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Die Erfindung betrifft eine Entstörstufe für ein Netzteil und ein Netzteil.
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Stand der Technik
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Aufgrund immer strenger werdender gesetzlicher Vorgaben besitzen aktuelle elektronische Geräte Einrichtungen, die den aufgenommenen Netzstrom hinsichtlich ihrer enthaltenen Oberwellen optimieren.
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Zum Beispiel ist aus der
DE 10 2014 215 312 A1 eine Steuerungsvorrichtung für eine Klimatisierungseinrichtung bekannt, die aufweist: wenigstens einen Eingangsanschluss, der an ein elektrisches Versorgungsnetz anschließbar ist; einen Ausgangsanschluss, an den die Klimatisierungseinrichtung anschließbar ist; einen Frequenzumrichter; und eine mit dem Frequenzumrichter verschaltete Entstörungseinrichtung mit wenigstens zwei Leistungspfaden. Mittels der Entstörungseinrichtung ist ein Oberwelleneintrag des Frequenzumrichters in das elektrische Versorgungsnetz minimierbar.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, Verbesserungen bezüglich eines Netzteils vorzuschlagen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Entstörstufe gemäß Patentanspruch 1 für ein Netzteil.
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Die Entstörstufe enthält einen Eingang. Der Eingang dient zum Anschluss der Entstörstufe an ein Eingangsmodul des Netzteils. Das Eingangsmodul dient zur Verbindung des Netzteils mit einem elektrischen Versorgungsnetz.
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Die Entstörstufe enthält einen Ausgang. Der Ausgang dient zum Anschluss der Entstörstufe an ein Ausgangsmodul des Netzteils. Das Ausgangsmodul dient zur Verbindung des Netzteils mit einem elektrischen Verbraucher.
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Die Entstörstufe enthält mindestens zwei Leistungspfade. Die Leistungspfade sind zwischen Eingang und Ausgang parallelgeschaltet. Jeder Leistungspfad führt also vom Eingang zum Ausgang. Jeder der Leistungspfade ist zwischen einem aktiven Zustand („aktiv“ schalten) und einem inaktiven Zustand („inaktiv“ schalten) umschaltbar. Im aktiven Zustand transportiert der Leistungspfad Leistung vom Eingang zum Ausgang, im inaktiven Zustand nicht.
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Die Entstörstufe enthält eine Steuereinheit. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, in einem Sparbetrieb mindestens einen der Leistungspfade inaktiv zu schalten. Die Steuereinheit ist außerdem dazu eingerichtet, im Sparbetrieb im zeitlichen Wechsel unterschiedliche Leistungspfade inaktiv zu schalten.
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Die Steuereinheit schaltet also zwischen verschiedenen inaktiven Leistungspfaden um: Das heißt, ein in einem Zeitintervall des Sparbetriebs inaktiver Leistungspfad wird aktiv geschaltet und ist im folgenden Zeitintervall des Sparbetriebs aktiv. Gleichzeitig wird ein im ersten Zeitintervall aktiver Leistungspfad inaktiv geschaltet und ist dann im zweiten Zeitintervall inaktiv. Die Anzahl der inaktiven Leistungspfade bleibt dabei gleich, ebenso die Anzahl aktiver Leistungspfade. Es kann jedoch auch die Anzahl der aktiv und inaktiv geschalteten Leistungspfade variiert werden, insbesondere wenn mehr Leistung durch die Entstörstufe fließt, die Anzahl inaktiver Leistungspfade gesenkt und für weniger Leistung erhöht werden. Dies erfolgt in der Regel in größeren Zeitintervallen als die Umschaltung zwischen inaktiven Leistungspfaden der gleichen Anzahl.
