DE10330135A1

DE10330135A1 - Schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE10330135A1
Application number: DE10330135A
Authority: DE
Inventors: Marcel Johannes Maria Bucks; Lambertus Johannes Matheus Theodorus Claessens; Jozef Petrus Emanuel De Krijger; Engbert Bernard Gerard Nijhof
Original assignee: Lumileds LLC
Current assignee: Lumileds LLC
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2004-01-22
Also published as: KR100940462B1; US20040095185A1; JP2004048011A; TW200405580A; KR20040005622A; TWI309478B; US6933767B2

Abstract

Bei einem Hochsetzsteller wird Vorwärtsregelung des Ausgangsstroms erreicht, indem die Leitungsdauer des Schaltelements proportional zu Vout/Vin·2· gemacht wird. Diese Regelung ist schnell und vermeidet Störungen und Wirkungsgradverlust.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Speisen einer LED-Matrix mit

– Eingangsklemmen zum Anschluss an eine Spannungsversorgungsquelle,
– Ausgangsklemmen zum Anschluss an die LED-Matrix,
– einem zwischen die Eingangsklemmen und die Ausgangsklemmen geschalteten Gleichspannungswandler, der ausgerüstet ist mit
– einem induktiven Element L,
– einem unidirektionalen Element,
– einem mit dem induktiven Element und dem unidirektionalen Element gekoppelten Schaltelement,
– einer mit einer Steuerelektrode des Schaltelements gekoppelten Steuereinheit zum Generieren eines hochfrequenten Steuersignals, um das Schaltelement mit hoher Frequenz leitend und nichtleitend zu machen, um dadurch den Gleichspannungswandler in der kritischen diskontinuierlichen Betriebsart zu betreiben und ausgerüstet mit Mitteln I, um den durch die Ausgangsklemmen fließenden Strom auf einen zuvor bestimmten Wert zu regeln.

Die Erfindung betrifft auch Flüssigkristallanzeige (LCD), ausgerüstet mit einer durch eine LED-Matrix gebildeten Hintergrundbeleuchtung.

Eine Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art ist wohlbekannt. Betrieb in der kritischen diskontinuierliche Betriebsart bedeutet, dass der durch das induktive Element L fließende Strom am Anfang und am Ende jeder Periode des Steuersignals gleich Null ist, während er sich während jeder Periode des Steuersignals von Null unterscheidet. Diese Betriebsart garantiert einen hohen Wirkungsgrad, da Leistungsverluste in dem unidirektionalen Element in hohem Maße verhindert werden. In dem bekannten Umformer bestehen die Mittel I zum Regeln des durch die Ausgangsklemmen fließenden Stroms aus einer mit Rückkopplung versehenen Stromregelschleife. Der Istwert des Stroms wird gemessen und mit einem Sollwert verglichen, und zwar mit Hilfe eines Komparators, der ein Fehlersignal erzeugt, das seinerseits das Steuersignal so einstellt, dass der Istwert des durch die Ausgangsklemmen fließenden Stroms nahezu gleich dem Sollwert ist. Ein Vorteil einer solchen Regelschleife ist, dass sie eine sehr genau Regelung des Stromwertes erlaubt.

Nachteile sind jedoch, dass die Regelschleife kostspielig ist, da sie viele Komponenten umfasst, und dass die Regelschleife verhältnismäßig langsam ist. Weiterhin bewirkt die Regelschleife für den Fall, dass der Istwert des Stroms durch Messen der Spannung am ohmschen Widerstand, der mit den Ausgangsklemmen in Reihe geschaltet ist, gemessen wird, auch eine wesentliche Verlustleistung.

Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu verschaffen, die Mittel zum Regeln des Ausgangsstroms umfasst, wobei die oben erwähnten Nachteile nicht vorhanden sind.

Eine wie eingangs erwähnte Schaltungsanordnung ist daher erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel I mit den Eingangsklemmen und den Ausgangsklemmen gekoppelte Mittel umfassen, um die Zeitspanne Ton zu steuern, in der das Schaltelement während jeder hochfrequenten Periode des Steuersignals in einem leitenden Zustand gehalten wird, proportional zu einem mathematischen Ausdruck, der eine Funktion von Vin und Vout ist, wobei Vin die zwischen den Eingangsklemmen anliegende Spannung ist und Vout die zwischen den Ausgangsklemmen anliegende Spannung.

