DE102022103550B4 - Control circuit for an electrical separator - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung umfassend:einen Elektroabscheider (3) mit einer Vielzahl von Emissionselektroden (7) und einer Gegenelektrode (5); undeine Ansteuerschaltung (120), die eingerichtet ist, aus einer Niederspannung einer Gleichspannungsquelle (110) eine Hochspannung zu erzeugen und die Hochspannung an die Emissionselektroden (7) und die Gegenelektrode (5) des Elektroabscheiders (3) anzulegen um ein, Gleichstromplasma zwischen den Emissionselektroden (7) und der Gegenelektrode (5) zu erzeugen;wobei die Ansteuerschaltung (120) einen Regelkreis (122) mit einer Strommesseinheit (256) enthält, wobei die Strommesseinheit (256) den durch die Emissionselektroden (7) über das Gleichstromplasma zur Gegenelektrode (5) des Elektroabscheiders (3) zum gemeinsamen Referenzpotential der Ansteuerschaltung (120) fließenden Gleichstrom misst; und der Regelkreis (122) eingerichtet ist, die Ausgangsleistung der Ansteuerschaltung (120) basierend auf dem Wert des gemessenen fließenden Gleichstroms auf einen Referenzstromwert zu regeln,wobei die Ansteuerschaltung (120) einen Transformator (220) und eine mit einer sekundärseitigen Spule (1218) des Transformators (220) verbundene Hochspannungskaskade (600) aufweist, um die Niederspannung der Gleichspannungsquelle (110) oder eine davon abgeleitete Gleichspannung in die Hochspannung zu wandeln,wobei die Strommesseinheit (256) den Gleichstrom an einem Mittelabgriff eines Spannungsteilers misst, wobei der Spannungsteiler auf einer Seite mit der sekundärseitigen Spule (1218) des Transformators (220) verbunden ist und auf der anderen Seite mit der Gegenelektrode (5) des Elektroabscheiders (3) und dem Referenzpotential der Ansteuerschaltung (120) verbunden ist.Device comprising:an electrical separator (3) with a plurality of emission electrodes (7) and a counter electrode (5); anda control circuit (120) which is set up to generate a high voltage from a low voltage of a direct voltage source (110) and to apply the high voltage to the emission electrodes (7) and the counter electrode (5) of the electrical separator (3) in order to create a direct current plasma between the emission electrodes (7) and the counter electrode (5); the control circuit (120) containing a control circuit (122) with a current measuring unit (256), the current measuring unit (256) passing through the emission electrodes (7) via the direct current plasma to the counter electrode ( 5) measures the direct current flowing from the electrical separator (3) to the common reference potential of the control circuit (120); and the control circuit (122) is set up to regulate the output power of the control circuit (120) to a reference current value based on the value of the measured flowing direct current, the control circuit (120) having a transformer (220) and a coil (1218) on the secondary side. has a high-voltage cascade (600) connected to the transformer (220) in order to convert the low voltage of the direct voltage source (110) or a direct voltage derived therefrom into the high voltage, the current measuring unit (256) measuring the direct current at a center tap of a voltage divider, the voltage divider being on is connected on one side to the secondary-side coil (1218) of the transformer (220) and on the other side is connected to the counter electrode (5) of the electrical separator (3) and the reference potential of the control circuit (120).

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung zur Erzeugung einer Hochspannung, die an die Elektroden eines Elektroabscheiders angelegt wird. Ein weiterer Aspekt ist die Verwendung einer solchen Ansteuerschaltung in einer Vorrichtung, z.B. einem Raumluftfilter oder einem Feinstaubfilter. Weiter betrifft die Erfindung eine Platine, auf der eine erfindungsgemäße Ansteuerschaltung mittels diskreter Bauelemente implementiert ist.The invention relates to a control circuit for generating a high voltage which is applied to the electrodes of an electrical separator. Another aspect is the use of such a control circuit in a device, for example a room air filter or a fine dust filter. The invention further relates to a circuit board on which a control circuit according to the invention is implemented using discrete components.

Elektroabscheider kommen beispielsweise in Raumluftfiltern, Feinstaubfiltern oder ähnlichen Geräten zum Einsatz. Die Elektroden des Elektroabscheiders werden herkömmlich mit einer gepulsten positiven Hochspannung angesteuert, um zwischen den Elektroden des Elektroabscheiders ein Plasma zu erzeugen. Dazu werden in den Endgeräten Steuerschaltungen eingesetzt, die die eingangsseitige Niederspannung in die Hochspannung umsetzen. Dabei kommen häufig Transformatoren zum Einsatz, die einen entsprechend hohen Multiplikationsfaktor durch entsprechende Wahl der Windungszahlen auf der Primärseite und der Sekundärseite des Transformators zur Verfügung stellen.Electrical separators are used, for example, in room air filters, fine dust filters or similar devices. The electrodes of the electrostatic precipitator are conventionally driven with a pulsed positive high voltage in order to generate a plasma between the electrodes of the electrostatic precipitator. For this purpose, control circuits are used in the end devices that convert the low voltage on the input side into the high voltage. Transformers are often used that provide a correspondingly high multiplication factor by appropriately selecting the number of turns on the primary and secondary sides of the transformer.

Die Patentanmeldung WO 2021/224017 A1 beschreibt einen Raumluftreiniger, bei dem eine mit Wasser umspülte Emissionselektrode einer Anordnung von Gegenelektroden gegenüber liegt, um das gewünschte elektrische Feld zwischen Emissionselektrode und Gegenelektrode zu bilden. Die Gegenemissionselektroden sind aus Nadeln gebildet.The patent application WO 2021/224017 A1 describes a room air purifier in which an emission electrode surrounded by water lies opposite an arrangement of counter electrodes in order to form the desired electric field between the emission electrode and the counter electrode. The counter-emission electrodes are formed from needles.

Die Patentschrift US 8,529,830 B2 beschreibt eine Luftreinigungsvorrichtung. Die Luftreinigungsvorrichtung umfasst einen Plasmareaktor, der von einer Spannungsversorgungsschaltung mit Spannungspulsen angetrieben wird, wobei die Breite der Spannungspulse durch die Spannungsversorgungsschaltung variiert werden kann. Die Spannungsversorgungsschaltung wird eingangsseitig mit einer Wechselspannung versorgt, die mittels einer Gleichrichterschaltung und anschließendem Filter zunächst in eine Gleichspannung umgewandelt wird. Ein digitaler Steuerkreis der Spannungsversorgungsschaltung steuert dabei die Primärseite eines Transformators mittels eines Schalters mit Pulsen der Gleichspannung an, sodass ausgangsseitig auf der Sekundärseite des Transformators Hochspannungsimpulse von 10-2 µs einer positiven Hochspannung im Bereich von 12 kV bis 16 kV (Spitze-Tal-Wert) erzeugt werden, mittels der ein Plasma erzeugt wird. Die Regelung des Steuerkreises erfolgt dabei basierend auf der durch den Schalter fließenden, primärseitigen Strom im primärseitigen Teil der der Spannungsversorgungsschaltung. Die Pulsfrequenz der Spannungsversorgungsschaltung liegt dabei im Bereich 20-100 kHz.The patent specification US 8,529,830 B2 describes an air purification device. The air purification device comprises a plasma reactor which is driven by a voltage supply circuit with voltage pulses, the width of the voltage pulses being able to be varied by the voltage supply circuit. The voltage supply circuit is supplied on the input side with an alternating voltage, which is first converted into a direct voltage using a rectifier circuit and a subsequent filter. A digital control circuit of the voltage supply circuit controls the primary side of a transformer using a switch with pulses of direct voltage, so that high-voltage pulses of 10-2 µs of a positive high voltage in the range from 12 kV to 16 kV (peak-valley value) are output on the secondary side of the transformer ) are generated, by means of which a plasma is generated. The control circuit is regulated based on the primary-side current flowing through the switch in the primary-side part of the voltage supply circuit. The pulse frequency of the power supply circuit is in the range 20-100 kHz.

Die Patentanmeldung US 2004/0033176 A1 beschreibt eine elektrokinetische Klimaanlage die Partikel aus der Luft entfernt, um einen partikelfreien Luftstrom zu erzeugen. Die Klimaanlage umfasst einen Ionengenerator mit einer Elektrodenanordnung, die eine erste Reihe von Emitterelektroden, eine zweite Reihe von Kollektorelektroden und einen Hochspannungsgenerator enthält. Der Hochspannungsgenerator erzeugt aus der eingangsseitigen Wechselspannung, die zunächst in eine Gleichspannung umgesetzt wird unter Verwendung eines Oszillators, der einen Schalter statisch mit einer Frequenz von 20 kHz schaltet, um Spannungspulse zu erzeugen. Die Spannungspulse werden mittels eines Transformators in Hochspannungspulse hochgesetzt werden. Auf der Sekundärseite des Transformators kommt ein weiterer Spannungsmultiplikator zum Einsatz, um Hochspannungspulse zu erzeugen.The patent application US 2004/0033176 A1 describes an electrokinetic air conditioner that removes particles from the air to create a particle-free airflow. The air conditioner includes an ion generator with an electrode assembly including a first row of emitter electrodes, a second row of collector electrodes, and a high voltage generator. The high-voltage generator generates alternating voltage from the input side, which is first converted into a direct voltage using an oscillator that statically switches a switch at a frequency of 20 kHz to generate voltage pulses. The voltage pulses are increased into high-voltage pulses using a transformer. Another voltage multiplier is used on the secondary side of the transformer to generate high-voltage pulses.

Aus JP 2001-232241 A ist ein Elektroabscheider bekannt, der eine Emissionselektrode und eine Gegenelektrode sowie eine Stromquelle und ein Steuergerät umfasst, das die Stromquelle steuert. Die Ausgangsspannung Vo der Stromquelle wird von einem Voltmeter erfasst, und der Strom der Stromquelle I0 wird von einem Amperemeter erfasst. Die Steuervorrichtung gibt entsprechend den erfassten Werten eine voreingestellte Spannung Voset und einen voreingestellten Strom loset in die Stromquelle ein. Die Stromquelle wird dann so gesteuert, dass die Ausgangsspannung Vo oder der Ausgangsstrom I0 der eingegebenen voreingestellten Spannung Voset oder dem voreingestellten Strom loset entspricht. Die Steuervorrichtung stellt die voreingestellte Spannung Voset in der Nähe der Nennspannung Vb ein, sodass die Stromquelle den konstanten Wert des voreingestellten Stroms loset beibehält. Somit wird die Zunahme eines Stromflusses bei der Erzeugung einer Funkenentladung verhindert und die Entwicklung einer Funkenentladung wird verhindert.Out of JP 2001-232241 A an electrical separator is known which includes an emission electrode and a counter electrode as well as a power source and a control device that controls the power source. The output voltage Vo of the power source is detected by a voltmeter, and the current of the power source I0 is detected by an ammeter. The control device inputs a preset voltage Voset and a preset current loset into the power source according to the detected values. The power source is then controlled so that the output voltage Vo or the output current I0 corresponds to the input preset voltage Voset or the preset current loset. The control device sets the preset voltage Voset close to the rated voltage Vb so that the power source maintains the constant value of the preset current loset. Thus, the increase of a current flow in generating a spark discharge is prevented and the development of a spark discharge is prevented.

Aus DE 10 2020 112 573 A1 ist eine Vorrichtung zum Behandeln von Luft bekannt, die einen von Flüssigkeit umspülten Umspülkörper, ein Luftführungssystem, das dazu eingerichtet ist, den Umspülkörper mit der zu behandelnden Luft anzuströmen, und einen Elektroabscheider umfasst, der dem Umspülkörper derart zugeordnet ist, dass feste und/oder flüssige Partikel aus der zu behandelnden, den Umspülkörper anströmenden Luft abgeschieden werden und die abgeschiedenen Partikel in die Flüssigkeit gelangen.Out of DE 10 2020 112 573 A1 a device for treating air is known, which comprises a flushing body surrounded by liquid, an air guide system which is set up to flow the air to be treated onto the flushing body, and an electrical separator which is assigned to the flushing body in such a way that solid and / or liquid particles are separated from the air to be treated flowing around the body and the separated particles get into the liquid.

Aus US 2008/0198563 A1 ist es bekannt, Isolierrippen in einem Gehäuse zu bilden, das Schaltkreise eines elektrischen Geräts umschließt. Auf einer Platine montierte Komponenten werden danach getrennt, ob sie sich auf die Primärseite eines Leistungstransformators oder auf die Sekundärseite beziehen. Primärbezogene Komponenten werden typischerweise auf der Primärseite eines Isolationsschlitzes montiert, der in eine Leiterplatte eingearbeitet ist, und Komponenten, die sich auf die Sekundärseite beziehen, werden auf der anderen Seite montiert. Die Isolierrippen sind strategisch so platziert, dass sie durch die Schlitze ragen, wenn die Leiterplatte am Gehäuseteil montiert wird. Wenn also der Gehäuseabschnitt mit einem anderen Gehäuseabschnitt verbunden wird, der auch strategisch platzierte Isolierrippen umfassen kann, erhöhen die Rippen die Durchbruchspannung der Grenze.Out of US 2008/0198563 A1 It is known to form insulating ribs in a housing that encloses circuits of an electrical device. Components mounted on a circuit board are separated based on whether they relate to the primary side of a power transformer or to the secondary side. Primary related components are typically mounted on the primary side of an isolation slot machined into a circuit board, and components related to the secondary side are mounted on the other side. The insulating ribs are strategically placed to protrude through the slots when the circuit board is mounted to the housing part. Thus, when the casing section is connected to another casing section, which may also include strategically placed insulating fins, the fins increase the breakdown voltage of the boundary.

Dieser Patentanmeldung liegt unter anderem die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Ansteuerschaltung zur Erzeugung einer Hochspannung für die Ansteuerung eines Elektroabscheiders vorzuschlagen. Bei der Verbesserung der Ansteuerung können einer oder mehrere der folgenden Gesichtspunkte berücksichtigt werden: die Stabilität der Ansteuerschaltung über den gewünschten Temperaturbereich, in dem sie betrieben wird (beispielsweise -40 °C bis +160 °C); eine hohe Ansprechgeschwindigkeit des Regelkreises auf die Umgebungstemperaturen und -parameter (beispielsweise schnelle Temperaturwechsel, unerwünschte Durchschläge des Plasmas, etc.); hohe Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV); Möglichkeit des diskreten Aufbaus der Schaltung; Miniaturisierung der Einzelkomponenten, insbesondere des Transformators, der Ansteuerschaltung. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.This patent application is based, among other things, on the task of proposing an improved control circuit for generating a high voltage for driving an electrical separator. In improving the drive, one or more of the following considerations may be taken into account: the stability of the drive circuit over the desired temperature range in which it operates (e.g. -40°C to +160°C); a high response speed of the control loop to the ambient temperatures and parameters (e.g. rapid temperature changes, undesirable breakdowns of the plasma, etc.); high requirements for electromagnetic compatibility (EMC); Possibility of discrete construction of the circuit; Miniaturization of the individual components, especially the transformer and the control circuit. This task is solved by the subject matter of independent patent claim 1.

Ein weiterer Aspekt und eine weitere Aufgabe dieser Patentanmeldung liegt in der Gestaltung einer Platine, die die Ansteuerschaltung realisiert und dabei zuverlässig Kriechströme und Funkenüberschlag auf der Platine unterbinden kann. Diese Aufgabe wird durch den Gegensand des unabhängigen Patentanspruchs 22 gelöst.Another aspect and another task of this patent application lies in the design of a circuit board that implements the control circuit and can reliably prevent leakage currents and arcing on the circuit board. This task is solved by the subject matter of independent patent claim 22.

Ein wesentlicher weiterer Aspekt und eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen Raumluftreiniger, wie beispielsweise aus der Patentanmeldung WO 2021/224017 A1 bekannt, zu verbessern, insbesondere eine Steuerung und/oder elektronische Ansteuerung anzugeben, um im Hinblick auf den Einsatz einer Flüssigkeit, die die Gegenelektrode benetzt, ausreichende Reinigungsergebnisse einerseits, andererseits die hohen Anforderungen an die Sicherheit der in dem zu reinigenden Raum befindlichen Personen sicherzustellen. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 31 gelöst.A significant further aspect and a further object of this invention is to provide a room air purifier, such as from the patent application WO 2021/224017 A1 known, to improve, in particular to specify a control and / or electronic control in order to ensure, on the one hand, sufficient cleaning results with regard to the use of a liquid that wets the counter electrode, and on the other hand to ensure the high requirements for the safety of the people in the room to be cleaned. This task is solved by the subject matter of independent patent claim 31.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung zur Erzeugung einer Hochspannung, die an die Elektroden eines Elektroabscheiders angelegt wird. In Gegensatz zu herkömmlichen Ansteuerschaltungen, werden die Elektroden des Elektroabscheiders nicht mit einer gepulsten Hochspannung angesteuert, sondern mit einer Gleichspannung im Hochspannungsbereich, sodass über die Elektroden des Elektroabscheiders ein Gleichstrom fließt. Der Regelkreis der Ansteuerschaltung umfasst eine Strommesseinheit, die den über die Elektroden des Elektroabscheiders fließenden Gleichstrom misst. Der Regelkreis regelt die Ausgangsleistung der Steuerschaltung basierend auf dem gemessenen Wert des fließenden Gleichstroms und regelt den Gleichstrom auf einen Referenzstromwert. Der Regelkreis kann beispielsweise einen Regelungszyklus von einschließlich 5 ms oder weniger, bevorzugt 2 ms oder weniger, weiter bevorzugt 1 ms oder weniger aufweisen. Je kürzer der Regelzyklus, desto schneller können Schwankungen gemessenen Gleichstrom erkannt und ausgeregelt werden.One aspect of the invention relates to a drive circuit for generating a high voltage that is applied to the electrodes of an electrical precipitator. In contrast to conventional control circuits, the electrodes of the electrical precipitator are not controlled with a pulsed high voltage, but rather with a direct voltage in the high-voltage range, so that a direct current flows across the electrodes of the electrical precipitator. The control circuit of the control circuit includes a current measuring unit that measures the direct current flowing across the electrodes of the electrical separator. The control circuit regulates the output power of the control circuit based on the measured value of the flowing direct current and regulates the direct current to a reference current value. The control loop can, for example, have a control cycle of 5 ms or less, preferably 2 ms or less, more preferably 1 ms or less. The shorter the control cycle, the faster fluctuations in measured direct current can be detected and corrected.

Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Ansteuerschaltung, die eingerichtet ist, aus einer Niederspannung einer Gleichspannungsquelle eine Hochspannung zu erzeugen und die Hochspannung an die eine oder mehreren Emissionselektroden und deren Gegenelektrode des Elektroabscheiders anzulegen, um ein Gleichstromplasma zwischen der/den Emissionselektrode(n) und der Gegenelektrode zu erzeugen. Die Ansteuerschaltung umfasst dabei einen Regelkreis mit einer Strommesseinheit. Die Strommesseinheit misst den durch die Emissionselektrode(n) über das Gleichstromplasma zur Gegenelektrode des Elektroabscheiders zum gemeinsamen Referenzpotential der Ansteuerschaltung fließenden Gleichstrom. Der Regelkreis ist dazu eingerichtet, die Ausgangsleistung der Ansteuerschaltung (bzw. deren Ausgangsstrom) basierend auf dem Wert des gemessenen fließenden Gleichstroms auf einen Referenzstromwert zu regeln. Bei dem Referenzpotenzial der Ansteuerschaltung kann es sich beispielsweise um das Bezugspotential handeln, das für die Festlegung aller Spannungen in der Ansteuerschaltung verwendet wird. Dieses Bezugspotential wird auch als interne Masse bezeichnet. Diese kann oder kann auch nicht der Erdmasse (common ground) entsprechen.One embodiment of the invention relates to a device with a control circuit which is set up to generate a high voltage from a low voltage of a direct voltage source and to apply the high voltage to the one or more emission electrodes and their counter electrode of the electrical separator in order to create a direct current plasma between the emission electrode(s). ) and the counter electrode. The control circuit includes a control circuit with a current measuring unit. The current measuring unit measures the direct current flowing through the emission electrode(s) via the direct current plasma to the counter electrode of the electrical separator to the common reference potential of the control circuit. The control circuit is set up to regulate the output power of the control circuit (or its output current) to a reference current value based on the value of the measured direct current flowing. The reference potential of the control circuit can be, for example, the reference potential that is used to determine all voltages in the control circuit. This reference potential is also referred to as internal ground. This may or may not correspond to the mass of the earth (common ground).

In einer weiteren Ausführungsform ist der Regelkreis eingerichtet, die Ausgangsleistung der Ansteuerschaltung (bzw. deren Ausgangsstrom) basierend auf dem gemessenen Wert des Gleichstroms relativ zu dem Referenzstromwert auf einen Arbeitspunkt einzustellen, bei dem eine Funkenentladung des Gleichstromplasmas zwischen den Emissionselektroden und der Gegenelektrode verhindert wird. Hierbei ist anzumerken, dass in den Ausführungsformen der Erfindung, die Funkenentladung/Durchschlag des Gleichstromplasmas als Fehlerfall angesehen wird und die Regelung durch den Regelkreis ein solches Durchschlagen des Gleichstroms möglichst verhindert.In a further embodiment, the control circuit is set up to set the output power of the control circuit (or its output current) based on the measured value of the direct current relative to the reference current value to an operating point at which a spark discharge of the direct current plasma between the emission electrodes and the counter electrode is prevented. It should be noted here that in the embodiments of the invention, the spark discharge/breakdown of the direct current plasma is viewed as a fault and the regulation by the control circuit prevents such breakdown of the direct current as far as possible.

Ob Durchschläge auftreten, hängt unter anderem von den Vorwiderständen der Emissionselektroden sowie deren Isolation und den Bedingungen im Abscheideraum ab. Im Abscheideraum können Druckschwankungen (z.B. zuschlagende Türen) oder makroskopische Partikel (z.B. Haare) zu Durchschlägen führen. Während sich Durchschläge aufgrund von makroskopischen Partikeln nur schwer ausregeln lassen, können beispielsweise Druckschwankungen im Abscheideraum mittels der erfindungsgemäßen Regelung mit hoher Zuverlässig verhindert werden. Wenn man beispielsweise von der Anwendung der Erfindung in einem Luftreiniger mit einer Clean Air Delivery Rate (CADR) von 250 m3/h ausgeht und einen Einbruch der CADR um 10 m3/h toleriert, sowie als Ursache dafür Durchschläge sieht, die zu Restarts der Platine führen, kann eine Durchschlagsrate wie folgt abgeschätzt werden. Wenn ein Restart 5 s dauert (parametrierbar), dann entsprechen 10 m3/h ungefähr 0,5 Durchschläge pro Minute. Die Durchschlagsrate von herkömmlichen Elektroabscheiders liegt hier oftmals im Bereich von 40 oder mehr Durchschlägen pro Minute.Whether breakdowns occur depends, among other things, on the series resistances of the emission electrodes as well as their insulation and the conditions in the separation room. In the separation room, pressure fluctuations (e.g. slamming doors) or macroscopic particles (e.g. hair) can lead to breakdowns. While breakdowns due to macroscopic particles are difficult to control, pressure fluctuations in the separation chamber, for example, can be prevented with a high degree of reliability using the control according to the invention. For example, if one assumes the application of the invention in an air purifier with a Clean Air Delivery Rate (CADR) of 250 m 3 /h and tolerates a drop in the CADR of 10 m 3 /h, and sees breakdowns as the cause of this, which leads to restarts the board, a breakdown rate can be estimated as follows. If a restart takes 5 s (can be parameterized), then 10 m 3 /h corresponds to approximately 0.5 breakthroughs per minute. The breakdown rate of conventional electrical separators is often in the range of 40 or more breakdowns per minute.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Regelkreis der Ansteuerschaltung eine Regeleinheit, die den gemessenen Wert des fließenden Gleichstroms von der Strommesseinheit erhält und ein Steuersignal erzeugt. Die Regeleinheit kann beispielsweise mittels eines Mikroprozessors, einer diskreten Schaltung oder einer integrierten Schaltung (z.B. Application Specific Integrated Circuit (ASIC) oder programmierbare Logik (z.B. Field Programmable Gate Array (FPGA), Programable Logic Device (PLD), etc.) oder Kombinationen der genannten Möglichkeiten ausgebildet sein. Als möglicher Mikroprozessor kann beispielweise ein Microcontroller der S12ZVM Familie von NXP, wie beispielweise der Microprozessor S912ZVMBA6F0WLF von NXP, eingesetzt werden. Das von der Regeleinheit erzeugte Steuersignal ist beispielweise ein Transistor-Transistor-Logik (TTL) Steuersignal oder CMOS Steuersignal. Die Regeleinheit kann ferner eingerichtet sein, die Frequenz des Steuersignals basierend auf dem Wert des Gleichstroms und dem Referenzstromwert zu variieren, um den durch die Emissionselektroden über das Gleichstromplasma zur Gegenelektrode des Elektroabscheiders zum gemeinsamen Referenzpotential der Ansteuerschaltung und des Elektroabscheiders fließenden Gleichstrom auf den Referenzstromwert zu regeln. In einer beispielhaften Ausführungsform hat das Steuersignal eine Frequenz im Bereich einschließlich 120,0 kHz bis einschließlich 200,0 kHz, bevorzugt im Bereich einschließlich 130,0 kHz bis einschließlich 170,0 KHz. Die Resonanzfrequenz des Transformators ist dabei höher ist als die Frequenz des Steuersignals; sie liegt bevorzugt im Bereich einschließlich 200,0 kHz bis 240,0 kHz.In a further embodiment, the control circuit of the control circuit comprises a control unit that receives the measured value of the flowing direct current from the current measuring unit and generates a control signal. The control unit can be used, for example, by means of a microprocessor, a discrete circuit or an integrated circuit (e.g. Application Specific Integrated Circuit (ASIC) or programmable logic (e.g. Field Programmable Gate Array (FPGA), Programmable Logic Device (PLD), etc.) or combinations thereof The options mentioned can be designed as a possible microprocessor, for example a microcontroller from the S12ZVM family from NXP, such as the microprocessor S912ZVMBA6F0WLF from NXP. The control signal generated by the control unit is, for example, a transistor-transistor logic (TTL) control signal or CMOS control signal . The control unit can further be set up to vary the frequency of the control signal based on the value of the direct current and the reference current value in order to bring the direct current flowing through the emission electrodes via the direct current plasma to the counter electrode of the electrical separator to the common reference potential of the control circuit and the electrical separator towards the reference current value regulate. In an exemplary embodiment, the control signal has a frequency in the range from 120.0 kHz to 200.0 kHz inclusive, preferably in the range from 130.0 kHz to 170.0 kHz inclusive. The resonance frequency of the transformer is higher than the frequency of the control signal; it is preferably in the range including 200.0 kHz to 240.0 kHz.

Erfindungsgemäß weist die Ansteuerschaltung einen Transformator und eine mit einer sekundärseitigen Spule des Transformators verbundene Hochspannungskaskade auf, um die Niederspannung der Niederspannungs-Gleichspannungsquelle oder eine davon abgeleitete Gleichspannung in die Hochspannung zu wandeln. Die Strommesseinheit misst den Gleichstrom an einem Mittelabgriff eines Spannungsteilers, wobei der Spannungsteiler auf einer Seite mit der sekundärseitigen Spule des Transformators verbunden ist und auf der anderen Seite mit der Gegenelektrode des Elektroabscheiders und dem Referenzpotential der Ansteuerschaltung verbunden ist.According to the invention, the control circuit has a transformer and a high-voltage cascade connected to a secondary-side coil of the transformer in order to convert the low voltage of the low-voltage direct voltage source or a direct voltage derived therefrom into the high voltage. The current measuring unit measures the direct current at a center tap of a voltage divider, the voltage divider being connected on one side to the secondary-side coil of the transformer and on the other side being connected to the counter electrode of the electrical separator and the reference potential of the control circuit.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft den Aufbau des Transformators, der in den unterschiedlichen Ausführungsformen der Ansteuerschaltung eingesetzt werden kann. Der
Transformator enthält entweder eine primärseitige Spule und eine sekundärseitige Stufe oder alternativ, zwei primärseitige Spulen, die gleichsinnig gewickelt und in Reihe geschaltet sind und eine sekundärseitige Spule. In letzterem Falle können die primärseitigen Spulen optional ineinandergeschoben sein, um den Transformator kompakter zu bauen. In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Wicklungen der sekundärseitigen Spule in mehrere Teilspulen eingeteilt. Der Transformator kann ferner ein nichtleitendes Gehäuse (z.B. einen Wickelkörper) umfassen, das in mehrere in eine Richtung parallel zueinander angeordnete und voneinander durch ein nichtleitendes Material getrennte Gehäuseabschnitte unterteilt ist, in denen die jeweiligen Teilspulen angeordnet sind. Der Transformator kann beispielsweise in einem EFD20 Gehäuse integriert werden. Die Resonanzfrequenz des Transformators liegt bevorzugt im Bereich einschließlich 200,0 kHz bis 240,0 kHz.
Another aspect of the invention relates to the structure of the transformer, which can be used in the different embodiments of the control circuit. The
Transformer contains either a primary side coil and a secondary side stage or alternatively, two primary side coils wound in the same direction and connected in series and a secondary side coil. In the latter case, the primary-side coils can optionally be pushed into one another in order to make the transformer more compact. In one embodiment of the invention, the windings of the secondary-side coil are divided into several partial coils. The transformer can further comprise a non-conductive housing (eg a winding body) which is divided into a plurality of housing sections which are arranged parallel to one another in one direction and are separated from one another by a non-conductive material and in which the respective partial coils are arranged. The transformer can be integrated in an EFD20 housing, for example. The resonance frequency of the transformer is preferably in the range 200.0 kHz to 240.0 kHz.

In einer beispielhaften Ausführungsform des Transformators bzw. der Ansteuerschaltung liegt das Verhältnis der Anzahl der Wicklungen der (einen) primärseitigen Spule oder jeder der beiden primärseitigen Spulen des Transformators und der Anzahl der Wicklungen der sekundärseitigen Spule des Transformators im Bereich einschließlich 0,015 bis einschließlich 0,025. In einer beispielhaften Ausführungsform beträgt dieses Verhältnis 0,02. Beispielsweise liegt die Anzahl der Wicklungen der primärseitigen Spule(n) des Transformators zwischen einschließlich 13 Wicklungen und einschließlich 18 Wicklungen und Anzahl der Wicklungen der sekundärseitigen Spule des Transformators liegt zwischen einschließlich 700 Wicklungen und einschließlich 800 Wicklungen.In an exemplary embodiment of the transformer or the control circuit, the ratio of the number of windings of the (one) primary-side coil or each of the two primary-side coils of the transformer and the number of windings of the secondary-side coil of the transformer is in the range from 0.015 to 0.025 inclusive. In an exemplary embodiment, this ratio is 0.02. For example, the number of windings of the primary-side coil(s) of the transformer is between 13 windings and 18 windings, and the number of windings of the secondary-side coil of the transformer is between 700 windings and 800 windings.

Weitere Ausführungsformen betreffen die Ansteuerung des Transformators der Ansteuerschaltung durch Leistungsschalter, wie beispielweise Leistungstransistoren (z.B. Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET)) oder Thyristoren.Further embodiments relate to the control of the transformer of the control circuit by power switches, such as Leis transistors (e.g. metal-oxide-semiconductor field effect transistors (MOSFET)) or thyristors.

In einer beispielhaften Ausführungsform wird der Transformator mit zwei Leistungsschaltern angesteuert. Beispielweise können die beiden Leistungsschalter als n-Kanal Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (NMOS MOSFETs) ausgeführt werden. Die Ansteuerschaltung umfasst dabei einen Transformator mit zwei primärseitigen, gleichsinnig gewickelten Spulen und einer sekundärseitigen Spule. Jede primärseitige Spule weist ein Ende auf, das mit Niederspannung der Gleichspannungsquelle bzw. einer daraus abgeleiteten Gleichspannung verbunden ist. Ferner umfass die Ansteuerschaltung einen ersten Leistungsschalter (z.B. Leistungstransistor oder Thyristor), der mit einem frequenzvariablen pulsweitenmodulierten Steuersignal (PWM-Steuersignal) angesteuert wird und in Abhängigkeit von dem Steuersignal ein zweites Ende einer ersten der beiden primärseitigen Spulen mit dem Referenzpotential der Ansteuerschaltung verbindet; und einen zweiten Leistungsschalter (z.B. Leistungstransistor oder Thyristor), der mit dem invertierten frequenzvariablen PWM-Steuersignal angesteuert wird und in Abhängigkeit von dem invertierten frequenzvariablen PWM-Steuersignal ein zweites Ende der zweiten der beiden primärseitigen Spulen mit dem Referenzpotential der Ansteuerschaltung verbindet. Bei einem Tastgrad von 50% handelt es sich bei dem „invertierten frequenzvariablen PWM-Steuersignal“ um ein zum frequenzvariablen PWM-Steuersignal gleichphasiges jedoch invertiertes Signal: Eine steigende Flanke des PWM-Steuersignals korrespondiert zeitlich mit einer fallenden Flanke des invertierten PWM-Steuersignals und eine fallende Flanke des PWM-Steuersignals korrespondiert zeitlich mit einer steigenden Flanke des invertierten PWM-Steuersignals.In an exemplary embodiment, the transformer is controlled with two power switches. For example, the two power switches can be designed as n-channel metal-oxide-semiconductor field effect transistors (NMOS MOSFETs). The control circuit includes a transformer with two primary-side coils wound in the same direction and a secondary-side coil. Each primary-side coil has an end that is connected to the low voltage of the DC voltage source or a DC voltage derived therefrom. Furthermore, the control circuit comprises a first power switch (e.g. power transistor or thyristor), which is controlled with a frequency-variable pulse width modulated control signal (PWM control signal) and, depending on the control signal, connects a second end of a first of the two primary-side coils to the reference potential of the control circuit; and a second power switch (e.g. power transistor or thyristor), which is controlled with the inverted frequency-variable PWM control signal and, depending on the inverted frequency-variable PWM control signal, connects a second end of the second of the two primary-side coils to the reference potential of the control circuit. With a duty cycle of 50%, the "inverted frequency-variable PWM control signal" is a signal that is in phase with the frequency-variable PWM control signal but is inverted: A rising edge of the PWM control signal corresponds in time to a falling edge of the inverted PWM control signal and a Falling edge of the PWM control signal corresponds in time to a rising edge of the inverted PWM control signal.

In einer weiteren Ausführungsform der Ansteuerschaltung werden mehrere Treiberschaltungen, die das TTL oder CMOS Steuersignal der Regeleinheit des Regelkreises in an die Signalpegel der Leistungsschalter angepasst. Entsprechend umfasst die Ansteuerschaltung ferner eine erste Treiberschaltung, die als ein oder mehrstufiger Pegelumsetzer ausgebildet ist, um den Signalpegel des TTL/CMOS Steuersignals an den Signalpegel des ersten Leistungsschalters anzupassen und das angepasste Steuersignal dem ersten Leistungsschalter als das frequenzvariable PWM-Steuersignal zuzuführen; und einen zweite Treiberschaltung, die als ein oder mehrstufiger Pegelumsetzer ausgebildet ist, um den Signalpegel des TTL/CMOS Steuersignals an den Signalpegel des zweiten Leistungsschalters anzupassen und das angepasste Steuersignal dem ersten Leistungsschalter als das invertierte frequenzvariable PWM-Steuersignal zuzuführen. Dabei kann optional jede der ersten und der zweiten Treiberschaltung mehrere Widerstände, Dioden und Transistoren aufweisen und eingerichtet sein, die Ladung und Entladung der Gate-Kapazitäten der Transistoren in den einzelnen Stufen der Pegelumsetzer so aufeinander abzustimmen, dass jeweilige Transistorpaare in jeder Stufe der Treiberschaltungen, die zwischen einer der Niederspannung entsprechenden oder davon abgeleiteten Gleichspannung und dem Referenzpotential in Reihe geschaltet sind, in einem vorgegebenen Temperaturbereich, in dem die Ansteuerschaltung betrieben wird, bevorzugt um Bereich
-40° C bis 160° C, nicht gleichzeitig leitend sind (d.h. ein „Shoot-Through“ verhindert wird). Insbesondere können die Treiberschaltungen baugleich ausgeführt werden, so dass sichergestellt werden kann, dass die Treiberschaltungen ein gleiches Verhalten bei Tempschwankungen zeigen, d.h. dass sich beispielsweise Änderungen in den Anstiegszeiten und Abfallzeiten der Signalflanken, die insbesondere aufgrund der Schwankungen der Widerstandswerte der Widerstände bei unterschiedlichen Temperaturen ergeben, in den einzelnen Treiberschaltungen gleich ausfallen.
In a further embodiment of the control circuit, several driver circuits, which adapt the TTL or CMOS control signal of the control unit of the control circuit to the signal levels of the power switches. Accordingly, the control circuit further comprises a first driver circuit, which is designed as a single or multi-stage level converter in order to adapt the signal level of the TTL/CMOS control signal to the signal level of the first power switch and to supply the adapted control signal to the first power switch as the frequency-variable PWM control signal; and a second driver circuit, which is designed as a single or multi-stage level converter, to adapt the signal level of the TTL/CMOS control signal to the signal level of the second power switch and to supply the adapted control signal to the first power switch as the inverted frequency-variable PWM control signal. Each of the first and second driver circuits can optionally have a plurality of resistors, diodes and transistors and can be set up to coordinate the charge and discharge of the gate capacitances of the transistors in the individual stages of the level converters in such a way that respective transistor pairs in each stage of the driver circuits, which are connected in series between a DC voltage corresponding to or derived from the low voltage and the reference potential, in a predetermined temperature range in which the control circuit is operated, preferably around range
-40° C to 160° C, are not conductive at the same time (ie a “shoot-through” is prevented). In particular, the driver circuits can be designed to be identical in construction, so that it can be ensured that the driver circuits show the same behavior in the event of temperature fluctuations, that is, for example, that there are changes in the rise times and fall times of the signal edges, which arise in particular due to the fluctuations in the resistance values of the resistors at different temperatures , turn out to be the same in the individual driver circuits.

