DE102016215360A1 - Schaltung zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (EMI) und zur Erhöhung eines Spitzenleistungspegels durch Impulsmodifikation - Google Patents

Schaltung zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (EMI) und zur Erhöhung eines Spitzenleistungspegels durch Impulsmodifikation Download PDF

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Abstract

Eine Schaltung zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (EMI) enthält einen Signaleingang, einen Signalausgang, eine Impulszahl-Steuereinheit, eine Bereitschaftsleistungs-Verringerungseinheit, eine Impulsserien-Verzögerungseinheit und eine Temperaturerfassungseinheit. Eine Wechselstrom(AC)-Eingabe wird dem Signaleingang zugeführt, und das modifizierte Signal wird von dem Signalausgang gezogen. Die Impulszahl-Steuereinheit und die Impulsserien-Verzögerungseinheit modifizieren die Impulse des Impulsbreiten-Modulationsprozesses so, dass der Gesamtwirkungsgrad der Schaltung erhöht wird. Im Besonderen erhöht die Impulszahl-Steuereinheit die Anzahl der Impulse pro Zyklus so, dass zusätzliche Leistung an die Ausgangslast übertragen wird. Demgegenüber verschiebt die Impulsserien-Verzögerungseinheit die Anfangszeit einer Serie von Intervallen so, dass die Gesamtemission verringert wird. Die Bereitschaftsleistungs-Verringerungseinheit unterbricht die Leistung, wann eine Schaltungsüberlastung auftritt.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine elektronische Schaltung, die zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (electromagnetic interference, EMI) entwickelt worden ist. Genauer gesagt, die elektronische Schaltung der vorliegenden Erfindung modifiziert die Impulse eines Impulsbreiten-Modifikationsprozesses, um elektromagnetische Störungen zu verringern und einen Spitzenleistungspegel in einem Wechselstrom(AC)-/Gleichstrom(DC)-Schaltnetzteil zu erhöhen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Hauptabsicht des Vorliegenden besteht darin, elektromagnetische Störungen (EMI), die durch Leitungs- und abgestrahlte Emission verursacht werden, durch einen Prozess zum Modifizieren der Impulse von einem Impulsbreiten-Modulationsprozess zu verringern. Die vorliegende Erfindung erhöht darüber hinaus die Spitzenleistungspegel, was zu einem erhöhten Wirkungsgrad führt. Herkömmliche Schaltnetzteile nutzen einen Prozess einer kontinuierlichen Impulsbreitenmodulation (pulse width modulation, PWM). Demgegenüber modifiziert die vorliegende Erfindung die Impulse des PWM-Prozesses durch Aufteilen der Impulse des PWM-Prozesses in verschiedene Gruppen. Darüber hinaus modifiziert die vorliegende Erfindung die Impulse des PWM-Prozesses während einer zweiten Hälfte der gleichgerichteten Wellenform durch Verschieben der Anfangszeit der Impulse in einem Zeitbereich. Daraus resultierend wird die Schaltspitzenenergie der Wellenform entlang des Zeitbereichs verteilt. Zusätzlich erhöht die vorliegende Erfindung die Anzahl von Impulsen einer Wellenform so, dass der Ausgangslast nach Bedarf mehr Leistung zugeführt werden kann.
  • Durch Modifizieren der Impulse des PWM-Prozesses widmet sich die vorliegende Erfindung einer Reihe von Problemen, die bei den bestehenden Schaltnetzteilschaltungen weit verbreitet sind. Wenn große Schaltspitzen während eines Schaltens als Störsignale auftreten, wie zuvor erwähnt, werden die Störsignale zu den AC-Eingangsleitungen zurückgeleitet und darüber hinaus in die Luft abgestrahlt, wodurch EMI verursacht werden. Daher ist eine externe Filterschaltung erforderlich, um die Vorgaben der elektromagnetischen Verträglichkeit (electromagnetic compatibility, EMC) zu erfüllen. Genauer gesagt, die vorliegende Erfindung beendet einen Schaltvorgang während der Ladephase eines Kondensators und lässt lediglich während der Entladephase des Kondensators zu, dass ein Schalten stattfindet. Dadurch blockiert die vorliegende Erfindung Störsignale durch eine Diode, was darüber hinaus die Notwendigkeit einer großen und kostspieligen externen Filterschaltung beseitigt.
  • Nahezu alle Schaltnetzteile verwenden Elektrolytkondensatoren, die einen Teil ihrer Kapazität bei niedrigen Temperaturen verlieren. Im Besonderen wenn die Temperatur unter einen bestimmten Wert fällt, arbeitet die Vorrichtung, an der der Kondensator verwendet wird, möglicherweise nicht mit ihrer vollen Leistungsfähigkeit. Daher ist der Bedarf an einem Verfahren, das die Vorrichtung dabei unterstützt, bei sehr niedrigen Temperaturen mit ihrer vollen Leistungsfähigkeit zu arbeiten, klar ersichtlich.