Die Mittel I in einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung können in verhältnismäßig einfacher und preiswerter Weise realisiert werden. Es hat sich gezeigt, dass die Mittel I Änderungen der Eingangs- oder Ausgangsspannung der Schaltungsanordnung relativ schnell entgegenwirken und den durch die Ausgangsklemmen fließenden Strom auf einen nahezu konstanten Pegel regeln. Die Mittel I in einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung führen auch keine wesentliche Menge an Leistung ab.

In einer Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung können Gleichspannungswandler unterschiedlichen Typs verwendet werden. Für den Fall, dass der Gleichspannungswandler ein Hochsetzsteller ist und die Mittel I Mittel umfassen, um Ton proportional zu Vout/Vin² zu steuern, sind gute Ergebnisse erhalten worden. Ebenso kann der Gleichspannungswandler als Tiefsetzsteller ausgeführt sein, während die Mittel I Mittel umfassen, um Ton proportional zu Vout/(Vout–Vin)² zu steuern. Auch für den Fall, dass der Gleichspannungswandler ein Sperrwandler ist, der einen Transformator mit einem Transformationsverhältnis N umfasst, und die Mittel I Mittel umfassen, um Ton proportional zu (Vin + Vout/N)Nin² zu steuern, sind gute Ergebnisse erhalten worden.

Gute Ergebnisse sind für Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erhalten worden, bei denen die Mittel I eine Stromquelle umfassen, die einen Strom erzeugt, der proportional zu Vin² ist. Eine derartige Stromquelle kann in einfacher und zuverlässiger Weise realisiert werden, falls die Stromquelle einen mit den Eingangsklemmen gekoppelten ersten Spannungsteiler, eine mit dem ersten Spannungsteiler gekoppelte erste Zenerdiode und ein mit der ersten Zenerdiode gekoppeltes Schaltelement umfasst. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Stromquelle eine zweite Zenerdiode. Die zweite Zenerdiode erlaubt es den Mitteln I, Ton für zwei verschiedene Werte der Eingangsspannung (z.B. 12 V und 24 V) proportional zu 1/Vin² zu machen. Zusätzlich zu der Stromquelle umfasst die Steuereinheit vorzugsweise

– einen mit der Stromquelle gekoppelten Kondensator und
– einen Komparator, der ausgerüstet ist mit
– einer mit dem Kondensator gekoppelten ersten Komparatoreingangsklemme,
– einer mit einer Ausgangsklemme eines mit den Ausgangsklemmen der Schaltungsanordnung gekoppelten zweiten Spannungsteilers gekoppelten zweiten Komparatoreingangsklemme und
– einer mit der Steuerelektrode des Schaltelements gekoppelten Komparatorausgangsklemme.

Falls es wünschenswert ist, den Lichtstrom der mit einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung betriebenen LED-Matrix zu regeln, ist die Steuereinheit vorzugsweise mit Mitteln III zum im Wesentlichen rechteckförmigen Modulieren der Amplitude des durch die Ausgangsklemmen fließenden Stroms ausgerüstet. Die Mittel III schalten den durch die LEDs fließenden Strom während eines Teils jeder Periode der Modulation aus und während des übrigen Teils ein. Durch Einstellen der Zeitspanne in jeder Periode der Modulation, während der die LEDs einen Strom führen, kann der Lichtstrom der LEDs eingestellt werden. Es sei bemerkt, dass die Mittel III in der Steuereinheit aufgenommen sein können, da die Vorwärtsregelung von Iout durch die Mittel I in einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung verhältnismäßig schnell ist. In den meisten bekannten Schaltungsanordnungen, die mit einer Stromregelschleife ausgerüstet sind, die Rückkopplung enthält, können die Mittel III nicht in der Steuereinheit enthalten sein, da die Regelschleife zu langsam ist. Faktisch müssen die Mittel zum Modulieren in Form eines "Zerhackers" realisiert werden, der üblicherweise einen (Halbleiter) Schalter und Ansteuerelektronik zum Ansteuern des Schalters umfasst. Der Schalter realisiert die Modulation durch "Zerhacken" des Ausgangsstroms der Schaltungsanordnung. Ein solcher Zerhacker ist verhältnismäßig kostspielig, erzeugt Störungen und verringert den Wirkungsgrad der Schaltungsanordnung beispielsweise durch hartes Schalten. Weiterhin ist es häufig notwendig, auf beispielsweise Störabschirmung und -abschwächung zu achten, was die Kosten und die Komplexität der Schaltungsanordnung noch weiter erhöht. Die mit den in einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung enthaltenden Mitteln I erreichte schnelle Regelung des Ausgangsstroms ermöglicht es, die Modulation des Ausgangsstroms mit Mitteln III auszuführen, die Teil der Steuereinheit sind. Daher sind die Mittel III verhältnismäßig preiswert, bewirken keine Störungen und verringern den Wirkungsgrad der Schaltungsanordnung nicht.

