DE69503271T2

DE69503271T2 - Stromversorgungseinrichtung mit Einschaltstrombegrenzungsschaltung

Info

Publication number: DE69503271T2
Application number: DE69503271T
Authority: DE
Inventors: Frans Pansier
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1994-02-11
Filing date: 1995-01-31
Publication date: 1999-02-18
Anticipated expiration: 2015-02-01
Also published as: US5574632A; EP0667666A1; DE69503271D1; BE1008072A3; EP0667666B1; JPH07284274A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgungsanordnung zum Umwandeln einer von einem Stromversorgungsnetz gelieferten Wechselspannung in eine gewünschte Spannung, mit Gleichrichtermitteln mit Eingangsklemmen, die zum Empfangen der Wechselspannung eingerichtet sind und mit Ausgangsklemmen zum Liefern einer pulsierenden Gleichspannung, einem zu den Eingangsklemmen parallelgeschalteten ersten Kondensator, einem Inverter mit Eingangsanschlüssen, die mit dem ersten Kondensator verbunden sind, und einer zwischen einer der Ausgangsklemmen der Gleichrichtermittel und einer Elektrode des ersten Kondensators vorgesehenen Strombegrenzungsschaltung zum Beschränken eines beim Einschalten der Anordnung auftretenden Einschaltstromes, wobei diese Strombegrenzungsschaltung eine Parallelschaltung eines ersten Widerstandes und eines ersten Schaltungselementes aufweist, wobei das erste Schaltungselement dazu eingerichtet ist, beim Einschalten der Anordnung in einem elektrisch nicht-leitenden Zustand zu sein und einige Zeit nach dem Einschalten in einen elektrisch leitenden Zustand überzugehen.
Eine derartige Anordnung ist aus US-A-5 087 871 (PHD 89.183) bekannt. Der erste Widerstand dient dazu, den Strom zu beschränken, der unmittelbar nach dem Einschalten der Anordnung aus den Gleichrichtermitteln dem ersten Kondensator und den Eingangsanschlüssen des Inverters zufließen würde. Dadurch, daß der erste Kondensator beim Einschalten noch nicht aufgeladen ist, könnte dieser Strom einen sehr hohen Wert erreichen, was die Schaltungselemente der Anordnung beschädigen könnte. Kurz nach dem Einschalten ist der erste Kondensator aufgeladen und der Strom wird auf einen viel niedrigeren Wert reduziert, der dazu gebraucht wird, den Inverter im Betrieb zu halten. Der Wert dieses Stromes ist jedoch noch so groß, daß er eine unerwünschte Wärmeerzeugung in dem ersten Widerstand herbeiführen würde, wenn er ständig durch diesen Widerstand fließen würde. Deswegen wird der erste Widerstand kurz nach dem Einschalten durch das erste Schaltungselement überbrückt. In der aus dem genannten Dokument bekannten Anordnung ist das erste Schaltungsele ment ein MOSFET, der durch eine geeignete Steuerschaltung nach dem Einschalten in den leitenden Zustand gebracht werden kann. Andere bekannte Schaltungselemente, beispielsweise ein bipolarer Transistor, ein Relais oder ein Thyristor (siehe beispielsweise DE-B-25 30 350) eigen sich zu diesem Zweck ebenfalls. All diese Schaltungselemente haben jedoch den Nachteil, daß sie derart defekt geraten können, daß sie sich ständig in dem leitenden Zustand befinden. In dem Fall schließen sie den ersten Widerstand auch beim Einschalten der Anordnung kurz, so daß der Einschaltstrom nicht beschränkt wird. Der Gebraucher der Anordnung bemerkt dies erst dann, wenn der Einschaltstrom den Schaden bereits angerichtet hat, wodurch das ganze Gerät defekt wird.
Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, wobei ein ständig leitender Zustand des ersten Schaltungselementes unmittelbar zum Aussetzen der Anordnung führt, so daß der Gebraucher gezwungen wird, das erste Schaltungselement zu ersetzen, bevor der Defekt weitere Beschädigungen verursachen kann. Die erfindungsgemäße Anordnung weist dazu das Kennzeichen auf, daß Detektionsmittel vorgesehen sind zum Ermitteln des Zustandes des ersten Schaltungselementes, wobei diese Detektionsmittel mit einer Startschaltung zusammenarbeiten, die dazu eingerichtet ist, ein Startsignal für den Inverter zu erzeugen, dies alles derart, daß die Startschaltung das Startsignal nur dann erzeugen kann, wenn die Detektionsmittel ermitteln, daß das erste Schaltungselement sich in dem nicht-leitenden Zustand befindet.
Inverter brauchen im Allgemeinen eine Startspannung bzw. einen Startstrom um wirksam zu werden, entweder um die Schwingung des Inverters starten zu können (bei einer selbstschwingenden Schaltungsanordnung), oder um eine Steuer- und Regelschaltung mit Spannung versehen zu können (bei anderen Typen von Schaltungsanordnungen). Dieses Startsignal wird im Allgemeinen mit Hilfe einer Startschaltung von der von den Gleichrichtermitteln gelieferten pulsierenden Gleichspannung hergeleitet, siehe beispielsweise US-A-4 642 746 (PHD 84.327). Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann die Startschaltung nicht funktionieren, wenn das erste Schaltungselement sich in dem leitenden Zustand befindet. Die von dem Inverter ge speiste Anordnung (beispielsweise ein Fernsehempfänger) wird dann nicht funktionieren, so daß der Gebraucher gezwungen ist, diesen reparieren zu lassen.
Die Detektionsmittel können durch eine Schaltungsanordnung gebildet werden, die ermittelt, ob durch das erste Schaltungselement ein elektrischer Strom fließt. Eine derartige Schaltungsanordnung kann beispielsweise einen Verstärker enthalten, der die elektrische Spannung an einem kleinen, mit dem ersten Schaltungselement in Reihe geschalteten Widerstand verstärkt und daraus ein Steuersignal bildet, das die Startschaltung steuert. Eine Ausführungsform, bei der ein derartiger Widerstand nicht erforderlich ist, weist das Kennzeichen auf, daß die Detektionsmittel eine Reihenschaltung aus einem zweiten Schaltungselement und einem zweiten Widerstand enthalten, wobei diese Reihenschaltung zu dem ersten Kondensator parallelgeschaltet ist, wobei das zweite Schaltungselement mit dem ersten Schaltungselement derart gekoppelt ist, daß es sich nur dann in einem elektrisch leitenden Zustand befinden kann, wenn das erste Schaltungselement sich in einem elektrisch nicht-leitenden Zustand befindet, und daß die Startschaltung eine Reihenschaltung aus einem dritten Schaltungselement und einem zweiten Kondensator aufweist, wobei die Reihenschaltung einen Teil einer Verbindung zwischen einer der Eingangsklemmen der Gleichrichtermittel und dem negativen Eingangsanschluß des Inverters bildet, wobei eine Steuerelektrode des dritten Schaltungselementes mit dem Verbindungspunkt des zweiten Schaltungselementes und des zweiten Widerstandes verbunden ist, wobei der Verbindungspunkt des dritten Schaltungselementes und des zweiten Kondensators mit einem Starteingang des Inverters verbunden ist, dies alles derart, daß das dritte Schaltungselement sich in einem elektrisch leitenden Zustand befindet und ein Startstrom für den Inverter liefert, wenn das zweite Schaltungselement sich in dem elektrisch leitenden Zustand befindet.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, wobei nur einer minimale Menge Einzelteile erforderlich ist, weist das Kennzeichen auf, daß die Startschaltung mit den Detektionsmitteln kombiniert ist, wobei die kombinierte Schaltungsanordnung eine Reihenschaltung aus einem zweiten Schaltungselement und einem zweiten Kondensator aufweist, wobei diese Reihenschaltung zu dem ersten Kondensator parallelgeschaltet ist, wobei das zweite Schaltungselement derart mit dem ersten Schaltungselement gekoppelt ist, daß es sich nur dann in einem elektrisch leitenden Zustand befinden kann, wenn das erste Schaltungselement sich in dem nicht-leitenden Zustand befindet, und wobei die kombinierte Schaltungsanordnung einen Startstrom für den Inverter liefert, wenn das zweite Schaltungselement sich in dem elektrisch leitenden Zustand befindet. In dieser Ausführungsform ist die Aufgabe der Detektionsmittel in das zweite Schaltungselement aufgenommen, das zugleich einen Teil der Startschaltung bildet. Einzelne Teile für die Detektionsmittel sind also nicht erforderlich.