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, sich den oben genannten Problemen zu widmen. Genauer gesagt, die vorliegende Erfindung stellt eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung vor, die EMI verringert und einen Spitzenleistungspegel durch Impulsmodifikation erhöht. Im Besonderen weist die vorliegende Erfindung die Fähigkeit auf, einen diskontinuierlichen Satz von Impulsen zu empfangen und die Anfangszeit einer Serie von Impulsen pro Zyklus zu verschieben. Des Weiteren weist die vorliegende Erfindung die Fähigkeit auf, die Anzahl von Impulsen entsprechend den Lastanforderungen zu erhöhen. In einer weiteren Perspektive weist die vorliegende Erfindung eine geringe Größe auf, was vorteilhaft ist, wenn die vorliegende Erfindung innerhalb einer Vorrichtung eingesetzt wird. im Gegensatz zu herkömmlichen Schaltnetzteilen stellt die vorliegende Erfindung minimale Störungen und eine höhere Spitzenleistung bereit, wenn sie in einer drahtlosen Schaltung verwendet wird. Zusätzlich passt die vorliegende Erfindung den Betriebsmodus entsprechend der Temperatur so an, dass niedrige Temperaturen keine Auswirkungen auf die Gesamtfunktionalität der Vorrichtung haben, an der die vorliegende Erfindung verwendet wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1A ist ein Schaltplan der vorliegenden Erfindung und der EMI-Verringerungsschaltung.
  • 1B ist ein Schaltplan, der die Anschlussbelegungen der vorliegenden Erfindung und der EMI-Verringerungsschaltung veranschaulicht.
  • 2 ist ein weiterer Schallplan der vorliegenden Erfindung und der EMI-Verringerungsschaltung.
  • 3 veranschaulicht die resultierende Verschiebung von der Impulsserien-Verzögerungseinheit.
  • 4 veranschaulicht die Schwankungen im Ausgangsstrom und der Ausgangsspannung entsprechend der Anzahl von Impulsen, die durch die Impulszahl-Steuereinheit erzeugt werden.
  • 5 veranschaulicht die Impulszahl-Steuereinheit und die damit in Zusammenhang stehenden Komponenten der vorliegenden Erfindung.
  • 6 veranschaulicht die Bereitschaftsleistungs-Verringerungseinheit und die Temperaturerfassungseinheit, die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
  • 7 veranschaulicht die Schaltzeiträume des Kondensators.
  • Ausführliche Beschreibungen der Erfindung
  • Sämtliche Veranschaulichungen der Zeichnungen dienen zum Beschreiben ausgewählter Versionen der vorliegenden Erfindung und sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränken.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Schaltung zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (EMI) und zur Erhöhung eines Spitzenleistungspegels vor. Im Gegensatz zu sonstigen EMI-Verringerungsschaltungen konzentriert sich die vorliegende Erfindung auf eine Impulsmodifikation, um EMI zu verringern. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die vorliegende Erfindung ein kleines Schaltnetzteil mit einem Wechselstrom(AC)-Eingang in einem Bereich von 90 V bis 475 V auf. Darüber hinaus weist die vorliegende Erfindung eine geringe Größe auf, was ermöglicht, dass die vorliegende Erfindung in einem breiten Spektrum von Schaltungen verwendet wird, in dem Größe, Wirkungsgrad und Zuverlässigkeit entscheidend sind.
  • Wie in 1A, 1B und 2 veranschaulicht, weist die vorliegende Erfindung einen Signaleingang 1, einen Signalausgang 2, eine Lastleitung 3, eine Impulszahl-Steuereinheit 4, eine Bereitschaftsleistungs-Verringerungseinheit 5 und eine Impulsserien-Verzögerungseinheit 14 auf. Der Signaleingang 1 zieht Strom von dem AC-Eingang der EMI-Verringerungsschaltung in die vorliegende Erfindung. Daher wird der Signaleingang 1 als Eintrittsstelle für das Signal genutzt. Der Signaleingang 1 teilt sich in zwei Pfade, wobei es sich bei einem Pfad um die Lastleitung 3 handelt. Darüber hinaus ist der Signaleingang 1 elektronisch mit der Lastleitung 3 verbunden. Die Lastleitung 3 ist durch die Bereitschaftsleistungs-Verringerungseinheit 5 elektronisch so integriert, dass die Bereitschaftsleistungs-Verringerungseinheit 5 den Stromfluss durch die Lastleitung 3 direkt beeinflussen kann. Die Bereitschaftsleistungs-Verringerungseinheit 5 unterbricht die Leistungszufuhr zu der vorliegenden Erfindung, wenn die Spannung oberhalb eines vordefinierten Werts liegt. Genauer gesagt, die Leistungszufuhr der vorliegenden Erfindung wird so gesteuert, dass die Leistungszufuhr mehr als die maximal mögliche Last beträgt. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die maximal mögliche Last etwa ein Drittel der Spitzenlast. Daraus resultierend verbessert die Bereitschaftsleistungs-Verringerungseinheit 5 den Wirkungsgrad und die Zuverlässigkeit der vorliegenden Erfindung. Die andere Leitung des Signaleingangs 1 ist mit der Impulsserien-Verzögerungseinheit 14 verbunden. Die Impulsserien-Verzögerungseinheit 14, die elektronisch mit der Lastleitung 3 verbunden ist, verschiebt den Anfangspunkt der Intervalle der Impulsbreitenmodulation (PWM) so, dass die Leitungsemission verringert wird. Darüber hinaus wird auch die abgestrahlte Emission gesenkt, da die Schaltenergie in dem Zeitbereich verteilt wird. Infolgedessen werden die Gesamtemissionspegel der vorliegenden Erfindung niedrig gehalten. Die Impulsserien-Verzögerungseinheit 14 ist außerdem elektronisch mit einem Oszillator 20 verbunden, der dazu verwendet wird, eine Dreieckswelle zu erzeugen, Der Oszillator 20 ist elektronisch mit der Impulszahl-Steuereinheit 4 verbunden. Die vorliegende Erfindung setzt außerdem eine Frequenzeinstelleinheit 28 ein, die elektronisch mit dem Oszillator 20 verbunden ist. Die Impulszahl-Steuereinheit 4 erhöht die Anzahl der Impulse für jeden Zyklus. Infolgedessen kann die Gesamtleistung, die dem System zugeführt wird, nach Bedarf erhöht werden. Darüber hinaus ist die Impulszahl-Steuereinheit 4 elektronisch mit dem Signalausgang 2 verbunden, der dazu verwendet wird, das angepasste Signal von der vorliegenden Erfindung herauszuziehen. Die vorliegende Erfindung weist des Weiteren eine Temperaturerfassungseinheit 15 auf, die elektronisch mit der Lastleitung 3 verbunden ist. Die Temperaturerfassungseinheit 15 wird dazu eingesetzt, die Funktionalität der vorliegenden Erfindung bei niedrigen Temperaturen aufrechtzuerhalten.
  • Bei herkömmlichen Schaltnetzteilsystemen kommt es zu Emissionen, die durch Schaltspitzen verursacht werden, die während eines Schaltens auftreten. Wie zuvor erörtert und in 3 veranschaulicht, verringert die Impulsserien-Verzögerungseinheit 14 eine Emission durch Verschieben der Anfangszeit einer Serie von Impulsen des PWM-Prozesses. Im Besonderen wird der Anfangspunkt von Serien von Impulsen im Vergleich zu dem Anfangspunkt des vorhergehenden Zyklus in der Zeit verschoben. Infolgedessen unterscheiden sich die Schaltspitzenstellen von einer Stelle zu der anderen so, dass die Schaltspitzenenergie entlang des Zeitbereichs so verteilt wird, dass die abgestrahlte Emission verringert wird. Obwohl die Anfangszeit verschoben wird, bleibt die Anzahl der Impulse pro Zyklus während des gesamten Prozesses dieselbe. Während der ersten Hälfte eines Zyklus ist die Ausgangs-niedriger als die Eingangsspannung, und die vorliegende Erfindung beginnt während dieses Zeitraums nicht zu schalten. Wenn die Ladung den Spitzenwert erreicht und der Kondensator beginnt, sich zu entladen, ist die Ausgangsspannung Jedoch höher als die Eingangsspannung. Wie in Graph 3 und Graph 4 von 3 dargestellt, beginnt die vorliegende Erfindung zu schalten, wenn die Ausgangsspannung höher als die Eingangsspannung ist. Wie in 7 veranschaulicht, initiiert die vorliegende Erfindung ein Schalten während der zweiten Hälfte des 180-Grad-Zyklus, wenn die Spannung eines Kondensators C1 höher als der AC-Eingang ist, da eine Mehrzahl von Gleichrichterdioden D1 in Sperrrichtung vorgespannt ist. Unter Bezugnahme zurück auf 3 stellt der Graph 1 die Kondensatoreigenschaften dar, wenn der Kondensator C1 lädt und die Mehrzahl von Gleichrichterdioden D1 Strom zu dem Kondensator C1 leitet. Demgegenüber stellt der Graph 2 von 3 den Schaltprozess dar, der während der Entladephase des Kondensators C1 stattfindet, wobei die Mehrzahl von Gleichrichterdioden D1 in Sperrrichtung vorgespannt ist. Wenn die Mehrzahl von Gleichrichterdioden D1 in Sperrrichtung vorgespannt ist, ist die Spannung des Kondensators C1 höher als die Eingangsspannung.