Es hat sich gezeigt, dass eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung besonders zur Verwendung in einem LCD geeignet ist, die mit einer durch eine LED-Matrix gebildeten Hintergrundbeleuchtung ausgerüstet ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Ausführungsform einer mit einer LED-Matrix verbundenen erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, die einen Gleichspannungswandler vom Hochsetzstellertyp umfasst und
2 einen Teil der Ausführungsform von 1 mehr im Detail.
In 1 sind K1 und K2 Eingangsklemmen zum Anschluss an eine Spannungsversorgungsquelle. Die Eingangsklemmen K1 und K2 sind mit Hilfe einer Reihenschaltung aus einem induktiven Element L und Schaltelement Q1 verbunden. Schaltelement Q1 wird von einer Reihenschaltung aus dem ohmschen Widerstand R1 und dem Kondensator C1 und von einer Reihenschaltung aus der Diode D1 und dem Kondensator C2 überbrückt. In dieser Ausführungsform bildet die Diode D1 ein unidirektionales Element. Jeweilige Seiten des Kondensators C2 sind mit der Ausgangsklemme K3 und Ausgangsklemme K4 verbunden. Ein LED-Matrix LEDA ist zwischen den Ausgangsklemmen K3 und K4 angeschlossen. Eine Steuerelektrode des Schaltelements Q1 ist mit einer Ausgangsklemme von Schaltungsteil I über ein Schaltelement Q2 verbunden.
Schaltungsteil I bildet Mittel I zum Regeln des durch die Ausgangsklemmen K3 und K4 fließenden Stroms auf einen zuvor bestimmten Wert. Jeweilige Eingangsklemmen von Schaltungsteil I sind mit Eingangsklemme K1, Ausgangsklemme K3 und einer Ausgangsklemme eines Schaltungsteils CC verbunden. Schaltungsteil CC ist ein Schaltungsteil zum Steuern, wenn das Schaltelement Q1 leitend gemacht werden muss. Jeweilige Eingangsklemmen des Schaltungsteils CC sind mit Eingangsklemme K1 und einer gemeinsamen Klemme aus dem induktiven Element L und Schaltelement Q1 verbunden. Eine Steuerelektrode des Schaltelements Q2 ist mit einer Ausgangsklemme des Schaltungsteils IIIa gekoppelt. In 1 wird dies mit Hilfe einer gestrichelten Linie angegeben. Eine Eingangsklemme des Schaltungsteils IIIa ist mit einem Lichtsensor LS gekoppelt. Der Lichtsensor LS, das Schaltungsteil IIIa und das Schaltelement Q2 bilden zusammen Mittel III zum im Wesentlichen rechteckförmigen Modulieren der Amplitude des durch die Ausgangsklemmen fließenden Stroms. Das induktive Element L, Schaltelement Q1, Kondensatoren C1 und C2, der ohmsche Widerstand R1, Diode D1, Lichtsensor LS, Schaltungsteile IIIa, CC und I und das Schaltelement Q2 bilden zusammen einen Gleichspannungswandler vom Hochsetzstellertyp. Der Lichtsensor LS, die Schaltungsteile IIIa, CC, I und das Schaltelement Q2 bilden zusammen eine Steuereinheit zum Generieren eines hochfrequenten Steuersignals, um das Schaltelement Q1 mit hoher Frequenz leitend und nichtleitend zu machen, um dadurch den Gleichspannungswandler in der kritischen diskontinuierlichen Betriebsart zu betreiben.
Die Funktionsweise der in 1 gezeigten Schaltungsanordnung ist folgendermaßen.
Wenn die Eingangsklemmen K1 und K2 mit einer Speisespannungsquelle verbunden sind und Schaltungsteil IIIa ein Schaltelement Q2 in einen leitenden Zustand steuert, macht die Steuereinheit das Schaltelement Q1 mit hoher Frequenz leitend und nichtleitend, sodass der Gleichspannungswandler in der kritischen diskontinuierlichen Betriebsart betrieben wird. Wie weiter oben aufgezeigt, bedeutet das, dass die Amplitude des durch das induktive Element fließenden Stroms am Anfang und am Ende jeder Periode des Steuersignals nahezu Null ist. Daher fließt ein Gleichstrom durch die Ausgangsklemmen K3 und K4 und die LED-Matrix LEDA emittiert Licht.