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Für den Fall, dass die Entstörstufe nicht im Sparbetrieb betrieben wird, sind alle Leistungspfade aktiv geschaltet. Das Eingangsmodul ist insbesondere ein Gleichrichter. Das Ausgangsmodul ist insbesondere ein Gleichspannungszwischenkreis.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, dass im Sparbetrieb nicht immer der gleiche Leistungspfad inaktiv geschaltet ist und damit unbelastet ist bzw. nur die immer gleichen anderen Leistungspfade aktiv und damit belastet sind. Durch die Umschaltung zwischen unterschiedlichen Leistungspfaden wird dafür gesorgt, dass im Sparbetrieb immer wieder abwechselnd verschiedene Leistungspfade inaktiv und aktiv geschaltet werden. So kann eine ungleiche Belastung unterschiedlicher Leistungspfade auf längere Sicht vermieden werden. Belastete Leistungspfade sind einer schnelleren Alterung, Verschleiß usw. unterworfen. So kann erreicht werden, möglichst alle Leistungspfade gleichermaßen Verschleiß, Abnutzung, Alterung usw. unterworfen sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sparbetrieb dann aktiviert, wenn der durch die Entstörstufe fließende elektrische Strom (dessen Stromstärke) unterhalb eines Grenzstromes (einer Grenzstromstärke) liegt. Die Entscheidung kann alternativ auch an einer Grenzleistung festgemacht werden, die durch die Entstörstufe transportiert wird. Ein entsprechender Grenzwert wird anhand einer Strom(oder Leistungs-)messung überwacht. Der Sparbetrieb wird nach Unterschreiten des Grenzstromes aktiviert. Oberhalb des Grenzstromes sind also alle Leistungspfade aktiv und tragen zur Leistungsübertragung in der Entstörstufe bei. Unterhalb des Grenzstromes reichen weniger Leistungspfade aus, um die benötigte Leistung bzw. den Strom durch die Entstörstufe zu transportieren. Der Sparbetrieb ist aktiv, mindestens einer der Leistungspfade ist jeweils zu einem bestimmten Zeitpunkt inaktiv. So kann ein einfaches Kriterium für die Aktivierung des Sparbetriebes etabliert werden.
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In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, den Sparbetrieb erst nach einer Wartezeit nach Unterschreiten des Grenzstromes zu aktivieren. Wird also ausgehend von einer Stromstärke oberhalb des Grenzstromes der Grenzstrom unterschritten, so wird der Sparbetrieb nicht sofort aktiviert, sondern es wird zunächst die Wartezeit abgewartet. In der Wartezeit wird überprüft, ob der Strom während der Wartezeit unterhalb des Grenzstromes verbleibt. Nur dann wird der Sparbetrieb aktiviert. Steigt der Strom innerhalb der Wartezeit wieder über den Grenzstrom an, wird zumindest dann der Sparbetrieb nicht aktiviert. Bei einem erneuten Absinken des Stromes unterhalb des Grenzstromes wird wieder erneut mit einer Wartezeit begonnen und kontrolliert ob der Strom nun während der Wartezeit unterhalb des Grenzstromes verbleibt. Erst dann wird der Sparbetrieb aktiviert. Insbesondere wird hiermit eine Art Hysterese etabliert, um ein ständiges Hin- und Herschalten zwischen Sparbetrieb und Normalbetrieb bei Strömen im Bereich des Grenzstromes zu unterbinden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, im Sparbetrieb für abnehmenden Strom bzw. Leistung eine zunehmende Anzahl von Leistungspfaden inaktiv zu schalten. Sinkt der Strom also unter den Grenzstrom, wird zunächst einer der Leistungspfade inaktiv geschaltet. Sinkt der Strom weiter - insbesondere unter einen zweiten Grenzwert, wird ein zweiter Leistungspfad inaktiv