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1. WO2008086891 - SCHALTUNGSANORDNUNG UND VERFAHREN ZUR ERHÖHUNG DER SICHERHEIT EINES ELEKTRONISCHEN BETRIEBSGERÄTES

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]
Beschreibung

Schaltungsanordnung und Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit eines elektronischen Betriebsgerätes.

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft elektronische Betriebsgeräte, die an Netzspannung betrieben werden. Diese Geräte verfügen normalerweise über einen Netzeingangsfilter, der aus Kondensatoren und induktiven Bauteilen besteht. Üblicherweise sind in diesem Netzfilter auch sogenannte X-Kondensatoren enthalten, das sind Kondensatoren die zwischen den Wechselstromanschlüssen liegen.

Wenn ein Betriebsgerät von der Netzspannung getrennt wird, behalten diese Kondensatoren für eine gewisse Zeit ihre Spannung, somit besteht für einen Anwender, z.B. einen Elektriker, die Gefahr eines Stromschlags beim Berühren der betriebsgeräteseitigen Netzklemmen. Daher gibt es in einigen Ländern eine Vorschrift, die vorschreibt dass die Spannung an den betriebsgeräteseitigen Netzklemmen innerhalb kurzer Zeit auf eine ungefährliche Spannung abgesunken sein muss.

Stand der Technik

Um diese Vorschrift einzuhalten gibt es im Stand der Technik 2 verschiedene Ansätze. Der eine Ansatz besteht darin die X-Kondensatoren so klein zu wählen, dass diese mit dem geringen Stromverbrauch im Stand By des Gerätes, d.h. wenn die Lampen ausgeschaltet sind, in der vorgeschriebenen Zeit entladen werden.

Die andere Möglichkeit besteht darin, den an sich geringen Stand By Verbrauch eines modernen elektronischen Betriebsgerätes künstlich zu erhöhen um die Kondensatoren in der vorgeschriebenen Zeit zu entladen.

Beide Ausführungsformen besitzen aber Nachteile. Wenn die Kondensatoren zu klein gewählt werden, können sie ihrer eigentlichen Aufgabe, Netzstörungen und Hochspannungspulse auszufiltern nicht mehr gerecht werden. Die Folge sind Ausfälle der elektronischen Betriebsgeräte aufgrund von Überspannungen im Stromnetz. Auch können unter Umständen Störungen, die vom elektronischen Betriebsgerät verursacht werden nicht mehr genügend gefiltert werden, so dass geltende EMV-Vorschriften (EMV=elektromagnetische Verträglichkeit) nicht mehr eingehalten werden können.

Werden die Kondensatoren ausreichend groß gewählt, so muss der an sich sehr geringe Stromverbrauch des Betriebsgerätes im Stand By künstlich erhöht werden, was sich negativ auf den Gesamtstromverbrauch und letztlich auch auf die Umwelt auswirkt.

Als zusätzliches Problem erweist sich noch ein Stützkondensator hinter dem Gleichrichter, der bei sehr vielen Betriebsgeräten vorgesehen ist und die gleichgerichtete Wechselspannung glätten soll. Um diese Aufgabe zu erfüllen wird der Kondensator sehr groß dimensioniert. Da er den X-Kondensatoren über den Gleichrichter parallelgeschaltet ist, muss er durch den Stand By Verbrauch gleichzeitig mit den X-Kondensatoren entladen werden, um die vorgeschriebene Norm einhalten zu können.

Aufgabe

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren anzugeben, bei dem die X-Kondensatoren genügend groß gewählt werden können ohne den Stand By Verbrauch des Betriebsgerätes dauerhaft er-höhen zu müssen.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9. Bei dem erfindungsgemäßen Betriebsgerät handelt es sich um ein Gerät, dass permanent mit der Netzspannung verbunden ist und ü-ber eine Steuerschnittstelle die Lampe oder die Lampen ein- und ausschaltet. Sind die Lampen ausgeschaltet befindet sich das Gerät im sogenannten Stand By. In diesem Zustand wird die Spannung an den Netzeingangsklemmen per-manent oder periodisch überwacht. Wird das Abklemmen der Netzspannung detektiert, so wird ein geeigneter Verbraucher für eine definierte Zeitspanne konstant oder getaktet eingeschaltet. Dabei sind die Verlustleistung des Verbrauchers und die Länge der definierten Zeitspanne so abgestimmt, dass die in den Kondensatoren gespeicherte Energie verbraucht wird, und die Spannung, die an den Netzeingangsklemmen des elektronischen Betriebsgeräts anliegt schnell abgebaut wird. Insbesondere sind die Verlustleistung des Verbrauchers und die Länge der definier-ten Zeitspanne so bemessen, dass die Spannung, die an den Netzeingangsklemmen des elektronischen Betriebsgeräts anliegt so schnell abgebaut wird dass die verschiedenen geltenden Sicherheitsvorschriften eingehalten werden.