In einer alternativen Ausführungsform wird der Transformator mit vier Leistungsschaltern angesteuert oder alternativ mittels zwei Leistungsschaltern und zwei Kondensatoren, die eine Vollbrücke bilden. In dieser Ausführungsform umfasst die Ansteuerschaltung einen Transformator mit einer primärseitigen Spule und einer sekundärseitigen Spule. Optional kann die eine primärseitige Spule durch eine Reihenschaltung von gleichsinnig gewickelten Spulen, insbesondere, zwei Spulen gebildet sind. Die Ansteuerschaltung umfasst ferner einen ersten Leistungsschalter (z.B. Leistungstransistor oder Thyristor), der mit einem frequenzvariablen PWM-Steuersignal angesteuert wird und in Abhängigkeit von dem Steuersignal einer Regeleinheit des Regelkreises ein zweites Ende der primärseitigen Spule mit einer der Niederspannung entsprechenden oder davon abgeleiteten Gleichspannung verbindet; einen zweiten Leistungsschalter (z.B. Leistungstransistor oder Thyristor), der mit dem invertierten frequenzvariablen PWM-Steuersignal angesteuert wird und in Abhängigkeit von dem invertierten Steuersignal ein erstes Ende der primärseitigen Spule mit der der Niederspannung entsprechenden oder davon abgeleiteten Gleichspannung verbindet; einen dritten Leistungsschalter (z.B. Leistungstransistor oder Thyristor), der mit dem invertierten frequenzvariablen PWM-Steuersignal angesteuert wird und in Abhängigkeit von dem invertierten Steuersignal das zweites Ende der primärseitigen Spule mit dem Referenzpotential der Ansteuerschaltung verbindet; und einen vierten Leistungsschalter (z.B. Leistungstransistor oder Thyristor), der mit dem frequenzvariablen PWM-Steuersignal angesteuert wird und in Abhängigkeit von dem Steuersignal das erste Ende der primärseitigen Spule mit dem Referenzpotential der Ansteuerschaltung verbindet. Optional kann jeweils ein Kondensator zwischen Gate-Anschluss und Drain-Anschluss der als Leistungstransistoren ausgeführten Leistungsschalter geschaltet sein, um leitungsgebundene Störungen zu unterdrücken. Der erste und der zweite Leistungsschalter kann beispielsweise als p-Kanal Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (PMOS MOSFETs) ausgeführt sein. Der dritte und der vierte Leistungsschalter kann beispielsweise als n-Kanal Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (NMOS MOSFETs) ausgeführt sein. In der alternativen Ausführungsform wird der erste und der dritte Leistungsschalter jeweils durch einen Kondensator ersetzt, so dass zwischen den beiden Kondensatoren ein virtuelle Massepunkt gebildet wird, der mit dem zweiten Ende der Spule verbunden ist. In diesem Falle müssen auch keine Treiberschaltungen für den ersten und der dritten Leistungsschalter vorgesehen werden, d.h. in dieser Ausführungsform werden nur die verbleibenden beiden (zweite und vierte) Leistungsschalter entsprechend von Treiberschaltungen angesteuert.In an alternative embodiment, the transformer is controlled with four power switches or alternatively by means of two power switches and two capacitors that form a full bridge. In this embodiment, the drive circuit comprises a transformer with a primary-side coil and a secondary-side coil. Optionally, the one primary-side coil can be formed by a series connection of coils wound in the same direction, in particular two coils. The control circuit further comprises a first power switch (e.g. power transistor or thyristor), which is controlled with a frequency-variable PWM control signal and, depending on the control signal of a control unit of the control circuit, connects a second end of the primary-side coil to a direct voltage corresponding to or derived from the low voltage; a second power switch (e.g. power transistor or thyristor), which is controlled with the inverted frequency-variable PWM control signal and, depending on the inverted control signal, connects a first end of the primary-side coil to the DC voltage corresponding to or derived from the low voltage; a third power switch (eg power transistor or thyristor), which is controlled with the inverted frequency-variable PWM control signal and, depending on the inverted control signal, connects the second end of the primary-side coil to the reference potential of the control circuit; and a fourth power switch (eg power transistor or thyristor), which is controlled with the frequency-variable PWM control signal and, depending on the control signal, the first end of the pri The market-side coil connects to the reference potential of the control circuit. Optionally, a capacitor can be connected between the gate connection and drain connection of the power switches designed as power transistors in order to suppress conducted interference. The first and second power switches can be designed, for example, as p-channel metal-oxide-semiconductor field effect transistors (PMOS MOSFETs). The third and fourth power switches can be designed, for example, as n-channel metal-oxide-semiconductor field effect transistors (NMOS MOSFETs). In the alternative embodiment, the first and third power switches are each replaced by a capacitor, so that a virtual ground point is formed between the two capacitors and is connected to the second end of the coil. In this case, no driver circuits need to be provided for the first and third power switches, ie in this embodiment only the remaining two (second and fourth) power switches are correspondingly controlled by driver circuits.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ansteuerschaltung mehrere Treiberschaltungen, die das TTL oder CMOS Steuersignal der Regeleinheit des Regelkreises an die Signalpegel der Leistungsschalter anpassen. Die Ansteuerschaltung umfasst entsprechend eine erste Treiberschaltung, die als ein oder mehrstufiger Pegelumsetzer ausgebildet ist, um den Signalpegel des TTL/CMOS Steuersignals an den Signalpegel des ersten Leistungsschalters anzupassen und das angepasste Steuersignal dem ersten Leistungsschalter als das frequenzvariable PWM-Steuersignal zuzuführen; eine zweite Treiberschaltung, die als ein oder mehrstufiger Pegelumsetzer ausgebildet ist, um den Signalpegel des TTL/CMOS Steuersignals an den Signalpegel des zweiten Leistungsschalters anzupassen und das angepasste Steuersignal dem ersten Leistungsschalter als das invertierte frequenzvariable PWM-Steuersignal zuzuführen; eine dritte Treiberschaltung, die als ein oder mehrstufiger Pegelumsetzer ausgebildet ist, um den Signalpegel des TTL/CMOS Steuersignals an den Signalpegel des dritten Leistungsschalters anzupassen und das angepasste Steuersignal dem ersten Leistungsschalter als das frequenzvariable PWM-Steuersignal zuzuführen; und eine vierte Treiberschaltung, die als ein oder mehrstufiger Pegelumsetzer ausgebildet ist, um den Signalpegel des TTL/CMOS Steuersignals an den Signalpegel des vierten Leistungsschalters anzupassen und das angepasste Steuersignal dem ersten Leistungsschalter als das invertierte frequenzvariable PWM-Steuersignal zuzuführen.In a further embodiment, the control circuit comprises several driver circuits that adapt the TTL or CMOS control signal of the control unit of the control circuit to the signal levels of the power switches. The control circuit accordingly comprises a first driver circuit, which is designed as a single or multi-stage level converter in order to adapt the signal level of the TTL/CMOS control signal to the signal level of the first power switch and to supply the adapted control signal to the first power switch as the frequency-variable PWM control signal; a second driver circuit, which is designed as a single or multi-stage level converter, to adapt the signal level of the TTL/CMOS control signal to the signal level of the second power switch and to supply the adjusted control signal to the first power switch as the inverted frequency-variable PWM control signal; a third driver circuit, which is designed as a single or multi-stage level converter, to adapt the signal level of the TTL/CMOS control signal to the signal level of the third power switch and to supply the adjusted control signal to the first power switch as the frequency-variable PWM control signal; and a fourth driver circuit, which is designed as a single or multi-stage level converter, to adjust the signal level of the TTL/CMOS control signal to the signal level of the fourth power switch and to supply the adjusted control signal to the first power switch as the inverted frequency-variable PWM control signal.

Ferner kann gemäß einer weiteren Ausführungsform jede der ersten, zweiten, dritten und vierten Treiberschaltung mehrere Widerstände, Dioden und Transistoren aufweisen und eingerichtet sein, die Ladung und Entladung der Gate-Kapazitäten der Transistoren in den einzelnen Stufen der Pegelumsetzer so aufeinander abzustimmen, dass jeweilige Transistorpaare in jeder Stufe der Treiberschaltungen, die zwischen einer der Niederspannung entsprechenden oder davon abgeleiteten Gleichspannung und dem Referenzpotential in Reihe geschaltet sind, in einem vorgegebenen Temperaturbereich, in dem die Ansteuerschaltung betrieben wird, bevorzugt um Bereich -40° C bis 160° C, nicht gleichzeitig leitend sind. Auch in dieser Ausführungsform können die Treiberschaltungen baugleich ausgeführt werden, so dass sichergestellt werden kann, dass die Treiberschaltungen ein gleiches Verhalten bei Tempschwankungen zeigen, d.h. dass sich beispielsweise Änderungen in den Anstiegszeiten und Abfallzeiten der Signalflanken, die insbesondere aufgrund der Schwankungen der Widerstandswerte der Widerstände bei unterschiedlichen Temperaturen ergeben, in den einzelnen Treiberschaltungen gleich ausfallen.Furthermore, according to a further embodiment, each of the first, second, third and fourth driver circuits can have a plurality of resistors, diodes and transistors and can be set up to coordinate the charge and discharge of the gate capacitances of the transistors in the individual stages of the level converters so that respective transistor pairs in each stage of the driver circuits, which are connected in series between a direct voltage corresponding to or derived from the low voltage and the reference potential, in a predetermined temperature range in which the control circuit is operated, preferably in the range -40 ° C to 160 ° C, not simultaneously are leading. In this embodiment too, the driver circuits can be designed to be identical in construction, so that it can be ensured that the driver circuits show the same behavior in the event of temperature fluctuations, i.e. that, for example, there are changes in the rise times and fall times of the signal edges, which are particularly due to the fluctuations in the resistance values of the resistors Different temperatures result in the same in the individual driver circuits.

In den oben genannten Ausführungsformen können die Treiberschaltung(en), die das invertierte PWM-Steuersignal erhalten, alternativ auch das PWM-Steuersignal erhalten. In diesem Falle können die entsprechenden Treiberschaltung(en) einen Inverter umfassen, die das PWM-Steuersignal zunächst invertieren, um das invertierte PWM-Steuersignal zu erhalten. Die jeweils andere(n) Treiberschaltung(en) umfassen in diesem Falle eine Verzögerungsschleife für das PWM-Steuersignal, die die sich aus der Invertierung ergebene Verzögerung des PWM-Steuersignals ausgleicht. Alternativ können in den oben genannten Ausführungsformen auch die Treiberschaltung(en), die das PWM-Steuersignal erhalten, das invertierte PWM-Steuersignal erhalten und entsprechend zunächst invertieren. Auch hier würden die andere(n) Treiberschaltung(en) die Verzögerung des Steuersignals durch die Invertierung mittels einer Verzögerungsschleife ausgleichen.In the above embodiments, the driver circuit(s) receiving the inverted PWM control signal may alternatively also receive the PWM control signal. In this case, the corresponding driver circuit(s) may comprise an inverter which first inverts the PWM control signal in order to obtain the inverted PWM control signal. In this case, the other driver circuit(s) comprise a delay loop for the PWM control signal, which compensates for the delay in the PWM control signal resulting from the inversion. Alternatively, in the above-mentioned embodiments, the driver circuit(s) that receive the PWM control signal can also receive the inverted PWM control signal and initially invert it accordingly. Here too, the other driver circuit(s) would compensate for the delay in the control signal by inverting it using a delay loop.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen kann das PWM-Steuersignal einen Tastgrad (duty cycle) von 50% besitzen, sodass die eine oder mehrere primärseitigen Spulen des Transformators quasi kontinuierlich mit der Niederspannung der Niederspannungsquelle, bzw. einer davon abgeleiteten Gleichspannung geschaltet werden können. Falls beim Betrieb der Ansteuerschaltung im gewünschten Temperaturbereich aufgrund von Temperaturschwankungen Ansteuerfehler (z.B. Shoot-Through der in Reihe geschalteten Transistorpaare der Treiberschaltungen bzw. der Leistungsschalterpaare) ergeben, könnte alternativ oder zusätzlich der Tastgrad des PWM-Steuersignal verringert werden, um diese Steuerfehler zu verhindern. Dies könnte jedoch die Welligkeit der sekundärseitigen Ausgangsspannung des Transformators womöglich erhöhen, sodass weitere Maßnahmen zur Gleichrichtung auf der sekundärseitigen Schaltungsseite der Ansteuerschaltung notwendig werden könnten.In the embodiments described above, the PWM control signal can have a duty cycle of 50%, so that the one or more primary-side coils of the transformer can be switched virtually continuously with the low voltage of the low-voltage source, or a direct voltage derived therefrom. If, when operating the control circuit in the desired temperature range, control errors occur due to temperature fluctuations (e.g. shoot-through of the series-connected transistor pairs of the driver circuits or the power switch pairs), the duty cycle of the PWM control signal could alternatively or additionally be reduced in order to prevent these control errors. However, this could be the ripple of the secondary output chip voltage of the transformer may increase, so that further measures for rectification on the secondary circuit side of the control circuit could be necessary.

Die Ausgangsspannung des Transformators kann gegebenenfalls nicht den gewünschten Spannungspegel aufweisen. Daher kann gemäß einer weiteren Ausführungsform die Ansteuerschaltung eine mehrstufige, insbesondere 3-stufige, 4-stufige, 5-stufige, oder 6-stufige Hochspannungskaskade aufweisen, die die ausgansseitige Wechselspannung des Transformators in die Gleichstrom-Hochspannung hochsetzt. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Hochspannungskaskade ausgelegt, um die sekundärseitige Ausgangsspannung des Transformators in eine Gleichspannung im Hochspannungsbereich zu wandeln, deren Wechselanteil (AC Komponente) im Vergleich zu ihrem Gleichspannungsanteil (DC Komponente) 4% oder weniger, bevorzugt 3 % oder weniger, weiter bevorzugt 2% oder weniger beträgt. Die Hochspannungskaskade kann beispielsweise eine Villardkaskade oder eine Hochspannungskaskade mit Vollweggleichrichtung sein, wobei die Villardkaskade deutlich kompakter ausgebildet werden kann. Beispielsweise kann jede Stufe der Hochspannungskaskade eine Reihenschaltung mehrerer Dioden und eine Reihenschaltung mehrerer Kondensatoren umfassen, die als diskrete Bauelemente ausgebildet sind. In diesem Falle ist die Anzahl der notwendigen diskreten Bauelemente bei einer Villardkaskade im Vergleich zu einer Hochspannungskaskade mit Vollweggleichrichtung deutlich geringer.The output voltage of the transformer may not be at the desired voltage level. Therefore, according to a further embodiment, the control circuit can have a multi-stage, in particular 3-stage, 4-stage, 5-stage, or 6-stage high-voltage cascade, which increases the output-side alternating voltage of the transformer into the direct current high voltage. In an exemplary embodiment, the high-voltage cascade is designed to convert the secondary-side output voltage of the transformer into a direct voltage in the high-voltage range, whose alternating component (AC component) compared to its direct voltage component (DC component) is 4% or less, preferably 3% or less is preferably 2% or less. The high-voltage cascade can be, for example, a Villard cascade or a high-voltage cascade with full-wave rectification, whereby the Villard cascade can be made significantly more compact. For example, each stage of the high-voltage cascade can include a series connection of several diodes and a series connection of several capacitors, which are designed as discrete components. In this case, the number of discrete components required for a Villard cascade is significantly lower than for a high-voltage cascade with full-wave rectification.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Ansteuerschaltung ferner eine Impedanzanpassungsschaltung auf. Die Impedanzanpassungsschaltung kann zwischen den beiden Ausgängen der sekundärseitigen Spule des Transformators der Ansteuerschaltung und die Eingänge der Hochspannungskaskade geschalten sein. Die Impedanzanpassungsschaltung dient dazu, die die Impedanz zwischen den Leistungsschaltern der Ansteuerschaltung, dem Transformator der Ansteuerschaltung und der Hochspannungskaskade der Ansteuerschaltung aneinander anzupassen.In a further embodiment, the control circuit further has an impedance matching circuit. The impedance matching circuit can be connected between the two outputs of the secondary-side coil of the transformer of the control circuit and the inputs of the high-voltage cascade. The impedance matching circuit serves to adapt the impedance between the power switches of the drive circuit, the transformer of the drive circuit and the high-voltage cascade of the drive circuit to one another.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Ansteuerschaltung ferner eine Eingangsstufe auf, die an die Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, wobei die Eingangsstufe eine Gleichtaktdrossel und/oder ein Filter umfasst, die eingerichtet sind, leitungsgebundene Störungen des Transformators zu dämpfen und/oder den aus der Gleichspannungsquelle in die Ansteuerschaltung fließenden Strom zu begrenzen.In a further embodiment, the control circuit further has an input stage which is connected to the DC voltage source, the input stage comprising a common mode choke and/or a filter which are set up to attenuate conducted interference from the transformer and/or from the DC voltage source into the Control circuit to limit current flowing.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ansteuerschaltung ferner eine Eingangsstufe, die ein Filter umfasst, wobei der Ausgang des Filters eine von der Niederspannung der Gleichspannungsquelle abgeleitete Gleichspannung zur Verfügung zu stellen, mit der die primärseitigen Spulen des Transformators der Ansteuerschaltung beaufschlagt werden.According to a further embodiment, the control circuit further comprises an input stage which comprises a filter, the output of the filter providing a DC voltage derived from the low voltage of the DC voltage source, which is applied to the primary-side coils of the transformer of the control circuit.

Eine weitere Ausführung betrifft das Design einer Platine, die eine erfindungsgemäße Steuerschaltung implementiert. Insbesondere betrifft dieser Aspekt den diskreten Aufbau zumindest des Hochspannungsteils der Ansteuerschaltung. Natürlich kann auch die vollständige Ansteuerschaltung diskret aufgebaut sein. Eine weitere Ausführungsform betrifft daher eine Platine, auf der eine Ansteuerschaltung mit diskreten Komponenten implementiert ist. Die Ansteuerschaltung weist einen Niederspannungsteil und einen Hochspannungsteil auf, der auf der Platine implementiert ist. Die Platine kann eine im Wesentlichen rechteckige Form haben, jedoch ist die Erfindung nicht auf rechteckige Formen der Platine beschränkt. Es kann jedoch ohne Beschränkung der Allgemeinheit angenommen werden, dass sich die Platine in eine Längsrichtung und Querrichtung erstreckt, und die Platine einen oberen Bereich, in dem der Hochspannungsteil der Ansteuerschaltung implementiert ist und einen unteren Bereich, in dem der Niederspannungsteil der Ansteuerschaltung implementiert ist, aufweist. Ein Transformator der Ansteuerschaltung kann dabei an einer Stelle der Platine verbaut sein, der den Übergang zwischen Niederspannungsteil und Hochspannungsteil der Ansteuerschaltung definiert. In Längsrichtung der Platine betrachtet kann der Transformator an einer Seite der Platine in einem Grenzbereich zwischen dem oberen (Hochspannungs-)Bereich und dem unteren (Niederspannungs-)Bereich der Platine angeordnet sein. Der verbleibende Teil der Platine weist in dem Grenzbereich zwischen dem oberen (Hochspannungs-)Bereich und dem unteren (Niederspannungs-)Bereich der Platine einen in Längsrichtung erstreckenden Schlitz auf, der den oberen Bereich der Platine vom unteren Bereich der Platine trennt, um potentielle Kriechpfade für Kriechströme zwischen dem oberen (Hochspannungs-)Bereich und den unter (Niederspannungs-)Bereich der Platine zu verlängern. Dadurch ist es möglich Kriechströme und/oder Funkenüberschlag vom Hochspannungsteil der Ansteuerschaltung in den Niederspannungsteil der Ansteuerschaltung zu unterbinden.Another embodiment relates to the design of a circuit board that implements a control circuit according to the invention. In particular, this aspect concerns the discrete structure of at least the high-voltage part of the control circuit. Of course, the complete control circuit can also be constructed discretely. A further embodiment therefore relates to a circuit board on which a control circuit with discrete components is implemented. The control circuit has a low-voltage part and a high-voltage part, which is implemented on the circuit board. The board may have a substantially rectangular shape, but the invention is not limited to rectangular shapes of the board. However, without limiting the generality, it can be assumed that the board extends in a longitudinal direction and a transverse direction, and the board has an upper region in which the high-voltage part of the driving circuit is implemented and a lower region in which the low-voltage part of the driving circuit is implemented. having. A transformer of the control circuit can be installed at a point on the circuit board that defines the transition between the low-voltage part and the high-voltage part of the control circuit. Viewed in the longitudinal direction of the board, the transformer can be arranged on one side of the board in a border area between the upper (high-voltage) region and the lower (low-voltage) region of the board. The remaining part of the board has a longitudinally extending slot in the boundary region between the upper (high-voltage) region and the lower (low-voltage) region of the board, which separates the upper region of the board from the lower region of the board in order to avoid potential creep paths for leakage currents between the upper (high voltage) area and the lower (low voltage) area of the board. This makes it possible to prevent leakage currents and/or arcing from the high-voltage part of the control circuit into the low-voltage part of the control circuit.

In einer weiteren Ausführungsform der Platine umfasst die Ansteuerschaltung eine Hochspannungskaskade, die im oberen Bereich der Platine mittels diskreter Bauelemente realisiert ist. Die Hochspannungskaskade besteht aus einer Vielzahl von Kondensatoren und Dioden, wobei ein Teil der Kondensatoren in einem Kondensatoren-Streifen an einem oberen Rand des oberen Bereichs der Platine angeordnet und ein anderer Teil der Kondensatoren in einem sich in Längsrichtung erstreckenden Kondensatoren-Streifen an einem unteren Rand des oberen Bereichs der Platine, der sich neben dem sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitz in der Platine befindet, angeordnet sind. Die Dioden der Hochspannungskaskade sind in mehreren sich in Querrichtung erstreckenden Dioden-Streifen zwischen dem unteren Rand und dem oberen Rand des oberen Bereichs der Platine angeordnet. Die Platine weist zwischen den jeweiligen Dioden-Streifen und den Kondensatoren-Streifen am unteren Rand und am oberen Rand des oberen Bereichs Aussparungen auf, um Kriechströme und/oder Funkenüberschlag zwischen den Dioden und Kondensatoren der Hochspannungskaskade der Ansteuerschaltung zu verhindern.In a further embodiment of the circuit board, the control circuit comprises a high-voltage cascade, which is implemented in the upper region of the circuit board using discrete components. The high-voltage cascade consists of a large number of capacitors and diodes, with some of the capacitors in a capacitor strip at an upper edge of the upper area of the board and another part of the capacitors are arranged in a longitudinally extending capacitor strip at a lower edge of the upper region of the board, which is located next to the longitudinally extending slot in the board. The diodes of the high-voltage cascade are arranged in a plurality of transversely extending diode strips between the lower edge and the upper edge of the upper region of the board. The board has recesses between the respective diode strips and the capacitor strips at the bottom edge and at the top edge of the upper area in order to prevent leakage currents and/or arcing between the diodes and capacitors of the high-voltage cascade of the control circuit.

In einer weiteren Ausführungsform sind in jedem Dioden-Streifen Gruppen aus diskreten Dioden in einer zickzackförmigen Anordnung in Reihe geschaltet, wobei sich zwischen die einzelnen diskreten Dioden der Gruppen von den Aussparungen ausgehende Schlitze in der Platine erstrecken, um Kriechströme und/oder Funkenüberschlag zwischen den diskreten Dioden zu verhindern. In einer vorteilhaften Weiterbildung erstrecken sich die Anoden und Kathoden der diskreten Dioden in den Gruppen in Längsrichtung. Die von den Aussparungen ausgehende Schlitze erstrecken sich ebenfalls in Längsrichtung in der Platine zwischen benachbarte Dioden.In a further embodiment, groups of discrete diodes are connected in series in a zigzag-shaped arrangement in each diode strip, with slots in the board extending from the recesses extending between the individual discrete diodes of the groups in order to prevent leakage currents and/or arcing between the discrete ones To prevent diodes. In an advantageous development, the anodes and cathodes of the discrete diodes in the groups extend in the longitudinal direction. The slots starting from the recesses also extend in the longitudinal direction in the board between adjacent diodes.

Ferner können in einer vorteilhaften Weiterbildung der Ausführungsform die Kondensatoren gruppenweise in den Kondensatoren-Streifen am unteren Rand und am oberen Rand des oberen Bereichs angeordnet sein, wobei die Platine zwischen den beiden Polen eines jeden diskreten Kondensators einen sich in Querrichtung erstreckenden Schlitz aufweist, um Kriechströme und/oder Funkenüberschlag zwischen den beiden Polen der diskreten Kondensatoren zu verhindern.Furthermore, in an advantageous development of the embodiment, the capacitors can be arranged in groups in the capacitor strips at the lower edge and at the upper edge of the upper area, the circuit board having a slot extending in the transverse direction between the two poles of each discrete capacitor in order to prevent leakage currents and/or to prevent arcing between the two poles of the discrete capacitors.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Ausführungsform ist einer der Dioden-Streifen in Längsrichtung neben dem Transformator angeordnet. Die Platine weist einen sich in Querrichtung erstreckenden Schlitz auf, der sich zwischen dem einen Dioden-Streifen und dem Transformator erstreckt, um Kriechströme und/oder Funkenüberschlag zwischen den Dioden des einen Dioden-Streifens und der sekundärseitigen Anschlüsse des Transformators im Hochspannungsteil der Ansteuerschaltung zu verhindern. Dabei können sich von dem sich in Querrichtung erstreckenden Schlitz ausgehend Schlitze in der Platine in Längsrichtung zwischen den benachbarten diskreten Dioden des einen Dioden-Streifens erstrecken, um Kriechströme zwischen den diskreten Dioden des einen Dioden-Streifens zu verhindern.According to a further advantageous development of the embodiment, one of the diode strips is arranged in the longitudinal direction next to the transformer. The circuit board has a transversely extending slot which extends between the one diode strip and the transformer in order to prevent leakage currents and/or arcing between the diodes of the one diode strip and the secondary-side connections of the transformer in the high-voltage part of the drive circuit . Starting from the slot extending in the transverse direction, slots in the board can extend in the longitudinal direction between the adjacent discrete diodes of one diode strip in order to prevent leakage currents between the discrete diodes of the one diode strip.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Platine in dem unteren Bereich der Platine auf einer Ausgangsseite der Hochspannungskaskade einen weiteren Schlitz auf, der im Wesentlichen zumindest abschnittsweise parallel zu dem sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitz in der Platine, der den oberen Bereich der Platine vom unteren Bereich der Platine trennt, verläuft. Dieser weitere Schlitz kann von einem die Platine auf der Ausgangsseite der Hochspannungskaskade begrenzenden Rand im unteren Bereich der Platine ausgehen und sich von dem Rand weg erstrecken. Der weitere Schlitz kann also den Rand der Platine unterbrechen.In a further embodiment, the board has a further slot in the lower region of the board on an output side of the high-voltage cascade, which is essentially at least partially parallel to the longitudinally extending slot in the board, which separates the upper region of the board from the lower region of the Circuit board separates, runs. This further slot can start from an edge in the lower region of the board that delimits the board on the output side of the high-voltage cascade and can extend away from the edge. The additional slot can therefore interrupt the edge of the board.

Wie bereits angeführt, ist ein wesentlicher Aspekt dieser Erfindung, Raumluftreiniger, wie sie insbesondere aus der Patentanmeldung WO 2021/224017 A1 bekannt sind, zu verbessern. Dabei soll insbesondere eine elektronische Ansteuerung vorgeschlagen werden, um im Hinblick auf den Einsatz einer Flüssigkeit, die die Gegenelektrode benetzt, ausreichende Reinigungsergebnisse einerseits, andererseits die hohen Anforderungen an die Sicherheit der in dem zu reinigenden Raum befindlichen Personen sicherzustellen. Insbesondere betrifft dieser Aspekt der Erfindung eine eigenständige und/oder mit einer hierin beschriebenen Ansteuerschaltung kombinierbare Vorrichtung, nämlich einen Raumluftreiniger, und ein Verfahren zum Behandeln, insbesondere Befeuchten, Reinigen und/oder Waschen von Luft. Diese Vorrichtung kann ein Luftbefeuchter, ein Luftreiniger, ein Luftwäscher, oder dergleichen sein. Diese gattungsgemäßen Raumluftreiniger, auch Luftbehandlungsvorrichtungen genannt, dienen dazu, Luft, welche in geschlossenen Räumen und/oder Gebäuden vorhanden ist, aufzubereiten, insbesondere zu befeuchten, zu reinigen und/oder zu waschen. Diese Luftbehandlungsvorrichtung kann zahlreiche Anwendungsgebiete haben, beispielsweise in der Medizintechnik oder in der Gesundheitsindustrie, insbesondere in Arztpraxen, Isolationsräumen, Krankenzimmern, Intensivstationen oder Reinsträumen, in Privathaushalten, insbesondere in Schlafräumen, Wohnräumen, Küchen oder Kinderzimmern, in öffentlichen Gebäuden und Industriegebäuden wie Museen, Theatern, Regierungsgebäuden, Büroräumen, Klassenzimmern, und/oder Universitäten, und/oder in der Mobilität, beispielsweise für Fahrzeuginnenraumreinigungen, insbesondere bei Taxis, Mietwagen, Fahrzeug-Sharing-Konzepten. Beispielsweise handelt es sich bei den so genannten Raumluftreinigern um Standgeräte und/oder um Elektro-Kleingeräte, welche in Gebäuden bzw. Räumen auf dem Boden oder auch auf Ablagen, wie Tischen, abgestellt werden können, und die ein Gewicht von 15 Kilogramm nicht übersteigen.As already stated, an essential aspect of this invention is room air purifiers, as shown in particular in the patent application WO 2021/224017 A1 are known to improve. In particular, an electronic control should be proposed in order to ensure sufficient cleaning results on the one hand and, on the other hand, to ensure the high demands on the safety of the people in the room to be cleaned with regard to the use of a liquid that wets the counter electrode. In particular, this aspect of the invention relates to a device that is independent and/or can be combined with a control circuit described herein, namely a room air purifier, and a method for treating, in particular humidifying, cleaning and/or washing, air. This device can be a humidifier, an air purifier, an air washer, or the like. These generic room air purifiers, also called air treatment devices, serve to process, in particular to humidify, clean and/or wash, air that is present in closed rooms and/or buildings. This air treatment device can have numerous areas of application, for example in medical technology or in the healthcare industry, in particular in doctor's offices, isolation rooms, hospital rooms, intensive care units or clean rooms, in private households, in particular in bedrooms, living rooms, kitchens or children's rooms, in public buildings and industrial buildings such as museums, theaters , government buildings, office spaces, classrooms, and/or universities, and/or in mobility, for example for vehicle interior cleaning, especially in taxis, rental cars, vehicle sharing concepts. For example, the so-called room air purifiers are free-standing devices and/or small electrical devices which can be placed on the floor in buildings or rooms or on shelves such as tables and which do not weigh more than 15 kilograms.

Eine besonders effektive Reinigung von Raumluft wird mittels des Einsatzes so genannter Luftreiniger mit der Elektroabscheidetechnologie erreicht, bei der zusätzlich ein Flüssigkeitsspeicher vorgesehen ist, um die Gegenelektrode des Elektroabscheiders mit einer fließfähigen Masse, wie einer Flüssigkeit, zumindest teilweise, insbesondere vollständig zu benetzen, insbesondere zu umspülen. Während des Betriebs des Raumluftreinigers werden die vom Elektroabscheider elektrisch aufgeladenen Partikel von dessen Gegenelektrode angezogen und können somit in der Flüssigkeitsbenetzung auf der Gegenelektrode, die insbesondere als kontinuierlich fließender Flüssigkeitsfilm ausgebildet sein kann, gefangen und abtransportiert werden, insbesondere, während die davon bereinigte Luftströmung separat weitergeführt und schließlich in die Umgebung wieder zurück abgegeben wird. Bei der Flüssigkeit handelt es sich im allgemeinen um ein fließfähiges Spül- und/oder Kollektormedium, beispielsweise von Wasser, insbesondere auch Regenwasser, ein hygroskopisches Sammelmaterial, wie beispielsweise ein in einer Flüssigkeit gelöstes Natriumhydroxid, ein Gel, welches beispielsweise auf eine bestimmte Temperatur erhitzt ist, so dass ein flüssiger Aggregatszustand erreicht ist, wie beispielsweise ein Wachs oder ähnliches, eine ionische Flüssigkeit, wie beispielsweise geschmolzene oder ausgelöste Salze, oder auch hochviskose Öle, die beispielsweise mit elektrisch leitfähigen Partikeln versetzt sind, wie Kupfer, zum Einsatz. Beispielsweise kann die Flüssigkeit eine vorbestimmte minimale elektrische Leitfähigkeit besitzen, beispielsweise von wenigstens 0,005 S/m. Der Flüssigkeitsspeicher kann als lokaler Flüssigkeitsspeicher ausgebildet sein. Unter lokal ist gemeint, dass der Flüssigkeitsspeicher Teil des Raumluftreinigers ist und/oder diesem unmittelbar zugeordnet ist, im Unterschied zu einem separaten Flüssigkeitsspeicher oder einer separaten Flüssigkeitsversorgung. Beispielsweise ist der Flüssigkeitsspeicher unterhalb des Elektroabscheiders angeordnet. Die Flüssigkeit kann dann beispielsweise mit einer Pumpe nach oben, beispielsweise an die Oberseite der Gegenelektrode gepumpt werden und anschließend auf konstruktiv einfache Weise unter Ausnutzung der Gewichtskraft über die Gegenelektrode wieder zurück in die Flüssigkeitsspeicher gelangen. Die vom Elektroabscheider abgeschiedenen Partikel können von der Flüssigkeit mitgerissen werden, in den Flüssigkeitsspeicher transportiert und dort gesammelt werden.Particularly effective cleaning of indoor air is achieved through the use of so-called Air purifier achieved with the electrostatic separation technology, in which a liquid storage is additionally provided in order to at least partially, in particular completely, wet, in particular wash around, the counter electrode of the electrostatic precipitator with a flowable mass, such as a liquid. During operation of the room air purifier, the particles electrically charged by the electric separator are attracted to its counter electrode and can thus be caught and transported away in the liquid wetting on the counter electrode, which can in particular be designed as a continuously flowing liquid film, in particular while the air flow cleaned therefrom continues separately and finally released back into the environment. The liquid is generally a flowable rinsing and/or collector medium, for example water, in particular rainwater, a hygroscopic collecting material, such as sodium hydroxide dissolved in a liquid, a gel, which is heated to a certain temperature, for example , so that a liquid state of aggregation is achieved, such as a wax or the like, an ionic liquid, such as melted or dissolved salts, or even highly viscous oils that are mixed with electrically conductive particles, such as copper, are used. For example, the liquid may have a predetermined minimum electrical conductivity, for example of at least 0.005 S/m. The liquid storage can be designed as a local liquid storage. By local it is meant that the liquid storage is part of the room air purifier and/or is directly assigned to it, in contrast to a separate liquid storage or a separate liquid supply. For example, the liquid storage is arranged below the electrical separator. The liquid can then be pumped upwards, for example to the top of the counterelectrode, using a pump and then returned to the liquid reservoir via the counterelectrode in a structurally simple manner using the weight force. The particles separated by the electrostatic precipitator can be carried along by the liquid, transported to the liquid storage and collected there.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung betreffen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Behandeln, insbesondere Befeuchten, Reinigen und/oder Waschen von Luft. Bei einer solchen Vorrichtung kann es sich insbesondere um einen Luftbefeuchter, ein Raumluftreiniger, ein Luftwäscher oder dergleichen handeln. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst einen Elektroabscheider, wie er insbesondere oben beschrieben ist. Der Elektroabscheider umfasst eine Emissionselektrodenanordnung bestehend aus einer Mehrzahl von Emissionsnadeln, und eine Gegenelektrode. Die Emissionselektrodenanordnung und die Gegenelektrode sind elektrisch mit der erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung gekoppelt ist.Further embodiments of the invention relate to a device and a method for treating, in particular humidifying, cleaning and/or washing, air. Such a device can in particular be a humidifier, a room air purifier, an air washer or the like. The device according to the invention comprises an electrical separator, as described in particular above. The electrostatic precipitator includes an emission electrode arrangement consisting of a plurality of emission needles and a counter electrode. The emission electrode arrangement and the counter electrode are electrically coupled to the control device according to the invention.