  • Die meisten drahtlosen Vorrichtungen benötigen eine begrenzte Menge an Leistung. Diese Vorrichtungen benötigen Jedoch zusätzliche Leistung während verschiedener Phasen des drahtlosen Datenaustauschs, insbesondere beim Übertragen eines Signals an eine weitere drahtlose Vorrichtung. Um die erforderliche Leistung zuzuführen, muss das Netzteil mit Mitteln ausgestattet sein, um die Leistung bei Bedarf zu erhöhen. Bei der vorliegenden Erfindung unterstützt die Impulszahl-Steuereinheit 4 die erforderliche zusätzliche Leistung durch Erhöhen der Anzahl von Impulsen pro Zyklus. Wie in 4 veranschaulicht, beginnt die Last mit ansteigendem Strom, Energie zu übertragen, was zu einem Abfall der Ausgangsspannung führt. Der Abfall der Ausgangsspannung führt zu einem Leistungsabfall über der Ausgangslast. Um die verringerte Spannung auszugleichen, erhöht die Impulszahl-Steuereinheit 4 die Anzahl der Impulse pro Zyklus so, dass die Gesamtleistung, die der Ausgangslast zugeführt wird, erhöht wird. Wenn zum Beispiel anfänglich 70 Impulse verwendet wurden, um 1 Watt Leistung bereitzustellen, wird die Anzahl der Impulse auf 140 Impulse erhöht, um 2 Watt Leistung bereitzustellen. Wenn sich die Ausgangsspannung bei normalen Betriebsbedingungen stabilisiert, kehrt die Anzahl der Impulse innerhalb eines kurzen Zeitraums zu 70 zurück, wie in 4 dargestellt. Im Besonderen stellt die impulszahl-Steuereinheit 4 abhängig von den Systemanforderungen innerhalb eines kurzen Zeitraums eine kurze Erhöhung der Leistung bereit. Wie aus 5 ersichtlich wird, setzt die vorliegende Erfindung ein Nicht-Und(not-and, NAND)-Gate 21 und einen zweiten Komparator 22 zusammen mit der Impulszahl-Steuereinheit 4 ein. Dabei ist ein Ausgang des Oszillators 20 elektronisch mit der Impulszahl-Steuereinheit 4 verbunden. Darüber hinaus ist die Impulszahl-Steuereinheit 4 elektronisch mit einem invertierenden Eingang 10 des zweiten Komparators 22 verbunden. Der Stromfluss zu den verbleibenden Komponenten der Schaltung wird durch einen Schalt-Feldeffekttransistor (FET) 25 gesteuert. Eine Source des Schalt-FET 25 ist elektronisch mit einem nichtinvertierenden Eingang 11 des zweiten Komparators 22 verbunden, so dass der Schalt-FET 25 in einer Source-Schaltung ist. Im Besonderen sind ein Gate, ein Drain und die Source elektronisch in einer Source-Schaltung angeordnet. Um die Impulszahl-Steuereinheit 4 weiter auszuführen, wird ein Ausgang des zweiten Komparators 22 elektronisch mit einem ersten Eingang des NAND-Gates 21 verbunden. Um den Eingang in das NAND-Gate 21 zu vervollständigen, wird der Ausgang des Oszillators 20 elektronisch mit einem zweiten Eingang des NAND-Gates 21 verbunden. Wenn der erste Eingang und der zweite Eingang erfüllt sind, wird ein Ausgang von dem NAND-Gate 21 gezogen und elektronisch mit dem Signalausgang 2 verbunden. Die vorliegende Erfindung weist des Weiteren einen Gate-Treiber 26 auf, der elektronisch zwischen dem Ausgang des NAND-Gates 21 und der Source des Schalt-FET 25 integriert ist. Der Gate-Treiber 26 wird zum Verstärken der von dem NAND-Gate 21 empfangenen Eingabe und zum Erzeugen einer hochstromigen Ansteuerungseingabe in das Gate des Schalt FET 25 eingesetzt. Die vorliegende Erfindung setzt eine Vorderflanken-Austastschaltung 27 ein, die dazu verwendet wird, eine falsche Überstromauslösung zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist die Vorderflanken-Austastschaltung 27 elektronisch zwischen der Source des Schalt-FET 25 und dem positiven Eingang des zweiten Komparators 22 integriert.
