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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für ein elektromagnetisches Relais, umfassend mindestens einen Relaiskontakt, wobei das Relais zum Schließen des Relaiskontakts mit einer Anziehspannung beaufschlagbar ist und zum Geschlossenhalten des Relaiskontakts mit einer Haltespannung beaufschlagbar ist, wobei die Anziehspannung größer ist als die Haltespannung.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Ladevorrichtung zum Aufladen eines Akkupacks oder dergleichen mit einer Steuerschaltung.
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Aus der
DE 10 2009 028 323 A1 ist eine Ladevorrichtung zum Aufladen eines Akkupacks oder dergleichen mit einer Steuerschaltung für ein elektromechanisches Relais bekannt geworden. Die Steuerschaltung weist dabei mindestens einen Relaiskontakt auf, wobei das Relais zum Schließen des Relaiskontakts mit einer minimalen Anziehspannung zu beaufschlagen ist und zum Geschlossenhalten des Relaiskontakts mit einer minimalen Haltespannung zu beaufschlagen ist. Das Relais ist mit einer ersten und einer zweiten Spannungsquelle verbunden. Die erste Spannungsquelle ist zur Bereitstellung einer ersten elektrischen Spannung ausgebildet, die größer als die minimale Haltespannung ist. Die zweite Spannungsquelle ist zur Bereitstellung einer zweiten elektrischen Spannung ausgebildet, die größer als die erste Spannung und größer als die minimale Anziehspannung ist. Die zweite Spannung ist zum Schließen des Relaiskontakts an das Relais anlegbar und die erste Spannung ist zum Geschlossenhalten des Relaiskontakts an das Relais anlegbar. Weiter fließt nach Schließen eines Schalters ein Impulsstrom über einen Kondensator zum Relais zum Schließen des Relaiskontakts. Hierdurch liegt zunächst die zweite elektrische Spannung an dem Relais an, sodass ein Anziehimpuls erzeugt wird, der zum Schließen des Relaiskontakts ausreichend ist. Gleichzeitig beginnt eine Aufladung des Kondensators, sodass eine tatsächlich an dem Relais anliegende Spannung exponentiell abnimmt, bis der Kondensator einen Stromfluss von der zweiten Spannungsquelle zum Relais sperrt. Hierbei weist der Kondensator eine entsprechend große Kapazität auf, sodass das Schließen des Relais dennoch gewährleistet ist. Parallel zu dem genannten Kondensator ist ein ohmscher Widerstand geschaltet, durch den permanent ein Ruhestrom fließt. Der ohmsche Widerstand ist hierbei so ausgebildet, dass dieser möglichst groß ist, um den Ruhestrom und damit die Verlustleistung zu begrenzen, gleichzeitig möglichst klein, um ein möglichst schnelles Entladen des Kondensators und damit ein Wiedereinschalten des Relais zu ermöglichen.
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Offenbarung der Erfindung
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In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine Steuerschaltung für ein elektromagnetisches Relais bereit, umfassend mindestens einen Relaiskontakt, wobei das Relais zum Schließen des Relaiskontakts mit einer Anziehspannung beaufschlagbar ist und zum Geschlossenhalten des Relaiskontakts mit einer Haltespannung beaufschlagbar ist, wobei die Anziehspannung größer ist als die Haltespannung, wobei eine strompulserzeugende Schaltung und eine Verstärkerschaltung angeordnet ist, wobei mittels der strompulserzeugenden Schaltung ein Impulsstrom erzeugbar ist, der mittels der Verstärkerschaltung verstärkbar ist und wobei mit dem verstärkten Impulsstrom der Relaiskontakt schließbar ist.
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In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine Ladevorrichtung zum Aufladen eines Akkupacks oder dergleichen bereit, umfassend eine Steuerschaltung gemäß einem der Ansprüche 1-10.
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Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit der Bauraum für die Steuerschaltung insgesamt gesenkt werden kann. Gleichzeitig kann dadurch auch der Ruhestrom und damit auch die Verlustleistung insgesamt gesenkt werden.