Eine Ausführungsform der Erfindung stellt entsprechend einer Vorrichtung, insbesondere einen Raumluftreiniger, zum Behandeln von Luft bereit. Diese Vorrichtung umfasst einen Elektroabscheider mit einer Emissionselektrode, die aus einer Mehrzahl von Emissionsnadeln gebildet ist und einer der zur Emissionsnadeln in Abstand ausgebildeten, Gegenelektrode, die von einer Flüssigkeit, zumindest teilweise benetzt, vorzugsweise umspült ist; und eine Steuereinheit, welche den Elektroabscheider betreibt. Die Steuereinheit umfasst eine Ansteuerschaltung, die eingerichtet ist, eine Hochspannung, insbesondere eine Gleichspannung im Hochspannungsbereich, an die Emissionsnadeln der Emissionselektrode und die Gegenelektrode des Elektroabscheiders anzulegen, um Gleichstromplasma zwischen den Emissionselektrode und der Gegenelektrode zu erzeugen.An embodiment of the invention accordingly provides a device, in particular a room air purifier, for treating air. This device comprises an electrical separator with an emission electrode, which is formed from a plurality of emission needles and one of the counter electrodes, which is formed at a distance from the emission needles and which is at least partially wetted, preferably surrounded by a liquid; and a control unit that operates the electrical separator. The control unit comprises a control circuit which is set up to apply a high voltage, in particular a direct voltage in the high voltage range, to the emission needles of the emission electrode and the counter electrode of the electrical precipitator in order to generate direct current plasma between the emission electrode and the counter electrode.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung umfasst die Ansteuerschaltung einen Regelkreis, der eingerichtet ist, die Ausgangsleistung der Ansteuerschaltung basierend auf einem gemessenen Wert eines durch die Emissionselektrode über das Gleichstromplasma zur Gegenelektrode des Elektroabscheiders zum gemeinsamen Referenzpotential der Ansteuerschaltung fließenden Gleichstroms relativ zu dem Referenzstromwert auf einen Arbeitspunkt einzustellen, bei dem eine Funkenentladung des Gleichstromplasmas zwischen den Emissionsnadeln der Emissionselektrode und der Gegenelektrode verhindert wird.According to a further embodiment of the device, the control circuit comprises a control circuit which is set up to set the output power of the control circuit to an operating point relative to the reference current value based on a measured value of a direct current flowing through the emission electrode via the direct current plasma to the counter electrode of the electrical separator to the common reference potential of the control circuit set in which a spark discharge of the direct current plasma between the emission needles of the emission electrode and the counter electrode is prevented.

Erfindungsgemäß umfasst der Regelkreis eine Strommesseinheit, wobei die Strommesseinheit den durch die Emissionselektrode über das Gleichstromplasma zur Gegenelektrode des Elektroabscheiders zum gemeinsamen Referenzpotential der Ansteuerschaltung fließenden Gleichstrom misst.According to the invention, the control circuit comprises a current measuring unit, wherein the current measuring unit measures the direct current flowing through the emission electrode via the direct current plasma to the counter electrode of the electrical separator to the common reference potential of the control circuit.

Erfindungsgemäß umfasst der Regelkreis eine Regeleinheit, die den gemessenen Wert des fließenden Gleichstroms von der Strommesseinheit erhält und ein Steuersignal erzeugt, wobei die Regeleinheit eingerichtet ist, die Frequenz des Steuersignals basierend auf dem gemessenen Wert des durch die Emissionsnadeln der Emissionselektrode über das Gleichstromplasma zur Gegenelektrode des Elektroabscheiders zum gemeinsamen Referenzpotential der Ansteuerschaltung fließenden Gleichstroms und dem Referenzstromwert zu variieren, um den zum gemeinsamen Referenzpotential der Ansteuerschaltung und des Elektroabscheiders fließenden Gleichstrom auf den Referenzstromwert zu regeln.According to the invention, the control circuit comprises a control unit which receives the measured value of the flowing direct current from the current measuring unit and generates a control signal, the control unit being set up to control the frequency of the control signal based on the measured value of the flow through the emission needles of the emission electrode via the direct current plasma to the counter electrode of the Electrical separator to vary the direct current flowing to the common reference potential of the control circuit and the reference current value in order to flow to the common reference potential of the control circuit and the electrical separator to regulate the direct current to the reference current value.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung, ist die Ansteuerschaltung benachbart der Emissionselektrode und insbesondere distal zur Gegenelektrode angeordnet.In a further embodiment of the device, the control circuit is arranged adjacent to the emission electrode and in particular distal to the counter electrode.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung, treibt die Steuereinheit und/oder die Ansteuerschaltung einen Ventilator an.In a further embodiment of the device, the control unit and/or the control circuit drives a fan.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen erläutert sind. Einander entsprechende Elemente/Funktionen sind in den Figuren mit identischen Bezugszeichen bezeichnet. Dabei zeigt:

  • 1 zeigt einen exemplarischen Systemaufbau gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, in dem eine Ansteuerschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung von einer Gleichspannungsquelle mit einer Niederspannung gespeist wird, und diese in eine Hochspannung umsetzt, um die Emissionselektroden und die Gegenelektrode eines Elektroabscheiders mit einer Hochspannung zu beauftragen;
  • 2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der Ansteuerschaltung der 1;
  • 3 zeigt eine erste beispielhafte Ausführungsform und Verschaltung von der Leistungsschaltern der 2, um die primärseitige Niederspannung mittels des Transformators hochzusetzen;
  • 4a zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform und Verschaltung von der Leistungsschaltern der 2, um die primärseitige Niederspannung mittels des Transformators hochzusetzen;
  • 4b zeigt eine dritte beispielhafte Ausführungsform und Verschaltung von der Leistungsschaltern der 2, um die primärseitige Niederspannung mittels des Transformators hochzusetzen;
  • 5 zeigt eine erste beispielhafte Ausführungsform einer Hochspannungskaskade in der 2;
  • 6 zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform einer Hochspannungskaskade in der 2;
  • 7 zeigt eine erste beispielhafte Ausführungsform einer der Treiberschaltungen des Treibers in der 2;
  • 8a zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform einer der Treiberschaltungen des Treibers in der 2, wenn es sich bei dem zu treibenden Leistungsschalter um PMOS MOSFETs handelt;
  • 8b zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform einer der Treiberschaltungen des Treibers in der 2, wenn es sich bei dem zu treibenden Leistungsschalter um NMOS MOSFETs handelt;
  • 9 zeigt eine erste beispielhafte Ausführungsform der Regelung der Ausgangsleistung der Ansteuerschaltung in 2 basierend auf dem über die Emissionselektroden zur Gegenelektrode des Elektroabscheiders zu einem Referenzpotenzial (GND) fließenden Gleichstrom;
  • 10 zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform der Regelung der Ausgangsleistung der Ansteuerschaltung in 2 basierend auf dem über die Emissionselektroden zur Gegenelektrode des Elektroabscheiders zu einem Referenzpotenzial (GND) fließenden Gleichstrom und einer gemessenen Temperatur der der Ansteuerschaltung;
  • 11 zeigt ein exemplarisches Eingangsfilter zur Verwendung im Leistungsbegrenzer 212 der 2 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
  • 12 zeigt einen exemplarischen Aufbau eines Transformators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 13 zeigt den Frequenzgang eines beispielhaften Transformators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 14a zeigt eine Ausführungsform einer Platine, die eine Ansteuerschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung implementiert;
  • 14b zeigt die Ausführungsform der Platine der 14a, wobei die in 2 gezeigten Komponenten der die eine Ansteuerschaltung gekennzeichnet sind;
  • 15 zeigt Teilbereiche der Platine der 14a und die Anordnung von Schlitzen und Aussparungen in der Platine;
  • 16 illustriert beispielhaft die Realisierung der Hochspannungskaskade, der Impedanzanpassung und des Transformators in 5 auf der Platine der 14a; und
  • 17 zeigt eine vergrößerte Ansicht von Teilbereichen im Hochspannungsbereich der Platine der 14a und die Anordnung von Schlitzen und Aussparungen im Hochspannungsbereich der Platine; und
  • 18 eine schematische, perspektivische Schnittansicht eines Ausschnitts eines beispielhaften Raumluftreinigers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, der eine Ansteuerschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beinhaltet; und
  • 19 eine schematische Schnittansicht von der Seite des Raumluftreinigers aus 18.
Further features and advantages of the invention emerge from the following description, in which preferred embodiments of the invention are explained using schematic drawings. Corresponding elements/functions are designated with identical reference numerals in the figures. This shows:
  • 1 shows an exemplary system structure according to an embodiment of the invention, in which a drive circuit according to an embodiment of the invention is fed by a DC voltage source with a low voltage and converts this into a high voltage in order to charge the emission electrodes and the counter electrode of an electrical precipitator with a high voltage;
  • 2 shows an exemplary embodiment of the control circuit 1 ;
  • 3 shows a first exemplary embodiment and connection of the circuit breakers 2 to increase the primary side low voltage using the transformer;
  • 4a shows a second exemplary embodiment and connection of the circuit breakers 2 to increase the primary side low voltage using the transformer;
  • 4b shows a third exemplary embodiment and connection of the circuit breakers 2 to increase the primary side low voltage using the transformer;
  • 5 shows a first exemplary embodiment of a high-voltage cascade in the 2 ;
  • 6 shows a second exemplary embodiment of a high-voltage cascade in the 2 ;
  • 7 shows a first exemplary embodiment of one of the driver circuits of the driver in the 2 ;
  • 8a shows a second exemplary embodiment of one of the driver circuits of the driver in the 2 , if the power switch to be driven is PMOS MOSFETs;
  • 8b shows a second exemplary embodiment of one of the driver circuits of the driver in the 2 , if the power switch to be driven is NMOS MOSFETs;
  • 9 shows a first exemplary embodiment of the control of the output power of the control circuit in 2 based on the direct current flowing via the emission electrodes to the counter electrode of the electrostatic precipitator to a reference potential (GND);
  • 10 shows a second exemplary embodiment of the control of the output power of the control circuit in 2 based on the direct current flowing via the emission electrodes to the counter electrode of the electrical separator to a reference potential (GND) and a measured temperature of the control circuit;
  • 11 shows an exemplary input filter for use in the power limiter 212 of 2 according to an exemplary embodiment of the invention;
  • 12 shows an exemplary structure of a transformer according to an embodiment of the invention;
  • 13 shows the frequency response of an exemplary transformer according to an embodiment of the invention;
  • 14a shows an embodiment of a circuit board that implements a drive circuit according to an embodiment of the invention;
  • 14b shows the embodiment of the circuit board 14a , where the in 2 shown components which are marked with a control circuit;
  • 15 shows parts of the circuit board 14a and the arrangement of slots and recesses in the board;
  • 16 exemplifies the implementation of the high-voltage cascade, the impedance matching and the transformer in 5 on the circuit board of the 14a ; and
  • 17 shows an enlarged view of partial areas in the high-voltage area of the circuit board 14a and the arrangement of slots and recesses in the high voltage area of the board; and
  • 18 a schematic, perspective sectional view of a section of an example adhesive room air purifier according to an embodiment of the invention, which includes a control circuit according to an embodiment of the invention; and
  • 19 a schematic sectional view from the side of the room air purifier 18 .

Die Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung zur Erzeugung einer Hochspannung, die an die Elektroden eines Elektroabscheiders angelegt wird. Ein weiterer Aspekt ist die Verwendung einer solchen Ansteuerschaltung in einer Vorrichtung mit einem Elektroabscheider. Diese Vorrichtung kann beispielweise eine Luftbehandlungsvorrichtung sein, z.B. ein Raumluftfilter, ein Luftbefeuchter, ein Luftwäscher, ein Luftsterilisator, ein Aerosolfilter oder ein Feinstaubfilter.The invention relates to a control circuit for generating a high voltage which is applied to the electrodes of an electrical separator. Another aspect is the use of such a control circuit in a device with an electrical separator. This device can be, for example, an air treatment device, e.g. a room air filter, a humidifier, an air washer, an air sterilizer, an aerosol filter or a fine dust filter.

Die Ansteuerschaltung kann grundsätzlich in allen Endgeräten eingesetzt werden, die Partikel oder Flüssigkeiten oder Verunreinigungen mittels eines Niederenergieplasmas aus einem Gasstrom ausgesondert werden. Exemplarisch ist hier auf die PCT-Anmeldung WO 2021/224017 A1 und die Patentanmeldung DE 10 2021 128 345.0 des Anmelders vom 29.10.2021 verwiesen, die eine Luftbehandlungsvorrichtung mit einem Elektroabscheider beschreibt, in dem die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung eingesetzt werden kann. Die Offenbarung der PCT-Anmeldung WO 2021/224017 A1 und die Offenbarung der Patentanmeldung DE 10 2021 128 345.0 wird hiermit durch Referenzieren vollständig aufgenommen.The control circuit can in principle be used in all end devices that separate particles or liquids or impurities from a gas stream using a low-energy plasma. An example is the PCT registration WO 2021/224017 A1 and the patent application DE 10 2021 128 345.0 of the applicant dated October 29, 2021, which describes an air treatment device with an electrical separator in which the control circuit according to the invention can be used. The disclosure of the PCT application WO 2021/224017 A1 and the disclosure of the patent application DE 10 2021 128 345.0 is hereby incorporated in its entirety by referencing.

Ein Elektroabscheider arbeitet im Wesentlichen nach dem folgenden Prinzip: Freisetzung von elektrischen Ladungen, insbesondere Elektronen oder positive Ionen; Aufladung von Partikeln, die in der Luft vorhanden sein können, in einem elektrischen Feld; Transport der elektrisch geladenen Partikel zu einem Gegenpol; Entladung der geladenen Partikel an dem Gegenpol; und Entfernung der Partikel von dem Gegenpol. Beispielweise kann das dem Elektroabscheider zugrunde liegende Prinzip der Ladungserzeugung die Stoßionisation sein. Mit Überschreiten einer sogenannten Corona-Einsatzfeldstärke können Elektronen freigesetzt werden und in eine Wechselwirkung mit den umgebenden Gasmolekülen der Luft treten, wodurch sich eine Corona bildet. Ob dies eine positive oder negative Corona ist, hängt von der Hochspannung ab, die an die Elektroden angelegt wird. In der Luft vorhandene freie Elektronen werden im elektrostatischen Feld der Corona stark beschleunigt, sodass es zu einer Gasentladung kommen kann. Beim Auftreffen auf Gasmoleküle in der Luft können weitere Elektronen abgespalten werden oder sich an die Gasmoleküle anlagern. Die negativen Ladungen bewegen sich innerhalb der Luftbehandlungsvorrichtung, insbesondere innerhalb des Elektroabscheiders. Beim Eintritt eines partikelbeladenen Luftstroms lagern sich die negativ geladenen Ladungen an den Partikeln an. Durch die einwirkende elektrostatische Kraft des anliegenden Gleichspannungsfeldes, welches quer zur Strömungsrichtung der Luft innerhalb der Vorrichtung orientiert sein kann, werden die negativ aufgeladenen Partikel umgelenkt und können so aus dem Luftstrom separiert werden.An electrostatic precipitator essentially works on the following principle: release of electrical charges, especially electrons or positive ions; Charging particles that may be present in the air in an electric field; Transport of the electrically charged particles to an opposite pole; discharge of the charged particles at the opposite pole; and removal of the particles from the opposite pole. For example, the principle of charge generation underlying the electrostatic precipitator can be impact ionization. When a so-called corona field strength is exceeded, electrons can be released and interact with the surrounding gas molecules in the air, whereby a corona is formed. Whether this is a positive or negative corona depends on the high voltage applied to the electrodes. Free electrons present in the air are strongly accelerated in the electrostatic field of the corona, so that a gas discharge can occur. When it hits gas molecules in the air, additional electrons can be split off or attach to the gas molecules. The negative charges move within the air treatment device, in particular within the electrostatic precipitator. When a particle-laden air stream enters, the negatively charged charges attach to the particles. Due to the acting electrostatic force of the applied DC voltage field, which can be oriented transversely to the direction of flow of the air within the device, the negatively charged particles are deflected and can thus be separated from the air flow.

Ein weiterer Aspekt und weitere Ausführungsformen der Erfindung, die hierin beschrieben werden, betreffen die Verwendung der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung in Vorrichtungen, insbesondere Luftbehandlungsvorrichtung mit einem Elektroabscheider. Insbesondere betrifft die Erfindung die Verwendung einer solchen Ansteuerschaltung in einem Raumluftfilter umfassend einen Elektroabscheider mit einer Emissionselektrode, die aus einer Mehrzahl von Emissionsnadeln gebildet ist und einer der zur Emissionsnadeln in Abstand ausgebildeten, Gegenelektrode, die von einer Flüssigkeit, zumindest teilweise benetzt, vorzugsweise umspült ist. Die Ausführungsformen der Erfindung können insbesondere Luftbehandlungsvorrichtungen mit einem Volumendurchsatz der zu behandelnden Luft (bei einer CADR von mehr als einschließlich 250) bis einschließlich 500 m3/h, bevorzugt bis einschließlich 350 m3/h und weiter bevorzugt bis einschließlich 300 m3/h betreffen. Weitere Ausführungsformen können Luftbehandlungsvorrichtungen betreffen, in denen die Ausgangsleistung der Ansteuerschaltung im Bereich zwischen einschließlich 0,5 W und 20 W, bevorzugt zwischen 0,7 W und 17 W liegt.A further aspect and further embodiments of the invention, which are described herein, relate to the use of the control circuit according to the invention in devices, in particular air treatment devices with an electrical separator. In particular, the invention relates to the use of such a control circuit in a room air filter comprising an electrical separator with an emission electrode, which is formed from a plurality of emission needles and one of the counter electrodes, which is formed at a distance from the emission needles and which is preferably surrounded by a liquid, at least partially wetted . The embodiments of the invention can in particular air treatment devices with a volume flow rate of the air to be treated (at a CADR of more than 250 inclusive) up to and including 500 m 3 /h, preferably up to and including 350 m 3 /h and more preferably up to and including 300 m 3 /h regarding. Further embodiments may relate to air treatment devices in which the output power of the control circuit is in the range between 0.5 W and 20 W, preferably between 0.7 W and 17 W.

Die Ansteuerschaltung kann dabei eine Hochspannung erzeugen, deren Betrag des Gleichanteils im Bereich zwischen einschließlich 8 kV und einschließlich 17 kV, bevorzugt zwischen einschließlich 10 kV und einschließlich 13 kV liegt. Der Gleichanteil des Gleichstroms, den die Ansteuerschaltung einem Elektroabscheider bereitgestellt, liegt im Bereich zwischen 0,100 µA und 1,000 µA, bevorzugt im Bereich zwischen einschließlich 0,150 µA und 0,400 µA. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Leistungsbereiche, Spannungsbereiche und/oder Gleichstrombereiche beschränkt. Die genauen Betriebsparameter hinsichtlich Leistung, Ausgangsspannung und/oder Ausgangsstrom der Ansteuerungsschaltung ergeben sich aus dem Einsatzgebiet der Ansteuerschaltung und können von den angegebenen Bereichen abweichen. Die angegebenen Bereiche und Parameter sind jedoch typisch für die Verwendung der Ansteuerschaltung Innenraumluftfilter oder Feinstaubfiltern.The control circuit can generate a high voltage, the magnitude of the direct component of which is in the range between 8 kV and 17 kV inclusive, preferably between 10 kV and 13 kV inclusive. The direct component of the direct current that the control circuit provides to an electrical separator is in the range between 0.100 µA and 1.000 µA, preferably in the range between 0.150 µA and 0.400 µA. However, the invention is not limited to these power ranges, voltage ranges and/or direct current ranges. The exact operating parameters with regard to power, output voltage and/or output current of the control circuit result from the area of application of the control circuit and may differ from the specified ranges. However, the specified ranges and parameters are typical for the use of the control circuit for cabin air filters or fine dust filters.

1 zeigt einen exemplarischen Systemaufbau gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das System umfasst eine erfindungsgemäße Ansteuerschaltung 120, die von einer Gleichspannungsquelle 110 mit einer Niederspannung VDC_ext gespeist wird. Bei der Gleichspannungsquelle 110 kann es sich beispielsweise um ein handelsübliches 12 V Gleichstrom (DC)-Netzteil oder eine Batterie handeln. Die Ansteuerschaltung 120 implementiert einen DC/DC Wandler, der die eingangsseitige Niederspannung VDC_ext (bzw. eine davon abgeleitete Spannung V'DC_ext) in eine Hochspannung VPlasma hochsetzt. Die Hochspannung wird Ausgangsseite an die Emissionselektroden 130 und die Gegenelektrode 140 eines Elektroabscheiders angelegt, um zwischen den jeweiligen Emissionselektroden 130 und der Gegenelektrode 140 ein Gleichstromplasma zu erzeugen. Wie eingangs erwähnt, dient das Gleichstromplasma zur Abscheidung von Partikeln/Verunreinigungen in einem Gasstrom, wie dies beispielsweise ausführlich in der bereits genannten PCT-Anmeldung WO 2021/224017A1 beschrieben wird. Die einzelnen Emissionselektroden 130 können jeweils mit einem Vorwiderstand (nicht dargestellt) in Reihe geschaltet sein, um den Stromfluss durch die jeweilige Emissionselektrode 130 zu begrenzen. 1 shows an exemplary system structure according to an embodiment of the invention. The system includes a control circuit 120 according to the invention, which is powered by a DC voltage Voltage source 110 is fed with a low voltage V DC_ext . The DC voltage source 110 can be, for example, a commercially available 12 V direct current (DC) power supply or a battery. The control circuit 120 implements a DC/DC converter that increases the input-side low voltage V DC_ext (or a voltage V' DC_ext derived therefrom) into a high voltage V plasma . The high voltage is applied to the emission electrodes 130 and the counter electrode 140 of an electrical precipitator on the output side to generate a direct current plasma between the respective emission electrodes 130 and the counter electrode 140. As mentioned at the beginning, the direct current plasma is used to separate particles/impurities in a gas stream, as is described in detail, for example, in the already mentioned PCT application WO 2021/224017A1 is described. The individual emission electrodes 130 can each be connected in series with a series resistor (not shown) in order to limit the current flow through the respective emission electrode 130.

Durch das Anlegen der Hochspannung VPlasma an die Emissionselektroden 130 und die Gegenelektrode 140 des Elektroabscheiders fließt über die Emissionselektroden 130, das Gleichstromplasma und die Gegenelektrode 140 ein Gleichstrom IPlasma. In der gezeigten Ausführungsform wird beispielhaft davon ausgegangen, dass die von der Ansteuerungsschaltung 120 erzeugte Hochspannung VPlasma eine negative Gleichspannung ist. Entsprechend zeigt der Pfeil des Gleichstroms IPlasma in der 1 und den anderen Figuren den technischen Stromfluss an. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, dass es sich bei der Hochspannung VPlasma eine positive Gleichspannung handelt, die von der Ansteuerschaltung 120 erzeugt wird. Das Anlegen einer negativen Gleichspannung hat jedoch den Vorteil, dass eine tendenziell höhere Abscheideleistung erbracht wird und mehr Ozon erzeugt wird, das wiederum aktiv die Luftreinigung unterstützt.By applying the high voltage V plasma to the emission electrodes 130 and the counter electrode 140 of the electrical precipitator, a direct current I plasma flows via the emission electrodes 130, the direct current plasma and the counter electrode 140. In the embodiment shown, it is assumed, for example, that the high voltage V plasma generated by the control circuit 120 is a negative DC voltage. Accordingly, the arrow of the direct current I shows plasma in the 1 and the other figures show the technical flow of electricity. In principle, however, it is also conceivable that the high voltage V plasma is a positive direct voltage that is generated by the control circuit 120. However, applying a negative direct voltage has the advantage that it tends to achieve a higher separation performance and generates more ozone, which in turn actively supports air purification.

Die Ansteuerschaltung 120 umfasst ferner einen Regelkreis 122, der die Ausgangsleistung (P = IPlasma · VPlasma) der Ansteuerschaltung 120 regelt. Dabei regelt der Regelkreis 122 den ausgangsseitig zum Elektroabscheider fließenden Gleichstrom IPlasma auf einen gewünschten Referenzstromwert (IRef). Die Gegenelektrode 140 des Elektroabscheiders als auch ein Ende der sekundärseitigen Spule eines Transformators in der Ansteuerschaltung 120 kann dabei, wie nachstehend noch näher ausgeführt wird, mit dem Referenzpotenzial (GND) der Ansteuerschaltung 120 verbunden werden, sodass der ausgangsseitig zum Referenzpotenzial fließende Gleichstrom IPlasma erfasst und als Eingangsgröße dem Regelkreis 122 zugeführt werden kann. Die Ansteuerschaltung 120 variiert dabei basierend auf dem gemessenen Gleichstrom IPlasma die Frequenz f[n] eines Steuersignals, mit der die Leistungsersteller in der Ansteuerschaltung 120 die primärseitige(n) Spule(n) eines Transformators ansteuert, sodass sich der gewünschte Referenzstromwert (IRef) ausgangsseitig einstellt und die Ausgangsleistung der Ansteuerschaltung auf den gewünschten Wert geregelt wird. Die Zykluszeit des Regelkreises ist dabei sehr kurz gewählt und ist vorzugsweise im Bereich von einschließlich 5 ms oder weniger, bevorzugt 2 ms oder weniger, weiter bevorzugt 1 ms oder weniger aufweisen. Je kürzer der Regelzyklus, desto schneller können Schwankungen gemessenen Gleichstrom erkannt und ausgeregelt werden.The control circuit 120 further includes a control circuit 122, which regulates the output power (P = I plasma · V plasma ) of the control circuit 120. The control circuit 122 regulates the direct current I plasma flowing on the output side to the electrical separator to a desired reference current value (I Ref ). The counter electrode 140 of the electrical separator as well as one end of the secondary-side coil of a transformer in the control circuit 120 can, as will be explained in more detail below, be connected to the reference potential (GND) of the control circuit 120, so that the direct current I plasma flowing to the reference potential on the output side is detected and can be supplied to the control circuit 122 as an input variable. Based on the measured direct current I plasma , the control circuit 120 varies the frequency f[n] of a control signal with which the power generator in the control circuit 120 controls the primary-side coil(s) of a transformer, so that the desired reference current value (I Ref ) is set on the output side and the output power of the control circuit is regulated to the desired value. The cycle time of the control loop is chosen to be very short and is preferably in the range of 5 ms or less, preferably 2 ms or less, more preferably 1 ms or less. The shorter the control cycle, the faster fluctuations in measured direct current can be detected and corrected.

2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der Ansteuerschaltung 120 der 1. die Ansteuerschaltung 120 wird eingangsseitig von der Gleichspannungsquelle 110 mit einer Niederspannung VDC_ext versorgt. Die Niederspannung liegt in den Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise im Bereich von wenigen 10 V, d.h. sie beträgt bevorzugt einschließlich 50 V oder weniger, besonders bevorzugt einschließlich 20 V oder weniger. Die Eingangsspannung VDC_ext wird einem Leistungsbegrenzer 212 der Ansteuerschaltung 120 zugeführt. Der Leistungsbegrenzer 212 enthält beispielsweise eine Schaltung, die die durch die Ansteuerschaltung 120 aufgenommene Leistung begrenzt, was insbesondere im Falle eines ausgangsseitigen Kurzschlusses (zum Beispiel beim Durchschlag des Gleichstromplasma), die in die Ansteuerschaltung 120 fließende Leistung begrenzt und somit ihre Komponenten vor Zerstörung schützt. Der Leistungsbegrenzer kann auch, wie nachstehend in Zusammenhang mit 11 noch mehr diskutiert wird, ein Eingangsfilter aufweisen, dass beispielsweise leitungsgebundene Störungen mittels eines EMV-Filters unterdrückt. Der Leistungsbegrenzer 212 stellt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine von der Eingangsspannung VDC_ext abgeleitete Niederspannung V'DC_ext zur Verfügung. Die abgeleitete Niederspannung V'DC_ext liegt in den Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise im Bereich von wenigen 10 V, d.h. sie beträgt bevorzugt einschließlich 50 V oder weniger, besonders bevorzugt einschließlich 20 V oder weniger. Hierbei ist anzumerken, dass die abgeleitete Niederspannung V'DC_ext bezüglich des Referenzpotenzials GND der Ansteuerschaltung 120 definiert ist, während die eingangsseitige Niederspannung VDC_ext auch bezüglich eines anderen Referenzpotenzials (z.B. dem Minus-Pol einer Batterie) definiert sein kann. In der gezeigten Ausführungsform stellt der Leistungsbegrenzer 212 auch eine aus der eingangsseitigen Niederspannung VDC_ext abgeleitete TTL oder CMOS-Versorgungsspannung VTTL zur Versorgung der digitalen Komponenten (beispielsweise einem Mikroprozessor in der Regeleinheit 214) und/oder auf TTL/CMOS-Pegel ansprechender Bauteile/Komponenten im Treiber 216 oder der Leistungsschalter (zum Beispiel NMOS-basierte Bauteile/Komponenten). Typische Spannungswerte für die TTL oder CMOS-Versorgungsspannung VTTL sind beispielsweise 5,0 V, 3,3 V, 2,5 V, 1,8 V, etc. Grundsätzlich ist auch denkbar, dass der Leistungsbegrenzer 212 nach Bedarf unterschiedliche TTL oder CMOS-Versorgungsspannungen zur Verfügung stellt. 2 shows an exemplary embodiment of the control circuit 120 1 . The control circuit 120 is supplied on the input side by the DC voltage source 110 with a low voltage V DC_ext . In the embodiments of the invention, the low voltage is, for example, in the range of a few 10 V, ie it is preferably including 50 V or less, particularly preferably including 20 V or less. The input voltage V DC_ext is supplied to a power limiter 212 of the control circuit 120. The power limiter 212 contains, for example, a circuit that limits the power consumed by the control circuit 120, which limits the power flowing into the control circuit 120, particularly in the event of a short circuit on the output side (for example when the direct current plasma breaks down), and thus protects its components from destruction. The power limiter can also be used as described below in connection with 11 is discussed even more, have an input filter that, for example, suppresses conducted interference using an EMC filter. In the exemplary embodiment shown, the power limiter 212 provides a low voltage V' DC_ext derived from the input voltage V DC_ext . In the embodiments of the invention, the derived low voltage V' DC_ext is, for example, in the range of a few 10 V, ie it is preferably 50 V or less, particularly preferably 20 V or less. It should be noted here that the derived low voltage V' DC_ext is defined with respect to the reference potential GND of the control circuit 120, while the input-side low voltage V DC_ext can also be defined with respect to another reference potential (eg the negative pole of a battery). In the embodiment shown, the power limiter 212 also provides a TTL or CMOS supply voltage V TTL derived from the low voltage V DC_ext on the input side for supplying the digital components (for example a microprocessor in the control unit 214) and/or components responsive to the TTL/CMOS level. Components in the driver 216 or the circuit breaker (e.g. NMOS-based parts/components). Typical voltage values for the TTL or CMOS supply voltage V TTL are, for example, 5.0 V, 3.3 V, 2.5 V, 1.8 V, etc. In principle, it is also conceivable that the power limiter 212 has different TTL or CMOS as required -Supply voltages are available.

Der Regelkreis 122 besteht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus der „Regelstrecke“, die durch die Regeleinheit 214, den Treiber 216, die Leistungsschalter 218 den Transformator 220, der optionalen Impedanzanpassung 252 sowie der Hochspannungskaskade 254 umfasst, so dass zwischen den Elektroden 130, 140 des Elektroabscheiders ein Gleichstromplasma gebildet wird. Der Regelkreis umfasst ferner die Strommesseinheit 256, die die Regelgröße, den Plasmastrom IPlasma, misst und an den Regler, die Regeleinheit 214, zurückführt.In the exemplary embodiment shown, the control circuit 122 consists of the "controlled system", which includes the control unit 214, the driver 216, the power switches 218, the transformer 220, the optional impedance matching 252 and the high-voltage cascade 254, so that between the electrodes 130, 140 of the Electrical separator a direct current plasma is formed. The control circuit also includes the current measuring unit 256, which measures the controlled variable, the plasma current I Plasma , and returns it to the controller, the control unit 214.

Die Regeleinheit 214 variiert die Frequenz der Steuersignale (Stellgröße), die von der Regeleinheit 214 dem Treiber 216 zugeführt werden, basierend auf dem gemessenen Plasmastrom IPlasma· Die Regeleinheit 214 kann ferner eingerichtet sein, die Frequenz des Steuersignals basierend auf dem Wert des Plasmastroms IPlasma und dem Referenzstromwert IRef (nicht gezeigt) zu variieren, um den zum gemeinsamen Referenzpotential GND der Ansteuerschaltung 120 und des Elektroabscheiders fließenden Gleichstrom IPlasma auf den Referenzstromwert IRef zu regeln. Steigt der ausgangsseitige Plasmastrom IPlasma im Vergleich zum Referenzstromwert IRef an, reduziert die Regeleinheit 214 die Frequenz der Steuersignale. Fällt der ausgangsseitige Plasmastrom IPlasma im Vergleich zum Referenzstromwert IRef ab, erhöht die Regeleinheit 214 die Frequenz der Steuersignale.The control unit 214 varies the frequency of the control signals (manipulated variable) that are supplied to the driver 216 by the control unit 214 based on the measured plasma current I plasma . The control unit 214 can further be set up to adjust the frequency of the control signal based on the value of the plasma current I Plasma and the reference current value I Ref (not shown) to vary the direct current I Plasma flowing to the common reference potential GND of the control circuit 120 and the electrical separator to the reference current value I Ref . If the output plasma current I Plasma increases in comparison to the reference current value I Ref , the control unit 214 reduces the frequency of the control signals. If the output plasma current I Plasma falls compared to the reference current value I Ref , the control unit 214 increases the frequency of the control signals.

Die Regeleinheit 214 kann beispielsweise mittels eines Mikroprozessors, einer diskreten Schaltung oder einer integrierten Schaltung (z.B. ASIC oder programmierbare Logik (z.B. FPGA, PLD, etc.) oder Kombinationen der genannten Möglichkeiten ausgebildet sein. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel erzeugt die Regeleinheit 214 die Steuersignale VPWM(f) und V P W M ( f ) ¯ ,

Figure DE102022103550B4_0001
wobei das Steuersignal V P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0002
das invertierte Steuersignal VPWM(f) ist. Die Steuersignale VPWM(f) und VPWM(f) der Regeleinheit 214 sind pulsweitenmodulierte Signale, die einen Tastgrad von ca. 50 %, bevorzugt 50 % aufweisen. Die Steuersignale VPWM(f) und V P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0003
weisen einen TTL oder CMS Signalpegel auf, der der TTL oder CMOS-Versorgungsspannung VTTL entspricht.The control unit 214 can be designed, for example, by means of a microprocessor, a discrete circuit or an integrated circuit (e.g. ASIC or programmable logic (e.g. FPGA, PLD, etc.) or combinations of the options mentioned. In the exemplary embodiment shown, the control unit 214 generates the control signals V PWM (f) and v P W M ( f ) ¯ ,
Figure DE102022103550B4_0001
where the control signal v P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0002
is the inverted control signal V PWM (f). The control signals V PWM (f) and V PWM (f) of the control unit 214 are pulse width modulated signals that have a duty cycle of approximately 50%, preferably 50%. The control signals V PWM (f) and v P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0003
have a TTL or CMS signal level that corresponds to the TTL or CMOS supply voltage V TTL .

In einer beispielhaften Ausführungsform haben die Steuersignale VPWM(f) und VPWM(f) eine Frequenz im Bereich einschließlich 120,0 kHz bis einschließlich 200,0 kHz, bevorzugt im Bereich einschließlich 130,0 kHz bis einschließlich 170,0 KHz. Die Regeleinheit 214 kann dabei die Frequenz der Steuersignale VPWM(f) und V P W M ( f ) ¯

Figure DE102022103550B4_0004
in den genannten Bereich regeln. Ein vorgegebener Frequenz-Referenzwert in diesem Bereich entspricht dem Referenzstromwert IRef. Entsprechend verringert oder erhöht die Regeleinheit 214 die Frequenz der Steuersignale VPWM(f) und V P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0005
um diesen Frequenz-Referenzwert, je nachdem, ob der ausgangsseitige Plasmastrom IPlasma sich relativ zum Referenzstromwert IRef erhöht oder abfällt. Die Resonanzfrequenz des Transformators 220 ist dabei höher ist als die Frequenz der Steuersignale VPWM(f) und V P W M ( f ) ¯ .
Figure DE102022103550B4_0006
Die Resonanzfrequenz des Transformators 220 liegt bevorzugt im Bereich einschließlich 200,0 kHz bis 240,0 kHz. Grundsätzlich ist es wünschenswert, die primärseitige Ansteuerfrequenz des Transformators 220 möglichst nahe an die Resonanzfrequenz des Transformators heranzuführen, da der Transformator bei der Resonanzfrequenz die höchste Effizienz bietet. Jedoch lässt sich die Resonanzfrequenz des Transformators 220 nur schwer exakt einstellen, da typische Frequenzgänge eines Transformators im Bereich um die Resonanzfrequenz stark ansteigen, bzw. abfallen. Dadurch würde in diesen „steilen“ Bereichen des Frequenzgangs eine kleine Änderung der Frequenz eine große Änderung der Ausgangsleistung der Anpassungsschaltung 120 bzw. des Plasmastroms bedingen. Diese großen Änderungen der Ausgangsleistung der Anpassungsschaltung 120 bzw. des Plasmastroms kann wiederum nur schwer vom Regelkreis ausgeregelt werden und kann unter Umständen zu einem instabilen Regelverhalten führen. Daher haben die Steuersignale VPWM(f) und V P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0007
eine Frequenz, die in einem möglichst linearen Bereich des Frequenzgangs des Transformators 220 liegt, in dem gezeigten Beispiel, im Bereich einschließlich 130,0 kHz bis einschließlich 170,0 KHz.In an exemplary embodiment, the control signals V PWM (f) and V PWM (f) have a frequency in the range inclusive of 120.0 kHz up to and including 200.0 kHz, preferably in the range inclusive of 130.0 kHz up to and including 170.0 kHz. The control unit 214 can control the frequency of the control signals V PWM (f) and v P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0004
in the specified area. A predetermined frequency reference value in this range corresponds to the reference current value I Ref . The control unit 214 correspondingly reduces or increases the frequency of the control signals V PWM (f) and v P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0005
by this frequency reference value, depending on whether the output plasma current I Plasma increases or decreases relative to the reference current value I Ref . The resonance frequency of the transformer 220 is higher than the frequency of the control signals V PWM (f) and v P W M ( f ) ¯ .
Figure DE102022103550B4_0006
The resonance frequency of the transformer 220 is preferably in the range 200.0 kHz to 240.0 kHz inclusive. In principle, it is desirable to bring the primary-side drive frequency of the transformer 220 as close as possible to the resonance frequency of the transformer, since the transformer offers the highest efficiency at the resonance frequency. However, the resonance frequency of the transformer 220 is difficult to set exactly, since typical frequency responses of a transformer increase or decrease sharply in the area around the resonance frequency. As a result, in these “steep” areas of the frequency response, a small change in frequency would cause a large change in the output power of the matching circuit 120 or the plasma current. These large changes in the output power of the matching circuit 120 or the plasma current can only be adjusted with difficulty by the control circuit and can, under certain circumstances, lead to unstable control behavior. Therefore, the control signals V PWM (f) and v P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0007
a frequency that lies in the most linear possible range of the frequency response of the transformer 220, in the example shown, in the range including 130.0 kHz up to and including 170.0 KHz.

