DE202008015578U1

DE202008015578U1 - Kapazitives Netzgerät

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Publication number: DE202008015578U1
Application number: DE202008015578U
Authority: DE
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2007-11-27
Filing date: 2008-11-24
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2018-11-25
Also published as: US20100232193A1; US8730689B2; KR20100094536A; ES2939554T3; CN201378800Y; RU2520258C2; BRPI0820395A2; WO2009069055A1; EP2068433A1; MX2010005691A; CN101874342A; RU2010126074A; JP5654353B2; EP2215708B1; JP2011505111A; EP2215708A1

Abstract

Kapazitives Netzgerät, das Folgendes umfasst:
– einen Eingangsteil (10) mit Eingangsklemmen (Ln, Nt) zur Verbindung mit einer AC-Netzstromversorgung und einer kapazitiven Kopplung,
– einen Gleichrichterteil (20), der über die kapazitive Kopplung mit den Eingangsklemmen (Ln, Nt) gekoppelt ist, und
– einen Ausgangsteil (30), der mit dem Gleichrichterteil gekoppelt ist, wobei der Ausgangsteil Folgendes umfasst:
– Ausgangsklemmen (V+, V–) zum Schaffen einer Ausgangsspannung an einer Last,
– eine erste Kette mit einer Ladespeichereinrichtung (C2), und
– eine zweite Kette, vorgesehen parallel zu der ersten Kette, mit einer die Ausgangsspannung begrenzenden Einrichtung (D5) und einer DC-leitenden Reihenimpedanz (Zdc),
– wobei das kapazitive Netzgerät weiterhin eine Einschaltstrombegrenzungseinrichtung (R1) aufweist,
wobei die Ausgangsklemmen (V+, V–) mit betreffenden Klemmen der die Ausgangsspannung begrenzenden Einrichtung (D5) verbunden sind, und die DC-leitende Reihenimpedanz (Zdc) einen Widerstandsanteil mit einem Widerstandswert von wenigstens 0,2mal einem Widerstandswert der ersten Kette aufweist.

Description

GEBIET DER NEUERUNG
Die vorliegende Neuerung bezieht sich auf ein kapazitives Netzgerät. Die vorliegende Neuerung bezieht sich weiterhin auf eine elektronische Anordnung mit einem kapazitiven Netzgerät.
HINTERGRUND DER NEUERUNG
Für verschiedene Haushaltsgeräte ist es nicht möglich, das ganze Gerät abzuschalten, und zwar wegen Benutzungsbequemlichkeit oder aus technischen Gründen. So ist es beispielsweise bei Video- und Audioapparatur erwünscht, dass das Gerät in der Bereitschaftslage bleibt, so dass es imstande ist, Fernsteuersignale zu empfangen und zu verarbeiten. Oder das Gerät kann eine ständig aktive Steueruhr haben, zum Aktivieren anderer Module des Geräts zu einem vorbestimmten Zeitpunkt.
Auf Grund von Vorschriften und des Wunsches nach "grünen" elektronischen Entwürfen aber sollte Bereitschaftsenergieverbrauch von Geräten auf ein Minimum beschränkt werden.
