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Dokumentenidentifikation EP1331714 04.09.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 1331714
Titel Verfahren zur Netzteilkondensator-Entladung
Anmelder Diehl AKO Stiftung & Co. KG, 88239 Wangen, DE
Erfinder Otto, Michael, 90530 Wendelstein, DE;
Grundl, Peter, 90491 Nürnberg, DE
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, SI, SK
Sprache des Dokument DE
EP-Anmeldetag 23.01.2003
EP-Aktenzeichen 030014971
EP-Offenlegungsdatum 30.07.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.09.2003
IPC-Hauptklasse H02H 3/14

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entladung eines Kondensators eines Kondensatornetzteils nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Schaltung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Beim Abschalten bzw. Abtrennen der Netzspannung von einem Kondensatornetzteil (z. B. durch Ausstecken des Netzkabels aus der Steckdose) liegt an den Anschlüssen des Gerätesteckers kurzfristig eine Spannung an, da der Kondensator des Kondensatornetzteils noch nicht entladen ist.

Um die Sicherheit beim Umgang mit solchen Geräten zu gewährleisten, muss dafür gesorgt werden, dass sich der Netzteilkondensator möglichst schnell entlädt. Dies wird durch Parallelschalten eines Widerstands, über den eine schnelle Entladung erfolgen kann, zum Netzteilkondensator erreicht.

Die Parallelschaltung dieses Entladewiderstands hat allerdings den Nachteil, dass im normalen Betrieb des Kondensatornetzteils ständig Strom über den Entladewiderstand fließt. Dadurch entsteht eine nicht unbeachtliche Verlustleistung.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren zur Entladung eines Netzteilkondensators sowie eine Schaltung zur Durchführung dieses Verfahrens ohne den genannten Nachteil zu schaffen.

Dies wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. eine Schaltung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 erreicht. Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 sowie 5 bis 7 erläutert.

Über die Wirkverbindung der Steuereinheit mit dem Stromnetz bzw. dem Kondensatornetzteil "erkennt" die Steuereinheit, wenn die Netzspannung abgeschaltet bzw. abgetrennt wird. Da sie nach Netzabschaltung/-abtrennung noch kurze Zeit weiterarbeiten kann, kann die Steuerschaltung noch einen Schalter betätigen, über welchen der Netzteilkondensator kurzgeschlossen wird. Dadurch kann der dem Netzteilkondensator parallel geschaltete Entladewiderstand entfallen, wodurch das Entstehen von Verlustleistung durch einen Stromfluss über den Entladewiderstand im normalen Betrieb des Kondensatornetzteils verhindert wird.

Vorzugsweise wird der Netzteilkondensator über eine der Spannungsstabilisierung des Kondensatornetzteils dienende Zener-Diode, einen geschlossenen Lastschalter des elektrischen Verbrauchers sowie den elektrischen Verbraucher selbst kurzgeschlossen.

Die Wirkverbindung zwischen der Steuereinheit und dem Stromnetz bzw. dem Kondensatornetzteil erfolgt bevorzugt über eine Pegelanpassungsschaltung.

Die Schaltung zur Durchführung des Verfahrens weist ein Kondensatornetzteil mit Netzteilkondensator und eine mit dem Stromnetz bzw. dem Kondensatornetzteil wirkverbundene Steuereinheit auf, wobei über die Wirkverbindung in der Steuereinheit das Abschalten bzw. Abtrennen der Netzspannung erkennbar ist und der Netzteilkondensator von der Steuereinheit bei Erkennen einer Netzabschaltung bzw. -abtrennung zumindest für kurze Zeit kurzgeschlossen werden kann.

Vorzugsweise wird die Steuereinheit durch einen Mikroprozessor und die Wirkverbindung zwischen Steuereinheit und Stromnetz bzw. Kondensatornetzteil über eine Pegelanpassungsschaltung gebildet.

Weiterhin ist vorgesehen, dass der Netzteilkondensator über einen bevorzugt als Zener-Diode ausgebildeten Spannungsstabilisator, einen von der Steuereinheit schließbaren Lastschalter des elektrischen Verbrauchers und den elektrischen Verbraucher selbst kurzgeschlossen wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

  • Figur 1 eine Schaltung nach dem Stand der Technik und
  • Figur 2 eine Schaltung gemäß der Erfindung.

Eine Schaltung gemäß dem Stand der Technik (Fig. 1) enthält ein Kondensatornetzteil, bestehend aus einem Kondensator 1 (Netzteilkondensator), einer Diode 2 als Gleichrichter, einer Zener-Diode 3 zur Spannungsstabilisierung sowie einen Kondensator 4 zur Glättung der gleichgerichteten Spannung. Das Kondensatornetzteil ist mit seinen Anschlüssen 5.1 und 5.2 an ein 230-V-Wechselstromnetz angeschlossen und versorgt einen Mikroprozessor 6 mit elektrischer Energie. Die Zener-Diode 3 ist so gewählt, dass ihre Durchbruchsspannung der Versorgungsspannung des Mikroprozessors (üblicherweise zwischen 3 und 5 V) entspricht. Der Mikroprozessor 6 steuert über einen Zwischenwiderstand 7 einen elektronischen Schalter 8 (z. B. einen Triac), welcher einen Verbraucher 9 an die Netzwechselspannung anschließt.