  • Wie zuvor erörtert, wird die Bereitschaftsleistungs-Verringerungseinheit 5 dazu eingesetzt, die Leistungszufuhr zu der vorliegenden Erfindung auf Grundlage der Systemanforderungen zu unterbrechen. Im Besonderen wird die Bereitschaftsleistungs-Verringerungseinheit 5 für einen Spannungsregelungskondensator C3 verwendet, der dazu verwendet wird, die Spannung über der vorliegenden Erfindung aufrecht zu erhalten. Darüber hinaus speichert der Spannungsregelungskondensator C3 Energie und führt während eines diskontinuierlichen Modus des Kondensators Leistung so zu, dass die Erzeugung zusätzlicher Wärme beseitigt wird. Daher wird der Gesamtwirkungsgrad der vorliegenden Erfindung erhöht. Beispielsweise werde angenommen, dass die AC-Eingabe 300 V und die erforderliche Spannung, damit der Spannungsregelungskondensator C3 arbeitet, 20 V beträgt. Die höhere Spannung von 300 V verringert die Zeitkonstante des Spannungsregelungskondensators C3 und lädt den Spannungsregelungskondensator C3 innerhalb eines vergleichsweise kurzen Zeitraums auf. Die Differenz von 280 V zwischen der Eingangsspannung und der Spannung über dem Spannungsregelungskondensator C3 wird Jedoch verschwendet. Um die Verschwendung von Energie zu verhindern, lädt die Bereitschaftsleistungs-Verringerungseinheit 5 den Spannungsregelungskondensator C3 nur auf, wenn es erforderlich ist, und schaltet die Leistung ab, wenn der Spannungsregelungskondensator C3 vollständig geladen ist. Dabei schaltet die Bereitschaftsleistungs-Verringerungseinheit 5 den Schalt-FET 25 ab, so dass die Energieverschwendung beseitigt wird. Daraus resultierend bleibt der Strom durch die Last konstant, und es wird keine zusätzliche Spannung über der Last angelegt, und infolgedessen wird der Gesamtwirkungsgrad der vorliegenden Erfindung verbessert. Die Bereitschaftsleistungs-Verringerungseinheit 5, die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, weist eine Stromquelle 6, eine Diode 7 und eine Spannungsmodifikationsschaltung 8 auf. Die Diode 7 steuert die Richtung des Stroms, der durch die Stromquelle 6 geliefert wird. Dabei ist die Stromquelle 6 durch die Lastleitung 3 elektronisch mit einem Eingangsanschluss der Diode 7 verbunden. Im Besonderen ist die Diode 7 für den Strom, der von der Stromquelle 6 fließt, in Durchlassrichtung vorgespannt. Wie aus 6 ersichtlich wird, ist ein Ausgangsanschluss der Diode 7 durch die Lastleitung 3 elektronisch mit dem Spannungsregelungskondensator C3 verbunden. Die Spannungsmodifikationsschaltung 8 erfasst den Zyklus der AC-Eingabe, um die Stromzufuhr zu dem Spannungsregelungskondensator C3 zu unterbrechen. Zu diesem Zweck ist ein Eingang der Spannungsmodifikationsschaltung 8 zwischen dem Ausgangsanschluss der Diode 7 und dem Spannungsregelungskondensator C3 elektronisch mit der Lastleitung 3 verbunden. Ein Ausgang der Spannungsmodifikationsschaltung 8 ist elektronisch so mit der Stromquelle 6 verbunden, dass die erforderlichen Modifikationen wirksam angewendet werden können. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Spannungsmodifikationsschaltung 8 einen ersten Komparator 9, eine erste Referenzspannungsquelle und ein AND-Gate 12 und eine zweite Referenzspannungsquelle 13 auf. Die zweite Referenzspannungsquelle 13 definiert, dass der Spannungspegel höher als die Spannung über der Stromquelle ist. In solchen Fällen wird der Kondensator ausgeschaltet. Wenn der Spannungspegel unterhalb der Spannung über der Stromquelle liegt, wird der Kondensator C3 eingeschaltet. Dabei wird der Eingang für die Spannungsmodifikationsschaltung 8 so konfiguriert, dass es sich um einen invertierenden Eingang 10 des ersten Komparators 9 handelt. Darüber hinaus ist die erste Referenzspannungsquelle elektronisch mit einem nichtinvertierenden Eingang 11 des ersten Komparators 9 verbunden. Wenn die Eingänge elektronisch verbunden sind, wird ein Ausgang des ersten Komparators 9 elektronisch mit einem ersten Eingang des AND-Gates 12 verbunden. Um die Eingänge für das AND-Gate 12 zu vervollständigen, wird die zweite Referenzspannungsquelle 13 elektronisch mit dem zweiten Eingang des AND-Gates 12 verbunden. Der resultierende Ausgang der Spannungsmodifikationsschaltung 8 wird von einem Ausgang des AND-Gates 12 gezogen.
