOFFSET einen mittleren Laststrom LAST,AVG oder einen negativen Spitzenwert ILAST, PEAK des Laststroms LAST bestimmen.

Fig. 9 zeigt ein einfaches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern einer getakteten

Wandlerschaltung 1, 1‘, 1“ gemäß einer Ausführung der Erfindung. Dabei nutzt das Verfahren zum Steuern einer getakteten Wandlerschaltung die erfmdungsgemäße Übertragung eines für den ausgangsseitigen Laststrom LAST repräsentativen Rückführsignals über die Potentialbarriere 5 auf die Primärseite der Wandlerschaltung 1, 1‘, 1“.

Die mittels des Verfahrens gesteuerte Wandlerschaltung 1, 1‘, 1“ kann zum Beispiel nach einer der Ausführungsbeispiele mit den Merkmalen gemäß Fig. 1, Fig. 3, Fig. 6 und/oder Fig. 7 aufgebaut sein. Wandlerschaltung 1, 1‘, 1“ umfasst einen ersten steuerbaren Schalter 8, einen zweiten steuerbaren Schalter 9, einen Transformator 2 mit einer Primärwicklung 3, die mit dem ersten Schalter 8 gekoppelt ist, und einer Sekundärwicklung 4, die mit dem zweiten Schalter 9 gekoppelt ist. Der Transformator 2 isoliert elektrisch eine ausgehend von einer Netzspannung versorgte Primärseite der Wandlerschaltung 1. 1‘. 1“ von einer Sekundärseite der Wandlerschaltung 1. 1‘. 1“ mittels einer Potentialbarriere 5. Die Sekundärseite der Wandlerschaltung ist eingerichtet, den Laststrom LAST über einen Lastausgang der Wandlerschaltung 1. 1‘. 1“ auszugeben.

Die Wandlerschaltung weist eine auf der Primärseite angeordnete Steuereinrichtung 18 auf. Das Verfahren nach Fig. 9 umfasst die folgenden Schritte.

In Schritt S1 wird zunächst eines analoges Rückführsignal auf Grundlage eines durch den zweiten Schalter 9 fließenden Stroms erzeugt.

Das analoge Rückführsignal wird in Schritt S2 mittels des Mittels zum Übertragen 12, 12‘, 12“ kapazitiv über die Potentialbarriere 5 von der Sekundseite der Wandlerschaltung 1. 1‘. 1“ auf die Primärseite der Wandlerschaltung 1. 1‘. 1“ übertragen. In Schritt S3 wird das über die

Potentialbarrierre 5 übertragene analogen Rückführsignal durch die Steuereinrichtung 18 auf der Primärseite der Wandlerschaltung 1. 1‘. 1“ eingelesen. Die Steuerschaltung 18 erzeugt anschließend zumindest ein Schalteransteuersignal 16, 17 für die Ansteuerung des ersten und/oder des zweiten Schalters 8, 9 auf Grundlage des eingelesenen analogen Rückführsignals in Schritt S4. Anschließend wird in Schritt S5 das zumindest eine Schalteransteuersignal 16, 17 an zumindest einen der Schalter 8, 9 ausgegeben. Die Merkmale unterschiedlicher Ausführungsbeispiele können im Rahmen der in den nachfolgenden Ansprüchen definierten Erfindung miteinander kombiniert werden.