Durch die hohe Betriebsfrequenz der Steuersignale VPWM(f) und V P W M ( f ) ¯

Figure DE102022103550B4_0008
im Bereich vom mehr als 100 kHz und aufgrund der parasitären Impedanzen, wie Wicklungskapazitäten oder Streuinduktivitäten des Transformators 220, können dazu führen, dass in dem auf der primärseitigen Seite des Transformators 220 liegenden Schaltungsbereich der Ansteuerschaltung 120 (Niederspannungsteil 210) leitungsgebundene Störungen auftreten. Die Streuinduktivitäten des Transformators 220 werden mit steigendem Miniaturisierungsgrad des Transformators relevanter. Durch die geringere Querschnittsfläche steigt die Streuinduktivität und damit abgestrahlte Magnetfelder an. Due to the high operating frequency of the control signals V PWM (f) and v P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0008
in the range of more than 100 kHz and due to the parasitic impedances, such as winding capacitances or leakage inductances of the transformer 220, can lead to line-related interference occurring in the circuit area of the control circuit 120 (low-voltage part 210) located on the primary side of the transformer 220. The leakage inductances of the transformer 220 become more relevant as the level of miniaturization of the transformer increases. Due to the smaller cross-sectional area, the leakage inductance and thus the radiated magnetic fields increase.

Dadurch können sich Probleme bei der EMV ergeben und die Effizienz des Transformators 220 sinkt. Die zusätzliche Entwärmungsproblematik macht somit die Miniaturisierung des Transistors 220 herausfordernd. Bei zunehmendem Grad der Miniaturisierung sinkt die zur Verfügung stehende Oberfläche zur Entwärmung des Transformators quadratisch, d.h. es ist schwerer die im Transformator 220 entstehende Wärme abzutransportieren. Diese sich aufgrund der Miniaturisierung ergebenden leitungsgebundenen Störungen können, wie nachstehend noch erläutert wird, mittels Filterung im Leistungsbegrenzer 212 kompensiert werden.This can cause EMC problems and reduce the efficiency of the transformer 220. The additional heat dissipation problem therefore makes the miniaturization of the transistor 220 challenging. As the degree of miniaturization increases, the surface area available for dissipating heat from the transformer decreases squarely, ie it is more difficult to transport away the heat generated in the transformer 220. These line-bound interferences resulting from miniaturization can, as will be explained below, be compensated for by means of filtering in the power limiter 212.

Die Steuersignale VPWM(f) und V P W M ( f ) ¯

Figure DE102022103550B4_0009
werden in der 2 dem Treiber 216 der Ansteuerschaltung 120 zugeführt. Wie nachstehend in Bezug auf die 3 und 4 erläutert wird, dient der Treiber 216 dazu, die Signalpegel der Steuersignale VPWM(f) und V P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0010
in Bezug auf Stromstärke und/oder Spannung an die Leistungsschalter 218, die den Transformator 220 antreiben, anzupassen. Dazu umfasst der Treiber 216 mehrere Treiberschaltungen. Exemplarisch sind in der 2 zwei solche Treiberschaltungen 216-1 und 216-2 gezeigt, die entsprechende zwei Leistungsschalter in der Stufe 218 ansteuern. Die Treiberschaltungen 216-1, 216-2 behalten dabei das relative Timing der Steuersignale VPWM(f) und V P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0011
über einen vorgegebenen Temperaturbereich, in dem die Ansteuerschaltung betrieben werden soll, bei. Wie eingangs erwähnt, liegt dieser Temperaturbereich zwischen -40 °C und 160 °C, wobei die Erfindung nicht auf diesen Temperaturbereich beschränkt ist. Natürlich kann der Temperaturbereich kleiner sein und/oder mit dem angegebenen Temperaturbereich nur teilweise überlappen. Die Treiberschaltungen 216-1, 216-2 beinhalten eine oder mehrere Stufen von in Reihe geschaltete Pegelumsetzer, um die Steuersignale VPWM(f) und V P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0012
auf die gewünschten Signalpegel zu bringen, und mit den angepassten Steuersignalen V'PWM(f) und V ' P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0013
die Leistungsschalter der Stufe 218 anzusteuern. Die Treiberschaltungen 216-1, 216-2 behalten die Frequenz Steuersignale VPWM(f) und V P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0014
bei, sodass die angepassten Steuersignale V'PWM(f) und V ' P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0015
die gleiche Frequenz (und Tastgrad) wie die Steuersignale VPWM(f) und V P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0016
aufweisen.The control signals V PWM (f) and v P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0009
will be in the 2 supplied to the driver 216 of the control circuit 120. As below in relation to the 3 and 4 As explained, the driver 216 serves to control the signal levels of the control signals V PWM (f) and v P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0010
in terms of current and/or voltage to the power switches 218 that drive the transformer 220. For this purpose, the driver 216 includes several driver circuits. Examples are in the 2 two such driver circuits 216-1 and 216-2 are shown, which control corresponding two power switches in stage 218. The driver circuits 216-1, 216-2 maintain the relative timing of the control signals V PWM (f) and v P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0011
over a predetermined temperature range in which the control circuit is to be operated. As mentioned at the beginning, this temperature range is between -40 ° C and 160 ° C, although the invention is not limited to this temperature range. Of course, the temperature range can be smaller and/or only partially overlap with the specified temperature range. The driver circuits 216-1, 216-2 include one or more stages of series-connected level shifters to drive the control signals V PWM (f) and v P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0012
to bring it to the desired signal levels, and with the adapted control signals V' PWM (f) and v ' P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0013
to control the circuit breakers of level 218. The driver circuits 216-1, 216-2 maintain the frequency control signals V PWM (f) and v P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0014
so that the adapted control signals V ' PWM (f) and v ' P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0015
the same frequency (and duty cycle) as the control signals V PWM (f) and v P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0016
exhibit.

Die Leistungsschalter 218 beauftragen die primärseitige(n) Spule(n) des Transformators 220 wechselnd mit der Niederspannung V'DC_ext, sodass in der sekundärseitigen Spule des Transformators 220 eine Wechselspannung in Hochspannungsbereich ausgegeben wird. Beispielsweise liegt die Ausgangsspannung VTrafo des Transformators 220 im Bereich von einschließlich 2 kV oder mehr, bevorzugt 2,5 kV oder mehr. Diese Ausgangsspannung auf der Sekundärseite des Transformators 220 wird anschließend über eine Impedanzanpassung 252 geführt und von einer Hochspannungskaskade 254 gleichgerichtet und gleichzeitig auf die gewünschte Ausgangsgleichspannung VPlasma gewandelt, die an die Emissionselektroden 130 und die Gegenelektrode 140 des Elektroabscheiders angelegt werden kann, wie in 1 gezeigt. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Hochspannungskaskade 254 ausgelegt, um die sekundärseitige Ausgangsspannung des Transformators 220 in eine Gleichspannung VPlasma im Hochspannungsbereich zu wandeln, deren Wechselanteil (AC Komponente) im Vergleich zu ihrem Gleichspannungsanteil (DC Komponente) 4% oder weniger, bevorzugt 3 % oder weniger, weiter bevorzugt 2 % oder weniger beträgt. Der Gleichspannungsanteil der Gleichspannung VPlasma am Ausgang der Kaskade 254 liegt beispielsweise im Bereich zwischen einschließlich 8 kV und einschließlich 17 kV, bevorzugt zwischen einschließlich 10 kV und einschließlich 13 kV liegt. In dem gezeigten Beispiel ist die Gleichspannung VPlasma am Ausgang der Kaskade 254 eine negative Spannung, sodass die technische Stromrichtung des Gleichstroms IPlasma zur Kaskade 254 hingerichtet ist. Der Gleichanteil des Plasmastroms IPlasma, den die Ansteuerschaltung 120 dem Elektroabscheider bereitstellen kann, liegt beispielweise im Bereich zwischen 0,100 µA und 1,000 µA, bevorzugt im Bereich zwischen einschließlich 0,150 µA und 0,400 µA. Beispielhafte Ausgestaltungen der Hochspannungskaskade 254 werden nachstehend in Bezug auf die 5 und 6 beschrieben.The circuit breakers 218 alternately charge the primary-side coil(s) of the transformer 220 with the low voltage V' DC_ext , so that an alternating voltage in the high-voltage range is output in the secondary-side coil of the transformer 220. For example, the output voltage V transformer of the transformer 220 is in the range of 2 kV or more, preferably 2.5 kV or more. This output voltage on the secondary side of the transformer 220 is then passed through an impedance matching 252 and rectified by a high-voltage cascade 254 and at the same time converted to the desired output DC voltage V plasma , which can be applied to the emission electrodes 130 and the counter electrode 140 of the electrical precipitator, as in 1 shown. In an exemplary embodiment, the high-voltage cascade 254 is designed to convert the secondary-side output voltage of the transformer 220 into a direct voltage V plasma in the high-voltage range, whose alternating component (AC component) compared to its direct voltage component (DC component) is 4% or less, preferably 3%. or less, more preferably 2% or less. The DC voltage component of the DC voltage V plasma at the output of the cascade 254 is, for example, in the range between 8 kV and 17 kV inclusive, preferably between 10 kV and 13 kV inclusive. In the example shown, the DC voltage V Plasma at the output of the cascade 254 is a negative voltage, so the technical current direction of the DC I Plasma is directed towards the cascade 254. The direct component of the plasma current I Plasma that the control circuit 120 can provide to the electrical separator is, for example, in the range between 0.100 µA and 1.000 µA, preferably in the range between 0.150 µA and 0.400 µA. Exemplary embodiments of the high-voltage cascade 254 are discussed below with respect to 5 and 6 described.

Wie in der 2 angedeutet, umfasst die Ansteuerschaltung 120 auch eine Strommesseinheit 256, die den ausgangsseitigen fließenden Plasmastrom IPlasma misst und als Regelgröße zur Regeleinheit 214 zurückgeführt. Die Erfassung des Plasmastroms IPlasma wird in Bezug auf die 9 und 10 ausführlicher beschrieben.Like in the 2 indicated, the control circuit 120 also includes a current measuring unit 256, which measures the flowing plasma current I plasma on the output side and returns it to the control unit 214 as a controlled variable. The detection of the plasma current I plasma is related to the 9 and 10 described in more detail.

Die Ansteuerschaltung 120 kann in einen Niederspannungsteil 210 und einen Hochspannungsteil 250 unterteilt werden. Der Hochspannungsteil 250 umfasst die sekundärseitige Spule des Transformators 220 und die nachgelagerten Teile der Ansteuerschaltung 120, insbesondere die Impedanzanpassung 252, die Hochspannungskaskade 254 und die Strommesseinheit 256. Der Niederspannungsteil 210 der Ansteuerschaltung 120 umfasst den Leistungsbegrenzer 212, die Regeleinheit 214, den Treiber 216, die Leistungsschalter 218 sowie die primärseitige(n) Spule(n) des Transformators 220. Der Transformator 220 bildet somit den Übergang vom Niederspannungsbereich 210 zum Hochspannungsbereich 250.The control circuit 120 can be divided into a low-voltage part 210 and a high-voltage part 250. The high-voltage part 250 includes the secondary-side coil of the transformer 220 and the downstream parts of the control circuit 120, in particular the impedance matching 252, the high-voltage cascade 254 and the current measuring unit 256. The low-voltage part 210 of the control circuit 120 includes the power limiter 212, the control unit 214, the driver 216, the circuit breakers 218 and the primary-side coil(s) of the transformer 220. The transformer 220 thus forms the transition from the low-voltage area 210 to the high-voltage area 250.

3 zeigt eine erste beispielhafte Ausführungsform und Verschaltung von der Leistungsschaltern 218 der 2, um die primärseitige Niederspannung V'DC_ext mittels des Transformators 220 hochzusetzen. In der gezeigten Ausführungsform umfasst der Transformator 220 zwei primärseitige Spulen, die gleichsinnig gewickelt und in Reihe geschaltet sind. Der Mittelabgriff der primärseitigen Spulen, der am Verbindungspunkt der ersten Spule und der zweiten Spule gebildet wird, ist dabei mit der Niederspannung V'DC_ext verbunden. Die jeweils anderen enden der beiden Spulen werden abwechselnd basierend auf den Steuersignalen V'PWM(f) und V ' P W M ( ƒ ) ¯

Figure DE102022103550B4_0017
mit dem Referenzpotenzial GND verbunden. Steuersignale V'PWM(f) und V ' P W M ( ƒ ) ¯
Figure DE102022103550B4_0018
sind dazu mit dem Gate-Anschluss der Leistungsschalter 302 und 304 verbunden, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch NMOS MOSFETs gebildet werden. Wenn die Leistungsschalter 302 und 304 leiten, wird das jeweilige Ende, das mit dem Drain-Anschluss des jeweiligen NMOS MOSFETs 302, 304 verbunden ist, mit dem Referenzpotenzial GND verbunden. Die so erzeugte Wechselspannung an den primärseitigen Spulen des Transformators 220 induziert somit eine Wechselspannung in der sekundärseitigen Spule des Transformators 220. Wie in der 3 ebenfalls exemplarisch dargestellt, kann auf Seiten der sekundärseitigen Spule des Transformators 220 eine Impedanzanpassung 252 vorgesehen sein. Diese wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel exemplarisch durch die Kapazität 310 dargestellt, die zwischen die beiden Ausgänge der sekundärseitigen Spule des Transformators 220 geschalten werden. Diese Kapazität kann beispielsweise mittels eines oder mehrerer in Reihe geschalteter diskreter Kondensatoren gebildet werden. Die Impedanzanpassung 252 dient dazu, die Impedanz zwischen den Leistungsschaltern 218, dem Transformator 220 unter der nachgeschalteten Hochspannungskaskade 254 aneinander anzupassen. Dazu ist anzumerken, dass die parasitären Impedanzen, wie Wicklungskapazitäten oder Streuinduktivitäten, des Transformators 220 sich nur schwer korrekt simulieren lassen und in aller Regel analytisch bestimmt werden müssen. Der Aufbau des Transformators 220 ist zwar nicht sonderlich komplex, ist aber vorzugsweise in seiner Konstruktion auf das Gesamtsystem abgestimmt. 3 shows a first exemplary embodiment and connection of the circuit breakers 218 2 to increase the primary-side low voltage V' DC_ext using the transformer 220. In the embodiment shown, the transformer 220 includes two primary-side coils that are wound in the same direction and connected in series. The center tap of the primary-side coils, which is formed at the connection point of the first coil and the second coil, is connected to the low voltage V' DC_ext . The other ends of the two coils are alternately controlled based on the control signals V' and PWM (f). v ' P W M ( ƒ ) ¯
Figure DE102022103550B4_0017
connected to the reference potential GND. Control signals V' PWM (f) and v ' P W M ( ƒ ) ¯
Figure DE102022103550B4_0018
are connected to the gate connection of the power switches 302 and 304, which are formed by NMOS MOSFETs in the exemplary embodiment shown. When the power switches 302 and 304 conduct, the respective end connected to the drain of the respective NMOS MOSFET 302, 304 is connected to the reference potential GND. The alternating voltage thus generated on the primary-side coils of the transformer 220 thus induces an alternating voltage in the secondary-side coil of the transformer 220. As in the 3 Also shown as an example, an impedance matching 252 can be provided on the secondary side coil of the transformer 220. In the exemplary embodiment shown, this is exemplified by the capacitance 310, which is connected between the two outputs of the secondary-side coil of the transformer 220. This capacitance can be formed, for example, by means of one or more discrete capacitors connected in series. The impedance matching 252 serves to match the impedance between the power switches 218, the transformer 220 under the downstream high-voltage cascade 254. It should be noted that the parasitic impedances, such as winding capacitances or leakage inductances, of the transformer 220 are difficult to simulate correctly and generally have to be determined analytically. Although the structure of the transformer 220 is not particularly complex, its construction is preferably tailored to the overall system.

4a zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform und Verschaltung der Leistungsschalter 218 der 2, um die primärseitige Niederspannung V'DC_ext mittels des Transformators 220 hochzusetzen. In der gezeigten Ausführungsform umfasst der Transformator 220 eine primärseitige Spule und eine sekundärseitige Spule. Die primärseitige Spule kann auch aus zwei Spulen, die gleichsinnig gewickelt und in Reihe geschaltet sind, gebildet werden. Die Spulen können ineinandergeschoben werden, so dass die Baugröße reduziert werden kann. In dem in 4a gezeigten Ausführungsbeispiel umfassen die Leistungsschalter 218 eine Vollbrücke (H-Brücke) von vier Leistungsschaltern 402, 404, 406, 408. Es hat sich gezeigt, dass die Ansteuerung der primärseitigen Spule(n) des Transformators 220 mit Leistungsschaltern, die in einer H-Brücke verschaltet sind, leitungsgebundene Störungen im Vergleich zu der in 3 gezeigten Lösung reduzieren kann. 4a shows a second exemplary embodiment and the connection of the circuit breakers 218 2 to increase the primary-side low voltage V' DC_ext using the transformer 220. In the embodiment shown, the transformer 220 includes a primary-side coil and a secondary-side coil. The primary-side coil can also be formed from two coils that are wound in the same direction and connected in series. The coils can be pushed into one another so that the size can be reduced. In the in 4a In the exemplary embodiment shown, the power switches 218 comprise a full bridge (H-bridge) of four power switches 402, 404, 406, 408. It has been shown that the primary-side coil(s) of the transformer 220 can be controlled with power switches in an H-bridge are connected, line-related interference compared to the in 3 shown solution can reduce.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Leistungsschalter 218 als MOSFETs ausgebildet, wobei die Leistungsschalter 402 und 404 PMOS MOSFETs sind, und die Leistungsschalter 406 und 408 NMOS MOSFETs sind. Die Leistungsschalter 402 und 408 werden dabei von entsprechenden Treiberschaltungen 216 mit dem Steuersignal V'PWM(f) angesteuert, während die Leistungsschalter 404 und 406 von entsprechenden Treiberschaltungen 216 mit dem Steuersignal V ' P W M ( ƒ ) ¯

Figure DE102022103550B4_0019
angesteuert werden. Durch diese Ansteuerung wird abwechselnd die Niederspannung V'DC_ext an ein Ende der primärseitigen Spule des Transformators 220 angelegt, während das jeweils andere Ende mit dem Referenzpotenzial GND verbunden wird. So wird beispielsweise in einem ersten Zyklus der Leistungstransistor 402 und der Leistungstransistor 408 geöffnet, sodass die Niederspannung V'DC_ext über den geöffneten Leistungstransistor 402 am zweiten Ende der primärseitigen Spule anliegt und das erste Ende der primärseitigen Spule über den Leistungstransistor 408 mit dem Referenzpotenzial GND verbunden ist. Im nachfolgenden Zyklus sind der Leistungstransistor 404 und der Leistungstransistor 406 geöffnet, sodass die Niederspannung V'DC_ext über den geöffneten Leistungstransistor 404 am ersten Ende der primärseitigen Spule anliegt und das zweite Ende der primärseitigen Spule über den Leistungstransistor 406 mit dem Referenzpotenzial GND verbunden ist.In the exemplary embodiment shown, the power switches 218 are designed as MOSFETs, the power switches 402 and 404 are PMOS MOSFETs, and the power switches 406 and 408 are NMOS MOSFETs. The power switches 402 and 408 are controlled by corresponding driver circuits 216 with the control signal V ' PWM (f), while the power switches 404 and 406 are controlled by corresponding driver circuits 216 with the control signal v ' P W M ( ƒ ) ¯
Figure DE102022103550B4_0019
be controlled. Through this control, the low voltage V' DC_ext is alternately applied to one end of the primary-side coil of the transformer 220, while the other end is connected to the reference potential GND. For example, in a first cycle, the power transistor 402 and the power transistor 408 are opened, so that the low voltage V' DC_ext is applied to the second end of the primary-side coil via the opened power transistor 402 and the first end of the primary-side coil is connected to the reference potential GND via the power transistor 408 is. In the subsequent cycle, the power transistor 404 and the power transistor 406 are opened, so that the low voltage V' DC_ext is applied to the first end of the primary-side coil via the open power transistor 404 and the second end of the primary-side coil is connected to the reference potential GND via the power transistor 406.

In einer weiteren Ausführungsform kann ein Kondensator zwischen Gate-Anschluss und Source-Anschluss eines jeden der Leistungsschalter 402, 404, 406 und 408 geschalten sein. Dies ist jedoch in 4a nicht gezeigt. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung von Kondensatoren zwischen Gate-Anschluss und Source-Anschluss eines jeden der Leistungsschalter 402, 404, 406 und 408 leitungsgebundene Störungen im Vergleich zu der in 3 gezeigten Lösung weiter reduzieren kann.In another embodiment, a capacitor may be connected between the gate and source of each of the power switches 402, 404 , 406 and 408. However, this is in 4a Not shown. The use of capacitors between the gate terminal and source terminal of each of the power switches 402, 404 , 406 and 408 has been shown to reduce conducted noise compared to that in 3 shown solution can further reduce.

Weiter optional kann der Drain-Anschluss der Leistungsschalter 402 und 404, nicht direkt mit der Niederspannung V'DC_ext verbunden sein, sondern über ein Filter 412. Das Filter 412 kann dabei leitungsgebundene Störungen aufgrund parasitärer Impedanzen und dem hochfrequenten Schalten der Leistungsschalter 402, 404, 406 und 408 reduzieren.Further optionally, the drain connection of the power switches 402 and 404 can not be connected directly to the low voltage V' DC_ext , but via a filter 412. The filter 412 can prevent line-related interference due to parasitic impedances and the high-frequency switching of the power switches 402, 404 , Reduce 406 and 408.

Der Ausgang der sekundären Spule des Transformators 220 kann mit einer Schaltung 252 verbunden sein, die die Impedanzen der Leistungsschalter 218, des Transformators 220 und der nachfolgenden Hochspannungskaskade 254 aneinander anzupassen.The output of the secondary coil of the transformer 220 may be connected to a circuit 252 that matches the impedances of the power switches 218, the transformer 220 and the subsequent high-voltage cascade 254.

4b zeigt eine dritte beispielhafte Ausführungsform und Verschaltung der Leistungsschalter 218 der 2, um die primärseitige Niederspannung V'DC_ext mittels des Transformators 220 hochzusetzen. Der Aufbau der Ansteuerung der primärseitigen Spule(n) des Transformators 220 entspricht dem in 4a gezeigten Aufbau. Im Unterschied zur 4a sind in der Ausführungsform der 4b die beiden Leistungsschalter 402 und 406 durch die Kondensatoren 414 und 416, die die gleiche Kapazität aufweisen können. Dadurch wird zwischen den beiden Kondensatoren 414 und 416 ein virtueller Massepunkt 418 geschaffen. An den beiden Kondensatoren 414 und 416 fällt aufgrund der hohen Ansteuerungsfrequenz durch die Steuersignale V'PWM(f) und V ' P W M ( ƒ ) ¯

Figure DE102022103550B4_0020
in etwa die halbe Niederspannung V'DC_ext/2 ab. Der in die primärseitige Spule fließende Strom Iprimär ist aufgrund der Schaffung des virtuellen Massepunkts 418 einer Dreieckspannung mit der halben Frequenz f der Ansteuerungssignale V'PWM(f) und V ' P W M ( ƒ ) ¯
Figure DE102022103550B4_0021
wie dies in der 4b exemplarisch dargestellt ist. Der Vorteil der in 4b gezeigten Ausführungsform liegt darin, dass sich durch die beiden Kondensatoren 414 und 416 und den geschaffenen virtuellen Massepunkt 418 leitungsgebundene Störungen durch die parasitären Impedanzen, insbesondere die Wicklungskapazitäten oder Streuinduktivitäten des Transformators 220, reduzieren lassen. 4b shows a third exemplary embodiment and the connection of the circuit breakers 218 2 to increase the primary-side low voltage V' DC_ext using the transformer 220. The structure of the control of the primary-side coil(s) of the transformer 220 corresponds to that in 4a structure shown. In contrast to 4a are in the embodiment of 4b the two power switches 402 and 406 through the capacitors 414 and 416, which can have the same capacity. This creates a virtual ground point 418 between the two capacitors 414 and 416. Due to the high control frequency caused by the control signals V ' PWM (f) and v ' P W M ( ƒ ) ¯
Figure DE102022103550B4_0020
approximately half the low voltage V' DC_ext /2. The current I flowing into the primary-side coil is primary due to the creation of the virtual ground point 418 of a delta voltage with half the frequency f of the control signals V ' PWM (f) and v ' P W M ( ƒ ) ¯
Figure DE102022103550B4_0021
like this in the 4b is shown as an example. The advantage of in 4b The embodiment shown is that the two capacitors 414 and 416 and the created virtual ground point 418 can reduce line-related interference caused by the parasitic impedances, in particular the winding capacitances or leakage inductances of the transformer 220.

5 zeigt eine erste beispielhafte Ausführungsform einer Hochspannungskaskade 254 in der 2. Exemplarische Hochspannungskaskade 254 ist als Villardkaskade 500 ausgeführt. Am Eingang der Kaskade 254 liegt die Ausgangsspannung VTrafo des Transformators 220 an. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Hochspannungskaskade 254 fünf Stufen 502, 504, 506, 508 und 510. Jede Stufe 502, 504, 506, 508 und 510 verdoppelt den Wechselspannungsanteil der Ausgangsspannung VTrafo des Transformators 220. Die Kaskade 254 kann merklich verlustbehaftet sein. Die Dioden besitzen gerade bei höheren Temperaturen einen relevanten Reverse Current und die Amplitude des Wechselspannungsanteils der Ausgangsspannung VTrafo wird leicht geglättet. Daher ist eine Aneinanderreihung von beliebig vielen Kaskadenstufen nicht sinnvoll. Auch wenn die Anzahl der Kaskadenstufen der Erfindung nicht auf fünf beschränkt ist, ist es vorteilhaft, nicht mehr als sechs Kaskadenstufen auszubilden. Kaskadenstufen 502, 504, 506, 508 und 510 bilden eine „Leiter“. Jede der Kaskadenstufen 502, 504, 506, 508 und 510 besteht aus zwei Kondensatoren und zwei Dioden. Das zweite Ende 514 der sekundärseitigen Spule des Transformators 220 ist (wie nachstehend noch erläutert wird) mit dem Referenzpotenzial GND verbunden. Das erste Ende 512 der sekundärseitigen Spule des Transformators 220 ist eingangsseitig mit dem ersten Kondensator der ersten Kaskadenstufe 502 verbunden. Das andere Ende des Kondensators ist mit der Anode der ersten Diode verbunden, deren Kathode wiederum mit dem zweiten Ende der sekundärseitigen Spule des Transformators verbunden ist. Die Anode der zweiten Diode der ersten Kaskadenstufe 502 ist über den zweiten Kondensator der ersten Kaskadenstufe 502 mit der Kathode der ersten Diode der ersten Kaskadenstufe 502 verbunden. Die Kathode der zweiten Diode wiederum ist mit der Anode der ersten Diode und dem anderen Ende des Kondensators verbunden. Die weiteren Stufen 504, 506, 508 und 510 sind ebenfalls entsprechend aufgebaut. Die Ausgangsspannung VPlasma der Kaskade 254 wird an der Anode der zweiten Diode in der letzten Stufe 510 der Kaskade 254 abgegriffen. Es ist grundsätzlich auch möglich, die Ausgangsspannung VPlasma der Kaskade 254 an der Kathode der zweiten Diode in der letzten Stufe 510 der Kaskade 254 abzugreifen. In diesem Fall erhält man die ungeglättete Hochspannung - also den DC-Anteil der an dieser Stelle der Kaskade 254 erzeugten Hochspannung plus einen Wechselspannungsanteil von ca. Vtrafo. Diese Option wäre beispielswiese in Anwendungen denkbar, in denen Durchschläge des Elektroabscheiders provoziert werden sollen 5 shows a first exemplary embodiment of a high-voltage cascade 254 in the 2 . An exemplary high-voltage cascade 254 is designed as a Villard cascade 500. The output voltage V transformer of the transformer 220 is present at the input of the cascade 254. In the exemplary embodiment shown, the high-voltage cascade 254 comprises five stages 502, 504, 506, 508 and 510. Each stage 502, 504, 506, 508 and 510 doubles the AC voltage component of the output voltage V transformer of the transformer 220. The cascade 254 can be noticeably lossy. The diodes have a relevant reverse current, especially at higher temperatures, and the amplitude of the alternating voltage component of the output voltage V transformer is slightly smoothed. Therefore, a series of any number of cascade stages does not make sense. Although the number of cascade stages of the invention is not limited to five, it is advantageous to form no more than six cascade stages. Cascade steps 502, 504, 506, 508 and 510 form a “ladder”. Each of the cascade stages 502, 504, 506, 508 and 510 consists of two capacitors and two diodes. The second end 514 of the secondary-side coil of the transformer 220 is connected to the reference potential GND (as will be explained below). The first end 512 of the secondary-side coil of the transformer 220 is connected on the input side to the first capacitor of the first cascade stage 502. The other end of the capacitor is connected to the anode of the first diode, the cathode of which is in turn connected to the second end of the secondary coil of the transformer. The anode of the second diode of the first cascade stage 502 is connected to the cathode of the first diode of the first cascade stage 502 via the second capacitor of the first cascade stage 502. The cathode of the second diode is in turn connected to the anode of the first diode and the other end of the capacitor. The other stages 504, 506, 508 and 510 are also structured accordingly. The output voltage V plasma of the cascade 254 is tapped at the anode of the second diode in the last stage 510 of the cascade 254. In principle, it is also possible to tap the output voltage V plasma of the cascade 254 at the cathode of the second diode in the last stage 510 of the cascade 254. In this case, the unsmoothed high voltage is obtained - i.e. the DC component of the high voltage generated at this point in the cascade 254 plus an AC voltage component of approximately V transformer . This option would be conceivable, for example, in applications in which breakdowns of the electrical separator are to be provoked

Es ist anzumerken, dass die gezeigte Anordnung der Kaskadenstufen 502, 504, 506, 508 und 510 ausgangsseitig eine negative Gleichspannung VPlasma erzeugt. Um eine positive Gleichspannung zu erzeugen, müssen lediglich Anode und Kathode der einzelnen Dioden in den Stufen 502, 504, 506, 508 und 510 miteinander vertauscht werden.It should be noted that the arrangement of the cascade stages 502, 504, 506, 508 and 510 shown generates a negative DC voltage V plasma on the output side. In order to generate a positive DC voltage, the anode and cathode of the individual diodes in stages 502, 504, 506, 508 and 510 simply have to be swapped with each other.

6 zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform einer Hochspannungskaskade 254 in der 2. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Hochspannungskaskade 254 als Hochspannungskaskade 600 mit Vollweggleichrichtung ausgeführt, die ebenfalls aus mehreren Stufen besteht. In dem Ausführungsbeispiel sind wie in der 5 fünf Kaskadenstufen 602, 604, 606, 608 und 610 gezeigt, jedoch ist auch hier die Anzahl der Kaskadenstufen nicht auf fünf beschränkt. Der Aufbau der Hochspannungskaskade 600 basiert auf einer Villardkaskade 500, die am Signalpfad zwischen dem zweiten Ende 514 der sekundärseitigen Spule und dem Abgriff der Ausgangsspannung gespiegelt ist. 6 shows a second exemplary embodiment of a high-voltage cascade 254 in the 2 . In the exemplary embodiment shown, the high-voltage cascade 254 is designed as a high-voltage cascade 600 with full-wave rectification, which also consists of several stages. In the exemplary embodiment, as in the 5 Five cascade stages 602, 604, 606, 608 and 610 are shown, but here too the number of cascade stages is not limited to five. The structure of the high-voltage cascade 600 is based on a Villard cascade 500, which is mirrored on the signal path between the second end 514 of the secondary-side coil and the output voltage tap.

Die beiden Kaskaden 500 und 600 in den 5 und 6 unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Anzahl ihrer Elemente, die in der Hochspannungskaskade 600 mit Vollweggleichrichtung fast doppelt so hoch ist, wie die in der Villardkaskade 500. Die einzelnen Dioden und Kondensatoren, die in den beiden Ausführungsformen der Kaskaden 500 und 600 können durch diskrete Bauelemente gebildet werden. In diesem Falle kann eine einzelne Diode durch eine Reihenschaltung mehrerer diskreter Dioden ausgebildet werden. Auch die Kondensatoren können mittels einer Reihenschaltung von diskreten Kondensatoren gebildet werden. Bei dem diskreten Aufbau der Kaskade 254 erscheint die Ausführungsform der 5 vorteilhaft, wenn die Miniaturisierung der Ansteuerschaltung 120 ein wichtiger Designaspekt ist.The two cascades 500 and 600 in the 5 and 6 differ essentially in the number of their elements, which are in the high voltage cascade 600 with full-wave rectification is almost twice as high as that in the Villard cascade 500. The individual diodes and capacitors in the two embodiments of the cascades 500 and 600 can be formed by discrete components. In this case, a single diode can be formed by connecting several discrete diodes in series. The capacitors can also be formed using a series connection of discrete capacitors. With the discrete structure of the cascade 254, the embodiment appears 5 advantageous if the miniaturization of the control circuit 120 is an important design aspect.

7 zeigt eine erste beispielhafte Ausführungsform einer der Treiberschaltungen 216-1, 216-2 des Treibers 216 in der 2. Wie bereits im Zusammenhang mit der 2 ausgeführt, stellt die Regeleinheit 214 die Steuersignale VPWM(f) und V P W M ( ƒ ) ¯

Figure DE102022103550B4_0022
zur Verfügung, die jeweils einer Treiberschaltungen 216-1, 216-2 zugeführt werden. Die Anzahl der Treiberschaltungen entspricht dabei der Anzahl der Leistungsschalter 218. In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel mit zwei Leistungsschaltern 302, 304 sind somit zwei Treiberschaltungen 216-1, 216-2 vorgesehen, wobei eine der Treiberschaltungen mit dem Steuersignal VPWM(f) und die andere Treiberschaltung mit dem Steuersignal V P W M ( ƒ ) ¯
Figure DE102022103550B4_0023
der Regeleinheit 214 angesteuert wird. In dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel mit vier Leistungsschaltern 402, 404, 406 und 408 sind entsprechend vier Treiberschaltungen vorgesehen, wobei zwei der Treiberschaltungen mit dem Steuersignale V P W M ( ƒ )
Figure DE102022103550B4_0024
und die anderen beiden Treiberschaltungen mit dem Steuersignal V P W M ( ƒ ) ¯
Figure DE102022103550B4_0025
der Regeleinheit 214 angesteuert werden. 7 shows a first exemplary embodiment of one of the driver circuits 216-1, 216-2 of the driver 216 in the 2 . As already in connection with the 2 executed, the control unit 214 provides the control signals V PWM (f) and v P W M ( ƒ ) ¯
Figure DE102022103550B4_0022
available, each of which is fed to a driver circuit 216-1, 216-2. The number of driver circuits corresponds to the number of power switches 218. In the in 3 In the exemplary embodiment shown with two power switches 302, 304, two driver circuits 216-1, 216-2 are therefore provided, one of the driver circuits with the control signal V PWM (f) and the other driver circuit with the control signal v P W M ( ƒ ) ¯
Figure DE102022103550B4_0023
the control unit 214 is controlled. In the in 4 In the exemplary embodiment shown with four power switches 402, 404, 406 and 408, four driver circuits are provided, with two of the driver circuits being connected to the control signals v P W M ( ƒ )
Figure DE102022103550B4_0024
and the other two driver circuits with the control signal v P W M ( ƒ ) ¯
Figure DE102022103550B4_0025
the control unit 214 can be controlled.