  • Die Temperaturerfassungseinheit 15 wird dazu eingesetzt, die Temperatur der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Komponenten zu erfassen. Wenn die Elektrolytkondensatoren bei der vorliegenden Erfindung bei niedrigen Temperaturen ihre Kapazität verlieren, ignoriert das System die instabile Rückkopplung und arbeitet in einem Betriebsmodus mit begrenzter Leistung mit einer festgelegten Anzahl von Impulsen und einer festgelegten Impulsbreite. Infolgedessen ist die Leistung, die an die Last übertragen wird, begrenzt. Resultierend aus dem Betriebsmodus mit begrenzter Leistung kann die vorliegende Erfindung zeitgerecht zu einem Betriebsmodus zurückkehren. Der Verlust an Kapazität in einem ersten Ausgangskondensator C2 und einem zweiten Ausgangskondensator C4 der vorliegenden Erfindung führt zu einem Nachlassen der Systemleistung, da der Ausgang nicht in der Lage ist, die erforderliche Spannung aufrecht zu erhalten. Wenn eine sehr niedrige Temperatur erstmals erfasst wird, steht die Temperaturerfassungseinheit 15 sicher, dass die vorliegende Erfindung in einem Betriebsmodus mit begrenzter Leistung arbeitet. Zu diesem Zweck ignoriert die vorliegende Erfindung die Flyback-Schleife von dem Signalausgang und erhält durch eine festgelegte Anzahl von Impulsen und eine festgelegte Impulsbreite einen konstanten begrenzten Leistungspegel aufrecht. Infolgedessen erzeugt die vorliegende Erfindung Wärme, bis die Temperatur des Elektrolytkondensators auf einen Wert ansteigt, der sich in dem Bereich der Betriebstemperatur befindet. Um die Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten, ist die Temperaturerfassungseinheit 15 zwischen dem Ausgangsanschluss der Diode 7 und dem Spannungsregelungskondensator C3 elektronisch mit der Lastleitung 3 verbunden. Wie aus 6 zu ersehen ist, weist die Temperaturerfassungseinheit 15 einen Niedertemperatursensor 17, ein Schaltungsschutz-Befehlsmodul 18 und eine Auslöseschaltung 19 auf. Der Niedertemperatursensor 17 ist elektronisch mit einem Eingang des Schaltungsschutz-Befehlsmoduls 18 verbunden, so dass das Signal von dem Niedertemperatursensor 17 unverzüglich an das Schaltungsschutz-Befehlsmodul 18 übertragen wird. Demgegenüber ist ein Ausgang des Schaltungsschutz-Befehlsmoduls 18 elektronisch mit der Auslöseschaltung 19 verbunden. Die Auslöseschaltung 19 stellt dann unabhängig von der Ausgangsspannung eine festgelegte Anzahl von Impulsen und die festgelegte Impulsbreite bereit. Ein Ausgang der Auslöseschaltung 19 ist elektronisch so mit der Lastleitung 3 verbunden, dass die zusätzliche Spannung der Schaltung wirksam zugeführt werden kann. Darüber hinaus weist die Temperaturerfassungseinheit 15 ferner einen Hochtemperatursensor 16 auf. Der Hochtemperatursensor 16 wird vor allem zu Schutzzwecken eingesetzt. Im Besonderen erfasst der Hochtemperatursensor 16 jeglichen unnormalen Temperaturanstieg, der bewirken kann, dass die vorliegende Erfindung überhitzt wird. Wenn der Temperaturanstieg erfasst wird, schaltet der Hochtemperatursensor 16 die Leistung ab, so dass die vorliegende Erfindung vor einem Überhitzen geschützt wird. Zu diesem Zweck ist der Hochtemperatursensor 16 elektronisch mit einem Eingang des Schaltungsschutz-Befehlsmoduls 18 verbunden. Ähnlich wie der Niedertemperatursensor 17 ist der Hochtemperatursensor 16 elektronisch mit einem Eingang des Schaltungsschutz-Befehlsmoduls 18 verbunden. Da das Schaltungsschutzmodul und die Auslöseschaltung 19 elektronisch verbunden sind, kann die Auslöseschaltung 19 den Stromfluss so abschalten, dass die vorliegende Erfindung vor hohen Temperaturen geschützt wird. Wenn die Temperatur zu der normalen Betriebstemperatur zurückkehrt, setzt das Befehlsmodul die vorliegende Erfindung so zurück, dass die vorliegende Erfindung unter normalen Betriebsbedingungen arbeiten kann.
  • Wenngleich die Erfindung im Hinblick auf ihre bevorzugte Ausführungsform erläutert worden ist, versteht es sich, dass zahlreiche sonstige mögliche Modifizierungen und Veränderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen, wie sie nachstehend beansprucht werden.

Claims (18)

  1. Schaltung zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (EMI) durch Impulsmodifikation, die aufweist: einen Signaleingang; einen Signalausgang; eine Lastleitung; eine Impulszahl-Steuereinheit; eine Bereitschaftsleistungs-Verringerungseinheit; eine Impulsserien-Verzögerungseinheit; eine Temperaturerfassungseinheit; einen Oszillator; wobei der Signaleingang elektronisch mit der Lastleitung verbunden ist; die Lastleitung durch die Bereitschaftsleistungs-Verringerungseinheit elektronisch integriert ist; die Temperaturerfassungseinheit elektronisch mit der Lastleitung verbunden ist; die Impulsserien-Verzögerungseinheit elektronisch mit der Lastleitung verbunden ist; die Impulsserien-Verzögerungseinheit elektronisch mit dem Oszillator verbunden ist; der Oszillator elektronisch mit der Impulszahl-Steuereinheit verbunden ist; und die Impulszahl-Steuereinheit elektronisch mit dem Signalausgang verbunden ist.
  2. Schaltung zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (EMI) durch Impulsmodifikation nach Anspruch 1, die aufweist: die Bereitschaftsleistungs-Verringerungseinheit, die eine Stromquelle, eine Diode und eine Spannungsmodifikationsschaltung aufweist; wobei die Stromquelle durch die Lastleitung elektronisch mit einem Eingangsanschluss der Diode verbunden ist; ein Ausgangsanschluss der Diode durch die Lastleitung elektronisch mit einem Spannungsregelungskondensator verbunden ist; ein Eingang für die Spannungsmodifikationsschaltung zwischen dem Ausgangsanschluss der Diode und dem Spannungsregelungskondensator elektronisch mit der Lastleitung verbunden ist; und ein Ausgang für die Spannungsmodifikationsschaltung elektronisch mit der Stromquelle verbunden ist.
