DE102021208153A1 - Electrical circuit for limiting an inrush current and power pack and charger with such an electrical circuit - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung (10) zur Begrenzung eines Einschaltstromes umfassend einen Spannungseingang (1), einen Heißleiter (NTC), einen Energiespeicher (CZK), eine Abschalteinrichtung (4) und einen Spannungsausgang (2), wobei der Heißleiter (NTC) eingerichtet ist, in kaltem Zustand einen Einschaltstrom (I) vom Spannungseingang (1) in den Energiespeicher (CZK) stärker als in heißem Zustand zu begrenzen, und die Abschalteinrichtung (4) eingerichtet ist, den Spannungsausgang (2) in Abhängigkeit einer am Spannungseingang oder am Energiespeicher (CZK) sinkenden elektrischen Spannung von dem Energiespeicher (CZK) zu trennen oder mit diesem zu verbinden.The present invention relates to an electrical circuit (10) for limiting an inrush current, comprising a voltage input (1), a thermistor (NTC), an energy store (CZK), a switch-off device (4) and a voltage output (2), the thermistor (NTC ) is set up to limit an inrush current (I) from the voltage input (1) into the energy storage device (CZK) to a greater extent in the cold state than in the hot state, and the switch-off device (4) is set up to limit the voltage output (2) depending on a voltage input or at the energy storage device (CZK) to separate or connect the electrical voltage falling to the energy storage device (CZK).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung zur Begrenzung eines Einschaltstromes sowie ein Netzteil und ein Ladegerät mit einer solchen Schaltung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Verringerung eines Einschaltstromes bei Verwendung eines Heißleiters (NTC).The present invention relates to an electrical circuit for limiting an inrush current and a power pack and a charging device with such a circuit. In particular, the present invention relates to reducing an inrush current when using a thermistor (NTC).
Im Stand der Technik sind Schaltwandler (AC/DC-Wandler) bekannt, welche z.B. Teil eines Ladegerätes oder eines Netzteils sind. Anders ausgedrückt besteht im Stand der Technik ein Ladegerät bzw. Netzteil oder ähnliches aus einem AC/DC-Wandler sowie auch einem DC/DC-Wandler. Ein solcher AC/DC-Wandler beinhaltet in der Regel einen Gleichrichter, welcher die Wechselspannung in eine pulsierende Gleichspannung umwandelt. Über diesen Gleichrichter wird ein Zwischenkreiskondensator geladen. Dieser Kondensator stützt die Eingangsspannung des in der Regel nachfolgenden DC/DC-Wandlers. Beim Anschließen des Netzteils an das Wechselspannungsnetz entsteht üblicherweise ein hoher Einschaltstrom (auch: Pulsstrom), der den Zwischenkreiskondensator lädt. Dieser Pulsstrom ist abhängig vom Ladezustand des Zwischenkreiskondensators als auch von der Serienimpedanz. Im Stand der Technik wird die Serienimpedanz in der Regel als Heißleiter (NTC) ausgeführt. Dieser wird hauptsächlich zum Schutz der Kontakte am Wechselspannungsstecker und zum Schutz des Gleichrichters eingesetzt, welcher in kaltem Zustand einen hohen Widerstand bereitstellt und somit den Einschaltstrom begrenzt. Mit zunehmender Spannung des Zwischenkreiskondensators und ausreichend dimensionierter Serienimpedanz sinkt der Einschaltstrom in thermisch bzw. elektrisch unproblematische Wertebereiche. Im laufenden Betrieb des Wandlers wird der NTC durch seine Verlustleistung heiß und verringert seinen Widerstand, um die Verlustleistung im Betrieb gering zu halten. Der NTC stellt eine kostengünstige Möglichkeit dar, den Einschaltstrom zu begrenzen. Probleme können dann auftreten, wenn der Wandler im warmen Zustand (wenn er eine Weile in Betrieb war) vom Netz getrennt wird und kurz darauf wieder mit dem Netz verbunden wird. Der heiße NTC hat nun immer noch