Der Aufbau der Treiberschaltungen ist in den unterschiedlichen Ausführungsformen jedoch identisch. Es können lediglich die (Art der) verwendeten Transistoren in den einzelnen Stufen der Treiberschaltungen unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise abhängig davon welcher Spannungspegel geschaltet wird bzw. welche (Art von) Leistungsschalter die jeweilige Treiberschaltung ansteuert. Die einander entsprechenden Widerstände und Dioden der einzelnen Stufen 700, 720 der Treiberschaltungen können jedoch baugleich ausgeführt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Auswirkungen von Schwankungen der Betriebstemperatur auf die Widerstandwerte und damit die Anstiegszeiten und Abfallzeiten von Signalflanken der Treiberschaltungen 216-1, 216-2 in allen Treiberschaltungen 216-1, 216-2 gleichmäßig ausfallen und somit das Schalttiming nicht negativ beeinflussten. Insbesondere kann dadurch der zuverlässige Betrieb der Ansteuerschaltung 120 über den gewünschten Temperaturbereich, in dem die Ansteuerschaltung 120 betrieben werden soll, sichergestellt werden. Dadurch lassen sich insbesondere auch ein möglicher „Shoot Through“ in den einzelnen Stufen 700, 720 der Treiberschaltungen 216-1, 216-2 verhindern.However, the structure of the driver circuits is identical in the different embodiments. Only the (type of) transistors used in the individual stages of the driver circuits can be designed differently, for example depending on which voltage level is switched or which (type of) power switch controls the respective driver circuit. However, the corresponding resistors and diodes of the individual stages 700, 720 of the driver circuits can be designed to be identical in construction. This has the advantage that the effects of fluctuations in the operating temperature on the resistance values and thus the rise times and fall times of signal edges of the driver circuits 216-1, 216-2 are uniform in all driver circuits 216-1, 216-2 and therefore the switching timing is not negative influenced. In particular, this can ensure reliable operation of the control circuit 120 over the desired temperature range in which the control circuit 120 is to be operated. This makes it possible, in particular, to prevent a possible “shoot through” in the individual stages 700, 720 of the driver circuits 216-1, 216-2.

In der 7 sind einander in ihrem Widerstandswert entsprechende Widerstände mit dem gleichen Wert RX bezeichnet. So haben die Widerstände 708, 712, 710 und 730 in den Stufen 700, 720 den gleichen Widerstandswert R1 (z.B. 100 Ω), während der Widerstand 728 den Widerstandswert R2 (z.B. 330 Ω) aufweist. Baugleiche Dioden sind ebenfalls identisch bezeichnet DX. So können die Dioden 706, 714 und 726 baugleich ausgeführt werden. Die baugleiche Ausführung der Widerstände und der Widerstandswerte bzw. baugleiche Ausführung der Dioden und Transistoren innerhalb einer Treiberstufe 700, 720 ist jedoch nicht entscheidend; vielmehr ist es vorteilhaft, dass die Treiberstufen 700, 720 über die unterschiedlichen Treiberschaltungen 216-1 und 216-2 hinweg baugleich ausgeführt werden. Entsprechendes gilt auch für die nachfolgend beschriebenen 8a und 8b.In the 7 Resistors that correspond to each other in their resistance value are designated with the same value RX. Thus, resistors 708, 712, 710 and 730 in stages 700, 720 have the same resistance value R1 (eg 100 Ω), while resistor 728 has resistance value R2 (eg 330 Ω). Diodes of identical construction are also identically labeled DX. The diodes 706, 714 and 726 can be designed to be identical in construction. However, the identical design of the resistors and the resistance values or the identical design of the diodes and transistors within a driver stage 700, 720 is not crucial; Rather, it is advantageous that the driver stages 700, 720 are designed to be identical across the different driver circuits 216-1 and 216-2. The same applies to those described below 8a and 8b .

Die Treiberschaltung 216, die in der 7 gezeigt ist, umfasst exemplarisch zwei Treiberstufen 700 und 720. Die beiden Treiberstufen 700 und 720 verstärken insbesondere den Strom, der dem Gate-Kontakt des Leistungsschalters 218 zugeführt wird, damit dieser schneller schaltet. Alternativ oder zusätzlich können die Treiberstufen 700 und 720 auch den Spannungspegel, mit dem der Gate-Kontakt des Leistungsschalters 218 beaufschlagt wird hochsetzen, d.h. auf den Spannungswert der Rail-Spannung VTTL oder der Niederspannung V'DC_ext erhöhen.The driver circuit 216, which is in the 7 is shown, exemplarily includes two driver stages 700 and 720. The two driver stages 700 and 720 in particular amplify the current that is supplied to the gate contact of the power switch 218 so that it switches faster. Alternatively or additionally, the driver stages 700 and 720 can also increase the voltage level to which the gate contact of the power switch 218 is applied, ie increase it to the voltage value of the rail voltage V TTL or the low voltage V' DC_ext .

Die erste Treiberstufe 700 umfasst eingangsseitig einen Spannungsteiler bestehend aus zwei Parallelschaltungen von jeweils einem Widerstand und einer Diode. Die erste Parallelschaltung wird durch den Widerstand 708 und die Diode 706 gebildet. Die zweite Parallelschaltung wird durch den Widerstand 712 und die Diode 714 gebildet. Das Steuersignal VPWM (f) bzw. V P W M ( ƒ ) ¯

Figure DE102022103550B4_0026
wird dabei dem Mittelabgriff des Spannungsteilers zugeführt. Die erste Treiberstufe 700 umfasst ferner eine Reihenschaltung des PMOS MOSFETs 702 mit dem NMOS MOSFET 704 über den Widerstand 710, der der Strombegrenzung dient. Der Drain-Anschluss des PMOS MOSFETs 702 ist mit der TTL/CMOS Versorgungsspannung vTTL oder der Niederspannung V'DC_ext verbunden. Ein Abgriff zwischen dem des PMOS MOSFET 702 und dem NMOS MOSFET 704 liefert das Ausgangssignal der Treiberstufe 700.The first driver stage 700 includes a voltage divider on the input side consisting of two parallel circuits, each with a resistor and a diode. The first parallel connection is formed by resistor 708 and diode 706. The second parallel connection is formed by resistor 712 and diode 714. The control signal V PWM (f) or v P W M ( ƒ ) ¯
Figure DE102022103550B4_0026
is fed to the center tap of the voltage divider. The first driver stage 700 further includes a series connection of the PMOS MOSFET 702 with the NMOS MOSFET 704 via the resistor 710, which serves to limit the current. The drain of the PMOS MOSFET 702 is connected to the TTL/CMOS supply voltage v TTL or the low voltage V' DC_ext . A tap between the PMOS MOSFET 702 and the NMOS MOSFET 704 provides the output signal of the driver stage 700.

Die Anode des Diode 706 ist mit dem Gate-Anschluss des NMOS MOSFETs 704 verbunden. Die Kathode des Diode 706 ist mit dem Mittelabgriff des Spannungsteilers verbunden, sodass das Steuersignal VPWM (f) bzw. V P W M ( ƒ ) ¯

Figure DE102022103550B4_0027
an der Kathode des Transistor 706 anliegt. Die Anode der Diode 714 ist mit dem Mittelabgriff des Spannungsteilers verbunden, sodass das Steuersignal VPWM (f) bzw. V P W M ( ƒ ) ¯
Figure DE102022103550B4_0028
an der Anode der Diode 714 anliegt. Die Kathode der Diode 714 ist mit dem Gate-Anschluss des PMOS MOSFETs 702 verbunden.The anode of diode 706 is connected to the gate of NMOS MOSFET 704. The cathode of diode 706 is center tapped of the voltage divider, so that the control signal V PWM (f) or v P W M ( ƒ ) ¯
Figure DE102022103550B4_0027
applied to the cathode of the transistor 706. The anode of the diode 714 is connected to the center tap of the voltage divider, so that the control signal V PWM (f) or v P W M ( ƒ ) ¯
Figure DE102022103550B4_0028
is applied to the anode of diode 714. The cathode of diode 714 is connected to the gate of PMOS MOSFET 702.

Die zweite Treiberstufe 720 empfängt das Ausgangssignal, dass an dem Abgriff zwischen dem des PMOS MOSFET 702 und dem NMOS MOSFET 704 bereitgestellt wird. Dieses Ausgangssignal wird dem Gate-Anschluss des PMOS MOSFET 722 zugeführt. Der Geld-Anschluss des NMOS MOSFETs 724 ist über eine Parallelschaltung der Diode 726 und des Widerstands 728 mit dem Abgriff zwischen dem des PMOS MOSFET 702 und dem NMOS MOSFET 704 verbunden. Das Ausgangssignal der ersten Treiberstufe 700 liegt an der Kathode der Diode 226 an, während dessen Anode mit dem Gate-Anschluss des NMOS MOSFETs 724 verbunden ist. Der PMOS MOSFET 722 und der NMOS MOSFET 724 ist über den Widerstand 730 in Serie geschaltet, wobei ein Mittelabgriff zwischen dem PMOS MOSFET 722 und dem NMOS MOSFET 724 das Ausgangssignal V'PWM (f) bzw. V ' P W M ( ƒ ) ¯

Figure DE102022103550B4_0029
bereitstellt, mit dem ein entsprechender Leistungsschalter in der Stufe 218 der Ansteuerschaltung 120 angesteuert wird. PMOS MOSFET 722 ist mit seinem Drain-Anschluss mit der TTL/CMOS Versorgungsspannung VTTL oder der Niederspannung V'DC_ext verbunden.The second driver stage 720 receives the output signal provided at the tap between that of the PMOS MOSFET 702 and the NMOS MOSFET 704. This output signal is supplied to the gate terminal of the PMOS MOSFET 722. The money terminal of the NMOS MOSFET 724 is connected to the tap between the PMOS MOSFET 702 and the NMOS MOSFET 704 via a parallel connection of the diode 726 and the resistor 728. The output signal of the first driver stage 700 is present at the cathode of the diode 226, while its anode is connected to the gate terminal of the NMOS MOSFET 724. The PMOS MOSFET 722 and the NMOS MOSFET 724 are connected in series via the resistor 730, with a center tap between the PMOS MOSFET 722 and the NMOS MOSFET 724 providing the output signal V' PWM (f) and v ' P W M ( ƒ ) ¯
Figure DE102022103550B4_0029
provides with which a corresponding power switch in stage 218 of the control circuit 120 is controlled. PMOS MOSFET 722 has its drain connected to the TTL/CMOS supply voltage V TTL or the low voltage V' DC_ext .

Die einzelnen Treiberstufen 700 und 720 bilden jeweils einen Pegelumsetzer, die den Signalpegel des TTL/CMOS Steuersignals VPWM (f) bzw. V P W M ( ƒ ) ¯

Figure DE102022103550B4_0030
an den Signalpegel des Leistungsschalters 218 anpassen und das angepasste Steuersignal V'PWM (f) bzw. V ' P W M ( ƒ ) ¯
Figure DE102022103550B4_0031
dem Leistungsschalter 218 als ein frequenzvariables PWM-Steuersignal zuzuführen. Ob die Transistoren 702 bzw. 722 mit der TTL/CMOS Versorgungsspannung vTTL oder der Niederspannung V'DC_ext verbunden sind, kann beispielsweise davon abhängen, ob der zu treibende Leistungsschalter 218 ein PMOS-basierter oder ein NMOS-basierter Leistungsschalter ist. Da PMOS-basierte Leistungsschalter üblicherweise aufgrund ihrer höheren Gate-Kapazität eine höhere Gate-Spannung benötigen, um eine kurze Schaltzeiten zu erreichen, ist es sinnvoll, teilweise sogar notwendig, zumindest die letzte Treiberstufe (hier Treiberstufe 720) mit der Niederspannung V'DC_ext zu verbinden. Die anderen Treiberstufen können wahlweise mit TTL/CMOS Versorgungsspannung VTTL oder der Niederspannung P'Dc_ext verbunden sein, je nach Aufbau der Treiberstufe.The individual driver stages 700 and 720 each form a level converter, which adjusts the signal level of the TTL/CMOS control signal V PWM (f) or v P W M ( ƒ ) ¯
Figure DE102022103550B4_0030
to the signal level of the power switch 218 and the adapted control signal V ' PWM (f) or v ' P W M ( ƒ ) ¯
Figure DE102022103550B4_0031
to the power switch 218 as a frequency-variable PWM control signal. Whether the transistors 702 or 722 are connected to the TTL/CMOS supply voltage v TTL or the low voltage V' DC_ext can depend, for example, on whether the power switch 218 to be driven is a PMOS-based or an NMOS-based power switch. Since PMOS-based power switches usually require a higher gate voltage due to their higher gate capacity in order to achieve short switching times, it makes sense, and in some cases even necessary, to set at least the last driver stage (here driver stage 720) with the low voltage V' DC_ext connect. The other driver stages can be connected either to TTL/CMOS supply voltage V TTL or the low voltage P' Dc_ext , depending on the structure of the driver stage.

Die Dioden 706 und 714, bzw. 726 ermöglichen es, dass die Entladung der Gate-Kapazität am Gate-Anschluss der NMOS-Transistoren 704 und 724 schnell erfolgen kann und damit das Laden der Gate-Kapazität der PMOS-Transistoren 702 und 722 und ihre Schaltzeit beschleunigt wird. Aufgrund der Sperrrichtung der Dioden erfolgt die Aufladung der Geld-Kapazität der NMOS-Transistoren 704 und 724 über die Widerstände 708 und 712 bzw. 728. Durch diese Schaltungsanordnung können die Schaltzeiten der PMOS-Transistoren 702 und 722 und der NMOS-Transistoren 704 und 724 angeglichen werden, sodass ein „Shoot Through“ der Transistorpaare in jeder der Treiberstufen 700, 720 verhindert werden kann.The diodes 706 and 714, or 726, enable the gate capacitance at the gate terminal of the NMOS transistors 704 and 724 to be discharged quickly and thus the gate capacitance of the PMOS transistors 702 and 722 and theirs to be charged Switching time is accelerated. Due to the blocking direction of the diodes, the charging of the money capacitance of the NMOS transistors 704 and 724 takes place via the resistors 708 and 712 or 728. This circuit arrangement allows the switching times of the PMOS transistors 702 and 722 and the NMOS transistors 704 and 724 be adjusted so that a “shoot through” of the transistor pairs in each of the driver stages 700, 720 can be prevented.

8a zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform einer der Treiberschaltungen 216-1, 216-2 des Treibers 216 in der 2, wenn es sich bei dem zu treibenden Leistungsschalter 218 um PMOS MOSFETs handelt. 8b zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform einer der Treiberschaltungen 216-1, 216-2 des Treibers 216 in der 2, wenn es sich bei dem zu treibenden Leistungsschalter 218 um NMOS MOSFETs handelt. 8a shows a second exemplary embodiment of one of the driver circuits 216-1, 216-2 of the driver 216 in the 2 , if the power switch 218 to be driven is PMOS MOSFETs. 8b shows a second exemplary embodiment of one of the driver circuits 216-1, 216-2 of the driver 216 in the 2 , if the power switch 218 to be driven is NMOS MOSFETs.

Die beiden Ausführungsformen der Treiberschaltungen 216-1, 216-2 des Treibers 216 in den 8a und 8b können also Weiterentwicklung der Treiberschaltung der 7 betrachtet werden. Die Treiberschaltungen 216-1, 216-2 in den 8a und 8b enthalten beide eine Kaskade von Treiberstufen 800, 700, 720, wobei im Vergleich zur 7 die Treiberstufe 800 eingangsseitig hinzugefügt wurde. Die Treiberstufen 700,720 in 8a und 8b entsprechen im Wesentlichen den Treiberstufen 700, 720 der 7. In der 8a wird angenommen, dass der Leistungsschalter 218 ein PMOS-basiertes Schaltelement ist. Aus diesem Grunde werden die Transistoren 702 und 722 in den Treiberstufen 700, 720 mit ihrem Source-Anschluss mit der Niederspannung V'DC_ext verbunden. Optional kann der Source-Anschluss des PMOS Transistors 722 über eine Filterkondensator (C2) mit dem Referenzpotenzial GND verbunden sein. Ausführungsform der Treiberschaltungen 216-1, 216-2 in der 8b ist im Grunde identisch zu der Ausführungsform der Ausführungsformen der Treiberschaltungen 216-1, 216-2 in der 8a, jedoch wird den PMOS-basierten Transistoren 702 und 722 in den Treiberstufen 700, 720 die TTL/CMOS Versorgungsspannung VTTL, da hier angenommen wird, dass es sich bei dem Leistungsschalter 218 um einen NMOS-basierten Leistungsschalter handelt.The two embodiments of the driver circuits 216-1, 216-2 of the driver 216 in the 8a and 8b can therefore further develop the driver circuit 7 to be viewed as. The driver circuits 216-1, 216-2 in the 8a and 8b Both contain a cascade of driver stages 800, 700, 720, compared to 7 Driver level 800 was added on the input side. The driver levels 700,720 in 8a and 8b essentially correspond to driver levels 700, 720 7 . In the 8a It is assumed that the power switch 218 is a PMOS-based switching element. For this reason, the transistors 702 and 722 in the driver stages 700, 720 are connected with their source connection to the low voltage V' DC_ext . Optionally, the source connection of the PMOS transistor 722 can be connected to the reference potential GND via a filter capacitor (C2). Embodiment of the driver circuits 216-1, 216-2 in the 8b is basically identical to the embodiment of the embodiments of the driver circuits 216-1, 216-2 in FIG 8a , however, the PMOS-based transistors 702 and 722 in the driver stages 700, 720 are supplied with the TTL/CMOS supply voltage V TTL , since it is assumed here that the power switch 218 is an NMOS-based power switch.

Die zusätzliche Eingangsstufe 800 der Treiberschaltung 216-1, 216-2 in den 8a und 8b realisiert einen Pegelumsetzer, der die TTL/CMOS Spannung des Steuersignals VPWM (f) bzw. V P W M ( ƒ ) ¯

Figure DE102022103550B4_0032
mithilfe der Operationsverstärker-Schaltung hochsetzt. Aufgrund des hochohmigen Eingangs des Operationsverstärker 802, mit dem das Steuersignal VPWM (f) bzw. V P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0033
über den Widerstand 804 verbunden ist, kann verhindert werden, dass plötzlich auftretende Überspannungen bzw. Stromspitzen in den nachfolgenden Stufen 700, 720 die Regeleinheit 214 beschädigen können. Der Ausgang des Operationsverstärker 802 ist mit Mittelabgriff des eingangsseitigen Spannungsteilers der Treiberstufe 700, der aus einer Parallelschaltung der Diode 706 mit dem Widerstand 708 und einer Parallelschaltung der Diode 714 mit dem Widerstand 712 besteht, verbunden. Wie bereits in Zusammenhang mit 7 erläutert, ist es vorteilhaft, wenn alle Treiberschaltungen 216-1, 216-2 baugleich ausgeführt sind.The additional input stage 800 of the driver circuit 216-1, 216-2 in the 8a and 8b implements a level converter that changes the TTL/CMOS voltage of the control signal V PWM (f) or v P W M ( ƒ ) ¯
Figure DE102022103550B4_0032
using the operational amplifier circuit. Due to the high-impedance input of the operational amplifier 802, with which the control signal V PWM (f) or v P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0033
is connected via the resistor 804, it can be prevented that sudden overvoltages or current peaks in the subsequent stages 700, 720 can damage the control unit 214. The output of the operational amplifier 802 is connected to the center tap of the input-side voltage divider of the driver stage 700, which consists of a parallel connection of the diode 706 with the resistor 708 and a parallel connection of the diode 714 with the resistor 712. As already in connection with 7 explained, it is advantageous if all driver circuits 216-1, 216-2 are constructed identically.

9 zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform der Strommesseinheit 256 zur Ermittlung eines Strommesswerts, basierend auf welchem die Ausgangsleistung der Ansteuerschaltung 120 in 2 geregelt wird. Der Strommesswert gibt den über die Emissionselektroden 130 zur Gegenelektrode 140 des Elektroabscheiders zu einem Referenzpotenzial GND fließenden Gleichstrom Iplasma an. Wie aus der 9 ersichtlich, ist die Gegenelektrode 140 des Elektroabscheiders mit dem Referenzpotenzial GND verbunden. Um den in den Elektroabscheiders fließenden Gleichstrom Iplasma. möglichst genau zu messen wird die sekundärseitige Spule, genauer das zweite Ende 514 der sekundärseitigen Spule des Transformators 220, über einen aus den Widerständen 902 und 904 gebildeten Spannungsteiler mit dem Referenzpotenzial GND verbunden. Der Gleichstrom Iplasma. Wird somit in der Ausführungsform der Erfindung auf der Sekundärseite des Transformators 220 gemessen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel haben die Widerstände 902 und 904 den gleichen Widerstand R6. Aufgrund der Kirchhoffschen Regeln fließt aufgrund dieser Verschaltung der Plasmastrom Iplasma durch den Spannungsteiler, sodass am Mittelabgriff zwischen den Widerständen 902 und 904 eine Messspannung VMessung abfällt, die den Plasmastrom Iplasma repräsentiert. Durch die Verschaltung der Gegenelektrode 140 mit dem Referenzpotenzial GND und dem Spannungsteiler 902/904 zwischen dem zweiten Ende 514 der sekundärseitigen Spule des Transformators 220 und dem Referenzpotenzial GND können somit auch alle relevanten, den Stromfluss verändert Faktoren berücksichtigt werden und der Gleichstrom Iplasma mit sehr hoher Präzision gemessen werden. Damit kann die Effizienz des Regelkreises 122 erheblich verbessert werden. 9 shows a second exemplary embodiment of the current measuring unit 256 for determining a current measurement value, based on which the output power of the control circuit 120 in 2 is regulated. The current measurement value indicates the direct current I plasma flowing via the emission electrodes 130 to the counter electrode 140 of the electrical separator to a reference potential GND. Like from the 9 As can be seen, the counter electrode 140 of the electrical separator is connected to the reference potential GND. In order to control the direct current I plasma flowing into the electrical separator. To measure as precisely as possible, the secondary-side coil, more precisely the second end 514 of the secondary-side coil of the transformer 220, is connected to the reference potential GND via a voltage divider formed from the resistors 902 and 904. The direct current I plasma . In the embodiment of the invention, it is therefore measured on the secondary side of the transformer 220. In the embodiment shown, resistors 902 and 904 have the same resistance R6. Due to Kirchhoff's rules, the plasma current I plasma flows through the voltage divider due to this connection, so that a measuring voltage V measurement , which represents the plasma current I plasma , drops at the center tap between the resistors 902 and 904. By connecting the counter electrode 140 with the reference potential GND and the voltage divider 902/904 between the second end 514 of the secondary-side coil of the transformer 220 and the reference potential GND, all relevant factors that change the current flow can also be taken into account and the direct current I plasma with very measured with high precision. The efficiency of the control circuit 122 can thus be significantly improved.

Da die Messeinheit 256 sehr hochohmig (vgl. Operationsverstärker 918) mit dem Mittelabgriff des Spannungsteilers verbunden ist, fließt nur ein vernachlässigbarer Strom Strom in die Messeinheit 256. Die Messeinheit 256 umfasst hier exemplarisch ein eingangsseitiges RC Glied (Tiefpassfilter) aus den Widerständen 910 und dem Kondensator 912 und eine ESD-Protection, die durch die Dioden 914 und 916 gebildet wird. Am nichtinvertieren den Eingang des Operationsverstärkers 918 liegt somit - aufgrund des zu vernachlässigenden Stroms in die Messeinheit 256 - das Potenzial am Mittelabgriff des Spannungsteilers zwischen den Widerständen 902 und 904 an. Die Verschaltung des Operationsverstärker 918 realisiert einen Gain-Buffer oder Unity Gain Buffer. Der invertierende Eingang des Operationsverstärker 918 ist mit dem Ausgang des Operationsverstärker 918 gekoppelt. Der Ausgang des Operationsverstärker 918 ist mit einem weiteren RC Glied (Tiefpassfilter) aus den Widerständen 920 und dem Kondensator 922 verbunden und gibt den (analogen) Strommesswert I[t] aus. Dieser analoge Strommesswert I[t] wird durch einen Analog/Digital (A/D)-Wandler 924 in einen digitalen Strommesswert I [n] gewandelt und der Regeleinheit 214 zugeführt. Ob eine A/D Wandlung des analogen Strommesswerts I[t] notwendig ist, hängt davon ab, ob die Regeleinheit analog oder digital arbeitet. In einem Ausführungsbeispiel enthält die Regeleinheit 214 den A/D-Wandler 924. Wie bereits erwähnt, kann die Regeleinheit 214 als Mikroprozessor ausgeführt sein. Der Regelzyklus des Regelkreises 122 ist bevorzugt im Bereich von einschließlich 5 ms oder weniger, bevorzugt 2 ms oder weniger, weiter bevorzugt I ms oder weniger aufweisen. Je kürzer der Regelzyklus, desto schneller können Schwankungen im gemessenen Plasmastrom IPlasma,erkannt und ausgeregelt werden. In einem Ausführungsbeispiel beträgt der Regelzyklus 1 ms. Entsprechend passt die Regeleinheit 214 den Frequenzwert f[n] in Intervallen von 1 ms an den jeweiligen Strommesswert I[n] an, um die Ausgangsleistung der Ansteuerschaltung 120, bzw. deren Ausgangsstrom IPlasma, auf eine Referenzausgangsleistung bzw. einen Referenzstromwert IRef zu regeln.Since the measuring unit 256 is connected to the center tap of the voltage divider with a very high resistance (cf. operational amplifier 918), only a negligible current flows into the measuring unit 256. The measuring unit 256 here, for example, includes an input-side RC element (low-pass filter) made up of the resistors 910 and the Capacitor 912 and ESD protection formed by diodes 914 and 916. At the non-inverting input of the operational amplifier 918 - due to the negligible current in the measuring unit 256 - the potential is present at the center tap of the voltage divider between the resistors 902 and 904. The connection of the operational amplifier 918 creates a gain buffer or unity gain buffer. The inverting input of operational amplifier 918 is coupled to the output of operational amplifier 918. The output of the operational amplifier 918 is connected to another RC element (low-pass filter) made of the resistors 920 and the capacitor 922 and outputs the (analog) current measurement value I[t]. This analog current measurement value I[t] is converted into a digital current measurement value I[n] by an analog/digital (A/D) converter 924 and supplied to the control unit 214. Whether an A/D conversion of the analog current measurement value I[t] is necessary depends on whether the control unit works analog or digital. In one exemplary embodiment, the control unit 214 contains the A/D converter 924. As already mentioned, the control unit 214 can be designed as a microprocessor. The control cycle of the control loop 122 is preferably in the range of 5 ms or less, preferably 2 ms or less, more preferably 1 ms or less. The shorter the control cycle, the faster fluctuations in the measured plasma current I plasma can be detected and corrected. In one exemplary embodiment, the control cycle is 1 ms. Accordingly, the control unit 214 adapts the frequency value f[n] to the respective current measurement value I[n] at intervals of 1 ms in order to adjust the output power of the control circuit 120, or its output current I Plasma, to a reference output power or a reference current value I Ref regulate.

10 zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform der Strommesseinheit 256 zur Ermittlung eines Strommesswerts, basierend auf welchem die Ausgangsleistung der Ansteuerschaltung 120 in 2 geregelt wird. Zusätzlich berücksichtigt die Regeleinheit 214 in dieser Ausführungsform auch einen Temperaturmesswert. Der Strommesswert gibt den über die Emissionselektroden 130 zur Gegenelektrode 140 des Elektroabscheiders zu einem Referenzpotenzial GND fließenden Gleichstrom Iplasma an. Die Ausführungsform der 10 basiert auf der Ausführungsform der 9. Die Strommesseinheit 256 in 10 entspricht der Strommesseinheit 256 in 9. Zusätzlich erhält die Regeleinheit 214 einen Temperaturmesswert T[t]. Dieser kann beispielsweise mit einem weiteren, in der 10 nicht gezeigten A/D Wandler in einen digitalen Temperaturmesswert T[n] gewandelt werden. Auch dieser zusätzliche A-D Wandler kann beispielsweise auch in die Regeleinheit 214 integriert sein. Der Temperaturmesswert kann beispielsweise die Temperatur in der Umgebung der Platine, auf der die Ansteuerschaltung 120 realisiert ist, messen. Der Temperatursensor kann dabei optional auch Bestandteil der Ansteuerschaltung 120 sein. Es ist jedoch auch möglich, einen externen Temperatursensor mit Ansteuerschaltung 120 zu verbinden, der nicht auf der gleichen Platine wie die Ansteuerschaltung 120 vorgesehen ist. Grundsätzlich kann die Temperatur an verschiedenen Stellen der Platine oder des Endgeräts, in dem die Ansteuerschaltung 120 verbaut ist, erfasst werden. Auch können unterschiedliche Temperaturen an verschiedenen Stellen der Platine oder des Endgeräts, in dem die Ansteuerschaltung 120 verbaut ist, erfasst werden und der Regeleinheit 214 in analoger/digitaler Form zugeführt werden. Die Regeleinheit 214 kann den einen oder die mehreren Temperatur Messwerte, die sie erhält in unterschiedliche Art und Weise in der Regelung der Ausgangsleistung der Ansteuerschaltung 120 verwenden. 10 shows a second exemplary embodiment of the current measuring unit 256 for determining a current measurement value, based on which the output power of the control circuit 120 in 2 is regulated. In addition, the control unit 214 also takes into account a temperature measurement value in this embodiment. The current measurement value indicates the direct current I plasma flowing via the emission electrodes 130 to the counter electrode 140 of the electrical separator to a reference potential GND. The embodiment of the 10 is based on the embodiment of 9 . The current measuring unit 256 in 10 corresponds to the current measurement unit 256 in 9 . In addition, the control unit 214 receives a temperature measurement value T[t]. This can be done, for example, with another one in the 10 A/D converter, not shown, into one digital temperature measurement value T[n]. This additional AD converter can also be integrated into the control unit 214, for example. The temperature measurement value can, for example, measure the temperature in the area surrounding the circuit board on which the control circuit 120 is implemented. The temperature sensor can optionally also be part of the control circuit 120. However, it is also possible to connect an external temperature sensor to the control circuit 120, which is not provided on the same board as the control circuit 120. In principle, the temperature can be recorded at various points on the circuit board or the terminal in which the control circuit 120 is installed. Different temperatures can also be recorded at different points on the circuit board or the terminal in which the control circuit 120 is installed and fed to the control unit 214 in analog/digital form. The control unit 214 can use the one or more temperature measurements that it receives in different ways in controlling the output power of the drive circuit 120.

Aufgrund der Temperaturschwankungen ist zu erwarten, dass bei höheren Temperaturen der Widerstandswert der Widerstände in den Treiber Schaltungen 216-1, 216-2 ansteigt. Dies könnte die Regeleinheit 214 beispielsweise dazu nutzen, den Tastgrad der Steuersignale VPWM (f) bzw. V P W M ( f ) ¯

Figure DE102022103550B4_0034
zu variieren, sodass der Tastgrad nicht 50 % sondern leicht mehr oder leicht weniger beträgt.Due to the temperature fluctuations, it is to be expected that the resistance value of the resistors in the driver circuits 216-1, 216-2 increases at higher temperatures. The control unit 214 could use this, for example, to adjust the duty cycle of the control signals V PWM (f) or v P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0034
to vary so that the duty cycle is not 50% but slightly more or slightly less.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Regeleinheit 214 die gemessene(n) Temperatur(en) zur Anpassung der Frequenz f[n] der Steuersignale VPWM(f) bzw. V P W M ( f ) ¯

Figure DE102022103550B4_0035
zusammen mit dem gemessenen Stromwert I[n] berücksichtigt. In einer Ausführungsform könnte die Regeleinheit 214 beispielsweise die Eingangsleistung des Transformators 220 reduzieren, wenn eine kritische Temperatur, beispielsweise des Transformators 220, gemessen wird, um die Schaltung 120 vor Überlastung zu schützen. Die Effizienz des Transformators 220 nimmt typischerweise ab, wenn das Kernmaterial sich seiner Curie-Temperatur nähert.Another possibility is that the control unit 214 uses the measured temperature(s) to adapt the frequency f[n] of the control signals V PWM (f) or v P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0035
taken into account together with the measured current value I[n]. For example, in one embodiment, the control unit 214 could reduce the input power of the transformer 220 when a critical temperature, for example of the transformer 220, is measured to protect the circuit 120 from overload. The efficiency of the transformer 220 typically decreases as the core material approaches its Curie temperature.

Bei Kenntnis der Temperatur des Transformators 220 oder einer korrelierenden Temperatur kann ein thermisches Durchgehen („thermal runaway“) frühzeitig erkannt und unterbunden werden. In einem Ausführungsbeispiel ist die Regeleinheit 214 eingerichtet, ein thermisches Durchgehen basierend auf dem Temperaturmesswert, der die Temperatur des Transformators 220 repräsentiert, zu erkennen (z.B. durch Vergleich mit einer vergebenden Schwellen-Temperatur, die basierend auf der Curie-Temperatur des Transformators 220 gewählt ist, und ein Erkennen eines Überschreitens der Schwellen-Temperatur) und die Eingangsleistung des Transformators 220 reduzieren, zum Beispiel durch die Änderung des Tastgrads der Steuersignale VPWM (f) bzw. V P W M ( f ) ¯

Figure DE102022103550B4_0036
und/oder durch Reduzierung der Frequenz f[n] der Steuersignale VPWM(f) bzw. V P W M ( f ) ¯ ,
Figure DE102022103550B4_0037
so dass ein thermisches Durchgehen verhindert werden kann.If the temperature of the transformer 220 or a correlating temperature is known, thermal runaway can be detected and prevented at an early stage. In one embodiment, the control unit 214 is configured to detect thermal runaway based on the temperature measurement value that represents the temperature of the transformer 220 (e.g., by comparison with an assigning threshold temperature selected based on the Curie temperature of the transformer 220 , and detecting that the threshold temperature has been exceeded) and reduce the input power of the transformer 220, for example by changing the duty cycle of the control signals V PWM (f) or v P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0036
and/or by reducing the frequency f[n] of the control signals V PWM (f) or v P W M ( f ) ¯ ,
Figure DE102022103550B4_0037
so that thermal runaway can be prevented.

Ferner ist nimmt typischerweise der Reverse Current der Dioden der Kaskade 254 exponentiell mit der Temperatur zu, sodass die Effizienz sinkt und auch hier ein thermisches Durchgehen droht. Zusätzlich zur Temperatur des Transformators 220 oder alternativ dazu, kann/können einer oder mehrere Temperatursensoren die Temperatur der Dioden in der Kaskade 254 (bei mehreren Temperatursensoren, an unterschiedlichen Stellen der Kaskade 254) erfassen. Die Regeleinheit 214 empfängt die Temperturmesswerte des einen Temperatursensors oder der mehreren Temperatursensoren und kann darauf basierend ein drohendes thermales Durchgehen erkennen (z.B. durch Vergleich mit einer vergebenden Schwellen-Temperatur und ein Erkennen eines Überschreitens der Schwellen-Temperatur). Droht thermales Durchgehen kann die Regeleinheit 214 die Eingangsleistung des Transformators 220 reduzieren, zum Beispiel durch die Änderung des Tastgrads der Steuersignale VPWM(f) bzw. V P W M ( f ) ¯

Figure DE102022103550B4_0038
und/oder durch Reduzierung der Frequenz f[n] der Steuersignale VPWM(f) bzw. V P W M ( f ) ¯ ,
Figure DE102022103550B4_0039
so dass ein thermisches Durchgehen verhindert werden kannFurthermore, the reverse current of the diodes of the cascade 254 typically increases exponentially with the temperature, so that the efficiency drops and here too there is a risk of thermal runaway. In addition to the temperature of the transformer 220 or alternatively, one or more temperature sensors may detect the temperature of the diodes in the cascade 254 (in the case of multiple temperature sensors, at different locations in the cascade 254). The control unit 214 receives the temperature measurement values of the one or more temperature sensors and can detect an impending thermal runaway based on this (e.g. by comparing with an assigned threshold temperature and detecting that the threshold temperature has been exceeded). If there is a risk of thermal runaway, the control unit 214 can reduce the input power of the transformer 220, for example by changing the duty cycle of the control signals V PWM (f) or v P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0038
and/or by reducing the frequency f[n] of the control signals V PWM (f) or v P W M ( f ) ¯ ,
Figure DE102022103550B4_0039
so that thermal runaway can be prevented

Entweder zusätzlich oder alternativ könnte das Überschreiten einer Schwellentemperatur eine Notabschaltung der Ansteuerschaltung 120 erfolgen, indem die Regeleinheit 214 die Steuersignale VPWM(f) bzw. V P W M ( f ) ¯

Figure DE102022103550B4_0040
unterdrückt, wenn oder solange die Schwellentemperatur überschritten ist.Either additionally or alternatively, if a threshold temperature is exceeded, an emergency shutdown of the control circuit 120 could occur by the control unit 214 receiving the control signals V PWM (f) or v P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0040
suppressed if or as long as the threshold temperature is exceeded.