Oft wird ein kapazitives Netzgerät zur Speisung desjenigen Teils der Elektronik innerhalb des Geräts verwendet, das ständig aktiv bleiben soll. Das Gerät kann beispielsweise eine Kaffeemaschine oder eine Waschmaschine sein, die einen Mikrocontroller zur Steuerung mehrerer Funktionen des Geräts enthält. Ein kapazitives Netzgerät hat einen niedrigeren Anschaffungspreis als andere Netzgeräte, wie beispielsweise ein herkömmlicher Transformator oder ein Schaltnetzteil. Beispiele eines kapazitiven Netzgeräts sind in US2006/0034109A1 beschrieben worden. In einem kapazitiven Netzgerät funktioniert eine Kapazität als eine Impedanz, die einen Spannungsabfall von der Netzspeisespannung auf eine von dem Gerät zu verwendende Spannung verursacht. Da der Strom durch die Kapazität gegenüber der Spannung der Kapazität um 90° in der Phase verschoben ist, verbraucht das kapazitive Netzgerät selber im Wesentlichen keine Energie. In der Praxis ist es schwierig, das kapazitive Netzgerät derart zu entwerfen, dass die Phasenverschiebung genau 90° beträgt, da zusätzliche Randbedingungen berücksichtigt werden müssen. Eine dieser Bedingungen ist, dass der Einschaltstrom des Geräts, der auftritt, wenn das Gerät an das Netz angeschlossen wird oder mit Hilfe eines Netzschalters eingeschaltet wird, auf einen Wert begrenzt wird, bei dem Beschädigung des Netzgeräts vermieden wird. Außerdem soll berücksichtigt werden, dass Spitzenspannungen in der Netzspannung auftreten können, die Werte von 2 bis 3 KV erreichen können. Es soll vermieden werden, dass Abweichungen zu sehr als Schwankungen in die von dem Netzgerät gelieferte Spannung weiter wirken und dadurch unerwünschte Situationen verursachen können. In einem Gerät, wie oben genannt, könnte dies beispielsweise passieren, wenn die Schwankungen in der von dem kapazitiven Netzgerät gelieferten Spannung den Mikrocontroller beschädigen. Meistens umfasst das kapazitive Netzgerät einen Einschaltstrombegrenzer, meistens in Form eines Reihenwiderstandes, der den Einschaltstrom reduziert. Als negativer Nebeneffekt aber verbraucht dieser Reihenwiderstand Energie.
ZUSAMMENFASSUNG DER NEUERUNG
Es ist erwünscht, derartige Leistungsverluste zu reduzieren. Die vorliegende Neuerung wird durch die Hauptansprüche definiert. Die Unteransprüche definieren vorteilhafte Ausführungsformen.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Neuerung umfasst ein kapazitive Netzgerät

– einen Eingangsteil mit Eingangsklemmen zur Verbindung mit einer AC-Netzstromversorgung und einer kapazitiven Kopplung,
– einen Gleichrichterteil, der über die kapazitive Kopplung mit den Eingangsklemmen gekoppelt ist, und
– einen Ausgangsteil, der mit dem Gleichrichterteil gekoppelt ist, wobei der Ausgangsteil Folgendes umfasst:
– Ausgangsklemmen zum Schaffen einer Ausgangsspannung an einer Last,
– eine erste Kette mit einer Ladespeichereinrichtung, und
– eine zweite Kette, vorgesehen parallel zu der ersten Kette und mit einer die Ausgangsspannung begrenzenden Einrichtung, und eine DC-leitende Reihenimpedanz,
– wobei das kapazitive Netzgerät weiterhin eine Einschaltstrombegrenzungseinrichtung aufweist,

Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Neuerung enthält eine elektronische Anordnung

– einen Speiseeingang zur Verbindung mit einer Netzstromversorgung,
– das oben genannte kapazitive Netzgerät, das mit dem genannten Speiseeingang gekoppelt ist, und
– eine erste Funktionseinheit, die von dem genannten kapazitiven Netzgerät mit Energie versehen wird.

Da die zweite Kette eine DC-leitende Reihenimpedanz aufweist, mit einem Widerstandswert R von wenigstens 0,2mal einem Widerstandswert der ersten Kette, wird die der Einschaltstrombegrenzungseinrichtung zugeordnete Spannung verringert. Auf entsprechende Art und Weise ist ein höherer Einschaltstrom erlaubt, ohne dass dadurch weder die Ausgangsspannungsbegrenzungseinrichtung noch irgendeine mit den Ausgangsklemmen gekoppelte Schaltungsanordnung beschädigt wird. Überraschenderweise ist in einer vorteilhaften Ausführungsform ein noch kleinerer Wert der Impedanz der DC-leitenden Impedanz (beispielsweise 2,2 Ohm) aufgetreten um es zu ermöglichen, einen Widerstandswert, der zur Einschaltstrombegrenzung verwendet wird, um viel mehr als den Wert der DC-leitenden Impedanz zu erniedrigen, beispielsweise von 270 Ohm, notwendig beim Fehlen der DC-leitenden Impedanz, zur Vermeidung davon, dass zu hohe Spitzenspannungen an dem Ausgang auftreten, auf nur 100 Ohm beim Vorhandensein der DC-leitenden Impedanz von 2,2 Ohm, ohne dass dadurch die Gefahr zu hoher Spitzenspannungen entsteht. Je niedriger der Einschaltwiderstand, umso geringer die Verlustleistung, dies ermöglicht eine reduzierte widerstandsfähige Einschaltstrombegrenzung, und dadurch eine reduzierte Verlustleistung des kapazitiven Netzgeräts, ohne dass eine robustere Dimensionierung der Spannungsbegrenzungseinrichtung erforderlich ist. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die DC-leitende Reihenimpedanz sogar einen Widerstandswert haben, der wesentlich niedriger ist als der Widerstandswert der Einschaltstrombegrenzungseinrichtung, was zu einer wesentlichen Reduktion der verbrauchten Leistung führt.