einen geringen Widerstand. Der mittlerweile jedoch ungeladene Zwischenkreiskondensator wird mit einem sehr hohen (maximalen) Eingangsstrom (Impulsstrom oder englisch „Inrush Current“) geladen, wobei die Gleichrichterdioden eine sehr hohe Impulsstromfestigkeit benötigen.Switching converters (AC/DC converters) are known in the prior art, which are part of a charging device or a power pack, for example. In other words, in the prior art, a charger or power pack or the like consists of an AC/DC converter and also a DC/DC converter. Such an AC/DC converter usually contains a rectifier, which converts the AC voltage into a pulsating DC voltage. An intermediate circuit capacitor is charged via this rectifier. This capacitor supports the input voltage of the DC/DC converter that usually follows. When connecting the power pack to the AC voltage network, a high inrush current (also: pulsed current) usually occurs, which charges the intermediate circuit capacitor. This pulsed current depends on the state of charge of the intermediate circuit capacitor and on the series impedance. In the prior art, the series impedance is usually designed as a thermistor (NTC). This is mainly used to protect the contacts on the AC plug and to protect the rectifier, which provides a high resistance when cold and thus limits the inrush current. As the voltage of the intermediate circuit capacitor increases and the series impedance is adequately dimensioned, the inrush current falls into value ranges that are thermally and electrically unproblematic. When the converter is in operation, the NTC becomes hot due to its power loss and reduces its resistance in order to keep the power loss low during operation. The NTC represents a cost-effective way of limiting the inrush current. Problems can arise if the converter is disconnected from the mains while warm (after it has been in operation for a while) and is then reconnected to the mains shortly thereafter. The hot NTC now still has a low resistance. The intermediate circuit capacitor, which is now uncharged, is charged with a very high (maximum) input current (pulse current or "inrush current"), with the rectifier diodes requiring a very high pulse current strength.
Um diesem Problem zu begegnen, wird im Stand der Technik häufig ein Gleichrichter mit einer ausreichend hohen Impulsstromfestigkeit verwendet. Dies bedingt jedoch höhere Bauteilkosten. Zudem werden unter der Internetseite „https://www.ametherm.com/blog/inrush-current/cool-down-time-inrush-currentlimiter“ Maßnahmen vorgeschlagen, um die Abkühlzeit der NTCs zu verringern. Darüber hinaus gibt es weitere kostenintensive Methoden, um den Einsatz eines NTCs gänzlich zu vermeiden (Application note AN4606, „Inrush-current limiter circuits (ICL) with Triacs and Thyristors (SCR) and controlled bridge design tips“, ST Microelectronics, 2016, https://www.st.com/resource/en/application_note/dm00140117-inrushcurrentlimiter-circuits-icl-with-triacs-and-thyristors-scr-and-controlled-bridge-design-tipsstmicroelectronics.pdf).In order to counteract this problem, a rectifier with a sufficiently high pulse current capability is often used in the prior art. However, this requires higher component costs. In addition, measures are proposed on the website "https://www.ametherm.com/blog/inrush-current/cool-down-time-inrush-currentlimiter" to reduce the cooling time of the NTCs. There are also other costly methods of avoiding the use of an NTC entirely (Application note AN4606, "Inrush-current limiter circuits (ICL) with Triacs and Thyristors (SCR) and controlled bridge design tips", ST Microelectronics, 2016, https ://www.st.com/resource/en/application_note/dm00140117-inrushcurrentlimiter-circuits-icl-with-triacs-and-thyristors-scr-and-controlled-bridge-design-tipsstmicroelectronics.pdf).