Die Steuereinheit steuert das Schalten in folgender Weise. Wegen des Vorhandenseins des Kondensators C1 (und der parasitären Kapazität, die Teil des Schaltelements Q1 ist), ändert die Richtung des durch das induktive Element L fließenden Stroms die Polarität für eine sehr kurze Zeitspanne am Ende jeder Periode des Steuersignals.
Infolgedessen fließt ein Strom mit sehr kleiner Amplitude vom Kondensator C1 in Richtung der Eingangsklemme K1. Dies bewirkt, dass die gemeinsame Klemme des Schaltelements Q1 und des induktiven Elements L auf einem höheren Potential liegen als die Eingangsklemme K1. Schaltungsteil CC detektiert diese Situation und aktiviert Schaltungsteil I, das das Schaltelement Q1 leitend macht und das Schaltelement Q1 während einer Zeitspanne Ton, die proportional zu Vout/Vin² ist, leitend hält, wobei Vin die zwischen den Eingangsklemmen anliegende Spannung und Vout die zwischen den Ausgangsklemmen anliegende Spannung ist. Während Ton steigt der Strom durch das induktive Element L linear auf einen Wert Ipeak an. Für den Wert von Ipeak gilt die folgende Gleichung: Ipeak = Vin · Ton/Lo, wobei Lo die Induktivität des induktiven Elements L ist.
Am Ende der Zeitspanne Ton wird das Schaltelement Q1 vom Schaltungsteil I nichtleitend gemacht. Während des übrigen Teils der Periode des Steuersignals nimmt die Amplitude des durch das induktive Element L fließenden Stroms linear auf nahezu Null ab. Daher ist die Form des durch das induktive Element L fließenden Stroms dreieckig und der Mittelwert des durch das induktive Element L fließenden Stroms ist in jeder Periode des Steuersignals daher gleich Ipeak/2. Es folgt, dass für die Leistung Pin, die von dem Gleichspannungswandler aufgenommen wird, die folgende Gleichung gilt: Pin = Vin · Ipeak/2.
Unter der Annahme, dass die Spannungswandlung durch den Gleichspannungswandler verlustlos erfolgt, ist die von dem Gleichspannungswandler (Vout Iout) an die LED-Matrix gelieferte Leistung gleich der von dem Gleichspannungswandler aufgenommen Leistung: Vin = Ipeak/2 = Vout · Iout, wobei Iout der durch die Ausgangsklemmen K3 und K4 fließende Strom ist.
Aus den obigen Gleichungen kann in einfacher Weise die folgende Gleichung abgeleitet werden: Ton = Iout · 2 · Lo · Vout/Vin2.
Aus dieser letzteren Gleichung ist zu erkennen, dass der Strom Iout auf einem konstanten Wert gehalten werden kann, falls die Zeitspanne Ton auf einen Wert geregelt wird, der proportional zu Vout/Vin² ist. Daher bleibt der Ausgangsstrom Iout der Schaltungsanordnung von 1 nahezu unverändert, wenn sich die Eingangsspannung Vin oder die Ausgangsspannung Vout ändert.
Im Betrieb wird das Schaltelement Q2 bei einer viel niedrigeren Frequenz ein- und ausgeschaltet als der Frequenz des Steuersignals, das das Schaltelement Q1 steuert. Während des Teil der Modulationsperiode, in dem das Schaltelement Q2 nichtleitend ist, ist die Amplitude des durch die Ausgangsklemmen fließenden Stroms Iout gleich Null. Daher ist die Amplitude des durch die Ausgangsklemmen fließenden Stroms Iout nahezu rechteckförmig moduliert. Der Lichtstrom der LED-Matrix wird durch den Lichtsensor LS überwacht und ein den Mittelwert dieses Lichtstroms repräsentierendes Signal wird vom Schaltungsteil IIIa generiert. Im Schaltungsteil