Da die Ausgangsklemmen mit betreffenden Klemmen der die Ausgangsspannung begrenzenden Einrichtung verbunden sind, wird die Ausgangsspannung dennoch durch die die Ausgangsspannung begrenzende Einrichtung, beispielsweise eine Zenerdiode, genau bestimmt, was nicht der Fall wäre, wenn die Ausgangsklemmen mit der Reihenschaltung aus der die Ausgangsspannung begrenzenden Einrichtung und der DC-leitenden Reihenimpedanz, da in dem Fall der Strom durch die Reihenimpedanz zu einem unerwünschten zusätzlichen Ausgangsspannungsanteil führen würde.
In der aus US2006/0034109A1 bekannten Anordnung dient die Kette mit der Zenerdiode DZ3 und dem Reihenwiderstand R3 lediglich zur Steuerung des Schalters M. Darin wird nicht beschrieben, dass diese Zenerdiode von Spannung befreit werden sollte durch Umgehung eines Teils des Einschaltstroms zu dem Speicherkondensator C. Es wird auch nicht beschrieben, welchen Wert der Widerstand R3 haben sollte um diesen Effekt in einem ausreichenden Umfang zu erreichen um die Zenerdiode zu schützen. Auch sind, wie in DE19754239A1 , die Ausgangsklemmen mit der Reihenschaltung aus der Zenerdiode und dem Reihenwiderstand verbunden.
In der Praxis können Schaltungselemente, die für die Ladungsspeichermöglichkeit verwendet werden, Schwankungen in dem inneren Widerstand haben. Dementsprechend kann es notwendig sein, Schaltungselemente abzulehnen, wenn sie einen Wert für den inneren Widerstand haben, der höher ist als ihr Nennwert, wenn das Verhältnis zwischen dem Widerstandswert der DC-leitenden Reihenimpedanz (Zdc) und dem entworfenen Wert des inneren Widerstandes nahe bei 0,2 gewählt wird.
Vorzugsweise hat deswegen die DC-leitende Reihenimpedanz (Zdc) einen Widerstandswert R von wenigstens dem zehnfachen Widerstandswert der ersten Kette. Auf diese Weise wird die Applikation in einem Massenfertigungsprozess, wobei in der Praxis Schwankungen in den Kennlinien der Schaltungselemente auftreten, erleichtert.
Der maximale Widerstandswert der DC-leitenden Reihenimpedanz (Zdc) ist abhängig von der Applikation, die von dem kapazitiven Netzgerät geliefert wird. Um zu erreichen, dass die Reduktion der Verlustleistung wesentlich ist, sollte der maximale Widerstandswert höchstens der Widerstandswert einer Einschaltstrombegrenzungseinrichtung sein. Wenn aber die von dem kapazitiven Netzgerät gelieferte Applikation unter bestimmten Umständen einen hohen Spitzenstrom für den Betrieb erfordert, kann es erwünscht sein, dass der maximale Widerstandswert höchstens dem 0,1fachen Widerstandswert einer Einschaltstrombegrenzungseinrichtung entspricht. Die DC-leitende Reihenimpedanz kann beispielsweise ein Widerstandselement sein, kann aber auf alternative Art und Weise ein komplexerer Widerstand sein, beispielsweise ein induktives Element in Reihe mit einem Widerstandselement. Der Widerstandswert der ersten Kette kann durch einen expliziten Reihenwiderstand in der ersten Kette, durch einen inneren Widerstand eines kapazitiven Elementes, das die Ladungsspeichermöglichkeit bildet, oder durch beide bestimmt werden.