Dementsprechend besteht ein Bedarf an einer kostengünstigen Lösung des Problems hoher Einschaltströme.Accordingly, there is a need for an inexpensive solution to the problem of high inrush currents.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Erfindungsgemäß wird eine elektrische Schaltung zur Begrenzung eines Einschaltstromes mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Entsprechend wird eine elektrische Schaltung zur Begrenzung eines Einschaltstromes vorgeschlagen, welche einen Spannungseingang, einen Heißleiter (auch negative temperature coefficient (NTC)-Widerstand) und einen Energiespeicher (z. B. als Zwischenkreiskapazität ausgestaltet) aufweist. Erfindungsgemäß sind weiter eine Abschalteinrichtung und ein Spannungsausgang vorgesehen. Der Spannungsausgang kann eine Last/einen Verbraucher bzw. einen Schaltwandler betreiben oder mit einem solchen elektrisch verbunden sein. Der Heißleiter ist eingerichtet, in kaltem Zustand einen Einschaltstrom vom Spannungseingang in den Energiespeicher stärker zu begrenzen, als wenn er einen heißen Zustand aufweist. Hierzu kann der Heißleiter beispielsweise in Reihe mit einem positiven Pol des Spannungseingangs oder mit einem negativen Pol des Spannungseingangs elektrisch verbunden sein. Mit anderen Worten wird der Heißleiter mit demjenigen (Einschalt-) Strom beaufschlagt, welcher den Energiespeicher eingangsseitig speist/lädt. Die Abschalteinrichtung ist eingerichtet, bei Unterschreiten eines vordefinierten Wertes der Spannung am Energiespeicher und/oder beim Überschreiten eines vordefinierten negativen Gradienten der Spannung am Spannungseingang bzw. am Energiespeicher dafür zu sorgen, dass der Energiespeicher sich nicht (beispielsweise über den primärseitigen Spannungsausgang) entlädt. Sofern der Spannungseingang nach dem Unterschreiten der vordefinierten Spannung bzw. des vordefinierten negativen Gradienten innerhalb einer kurzen Zeitspanne erneut Versorgungsspannung liefert (der vordefinierte Spannungswert bzw. der vordefinierte negative Gradient wird wieder überschritten), ist der Energiespeicher noch hinreichend stark geladen, um einen über den nun noch warmen Heißleiter geführten Strom zu begrenzen. Mit anderen Worten wird eine Potenzialdifferenz zwischen einem Potenzial am Spannungseingang und einem Potenzial über dem Energiespeicher zumindest so lange hinreichend geringgehalten, dass ein erneutes Versorgen des Spannungseingangs mit elektrischer Spannung nicht zu einem Einschaltstrom führt, welcher problematisch für die gewählten Bauelemente ist. Somit wird erfindungsgemäß sichergestellt, dass die Strombegrenzungsfähigkeit der Schaltung auf Basis einer über dem Energiespeicher anliegenden (Rest-) Spannung stets eine verminderte Strombegrenzungsfähigkeit des Heißleiters zumindest so weit kompensiert, dass Schäden für die erfindungsgemäße Schaltung aufgrund eines Eingangsstroms wirksam verhindert werden.According to the invention, an electrical circuit for limiting an inrush current with the features of
Der Spannungseingang kann u.a. mit einer Wechselspannung versorgt werden. Dies ist generell bei herkömmlichen Ladegeräten der Fall. Eine eingehende Wechselspannung wandeln diese in eine Gleichspannung um. Derartige elektrische Schaltungen sind in Ladegeräten oder anderen Netzteilen enthalten. Alternativ oder zusätzlich kann der Spannungseingang eingerichtet sein, eine Gleichspannung entgegenzunehmen. Auch dies ist für Ladegeräte und Gleichstrom liefernde Netzteile üblicherweise der Fall. Alternativ kann der Spannungsausgang eingerichtet sein, eine Wechselspannung auszugeben. Hierbei kann auch eine andere Frequenz der Wechselspannung erzeugt werden, als sie am Spannungseingang anliegt. Den Freiheiten zur Gestaltung einer elektrischen Ausgangsspannung sind somit erfindungsgemäß keine Grenzen gesetzt.The voltage input can be supplied with an AC voltage, among other things. This is generally the case with conventional chargers. They convert an incoming AC voltage into a DC voltage. Such electrical circuits are included in chargers or other power supplies. Alternatively or additionally, the voltage input can be set up to accept a DC voltage. This is also usually the case for chargers and power packs supplying direct current. Alternatively, the voltage output can be set up to output an AC voltage. In this case, a different frequency of the AC voltage can be generated than that present at the voltage input. According to the invention, there are therefore no limits to the freedom to design an electrical output voltage.