  3. Schaltung zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (EMI) durch Impulsmodifikation nach Anspruch 2, die aufweist: die Spannungsmodifikationsschaltung, die einen ersten Komparator, eine erste Referenzspannungsquelle, ein AND-Gate und eine Spannungserhöhungsquelle aufweist; wobei es sich bei dem Eingang für die Spannungsmodifikationsschaltung um einen invertierenden Eingang des ersten Komparators handelt; die erste Referenzspannungsquelle elektronisch mit einem nichtinvertierenden Eingang des ersten Komparators verbunden ist; ein Ausgang des ersten Komparators elektronisch mit einem ersten Eingang des AND-Gates verbunden ist; die Spannungserhöhungsquelle elektronisch mit dem zweiten Eingang des AND-Gates verbunden ist; und es sich bei dem Ausgang der Spannungsmodifikationsschaltung um einen Ausgang des AND-Gates handelt.
  4. Schaltung zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (EMI) durch Impulsmodifikation nach Anspruch 2, wobei die Temperaturerfassungseinheit zwischen dem Ausgangsanschluss der Diode und dem Spannungsregelungskondensator elektronisch mit der Lastleitung verbunden ist.
  5. Schaltung zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (EMI) durch Impulsmodifikation nach Anspruch 1, die aufweist: die Temperaturerfassungseinheit, die einen Hochtemperatursensor, einen Niedertemperatursensor, ein Schaltungsschutz-Befehlsmodul und eine Auslöseschaltung aufweist; wobei der Hochtemperatursensor elektronisch mit einem Eingang des Schaltungsschutz-Befehlsmoduls verbunden ist; der Niedertemperatursensor elektronisch mit dem Eingang des Schaltungsschutz-Befehlsmoduls verbunden ist; ein Ausgang des Schaltungsschutz-Befehlsmoduls elektronisch mit der Auslöseschaltung verbunden ist; und ein Ausgang der Auslöseschaltung elektronisch mit der Lastleitung verbunden ist.
  6. Schaltung zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (EMI) durch Impulsmodifikation nach Anspruch 1, die aufweist: ein Nicht-Und(NAND)-Gate; einen zweiten Komparator; wobei ein Ausgang des Oszillators elektronisch mit der Impulszahl-Steuereinheit verbunden ist; die Impulszahl-Steuereinheit elektronisch mit einem invertierenden Eingang des zweiten Komparators verbunden ist; eine Source eines Schalt-Feldeffekttransistors (FET) elektronisch mit einem nichtinvertierenden Eingang des zweiten Komparators verbunden ist; ein Ausgang des zweiten Komparators elektronisch mit einem ersten Eingang des NAND-Gates verbunden ist; der Ausgang des Oszillators elektronisch mit einem zweiten Eingang des NAND-Gates verbunden ist; und ein Ausgang des NAND-Gates elektronisch mit dem Signalausgang verbunden ist. Schaltung zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (EMI) durch impulsmodifikation nach Anspruch 6, die aufweist: einen Gate-Treiber; und wobei der Gate-Treiber elektronisch zwischen dem Ausgang des NAND-Gates und der Source des Schalt-FET integriert ist.
  7. Schaltung zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (EMI) durch Impulsmodifikation nach Anspruch 6, wobei das Gate, die Source und ein Drain des Schalt-FET elektronisch in einer Source-Schaltung angeordnet sind.
  8. Schaltung zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (EMI) durch Impulsmodifikation nach Anspruch 6, die aufweist: eine Vorderflanken-Austastschaltung; und wobei die Vorderflanken-Auslastschaltung elektronisch zwischen der Source des Schalt-FET und dem positiven Eingang des zweiten Komparators integriert ist.
  9. Schaltung zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (EMI) durch Impulsmodifikation nach Anspruch 6, die aufweist: eine Frequenzeinstelleinheit; und wobei die Frequenzeinstelleinheit elektronisch mit dem Oszillator verbunden ist.