Die Einschaltstrombegrenzungseinrichtung kann eine Impedanz in Form eines Widerstandselementes sein, kann aber auf alternative Weise eine komplexere Impedanz sein, beispielsweise ein Widerstandselement in Reihe mit einem induktiven Element. Die Impedanz ist als Reihenimpedanz zwischen einer Eingangsklemme und der Ladungsspeichermöglichkeit vorgesehen. Die Reihenimpedanz kann ein teil des Eingangsteils sein, beispielsweise in einer Strecke, die mit einer der Eingangsklemmen gekoppelt ist, beispielsweise in Reihe mit einer kapazitiven Kopplung, kann aber auch auf alternative Art und Weise ein Teil des Gleichrichterteils sein, oder kann zwischen dem Gleichrichterteil und dem Ausgangsteil vorgesehen sein. Die Einschaltstrombegrenzungseinrichtung braucht nicht eine einzelne Impedanz zu sein, sondern kann auch eine Anzahl Impedanzen an den oben angegebenen Stellen enthalten. In dem Fall ist der Widerstand der Einschaltstrombegrenzungseinrichtung die Summe der Widerstandswerte der Impedanzen, die in Reihe in der Strecke von einer ersten Klemme der Eingangsklemmen über den Ladungsspeicherkondensator zu der zweiten Klemme der Eingangsklemmen vorgesehen sind. Die kapazitive Kopplung kann eine kapazitive Reihenimpedanz in einer Kette von einer ersten Eingangsklemme zu dem Gleichrichterteil, in einer Kette von einer zweiten Eingangsklemme zu dem Gleichrichterteil oder in beiden sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Diese und andere Aspekte werden anhand der Zeichnung detailliert beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines kapazitiven Netzgeräts nach der vorliegenden Neuerung,
2 eine Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines kapazitiven Netzgeräts nach der vorliegenden Neuerung,
3 eine Darstellung einer dritten Ausführungsform eines kapazitiven Netzgeräts nach der vorliegenden Neuerung,
4 eine Darstellung einer vierten Ausführungsform eines kapazitiven Netzgeräts nach der vorliegenden Neuerung,
5 eine Darstellung einer elektronischen Anordnung mit einem kapazitiven Netzgerät nach der vorliegenden Neuerung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der nachfolgenden detaillierten Beschreibung werden spezifische Einzelheiten beschrieben, damit ein gutes Verständnis der vorliegenden Neuerung geschaffen wird. Es dürfte dem Fachmann aber einleuchten, dass die vorliegende Neuerung ohne diese spezifischen Einzelheiten verwirklicht werden kann. In anderen Fällen sind durchaus bekannte Verfahren, Prozeduren und Bauteile nicht detailliert beschrieben worden, damit Aspekte der vorliegenden Neuerung nicht verschleiert werden.
Ein einzelnes Bauelement oder eine andere Einheit kann die Funktionen verschiedener in den Schutzansprüchen genannten Items erfüllen. Die bloße Tatsache dass bestimmte Maßnahmen in untereinander verschiedenen Schutzansprüchen beschrieben sind, bedeutet nicht, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht mit Vorteil angewandt werden könnte. Bezugszeichen in den Schutzansprüchen sollen nicht als den Bereich der Neuerung begrenzend betrachtet werden.
Es dürfte einleuchten, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element gekoppelt bezeichnet wird, dieses Element unmittelbar mit dem anderen Element gekoppelt sein kann, aber auf alternative Weise können zwischen liegende Elemente zwischen dem genannten Element und dem anderen Element vorhanden sein. Wenn dagegen ein Element als verbunden bezeichnet wird, gibt es keine zwischen liegende Elemente. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der ganzen Beschreibung entsprechende Elemente. Der hier verwendete Ausdruck "und/oder" umfasst jede und alle Kombinationen eines oder mehrerer der assoziierten aufgeführten Items.