Zur Gleichrichtung kann die elektrische Schaltung einen Brückengleichrichter aufweisen, welcher über den Heißleiter mit dem Spannungseingang mit elektrischer Energie versorgt wird. Andererseits ist der Brückengleichrichter mit dem Energiespeicher gekoppelt, welchen er lädt bzw. im Betrieb auf einem hohen Spannungsniveau hält. Hierzu kann der Brückengleichrichter parallel zum Energiespeicher angeordnet sein.For rectification, the electrical circuit can have a bridge rectifier, which is supplied with electrical energy via the thermistor with the voltage input. On the other hand, the bridge rectifier is coupled to the energy store, which it charges or keeps at a high voltage level during operation. For this purpose, the bridge rectifier can be arranged in parallel with the energy store.
Bevorzugt ist die Abschalteinrichtung eingerichtet, in Abhängigkeit eines Zeitablaufes seit einem Sinken einer Spannung am Spannungseingang bzw. der Spannung am Energiespeicher den Spannungsausgang von dem Energiespeicher zu trennen bzw. ihn erneut mit diesem zu verbinden. In entsprechender Weise kann die Abschalteinrichtung alternativ oder zusätzlich eingerichtet sein, in Abhängigkeit einer Temperatur des Heißleiters den Spannungsausgang von dem Energiespeicher zu trennen oder ihn mit diesem (wieder) zu verbinden. Mit anderen Worten kann die Abschalteinrichtung die Eignung des Heißleiters zur Begrenzung eines etwaigen Eingangsstromes überwachen. Bei einer zeitgesteuerten Überwachung kann hierbei ein empirisch oder rechentechnisch ermittelter Zusammenhang zwischen dem Temperaturniveau des Heißleiters während des Betriebs und der Abkühlungscharakteristik des Heißleiters nach Abschalten der Eingangsspannung/Netzspannung berücksichtigt werden. Noch genauer, jedoch aufwändiger kann die Temperatur des Heißleiters mittels eines Temperatursensors ermittelt werden und hieraus auf den aktuell vorliegenden elektrischen Widerstand des Heißleiters und somit auch seine Strombegrenzungscharakteristik über der Zeit geschlossen werden. Sobald die Strombegrenzungsfähigkeit des Heißleiters durch den Abkühlvorgang hinreichend wiederhergestellt ist, kann die Abschalteinrichtung den Spannungsausgang wieder mit dem Energiespeicher verbinden und die Schaltung somit auf eine erneute Inbetriebnahme vorbereiten.The switch-off device is preferably set up to disconnect the voltage output from the energy store or to reconnect it to it depending on the time elapsed since a voltage at the voltage input or the voltage at the energy store dropped. Correspondingly, the switch-off device can alternatively or additionally be set up, depending on a temperature of the thermistor, to disconnect the voltage output from the energy store or to connect it (again) to it. In other words, the shutdown device can monitor the suitability of the thermistor for limiting any input current. In the case of time-controlled monitoring, an empirically or arithmetically determined relationship between the temperature level of the thermistor during operation and the cooling characteristics of the thermistor after the input voltage/mains voltage has been switched off can be taken into account. The temperature of the thermistor can be determined even more precisely, but with greater effort, by means of a temperature sensor and from this the current electrical resistance of the thermistor and thus also its current-limiting characteristics over time can be inferred. As soon as the current-limiting capability of the thermistor has been adequately restored by the cooling process, the switch-off device can reconnect the voltage output to the energy store and thus prepare the circuit for renewed operation.
Die elektrische Schaltung kann bevorzugt einen Schaltwandler aufweisen, welcher zwischen der Abschalteinrichtung und dem Spannungsausgang angeordnet ist. Alternativ kann auch ein weiterer Schaltwandler an den Spannungsausgang angeschlossen werden. Diese Wandler können beispielsweise als Buck Converter oder Boost Converter ausgeführt sein. Die Ausführung eines Schaltwandlers ist dem Fachmann bekannt und wird hier nicht näher ausgeführt.The electrical circuit can preferably have a switching converter, which is arranged between the switch-off device and the voltage output. Alternatively, another switching converter can be connected to the voltage output. These converters can be designed as buck converters or boost converters, for example. The design of a switching converter is known to those skilled in the art and is not explained in more detail here.