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Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Relais mit einer ersten und mit einer zweiten Spannungsquelle verbunden, wobei die erste Spannungsquelle zur Bereitstellung einer ersten elektrischen Spannung und die zweite Spannungsquelle zur Bereitstellung einer zweiten elektrischen Spannung ausgebildet ist, wobei die erste elektrische Spannung größer als die Haltespannung und die zweite elektrische Spannung größer als die erste elektrische Spannung und größer als die Anziehspannung ist, wobei die zweite Spannung an die strompulserzeugende Schaltung und die Verstärkerschaltung anlegbar ist. Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass durch Verwendung der ersten und zweiten Spannungsquelle ein dem Relais zugeordneter Spannungsbereich erweitert wird, in dem dieses betrieben werden kann, wobei der Energieverbrauch im Betrieb des Relais reduziert werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die strompulserzeugende Schaltung einen Widerstand und einen Kondensator und/oder ein Halbleiterelement, insbesondere einen FPGA, die zur Erzeugung eines Strompulses ausgebildet sind. Vorteil hiervon ist, dass damit eine besonders einfache und hinsichtlich des Bauraums kleine strompulserzeugende Schaltung bereitgestellt wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Kondensator als SMD-Bauteil und/oder als bedrahteter Keramikondensator ausgeführt. Damit kann der Bauraum für den Kondensator, beispielsweise auf einer Platine, klein gehalten werden. Gleichzeitig wird die Lebensdauer erhöht, da weniger Alterungseffekte als bei bekannten Elektrolytkondensatoren, wie beispielsweise verminderte Kapazität oder dergleichen, auftreten.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Kondensator der strompulserzeugenden Schaltung über die Verstärkerschaltung ohne Verstärkung aufladbar. Somit kann der Kondensator auf einfache Weise geladen werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung stellt die Verstärkerschaltung einen Verstärkungsfaktor von mindestens 2, vorzugsweise mindestens 50, insbesondere mindestens 100, vorzugsweise mindestens 1.000, insbesondere zumindest 10.000 bereit. Damit kann die strompulserzeugende Schaltung einfach und kompakt ausgebildet werden, da lediglich ein im Vergleich zu bekannten Steuerschaltungen kleiner Impulsstrom bereitgestellt werden muss.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Verstärkerschaltung eine Darlingtonschaltung. Vorteil einer Darlingtonschaltung ist, dass eine besonders hohe Verstärkung erreicht werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die erste Spannungsquelle über zumindest eine erste Diode mit dem Relais verbunden und die zumindest eine Diode ist zwischen erster und zweiter Spannungsquelle angeordnet. Vorteil hiervon ist, dass auf einfache Weise ein Stromfluss von der zweiten zur ersten Spannungsquelle unterbunden werden kann, sodass die von der zweiten Spannungsquelle bereitgestellte zweite Spannung beim Anlegen an das Relais mindestens der Anziehspannung entspricht und somit ein Schließen des Relaiskontakts sicher und zuverlässig ermöglicht wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Verstärkerschaltung über eine zweite Diode mit dem Relais verbunden, insbesondere wobei erste und zweite Diode zueinander entgegengesetzt gepolt sind. Somit kann auf einfache Art und Weise verhindert werden, dass beispielsweise ein ungewünschter Entladestrom das Relais im Betrieb der Steuerschaltung ausschaltet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zumindest ein Überspannungsschutz zumindest für das Relais angeordnet, insbesondere wobei der zumindest eine Überspannungsschutz für das Relais und die strompulserzeugende Schaltung vorgesehen ist. Vorteil hiervon ist ein Schutz gegen Überspannung und damit gegen eine Beschädigung des Relais. Ist der Überspannungsschutz sowohl für das Relais als auch für die strompulserzeugende Schaltung vorgesehen und insbesondere an der strompulserzuegenden Schaltung angeordnet, wird eine geringere Verlustleitung ermöglicht, da nur ein geringer Strom die Spannung an der strompulserzeugenden Schaltung begrenzt.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der dazugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
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Dabei zeigt in schematischer Form
- 1 eine Ladevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
- 2 einen Teil einer Ladevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt in schematischer Form eine Ladevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt schematisch eine Ladevorrichtung 10 zum Aufladen eines Akkupacks 195, die eine Steuerschaltung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist. Diese ist zum Ein- und Ausschalten eines elektromechanischen Relais 150 ausgebildet, das im eingeschalteten Zustand beispielhaft eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einer Spannungsquelle 120 und einem Akkupack 195 herstellt. Der Akkupack 195 als Last sowie das elektromechanische Relais 150 sind also nicht Teil der Steuerschaltung 100. Die Funktionsweise und der detaillierte Aufbau einer geeigneten Ladevorrichtung sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, sodass hier zwecks Knappheit der Beschreibung auf eine eingehende Beschreibung verzichtet wird.