Es dürfte einleuchten, dass obschon der Begriff, erste, zweite, dritte usw. hier benutzt werden kann um mehrere Elemente, Bauteile, Gebiete, Schichten und/oder Teile zu beschreiben, diese Elemente, Bauteile, Gebiete, Schichten und/oder Teile nicht auf diese Ausdrücke beschränkt werden sollen. Diese Begriffe werden nur zum Unterscheiden eines Elementes, Bauteils oder Teils von einem anderen Element, Bauteil oder Teilgebiet, Schicht oder Teil. Auf diese Weise könnte ein erstes Element, ein erster Bauteil oder Teil, wie nachstehend beschrieben, im Rahmen der Lehre der vorliegenden Neuerung als zweites Element, als zweiten Bauteil oder Teil bezeichnet werden.
Wenn nicht anders definiert, haben alle Begriffe (einschließlich technische und wissenschaftliche Ausdrücke), wie hier benutzt, die gleiche Bedeutung, wie von einem Fachmann in dem Bereich, zu dem die vorliegende Neuerung gehört, verstanden. Es dürfte weiterhin einleuchten, dass Begriffe, wie diejenigen, die in üblichen Wörterbüchern verwendet werden, derart interpretiert werden sollen, als eine Bedeutung, entsprechend der Bedeutung im Kontext des betreffenden Fachgebietes und soll nicht in idealisiertem oder übermäßig formalem Sinne interpretiert werden, es sei denn, dass dies hier ausdrücklich definiert ist.
1 zeigt schematisch ein kapazitives Netzgerät mit einem Eingangsteil 10, einem Gleichrichterteil 20 und einem Ausgangsteil 30, sowie mit einer Einschaltstrombegrenzungseinrichtung R1.
Der Eingangsteil umfasst eine erste und eine zweite Eingangsklemme Ln, Nt zur Verbindung mit einer AC-Netzspeisung und eine kapazitive Kopplung C1.
Der Gleichrichterteil 20 ist über die kapazitive Kopplung mit den Eingangsklemmen (Ln, Nt) gekoppelt. Der Gleichrichterteil 20 dient zum Schaffen eines gleichgerichteten Stromes zu dem Ausgangsteil 30.
Der Ausgangsteil 30, gekoppelt mit dem Gleichrichterteil, umfasst eine erste und eine zweite Ausgangsklemme V+, V–, zum Schaffen einer Ausgangsspannung an einer Last. Der Ausgangsteil 30 umfasst weiterhin eine erste Kette mit einer Ladungsspeichereinrichtung C2, und eine zweite Kette mit einer Spannungsbegrenzungseinrichtung D5, vorgesehen parallel zu der ersten Kette.
Das kapazitive Netzgerät umfasst weiterhin eine Einschaltstrombegrenzungseinrichtung R1. Die Einschaltstrombegrenzungseinrichtung kann beispielsweise eine Impedanz in Reihe mit der kapazitiven Kopplung sein, kann aber auch in einem anderen Teil des kapazitiven Netzgeräts vorgesehen sein.
Die zweite Kette umfasst eine DC-leitende Reihenimpedanz Zdc. Die DC-leitende Impedanz Zdc hat einen Widerstandswert R von wenigstens dem 0,2fachen Widerstandswert Ri der ersten Kette. Der Widerstandswert Ri der ersten Kette kann durch einen genau angegebenen Reihenwiderstand in der ersten Kette, durch einen inneren Widerstand eines kapazitiven Elementes, das die Ladungsspeichereinrichtung bildet, oder durch beide bestimmt werden.
2 zeigt mehr detailliert eine Ausführungsform eines kapazitiven Netzgeräts nach der vorliegenden Neuerung.