Bevorzugt kann die Abschalteinrichtung einen Spannungsteiler aufweisen, welcher parallel zum Energiespeicher angeordnet ist. Mit anderen Worten wird über den Spannungsteiler ein Verhältnis der über dem Energiespeicher anliegenden elektrischen Spannung zur Verfügung gestellt, welcher als Eingangsgröße (Führungsgröße) für die Abschalteinrichtung verwendet werden kann. Die Dimensionierung des Spannungsteilers kann in Abhängigkeit eines Unterschiedes zwischen der (maximalen) Spannung über dem Energiespeicher und der (maximal zulässigen) Spannung am Eingang der Abschalteinrichtung dimensioniert werden.The switch-off device can preferably have a voltage divider which is arranged in parallel with the energy store. In other words, a ratio of the electrical voltage present across the energy store is made available via the voltage divider, which can be used as an input variable (command variable) for the switch-off device. The dimensioning of the voltage divider can be dimensioned depending on a difference between the (maximum) voltage across the energy store and the (maximum permissible) voltage at the input of the switch-off device.
Die Abschalteinrichtung kann einen integrierten Schaltkreis aufweisen, welcher bei Unterschreiten einer an seinem Eingang anliegenden Spannung eine elektrische Verbindung zwischen dem Energiespeicher und dem Spannungsausgang unterbricht. Der Schaltkreis kann beispielsweise einen sogenannten Fehlereingang aufweisen, welcher elektrisch mit dem Abgriff des o.g. Spannungsteilers verbunden ist. Über den Spannungsteiler kann die maximale Betriebsspannung des Energiespeichers an die maximal zulässige Eingangsspannung am Fehlereingang angepasst werden.The switch-off device can have an integrated circuit, which interrupts an electrical connection between the energy store and the voltage output when the voltage at its input falls below that level. The circuit can, for example, have a so-called error input, which is electrically connected to the tap of the above-mentioned voltage divider. The maximum operating voltage of the energy store can be adjusted to the maximum permissible input voltage at the fault input via the voltage divider.
Bevorzugt kann ein Transistor in der elektrischen Schaltung vorgesehen sein, welcher als Bestandteil der Abschalteinrichtung fungiert. Der Transistor kann beispielsweise eine masseseitige oder eine versorgungsseitige elektrische Verbindung zum Schaltwandler unterbrechen, wenn die Spannung am Spannungseingang bzw. am Energiespeicher einen vordefinierten Wert unterschreitet oder einen vordefinierten negativen Gradienten unterschreitet. Auch Kombinationen der beiden vorgenannten Bedingungen sind erfindungsgemäß möglich.A transistor can preferably be provided in the electrical circuit, which acts as a component of the switch-off device. The transistor can, for example, interrupt a ground-side or a supply-side electrical connection to the switching converter if the voltage at the voltage input or at the energy store falls below a predefined value or falls below a predefined negative gradient. Combinations of the two aforementioned conditions are also possible according to the invention.
Der Energiespeicher kann eine Kapazität aufweisen, insbesondere einen Kondensator, welcher bevorzugt als Elektrolytkondensator oder als Folienkondensator ausgestaltet ist. Insbesondere kann der Energiespeicher als Zwischenkreiskondensator aufgefasst werden, welcher eine als eingangsseitig hergestellte (pulsierende) Gleichspannung puffert, bevor diese ausgangsseitig als Gleichspannung (z.B. einer veränderten Spannungslage) bereitgestellt oder in eine Wechselspannung (insbesondere einer veränderten Amplitude und/oder einer veränderten Frequenz) gewandelt wird.The energy store can have a capacitance, in particular a capacitor, which is preferably designed as an electrolytic capacitor or as a film capacitor. In particular, the energy storage device can be understood as an intermediate circuit capacitor, which buffers a (pulsating) DC voltage produced on the input side before this is made available on the output side as a DC voltage (e.g. with a changed voltage level) or is converted into an AC voltage (in particular with a changed amplitude and/or a changed frequency). .