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Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Beschreibung der Verwendung der Steuerschaltung 100 bei einer Ladevorrichtung 10 lediglich beispielhaften Charakter hat und nicht zur Einschränkung der Erfindung dient. Vielmehr kann die Steuerschaltung 100 mit dem Relais 150 zum Beispiel in jeglicher Art von Netzgerät beziehungsweise Netzteil Anwendung finden, in dem ein Relais zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einer Spannungsquelle und einer zugeordneten Last verwendet wird.
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Die Spannungsquelle 120 ist beispielhaft als Gleichspannungsquelle ausgebildet und zwischen Masse 105 und einem ersten Knotenpunkt 122 angeordnet. Zwischen Masse 105 und der Anode einer Diode 140 ist eine weitere Spannungsquelle 110 angeordnet, die beispielhaft ebenfalls als Gleichspannungsquelle ausgebildet ist. Die Kathode der Diode 140 ist mit einem zweiten Knotenpunkt 112, einem dritten Knotenpunkt 113 und einem vierten Knotenpunkt 114 verbunden. Die Spannungsquelle 110 ist zur Bereitstellung einer ersten elektrischen Spannung U1 ausgebildet und die Spannungsquelle 120 zur Bereitstellung einer zweiten elektrischen Spannung U2, die größer als die Spannung U1 ist. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Spannungsquelle 110 eine vergleichsweise gering belastbare Spannungsquelle sein, die zum Beispiel zum Standby-Betrieb der Ladevorrichtung 10 vorgesehen ist, während die zweite Spannungsquelle 120 eine entsprechend höher belastbare Spannungsquelle ist, die - wie oben beschrieben - zum Aufladen des Akkupacks 195 ausgebildet ist.
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Die zweite Spannungsquelle 120 kann auch eine variable Spannung bereitstellen beziehungsweise einen Spannungsbereich abdecken, der größer als die Spannung U1 beziehungsweise ein der ersten Spannungsquelle 110 zugeordneter Spannungsbereich ist. Deshalb wird die zweite Spannungsquelle 120 zur Vereinfachung der Beschreibung nachfolgend als große Spannungsquelle bezeichnet und die erste Spannungsquelle 110 als kleine Spannungsquelle.
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Zwischen dem ersten Knotenpunkt 122 und einem dritten Knotenpunkt 124 ist eine Verstärkerschaltung 400 angeordnet, die beispielhaft einen Bipolartransistor 198 umfasst, dessen Basis über einen Knotenpunkt 126 mit einer strompulserzeugenden Schaltung 300 verbunden ist, andererseits mit einem Widerstand 193. Dieser Widerstand 193 ist über einen Knotenpunkt 124 mit dem Emitter des Bipolartransistors 198 verbunden, andererseits mit einer optionalen Diode 182, die mit dem Knotenpunkt 112 verbunden ist. Darüber hinaus ist der Kollektor des Bipolartransistors 198 über einen Knotenpunkt 125 einerseits mit einem optionalen Eingangswiderstand 191 der Verstärkerschaltung 400 verbunden, andererseits mit einem Widerstand 192, der mit dem Knotenpunkt 124 verbunden ist. Der optionale Eingangswiderstand 191 ist hierbei mit dem Knotenpunkt 122 verbunden.
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Die strompulserzeugende Schaltung 300 weist einen Kondensator 180, auf, der einerseits mit der Masse 105, andererseits über einen Widerstand 194 mit dem Knotenpunkt 126 verbunden ist.
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Darüber hinaus ist der erste Knotenpunkt 122 mit einer Eingangsseite 153 eines dem Relais 150 zugeordneten Arbeits- beziehungsweise Relaiskontakts 154 verbunden, dessen Ausgangsseite 155 mit dem ebenfalls mit Masse 105 verbundenen Akkupack 195 verbunden ist. Der dritte Knotenpunkt 124 ist mit der Anode der optionalen Diode 182 verbunden, deren Kathode mit dem zweiten Knotenpunkt 112 verbunden ist. Somit sind die Spannungsquellen 110, 120 über die zueinander entgegengesetzt gepolten Dioden 140, 182 miteinander verbunden.