geschaltet, bei weiterem Absinken - insbesondere unter einen dritten Grenzwert - ein dritter Leistungspfad usw. Dies wird fortgesetzt, bis - bei n Schwellen bzw. Grenzen unterhalb eines n-ten bzw. letzten Grenzwertes - nur noch einer der Leistungspfade aktiv ist. Gemäß der Erfindung werden dabei für eine bestimmte Anzahl inaktiver Leistungspfade unterschiedliche Leistungspfade durchgeschaltet. Insbesondere werden für gleiche Leistungen bzw. Ströme in der Entstörstufe stets die gleiche Anzahl an Leistungspfaden inaktiv geschaltet. Gleiches gilt entsprechend umgekehrt: Für zunehmenden Strom bzw. Leistung wird im Sparbetrieb eine abnehmende Anzahl von Leistungspfaden inaktiv geschaltet. Dies wird fortgesetzt, bis nur noch ein Leistungspfad inaktiv ist. Auch hier wird insbesondere die Anzahl der aktiven Leistungspfade wieder abhängig vom Überschreiten jeweiliger Grenzwerte erhöht. Werden alle Leistungspfade aktiv geschaltet, ist der Sparbetrieb beendet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, im Sparbetrieb im zeitlichen Mittel alle Leistungspfade gleichermaßen inaktiv zu schalten. Das zeitliche Mittel bezieht sich dabei insbesondere auf einen Zeitraum mit gleicher Anzahl inaktiver Leistungspfade. Das Mittel kann aber auch auf einen längeren Zeitraum oder auf die gesamte Einsatz- oder Lebensdauer der Entstörstufe bezogen sein. „Gleichermaßen“ bedeutet insbesondere, dass möglichst alle Leistungspfade im Mittel bzw. in Summe gleich oft und/oder gleich lange inaktiv geschaltet sind.
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In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die Leistungspfade derart umzuschalten, dass eine Belastung jeweiliger gleicher, in den Leistungspfaden enthaltener Bauteile im zeitlichen Mittel gleich ist. Als Belastung ist hierbei insbesondere eine Leistungsbelastung, thermische Belastung, Spannungsbelastung oder Belastung nach Zeit denkbar. Das Bauteil ist insbesondere eine Drossel. Die Umschaltung zwischen den Leistungspfaden erfolgt also derart, dass, gemittelt über eine Vielzahl von Umschaltungen, im Durchschnitt sämtliche Leistungspfade bezüglich eines bestimmten gleichen, in jedem Leistungspfad enthaltenen Bauteils, gleich belastet werden. Somit ist sichergestellt, dass die jeweiligen Bauteile in der Entstörstufe möglichst gleich belastet werden und damit die Lebensdauer der Entstörstufe größer ist, als wenn eines der Bauteile besonders stark belastet wäre, zum Beispiel durch dauerhaftes Aktivschalten des entsprechenden Leistungspfades.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, im Sparbetrieb die Umschaltung der Leistungspfade periodisch durchzuführen. Die Umschaltung der Leistungspfade zwischen aktivem und inaktivem Zustand erfolgt insbesondere periodisch in einem sich wiederholenden Muster (Reihenfolge der umgeschalteten Individuen von Leistungspfaden) bzw. gemäß sich wiederholender Umschaltzeiten bzw. Umschaltintervalle. Beispielsweise werden immer in gleicher Reihenfolge verschiedene Leistungspfade umgeschaltet. Dies führt zu einem besonders regelmäßigen Betrieb der Entstörstufe.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, im Sparbetrieb die Umschaltung der Leistungspfade nach einer jeweils gleichen Zeitspanne durchzuführen. Es wird also stets die gleiche Zeitspanne abgewartet, bis ein Wechsel zwischen inaktiv und aktiv geschalteten Leistungspfaden erfolgt. Die Umschaltung der Leistungspfade in der Entstörstufe ist so besonders einfach und regelmäßig zu realisieren.