In der dargestellten Ausführungsform ist die erste Eingangsklemme Ln über ein Widerstandselement R1 und ein kapazitives Element C1 mit einem ersten Eingangsknotenpunkt N1 des Gleichrichterteils gekoppelt. Das Widerstandselement R1 funktioniert als eine Einschaltstrombegrenzungseinrichtung und das kapazitive Element C1 funktioniert als eine kapazitive Kopplung zwischen den Eingangsklemmen des Eingangsteils 10 und dem Gleichrichterteil 20. Die zweite Eingangsklemme Nt ist unmittelbar mit einem zweiten Eingangsknotenpunkt N2 des Gleichrichterteils gekoppelt. Auf alternative Art und Weise kann zwischen der zweiten Eingangsklemme Nt und dem zweiten Eingangsknotenpunkt N2 ein kapazitives Element vorgesehen werden, oder es kann in der Kette von der Eingangsklemme zu dem Knotenpunkt N1 und in der Kette von der anderen Eingangsklemme zu dem Knotenpunkt N2 ein kapazitives Element vorgesehen sein. Das Widerstandselement R2 funktioniert als eine Entladungseinrichtung. Bei Abschaltung der Netzspeisung entlädt sich das kapazitive Element C1 über die Entladungseinrichtung R2. Die ist für Geräte, bei denen das kapazitive Netzgerät durch einen Stecker mit dem Netz gekoppelt ist relevant, um zu vermeiden, dass der Benutzer einen Elektroschock erfährt, wenn er die Speisung von dem Netz entkoppelt. Die Entladungseinrichtung kann entfallen, beispielsweise wenn das kapazitive Netzgerät durch eine feste Verbindung mit dem Netz gekoppelt ist.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Gleichrichterteil 20 ein an sich bekannter Zweiweggleichrichter D1–D4, dessen Ausgänge mit Eingangsknotenpunkten N3, N4 des Ausgangsteils 30 gekoppelt sind.
Der Ausgangsteil 30 hat eine erste Kette, welche die Eingangsknotenpunkte N3, N4 des Ausgangsteils mit der Ladungsspeichereinrichtung C2 überbrückt. Obschon nicht explizit dargestellt, wird die Ladungsspeichereinrichtung C2 einen inneren Reihenwiderstand Ri haben.
Die zweite Kette umfasst eine Spannungsbegrenzungseinrichtung D5 und ist parallel zu der ersten Kette vorgesehen. Die zweite Kette umfasst eine DC-leitende Reihenimpedanz Zdc mit einem Widerstandswert von wenigstens dem 0,2fachen Widerstandswert Ri der ersten Kette.
3 zeigt mehr detailliert eine weitere Ausführungsform. In der hier dargestellten Ausführungsform ist der Gleichrichterteil 20 ein durch die Dioden D1, D2 gebildeter Einweggleichrichter. In der dargestellten Ausführungsform ist die Einschaltstrombegrenzungseinrichtung eine Widerstandsimpedanz R1, vorgesehen in einem ersten Zweig des Eingangsteils 10, in Reihe mit der kapazitiven Kopplung C1. Auf alternative Art und Weise kann sie in dem zweiten Zweig vorgesehen sein, der mit der Eingangsklemme Nt gekoppelt ist, oder jeder dieser Zweige kann eine Einschaltbegrenzungsimpedanz haben. Die Einschaltstrombegrenzungseinrichtung R1 braucht nicht ein Teil des Eingangsteils 10 zu sein, sondern kann auf alternative Weise einen Teil des Gleichrichterteils 20 bilden, beispielsweise wenn an die Stelle A eingefügt, oder einen Teil des Ausgangsteils 30, wenn an die Stelle C eingefügt. Eine Einschaltstrombegrenzungseinrichtung kann eine Kombination einer Einschaltstrombegrenzungsimpedanz an der Stelle A oder C in Kombination mit weiteren Einschaltstrombegrenzungsimpedanzen an der Stelle D und/oder E aufweisen um auch ein Gleichrichterelement D1 in dem Gleichrichterteil zu schützen. Das Widerstandswert der Eingangsstrombegrenzungseinrichtung wäre in diesem Fall die Summe der Widerstandswerte der Impedanzen R1, A, C und B, vorgesehen in Reihe in einer Strecke von einer ersten Klemme der Eingangsklemmen Ln über den Ladungsspeicherkondensator C2 zu der zweiten Klemme der Eingangsklemmen Nt.
Eine Einschaltstrombegrenzungsimpedanz kann eine Impedanz in Form eines Widerstandselementes sein, es kann aber auf alternative Weise eine komplexere Impedanz, beispielsweise ein Widerstandselement in Reihe mit einem induktiven Element sein.
4 zeigt eine alternative Version der Ausführungsform nach 3, wobei der Gleichrichterteil eine Spannung mit umgekehrter Polarität liefert.