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Zwischen dem zweiten Knotenpunkt 112 und einem vierten Knotenpunkt 132 ist beispielhaft das Relais 150 angeordnet, wobei eine dem Relais zugeordnete Relaisspule 152 mit diesen Knotenpunkten 112, 132 verbunden ist. Darüber hinaus ist zwischen diesen Knotenpunkten112, 132 beispielhaft eine Parallelschaltung aus einer Freilaufdiode 160 und einem optionalen, zum Beispiel mit einer Zenerdiode realisierbaren Überspannungsschutz 170 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann ein Überspannungsschutz US2 vorgesehen sein, insbesondere in Form einer Zenerdiode, der als Überspannungsschutz für die strompulserzeugende Schaltung 300, insbesondere für den Kondensator 180, dient. Der genannte Überspannungsschutz US2 schützt den Kondensator 180 und das Relais 150. Der Überspannungsschutz US2 stellt dabei eine geringere Verlustleistung als der Überspannungsschutz 170 bereit, da nur ein geringer Strom die Spannung am Kondensator 180 begrenzt. Beim Einschalten des Relais wird der Bipolartransisator 198 frühestens leitend, wenn die Spannung an dem Knoten 124 unter die Kondensatorspannung minus dem Spannungsabfall an der Basis-Emitterstrecke des Bipolartransistaors 198 fällt.
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Bei dem Überspannungsschutz 170 ist beispielhaft die Kathode der Freilaufdiode 160 über einen vierten Knotenpunkt 114 mit dem zweiten Knotenpunkt 112 und deren Anode mit dem vierten Knotenpunkt 132 verbunden. Zwischen dem vierten Knotenpunkt 132 und Masse 105 ist ein Schaltelement 130 angeordnet. Dieses ist zum Ein- beziehungsweise Ausschalten des Relais 150 und somit zum Aktivieren beziehungsweise Deaktivieren der Ladevorrichtung 10 ausgebildet. Im einfachsten Fall kann das Schaltelement 130 als ein mechanischer Schalter, zum Beispiel eine Drucktaste, ausgebildet sein, die beispielsweise in einer zugeordneten Ladeschale bei Einlegen des Akkupacks 195 betätigt wird. Es sind jedoch auch andere Ausgestaltungen möglich, wie zum Beispiel elektronische Schalter, beispielsweise ein von einem der Ladevorrichtung 10 zugeordneten Mikroprozessor geschalteter Halbleiterschalter, zum Beispiel ein Bipolar- oder ein Feldeffekttransistor.
Die Relaisspule 152 steht in einer Wirkverbindung mit einem Anker 156 zur Betätigung des Relaiskontakts 154. Hierbei ist das Relais 150 beziehungsweise die Relaisspule 152 zum Schließen des Relaiskontakts 154 mit einer minimalen Anziehspannung zu beaufschlagen und zum Geschlossenhalten des Relaiskontakts 154 mit einer minimalen Haltespannung zu beaufschlagen. Die Funktionsweise und der detaillierte Aufbau eines geeigneten Relais sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, sodass hier zwecks Knappheit der Beschreibung auf eine eingehende Beschreibung verzichtet wird. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die von der großen Spannungsquelle 120 bereitgestellte elektrische Spannung U2 größer als die minimale Anziehspannung und die von der kleinen Spannungsquelle 110 bereitgestellte elektrische Spannung U1 ist zumindest größer als die minimale Haltespannung. Um einen störungsfreien Betrieb des Relais 150 zu gewährleisten, ist die elektrische Spannung U1 vorzugsweise größer als die minimale Haltespannung zuzüglich einer an der Diode 140 abfallenden Verlustspannung UD1. Darüber hinaus ist die elektrische Spannung U1 bevorzugt kleiner als die minimale Anziehspannung, sodass die Spannung U1 nicht zum Einschalten des Relais 150 verwendbar ist. Dabei liegt zunächst die Spannung U2 der großen Spannungsquelle 120 über die Verstärkerschaltung 400 an dem Kondensator 180 an und lädt diesen auf, genauer wird der Kondesnator 180 über die ohmschen Widerstände 191, 192, 193 und 194 aufgeladen. Im Betrieb der Ladevorrichtung 10 wird das Schaltelement 130 betätigt, um einen Aufladevorgang zum Aufladen des Akkupacks 195 auszulösen. Beim Schließen des Schaltelements 130 entlädt sich nun der Kondensator 180 über den Widerstand 194 und die Basis-Emitterstrecke des Transistors 198, sodass dieser Impulsstrom durch die Verstärkerschaltung um ca. den Faktor 100 verstärkt wird. Dadurch wird ein Anziehimpuls erzeugt, der zum Anziehen des Ankers 156 und somit zum Schließen des Relaiskontakts 154 ausreichend ist. Erreicht die Spannung am Kondensator 180 einen Wert im Bereich der ersten Spannung U1, wird die Bestromung des Relais 150 dann von der ersten Spannungsquelle 110 zur Bereitstellung einer Haltespannung übernommen. Um darüber hinaus sicherzustellen, dass der Kondensator 180 nicht auf die kleine Spannungsquelle 110 umlädt und sich korrekt auflädt, ist die Diode 140 zur Sperrung eines entsprechenden Reversstroms vorgesehen.