Durch diese Schaltungsanordnung erhält man die Vorteile, die X-Kondensatoren so groß wählen zu können wie es notwendig ist, und gleichzeitig die Stromaufnahme im Stand By Zustand des Betriebsgerätes so klein wie möglich hal-ten zu können.

Kurze Beschreibung der Zeichnung (en)

Fig. 1 Schaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, mit Netzeingangsklemmen (3), einem Netz-eingangsfilter (1), einem Gleichrichterteil mit Filterkondensator (2), sowie einem Gleichspannungswandler (4) .

Der Netzeingangsfilter (1) besteht aus zwei X-Kondensatoren (XCl, XC2) und einer Drossel. Nach dem Netzeingangsfilter (1) kommt ein Gleichrichterteil (2) mit nachfolgendem Glättungskondensator (Cl). Die geglättete Spannung wird von einem Gleichspannungswandler (4), der einen Schalttransistor (Ql) enthält aufbereitet. Zur Detektion der Netzspannung dient ein Spannungsteiler (5), der die Spannung am Glättungskondensator (Cl) abgreift. Alternativ kann die Spannung aber auch an einem der X-Kondensatoren (XCl, XC2) abgegriffen werden. Der Ausgang des Spannungsteilers ist an einen Eingang eines vorhandenen MikroControllers (Ul) geschaltet. Ein Ab-schalten der Netzspannung kann durch einen Vergleich mit einem Schwellwert, der unterschritten werden muss detek-tiert werden. Alternativ kann auch die Größe des Spannungsabfalls (dU/dT) detektiert werden. Die Detektion des Abschaltens der Netzspannung erfolgt dann, wenn der Span-nungsabfall ein bestimmtes Maß übersteigt. Es können aber auch beide Verfahren miteinander verknüpft werden um die Geschwindigkeit und die Sicherheit der Erkennung zu erhöhen. Eine dritte Möglichkeit besteht darin zu erkennen, ob grundsätzlich eine Wechselspannung an den Klemmen an-liegt oder nicht. Da dies unabhängig vom Stand By Verbrauch und vom Ladezustand der Kondensatoren erfolgen kann, ist diese Methode vor allem bei sehr geringem Stand By Verbrauch des elektronischen Betriebsgerätes sinnvoll, und kann die Geschwindigkeit und die Sicherheit der Er-kennung erhöhen.

Da diese Detektion vor allem im Stand By Betrieb erfolgt, kann sie leicht durch den schon vorhandenen Mikrocontrol-ler (Ul) übernommen werden.

Ist ein Netzaus erkannt, wird der Spannungswandlertransistor Ql für eine sehr kurze Zeit (wenige ms) eingeschaltet, um die in den Kondensatoren gespeicherte Energie schnell zu verbrauchen. Es besteht die Möglichkeit den Spannungswandler konstant eingeschaltet zu lassen. Er kann aber auch getaktet werden, um den resultierenden Strom nicht zu groß werden zu lassen. Auf diese Weise können in der Schaltung schon vorhandene Komponenten verwendet werden, so dass keine zusätzlichen Kosten entstehen. Auch ein Spannungsteilerabgriff am Glättungskonden-sator Cl ist in vielen Betriebsgeräten schon vorhanden, so dass auch hier keine zusätzlichen Kosten verursacht werden .

Es wäre aber auch denkbar einen geeigneten Verbraucher direkt parallel zu den X-Kondensatoren zu schalten. Dies hätte den Vorteil, dass der hinter dem Gleichrichter liegende Glättungskondensator nicht mit entladen werden muss, da er die Klemmenspannung nicht beeinflusst.