IIIa wird dieses Signal mit einem Bezugssignal verglichen, das ebenfalls vom Schaltungsteil IIIa generiert wird und dem gewünschten Mittelwert des Lichtstroms entspricht. Das Tastverhältnis des Signals, das den leitenden Zustand von Schaltelement Q2 steuert, oder anders gesagt, das Tastverhältnis der Modulation der Ausgangsstromamplitude wird entsprechend dem Ergebnis des Vergleichs eingestellt. Daher wird der Mittelwert des Lichtstroms auf einen nahezu konstanten Pegel geregelt. Es sei bemerkt, dass, wenn das Schaltelement Q2 leitend gemacht wird (in jeder Periode der Modulation), die durch das Schaltungsteil I realisierte Vorwärtsregelung des Ausgangsstroms schnell genug ist, um zu garantieren, dass die Amplitude von Iout in verhältnismäßig kurzer Zeit von nahezu Null auf einen konstanten Wert ansteigt. Im Gegensatz zu einer viel langsameren Regelschleife mit Stromrückkopplung ist es diese schnelle Regelung, die es zulässt, dass die Mittel III zum Modulieren der Amplitude von Iout Teil der Steuereinheit sind, sodass ein "Zerhacker", der Störung und verringerten Wirkungsgrad bewirkt, entfallen kann.
2 zeigt das Schaltungsteil I der in 1 gezeigten Ausführungsform mehr im Detail. In 2 ist K5 eine Klemme, die mit der Eingangsklemme K1 verbunden ist und K6 ist eine Klemme, die mit der Eingangsklemme K2 verbunden ist, sodass im Betrieb die Spannung Vin zwischen Klemmen K5 und K6 anliegt. Die Klemmen K5 und K6 sind mit Hilfe einer Reihenschaltung aus den ohmschen Widerständen R1 und R3 und mit Hilfe einer Reihenschaltung aus dem ohmschen Widerstand R5, Zenerdiode D3, Transistor Q3 und Kondensator C3 verbunden. Der ohmsche Widerstand R3 wird durch die Zenerdiode D2 überbrückt. Eine gemeinsame Klemme des ohmschen Widerstandes R3 und der Zenerdiode D2 ist mit einer Basiselektrode von Transistor Q2 verbunden. Klemme K5 ist mit Hilfe des ohmschen Widerstandes R2 mit einer Emitterelektrode von Transistor Q3 verbunden. Kondensator C3 wird über ein Schaltelement Q4 überbrückt. Eine Steuerelektrode des Schaltelements Q4 ist mit der Ausgangsklemme von Schaltungsteil CC verbunden. Die ohmschen Widerstände R1, R2, R3 und R5, Zenerdioden D2 und D3 und der Transistor Q3 sind so dimensioniert, dass sie zusammen eine Stromquelle bilden, die zum Liefern eines Stroms dimensioniert ist, der proportional zu Vin² ist. Die Klemme K8 ist mit der Ausgangsklemme K3 verbunden. Die Klemme K8 ist mit Hilfe einer Reihenschaltung aus ohmschen Widerständen R7 und R10 auch mit der Klemme K6 verbunden. Im Betrieb liegt die Spannung Vout an dieser Reihenschaltung an. Eine gemeinsame Klemme des ohmschen Widerstandes R7 und des ohmschen Widerstandes R10 ist mit einer ersten Eingangsklemme des Komparators COMP verbunden. Eine gemeinsame Klemme des Transistors Q3 und des Kondensators C3 ist mit einer zweiten Eingangsklemme des Komparators COMP verbunden. K7 ist eine Komparatorausgangsklemme, die mit der Steuerelektrode von Schaltelement Q1 verbunden ist.
Die Funktionsweise des in 2 gezeigten Schaltungsteil Is ist folgendermaßen.
