DE202008001162U1

DE202008001162U1 - Netzgerät

Info

Publication number: DE202008001162U1
Application number: DE202008001162U
Authority: DE
Original assignee: Zippy Technology Corp
Current assignee: Zippy Technology Corp
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2018-01-26

Abstract

Netzgerät bzw. Netzteil mit der Möglichkeit zur Veränderung einer Umwandlungswirkungsgradkurve, das eine elektrische Eingangsenergie aufnimmt und diese in eine elektrische Ausgangsenergie zum Antrieb bzw. Betreiben wenigstens einer Last (7) umwandelt, wobei sich eine Umwandlungswirkungsgradkurve durch das Leistungsverhältnis der elektrischen Eingangs- und Ausgangsenergie ergibt, und wobei das Netzgerät eine die elektrische Eingangsenergie in eine elektrische Betriebsenergie modulierende Leistungsfaktor-Korrektureinheit (2), eine das freischaltende Periodensignal erzeugende Pulsbreitenmodulationseinheit (5) und eine vom freischaltenden Periodensignal angetriebene, elektrische Energieumwandlungseinheit (3) umfasst, derart, dass die elektrische Energieumwandlungseinheit (3) die elektrische Betriebsenergie in die elektrische Ausgangsenergie umwandelt, dadurch gekennzeichnet, dass entweder die Leistungsfaktor-Korrektureinheit (2) oder die Pulsbreitenmodulationseinheit (5) an eine Wirkungsgrad-Stelleinheit (6) angeschlossen ist, wobei die Leistungsfaktor-Korrektureinheit (2) oder die Pulsbreitenmodulationseinheit (5) von der Wirkungsgrad-Stelleinheit (6) derart steuerbar ist, dass die Umwandlungswirkungsgradkurve in direktem Verhältnis zu der von der Last verbrauchten Gesamtleistung steht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Netzgerät mit der Möglichkeit zur Veränderung der Umwandlungswirkungsgradkurve, insbesondere ein Netzgerät, welches eine veränderliche Ausgangseffizienz durch die Einstellung der Betriebsparameter von dem Benutzer gestattet.
Angesichts der verschiedenen Energiepolitik in unterschiedlichen Ländern entsprechen die Netzgeräte heutzutage in der Regel der 80-Plus-Verordnung, um eine landesübergreifende Absatzmöglichkeit zu geben. Die 80-Plus-Verordnung schreibt bei Netzgeräten vor, dass bei 20, 50 und 100 Prozent elektrischer Nennleistung des Energiespenders das Verhältnis der Ausgangswirkleistung zur Eingangswirkleistung (nachfolgend wird als Wirkungsgrad genannt) von 80 Prozent nicht unterschritten werden darf. Zur Erhöhung der Konkurrenzfähigkeit der Netzgeräte bestreben sich die Hersteller mit der Übereinstimmung der Verordnung sowie der Steigerung des Wirkungsgrads. Beim Gestalten eines herkömmlichen Netzgerätes ist es üblich, dass ein optimaler Wirkungsgrad aufgrund der vorgegebenen Betriebsparameter ausgelegt wird. Beispielsweise ist die 80-Plus-Verordnung von einem Netzgerät A eingehalten, dessen optimaler Wirkungsgrad bei einem prozentualen Richtwert von 50 Prozent elektrischer Nennleistung erreicht wird. Bei der 60 Prozent Nennleistung ist der höchste Wirkungsgrad des Netzgerätes A zu erreichen, während ein Wirkungsgrad von 80 Prozent nur eingehalten wird, wenn die 60 Prozent Nennleistung überschritten bzw. unterschritten wird. Kommt das Netzgerät für eine leichte Dauerlast zum Einsatz (das heißt, das Netzgerät lange Zeit eine Leistung liefert, die weniger ist als die 60 Prozent Nennleistung), kann lediglich ein Wirkungsgrad von 80 Prozent von dem Netzgerät eingehalten werden, was zu einem Verlust führt, da das Netzgerät nicht mit seinem optimalen Wirkungsgrad in Betrieb ist. Umgekehrt würde ein Netzgerät B einer schweren Dauerbelastung ausgesetzt, (dabei trifft eine langzeitige Leistung über die 40 Prozent Nennleistung auf), dessen optimaler Wirkungsgrad bei 40 Prozent Nennleistung zu erreichen ist, könnte nur ein Wirkungsgrad von 80 Prozent von dem Netzgerät B eingehalten werden. Wie vorstehend beschrieben werden herkömmlichen Netzgeräten aufgrund der verschiedenen Betriebsparametervorgaben beim Gestalten unterschiedliche optimale Wirkungsgrade aufgeprägt. Da der Wirkungsgrad festgelegt und in der Anwendung lastunabhängig ist, kann das Netzgerät häufig nicht mit seinem max. Wirkungsgrad eingesetzt werden.