11 zeigt ein exemplarisches Eingangsfilter 1100 zur Verwendung im Leistungsbegrenzer 212 der 2 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Das Eingangsfilter 1100 umfasst eine Gleichtaktdrossel („common mode choke“) mit mehreren gleichsinnig gewickelten Wicklungen. Die Wicklungen werden vom Strom aus der Gleichspannungsquelle 110 durchflossen. Die magnetischen Felder im Kern heben sich gegenseitig auf, so dass Störströme auf Hin- und Rückleitung gedämpft werden. Ferner umfasst das Eingangsfilter ein EMV-Filter 1104, dass leitungsgebundene EMV-Störungen aufgrund der parasitären Impedanzen des Transformators 220 gefiltert werden. Das EMV-Filter 1104 kann beispielsweise mithilfe eines Π-Filters oder eines T-Filters realisiert werden und auf die implementierungsspezifischen Störungen angepasst werden. Das Eingangsfilter 1100 kann beispielsweise an seinem Ausgang die abgeleitete Niederspannung V'DC_ext und das Referenzpotenzial GND bereitstellen. Das Referenzpotenzial GND ist durch die Filterschaltung 1104 und die Gleichtaktdrossel 1102 von der externen Masse abgegrenzt. Filterschaltung 1104 und die Gleichtaktdrossel 1102 sind nur für Hochfrequenzsignale wirksam, sodass der DC-Plasmastrom Iplasma nicht von der Filterschaltung 1104 und die Gleichtaktdrossel 1102 beeinflusst wird. Der Gleichstromanteil der Niederspannung V'DC_ext kann daher auch der Eingangsspannung VDC_ext entsprechen. Grundsätzlich ist es in einer alternativen Ausführungsform vorgesehen, dass der Leistungsbegrenzer 212 den Pegel des Gleichstromanteils der Eingangsspannung VDC_ext ändert, z.B. durch die Veränderung der Referenzpotentials GND gegenüber dem Referenzpotential (z.B. externe Masse) der Geleichspannungsquelle 110 und/oder Veränderung des Gleichspannungspegels der der Eingangsspannung VDC_ext. 11 shows an exemplary input filter 1100 for use in the power limiter 212 of the 2 according to an exemplary embodiment of the invention. The input filter 1100 includes a common mode choke with several windings wound in the same direction. Current from the DC voltage source 110 flows through the windings. The magnetic fields in the core cancel each other out, so that interference currents on the forward and return lines are attenuated. Furthermore, the input filter includes an EMC filter 1104 that conducts EMC interference due to the parasitic impedances of the transformer 220 are filtered. The EMC filter 1104 can be implemented, for example, using a Π filter or a T filter and adapted to the implementation-specific interference the. The input filter 1100 can, for example, provide the derived low voltage V' DC_ext and the reference potential GND at its output. The reference potential GND is separated from the external ground by the filter circuit 1104 and the common mode choke 1102. Filter circuit 1104 and common mode choke 1102 are only effective for high frequency signals, so that the DC plasma current I plasma is not influenced by filter circuit 1104 and common mode choke 1102. The direct current component of the low voltage V' DC_ext can therefore also correspond to the input voltage V DC_ext . Basically, in an alternative embodiment, it is provided that the power limiter 212 changes the level of the direct current component of the input voltage V DC_ext , for example by changing the reference potential GND compared to the reference potential (eg external ground) of the direct voltage source 110 and/or changing the direct voltage level of the input voltage VDC_ext .

In den beschriebenen Ausführungsformen stellte die Regeleinheit 214 die Steuersignale VPWM (f) und V P W M ( f ) ¯

Figure DE102022103550B4_0041
bereit. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Regeleinheit 214 nur das Steuersignal VPWM (f) bereitstellt. In diesem Falle könnten einzelne Treiberschaltungen 216-1, 216-2, die eine invertierte Version dieses Steuersignals benötigen, einen Inverter aufweisen, um das Steuersignal V P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0042
zu erzeugen. Die anderen Treiberschaltungen 216-1, 216-2, die das nicht-invertierte Steuersignal VPWM(f) könnten ferner eine Verzögerungsschleife aufweisen, um die Verzögerung der Laufzeit in den Inverter der jeweils anderen Treiberschaltungen 216-1, 216-2 zu kompensieren. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass der Operationsverstärker 802 in der Stufe 800 der Treiberschaltungen 216-1, 216-2 so verschaltet wird, dass der Operationsverstärker 802 das Steuersignal VPWM (f) invertiert. Eine andere Möglichkeit ist, dass die Stufen 700 und 720 der Treiberschaltungen 216-1, 216-2 die in den beschriebenen Ausführungsformen das invertierte Steuersignal V P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0043
benötigen, Transistorpaare der einzelnen Stufen 700, 720 (z.B. Transistoren 702 und 704, und Transistoren 722 und 724) nicht zwischen die positive TTL/CMOS Versorgungsspannung VTTL bzw. die abgeleitete positive Niederspannung V'DC_ext und das Referenzpotential GND, sondern zwischen das Referenzpotential GND und eine negative TTL/CMOS Versorgungsspannung -VTTL bzw. eine abgeleitete negative Niederspannung - V'DC_ext geschaltet sind.In the described embodiments, the control unit 214 provided the control signals V PWM (f) and v P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0041
ready. In principle, it is also conceivable that the control unit 214 only provides the control signal V PWM (f). In this case, individual driver circuits 216-1, 216-2 that require an inverted version of this control signal could have an inverter to convert the control signal v P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0042
to create. The other driver circuits 216-1, 216-2, which provide the non-inverted control signal V PWM (f), could further have a delay loop to compensate for the delay in the propagation time in the inverter of the respective other driver circuits 216-1, 216-2. Another possibility is that the operational amplifier 802 is connected in stage 800 of the driver circuits 216-1, 216-2 in such a way that the operational amplifier 802 inverts the control signal V PWM (f). Another possibility is that the stages 700 and 720 of the driver circuits 216-1, 216-2 receive the inverted control signal in the described embodiments v P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0043
require, transistor pairs of the individual stages 700, 720 (e.g. transistors 702 and 704, and transistors 722 and 724) not between the positive TTL/CMOS supply voltage V TTL or the derived positive low voltage V' DC_ext and the reference potential GND, but between the reference potential GND and a negative TTL/CMOS supply voltage -V TTL or a derived negative low voltage - V' DC_ext are connected.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft das Design des Transformators 220, so dass dieser möglichst kompakt realisiert werden kann. In einer Ausführungsform der Erfindung, weist der Transformator 220 ein Gehäuse mit einer rechteckigen oder quadratischen Grundform auf. Die Kantenlänge dieser Grundform beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 30 mm und einschließlich 18 mm. Beispielsweise kann der Transformator 220 ein EFD20 Gehäuse umfassen. Die sekundärseitige Spule 1218 des Transformators 220 kann dabei in mehrere mittels eines dielektrischen Materials voneinander isolierten Kammern des Transformatorgehäuses 1228 angeordnet sein.Another aspect of the invention relates to the design of the transformer 220 so that it can be implemented as compactly as possible. In one embodiment of the invention, the transformer 220 has a housing with a rectangular or square basic shape. The edge length of this basic shape is, for example, between 30 mm and 18 mm. For example, the transformer 220 may include an EFD20 housing. The secondary-side coil 1218 of the transformer 220 can be arranged in several chambers of the transformer housing 1228 that are insulated from one another by means of a dielectric material.

12 zeigt einen exemplarischen Aufbau eines Transformators 220 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Transformator kann in eine Primärseite und eine Sekundärseite unterteilt werden die Primärseite umfasst unter anderem und beispielsweise eine oder mehrere primärseitige Spule(n), hier exemplarisch zwei Spulen 1206, 1212. Die Primärseite kann dem Niederspannungsteil der Ansteuerschaltung 220 zugeordnet sein. Die Sekundärseite wiederum umfasst unter anderem die sekundärseitige Spule 1218. Die Sekundärseite kann dem Hochspannungsteil der Ansteuerschaltung 220 zugeordnet sein. 12 shows an exemplary structure of a transformer 220 according to an embodiment of the invention. The transformer can be divided into a primary side and a secondary side. The primary side includes, among other things and for example, one or more primary-side coil(s), here as an example two coils 1206, 1212. The primary side can be assigned to the low-voltage part of the control circuit 220. The secondary side in turn includes, among other things, the secondary-side coil 1218. The secondary side can be assigned to the high-voltage part of the control circuit 220.

Der Transformator 220 umfasst das Transformatorgehäuse 1228, das auch als Wickelkörper bezeichnet werden kann. Dieses ist aus einem isolierenden Material. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Transformator 220 zwei primärseitige Spulen 1206 und 1212. Die erste Spule 1206 hat dabei die Anschlüsse 1208 und 1210, wobei der erste Anschluss 1208 auch als erstes Ende 1208 der primärseitigen Spule 1206 und der zweite Anschluss 1210 auch als das zweite Ende 1210 der primärseitigen Spule 1206 bezeichnet wird. Die zweite Spule 1212 weist ebenfalls zwei Anschlüsse 1214 und 1216 auf. Anschlüsse 1214 und 1216 werden entsprechend auch als erstes Ende 1214 und zweites Ende 1216 der Spule 1212 bezeichnet. Das zweite Ende 1210 der Spule 1206 und das erste Ende 1214 der zweiten primärseitigen Spule 1212 können dabei miteinander kurzgeschlossen sein bzw. auf der Platine kurzgeschlossen werden (siehe 3, 4a und 4b). Die Spulen 1206 und 1212 sind dabei in die gleiche Richtung gewickelt. Werden die Spulen 1206 und 1212 in Serie geschaltet, halbiert sich der Multiplikationsfaktor des Transformators 220. Die sekundärseitige Spule 1218 des Transformators 220 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 12 in drei Teilspulen 1218-1, 1218-2 und 1218-3 unterteilt. Jede dieser Teilspulen ist dabei in einer Kammer 1224-1, 1224-2, 1224-3 des Transformatorgehäuses 1228 angeordnet. Die einzelnen Kammern 1224-1,1224-2,1224-3 sind durch Trennwände 1226-1, 1226-2, 1226-3 voneinander, bzw. von einer die primärseitigen Spulen 1206 und 1212 enthaltenden Kammer 1230 getrennt. Es sei darauf hingewiesen, dass sich hier lediglich exemplarisch drei Kammern 1224-1, 1224-2, 1224-3 zur Aufnahme der Teilspulen 1218-1, 1218-2 und 1218-3 der sekundärseitigen Wicklungen der Spule 1218 gezeigt sind. Die Wicklungen der sekundärseitigen Spule 1218 können jedoch auch in mehr oder weniger Kammern, beispielsweise zwei Kammern, vier Kammern, fünf Kammern, sechs Kammern, sieben Kammern, acht Kammern, etc. angeordnet sein. Die Kammern 1224-1, 1224-2, 1224-3 und 1230 können auch als Gehäuseabschnitte bezeichnet werden.The transformer 220 includes the transformer housing 1228, which can also be referred to as a winding body. This is made of an insulating material. In the exemplary embodiment shown, the transformer 220 comprises two primary-side coils 1206 and 1212. The first coil 1206 has the connections 1208 and 1210, the first connection 1208 also being the first end 1208 of the primary-side coil 1206 and the second connection 1210 also being the second End 1210 of the primary side coil 1206 is referred to. The second coil 1212 also has two connections 1214 and 1216. Connections 1214 and 1216 are also referred to as the first end 1214 and second end 1216 of the coil 1212. The second end 1210 of the coil 1206 and the first end 1214 of the second primary-side coil 1212 can be short-circuited with each other or short-circuited on the circuit board (see 3 , 4a and 4b) . The coils 1206 and 1212 are wound in the same direction. If the coils 1206 and 1212 are connected in series, the multiplication factor of the transformer 220 is halved. The secondary-side coil 1218 of the transformer 220 is in the exemplary embodiment shown 12 divided into three partial coils 1218-1, 1218-2 and 1218-3. Each of these partial coils is arranged in a chamber 1224-1, 1224-2, 1224-3 of the transformer housing 1228. The individual chambers 1224-1, 1224-2, 1224-3 are separated from each other or from a chamber 1230 containing the primary-side coils 1206 and 1212 by partitions 1226-1, 1226-2, 1226-3. It should be noted that there are only three examples here Chambers 1224-1, 1224-2, 1224-3 for receiving the partial coils 1218-1, 1218-2 and 1218-3 of the secondary-side windings of the coil 1218 are shown. However, the windings of the secondary-side coil 1218 can also be arranged in more or fewer chambers, for example two chambers, four chambers, five chambers, six chambers, seven chambers, eight chambers, etc. The chambers 1224-1, 1224-2, 1224-3 and 1230 may also be referred to as housing sections.

Die Aufteilungen der Wicklungen der sekundärseitigen Spule 1218 in mehrere Kammern 1224-1,1224-2,1224-3, die voneinander isoliert sind, ermöglicht es, die Potentialunterschiede zwischen den Wicklungslagen zu reduzieren. Dadurch ist es möglich, die Dicke der Isolierungen um die einzelnen Leiter der sekundärseitigen Spule 1218 zu reduzieren, was wiederum eine kompaktere Bauweise des Transformators 220 ermöglicht. Dadurch ist es auch möglich, den Transformator 220 mit industriellen Prozessen zu fertigen. In zuvor verwendeten, handgefertigten Transformatoren 220 wurden die einzelnen Teilspulen 1218-1, 1218-2 und 1218-3 der sekundärseitigen Wicklungen der Spule 1218 mittels per Hand eingezogener isolierender Folien voneinander isoliert.The division of the windings of the secondary-side coil 1218 into several chambers 1224-1,1224-2,1224-3, which are insulated from each other, makes it possible to reduce the potential differences between the winding layers. This makes it possible to reduce the thickness of the insulation around the individual conductors of the secondary-side coil 1218, which in turn enables a more compact design of the transformer 220. This also makes it possible to manufacture the transformer 220 using industrial processes. In previously used, hand-made transformers 220, the individual partial coils 1218-1, 1218-2 and 1218-3 of the secondary-side windings of the coil 1218 were insulated from each other using insulating foils drawn in by hand.

Die Ausgänge 1220 (512) und 1222 (514) der sekundärseitigen Spule 1218 geben die in der sekundärseitigen Spule 1218 induzierte Wechselspannung VTrafo des Transformators 220 aus. Die Ausgänge1220 (512) und 1222 (514) der sekundärseitigen Spule 1218 sind mit der Impedanzanpassung 252 und der Hochspannungskaskade 254 verbunden, wie in der 2 gezeigt ist.The outputs 1220 (512) and 1222 (514) of the secondary-side coil 1218 output the alternating voltage V transformer of the transformer 220 induced in the secondary-side coil 1218. The outputs 1220 (512) and 1222 (514) of the secondary coil 1218 are connected to the impedance match 252 and the high voltage cascade 254, as shown in FIG 2 is shown.

In der in 12 gezeigten Ausführungsform umfasst der Transformator 220 ferner zwei E-förmige miteinander verbundene Kerne aus einem leitenden Material, die das induzierte magnetische Feld transportiert. Die Kerne können beispielsweise auf Eisen gefertigt sein, jedoch kommen auch andere Materialien, insbesondere weichmagnetische Werkstoffe, in Frage.In the in 12 In the embodiment shown, the transformer 220 further comprises two E-shaped interconnected cores made of a conductive material that transport the induced magnetic field. The cores can be made of iron, for example, but other materials, in particular soft magnetic materials, are also possible.

In einer beispielhaften Ausführungsform des Transformators 220 liegt das Verhältnis der Anzahl der Wicklungen jeder der beiden primärseitigen Spulen 1208 und 1212 des Transformators 220 und der Anzahl der Wicklungen der sekundärseitigen Spule 1218 des Transformators 220 im Bereich einschließlich 0,015 bis einschließlich 0,025. In einer beispielhaften Ausführungsform beträgt dieses Verhältnis 0,02, was einem Multiplikationsfaktor von 1:0,02=50 entspricht. Beispielsweise liegt die Anzahl der Wicklungen der primärseitigen Spulen 1206 und 1212 des Transformators 220 zwischen einschließlich 13 Wicklungen und einschließlich 18 Wicklungen und Anzahl der Wicklungen der sekundärseitigen Spule 1218 des Transformators 220 liegt zwischen einschließlich 700 Wicklungen und einschließlich 800 Wicklungen. In einer beispielhaften Implementierung beträgt die Anzahl der Wicklungen der Spulen 1206 und 1212 jeweils 15 und die Anzahl der Wicklungen der sekundärseitigen Studie 1218 beträgt 750.In an exemplary embodiment of the transformer 220, the ratio of the number of windings of each of the two primary-side coils 1208 and 1212 of the transformer 220 and the number of windings of the secondary-side coil 1218 of the transformer 220 is in the range from 0.015 to 0.025 inclusive. In an exemplary embodiment, this ratio is 0.02, which corresponds to a multiplication factor of 1:0.02=50. For example, the number of windings of the primary side coils 1206 and 1212 of the transformer 220 is between 13 windings and 18 windings inclusive, and the number of windings of the secondary side coil 1218 of the transformer 220 is between 700 windings and 800 windings inclusive. In an exemplary implementation, the number of turns of coils 1206 and 1212 is each 15 and the number of turns of secondary side study 1218 is 750.

13 zeigt den Frequenzgang eines beispielhaften Transformators 220 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die X-Achse bezeichnet dabei die Frequenz, während auf der Y-Achse der Betrag des magnetischen Flusses im Transformator 220 bezeichnet. Die Resonanzfrequenz des Transformators 220 liegt bevorzugt im Bereich einschließlich 200,0 kHz bis 240,0 kHz. In einer vorteilhaften Implementierung wird die Resonanzfrequenz des Transformators 220 aufgrund der Bauform auf 230,0 kHz festgelegt. Wie bereits erläutert, ist es sinnvoll, die Frequenz f mit der die Primärseite des Transformators 220 angesteuert wird in einem möglichst linearen Bereich des Frequenzgangs des Transformators 220 anzusteuern. Die Steuerfrequenz der Steuersignale VPWM (f) und V P W M ( f ) ¯

Figure DE102022103550B4_0044
liegt daher beispielweise in einem Bereich von einschließlich 130 kHz und einschließlich 170 kHz. 13 shows the frequency response of an exemplary transformer 220 according to an embodiment of the invention. The X-axis denotes the frequency, while the Y-axis denotes the amount of magnetic flux in the transformer 220. The resonance frequency of the transformer 220 is preferably in the range 200.0 kHz to 240.0 kHz inclusive. In an advantageous implementation, the resonance frequency of the transformer 220 is set to 230.0 kHz due to the design. As already explained, it makes sense to control the frequency f with which the primary side of the transformer 220 is controlled in a range of the frequency response of the transformer 220 that is as linear as possible. The control frequency of the control signals V PWM (f) and v P W M ( f ) ¯
Figure DE102022103550B4_0044
is therefore, for example, in a range of 130 kHz and 170 kHz inclusive.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft das Design einer Platine, die eine erfindungsgemäße am Ansteuerschaltung implementiert. Insbesondere betrifft dieser Aspekt den diskreten Aufbau zumindest des Hochspannungsteils der Ansteuerschaltung 120 auf einer Platine und die Verwendung einer solchen Platine in einem Raumluftreiniger, wobei der Raumluftreiniger einen Elektroabscheider mit einer Emissionselektrode, die aus einer Mehrzahl von Emissionsnadeln gebildet ist und einer der zur Emissionsnadeln in Abstand ausgebildeten, Gegenelektrode, die von einer Flüssigkeit, zumindest teilweise benetzt, vorzugsweise umspült ist, umfasst. Natürlich kann auch die vollständige Ansteuerschaltung diskret aufgebaut sein. 14a zeigt eine Ausführungsform einer solchen Platine 1400, die eine Ansteuerschaltung 120 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung implementiert. Die gezeigte Platine erstreckt sich in Längsrichtung um ca. 140 mm und um ca. 70 mm in Querrichtung. Dies ist natürlich nur ein Beispiel, und die Platinengröße ist darauf nicht beschränkt.Another aspect of the invention relates to the design of a circuit board that implements a drive circuit according to the invention. In particular, this aspect relates to the discrete structure of at least the high-voltage part of the control circuit 120 on a circuit board and the use of such a circuit board in a room air purifier, the room air cleaner having an electrical separator with an emission electrode which is formed from a plurality of emission needles and one of the emission needles at a distance formed, counter electrode, which is at least partially wetted, preferably surrounded by a liquid. Of course, the complete control circuit can also be constructed discretely. 14a shows an embodiment of such a circuit board 1400, which implements a control circuit 120 according to an embodiment of the invention. The board shown extends by approx. 140 mm in the longitudinal direction and by approx. 70 mm in the transverse direction. Of course, this is just an example and the board size is not limited to it.

14b zeigt die Ausführungsform der Platine der 14a, wobei die in 2 gezeigten Komponenten der die eine Ansteuerschaltung 120 gekennzeichnet sind. In einem in Querrichtung betrachtet oberen Bereich der Platine 1400 ist die Hochspannungskaskade 254 angeordnet. Auf der in Längsrichtung rechten Seite befindet sich der Transformator 220, dessen sekundärseitige Spule 1218 in Querrichtung nach oben ausgerichtet ist. Am oberen rechten Rand der Platine 1400 sind mehrere diskrete, in Reihe geschaltete Kondensatoren gezeigt, die die Impedanzanpassung 252 realisieren. Der Aufbau der Hochspannungskaskade mittels der einzelnen, gezeigten diskreten Bauelemente ist in der 16 illustriert. Im unteren Bereich der Platine 1400 sind die Komponenten des Niederspannungsteils 210 der Ansteuerschaltung 120 zu finden. Der untere Bereich der Platine umfasst den Leistungsbegrenzung 212 mit dem Eingangsfilter. In der Nähe des Eingangsfilters ist auch der Anschluss (Pins, Stecker oder dergleichen) für die Niederspannungsquelle 110 vorgesehen. Ebenfalls im unteren Bereich der Platine sind die Messeinheit 256, die Regeleinheit 214, sowie der Treiber 216 und der Leistungsschalter 218 zu finden. 14b shows the embodiment of the circuit board 14a , where the in 2 Components shown which have a control circuit 120 are marked. The high-voltage cascade 254 is arranged in an upper region of the circuit board 1400 when viewed in the transverse direction. On the right side in the longitudinal direction is the transformer 220, the secondary-side coil 1218 of which is oriented upwards in the transverse direction. At the upper right edge of the circuit board 1400 several discrete capacitors connected in series are shown, which implement the impedance matching 252. The structure of the high-voltage cascade using the individual discrete components shown is in the 16 illustrated. The components of the low-voltage part 210 of the control circuit 120 can be found in the lower area of the circuit board 1400. The lower area of the board includes the power limiter 212 with the input filter. The connection (pins, plugs or the like) for the low-voltage source 110 is also provided near the input filter. The measuring unit 256, the control unit 214, as well as the driver 216 and the circuit breaker 218 can also be found in the lower area of the board.

15 zeigt Teilbereiche der Platine der 14a und die Anordnung von Schlitzen 1510, 1512, 1522 und Aussparungen 1524 in der Platine 1400, die die Platine 1400 vollständig durchdringen und verhindern sollen, dass Funkenüberschlag zwischen den einzelnen Komponenten des Hochspannungsteils 250, bzw. vom Hochspannungsteil 250 in den Niederspannungsteil 210 und/oder die Kriechstrompfade (siehe Pfeile 1720,1722 in der 17) so verlängert, dass keine schädlichen Kriechströme, die sich an der Oberfläche der Platine bilden können, die Komponenten der Ansteuerschaltung 120 und/oder die an die Platine 1400 angeschlossene Gleichstromquelle 110 beschädigen. Insbesondere die Regeleinheit 214 kann auf Überspannungen empfindlich reagieren. 15 shows parts of the circuit board 14a and the arrangement of slots 1510, 1512, 1522 and recesses 1524 in the circuit board 1400, which are intended to completely penetrate the circuit board 1400 and prevent sparking between the individual components of the high-voltage part 250, or from the high-voltage part 250 into the low-voltage part 210 and / or the leakage current paths (see arrows 1720,1722 in the 17 ) extended so that no harmful leakage currents that can form on the surface of the circuit board damage the components of the control circuit 120 and / or the direct current source 110 connected to the circuit board 1400. In particular, the control unit 214 can react sensitively to overvoltages.

Wie in der 15 verdeutlicht, kann die Platine 1400 in einen Hochspannungsbereich 1502 im oberen Bereich der Platine und einen Niederspannungsbereich 1504 im unteren Bereich der Platine eingeteilt werden. Der Transformator 220 ist an einer Seite, hier der rechten Seite (in Längsrichtung) der Platine 1400 angebracht und stellt den Übergang zwischen dem Niederspannungsbereich 1504 und im Hochspannungsbereich 1502 dar. Zwischen dem Hochspannungsbereich 1502 und dem Niederspannungsbereich 1504 ist ein Grenzbereich 1506 definiert, der sich im Wesentlichen in Längsrichtung der Platine erstreckt. In diesem Grenzbereich 1506 ist ein Schlitz 1510 ausgebildet, der neben dem Transformator 220 beginnt und sich im Wesentlichen über die verbleibende Breite der Platine 1400 in Längsrichtung erschreckt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel durchbricht dieser Schlitz 1510 den dem Transformator 220 gegenüberliegenden Rand der Platine 1400 nicht, damit die Platine 1400 ihre Stabilität behält. Der Schlitz 1510 durchdringt die Platine 1400 vollständig. Der Schlitz 1510 hat in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Breite von ca. 3 mm, sodass er zuverlässig die Ausbreitung von Kriechströmen aus dem Hochspannungsbereich 1502 in den Niederspannungsbereich 1504 verhindern kann. Ferner verlängert dieser Schlitz 1510 mögliche Kriechstrompfade (siehe z.B. Pfeil 1720 in 17) aus dem Hochspannungsbereich 1502 in den Niederspannungsbereich 1504.Like in the 15 clarified, the circuit board 1400 can be divided into a high-voltage region 1502 in the upper region of the board and a low-voltage region 1504 in the lower region of the board. The transformer 220 is attached to one side, here the right side (in the longitudinal direction) of the circuit board 1400 and represents the transition between the low-voltage area 1504 and the high-voltage area 1502. A boundary area 1506 is defined between the high-voltage area 1502 and the low-voltage area 1504, which is extends essentially in the longitudinal direction of the board. A slot 1510 is formed in this boundary region 1506, which begins next to the transformer 220 and essentially extends over the remaining width of the circuit board 1400 in the longitudinal direction. In the exemplary embodiment shown, this slot 1510 does not break through the edge of the circuit board 1400 opposite the transformer 220, so that the circuit board 1400 retains its stability. The slot 1510 completely penetrates the board 1400. In the exemplary embodiment shown, the slot 1510 has a width of approximately 3 mm, so that it can reliably prevent the spread of leakage currents from the high-voltage area 1502 into the low-voltage area 1504. Furthermore, this slot 1510 extends possible leakage current paths (see, for example, arrow 1720 in 17 ) from the high voltage area 1502 to the low voltage area 1504.

Im oberen Bereich der Platine 1400, der den Hochspannungsbereich 1502 definiert, ist die Hochspannungskaskade 254 der Ansteuerschaltung 120 mittels diskreter Dioden und Kondensatoren realisiert. Der Ausgang der Hochspannungskaskade 254 befindet sich im linken Bereich 1520 des Hochspannungsbereichs 1502. Dort sind somit die höchsten Spannungen zu erwarten. Der Spannungspegel steigt von der Hochspannung VTrafo am Ausgang des Transformators 220 im Hochspannungsbereich 1502 auf den Ausgangswert VPLasma am Ende der Kaskade 254. Die Hochspannungskaskade 254 entspricht in dem Ausführungsbeispiel der Ausgestaltung in 5. Die Kondensatoren sind in einem sich in Längsrichtung erstreckenden, streifenförmigen Bereich 1516 im am oberen Rand des Hochspannungsbereichs 1502 sowie in einem sich in Längsrichtung erstreckenden, streifenförmigen Bereich 1514 am unteren Rand des Hochspannungsbereichs 1502 platziert. Wie in der 16 dargestellt, werden die Kondensatoren der Hochspannungskaskade 254 durch eine Reihenschaltung von Gruppen von Kondensatoren realisiert. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel auf der Platine 1400 besteht jede dieser Gruppen aus vier Kondensatoren, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Dioden 1704 der Kaskade 254 werden ebenfalls durch eine Reihenschaltung von einzelnen diskreten Dioden 1704 gebildet. Jede Diode der Kaskade 254 wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 16 durch eine Reihenschaltung von fünf diskreten Dioden 1704 realisiert, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Diese Gruppen von Dioden sind ebenfalls in Streifen 1518 in Querrichtung auf der Platine angeordnet. Die Dioden 1704 eines Dioden-Streifens 1518 sind zickzakförmig oder mäanderförmig verschaltet, wie sich beispielsweise aus der vergrößerten Darstellung in der 17 ergibt. Die Dioden-Streifen 1518 erstrecken sich in Querrichtung zwischen den streifenförmigen Bereichen 1514 und 1516, in denen die Kondensatoren der Kaskade 254 auf der Platine 1400 angebracht sind. Zwischen den einzelnen benachbarten Dioden-Streifen 1518 befinden sich Aussparungen 1524 in der Platine 1400 (nicht alle Aussparungen sind mit Referenzzeichen in der 15 markiert, um die Übersichtlichkeit zu fördern). Dadurch lässt sich effektiv die Ausbreitung von Kriechströmen zwischen den unterschiedlichen Dioden-Streifen 1518 unterbinden. Neben dem Dioden-Streifen 1518, der unmittelbar neben dem Transformator 220 auf der Platine 1400 ausgebildet ist, ist ebenfalls ein Schlitzes 1522 in der Platine 1400 ausgebildet. Diese erstreckt sich im Wesentlichen in Querrichtung. Am in Querrichtung betrachtet oberen Ende des Schlitzes 1522 kann dieser sich in Längsrichtung erstrecken, wie beispielsweise in der gezeigten Ausführungsform, in der der Schlitz 1522 im Wesentlichen T-förmig ausgebildet ist. Die Verlängerung des Schlitzes 1522 in Längsrichtung dient dazu, die Länge des Kriechstrompfade (siehe z.B. Pfeil 1720 in 17) zu verlängern, sodass das Risiko von einer Beschädigung von Bauelementen im Niederspannungsbereich 1504 der Platine 1400 durch Kriechströme verringert werden kann.In the upper area of the circuit board 1400, which defines the high-voltage area 1502, the high-voltage cascade 254 of the control circuit 120 is implemented using discrete diodes and capacitors. The output of the high-voltage cascade 254 is located in the left area 1520 of the high-voltage area 1502. The highest voltages are therefore to be expected there. The voltage level increases from the high voltage V Trafo at the output of the transformer 220 in the high voltage range 1502 to the output value V PLAsma at the end of the cascade 254. The high voltage cascade 254 corresponds in the exemplary embodiment to the embodiment in 5 . The capacitors are placed in a longitudinally extending, strip-shaped region 1516 at the upper edge of the high-voltage region 1502 and in a longitudinally extending, strip-shaped region 1514 at the lower edge of the high-voltage region 1502. Like in the 16 shown, the capacitors of the high-voltage cascade 254 are realized by a series connection of groups of capacitors. In the embodiment shown on board 1400, each of these groups consists of four capacitors, but the invention is not limited to this. The diodes 1704 of the cascade 254 are also formed by a series connection of individual discrete diodes 1704. Each diode of the cascade 254 is in the exemplary embodiment shown 16 realized by a series connection of five discrete diodes 1704, but the invention is not limited to this. These groups of diodes are also arranged in strips 1518 transversely on the board. The diodes 1704 of a diode strip 1518 are connected in a zigzag or meandering shape, as can be seen, for example, from the enlarged view in the 17 results. The diode strips 1518 extend transversely between the strip-shaped areas 1514 and 1516 in which the capacitors of the cascade 254 are mounted on the circuit board 1400. There are recesses 1524 in the circuit board 1400 between the individual adjacent diode strips 1518 (not all recesses have reference symbols in the 15 marked to promote clarity). This effectively prevents the spread of leakage currents between the different diode strips 1518. In addition to the diode strip 1518, which is formed immediately next to the transformer 220 on the circuit board 1400, a slot 1522 is also formed in the circuit board 1400. This essentially extends in the transverse direction. At the upper end of the slot 1522, viewed in the transverse direction, this can extend in the longitudinal direction, for example in the embodiment shown the slot 1522 is essentially T-shaped. The lengthening of the slot 1522 in the longitudinal direction serves to increase the length of the leakage current path (see, for example, arrow 1720 in 17 ) so that the risk of damage to components in the low-voltage area 1504 of the circuit board 1400 due to leakage currents can be reduced.

17 zeigt eine vergrößerte Ansicht von Teilbereichen im Hochspannungsbereich 1502 der Platine 1400 der 14a und die Anordnung von Schlitzen 1702,1706, die die Platine durchbrechen und Aussparungen 1524 im Hochspannungsbereich 1502 der Platine 1400. Oberhalb der Platine 1400 ist in 17 exemplarisch eine Gruppe von in Reihe geschalteten Kondensatoren aus der Hochspannungskaskade 254 im Hochspannungsbereich 1502 dargestellt. Die Kondensatoren erstrecken sich in Längsrichtung, d.h. die beiden Anschlüsse 1710, 1712 eines jeden Kondensators als auch die Leiterbahnen zur Verbindung der Kondensatoren der Gruppe erstrecken sich in Längsrichtung. Wie die 17 illustriert, ist zwischen den beiden Anschlüssen 1710, 1712, mit denen jeder der diskreten Kondensatoren mit der Platine verbunden (z.B. verlötet) ist, ein Schlitz 1702 unterhalb eines jeden Kondensators in der Platine 1400 vorgesehen, sodass die Ausbreitung von Kriechströmen zwischen den jeweiligen Anschlüssen 1710, 1712 eines jeden Kondensators möglichst verhindert wird. Die Schlitze 1702 erstrecken sich dabei in Querrichtung und ragen in Querrichtung auf beiden Seiten über die Gehäuse des jeweiligen Kondensators hinaus. 17 shows an enlarged view of partial areas in the high-voltage area 1502 of the circuit board 1400 14a and the arrangement of slots 1702, 1706 that break through the board and recesses 1524 in the high voltage area 1502 of the board 1400. Above the board 1400 is in 17 As an example, a group of capacitors connected in series from the high-voltage cascade 254 in the high-voltage area 1502 is shown. The capacitors extend in the longitudinal direction, ie the two connections 1710, 1712 of each capacitor as well as the conductor tracks for connecting the capacitors of the group extend in the longitudinal direction. As the 17 Illustrated, a slot 1702 is provided below each capacitor in the board 1400 between the two terminals 1710, 1712 with which each of the discrete capacitors is connected (eg soldered) to the board, so that the propagation of leakage currents between the respective terminals 1710 , 1712 of each capacitor is prevented as much as possible. The slots 1702 extend in the transverse direction and protrude in the transverse direction on both sides beyond the housing of the respective capacitor.

Im Bereich rechts unten in 17 ist ferner eine Detailansicht zweier benachbarter Dioden-Streifen 1518 gezeigt. Wie dort besser erkennbar ist, sind die Dioden 1704 (nicht alle Dioden sind mit Bezugszeichen versehen, um die Übersichtlichkeit der Detailvergrößerung nicht zu konterkarieren) auf der Platine 1400 zickzack-förmig miteinander verbunden, d. h. die Kathoden einer Diode 1704 (außer der letzten Diode in dem Dioden-Streifen 1518) ist mit der Anode der nächsten Diode 1704 verbunden. Die Dioden 1704 sind als diskrete Bauelemente ausgeführt. Ihre Anode und Kathode erstrecken sich im Wesentlichen in Längsrichtung. Die jeweiligen Verbindungen zwischen den einzelnen Dioden 1704 erstrecken sich im Wesentlichen in Querrichtung, sodass ein Zickzack-Muster gebildet wird. Wie bereits erwähnt ist zwischen benachbarten Dioden-Streifen 1518 eine Aussparung 1524 vorgesehen. Von diesen Aussparungen 1524 ausgehend erstrecken sich zwischen jeweils benachbarten Dioden 1704 weitere Schlitze 1706 in Längsrichtung der Platine 1400, um die Ausbreitung von Kriechströmen zwischen den benachbarten Dioden 1704 innerhalb der jeweiligen Dioden-Streifen 1518 möglichst zu unterbinden. Entsprechende Schlitze 1706 in Längsrichtung der Platine 1400 erstrecken sich ausgehend von den Aussparungen 1524 auch oberhalb, bzw. unterhalb der ersten, bzw. letzten Diode eines jeden Dioden-Streifens 1518, wie ebenfalls in der Detailvergrößerung in der 17 gezeigt wird. Zu beachten ist auch, dass solche Schlitze 1706 auch ausgehend vom Schlitz 1522 sich zwischen die einzelnen benachbarten Dioden 1704 des neben dem Transformator 202 liegenden Dioden-Streifens 1518 erstrecken.In the bottom right area 17 A detailed view of two adjacent diode strips 1518 is also shown. As can be seen better there, the diodes 1704 (not all diodes are provided with reference numbers in order not to undermine the clarity of the enlarged detail) on the circuit board 1400 are connected to one another in a zigzag shape, that is, the cathodes of a diode 1704 (except for the last diode in the diode strip 1518) is connected to the anode of the next diode 1704. The diodes 1704 are designed as discrete components. Their anode and cathode extend essentially in the longitudinal direction. The respective connections between the individual diodes 1704 extend substantially in the transverse direction, forming a zigzag pattern. As already mentioned, a recess 1524 is provided between adjacent diode strips 1518. Starting from these recesses 1524, further slots 1706 extend between adjacent diodes 1704 in the longitudinal direction of the circuit board 1400 in order to prevent the spread of leakage currents between the adjacent diodes 1704 within the respective diode strips 1518 as far as possible. Corresponding slots 1706 in the longitudinal direction of the board 1400 extend from the recesses 1524 also above or below the first or last diode of each diode strip 1518, as also shown in the enlarged detail in the 17 will be shown. It should also be noted that such slots 1706 also extend from the slot 1522 between the individual neighboring diodes 1704 of the diode strip 1518 lying next to the transformer 202.