Wenn das Schaltungsteil CC feststellt, dass das Schaltelement Q1 leitend werden muss, ändert sich die Spannung an seiner Ausgangsklemme von niedrig auf hoch und Schaltelement Q4 wird leitend gemacht, sodass der Kondensator C3 entladen wird. Daher wird die an der zweiten Eingangsklemme des Komparators COMP anliegende Spannung niedriger als die an der ersten Eingangsklemme des Komparators anliegende Spannung, sodass die an der Komparatorausgangsklemme K7 anliegende Spannung hoch wird und das Schaltelement Q1 leitend gemacht wird. Sobald Kondensator C3 entladen ist, wird das Schaltelement Q4 wieder nichtleitend und die Stromquelle, die einen Strom liefert, der proportional zu Vin² ist, lädt den Kondensator C3. Solange die Spannung am Kondensator C3 niedriger ist als die Spannung an der ersten Eingangsklemme des Komparators COMP, ist die Spannung an der Ausgangsklemme des Komparators hoch und das Schaltelement Q1 wird in einem leitenden Zustand gehalten. Die Spannung an der Ausgangsklemme des Komparators wird niedrig und daher wird das Schaltelement Q1 nichtleitend, wenn die Spannung am Kondensator C3 gleich der Spannung an der ersten Eingangsklemme des Komparators COMP wird. Da der Strom, der den Kondensator C3 lädt, proportional zu Vin² ist und die Spannung an der ersten Eingangsklemme proportional zu Vout, folgt, dass Ton proportional zu Vout/Vin² ist. Die Stromquelle ist so entworfen, dass sie für eine Verwendung mit zwei verschiedenen Werten von Vin, wie z.B. 12 V und 24 V, geeignet ist. Beim niedrigsten Wert der beiden verschiedenen Werte von Vin ist nur die Zenerdiode D2 und nicht die Zenerdiode D3 leitend. Daher ist der von der Stromquelle gelieferte Strom der durch den ohmschen Widerstand R2 fließende Strom. Beim höchsten der beiden verschiedenen Werte von Vin sind beide Zenerdioden leitend und der von der Stromquelle gelieferte Strom ist die Summe der durch die ohmschen Widerstände R2 und R5 fließenden Ströme.
Es sollte bemerkt werden, dass die Stromquelle im Schaltungsteil I in 2 so entworfen ist, dass der Strom, den sie liefert, nur in guter Näherung und nicht genau proportional zu Vin² ist. Weiterhin wird Vin häufig von einer Batterie geliefert und wird sich daher nur in einem begrenzten Bereich ändern. Deshalb ist es nur notwendig, dass die Stromquelle einen Strom liefert, der ungefähr proportional zu Vin² ist, für Werte von Vin, die sich nicht allzu stark (beispielsweise nur um 10% oder höchstens 20%) vom Mittelwert von Vin unterscheiden. Für den Fall, dass beispielsweise die Stromquelle für einen Mittelwert von Vin entworfen ist, der gleich 12 V ist, ist es in den meisten praktischen Fällen vollkommen ausreichend, wenn die Stromquelle einen Strom liefert, der für Werte von Vin im Bereich 10,8 V < Vin < 13,2 V ungefähr proportional zu Vin² ist. Ebenso werden für den Fall, dass die Stromquelle für zwei verschiedene Mittelwerte von Vin entworfen ist, wie z.B. 12 V und 24 V, zufriedenstellende Ergebnisse erhalten, wenn die Stromquelle nur einen Strom liefert, der ungefähr proportional zu Vin² ist, für Werte von Vin beispielsweise im Bereich 10,8 V < Vin < 13,2 V und für Werte von Vin beispielsweise im Bereich 21,6 V < Vin < 26,4 V.
Bei einer praktischen Ausführungsform der in 1 und 2 gezeigten Schaltungen zeigte sich, dass eine Schwankung von Vin um 10% bewirkte, dass sich der Ausgangsstrom Iout um weniger als 3% änderte. Ebenso bewirkte eine Schwankung von Vin um 20% eine Änderung des Ausgangsstroms Iout um weniger als 5%. Falls die Mittel I nicht vorhanden wären oder, anders ausgedrückt, falls Ton des Schaltelements Q1 unverändert bliebe, würde eine Schwankung der Eingangsspannung Vin um 10 % zu einer Änderung des Ausgangsstroms um 20% führen, während eine Schwankung der Eingangsspannung Vin um 20% zu einer Änderung des Ausgangsstroms Iout um 40% führen würde.