Die vorliegende Neuerung wurde beispielsweise auf Basis der in 4 dargestellten Ausführungsform unter Verwendung der nachfolgenden Bauteile implementiert:
D1 und D2 sind 2N4007,
R1 ist 100 Ohm
C1 ist 470 nF
C2 ist 470 μF mit einem inneren Widerstand von 100 mOhm
D3 ist BZX84C5V1 (5.1 V Zenerdiode)
Zdc = R3 = 2,2 Ohm.
Die Wirkungsweise des kapazitiven Netzgeräts wurde mit der Wirkungsweise eines ersten herkömmlichen Netzgeräts, d. h. mit einem Widerstand R3 von 0 Ohm, sowie mit der Wirkungsweise eines zweiten herkömmlichen Netzgeräts verglichen, bei dem ebenfalls die DC-leitende Reihenimpedanz Zdc fehlte, das aber einen höheren Wert von 270 Ohm für den Widerstand der Einschaltstrombegrenzungseinrichtung R1 hat.
Die Bereitschaftsspeisung der neuen Schaltungsanordnung ist 0,3 Watt gegenüber 0,5 Watt für die zweite herkömmliche Schaltungsanordnung. Folglich wird die Verlustleistung wesentlich reduziert.
Mit einem Anstieg von 2 kV und mit einem Wert von R3 gleich 0 Ohm wurde eine Spannung von 6,5 V an dem Ausgang V+, V– der Speisung während des Anstiegs beobachtet. Dies ist in der Praxis zu hoch, beispielsweise für eine Last mit einem Mikrocontroller in der Schaltungsanordnung.
Wenn R3 auf 2,3 Ohm angestiegen ist steigt die Ausgangsspannung während eines Anstiegs von 2 kV nur auf 5,5 V, was für den Mikrocontroller akzeptierbar ist.
Dementsprechend hat der Widerstandswert der DC-leitenden Reihenimpedanz (Zdc) einen Widerstandsanteil mit einem Widerstandswert von wenigstens dem 0,2fachen Widerstandswert (100 mOhm) von C2 der ersten Kette. Insbesondere hat die DC-leitende Reihenimpedanz (Zdc) einen Widerstandsanteil mit einem Widerstandswert von wenigstens dem 10fachen Widerstandswert (100 mOhm) von C2 der ersten Kette.
Insbesondere hat die DC-leitende Impedanz Zdc einen Widerstandsanteil R3 mit einem Widerstandswert von höchstens dem 0,1fachen Widerstandswert der Einschaltstrombegrenzungseinrichtung R1 (100 Ohm).
5 zeigt eine elektronische Anordnung mit einem Speiseeingang 101, 102 zur Verbindung mit einer Netzspeisung Ln, Nt. Die elektronische Anordnung hat ein kapazitives Netzgerät 110 nach der vorliegenden Neuerung, das mit dem genannten Speiseeingang 101, 102 gekoppelt ist. Eine erste Funktionseinheit 140 mit den Modulen 142, 144 wird von dem genannten kapazitiven Netzgerät 110 gespeist.
In der dargestellten Ausführungsform hat die elektronische Anordnung ein zweites Netzgerät 120, das über eine Schalteinrichtung 105 mit dem Speiseeingang 101, 102 gekoppelt ist. Eine zweite Funktionseinheit 130 wird von dem Netzgerät 120 gespeist.
Insbesondere die erste Funktionseinheit 140 steuert die Schalteinrichtung.
In der dargestellten Ausführungsform ist die elektronische Anordnung ein Haushaltsgerät, hier eine Kaffeemaschine. Die erste Funktionseinheit 140 ist eine Benutzerschnittstelle mit einem Mikrocontroller 142 und einer Wiedergabeanordnung 144, die ständig aktiv ist. Wenn der Benutzer die Anordnung angibt, beispielsweise durch Betätigung eines Knopfes, oder durch ein Signal von einer Fernsteuerung 160, benutzt der Mikrocontroller ein Steuersignal Ctrl zur Steuerung des Schalters 105, beispielsweise eines Triacs oder eines anderen Halbleiter-Schaltelementes, zum Einschalten des zweiten Netzgeräts 120 und auf diese Weise die zweite Funktionseinheit 130 zu aktivieren, die beispielsweise ein Heizelement in der Kaffeemaschine ist.