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Falls die von der großen Spannungsquelle 120 bereitgestellte Spannung U2 größer ist als eine maximal erlaubte Impulsspannung des Relais 150, kann dieses beim Einschalten beschädigt oder sogar zerstört werden. Beispielsweise könnte eine zu große Spannung zu einer Entmagnetisierung der Relaisspule 152 führen. Um dies zu verhindern kann die Relaisspannung durch den Überspannungsschutz 170 während des Einschaltens des Relais 150 begrenzt werden oder durch den alternativen oder zusätzlichen Überspannungsschutz US2 parallel zum Kondensator 180 die Kondensatorspannung des Kondensators 180 und damit die Relaisspannung URS begrenzt werden. An der Relaisspule 152 liegt nun eine Spannung URS an, die der von der kleinen Spannungsquelle 110 bereitgestellten Spannung U1 abzüglich der an der Diode 140 abfallenden Spannung UD1 entspricht, das heißt URS = U1 - UD1. Damit nun im angezogenen Zustand des Relais 150 die an der Relaisspule 152 anliegende Spannung URS diesen Wert U1 - UD1 nicht überschreitet und sichergestellt werden kann, dass immer ein Strom durch die Diode 140 fließt, sind die Widerstände 191, 192 derart ausgebildet, dass ein durch diese fließender Strom kleiner als ein zugeordneter Haltestrom des Relais 150 ist, das heißt einem Strom, der bei Anlegen der minimalen Haltespannung an die Relaisspule 152 durch diese fließt. Da der Relaiskontakt 154 somit geschlossen ist und das Relais 150 zuverlässig und sicher im angezogenen Zustand gehalten wird, besteht über den Relaiskontakt 154 - wie oben beschrieben - eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der großen Spannungsquelle 120 und dem Akkupack 195, das somit aufgeladen wird. Falls die Spannung U2 geringer sein sollte als U1, kann ein ungewolltes Ausschalten des Relais 150 durch die Diode 182 verhindert werden, die in diesem Fall einen Stromfluss eines Entladestroms vom Kondensator 180 durch die Relaisspule 152 sperrt. Für den Fall, dass dieser Umstand zum Beispiel lastbedingt ausgeschlossen werden kann, könnte auch auf die Verwendung der Diode 182 verzichtet werden.
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Wird der Schalter 130 geöffnet, zum Beispiel am Ende eines Aufladevorgangs des Akkupacks 195, wird dadurch der Stromfluss durch die Relaisspule 152 unterbrochen und das Relais 150 somit ausgeschaltet, sodass der Relaiskontakt 154 sich öffnet. Der Kondensator 180 lädt sich nun - wie oben beschrieben - über die zweite Spannung 120 wieder auf und die Freilaufdiode 160 entmagnetisiert die Relaisspule 152. Sobald der Kondensator 180 wieder aufgeladen ist, kann das Relais 150 durch Betätigen des Schaltelements 130 erneut eingeschaltet werden. Bei einer versuchsweise realisierten Steuerschaltung 100 wurde als Relaisspule 152 beispielsweise eine Spule mit einer Nennspannung von 12 V, einem Nennstrom von 30 mA, einer Nennleistung von 360 mW und einem Innenwiderstand von 400 Ohm verwendet. Die von der kleinen Spannungsquelle 110 bereitgestellte Spannung U1 betrug 5 V, die von der großen Spannungsquelle 120 bereitgestellte Spannung U2 lag in einem Spannungsbereich zwischen 18 V und 42 V, der Kondensator 180 wurde mit einer Kapazität von 330 nF ausgebildet und die ohmschen Widerstände 191, 192, 193, 194 mit einem Widerstand von 47 Ohm, 100 kOhm, 10 kOhm und 390 Ohm. Mit dieser Ausgestaltung konnte im Betrieb der Steuerschaltung 100 eine Relaisspannung URS = 4 V zur Aufrechterhaltung des angezogenen Zustands des Relais 150 mit einem durch die Relaisspule 152 fließenden Haltestrom und somit einer Strombelastung der kleinen Stromquelle 110 von 10 mA realisiert werden. Der Verlust über die Widerstände 191, 192 betrug 2.0 mW bei einer von der großen Spannungsquelle 120 bereitgestellten Spannung U2 = 18 V, wobei an den Widerständen 191, 192 eine Spannung von 14 V anlag. Bei einer Spannung U2 = 42 V betrug der Verlust an den Widerständen 191, 192 14,4 mW, wobei an diesen eine Spannung von 38 V anlag. Am Relais 150 betrug der Verlust jeweils 40 mW, sodass ein Gesamtverlust von 42 mW bei U2 = 18 V und ein Gesamtverlust von 54,4 mW bei U2 = 42 V erreicht wurde. In dem Gesamtverlust sind die Verluste an der Diode 140 nicht berücksichtigt.