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In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Leistungspfad einen Längszweig, der Eingang und Ausgang verbindet. Der Längszweig enthält eine Serienschaltung aus einer Drossel als Bauteil und einer Diode als Bauteil. Zwischen Drossel und Diode ist am Längszweig ein Massezweig angeschlossen. Der Massezweig enthält ein elektrisches Schaltelement als Bauteil. Der Massezweig führt vom Längszweig über das Schaltelement zu einem Massepotential. So ergibt sich eine besonders einfache und übliche Ausgestaltung des Leistungspfades.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein Netzteil gemäß Patentanspruch 10. Das Netzteil enthält das oben erwähnte Eingangsmodul sowie das oben erwähnte Ausgangsmodul. Das Netzteil enthält außerdem eine erfindungsgemäße Entstörstufe. Die Entstörstufe ist mit ihrem Eingang am Eingangsmodul angeschlossen und mit Ihrem Ausgang am Ausgangsmodul angeschlossen. Das Netzteil und zumindest ein Teil dessen Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Entstörstufe erläutert.
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Das Netzteil ist insbesondere ein Netzteil eines Audioverstärkers.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch einen Audioverstärker mit einem erfindungsgemäßen Netzteil. Der Audioverstärker und zumindest ein Teil dessen Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Störstufe bzw. dem erfindungsgemäßen Netzteil erläutert.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Entstörstufe. Die Entstörstufe ist erfindungsgemäß aufgebaut, muss jedoch nicht zwingendermaßen die Steuereinheit enthalten. Gemäß der Erfindung wird im Sparbetrieb mindestens einer der Leistungspfade inaktiv geschaltet. Außerdem werden im Sparbetrieb im zeitlichen Wechsel unterschiedliche Leistungspfade inaktiv geschaltet.
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Das Verfahren und zumindest ein Teil dessen Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Gegenständen Entstörstufe, Netzteil und Audioverstärker erläutert.
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Die Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen bzw. Überlegungen, wobei in diesem Zusammenhang als „Erfindung“ auch Ausführungsformen der Erfindung genannt sind, die Kombinationen der oben genannten Ausführungsformen entsprechen und/oder gegebenenfalls auch bisher nicht erwähnte Ausführungsformen einschließen.
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Üblicherweise verfügt ein modernes Schaltnetzteil über einen Gleichrichter und einen Glättungskondensator. Dieser wird bei Belastung nur geladen, wenn die sinusförmige Netzspannung über das DC-Potential des Glättungskondensators steigt. Die Folge ist ein nur kurzer Stromimpuls, welcher den Kondensator wieder auflädt. Führt man eine Fourier-Analyse dieses Stromverlaufs durch, wird man zahlreiche Oberwellen feststellen. Je nach zutreffender Norm, kann hierdurch eine Zulassung erschwert werden.
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Ziel einer PFC (Power Factor Control, Leistungsfaktorregelung) ist es, die Oberwellen, deren Spektrum über den Leistungsfaktor bewertet wird, derart zu optimieren, dass neben der Grundwelle (dem Strom bei 50 Hz) nur eine geringe Anzahl an Oberwellen enthalten sind.
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Typischerweise wird das über einen Boostconverter realisiert, dessen Stromaufnahme so geregelt ist, dass diese immer der Netzspannung folgt. Ferner wird mit ihm ein DC Zwischenkreis geladen, dessen Spannungsniveau über dem höchsten Netz-Spitzenspannungswert liegt (üblich zwischen 380V und 400V bei Netzteilen für einphasige Niederspannungsstromversorgungen mit Eingangsspannungsbereich zwischen 100Vac ... 240 Vac).
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Bei Geräten höherer Leistung kann es sinnvoll sein, eine PFC mehrphasig (also mit mehreren Leistungspfaden) aufzubauen. Zwischen Gleichrichter und DC Zwischenkreis wird hierzu eine zweite (oder weitere, insgesamt n) Booststufe (Leistungspfad) parallel zur ersten geschaltet. In der Regelung ist lediglich zu beachten, dass bei den Boostconvertern im n-stufigen Betrieb nur der 1/n-te Teil des Referenzstromes als Sollwert zugeführt wird. Somit wird sich der Netzstrom gleichmäßig auf alle Stufen aufteilen.
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Vorteile einer mehrstufigen PFC sind u.a.:
- - Der Netzstrom wird auf mehrere Drosseln, Dioden und FETs verteilt. Ein höherer Strom kann so deutlich einfacher gehandhabt werden. Die Verluste sinken so bei hohen Lasten.