  10. Schaltung zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (EMI) durch Impulsmodifikation, die aufweist: einen Signaleingang; einen Signalausgang; eine Lastleitung; eine Impulszahl-Steuereinheit; eine Bereitschaftsleistungs-Verringerungseinheit; eine Impulsserien-Verzögerungseinheit; eine Temperaturerfassungseinheit; einen Oszillator; wobei der Signaleingang elektronisch mit der Lastleitung verbunden ist; die Lastleitung durch die Bereitschaftsleistungs-Verringerungseinheit elektronisch integriert ist; die Temperaturerfassungseinheit elektronisch mit der Lastleitung verbunden ist; die Impulsserien-Verzögerungseinheit elektronisch mit der Lastleitung verbunden ist; die Impulsserien-Verzögerungseinheit elektronisch mit dem Oszillator verbunden ist; der Oszillator elektronisch mit der Impulszahl-Steuereinheit verbunden ist; die Impulszahl-Steuereinheit elektronisch mit dem Signalausgang verbunden ist; die Bereitschaftsleistungs-Verringerungseinheit, die eine Stromquelle, eine Diode und eine Spannungsmodifikationsschaltung aufweist; wobei die Stromquelle durch die Lastleitung elektronisch mit einem Eingangsanschluss der Diode verbunden ist; ein Ausgangsanschluss der Diode durch die Lastleitung elektronisch mit einem Spannungsregelungskondensator verbunden ist; ein Eingang für die Spannungsmodifikationsschaltung zwischen dem Ausgangsanschluss der Diode und dem Spannungsregelungskondensator elektronisch mit der Lastleitung verbunden ist; und ein Ausgang für die Spannungsmodifikationsschaltung elektronisch mit der Stromquelle verbunden ist.
  11. Schaltung zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (EMI) durch Impulsmodifikation nach Anspruch 11, die aufweist: die Spannungsmodifikationsschaltung, die einen ersten Komparator, eine erste Referenzspannungsquelle, ein AND-Gate und eine Spannungserhöhungsquelle aufweist; wobei es sich bei dem Eingang für die Spannungsmodifikationsschaltung um einen invertierenden Eingang des ersten Komparators handelt; die erste Referenzspannungsquelle elektronisch mit einem nichtinvertierenden Eingang des ersten Komparators verbunden ist; ein Ausgang des ersten Komparators elektronisch mit einem ersten Eingang des AND-Gates verbunden ist; die Spannungserhöhungsquelle elektronisch mit dem zweiten Eingang des AND-Gates verbunden ist; und es sich bei dem Ausgang der Spannungsmodifikationsschaltung um einen Ausgang des AND-Gates handelt.
  12. Schaltung zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (EMI) durch Impulsmodifikation nach Anspruch 11, wobei die Temperaturerfassungseinheit zwischen dem Ausgangsanschluss der Diode und dem Spannungsregelungskondensator elektronisch mit der Lastleitung verbunden ist.
  13. Schaltung zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (EMI) durch Impulsmodifikation nach Anspruch 11, die aufweist: die Temperaturerfassungseinheit, die einen Hochtemperatursensor, einen Niedertemperatursensor, ein Schaltungsschutz-Befehlsmodul und eine Auslöseschaltung aufweist; wobei der Hochtemperatursensor elektronisch mit einem Eingang des Schaltungsschutz-Befehlsmoduls verbunden ist; der Niedertemperatursensor elektronisch mit dem Eingang des Schaltungsschutz-Befehlsmoduls verbunden ist; ein Ausgang des Schaltungsschutz-Befehlsmoduls elektronisch mit der Auslöseschaltung verbunden ist; und ein Ausgang der Auslöseschaltung elektronisch mit der Lastleitung verbunden ist.
  14. Schaltung zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (EMI) durch Impulsmodifikation nach Anspruch 11, die aufweist: ein Nicht-Und(NAND)-Gate; einen zweiten Komparator; wobei ein Ausgang des Oszillators elektronisch mit der Impulszahl-Steuereinheit verbunden ist; die Impulszahl-Steuereinheit elektronisch mit einem invertierenden Eingang des zweiten Komparators verbunden ist; eine Source eines Schalt-Feldeffekttransistors (FET) elektronisch mit einem nichtinvertierenden Eingang des zweiten Komparators verbunden ist; ein Ausgang des zweiten Komparators elektronisch mit einem ersten Eingang des NAND-Gates verbunden ist; der Ausgang des Oszillators elektronisch mit einem zweiten Eingang des NAND-Gates verbunden ist; und ein Ausgang des NAND-Gates elektronisch mit dem Signalausgang verbunden ist.
  15. Schaltung zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (EMI) durch Impulsmodifikation nach Anspruch 15, die aufweist: einen Gate-Treiber; und wobei der Gate-Treiber elektronisch zwischen dem Ausgang des NAND-Gates und der Source des Schalt-FET integriert ist.
  16. Schaltung zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (EMI) durch Impulsmodifikation nach Anspruch 15, wobei des Gate, die Source und ein Drain des Schalt-FET elektronisch in einer Source-Schaltung angeordnet sind.
  17. Schaltung zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (EMI) durch Impulsmodifikation nach Anspruch 15, die aufweist: eine Vorderflanken-Austastschaltung; und wobei die Vorderflanken-Austastschaltung elektronisch zwischen der Source des Schalt-FET und dem positiven Eingang des zweiten Komparators integriert ist.
  18. Schaltung zur Verringerung von elektromagnetischen Störungen (EMI) durch Impulsmodifikation nach Anspruch 15, die aufweist: eine Frequenzeinstelleinheit; und wobei die Frequenzeinstelleinheit elektronisch mit dem Oszillator verbunden ist.
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