Im Hinblick auf Nachteile des vorstehenden Netzgerätes, dass eine Anpassung an verschiedene Lasten wegen eines festgelegten optimalen Wirkungsgrads nicht möglich ist, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Netzgerät bzw. ein Netzteil (Spannungsversorgung) mit der Möglichkeit zur Modifikation der Umwandlungswirkungsgradkurve zu schaffen, welches eine Anpassungsfähigkeit an verschiedene Lasten durch eine Modifikation des optimalen Wirkungsgrads mittels der Einstellung der Betriebsparameter des Netzgerätes gestattet.
Diese Aufgabe ist gelöst mit einem erfindungsgemäßen Netzgerät bzw. Netzteil mit der Möglichkeit zur Veränderung der Umwandlungswirkungsgradkurve, welches eine elektrische Eingangsenergie aufnimmt und diese in eine elektrische Ausgangsenergie zum Antrieb wenigstens einer Last umwandelt, wobei sich eine Umwandlungswirkungsgradkurve durch das Leistungsverhältnis der elektrischen Eingangs- und Ausgangsenergie ergibt. Das Netzgerät umfasst eine die elektrische Eingangsenergie in eine elektrische Betriebsenergie modulierende Leistungsfaktor-Korrektureinheit, eine das freischaltende Periodensignal erzeugende Pulsbreitenmodulationseinheit und eine vom freischaltenden Periodensignal angetriebene, elektrische Energieumwandlungseinheit. Entweder die Leistungsfaktor-Korrektureinheit oder die Pulsbreitenmodulationseinheit ist an eine Wirkungsgrad-Stelleinheit angeschlossen, wobei die Leistungsfaktor-Korrektureinheit oder die Pulsbreitenmodulationseinheit von der Wirkungsgrad-Stelleinheit derart steuerbar ist, dass die Umwandlungswirkungsgradkurve in direktem Verhältnis zu der von der Last verbrauchten Gesamtleistung steht. Auf diese Wiese ist das Netzgerät stets mit dem optimalen Umwandlungswirkungsgrad in Betrieb, um eine Energieeinsparung zu erzielen.
Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Netzgerätes mit der Möglichkeit zur Veränderung der Umwandlungswirkungsgradkurve,
2 eine erste Umwandlungswirkungsgradkurve eines erfindungsgemäßen Netzgerätes mit der Möglichkeit zur Veränderung der Umwandlungswirkungsgradkurve,
3 eine zweite Umwandlungswirkungsgradkurve eines erfindungsgemäßen Netzgerätes mit der Möglichkeit zur Veränderung der Umwandlungswirkungsgradkurve, und
4 eine dritte Umwandlungswirkungsgradkurve eines erfindungsgemäßen Netzgerätes mit der Möglichkeit zur Veränderung der Umwandlungswirkungsgradkurve.
Anhand der 1 ist ein Schaltblockdiagramm eines erfindungsgemäßen Netzgerätes mit der Möglichkeit zur Veränderung der Umwandlungswirkungsgradkurve dargestellt, welches eine Filter-Gleitrichter-Einheit 1, eine Leistungsfaktor-Korrektureinheit 2, eine Pulsbreitenmodulationseinheit 5, eine elektrische Energieumwandlungseinheit 3 und eine Rückführungseinheit 4 aufweist. Die elektrische Energie wird von der Filter-Gleitrichter-Einheit 1 aufgenommen, gefiltert und gleichgerichtet, während die Leistungsfaktor-Korrektureinheit 2 ein Spannungspotential für die elektrische Betriebsenergie bestimmt, wobei die elektrische Eingangsenergie nach diesem Spannungspotential in die elektrische Betriebsenergie moduliert wird. Ein Periodensignal wird zum Antrieb der elektrischen Energieumwandlungseinheit 3 von der Pulsbreitenmodulationseinheit 5 erzeugt, mit der die elektrische Betriebsenergie in elektrische Ausgangsenergie umgewandelt wird, um die Last 7 anzutreiben. Eine Umwandlungswirkungsgradkurve ergibt sich durch das Leistungsverhältnis der elektrischen Eingangs- und Ausgangsenergie, wenn die Last 7 von dem Netzgerät gespeist wird. Zur Bestimmung der von der Last verbrauchten Gesamtleistung wird ein Rückführsignal aus elektrischer Eingangsenergie von einer im Netzgerät vorgesehenen Rückführungseinheit 4 erfasst. Ferner ist das Netzgerät noch mit einer Wirkungsgrad-Stelleinheit 6 ausgestattet, an die entweder die Leistungsfaktor-Korrektureinheit 2 oder die Pulsbreitenmodulationseinheit 5 angeschlossen ist. Außerdem lässt sich die Leistungsfaktor-Korrektureinheit 2 oder die Pulsbreitenmodulationseinheit 5 von der Wirkungsgrad-Stelleinheit 6 derart ansteuern, dass die Umwandlungswirkungsgradkurve in direktem Verhältnis zu der von der Last verbrauchten Gesamtleistung steht.