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden ein Netzteil und/oder ein Ladegerät vorgeschlagen, welche(s) eine elektrische Schaltung gemäß den obigen Ausführungen umfasst bzw. umfassen. Insbesondere kann das Netzteil für den Betrieb an einer haushaltsüblichen 230 V-Wechselspannung oder einer sonstigen Haushaltssteckdose verstanden werden. Dies schließt jedoch nicht aus, dass das Netzteil in einer Wall Box oder einem anderweitigen Ladegerät für elektrisch antreibbare Fortbewegungsmittel vorgesehen werden kann. Entsprechende Dimensionierungen sind für den Fachmann auf dem betreffenden Gebiet keine Hürde. Selbstverständlich sind die Anwendungsfälle für den Gegenstand der vorliegenden Offenbarung nicht auf die vorgenannten Beispiele beschränkt.According to a second aspect of the present invention, a power pack and/or a charging device is/are proposed, which includes/have an electrical circuit in accordance with the above statements. In particular, the power pack can be understood for operation on a standard household 230 V AC voltage or any other household socket. However, this does not rule out the possibility of the power pack being provided in a wall box or some other charging device for electrically powered means of transport. Appropriate dimensions are not a hurdle for a person skilled in the relevant field. Of course, the applications for the subject matter of the present disclosure are not limited to the aforementioned examples.
Anders ausgedrückt besteht ein Kern der Erfindung ohne einschränkenden Charakter darin, nach der Trennung eines Wandlers vom Netz, die verfrühte und insbesondere vollständige Entladung des Zwischenkreiskondensators zu vermeiden. Es wird detektiert, dass der Zwischenkreiskondensator unter ein bestimmtes Spannungspotenzial und/oder mit einem vordefinierten (insbesondere negativen) Gradienten entladen wird, um den Wandler in seiner Energiewandlung zu stoppen. Die hierdurch nicht mehr aus dem Zwischenkreiskondensator entzogene elektrische Energie verbleibt, von Leckströmen bzw. geringen Strömen zur Versorgung von Hilfsschaltungen abgesehen, auf dem Zwischenkreiskondensator, welcher somit eine Restspannung hält. Wird nun der Wandler kurz nach dem Trennen vom Netz (eingangsseitig) wieder mit derselben oder einer anderen Spannungsversorgung verbunden, muss der Zwischenkreiskondensator nur noch teilweise geladen werden. Mit anderen Worten ist die Spannungsdifferenz zwischen dem Netz und dem Zwischenkreiskondensator deutlich geringer, als wenn der Zwischenkreiskondensator nicht in erfindungsgemäßer Weise vom Netz getrennt wird mit einem ausgangsseitigen Verbraucher (wie z. B. einem Schaltwandler). Wenn der Zwischenkreiskondensator nach längerer Zeit ohne Betrieb durch die o.g. Leckströme entladen ist, hat der Heißleiter hinreichend Zeit gehabt, sich abzukühlen. Durch den wiederhergestellten Widerstandswert des NTC (nach Abkühlung) ist die Einschaltstrombegrenzung allein auf Basis des Heißleiters wieder ausreichend gegeben. Theoretisch kann zu diesem Zeitpunkt bereits die Abschalteinrichtung die zum Schutz getrennte elektrische Verbindung wieder schließen, um die Schaltung auf einen erneuten Betriebszyklus vorzubereiten.In other words, a core of the invention, without any restrictive character, consists in avoiding the premature and in particular complete discharge of the intermediate circuit capacitor after the disconnection of a converter from the network. It is detected that the intermediate circuit capacitor is discharged below a certain voltage potential and/or with a predefined (in particular negative) gradient in order to stop the converter in its energy conversion. The electrical energy no longer drawn from the intermediate circuit capacitor as a result remains, apart from leakage currents or low currents for supplying auxiliary circuits, on the intermediate circuit capacitor, which thus holds a residual voltage. If the converter is now reconnected to the same or a different power supply shortly after it was disconnected from the mains (on the input side), the intermediate circuit capacitor only has to be partially charged. In other words, the voltage difference between the mains and the intermediate circuit capacitor is significantly lower than if the intermediate circuit capacitor is not disconnected from the mains in the manner according to the invention with a load on the output side (such as a switching converter). If the intermediate circuit capacitor is discharged by the above-mentioned leakage currents after a longer period of inactivity, the thermistor has had enough time to cool down. Due to the restored resistance value of the NTC (after cooling down), the inrush current limitation based solely on the NTC thermistor is sufficient again. Theoretically, at this point in time, the shutdown device can close the electrical connection that has been separated for protection, in order to prepare the circuit for a new operating cycle.