Eine einfache und preisgünstige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromversorgungsanordnung weist das Kennzeichen auf, daß das zweite Schaltungselement durch einen Transistor gebildet wird und daß das erste Schaltungselement in dem leitenden Zustand eine Verbindung zwischen einer Steuerelektrode und einer weiteren Elektrode dieses Transistors bildet, wobei diese weitere Elektrode derart gewählt ist, daß die Hauptstromstrecke des Transistors gesperrt ist, wenn die Steuerelektrode derart mit den Ausgangsklemmen der Gleichrichtermittel verbunden ist, daß die Steuerelektrode von den Ausgangsklemmen eine die Hauptstromstrecke öffnende Steuerspannung erhält, wenn das erste Schaltungselement sich in dem nicht-leitenden Zustand befindet.
Eine weitere Ausführungsform weist das Kennzeichen auf, daß der Transistor einen Teil einer Stromquellenschaltung bildet, die ein Teil der Startschaltung ist. Bei dieser Ausführungsform ist der von der Startschaltung gelieferte Strom unabhängig von dem augenblicklichen Wert der Netzspannung, so daß Schwankungen in der Netzspannung keinen Einfluß auf die Zeit haben, die der Inverter zum Starten braucht.
Eine schaltungstechnisch einfach verwirklichbare Ausführungsform weist das Kennzeichen auf, daß der Transistor ein bipolarer PNP-Transistor ist, dessen Emitter-Elektrode die weitere Elektrode bildet und mit der positiven Elektrode des ersten Kondensators verbunden ist und dessen Basis-Elektrode die Steuerelektrode bildet und mit den Ausgangsklemmen der Gleichrichtermittel verbunden ist, wobei zwischen der Steuerelektrode und wenigstens der negativen Ausgangsklemme ein weiterer Widerstand vorgesehen ist. Vorzugsweise ist der weitere Widerstand mit einem vierten Schaltungselement in Reihe geschaltet. Mittels des vierten Schaltungselementes kann der Inverter auf einfache Weise ausgeschaltet werden, beispielsweise um in einer Bereitschaftslage die Verlustleistung möglichst zu beschränken.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromversorgungsanordnung weist das Kennzeichen auf, daß in Reihe mit dem zweiten Schaltungselement ein Spannungsbezugselement vorgesehen ist, das dazu eingerichtet ist, erst dann elektrisch leitend zu sein, wenn die Spannung an diesem Element einen Bezugswert überschreitet. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß der Startstrom gesperrt ist, solange die Netzspannung einen durch das Spannungsbezugselement bestimmten Wert nicht überschreitet. Die Schaltungsanordnung ist dadurch auf einfache Weise gegen Unterspannung gesichert.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild mit den wesentlichen Elementen eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Stromversorgungsanordnung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Schaltungsanordnung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Stromversorgungsschaltung,
Fig. 3 eine Darstellung einer Abwandlung einer Einzelheit des in Fig. 2 dargestellten Schaltbildes,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Schaltungsanordnung eines zweiten, sehr einfachen Ausführungsbeispiels,
Fig. 5 ein Diagramm, das den Verlauf einiger Ströme und Spannungen in der in Fig. 4 dargestellten Schaltungsanordnung darstellt,
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines ausführlichen Ausführungsbeispiels.