- - Durch geschicktes Ansteuern der Stufen (Phasenversetztes Ansteuern um 360° / n) kann erreicht werden, dass sich der Schaltripple der Spannung am DC Zwischenkreis auslöscht. Dies bringt Vorteile bezüglich EMV Verhalten, Verlängerung der Lebensdauer des Zwischenkreiskondensators sowie der Audio Performance bei Audioverstärkern mit sich.
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Allerdings sind auch Nachteile zu nennen:
- - Jede PFC Stufe muss nur einen Bruchteil des Gesamtstromes liefern und kontrollieren. Da der Auflösung der Strommessung und dem möglichen zu stellenden Strom der Booststufe technische Grenzen gesetzt sind, wird sich insbesondere bei niedriger Belastung des DC Zwischenkreises der Leistungsfaktor des Systems gegenüber einer einstufigen Realisierung verschlechtern.
- - Höhere Ruhestromaufnahme, da n-1 weitere Schaltstufen betrieben werden (zusätzliche Verluste in MOSFET, Treiber und Diode). Insbesondere in Zeiten mit geringerer Stromaufnahme (wie z.B. beim Standby oder Leichtlastfall) ist die Stromaufnahme eines mehrphasigen Ansatzes größer gegenüber einer einphasigen (mit einem Leistungspfad) Realisierung.
- - Für die nötigen Induktivitäten verwendet man üblicherweise Kernmaterialien, welche einem Alterungsprozess unterliegen. Dieser wird durch Temperatur und Schaltbeanspruchung negativ beeinflusst. Diese Eigenschaft gilt für Induktivitäten in DCDC Anwendungen allgemein und ist kein Nachteil einer mehrstufigen PFC im Speziellen. Dieser Effekt wirkt sich besonders dann negativ aus, sobald sich unterschiedliche Beanspruchungen über die Lebensdauer ergeben (zusätzliche Stufe wird nur in seltenen Fällen hinzugeschaltet).
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Im Speziellen bei hochdynamischen Lasten, wie z.B. einem Audioverstärker, kommen diese Nachteile teilweise schwer zum Tragen.
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Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dass ein Audioverstärker über seine Lebensdauer nur für einen geringen Teil voll beansprucht wird. Der überwiegende Lastfall ist der Bereitschafts- oder Leichtlastfall. Betrachtet man als Beispiel eine Audioanlage im Public Address Bereich (Hotel, Flughafen, Sportstadion, ...) so befindet sich diese größtenteils im Niedriglastbetrieb (Hintergrundmusik, Linienüberwachung, Bereitschaft u.a.). Nur für eine kurze Dauer fordert man größere Ausgangsleistungen, wie z.B. für eine Durchsage, eine Veranstaltung oder im Alarmfall. Für diesen Lastfall muss ein Audioverstärker ausgelegt werden, was gleichzeitig die Effizienz im Niedriglastfall beeinträchtigen kann.
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Die Technik der Powerfaktor Korrektur (PFC) im einphasigen und mehrphasigen Ansatz ist im Markt etabliert.
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Alle oben genannten Nachteile können durch die nachfolgend beschriebene Erfindung auf ein Minimum reduziert werden.
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Gemäß der Erfindung wird abhängig vom momentanen Eingangsstrom bzw. der momentanen Leistung durch die Entstörstufe entschieden, ob nur ein Leistungspfad (Niedriglastfall) oder mehrere Leistungspfade (Hochlastfall) aktiviert werden. Im Niedriglastfall ist jeweils nur ein Leistungspfad der Entstörstufe (PFC) aktiv. Insbesondere nach Ablauf einer einstellbaren Zeit wird auf einen anderen, insbesondere den nächsten PFC-Leistungspfad gewechselt. Dies wird insbesondere periodisch immer weitergeführt, so dass im Niedriglastfall insbesondere über die Zeit alle Drosseln gleich belastet werden und somit in gleicher Weise dem Alterungsprozess unterworfen sind.