Claims

Schaltungsanordnung zum Speisen einer LED-Matrix mit – Eingangsklemmen zum Anschluss an eine Spannungsversorgungsquelle, – Ausgangsklemmen zum Anschluss an die LED-Matrix, – einem zwischen die Eingangsklemmen und die Ausgangsklemmen geschalteten Gleichspannungswandler, der ausgerüstet ist mit – einem induktiven Element L, – einem unidirektionalen Element, – einem mit dem induktiven Element und dem unidirektionalen Element gekoppelten Schaltelement, – einer mit einer Steuerelektrode des Schaltelements gekoppelten Steuereinheit zum Generieren eines hochfrequenten Steuersignals, um das Schaltelement mit hoher Frequenz leitend und nichtleitend zu machen, um dadurch den Gleichspannungswandler in der kritischen diskontinuierlichen Betriebsart zu betreiben und ausgerüstet mit Mitteln I, um den durch die Ausgangsklemmen fließenden Strom auf einen zuvor bestimmten Wert zu regeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel I mit den Eingangsklemmen und den Ausgangsklemmen gekoppelte Mittel umfassen, um die Zeitspanne Ton zu steuern, in der das Schaltelement während jeder hochfrequenten Periode des Steuersignals in einem leitenden Zustand gehalten wird, proportional zu einem mathematischen Ausdruck, der eine Funktion von Vin und Vout ist, wobei Vin die zwischen den Eingangsklemmen anliegende Spannung , und Vout die zwischen den Ausgangsklemmen anliegende Spannung ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Gleichspannungswandler ein Hochsetzsteller ist und die Mittel I Mittel umfassen, um Ton proportional zu Vout/Vin² zu steuern.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Gleichspannungswandler ein Tiefsetzsteller ist und die Mittel I Mittel umfassen, um Ton proportional zu Vout/(Vout-Vin)² zu steuern.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Gleichspannungswandler ein Sperrwandler ist, der einen Transformator mit einem Transformationsverhältnis N umfasst, und die Mittel I Mittel umfassen, um Ton proportional zu (Vin + Vout/N)Nin² zu steuern.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 4, wobei die Mittel I eine Stromquelle umfassen, die einen Strom erzeugt, der proportional zu Vin² ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, wobei die Stromquelle einen mit den Eingangsklemmen gekoppelten ersten Spannungsteiler, eine mit dem ersten Spannungsteiler gekoppelte erste Zenerdiode und ein mit der ersten Zenerdiode gekoppeltes Schaltelement umfasst.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, wobei die Stromquelle eine zweite Zenerdiode umfasst.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, 6 oder 7, wobei die Mittel I weiterhin umfassen – einen mit der Stromquelle gekoppelten Kondensator und – einen Komparator, der ausgerüstet ist mit – einer mit dem Kondensator gekoppelten ersten Komparatoreingangsklemme, – einer mit einer Ausgangsklemme eines mit den Ausgangsklemmen der Schaltungsanordnung gekoppelten zweiten Spannungsteilers gekoppelten zweiten Komparatoreingangsklemme und – einer mit der Steuerelektrode des Schaltelements gekoppelten Komparatorausgangsklemme.
Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit mit Mitteln III zum im Wesentlichen rechteckförmigen Modulieren der Amplitude des durch die Ausgangsklemmen fließenden Stroms ausgerüstet ist.
Flüssigkristallanzeigeeinheit, ausgerüstet mit einer durch eine LED-Matrix gebildeten Hintergrundbeleuchtung und mit einer Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.