Entsprechend kann gemäß einem Kern der Erfindung eine elektrische Schaltung vorgesehen werden, welche eine Einschaltstrombegrenzung mittels Heißleiter (NTC), einen Brückengleichrichter mit nachfolgendem Zwischenkreiskondensator zur Bereitstellung einer Gleichspannung, eine Ansteuereinrichtung für einen Schaltwandler (z. B. ein integrierter Schaltkreis, ein integriertes Steuerbauelement o. ä.) sowie eine Abschalteinrichtung aufweist, welche eine Stromaufnahme/Energieaufnahme der Ansteuereinrichtung aus dem Zwischenkreiskondensator begrenzen bzw. unterbrechen kann, sodass der Schaltwandler deaktiviert wird. Somit verbleiben die Energie und Spannung über dem Zwischenkreiskondensator deutlich länger als im Stand der Technik auf einem hohen Niveau.Accordingly, according to a core of the invention, an electrical circuit can be provided which has an inrush current limitation by means of a thermistor (NTC), a bridge rectifier with a downstream intermediate circuit capacitor for providing a DC voltage, a control device for a switching converter (e.g. an integrated circuit, an integrated control component or similar). Ä.) And has a switch-off device, which can limit or interrupt a current consumption/energy consumption of the control device from the intermediate circuit capacitor, so that the switching converter is deactivated. The energy and voltage across the intermediate circuit capacitor therefore remain at a high level for significantly longer than in the prior art.
Figurenlistecharacter list
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
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1 eine schematische Ausführung einer elektrischen Schaltung zur Begrenzung eines Einschaltstromes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
2 eine schematische Ausführung einer elektrischen Schaltung zur Begrenzung eines Einschaltstromes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
3 eine schematische Ausführung einer elektrischen Schaltung zur Begrenzung eines Einschaltstromes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
4 eine schematische Ausführung einer elektrischen Schaltung zur Begrenzung eines Einschaltstromes gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
5 ein Zeitdiagramm einer Zwischenkreiskondensatorspannung über der Zeit ohne eine erfindungsgemäße elektrische Schaltung; -
6 ein Zeitdiagramm einer Zwischenkreiskondensatorspannung über der Zeit mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung; -
7 eine schematische Darstellung elektrischer Kenngrößen in einer herkömmlichen elektrischen Schaltung, umfassend einen Einschaltstrom; -
8 eine schematische Darstellung elektrischer Kenngrößen in einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung, umfassend einen Einschaltstrom.
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1 a schematic embodiment of an electrical circuit for limiting an inrush current according to a first embodiment of the present invention; -
2 a schematic embodiment of an electrical circuit for limiting an inrush current according to a second embodiment of the present invention; -
3 a schematic embodiment of an electrical circuit for limiting an inrush current according to a third embodiment of the present invention; -
4 a schematic embodiment of an electrical circuit for limiting a Inrush current according to a fourth embodiment of the present invention; -
5 a timing diagram of an intermediate circuit capacitor voltage over time without an electrical circuit according to the invention; -
6 a timing diagram of an intermediate circuit capacitor voltage over time with an electrical circuit according to the invention; -
7 a schematic representation of electrical parameters in a conventional electrical circuit, comprising an inrush current; -
8th a schematic representation of electrical parameters in an electrical circuit according to the invention, comprising an inrush current.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Hauptsächlich wird der Zwischenkreiskondensator CZK durch den Schaltwandler 5 entladen. Der Spannungsteiler wird so hochohmig dimensioniert, dass dieser nach Abschalten des Schaltwandlers 5 das Potential auf VZK ausreichend lange bestehen bleibt.The intermediate circuit capacitor C ZK is mainly discharged by the switching
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2022
- 2022-07-28 CN CN202210899842.XA patent/CN115694216A/en active Pending
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