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Wird der vom Netzteil versorgte Verstärker nun stärker ausgesteuert (Beginn des Konzerts, Durchsage, Alarmfall o.a.) und ein größerer Strom angefordert, werden je nach Bedarf weitere Leistungspfade parallel hinzugeschaltet und der Strom auf mehrere Leistungspfade bzw. Phasen verteilt.
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Fällt die Last nun wieder unter einen gewissen Wert und steigt insbesondere nicht innerhalb einer Wartezeit wieder an, verfällt das System wieder in den Phasen-Wechsel-Betrieb (Leistungspfad-Wechsel-Betrieb, Sparbetrieb) zurück.
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Da im Niedriglastfall durch dieses Verfahren nur immer ein Leistungspfad in Betrieb ist, kann deutlich Energie gespart werden, da in den nicht aktiven Leistungspfaden keine Schalt- und Treiberverluste entstehen. Auch kann der Powerfaktor verbessert werden, da der Gesamtstrom nur von einem Leistungspfad getragen werden muss und dieser so den Messbereich seiner Strommessung besser ausnutzt.
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Die Erfindung beschreibt ein aktives Phasen- bzw. Leistungspfad-Management bei einer PFC. Grundsätzlich sollte es auf alle mehrphasigen DCDC Wandler Topologien anwendbar sein.
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Gemäß der Erfindung ergibt sich ein intelligentes Phasen- bzw. Leistungspfad-Management bei mehrstufigen PFC Topologien.
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Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen in einer schematischen Prinzipskizze:
- 1 ein Netzteil,
- 2 einen Zeitverlauf für die Umschaltung von Leistungspfaden.
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1 zeigt ein Netzteil 2 mit einem Eingangsmodul 4, das zur Verbindung mit einem elektrischen Versorgungsnetz 6 dient. Das Eingangsmodul 4 ist hier ein Brückengleichrichter. Das Netzteil 2 enthält außerdem ein Ausgangsmodul 8 das zur Verbindung mit einem elektrischen Verbraucher 10 dient. Das Ausgangsmodul ist hier ein Gleichspannungszwischenkreis.
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Das Netzteil 2 enthält weiterhin eine Entstörstufe 12 mit einem Eingang 14 und einem Ausgang 16. Der Eingang 14 ist am Eingangsmodul 4 angeschlossen. Der Ausgang 16 ist am Ausgangsmodul 8 angeschlossen. Die Entstörstufe 12 enthält drei Leistungspfade 18a-c, von denen in 1 der Übersichtlichkeit halber nur zwei ausführlich dargestellt sind, der dritte ist nur gestrichelt angedeutet. Die drei Leistungspfade 18a-c sind gleich aufgebaut.
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Jeder der Leistungspfade 18a-c ist selektiv zwischen einem aktiven Zustand A und einem inaktiven Zustand I umschaltbar. Die Entstörstufe 12 enthält eine nur symbolisch angedeutete Steuereinheit 20, die die jeweiligen Leistungspfade 18a-c zwischen aktivem Zustand A und inaktivem Zustand I umschaltet. Die Ansteuerung der Leistungspfade 18 durch die Steuereinheit 20 ist durch Pfeile nur symbolisch angedeutet.
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Jeder Leistungspfad 18 enthält einen Längszweig 22, der den Eingang 14 mit dem Ausgang 16 verbindet. Der Längszweig 22 enthält eine Serienschaltung aus einer Drossel (Bauteil 24) und einer Diode (Bauteil 26). Zwischen Drossel (Bauteil 24) und Diode (Bauteil 26) ist ein Massezweig 28 angeschlossen, der vom Längszweig 22 zu einer Masse 30 führt. Der Massezweig 28 enthält ein elektrisches Schaltelement (Bauteil 32), welches über eine Schalteinrichtung 34 betrieben wird. Über die Schalteinrichtung 34 wird in prinzipiell üblicher und hier nicht näher erläuterter Weise eine Leistungsfaktorkorrektur (PFC) realisiert, um den aus dem Versorgungsnetz 6 einfließenden Netzstrom in Bezug auf dessen Oberwellen zu optimieren.