Ferner ist in der 17 ersichtlich, dass sich unterhalb des Schlitzes 1510, ein weiterer Schlitz 1512 in der Platine 1400 erstreckt, der zumindest in Teilen im Bereich des Leistungsbegrenzers 212 befindet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel geht dieser Schlitz 1512 vom Rand der Platine 1400 aus und bricht den Rand. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Schlitz 1512 (in etwa) im Bereich des Eingangsfilter 110 in dem auch der Anschluss der Gleichspannungsquelle 110 liegt. Der Schlitz 1512 ist wenigstens in Teilen in Längsrichtung der Platine 1400 ausgebildet. Keine Bauteile der Ansteuerschaltung 120 sind im Bereich zwischen dem Schlitz 1510 und dem Schlitz 1512 vorgesehen bzw. auf der Platine 1400 befestigt. Wie in der 17 durch den Pfeil 1722 angedeutet, verlängert sich aufgrund des Schlitzes 1512 der Kriechstrompfad zwischen dem Ausgangsbereich 1520 der Kaskade 254 und dem Anschluss der Gleichspannungsquelle 110 auf der Platine 1400 (im Bereich des Eingangsfilters 1100), so dass auch die externe Gleichspannungsquelle 110, die mit der Platine 1400 bzw. Ansteuerschaltung 120 verbunden ist, besser vor Kriechströmen geschützt werden kann.Furthermore, in the 17 It can be seen that below the slot 1510, a further slot 1512 extends in the circuit board 1400, which is located at least in part in the area of the power limiter 212. In the exemplary embodiment shown, this slot 1512 extends from the edge of the board 1400 and breaks the edge. In the exemplary embodiment shown, the slot 1512 extends (approximately) in the area of the input filter 110 in which the connection of the DC voltage source 110 is also located. The slot 1512 is formed at least in part in the longitudinal direction of the board 1400. No components of the control circuit 120 are provided in the area between the slot 1510 and the slot 1512 or attached to the circuit board 1400. Like in the 17 indicated by the arrow 1722, the leakage current path between the output area 1520 of the cascade 254 and the connection of the DC voltage source 110 on the circuit board 1400 (in the area of the input filter 1100) is extended due to the slot 1512, so that the external DC voltage source 110, which is connected to the Circuit board 1400 or control circuit 120 is connected, can be better protected against leakage currents.

Wie eingangs erwähnt, ist ein weiterer Aspekt der Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung in Luftbehandlungsvorrichtung, insbesondere einem Raumluftreiniger mit einem Elektroabscheider, wie er beispielsweise aus der PCT-Anmeldung WO 2021/224017 A1 und die Offenbarung der Patentanmeldung DE 10 2021 128 345.0 . 18 zeigt eine beispielhafte Ausführung eines in einer schematischen Schnittansicht dargestellten Ausschnitts eines erfindungsgemäßen Raumluftreinigers 1, der eine Ansteuerschaltung 120 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält. Die Ansteuerschaltung 120 kann dabei Teil einer Steuereinheit des Raumluftreinigers 1 sein, die den Raumluftreiniger 1 steuert und/oder betreibt. Die Ansteuerschaltung 120 kann dabei auf einer eigenen Platine 1400 realisiert sein. Alternative kann die Ansteuerschaltung 120 auch Teil einer Platine sein, die weitere Steuerfunktionen des Raumluftreinigers 1 realisiert.As mentioned at the beginning, a further aspect of the invention is the use of the control circuit according to the invention in an air treatment device, in particular a room air purifier with an electrical separator, such as that from the PCT application WO 2021/224017 A1 and the disclosure of the patent application DE 10 2021 128 345.0 . 18 shows an exemplary embodiment of a section of a room air purifier 1 according to the invention, shown in a schematic sectional view, which contains a control circuit 120 according to an embodiment of the invention. The control circuit 120 can be part of a control unit of the room air purifier 1, which controls and/or operates the room air cleaner 1. The control circuit 120 can be implemented on its own circuit board 1400. Alternatively, the control circuit 120 can also be part of a circuit board that implements further control functions of the room air purifier 1.

Der Raumluftreiniger 1 ist rotationsförmig ausgebildet und umfasst die folgenden Hauptkomponenten: Ein Ansteuerschaltung 120 gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung, einen Elektroabscheider 3 zum Abscheiden von flüssigen und/oder festen Partikeln aus der zu behandelnden Luft mit einer rotationsförmigen Gegenelektrode 5 (die der Gegenelektrode 140 in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung entspricht) und einer Emissionselektrode 7, die in der beispielhaften Ausführung als ein Array an Emissionselektrodennadeln 9 (die den Emissionselektroden 130 in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung entsprechen) ausgebildet ist, das oberhalb der rotationsförmigen Gegenelektrode 5 angeordnet ist. Die Ansteuerschaltung 120 stellt dem Elektroabscheider eine Gleichspannung VPlasma im Hochspannungsbereich bereit, die an der Gegenelektrode 5 und der Emissionselektrode 7, insbesondere, dem Array an Emissionselektrodennadeln 9, im Betrieb des Raumluftreinigers 1 angelegt und geregelt wird.The room air purifier 1 is designed to be rotation-shaped and includes the following main components nen: A control circuit 120 according to one of the previously described embodiments of the invention, an electrical separator 3 for separating liquid and / or solid particles from the air to be treated with a rotation-shaped counter electrode 5 (which corresponds to the counter electrode 140 in the previously described embodiments of the invention) and an emission electrode 7, which in the exemplary embodiment is formed as an array of emission electrode needles 9 (which correspond to the emission electrodes 130 in the previously described embodiments of the invention) which is arranged above the rotational counter electrode 5. The control circuit 120 provides the electrical separator with a direct voltage V plasma in the high-voltage range, which is applied and regulated to the counter electrode 5 and the emission electrode 7, in particular, the array of emission electrode needles 9, during operation of the room air purifier 1.

Die Hauptkomponenten des Raumluftreiniger 1 können ferner umfassen: einen Flüssigkeitsspeicher 11; eine mit dem Flüssigkeitsspeicher 11 verbundene Flüssigkeitsförderung 13 zum Benetzen der Gegenelektrode 5 mit Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsspeicher 11; eine rotationsförmige Luftführung 15 zum Zuführen der zu behandelnden Luft zu dem Elektroabscheider 3 und zum Weiterführen der von dem Elektroabscheider 3 gereinigten Luft zu einem stromabwärts des Elektroabscheiders 3 im Rotationszentrum des Luftreinigers 1 bzw. der Luftführung 15 angeordneten Umlenkkörper 17, der die gereinigte Luft entgegen der Gravitationsrichtung, also nach oben, umlenkt, um die gereinigte Luft über einen Strömungsauslass 26 wieder in die Umgebung abzuführen; und einen Ventilator 27 zum Erzeugen der Luftströmung durch den Raumluftreiniger 1. Der Ventilator 27 kann von einer Steuereinheit des Raumluftreinigers 1 gesteuert werden.The main components of the room air purifier 1 may further include: a liquid reservoir 11; a liquid conveyor 13 connected to the liquid reservoir 11 for wetting the counter electrode 5 with liquid from the liquid reservoir 11; a rotational air duct 15 for supplying the air to be treated to the electrical separator 3 and for forwarding the air cleaned by the electrical separator 3 to a deflection body 17 arranged downstream of the electrical separator 3 in the center of rotation of the air cleaner 1 or the air duct 15, which directs the cleaned air against the Direction of gravity, i.e. upwards, is diverted in order to discharge the cleaned air back into the environment via a flow outlet 26; and a fan 27 for generating the air flow through the room air purifier 1. The fan 27 can be controlled by a control unit of the room air purifier 1.

Bei der Ausführung in 1 ist der Flüssigkeitsspeicher 11 unterhalb der anderen Komponenten des Raumluftreinigers 1 angeordnet. Darüber sind von unten nach oben die Flüssigkeitsförderung 13, die Gegenelektrode 5, der Umlenkkörper 17, die Emissionselektrode 7 und der Ventilator 27 angeordnet. Die Komponenten sind in einem Gehäuse 67 aus mehreren Teilen untergebracht. Die Außenseite des Luftreinigers 1 ist durch ein zylindrisches Gehäuseteil 69 und die Oberseite durch ein scheibenförmiges Gehäuseteil gebildet. Das Gehäuseteil 69 und das weitere Gehäuseteil können auch einstückig ausgebildet sein.When executed in 1 the liquid storage 11 is arranged below the other components of the room air purifier 1. The liquid delivery 13, the counter electrode 5, the deflection body 17, the emission electrode 7 and the fan 27 are arranged above this from bottom to top. The components are housed in a housing 67 made up of several parts. The outside of the air cleaner 1 is formed by a cylindrical housing part 69 and the top by a disk-shaped housing part. The housing part 69 and the further housing part can also be formed in one piece.

Innerhalb des Gehäuses 3 sind sämtliche Komponenten des erfindungsgemäßen Raumluftreinigers 1 aufgenommen beziehungsweise untergebracht. Das Gehäuse 3 kann ferner einen Anschluss für eine externe Gleichspannungsquelle 110 aufweisen, die mittels des Anschlusses (z.B. ein Steckverbinder) mit der Ansteuerschaltung 120 des Raumluftreinigers 1 verbunden werden kann. Vom Grundsatz her wird die zu behandelnde Luft, die im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 17 versehen ist und welche flüssige und/oder feste Partikel enthält, seitlich über einen Lufteinlass 19 in das Innere des Gehäuses 67 eingeführt und dem Elektroabscheider 5 zugeführt. Nach dem Elektroabscheideprozess werden die abgeschiedenen flüssigen und/oder festen Partikel, die im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 20 gekennzeichnet sind, in einen ebenfalls innerhalb des Gehäuses 67 angeordneten Auffangbehälter 21 abtransportiert, während die bereinigte Frischluft, welche mit dem Bezugszeichen 22 versehen ist, insbesondere mittels des Umlenkkörpers 17 umgelenkt. Die Luft kann ein Luftnachbehandlungssystem durchlaufen, das beispielsweise einen Ozonfilter umfassen kann, und schließlich verlässt die bereinigte und ggf. im Ozongehalt abgesenkte Reinluft, welche mit dem Bezugszeichen 24 versehen ist, über den Luftauslass 26, der beispielsweise gitterförmige oder lamellenförmige Austrittsöffnungen 29 aufweisen kann, das Gehäuse 67 beziehungsweise den Raumluftreiniger 1 in Richtung der Umgebung.All components of the room air purifier 1 according to the invention are accommodated or accommodated within the housing 3. The housing 3 can also have a connection for an external DC voltage source 110, which can be connected to the control circuit 120 of the room air purifier 1 by means of the connection (e.g. a plug connector). In principle, the air to be treated, which is generally provided with the reference number 17 and which contains liquid and/or solid particles, is introduced laterally into the interior of the housing 67 via an air inlet 19 and fed to the electrical separator 5. After the electrodeposition process, the separated liquid and/or solid particles, which are generally marked with the reference number 20, are transported away into a collecting container 21, which is also arranged within the housing 67, while the cleaned fresh air, which is provided with the reference number 22, is transported away, in particular by means of the deflection body 17 is deflected. The air can pass through an air aftertreatment system, which can include, for example, an ozone filter, and finally the cleaned air, which may have had its ozone content reduced, which is provided with the reference number 24, leaves via the air outlet 26, which can have, for example, grid-shaped or lamella-shaped outlet openings 29, the housing 67 or the room air purifier 1 towards the environment.

Die Flüssigkeit zur Benetzung der Gegenelektrode 5 wird grundsätzlich mithilfe einer nicht dargestellten Pumpe über eine mit dem Flüssigkeitsspeicher 11 verbundene Leitung 23 aus dem Flüssigkeitsspeicher 11 an eine Oberseite 25 der Gegenelektrode 5 gepumpt. Der Flüssigkeitsspeicher 11 und der Auffangbehälter 21 können dasselbe Bauteil sein oder verschiedene Flüssigkeitsbecken umfassen.The liquid for wetting the counter electrode 5 is basically pumped from the liquid reservoir 11 to an upper side 25 of the counter electrode 5 using a pump (not shown) via a line 23 connected to the liquid reservoir 11. The liquid storage 11 and the collecting container 21 can be the same component or include different liquid basins.

Der Betrieb des erfindungsgemäßen Raumluftreinigers 1 wird anhand von 19 im Detail beschrieben und erfolgt in Bezug auf die zu reinigende Luftströmung 17 wie folgt.Über die Luftzuführung 15 gelangt die zu behandelnde Luft 17 zu einer Luftführungsstruktur 31 und schließlich in das Innere des Raumluftreinigers 1. Die Einströmrichtung E ist in 19 mittels eines eingangsseitigen Pfeils angedeutet. Es sei jedoch klar, dass nicht jedes Luftpartikel parallel zur Einströmrichtung E in den Raumluftreiniger 1 eintritt, sondern durchaus etwas schräg in Bezug auf die Einströmrichtung E den Lufteinritt 19 erreichen kann. Die Luftzuführung 15 ist in der beispielhaften Ausführung, wie auch der Raumluftreiniger im Gesamten, rotationsförmig ausgebildet, sodass sich eine umfängliche Lufteinströmung ergibt und die Luftzuführung 15 im Wesentlichen eine Ringform mit über den Umfang verteilt gleichem Querschnitt besitzt.The operation of the room air purifier 1 according to the invention is based on 19 described in detail and takes place in relation to the air flow 17 to be cleaned as follows. Via the air supply 15, the air 17 to be treated reaches an air duct structure 31 and finally into the interior of the room air purifier 1. The inflow direction E is in 19 indicated by an arrow at the entrance. However, it should be clear that not every air particle enters the room air purifier 1 parallel to the inflow direction E, but can reach the air inlet 19 somewhat obliquely with respect to the inflow direction E. In the exemplary embodiment, the air supply 15, like the room air purifier as a whole, is designed to be rotational, so that there is a circumferential air inflow and the air supply 15 essentially has a ring shape with the same cross-section distributed over the circumference.

Die Luftzuführung 15 definiert eine Luftführungsstruktur 31, die einen gekrümmten Durchgangskanal für die zu behandelnde Luft in das Innere des Raumluftreinigers 1 begrenzt. Der Luftzuführungskanal umfasst eine stromaufwärtige Kanalwand 43, an der die einströmende Luft eine erste Umlenkung um wenigstens 30° in Bezug auf die Einströmrichtung E erfährt. Wie in 19 zu sehen ist, ist die stromaufwärtige Kanalwand 43 konkav in Bezug auf die Einströmrichtung E geformt, sodass die einströmende Luft möglichst druckverlustfrei die Kanalwand 43 anströmen und daran geführt weiterströmen kann in Richtung Inneres des Raumluftreinigers 1. Der Luftzuführungskanal umfasst ferner eine der stromaufwärtigen Kanalwand 43 gegenüberliegende stromabwärtige Kanalwand 45, die ebenfalls derart geformt ist, dass die von der stromaufwärtigen Kanalwand 43 in eine Zwischenströmungsrichtung Z umgelenkte Luftströmung möglichst druckverlustfrei die Kanalwand 45 anströmen und daran geführt in Richtung Inneres des Raumluftreinigers 1 entlang einer Ausströmrichtung A weiterströmen kann. Wie in 19 zu sehen ist, ist auch die Kanalwand 45 konkav in Bezug auf die Zwischenströmungsrichtung Z ausgebildet und geformt. An der stromabwärtigen Kanalwand 45 erfährt die Luftströmung eine weitere Umlenkung um wenigstens 30° gegenüber der Zwischenströmungsrichtung Z und wird schließlich in Richtung des zwischen Emissionselektrodennadeln 9 und Gegenelektrode 5 ausgebildeten Abscheideraums abgegeben.The air supply 15 defines an air duct structure 31, which has a curved passage channel for the air to be treated into the interior of the room air purifier 1 limited. The air supply channel comprises an upstream channel wall 43, on which the inflowing air undergoes a first deflection of at least 30° with respect to the inflow direction E. As in 19 can be seen, the upstream channel wall 43 is concave in relation to the inflow direction E, so that the inflowing air can flow against the channel wall 43 with as little pressure loss as possible and, guided along it, can continue to flow towards the interior of the room air purifier 1. The air supply channel also includes one opposite the upstream channel wall 43 downstream channel wall 45, which is also shaped in such a way that the air flow deflected from the upstream channel wall 43 into an intermediate flow direction Z can flow against the channel wall 45 with as little pressure loss as possible and, guided thereon, can continue to flow towards the interior of the room air purifier 1 along an outflow direction A. As in 19 can be seen, the channel wall 45 is also designed and shaped to be concave with respect to the intermediate flow direction Z. At the downstream channel wall 45, the air flow undergoes a further deflection of at least 30° relative to the intermediate flow direction Z and is finally discharged in the direction of the separation space formed between emission electrode needles 9 and counter electrode 5.

Sowohl die stromabwärtige Kanalwand 45 als auch die stromaufwärtige Kanalwand 43 umfassen jeweils eine konvex gekrümmte Strömungsabrisskante 47, 49, an denen die Luftströmung die Kanalwände 43, 45 als freier Strahl in das Innere des Raumluftreinigers verlässt, d.h. ohne weitere strukturelle Führung und/oder Stützung im Verlauf der Strömung. Durch die konvexe Krümmung der Strömungsabrisskanten 49, 47 gehen auch im Bereich des Strömungsaustritts 6 möglichst geringe Strömungsverluste/Druckverluste einher. Im gesamten Verlauf des Luftzuführungskanals kann sich eine laminare Strömung ausbilden, die sich turbulenzfrei und/oder druckverlustfrei ausbreiten kann.Both the downstream channel wall 45 and the upstream channel wall 43 each include a convexly curved flow separation edge 47, 49, at which the air flow leaves the channel walls 43, 45 as a free jet into the interior of the room air purifier, i.e. without further structural guidance and / or support in the Course of the flow. The convex curvature of the flow separation edges 49, 47 also results in the lowest possible flow losses/pressure losses in the area of the flow outlet 6. A laminar flow can form throughout the entire course of the air supply duct, which can spread without turbulence and/or without pressure loss.

Die Luftzuführung 15 im Bereich des Strömungsaustritts 6 eine Strömungsaustrittsfläche. Diese Strömungsaustrittsfläche ist kleiner als eine durch die Gegenelektrode 5 und die Emissionselektrode 7 begrenzte Abscheideraumquerschnittsfläche, welcher die Höhe bzw. den Abstand zwischen Emissionselektrodennadeln 9 und Gegenelektrode 5 darstellt, angedeutet ist.The air supply 15 in the area of the flow outlet 6 has a flow outlet surface. This flow outlet area is smaller than a deposition space cross-sectional area limited by the counter electrode 5 and the emission electrode 7, which represents the height or the distance between the emission electrode needles 9 and the counter electrode 5, is indicated.

An der Strömungsabrisskante 47, 49, an der die Luft in Richtung des Elektroabscheiders insbesondere in einem freien Strahl, abgegeben wird, ist eine gedachte Verlängerung T der Luftführungsleitfläche über die Strömungsabrisskante hinaus eingezeichnet, die die Emissionselektrodennadeln 9 nicht kreuzt, aber in Richtung der Gegenelektrode 5 orientiert ist und diese kreuzt. Die Strömungsabrisskante 47, 49 hat einen diffusor- und/oder spoilerartigen Effekt auf die Luftströmung und bewirkt eine gezielte Einführung der Luftströmung in den Abscheideraum zwischen Emissionselektrodennadeln 9 und Gegenelektrode 5, denn die erfindungsgemäße Orientierung der Luftführungsleitfläche kann zuverlässig sichergestellt werden, dass die zu behandelnde und zu reinigende Luft größtenteils, insbesondere ausschließlich, in die einen sogenannten Plasmakegel 39 bildende Elektrodenwolke unterhalb der Emissionselektrodennadeln 9 gelangt.At the flow separation edge 47, 49, at which the air is released in the direction of the electrical separator, in particular in a free jet, an imaginary extension T of the air guide surface beyond the flow separation edge is drawn, which does not cross the emission electrode needles 9, but in the direction of the counter electrode 5 is oriented and crosses it. The flow separation edge 47, 49 has a diffuser and/or spoiler-like effect on the air flow and causes a targeted introduction of the air flow into the separation space between the emission electrode needles 9 and the counter electrode 5, because the orientation of the air guide surface according to the invention can be reliably ensured that the air flow to be treated and Most of the air to be cleaned, in particular exclusively, reaches the electrode cloud below the emission electrode needles 9, forming a so-called plasma cone 39.

Die Gegenelektrode 5 ist, wie bereits oben beschrieben wurde, mit einer Flüssigkeit benetzt, um die aus der Luft abgeschiedenen Partikel aufzufangen und abzutransportieren. Der Abtransport der Partikel ist mittels des Pfeils 20 angedeutet. Die Flüssigkeit rinnt insbesondere gleichmäßig und/oder als beruhigter Flüssigkeitsfilm an der Oberfläche 25 der Gegenelektrode 5, die gemäß der bevorzugten Ausführung eine Trichterform aufweist, in dessen Rotationszentrum und wird schließlich im Auffangbehälter 21 gesammelt. Die zu behandelnde Luft strömt demnach nach Verlassen der Luftführungsstruktur 31 am Strömungsauslass 6 hindernisfrei zunächst durch den Elektroabscheider 3 und schließlich durch den Kondensator 33, dessen Funktionsweise und dessen Aufbau im Folgenden erläutert werden.As already described above, the counter electrode 5 is wetted with a liquid in order to collect and transport away the particles separated from the air. The removal of the particles is indicated by arrow 20. The liquid flows in particular uniformly and/or as a calm liquid film on the surface 25 of the counter electrode 5, which according to the preferred embodiment has a funnel shape, into its center of rotation and is finally collected in the collecting container 21. After leaving the air duct structure 31 at the flow outlet 6, the air to be treated flows without obstacles, first through the electrical separator 3 and finally through the capacitor 33, the functioning and structure of which are explained below.

Die Emissionselektrode 7 umfasst ein Array an Emissionselektrodennadeln 9, die an einer dem Abscheideraum zwischen Emissionselektrodenadeln 9 und Gegenelektrode 5 abgewandten Rückseite einer den Luftströmungspfad begrenzenden Luftführungswand 35 abgebracht sind. Die Ansteuerschaltung 120 ist mit der Emissionselektrode 7 und der Gegenelektrode 5 leitend verbunden, um eine Hochspannung die an die Emissionselektrode 7 und die Gegenelektrode 5 anzulegen. Die Gegenelektrode 5 ist dabei mit dem Referenzpotential GND der Ansteuerschaltung 120 verbunden. Wie oben ausgeführt, kann die Ansteuerschaltung 120 den von der Emissionselektrode 7 über der Gleichstromplasma zur Gegenelektrode 5 fließenden Plasmastrom regeln, so dass sich der gewünschte Plasmastrom einstellt. Die Luftführungswand 35 ist im Wesentlichen parallel zur Gegenelektrodenkontur ausgebildet und erstreckt sich rotationsförmig von radial außen nach radial innen in Richtung des zentralen Umlenkkörpers 17. Die Luftführungswand 35 ist elektrisch leitfähig und weist stromabwärts des Elektroabscheiders 3, insbesondere der Emissionselektronenadeln 9, einen eine Kondensatorplatte 37 bildenden Abschnitt auf, der an die Ansteuerschaltung 120 angeschlossen ist, und zusammen mit der Gegenelektrode ein elektrisches Hochspannungsfeld F aufbaut (19).The emission electrode 7 comprises an array of emission electrode needles 9, which are placed on a rear side of an air guide wall 35 that delimits the air flow path and is located away from the deposition space between the emission electrode needles 9 and the counter electrode 5. The control circuit 120 is conductively connected to the emission electrode 7 and the counter electrode 5 in order to apply a high voltage to the emission electrode 7 and the counter electrode 5. The counter electrode 5 is connected to the reference potential GND of the control circuit 120. As explained above, the control circuit 120 can regulate the plasma current flowing from the emission electrode 7 via the direct current plasma to the counter electrode 5, so that the desired plasma current is established. The air duct wall 35 is formed essentially parallel to the counterelectrode contour and extends rotationally from radially outside to radially inward in the direction of the central deflection body 17. The air duct wall 35 is electrically conductive and has a capacitor plate 37 forming a capacitor plate downstream of the electrical separator 3, in particular the emission electron needles 9 Section that is connected to the control circuit 120 and, together with the counter electrode, builds up an electric high-voltage field F ( 19 ).

Im Bereich des Elektroabscheiders 3 erzeugen die Emissionselektrodennadeln dichte Elektronenwolken in Form sogenannter Plasmakegel 39, in denen die in der Luft vorhandenen Partikel elektrisch aufgeladen werden, um die geladenen Partikel 41 aus der Luft zu separieren. Die Abscheidung erfolgt dadurch, dass die geladenen Partikel von der auf Masse liegenden Gegenelektrode 5 entsprechend der technischen Stromrichtung TR angezogen werden. Dadurch, dass erfindungsgemäß herausgefunden wurde, dass die in Strömungsrichtung betrachtete Länge des Elektroabscheiders 3 nicht ausreicht, um zuverlässig und effektiv genug Partikel aus der zu wandelnden Luft abzuscheiden, wird die stromabwärtige Kondensatorplattenanordnung 37 und das darin vorhandene aufgebaute elektrische Hochspannungsfeld F genutzt, um einem negativ geladenen Partikel 41 eine Anziehungskraft FC aufzuerlegen, die bewirkt, dass der elektrisch geladene Partikel 41 in Richtung der Gegenelektrode 5 umgelenkt bzw. abgelenkt wird und schließlich dort von der Flüssigkeitsbenetzung mitgerissen und in den Auffangbehälter 21 abtransportiert wird. Die bereinigte Luft 22 wird über den Umlenkkörper 17 nach vertikal oben hin abgelenkt und schließlich der Umgebung (Bezugszeichen 24) zugeführt.In the area of the electrical separator 3, the emission electrode needles generate dense electron clouds in the form of so-called plasma cones 39, in which the particles present in the air are electrically charged in order to separate the charged particles 41 from the air. The deposition occurs because the charged particles are attracted to the grounded counter electrode 5 in accordance with the technical current direction T R. Because it was found according to the invention that the length of the electrical separator 3 viewed in the flow direction is not sufficient to reliably and effectively separate enough particles from the air to be converted, the downstream capacitor plate arrangement 37 and the built-up high-voltage electric field F present therein are used to give a negative to impose an attractive force F C on charged particles 41, which causes the electrically charged particle 41 to be deflected or deflected in the direction of the counter electrode 5 and finally to be carried away there by the liquid wetting and transported away into the collecting container 21. The cleaned air 22 is deflected vertically upwards via the deflection body 17 and finally fed to the environment (reference number 24).

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.The features disclosed in the above description, the figures and the claims can be important both individually and in any combination for the implementation of the invention in the various embodiments.

Claims (39)