Um eine ausreichend schnelle Entladung des Netzteilkondensators bei Abschaltung bzw. Abtrennung der Netzspannung vom Kondensatornetzteil zu erreichen, ist dem Netzteilkondensator 1 ein Entladewiderstand 10 parallel geschaltet. Bei einer Kapazität des Netzteilkondensators 1 von 1,5 µF und einer Netzspannung von 230 V beträgt der Widerstand des Entladewiderstands 10 üblicherweise etwa 220 kOhm. Damit entsteht beim Betrieb des Kondensatornetzteils nach der Gleichung P = U *U / R eine Verlustleistung von etwa 240 mW durch den bei Anlegen der Netzspannung ständig über den Entladewiderstand fließenden Strom.

In der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Schaltung (Fig. 2) wird auf den Entladewiderstand 10 verzichtet. Dagegen ist eine Pegelanpassungsschaltung 11 vorgesehen, welche zum einen über einen Knoten 12 mit der Netzspannung und zum anderen über einen Anschluss 13 des Mikroprozessors 6 mit diesem wirkverbunden ist. Die Pegelanpassungsschaltung nimmt die Netzspannungs-Wellen auf, setzt deren Spannungsamplitude von 230 V auf einen für den Mikroprozessor 6 passenden Wert (üblicherweise zwischen 3 und 5 V) herab und leitet die heruntergesetzten Wellen über den Anschluss 13 an den Mikroprozessor 6 weiter.

Wenn nun die Netzspannung abgeschaltet bzw. abgetrennt wird, liegt am Eingang 13 des Mikroprozessors kein entsprechendes Signal mehr an. Da der Mikroprozessor 6 auch nach Netzabschaltung bzw. -abtrennung (u. a. wegen der Aufladung des Glättungskondensators 4) noch über eine kurze Zeitdauer (üblicherweise zwischen 100 und 200 ms) weiterarbeitet, erkennt er das Ausbleiben des Signals am Anschluss 13 und schaltet über den Vorwiderstand 7 den elektronischen Schalter 8 durch, so dass der Netzteilkondensator 1 gemäß der gestrichelten Linie 14 in Fig. 2 über die Zener-Diode 3, den elektronischen Schalter 8 und den Verbraucher 9 kurzgeschlossen und damit entladen wird.

Auf diese Weise ist eine schnelle und wirkungsvolle Entladung des Netzteilkondensators 1 gewährleistet, so dass bei einer Abschaltung bzw. Abtrennung der Netzspannung die an den Anschlüssen 5.1 und 5.2 anliegende Spannung, die durch die Aufladung des Netzteilkondensators 1 hervorgerufen wird, sehr schnell abklingt.

Anwendung findet die Erfindung bei allen denkbaren elektrischen und elektronischen Geräten, bei denen ein Kondensatornetzteil zur Stromversorgung einer Steuerungseinheit benutzt wird. Als Beispiel seien hier lediglich Kühl- und Tiefkühlgeräte genannt, bei denen durch die Erfindung die vom VDE geforderte Sicherheitsbedingung erfüllt wird, dass die Spannung am Gerätestecker eine Sekunde nach der Netztrennung (durch Ausstecken des Gerätes) maximal 34 V betragen darf. Gleichzeitig wird durch die genannte Vermeidung der Verlustleistung die Wirkleistungsaufnahme der Steuerung der entsprechenden Geräte reduziert.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Entladung eines Kondensators (1) eines Kondensatornetzteils bei Abschaltung oder Abtrennung einer Netzspannung, wobei das Kondensatornetzteil der Stromversorgung einer Steuereinheit (6) aus einem Stromnetz und die Steuereinheit (6) der Ansteuerung eines elektrischen Verbrauchers (9) dient,

    dadurch gekennzeichnet,

    dass die Steuereinheit (6) mit dem Stromnetz oder dem Kondensatornetzteil derart wirkverbunden ist, dass sie das Abschalten und/oder Abtrennen der Netzspannung erkennt, und die Steuereinheit (6) den Netzteilkondensator (1) bei Erkennen einer Netzabschaltung/-abtrennung kurzschließt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,

    dadurch gekennzeichnet,

    dass der Netzteilkondensator (1) über eine Zenerdiode (3), die der Spannungsstabilisierung des Kondensatometzteils dient, über einen geschlossenen Lastschalter (8) des elektrischen Verbrauchers (9) und über den elektrischen Verbraucher (9) kurzgeschlossen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

    dadurch gekennzeichnet,

    dass die Wirkverbindung zwischen der Steuereinheit (6) und dem Stromnetz oder dem Kondensatornetzteil über eine Pegelanpassungsschaltung (11) erfolgt.
  4. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

    dadurch gekennzeichnet,

    dass das Kondensatornetzteil einen Netzteilkondensator (1) aufweist, dass die Steuereinheit (6) einen mit dem Stromnetz oder dem Kondensatornetzteil wirkverbundenen Anschluss (13) aufweist, über den das Abschalten und/oder Abtrennen der Netzspannung erkennbar ist, und dass der Netzteilkondensator (1) bei Erkennen einer Netzabschaltung/-abtrennung durch die Steuereinheit (6) kurzschließbar ist.
  5. Schaltung nach Anspruch 4,

    dadurch gekennzeichnet,

    dass die Steuereinheit (6) durch einen Mikroprozessor gebildet ist und die Wirkverbindung der Steuereinheit (6) mit dem Stromnetz oder dem Kondensatometzteil über eine Pegelanpassungsschaltung (11) erfolgt.
  6. Schaltung nach Anspruch 4 oder 5,

    dadurch gekennzeichnet,

    dass der Netzteilkondensator (1) über einen vorzugsweise als Zener-Diode (3) ausgeführten Spannungsstabilisator, über einen von der Steuereinheit (6) schließbaren Lastschalter (8) des elektrischen Verbrauchers (9) und über den elektrischen Verbraucher (9) kurzschließbar ist.






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