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2 veranschaulicht den Betrieb der Entstörstufe 12, dargestellt über der Zeit t. Dargestellt ist der zeitliche Verlauf des Eingangsstromes E, der vom Versorgungsnetz 6 in das Netzteil 2 fließt. Der Eingangsstrom ist - hier nur qualitativ betrachtet - zunächst „niedrig“ (Stromstärke E1), d.h. befindet sich unterhalb eines Grenzstromes G. Die Entstörstufe 12 befindet sich daher in einem Sparbetrieb S. Hierbei sind stets zwei der Leistungspfade 18 inaktiv geschaltet (im inaktiven Zustand I). Im zeitlichen Wechsel werden dabei unterschiedliche Leitungspfade 18 inaktiv geschaltet. Zunächst befindet sich der Leistungspfad 18a im aktiven Zustand A, die Leistungspfade 18b,c sich im inaktiven Zustand I. Anschließend sind dies die Leistungspfade 18a,c, anschließend die Leistungspfade 18a,b. Dies wird periodisch wiederholt, das heißt anschließend werden wieder die Leistungspfade 18b,c, danach die Leistungspfade 18a,c, danach die Leistungspfade 18a,b inaktiv geschaltet. Dies würde immer so fortgesetzt. Die Umschaltung erfolgt periodisch und nach einer jeweils gleichen Zeitspanne tu.
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Allerdings beginnt der Eingangsstrom E auf „hoch“ (Stromstärke E2) anzusteigen und erreicht zum Zeitpunkt t1 den Grenzstrom G, der einer Grenzleistung entspricht, welche durch die Entstörstufe 12 transportiert wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Sparbetrieb S beendet und sämtliche Leistungspfade 18a-c in den aktiven Zustand A versetzt. Anschließen beginnt der Eingangsstrom wieder auf „niedrig“ (E1) zu fallen. Zum Zeitpunkt t2 wird der Grenzstrom wieder unterschritten. Dennoch wird der Sparbetrieb S noch nicht sofort aktiviert. Zunächst wird eine Wartezeit tw abgewartet. Während der Wartezeit tw wird überprüft, ob der Grenzstrom G nochmals überschritten wird. Da dies nicht erfolgt, wird nach der Wartezeit tw wieder in dem Sparbetrieb S umgeschaltet und es erfolgt wieder das Durchschalten der Leistungspfade 18a-c wie oben beschrieben.
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Zum Zeitpunkt t3 steigt der Eingangsstrom E etwas an, wobei der Grenzstrom G jedoch nicht überschritten wird. Allerdings wird ein zweiter, nicht dargestellter Grenzstrom G2, der kleiner dem Grenzstrom G ist, überschritten. Hierauf wird die Anzahl der aktiven Leistungspfade von eins auf zwei erhöht. Fortan werden nicht mehr zwei, sondern nur noch einer der drei Leistungspfade 18a-c inaktiv geschaltet, die jeweils beiden anderen Leistungspfade 18 verbleiben im aktiven Zustand A. So wird zunächst der Leistungspfad 18a inaktiv geschaltet, anschließend der Leistungspfad 18b, anschließend der Leistungspfad 18c. Auch diese Umschaltung wird nun wieder periodisch wiederholt.
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Für zunehmenden Strom E wird also eine abnehmende Anzahl von Leistungspfaden 18 inaktiv geschaltet bzw. umgekehrt. Im zeitlichen Mittel werden so alle Leistungspfade 18 gleichermaßen inaktiv geschaltet. Aufgrund gleicher Stromstärken (hier E/3) in allen drei Leistungspfaden ist die Belastung der Bauteile (Drossel 24, Diode 26, Schaltelement 32) in den Leistungspfaden 18 im zeitlichen Mittel gleich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014215312 A1 [0003]