Vorrichtung umfassend: einen Elektroabscheider (3) mit einer Vielzahl von Emissionselektroden (7) und einer Gegenelektrode (5); und eine Ansteuerschaltung (120), die eingerichtet ist, aus einer Niederspannung einer Gleichspannungsquelle (110) eine Hochspannung zu erzeugen und die Hochspannung an die Emissionselektroden (7) und die Gegenelektrode (5) des Elektroabscheiders (3) anzulegen um ein, Gleichstromplasma zwischen den Emissionselektroden (7) und der Gegenelektrode (5) zu erzeugen; wobei die Ansteuerschaltung (120) einen Regelkreis (122) mit einer Strommesseinheit (256) enthält, wobei die Strommesseinheit (256) den durch die Emissionselektroden (7) über das Gleichstromplasma zur Gegenelektrode (5) des Elektroabscheiders (3) zum gemeinsamen Referenzpotential der Ansteuerschaltung (120) fließenden Gleichstrom misst; und der Regelkreis (122) eingerichtet ist, die Ausgangsleistung der Ansteuerschaltung (120) basierend auf dem Wert des gemessenen fließenden Gleichstroms auf einen Referenzstromwert zu regeln, wobei die Ansteuerschaltung (120) einen Transformator (220) und eine mit einer sekundärseitigen Spule (1218) des Transformators (220) verbundene Hochspannungskaskade (600) aufweist, um die Niederspannung der Gleichspannungsquelle (110) oder eine davon abgeleitete Gleichspannung in die Hochspannung zu wandeln, wobei die Strommesseinheit (256) den Gleichstrom an einem Mittelabgriff eines Spannungsteilers misst, wobei der Spannungsteiler auf einer Seite mit der sekundärseitigen Spule (1218) des Transformators (220) verbunden ist und auf der anderen Seite mit der Gegenelektrode (5) des Elektroabscheiders (3) und dem Referenzpotential der Ansteuerschaltung (120) verbunden ist.Device comprising: an electrical separator (3) with a plurality of emission electrodes (7) and a counter electrode (5); and a control circuit (120) which is set up to generate a high voltage from a low voltage of a direct voltage source (110) and to apply the high voltage to the emission electrodes (7) and the counter electrode (5) of the electrical separator (3) in order to create a direct current plasma between the emission electrodes (7) and the counter electrode (5); wherein the control circuit (120) contains a control circuit (122) with a current measuring unit (256), the current measuring unit (256) passing through the emission electrodes (7) via the direct current plasma to the counter electrode (5) of the electrical separator (3) to the common reference potential of the control circuit (120) measures flowing direct current; and the control circuit (122) is set up to regulate the output power of the control circuit (120) to a reference current value based on the value of the measured flowing direct current, wherein the control circuit (120) has a transformer (220) and a high-voltage cascade (600) connected to a secondary-side coil (1218) of the transformer (220) in order to convert the low voltage of the DC voltage source (110) or a DC voltage derived therefrom into the high voltage , wherein the current measuring unit (256) measures the direct current at a center tap of a voltage divider, the voltage divider being connected on one side to the secondary-side coil (1218) of the transformer (220) and on the other side to the counter electrode (5) of the electrical separator (3 ) and the reference potential of the control circuit (120). Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Regelkreis (122) eingerichtet ist, die Ausgangsleistung der Ansteuerschaltung (120) basierend auf dem gemessenen Wert des Gleichstroms relativ zu dem Referenzstromwert auf einen Arbeitspunkt einzustellen, bei dem eine Funkenentladung des Gleichstromplasmas zwischen den Emissionselektroden (7) und der Gegenelektrode (5) verhindert wird.Device according to Claim 1 , wherein the control circuit (122) is set up to set the output power of the control circuit (120) based on the measured value of the direct current relative to the reference current value to an operating point at which a spark discharge of the direct current plasma between the emission electrodes (7) and the counter electrode (5 ) is prevented. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Regelkreis (122) weiter umfasst: eine Regeleinheit (214), die den gemessenen Wert des fließenden Gleichstroms von der Strommesseinheit (256) erhält und ein Steuersignal erzeugt, wobei die Regeleinheit (214) eingerichtet ist, die Frequenz des Steuersignals basierend auf dem gemessenen Wert des durch die Emissionselektroden (7) über das Gleichstromplasma zur Gegenelektrode (5) des Elektroabscheiders (3) zum gemeinsamen Referenzpotential der Ansteuerschaltung (120) fließenden Gleichstroms und dem Referenzstromwert zu variieren, um den zum gemeinsamen Referenzpotential der Ansteuerschaltung (120) und des Elektroabscheiders (3) fließenden Gleichstrom auf den Referenzstromwert zu regeln.Device according to Claim 1 or 2 , wherein the control circuit (122) further comprises: a control unit (214) which receives the measured value of the flowing direct current from the current measuring unit (256) and generates a control signal, the control unit (214) being set up to determine the frequency of the control signal based on the measured value of the direct current flowing through the emission electrodes (7) via the direct current plasma to the counter electrode (5) of the electrical separator (3) to the common reference potential of the control circuit (120) and the reference current value to vary the to the common reference potential of the control circuit (120) and to regulate the direct current flowing through the electrical separator (3) to the reference current value. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Wicklungen der sekundärseitigen Spule (1218) in mehrere Teilspulen eingeteilt sind und der Transformator (220) ein nichtleitendes Gehäuse (1228) umfasst, das in mehrere in eine Richtung parallel zueinander angeordnete und voneinander durch ein nichtleitendes Material getrennte Gehäuseabschnitte unterteilt ist, in denen die jeweiligen Teilspulen angeordnet sind.Device according to one of the Claims 1 until 3 , wherein the windings of the secondary-side coil (1218) are divided into a plurality of partial coils and the transformer (220) comprises a non-conductive housing (1228) which is divided into a plurality of housing sections arranged parallel to one another in one direction and separated from one another by a non-conductive material, in in which the respective partial coils are arranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verhältnis der Anzahl der Wicklungen jeder der beiden primärseitigen Spulen (1206, 1212) und der Anzahl der Wicklungen der sekundärseitigen Spule (1218) des Transformators (220) im Bereich einschließlich 0,015 bis einschließlich 0,025 liegt, bevorzugt 0,02 beträgt.Device according to one of the Claims 1 until 4 , wherein the ratio of the number of windings of each of the two primary-side coils (1206, 1212) and the number of windings of the secondary-side coil (1218) of the transformer (220) is in the range from 0.015 to 0.025 inclusive, preferably 0.02. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Anzahl der Wicklungen der primärseitigen Spule (1206, 1212) des Transformators (220) zwischen einschließlich 13 Wicklungen und einschließlich 18 Wicklungen liegt und die Anzahl der Wicklungen der sekundärseitigen Spule (1218) des Transformators (220) zwischen einschließlich 700 Wicklungen und einschließlich 800 Wicklungen liegt.Device according to Claim 5 , wherein the number of windings of the primary-side coil (1206, 1212) of the transformer (220) is between 13 windings and 18 windings inclusive and the number of windings of the secondary-side coil (1218) of the transformer (220) is between 700 windings and inclusive 800 windings. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei das Steuersignal eine Frequenz im Bereich einschließlich 120,0 kHz bis einschließlich 200,0 kHz, bevorzugt im Bereich einschließlich 130,0 kHz bis einschließlich 170,0 KHz, liegt, und die Resonanzfrequenz des Transformators (220) höher ist als die Frequenz des Steuersignals, bevorzugt im Bereich einschließlich 200,0 kHz bis 240,0 kHz liegt.Device according to one of the Claims 3 until 6 , wherein the control signal has a frequency in the range from 120.0 kHz to 200.0 kHz inclusive, preferably in the range from 130.0 kHz to 170.0 kHz inclusive, and the resonance frequency of the transformer (220) is higher than the frequency of the control signal, preferably in the range including 200.0 kHz to 240.0 kHz. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Ansteuerschaltung (120) umfasst: einen Transformator (220) mit zwei primärseitigen gleichsinnig gewickelten Spulen (1206, 1212) und einer sekundärseitigen Spule (1218), wobei jede primärseitige Spule (1206, 1212) ein Ende aufweist, das mit der Niederspannung der Gleichspannungsquelle (110) bzw. einer daraus abgeleiteten Gleichspannung verbunden ist; einen ersten Leistungstransistor (402, 404, 406, 408), der mit einem frequenzvariablen PWM-Steuersignal angesteuert wird und in Abhängigkeit von dem Steuersignal ein zweites Ende einer ersten der beiden primärseitigen Spulen (1206, 1212) mit dem Referenzpotential der Ansteuerschaltung (120) verbindet; und einen zweiten Leistungstransistor (402, 404, 406, 408), der mit dem invertierten frequenzvariablen PWM-Steuersignal angesteuert wird und in Abhängigkeit von dem invertierten Steuersignal ein zweites Ende der zweiten der beiden primärseitigen Spulen (1206, 1212) mit dem Referenzpotential der Ansteuerschaltung (120) verbindet.Device according to one of the Claims 1 until 7 , wherein the control circuit (120) comprises: a transformer (220) with two primary-side coils (1206, 1212) wound in the same direction and a secondary-side coil (1218), each primary-side coil (1206, 1212) having an end that is connected to the low voltage the direct voltage source (110) or a direct voltage derived therefrom is connected; a first power transistor (402, 404, 406, 408), which is controlled with a frequency-variable PWM control signal and, depending on the control signal, a second end of a first of the two primary-side coils (1206, 1212) with the reference potential of the control circuit (120) connects; and a second power transistor (402, 404, 406, 408), which is controlled with the inverted frequency-variable PWM control signal and, depending on the inverted control signal, a second end of the second of the two primary-side coils (1206, 1212) with the reference potential of the control circuit (120) connects. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das von der Regeleinheit (214) des Regelkreises (122) erzeugte Steuersignal ein Transistor-Transistor-Logik (TTL) oder CMOS Steuersignal ist; und die Ansteuerschaltung (120) weiter umfasst: eine erste Treiberschaltung (216), die als ein- oder mehrstufiger Pegelumsetzer ausgebildet ist, um den Signalpegel des TTL/CMOS Steuersignals an den Signalpegel des ersten Leistungstransistors (402, 404, 406, 408) anzupassen und das angepasste Steuersignal dem ersten Leistungstransistor (402, 404, 406, 408) als das frequenzvariable PWM-Steuersignal zuzuführen; und eine zweite Treiberschaltung (216), die als ein- oder mehrstufiger Pegelumsetzer ausgebildet ist, um den Signalpegel des TTL/CMOS Steuersignals an den Signalpegel des ersten Leistungstransistors (402, 404, 406, 408) anzupassen und das angepasste Steuersignal dem ersten Leistungstransistor (402, 404, 406, 408) als das invertierte frequenzvariable PWM-Steuersignal zuzuführen.Device according to Claim 8 , wherein the control signal generated by the control unit (214) of the control circuit (122) is a transistor-transistor logic (TTL) or CMOS control signal; and the control circuit (120) further comprises: a first driver circuit (216), which is designed as a single-stage or multi-stage level converter in order to adapt the signal level of the TTL/CMOS control signal to the signal level of the first power transistor (402, 404, 406, 408). and supplying the matched control signal to the first power transistor (402, 404, 406, 408) as the variable frequency PWM control signal; and a second driver circuit (216), which is designed as a single-stage or multi-stage level converter in order to adapt the signal level of the TTL/CMOS control signal to the signal level of the first power transistor (402, 404, 406, 408) and the adapted control signal to the first power transistor ( 402, 404, 406, 408) as the inverted frequency variable PWM control signal. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei jede der ersten und der zweiten Treiberschaltung (216) mehrere Widerstände, Dioden und Transistoren aufweist und eingerichtet ist, die Ladung und Entladung der Gate-Kapazitäten der Transistoren in den einzelnen Stufen der Pegelumsetzer so aufeinander abzustimmen, dass jeweilige Transistorpaare in jeder Stufe der Treiberschaltungen (216), die zwischen einer der Niederspannung entsprechenden oder davon abgeleiteten Gleichspannung und dem Referenzpotential in Reihe geschaltet sind, in einem vorgegebenen Temperaturbereich, in dem die Ansteuerschaltung (120) betrieben wird, bevorzugt um Bereich -40° C bis 160° C, nicht gleichzeitig leitend sind.Device according to Claim 9 , wherein each of the first and second driver circuits (216) has a plurality of resistors, diodes and transistors and is set up to coordinate the charge and discharge of the gate capacitances of the transistors in the individual stages of the level converter so that respective transistor pairs in each stage of the Driver circuits (216), which are connected in series between a direct voltage corresponding to or derived from the low voltage and the reference potential, in a predetermined temperature range in which the control circuit (120) is operated, preferably around the range -40 ° C to 160 ° C, are not simultaneously leading. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Ansteuerschaltung (120) weiter umfasst: einen Transformator (220) mit einer primärseitigen Spule (1206, 1212) und einer sekundärseitigen Spule (1218); einen ersten Leistungstransistor (402, 404, 406, 408), der mit einem frequenzvariablen PWM-Steuersignal angesteuert wird und in Abhängigkeit von dem Steuersignal einer Regeleinheit (214) des Regelkreises (122) ein zweites Ende der primärseitigen Spule (1206, 1212) mit einer der Niederspannung entsprechenden oder davon abgeleiteten Gleichspannung verbindet; einen zweiten Leistungstransistor (402, 404, 406, 408), der mit dem invertierten frequenzvariablen PWM-Steuersignal angesteuert wird und in Abhängigkeit von dem invertierten Steuersignal ein erstes Ende der primärseitigen Spule (1206, 1212) mit der der Niederspannung entsprechenden oder davon abgeleiteten Gleichspannung verbindet; einen dritten Leistungstransistor (402, 404, 406, 408), der mit dem invertierten frequenzvariablen PWM-Steuersignal angesteuert wird und in Abhängigkeit von dem invertierten Steuersignal das zweite Ende der primärseitigen Spule (1206, 1212) mit dem Referenzpotential der Ansteuerschaltung (120) verbindet; und einen vierten Leistungstransistor (402, 404, 406, 408), der mit dem frequenzvariablen PWM-Steuersignal angesteuert wird und in Abhängigkeit von dem Steuersignal das erste Ende der primärseitigen Spule (1206, 1212) mit dem Referenzpotential der Ansteuerschaltung (120) verbindet; wobei, optional, jeweils ein Kondensator (414, 416) zwischen Gate-Anschluss und Drain-Anschluss der Leistungstransistoren (402, 404, 406, 408) geschaltet wird, um leitungsgebundene Störungen zu unterdrücken.Device according to one of the Claims 1 until 7 , wherein the drive circuit (120) further comprises: a transformer (220) with a primary-side coil (1206, 1212) and a secondary-side coil (1218); a first power transistor (402, 404, 406, 408), which is controlled with a frequency-variable PWM control signal and, depending on the control signal of a control unit (214) of the control circuit (122), a second end of the primary-side coil (1206, 1212). connects to a direct voltage corresponding to or derived from the low voltage; a second power transistor (402, 404, 406, 408), which is controlled with the inverted frequency-variable PWM control signal and, depending on the inverted control signal, a first end of the primary-side coil (1206, 1212) with the DC voltage corresponding to or derived from the low voltage connects; a third power transistor (402, 404, 406, 408), which is controlled with the inverted frequency-variable PWM control signal and, depending on the inverted control signal, connects the second end of the primary-side coil (1206, 1212) to the reference potential of the control circuit (120). ; and a fourth power transistor (402, 404, 406, 408), which is controlled with the frequency-variable PWM control signal and, depending on the control signal, connects the first end of the primary-side coil (1206, 1212) to the reference potential of the control circuit (120); wherein, optionally, a capacitor (414, 416) is connected between the gate connection and drain connection of the power transistors (402, 404, 406, 408) in order to suppress conducted interference. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Ansteuerschaltung (120) weiter umfasst: eine erste Treiberschaltung (216), die als ein- oder mehrstufiger Pegelumsetzer ausgebildet ist, um den Signalpegel des TTL/CMOS Steuersignals an den Signalpegel des ersten Leistungstransistors (402, 404, 406, 408) anzupassen und das angepasste Steuersignal dem ersten Leistungstransistor (402, 404, 406, 408) als das frequenzvariable PWM-Steuersignal zuzuführen; eine zweite Treiberschaltung (216), die als ein- oder mehrstufiger Pegelumsetzer ausgebildet ist, um den Signalpegel des TTL/CMOS Steuersignals an den Signalpegel des zweiten Leistungstransistors (402, 404, 406, 408) anzupassen und das angepasste Steuersignal dem ersten Leistungstransistor (402, 404, 406, 408) als das invertierte frequenzvariable PWM-Steuersignal zuzuführen; eine dritte Treiberschaltung (216), die als ein- oder mehrstufiger Pegelumsetzer ausgebildet ist, um den Signalpegel des TTL/CMOS Steuersignals an den Signalpegel des dritten Leistungstransistors (402, 404, 406, 408) anzupassen und das angepasste Steuersignal dem ersten Leistungstransistor (402, 404, 406, 408) als das frequenzvariable PWM-Steuersignal zuzuführen; und eine vierte Treiberschaltung (216), die als ein- oder mehrstufiger Pegelumsetzer ausgebildet ist, um den Signalpegel des TTL/CMOS Steuersignals an den Signalpegel des vierten Leistungstransistors (402, 404, 406, 408) anzupassen und das angepasste Steuersignal dem ersten Leistungstransistor (402, 404, 406, 408) als das invertierte frequenzvariable PWM-Steuersignal zuzuführen.Device according to Claim 11 , wherein the control circuit (120) further comprises: a first driver circuit (216), which is designed as a single-stage or multi-stage level converter in order to adapt the signal level of the TTL/CMOS control signal to the signal level of the first power transistor (402, 404, 406, 408). to adapt and supply the adapted control signal to the first power transistor (402, 404, 406, 408) as the variable frequency PWM control signal; a second driver circuit (216), which is designed as a single-stage or multi-stage level converter in order to adapt the signal level of the TTL/CMOS control signal to the signal level of the second power transistor (402, 404, 406, 408) and the adapted control signal to the first power transistor (402 , 404, 406, 408) as the inverted frequency variable PWM control signal; a third driver circuit (216), which is designed as a single-stage or multi-stage level converter in order to adapt the signal level of the TTL/CMOS control signal to the signal level of the third power transistor (402, 404, 406, 408) and the adapted control signal to the first power transistor (402 , 404, 406, 408) as the variable frequency PWM control signal; and a fourth driver circuit (216), which is designed as a single-stage or multi-stage level converter in order to adapt the signal level of the TTL/CMOS control signal to the signal level of the fourth power transistor (402, 404, 406, 408) and the adapted control signal to the first power transistor ( 402, 404, 406, 408) as the inverted frequency variable PWM control signal. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Ansteuerschaltung (120) weiter umfasst: einen Transformator (220) mit einer primärseitigen Spule (1206, 1212) und einer sekundärseitigen Spule (1218); einen ersten Kondensator (414, 416), dessen eines Ende mit einem zweiten Ende der primärseitigen Spule (1206, 1212) verbunden ist und an dessen anderen Ende eine der Niederspannung entsprechende oder davon abgeleitete Gleichspannung anliegt; einen zweiten Leistungstransistor (402, 404, 406, 408), der mit einem frequenzvariablen PWM-Steuersignal angesteuert wird und in Abhängigkeit von dem Steuersignal das erste Ende der primärseitigen Spule (1206, 1212) mit dem Referenzpotential der Ansteuerschaltung (120) verbindet; einen ersten Leistungstransistor (402, 404, 406, 408), der mit dem invertierten frequenzvariablen PWM-Steuersignal angesteuert wird und in Abhängigkeit von dem invertierten Steuersignal ein erstes Ende der primärseitigen Spule (1206, 1212) mit der der Niederspannung entsprechenden oder davon abgeleiteten Gleichspannung verbindet; einen zweiten Kondensator (414, 416), dessen eines Ende mit dem zweiten Ende der primärseitigen Spule (1206, 1212) verbunden ist und dessen anderes Ende mit dem Referenzpotential der Ansteuerschaltung (120) verbunden ist.Device according to one of the Claims 1 until 7 , wherein the drive circuit (120) further comprises: a transformer (220) with a primary-side coil (1206, 1212) and a secondary-side coil (1218); a first capacitor (414, 416), one end of which is connected to a second end of the primary-side coil (1206, 1212) and at the other end of which a direct voltage corresponding to or derived from the low voltage is present; a second power transistor (402, 404, 406, 408), which is controlled with a frequency-variable PWM control signal and, depending on the control signal, connects the first end of the primary-side coil (1206, 1212) to the reference potential of the control circuit (120); a first power transistor (402, 404, 406, 408), which is controlled with the inverted frequency-variable PWM control signal and, depending on the inverted control signal, a first end of the primary-side coil (1206, 1212) with the DC voltage corresponding to or derived from the low voltage connects; a second capacitor (414, 416), one end of which is connected to the second end of the primary-side coil (1206, 1212) and the other end of which is connected to the reference potential of the control circuit (120). Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei jede der Treiberschaltungen (216) mehrere Widerstände, Dioden und Transistoren aufweist und eingerichtet ist, die Ladung und Entladung der Gate-Kapazitäten der Transistoren in den einzelnen Stufen der Pegelumsetzer so aufeinander abzustimmen, dass jeweilige Transistorpaare in jeder Stufe der Treiberschaltungen (216), die zwischen einer der Niederspannung entsprechenden oder davon abgeleiteten Gleichspannung und dem Referenzpotential in Reihe geschaltet sind, in einem vorgegebenen Temperaturbereich, in dem die Ansteuerschaltung (120) betrieben wird, bevorzugt im Bereich -40° C bis 160° C, nicht gleichzeitig leitend sind.Device according to Claim 12 or 13 , wherein each of the driver circuits (216) has a plurality of resistors, diodes and transistors and is set up to coordinate the charge and discharge of the gate capacitances of the transistors in the individual stages of the level converters so that respective transistor pairs in each stage of the driver circuits (216) , which are connected in series between a direct voltage corresponding to or derived from the low voltage and the reference potential, are not simultaneously conductive in a predetermined temperature range in which the control circuit (120) is operated, preferably in the range -40 ° C to 160 ° C . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Ansteuerschaltung (120) eine mehrstufige, insbesondere 3-stufige, 4-stufige, 5-stufige, oder 6-stufige, Hochspannungskaskade (600) aufweist, um eine ausgansseitige Wechselspannung eines Transformators (220) in die Gleichstrom-Hochspannung hochzusetzen.Device according to one of the Claims 1 until 14 , wherein the control circuit (120) has a multi-stage, in particular 3-stage, 4-stage, 5-stage, or 6-stage, high-voltage cascade (600) in order to increase an output-side alternating voltage of a transformer (220) into the direct current high voltage. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Hochspannungskaskade (600) eine Villardkaskade oder eine Hochspannungskaskade mit Vollweggleichrichtung ist.Device according to Claim 15 , wherein the high-voltage cascade (600) is a Villard cascade or a high-voltage cascade with full-wave rectification. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, wobei jede Stufe der Hochspannungskaskade (600) eine Reihenschaltung mehrerer Dioden und eine Reihenschaltung mehrerer Kondensatoren umfasst, die als diskrete Bauelemente ausgebildet sind.Device according to Claim 15 or 16 , wherein each stage of the high-voltage cascade (600) comprises a series connection of several diodes and a series connection of several capacitors, which are designed as discrete components. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die Ansteuerschaltung (120) ferner eine Impedanzanpassungsschaltung (252) beinhaltet, die zwischen die beiden Ausgänge der sekundärseitigen Spule (1218) des Transformators (220) der Ansteuerschaltung (120) und die Eingänge der Hochspannungskaskade (600) geschalten ist, wobei die Impedanzanpassungsschaltung (252) eingerichtet ist, die Impedanz zwischen Leistungsschaltern der Ansteuerschaltung (120), dem Transformator (220) und der Hochspannungskaskade (600) aneinander anzupassen.Device according to one of the Claims 14 until 17 , wherein the control circuit (120) further includes an impedance matching circuit (252) which is connected between the two outputs of the secondary-side coil (1218) of the transformer (220) of the control circuit (120) and the inputs of the high-voltage cascade (600), the impedance matching circuit (252) is set up to adapt the impedance between power switches of the control circuit (120), the transformer (220) and the high-voltage cascade (600) to one another. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Ansteuerschaltung (120) ferner eine Eingangsstufe umfasst, die an die Gleichspannungsquelle (110) angeschlossen ist, wobei die Eingangsstufe eine Gleichtaktdrossel (1102) und/oder einen Filter (1104) umfasst, die eingerichtet sind, leitungsgebundene Störungen des Transformators (220) zu dämpfen und/oder den aus der Gleichspannungsquelle (110) in die Ansteuerschaltung (120) fließenden Strom zu begrenzen.Device according to one of the Claims 1 until 18 , wherein the control circuit (120) further comprises an input stage which is connected to the DC voltage source (110), the input stage being a common mode choke (1102) and/or a filter (1104) which is designed to attenuate conducted interference from the transformer (220) and/or to limit the current flowing from the DC voltage source (110) into the control circuit (120). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Ansteuerschaltung (120) ferner eine Eingangsstufe umfasst, die einen Filter umfasst, wobei der Ausgang des Filters eine von der Niederspannung der Gleichspannungsquelle (110) abgeleitete Gleichspannung zur Verfügung stellt, mit der die primärseitigen Spulen (1206, 1212) des Transformators (220) der Ansteuerschaltung (120) beaufschlagt werden.Device according to one of the Claims 1 until 19 , wherein the control circuit (120) further comprises an input stage which comprises a filter, the output of the filter providing a direct voltage derived from the low voltage of the direct voltage source (110), with which the primary-side coils (1206, 1212) of the transformer ( 220) of the control circuit (120). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 umfassend eine Platine (1400) auf der die Ansteuerschaltung (120) mit diskreten Komponenten auf implementiert ist, wobei die Ansteuerschaltung (129) einen Niederspannungsteil (210) und einen Hochspannungsteil (250) aufweist, wobei die Platine (1400) sich in eine Längsrichtung und Querrichtung erstreckt, und die Platine (1400) einen oberen Bereich, in dem der Hochspannungsteil (250) der Ansteuerschaltung (120) implementiert ist und einen unteren Bereich, in dem der Niederspannungsteil (250) der Ansteuerschaltung (120) implementiert ist, aufweist; wobei ein Transformator (220) der Ansteuerschaltung (120), der den Übergang zwischen Niederspannungsteil (210) und Hochspannungsteil (250) der Ansteuerschaltung (120) definiert, in Längsrichtung an einer Seite der Platine (1400) in einem Grenzbereich (1506) zwischen dem oberen Bereich und dem unteren Bereich der Platine (1400) angeordnet ist, und im verbleibenden Teil der Platine (1400) die Platine (1400) im Grenzbereich (1506) einen sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitz (1510) in der Platine (1400) aufweist, der den oberen Bereich der Platine (1400) vom unteren Bereich der Platine (1400) trennt, um den Pfad für Kriechströme zwischen dem Hochspannungsteil (250) der Ansteuerschaltung (120) und dem Niederspannungsteil (210) der Ansteuerschaltung (120) zu verlängern und/oder Funkenüberschlag vom Hochspannungsteil (250) der Ansteuerschaltung (120) in den Niederspannungsteil (210) der Ansteuerschaltung (120) zu unterbinden.Device according to one of the Claims 1 until 20 comprising a circuit board (1400) on which the control circuit (120) is implemented with discrete components, the control circuit (129) having a low-voltage part (210) and a high-voltage part (250), the circuit board (1400) extending in a longitudinal direction and Transverse direction extends, and the circuit board (1400) has an upper region in which the high-voltage part (250) of the control circuit (120) is implemented and a lower region in which the low-voltage part (250) of the control circuit (120) is implemented; wherein a transformer (220) of the control circuit (120), which defines the transition between the low-voltage part (210) and high-voltage part (250) of the control circuit (120), in the longitudinal direction on one side of the circuit board (1400) in a border area (1506) between the is arranged in the upper region and the lower region of the board (1400), and in the remaining part of the board (1400), the board (1400) has a longitudinally extending slot (1510) in the board (1400) in the boundary region (1506), which separates the upper area of the circuit board (1400) from the lower area of the circuit board (1400) in order to extend the path for leakage currents between the high-voltage part (250) of the control circuit (120) and the low-voltage part (210) of the control circuit (120) and / or to prevent arcing from the high-voltage part (250) of the control circuit (120) into the low-voltage part (210) of the control circuit (120). Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Ansteuerschaltung (120) eine Hochspannungskaskade (600) umfasst, die im oberen Bereich der Platine (1400) mittels diskreter Bauelemente realisiert ist, wobei die Hochspannungskaskade (600) aus einer Vielzahl von Kondensatoren und Dioden besteht, wobei ein Teil der Kondensatoren in einem Kondensatoren-Streifen (1516) an einem oberen Rand des oberen Bereichs der Platine (1400) angeordnet und ein anderer Teil der Kondensatoren in einem sich in Längsrichtung erstreckenden Kondensatoren-Streifen (1516) an einem unteren Rand des oberen Bereichs der Platine (1400), der sich neben dem sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitz (1510) in der Platine (1400) befindet, angeordnet sind; und wobei die Dioden der Hochspannungskaskade (600) in mehreren sich in Querrichtung erstreckenden Dioden-Streifen (1518) zwischen dem unteren Rand und dem oberen Rand des oberen Bereichs der Platine (1400) angeordnet sind, wobei die Platine (1400) zwischen den jeweiligen Dioden-Streifen (1518) und den Kondensatoren-Streifen (1516) am unteren Rand und am oberen Rand des oberen Bereichs Aussparungen (1524) aufweist, um Kriechströme zwischen den Dioden und Kondensatoren der Hochspannungskaskade (600) der Ansteuerschaltung (120) zu verhindern.Device according to Claim 21 , wherein the control circuit (120) comprises a high-voltage cascade (600), which is implemented in the upper region of the circuit board (1400) by means of discrete components, the high-voltage cascade (600) consisting of a large number of capacitors and diodes, some of the capacitors being in a capacitor strip (1516) arranged at an upper edge of the upper region of the circuit board (1400) and another part of the capacitors in a longitudinally extending capacitor strip (1516) at a lower edge of the upper region of the circuit board (1400) , which is located next to the longitudinally extending slot (1510) in the circuit board (1400); and wherein the diodes of the high voltage cascade (600) are arranged in a plurality of transversely extending diode strips (1518) between the lower edge and the upper edge of the upper region of the circuit board (1400), the circuit board (1400) being between the respective diodes -Strip (1518) and the capacitor strip (1516) has recesses (1524) at the bottom edge and at the top edge of the upper area in order to prevent leakage currents between the diodes and capacitors of the high-voltage cascade (600) of the control circuit (120). Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei in jedem Streifen Gruppen aus diskreten Dioden in einer zickzackförmigen Anordnung in Reihe geschaltet sind, wobei sich zwischen den einzelnen diskreten Dioden der Gruppen von den Aussparungen (1524) ausgehende Schlitze in der Platine (1400) erstrecken, um Kriechströme zwischen den diskreten Dioden zu verhindern.Device according to Claim 22 , wherein in each strip groups of discrete diodes are connected in series in a zigzag arrangement, with slots in the circuit board (1400) extending from the recesses (1524) extending between the individual discrete diodes of the groups in order to prevent leakage currents between the discrete diodes impede. Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei die Anoden und Kathoden der diskreten Dioden in den Gruppen sich in Längsrichtung erstrecken und die von den Aussparungen (1524) ausgehenden Schlitze sich ebenfalls in Längsrichtung in der Platine (1400) erstrecken.Device according to Claim 23 , wherein the anodes and cathodes of the discrete diodes in the groups extend longitudinally and the slots extending from the recesses (1524) also extend longitudinally in the circuit board (1400). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei die Kondensatoren gruppenweise in den Kondensatoren-Streifen (1516) am unteren Rand und am oberen Rand des oberen Bereichs angeordnet sind, wobei die Platine (1400) zwischen den beiden Polen eines jeden diskreten Kondensators (414, 416) einen sich in Querrichtung erstreckenden Schlitz aufweist, um Kriechströme zwischen den beiden Polen der diskreten Kondensatoren zu verhindern.Device according to one of the Claims 22 until 24 , wherein the capacitors are arranged in groups in the capacitor strips (1516) at the lower edge and at the upper edge of the upper region, the circuit board (1400) extending in the transverse direction between the two poles of each discrete capacitor (414, 416). Has slot to prevent leakage currents between the two poles of the discrete capacitors. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei einer der Dioden-Streifen (1518) in Längsrichtung neben dem Transformator (220) angeordnet ist, und die Platine (1400) einen sich in Querrichtung erstreckenden Schlitz aufweist, der sich zwischen dem einen Dioden-Streifen (1518) und dem Transformator (220) erstreckt, um Kriechströme zwischen den Dioden des einen Dioden-Streifens (1518) und den sekundärseitigen Anschlüssen des Transformators (220) im Hochspannungsteil (250) der Ansteuerschaltung (120) zu verhindern.Device according to one of the Claims 22 until 25 , wherein one of the diode strips (1518) is arranged in the longitudinal direction next to the transformer (220), and the circuit board (1400) has a transversely extending slot which is between the one diode strip (1518) and the transformer ( 220) extends to prevent leakage currents between the diodes of one diode strip (1518) and the secondary-side connections of the transformer (220) in the high-voltage part (250) of the control circuit (120). Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei von dem sich in Querrichtung erstreckenden Schlitz ausgehend zwischen den benachbarten diskreten Dioden des einen Dioden-Streifens (1518) Schlitze in der Platine (1400) in Längsrichtung sich erstrecken, um Kriechströme zwischen den diskreten Dioden des einen Dioden-Streifens (1518) zu verhindern.Device according to Claim 26 , wherein starting from the transversely extending slot between the adjacent discrete diodes of the one diode strip (1518), slots in the circuit board (1400) extend in the longitudinal direction in order to prevent leakage currents between the discrete diodes of the one diode strip (1518). impede. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 27, wobei in dem unteren Bereich der Platine (1400) die Platine (1400) auf einer Ausgangsseite der Hochspannungskaskade (600) einen weiteren Schlitz aufweist, der im Wesentlichen zumindest abschnittsweise parallel zu dem sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitz (1510) in der Platine (1400), der den oberen Bereich der Platine (1400) vom unteren Bereich der Platine (1400) trennt, verläuft.Device according to one of the Claims 22 until 27 , wherein in the lower region of the circuit board (1400), the circuit board (1400) has a further slot on an output side of the high-voltage cascade (600), which is essentially at least partially parallel to the longitudinally extending slot (1510) in the circuit board (1400 ), which separates the upper area of the board (1400) from the lower area of the board (1400). Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei sich der weitere Schlitz ausgehend von einem die Platine (1400) auf der Ausgangsseite der Hochspannungskaskade (600) begrenzenden Rand im unteren Bereich der Platine (1400) weg erstreckt.Device according to Claim 28 , wherein the further slot extends away from an edge in the lower region of the circuit board (1400) that delimits the circuit board (1400) on the output side of the high-voltage cascade (600). Ansteuerschaltung (120) zur Verwendung in einer Vorrichtung, insbesondere einem Raumluftreiniger (1), zum Behandeln von Luft, wobei die Ansteuerschaltung (120) eingerichtet ist, eine Gleichspannung im Hochspannungsbereich an die Emissionsnadeln (9) einer Emissionselektrode (7) und eine Gegenelektrode (5) eines Elektroabscheiders (3) der Vorrichtung anzulegen, um ein Gleichstromplasma zwischen der Emissionselektrode (7) und der Gegenelektrode (5) zu erzeugen, wobei die Ansteuerschaltung (120) einen Regelkreis (122) aufweist, der eingerichtet ist, die Ausgangsleistung der Ansteuerschaltung (120) basierend auf einem gemessenen Wert eines durch die Emissionselektrode (7) über das Gleichstromplasma zur Gegenelektrode (5) des Elektroabscheiders (3) zum gemeinsamen Referenzpotential der Ansteuerschaltung (120) fließenden Gleichstroms relativ zu dem Referenzstromwert auf einen Arbeitspunkt einzustellen, bei dem eine Funkenentladung des Gleichstromplasmas zwischen den Emissionsnadeln (9) der Emissionselektrode (7) und der Gegenelektrode (5) verhindert wird, wobei der Regelkreis (122) eine Strommesseinheit (256) enthält, wobei die Strommesseinheit (256) den durch die Emissionselektrode (7) über das Gleichstromplasma zur Gegenelektrode (5) des Elektroabscheiders (3) zum gemeinsamen Referenzpotential der Ansteuerschaltung (120) fließenden Gleichstrom misst, und der Regelkreis (122) eine Regeleinheit (214) enthält, die den gemessenen Wert des fließenden Gleichstroms von der Strommesseinheit (256) erhält und ein Steuersignal erzeugt, wobei die Regeleinheit (214) eingerichtet ist, die Frequenz des Steuersignals basierend auf dem gemessenen Wert des durch die Emissionsnadeln (9) der Emissionselektrode (7) über das Gleichstromplasma zur Gegenelektrode (5) des Elektroabscheiders (3) zum gemeinsamen Referenzpotential der Ansteuerschaltung (120) fließenden Gleichstroms und dem Referenzstromwert zu variieren, um den zum gemeinsamen Referenzpotential der Ansteuerschaltung (120) und des Elektroabscheiders (3) fließenden Gleichstrom auf den Referenzstromwert zu regeln.Control circuit (120) for use in a device, in particular a room air purifier (1), for treating air, the control circuit (120) being set up to supply a direct voltage in the high-voltage range to the emission needles (9) of an emission electrode (7) and a counter electrode ( 5) to create an electrical separator (3) of the device in order to generate a direct current plasma between the emission electrode (7) and the counter electrode (5), wherein the control circuit (120) has a control circuit (122) which is set up to control the output power of the control circuit (120) based on a measured value of a signal transmitted through the emission electrode (7) via the direct current plasma to the counter electrode (5) of the electrical separator (3). to set the common reference potential of the control circuit (120) flowing direct current relative to the reference current value to an operating point at which a spark discharge of the direct current plasma between the emission needles (9) of the emission electrode (7) and the counter electrode (5) is prevented, wherein the control circuit (122) contains a current measuring unit (256), the current measuring unit (256) measuring the direct current flowing through the emission electrode (7) via the direct current plasma to the counter electrode (5) of the electrical separator (3) to the common reference potential of the control circuit (120). , and the control circuit (122) contains a control unit (214) which receives the measured value of the flowing direct current from the current measuring unit (256) and generates a control signal, the control unit (214) being set up to control the frequency of the control signal based on the measured value of the to vary the direct current flowing through the emission needles (9) of the emission electrode (7) via the direct current plasma to the counter electrode (5) of the electrical separator (3) to the common reference potential of the control circuit (120) and the reference current value in order to vary the direct current flowing to the common reference potential of the control circuit (120) and the electric separator (3) to regulate the direct current flowing to the reference current value. Ansteuerschaltung (120) nach Anspruch 30, wobei die Ansteuerschaltung (120) einen Transformator (220) und eine mit einer sekundärseitigen Spule (1218) des Transformators (220) verbundene Hochspannungskaskade (600) aufweist, um die Niederspannung der Gleichspannungsquelle (110) oder eine davon abgeleitete Gleichspannung in die Hochspannung zu wandeln, wobei die Strommesseinheit (256) den Gleichstrom an einem Mittelabgriff eines Spannungsteilers misst, wobei der Spannungsteiler auf einer Seite mit der sekundärseitigen Spule (1218) des Transformators (220) verbunden ist und auf der anderen Seite mit der Gegenelektrode (5) des Elektroabscheiders (3) und dem Referenzpotential der Ansteuerschaltung (120) verbunden ist.Control circuit (120). Claim 30 , wherein the control circuit (120) has a transformer (220) and a high-voltage cascade (600) connected to a secondary-side coil (1218) of the transformer (220) in order to convert the low voltage of the DC voltage source (110) or a DC voltage derived therefrom into the high voltage convert, the current measuring unit (256) measuring the direct current at a center tap of a voltage divider, the voltage divider being connected on one side to the secondary-side coil (1218) of the transformer (220) and on the other side to the counter electrode (5) of the electrical separator (3) and the reference potential of the control circuit (120). Ansteuerschaltung (120) nach einem der Ansprüche 30 bis 31, wobei die Ansteuerschaltung (120) zudem wie die Ansteuerschaltung der Vorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 20 ausgebildet ist.Control circuit (120) according to one of the Claims 30 until 31 , wherein the control circuit (120) is also like the control circuit of the device according to one of Patent claims 1 until 20 is trained. Platine (1400) auf der eine Ansteuerschaltung (120) nach einem der Ansprüche 30 bis 32 mit diskreten Komponenten auf implementiert ist.Circuit board (1400) on which a control circuit (120) according to one of the Claims 30 until 32 is implemented with discrete components. Verwendung einer Ansteuerschaltung (120) nach einem der Ansprüche 30 bis 32 oder einer Platine (1400) nach Anspruch 33 in einem Raumluftreiniger (1), wobei der Raumluftreiniger (1) einen Elektroabscheider (3) mit einer Emissionselektrode (7), die aus einer Mehrzahl von Emissionsnadeln (9) gebildet ist und einer zu den Emissionsnadeln (9) in Abstand ausgebildeten Gegenelektrode (5), die von einer Flüssigkeit zumindest teilweise benetzt, vorzugsweise umspült ist, umfasst.Use of a control circuit (120) according to one of the Claims 30 until 32 or a circuit board (1400). Claim 33 in a room air purifier (1), the room air cleaner (1) having an electrical separator (3) with an emission electrode (7) which is formed from a plurality of emission needles (9) and a counter electrode (5) which is formed at a distance from the emission needles (9). ), which is at least partially wetted, preferably surrounded by a liquid. Vorrichtung, insbesondere Raumluftreiniger (1), zum Behandeln von Luft, umfassend: einen Elektroabscheider (3) mit einer Emissionselektrode (7), die aus einer Mehrzahl von Emissionsnadeln (9) gebildet ist, und einer zu den Emissionsnadeln (9) in Abstand ausgebildeten Gegenelektrode (5), die von einer Flüssigkeit, zumindest teilweise benetzt, vorzugsweise umspült ist; und eine Steuereinheit, welche den Elektroabscheider (3) betreibt; wobei die Steuereinheit eine Ansteuerschaltung (120) umfasst, die eingerichtet ist, eine Gleichspannung im Hochspannungsbereich an die Emissionsnadeln (9) der Emissionselektrode (7) und die Gegenelektrode (5) des Elektroabscheiders (3) anzulegen, um ein Gleichstromplasma zwischen der Emissionselektrode (7) und der Gegenelektrode (5) zu erzeugen, wobei die Ansteuerschaltung (120) einen Regelkreis (122) aufweist, der eingerichtet ist, die Ausgangsleistung der Ansteuerschaltung (120) basierend auf einem gemessenen Wert eines durch die Emissionselektrode (7) über das Gleichstromplasma zur Gegenelektrode (5) des Elektroabscheiders (3) zum gemeinsamen Referenzpotential der Ansteuerschaltung (120) fließenden Gleichstroms relativ zu dem Referenzstromwert auf einen Arbeitspunkt einzustellen, bei dem eine Funkenentladung des Gleichstromplasmas zwischen den Emissionsnadeln (9) der Emissionselektrode (7) und der Gegenelektrode (5) verhindert wird, wobei der Regelkreis (122) weiter umfasst: eine Regeleinheit (214), die den gemessenen Wert des fließenden Gleichstroms von der Strommesseinheit (256) erhält und ein Steuersignal erzeugt, wobei die Regeleinheit (214) eingerichtet ist, die Frequenz des Steuersignals basierend auf dem gemessenen Wert des durch die Emissionsnadeln (9) der Emissionselektrode (7) über das Gleichstromplasma zur Gegenelektrode (5) des Elektroabscheiders (3) zum gemeinsamen Referenzpotential der Ansteuerschaltung (120) fließenden Gleichstroms und dem Referenzstromwert zu variieren, um den zum gemeinsamen Referenzpotential der Ansteuerschaltung (120) und des Elektroabscheiders (3) fließenden Gleichstrom auf den Referenzstromwert zu regeln.Device, in particular room air cleaner (1), for treating air, comprising: an electrical separator (3) with an emission electrode (7), which is formed from a plurality of emission needles (9), and one which is spaced apart from the emission needles (9). Counter electrode (5), which is at least partially wetted, preferably surrounded by a liquid; and a control unit which operates the electrical separator (3); wherein the control unit is a control circuit (120), which is set up to apply a direct voltage in the high-voltage range to the emission needles (9) of the emission electrode (7) and the counter electrode (5) of the electrostatic precipitator (3) in order to create a direct current plasma between the emission electrode (7) and the counter electrode ( 5), wherein the control circuit (120) has a control circuit (122) which is set up to control the output power of the control circuit (120) based on a measured value of a through the emission electrode (7) via the direct current plasma to the counter electrode (5) of the Electrical separator (3) to set the direct current flowing to the common reference potential of the control circuit (120) relative to the reference current value to an operating point at which a spark discharge of the direct current plasma between the emission needles (9) of the emission electrode (7) and the counter electrode (5) is prevented, whereby the control circuit (122) further comprises: a control unit (214) which receives the measured value of the flowing direct current from the current measuring unit (256) and generates a control signal, the control unit (214) being set up to determine the frequency of the control signal based on the measured To vary the value of the direct current flowing through the emission needles (9) of the emission electrode (7) via the direct current plasma to the counter electrode (5) of the electrical separator (3) to the common reference potential of the control circuit (120) and the reference current value in order to vary the value of the direct current flowing to the common reference potential of the control circuit (120). 120) and the electric separator (3) to regulate the direct current flowing to the reference current value. Vorrichtung nach Anspruch 35, wobei der Regelkreis (122) eine Strommesseinheit (256) enthält, wobei die Strommesseinheit (256) den durch die Emissionselektrode (7) über das Gleichstromplasma zur Gegenelektrode (5) des Elektroabscheiders (3) zum gemeinsamen Referenzpotential der Ansteuerschaltung (120) fließenden Gleichstrom misst.Device according to Claim 35 , wherein the control circuit (122) contains a current measuring unit (256), the current measuring unit (256) measuring the direct current flowing through the emission electrode (7) via the direct current plasma to the counter electrode (5) of the electrical separator (3) to the common reference potential of the control circuit (120). measures. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 36, wobei die Ansteuerschaltung (120) benachbart der Emissionselektrode (7) und insbesondere distal zur Gegenelektrode (5) angeordnet ist.Device according to one of the Claims 35 until 36 , wherein the control circuit (120) is arranged adjacent to the emission electrode (7) and in particular distal to the counter electrode (5). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 37, wobei die Steuereinheit und/oder die Ansteuerschaltung (120) einen Ventilator (27) antreibt.Device according to one of the Claims 35 until 37 , wherein the control unit and / or the control circuit (120) drives a fan (27). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 38, wobei die Ansteuerschaltung (120) zudem wie die Ansteuerschaltung der Vorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 29 ausgebildet ist und/oder die Ansteuerschaltung (120) mittels einer Platine (1400) nach Anspruch 33 realisiert ist.Device according to one of the Claims 35 until 38 , wherein the control circuit (120) is also like the control circuit of the device according to one of Patent claims 1 until 29 is designed and / or the control circuit (120) by means of a circuit board (1400). Claim 33 is realized.
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