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2 zeigt einen Teil einer Ladevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 2 ist im Wesentlichen eine Ladevorrichtung 10 gemäß 1 gezeigt. Im Unterschied zur Ladevorrichtung 10 gemäß 1 weist die Ladevorrichtung 10 nun eine anders ausgebildete Verstärkerschaltung 400 auf. Der Übersichtlichkeit halber sind die weiteren Komponenten aus 1 nicht dargestellt. Die Verstärkerschaltung 400 umfasst nun anstelle des einen Transistors 198 der 1 zwei Transistoren 198, 199, wobei der zweite Transistor 199 mit seinem Emitterausgang mit der Basis des ersten Transistors 198 verbunden ist. Der Kollektor des ersten Transistors 198 ist über den Widerstand 191, der Kollektor des zweiten Transistors 199 ist über einen weiteren Widerstand 195, mit dem Knotenpunkt 122 und über diesen mit der zweiten Spannung 120 verbunden. Die Basis des zweiten Transistors 199 ist mit dem Knotenpunkt 126 verbunden. Insoweit wird durch die Schaltung der beiden Transistoren 198, 199 eine Darlingtonschaltung realisiert.
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Wie in 1 wird der Kondensator 180 der strompulserzeugenden Schaltung 300 über die Widerstände 191, 192, 193, 194 mittels der zweiten Spannungsquelle 120 aufgeladen. Im Betrieb der Ladevorrichtung 10 wird das Schaltelement (hier nicht dargestellt) betätigt, um einen Aufladevorgang zum Aufladen des Akkupacks (hier nicht dargestellt) auszulösen. Beim Schließen des Schaltelements (hier nicht dargestellt) entlädt sich nun der Kondensator 180 über den Widerstand 194, die Basis-Emitterstrecke des Transistors 199 und die Basis-Emitterstrecke des Transistors 198, sodass dieser Impulsstrom durch die Verstärkerschaltung zweimal um ca. den Faktor 100, also insgesamt um den Faktor 100*100 = 10.000 verstärkt wird. Dadurch wird ein Anziehimpuls erzeugt, der zum Anziehen des Ankers (hier nicht dargestellt) und somit zum Schließen des Relaiskontakts (hier nicht dargestellt) ausreichend ist. Erreicht die Spannung am Kondensator 180 einen Wert im Bereich der ersten Spannung U1, wird die Bestromung des Relais (hier nicht dargestellt) dann von der ersten Spannungsquelle (hier nicht dargestellt) zur Bereitstellung einer Haltespannung übernommen. Um darüber hinaus sicherzustellen, dass der Kondensator 180 nicht auf die kleine Spannungsquelle umlädt und sich korrekt auflädt, ist die Diode (in 1: Bezugszeichen 140) zur Sperrung eines entsprechenden Reversstroms vorgesehen.
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Zusammenfassend weist zumindest eine der Ausführungsformen der Erfindung zumindest eines der folgenden Merkmale auf und/oder realisiert zumindest einen der folgenden Vorteile:
- - Geringerer Bauraum.
- - Höhere Lebensdauer.
- - Geringere notwendige Kapazitäten.
- - Geringere Verlustleistung.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009028323 A1 [0003]