Zur Veränderung der bei Einspeisung in die Last 7 erzeugten Umwandlungswirkungsgradkurve ändert die Wirkungsgrad-Stelleinheit 6 nach dem Auslösen das von der Leistungsfaktor-Korrektureinheit 2 bestimmte Spannungspotential für die elektrische Betriebsenergie oder die Freischaltungsperiode, mit der die Pulsbreitenmodulationseinheit 5 das Periodensignal erzeugt. Mit dem aus der Rückführungseinheit 4 auskommenden Rückführsignal lässt sich die von der Last 7 verbrauchte Gesamtleistung von der Wirkungsgrad-Stelleinheit 6 ermitteln, die anhand der von der Last 7 verbrauchten Gesamtleistung die Umwandlungswirkungsgradkurve derart verändert, dass die Umwandlungswirkungsgradkurve unmittelbar an die von der Last verbrauchte Gesamtleistung angepasst wird. Auf diese Weise ist es zu erzielen, dass der Umwandlungswirkungsgrad durch die Modifikation des Umwandlungswirkungsgrads auf den optimalen Wirkungsgrad geregelt wird, wenn eine Last 7 angetrieben wird.
In 2 ist eine nicht modifizierte Umwandlungswirkungsgradkurve eines erfindungsgemäßen Netzgerätes gezeigt, wobei der optimale Wirkungsgrad des Netzgerätes bei ca. 50 Prozent Nennleistung erreicht wird. Angenommen, dass die Nennleistung 1000 W beträgt, dann tritt der optimale Wirkungsgrad bei der Auslastung von 500 W auf. Beträgt eine Gesamtleistung 300 W, die von einer von dem Netzgerät angetriebenen Last verbraucht wird, lässt sich die Leistungsfaktor-Korrektureinheit 2 oder die Pulsbreitenmodulationseinheit 5 von der Wirkungsgrad-Stelleinheit anhand des Rückführsignals derart ansteuern, dass die in der 3 dargestellte Umwandlungswirkungsgradkurve nach der Modifikation in direktem Verhältnis zu der von der Last verbrauchten Gesamtleistung steht. Wie sich aus 4 ergibt, beim einer die von der Last verbrauchte Gesamtleistung von 700 W kann die Wirkungsgrad-Stelleinheit 6 als an die Leistungsfaktor-Korrektureinheit 2 oder an die Pulsbreitenmodulationseinheit 5 angeschlossener veränderlicher Widerstand bzw. als Kombination aus einem Multischalter mit einer Vielzahl von verschiedenen Impedanzen ausgeführt sein, wobei veränderliche Impedanzwerte durch das mittels Auslösen des Multischalters erfolgende Umschalten von verschiedenen Impedanzen erzeugt werden. Auf weitere Erläuterung der Schaltkreise mit veränderlichen Impedanzen sei hier verzichtet, da sie Stand der Technik sind. Mit der Gestaltung lässt sich die Umwandlungswirkungsgradkurve des erfindungsgemäßen Netzgerätes der Last 7 entsprechend modifizieren, indem die Leistungsfaktor-Korrektureinheit 2 oder die Pulsbreitenmodulationseinheit 5 mit verschiedenen Impedanzen zu regulieren ist, was ermöglicht, dass das Netzgerät zur Einsparung elektrischer Energie im Bereich des optimalen Wirkungsgrads arbeitet.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Netzgerät bzw. Netzteil mit der Möglichkeit zur Veränderung der Umwandlungswirkungsgradkurve, welches eine elektrische Eingangsenergie aufnimmt und diese in eine elektrische Ausgangsenergie zum Antrieb wenigstens einer Last 7 umwandelt, wobei sich eine Umwandlungswirkungsgradkurve durch das Leistungsverhältnis der elektrischen Eingangs- und Ausgangsenergie ergibt. Das Netzgerät umfasst eine die elektrische Eingangsenergie in eine elektrische Betriebsenergie modulierende Leistungsfaktor-Korrektureinheit 2, eine das freischaltende Periodensignal erzeugende Pulsbreitenmodulationseinheit 5 und eine vom freischaltenden Periodensignal angetriebene, elektrische Energieumwandlungseinheit 3. Entweder die Leistungsfaktor-Korrektureinheit 2 oder die Pulsbreitenmodulationseinheit 5 ist an eine Wirkungsgrad-Stelleinheit angeschlossen, wobei die Leistungsfaktor-Korrektureinheit oder die Pulsbreitenmodulationseinheit von der Wirkungsgrad-Stelleinheit derart steuerbar ist, dass die Umwandlungswirkungsgradkurve in direktem Verhältnis zu der von der Last verbrauchten Gesamtleistung steht. Auf diese Wiese ist das Netzgerät stets mit dem optimalen Umwandlungswirkungsgrad in Betrieb, um zu vermeiden, dass das herkömmliche Netzgerät nicht in der Lage ist, die Ausgangswirkungsgradkurve zu verstellen, wie dies beim Stand der Technik meist der Fall ist.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf ein Beispiel beschrieben wurde, welches derzeit als praktikabelste und bevorzugte Ausführungsform betrachtet wird, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Im Gegenteil sollen verschiedene Modifikationen und ähnliche Anordnungen abgedeckt werden, deren Merkmale im Schutzbereich der beigefügten Ansprüche liegen.