Auf alternative Weise kann die elektronische Anordnung ein anderes Konsumentengerät sein, beispielsweise ein Video- oder Audiogerät, worin der Hauptfunktionsteil des Geräts, beispielsweise eine Aufzeichnungs- oder Wiedergabeeinrichtung durch eine ständig aktivierte Schaltuhr aktiviert wird.
Die hier verwendete Terminologie ist nur zur Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll die vorliegende Neuerung nicht begrenzen. Es sei bemerkt, dass die oben genannten Ausführungsformen die vorliegende Neuerung illustrieren statt begrenzen und dass der Fachmann imstande sein wird, im Rahmen der beiliegenden Schutzansprüche viele alternative Ausführungsformen zu entwerfen. In der Beschreibung sollen die Singularformen "ein" und "eine" auch die Pluralformen umfassen, es sei denn, dass der Kontext deutlich anders angibt. Es dürfte weiterhin einleuchten, dass die Begriffe "umfassen" und/oder "enthalten", wenn in der Beschreibung verwendet, das Vorhandensein genannter Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Anteile spezifizieren, nicht aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung eines oder mehrerer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente, Anteile und/oder Gruppen davon ausschließen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 2006/0034109 A1 [0004, 0010]
- DE 19754239 A1 [0010]

Claims

Kapazitives Netzgerät, das Folgendes umfasst: – einen Eingangsteil (10) mit Eingangsklemmen (Ln, Nt) zur Verbindung mit einer AC-Netzstromversorgung und einer kapazitiven Kopplung, – einen Gleichrichterteil (20), der über die kapazitive Kopplung mit den Eingangsklemmen (Ln, Nt) gekoppelt ist, und – einen Ausgangsteil (30), der mit dem Gleichrichterteil gekoppelt ist, wobei der Ausgangsteil Folgendes umfasst: – Ausgangsklemmen (V+, V–) zum Schaffen einer Ausgangsspannung an einer Last, – eine erste Kette mit einer Ladespeichereinrichtung (C2), und – eine zweite Kette, vorgesehen parallel zu der ersten Kette, mit einer die Ausgangsspannung begrenzenden Einrichtung (D5) und einer DC-leitenden Reihenimpedanz (Zdc), – wobei das kapazitive Netzgerät weiterhin eine Einschaltstrombegrenzungseinrichtung (R1) aufweist, wobei die Ausgangsklemmen (V+, V–) mit betreffenden Klemmen der die Ausgangsspannung begrenzenden Einrichtung (D5) verbunden sind, und die DC-leitende Reihenimpedanz (Zdc) einen Widerstandsanteil mit einem Widerstandswert von wenigstens 0,2mal einem Widerstandswert der ersten Kette aufweist.
Kapazitives Netzgerät nach Anspruch 1, wobei die DC-leitende Impedanz (Zdc) einen Widerstandsanteil mit einem Widerstandswert von wenigstens dem 10fachen Widerstandswert der ersten Kette aufweist.
Kapazitives Netzgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die DC-leitende Impedanz (Zdc) einen Widerstandsanteil mit einem Widerstandswert von höchstens dem 0,1fachen Widerstandswert der Einschaltstrombegrenzungseinrichtung (R1) aufweist.
Elektronische Anordnung, die Folgendes umfasst: – einen Speiseeingang (101, 102) zur Verbindung mit einer Netzstromversorgung, – ein kapazitives Netzgerät (110) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekoppelt mit dem genannten Speiseeingang, und – eine erste Funktionseinheit (140), die durch das genannte kapazitive Netzgerät gespeist wird.
Elektronische Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein zweites Netzgerät (120), das über eine Schalteinrichtung (105) mit dem Speiseeingang (101, 102) gekoppelt ist, und durch eine zweite Funktionseinheit (130), die durch das genannte zweite Netzgerät (120) gespeist wird.
Elektronische Anordnung nach Anspruch 5, wobei die erste Funktionseinheit (140) die Schalteinrichtung (105) steuert.