Claims

Netzgerät bzw. Netzteil mit der Möglichkeit zur Veränderung einer Umwandlungswirkungsgradkurve, das eine elektrische Eingangsenergie aufnimmt und diese in eine elektrische Ausgangsenergie zum Antrieb bzw. Betreiben wenigstens einer Last (7) umwandelt, wobei sich eine Umwandlungswirkungsgradkurve durch das Leistungsverhältnis der elektrischen Eingangs- und Ausgangsenergie ergibt, und wobei das Netzgerät eine die elektrische Eingangsenergie in eine elektrische Betriebsenergie modulierende Leistungsfaktor-Korrektureinheit (2), eine das freischaltende Periodensignal erzeugende Pulsbreitenmodulationseinheit (5) und eine vom freischaltenden Periodensignal angetriebene, elektrische Energieumwandlungseinheit (3) umfasst, derart, dass die elektrische Energieumwandlungseinheit (3) die elektrische Betriebsenergie in die elektrische Ausgangsenergie umwandelt, dadurch gekennzeichnet, dass entweder die Leistungsfaktor-Korrektureinheit (2) oder die Pulsbreitenmodulationseinheit (5) an eine Wirkungsgrad-Stelleinheit (6) angeschlossen ist, wobei die Leistungsfaktor-Korrektureinheit (2) oder die Pulsbreitenmodulationseinheit (5) von der Wirkungsgrad-Stelleinheit (6) derart steuerbar ist, dass die Umwandlungswirkungsgradkurve in direktem Verhältnis zu der von der Last verbrauchten Gesamtleistung steht.
Netzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannungspotential für die elektrische Betriebsenergie von der Leistungsfaktor-Korrektureinheit (2) bestimmt ist, um die elektrische Eingangsenergie in die elektrische Betriebsenergie zu modulieren, wobei die Leistungsfaktor-Korrektureinheit (2) zum Bestimmen des Spannungspotentials an eine Wirkungsgrad-Stelleinheit (6) angeschlossen ist.
Netzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsbreitenmodulationseinheit (5) an eine Wirkungsgrad-Stelleinheit (6) angeschlossen ist, um die Freischaltungsperiode des freischaltenden Periodensignals festzustellen.
Netzgerät nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkungsgrad-Stelleinheit (6) als veränderlicher Widerstand ausgeführt ist.
Netzgerät nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkungsgrad-Stelleinheit (6) sich aus einem Multischalter und einer Vielzahl von verschiedenen Impedanzen ergibt, wobei veränderliche Impedanzwerte durch Umschalten der Vielzahl von Impedanzen mittels Auslösung des Multischalters bereitgestellt werden können.