Die in Fig. 1 blockschematisch dargestellte Stromversorgungsanordnung enthält einen Netzgleichrichter 1, beispielsweise eine bekannte Gleichrichterbrücke, mit Eingangsklemmen 3, die an das öffentliche Wechselstromnetz angeschlos sen werden können und Ausgangsklemmen 5, an denen die gleichgerichtete Wechselspannung als pulsierende Gleichspannung verfügbar ist. Ein erster Kondensator 7 ist zu den Ausgangsklemmen 5 parallelgeschaltet. Der erste Kondensator 7 ist als Pufferkondensator wirksam, an dem eine Gleichspannung mit einer relativ niedrigen Welligkeitsspannung verfügbar ist für einen an sich bekannten Inverter 9, der dazu über die Eingangsanschlüsse 11 mit den Elektroden des ersten Kondensators verbunden ist. Der Inverter 9 ist dazu eingerichtet, an den Ausgangsklemmen 13 eine oder mehrere gleich- oder Wechselspannungen zu liefern zwecks eines nicht dargestellten Geräts, beispielsweise eines Fernsehempfängers. Zwischen einer der Ausgangsklemmen 5 des Gleichrichters 1 und einer der Elektroden des ersten Kondensators 7 ist eine Strombegrenzungsschaltung vorgesehen, die aus einer Parallelschaltung eines ersten Widerstandes 15 und eines ersten Schaltungselementes 17 besteht. Das erste Schaltungselement 17 ist über einen gestrichelt angegebenen Steueranschluß 19, der mit weiteren Teilen der Schaltungsanordnung verbunden ist oder einen Teil einer (nicht dargestellten) einzelnen Steuerschaltung bildet. Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Strombegrenzungsschaltung ist in beispielsweise US-A-5 087 871 (PHD 89.183) eingehend beschrieben. In diesem Beispiel wird das erste Schaltungselement 17 durch einen MOS- FET gebildet. Ein anderes Beispiel, wobei das erste Schaltungselement 17 durch einen Thyristor gebildet ist, ist in DE-B-25 30 350 beschrieben. Auch andere bekannte Schaltungselemente, wie ein bipolarer Transistor oder ein Relais eignen sich als erstes Schaltungselement.
Beim Einschalten der Stromversorgungsanordnung ist der erste Kondensator 7 noch nicht aufgeladen, so daß ein relativ großer Strom aus dem Gleichrichter 1 zu diesem Kondensator fließen würde. Dieser Strom könnte auf einfache Weise Teile der Schaltungsanordnung beschädigen. Der erste Widerstand 15 dient nun dazu, diesen Einschaltstrom zu beschränken. Dazu ist die Steuerung des ersten Schaltungselementes 17 derart eingerichtet, daß dieses Schaltungselement sich beim Einschalten des Geräts in einem elektrisch nicht-leitenden Zustand befindet. Der Einschaltstrom ist also gezwungen, seinen Weg über den ersten Widerstand 15 zu wählen, so daß der Wert dieses Stromes durch diesen Widerstand beschränkt wird. Kurz nach dem Einschalten erhält das erste Schaltungselement 17 über den Steueranschluß 19 ein Steuersignal, wo durch es in den elektrisch leitenden Zustand Gerät. Der Strom des Gleichrichters 1 zu dem ersten Kondensator 7 kann nun über das erste Schaltungselement fließen, so daß in dem ersten Widerstand 15 keine Energie verlorengeht.
Wenn das erste Schaltungselement 17 defekt ist, wodurch es sich ständig in dem leitenden Zustand befindet, hätte die beschriebene Strombegrenzungsschaltung nicht den beabsichtigten Effekt. Dann würde ja bereits beim Einschalten des Geräts der gesamte Strom des Gleichrichters 1 über das erste Schaltungselement 17 zu dem ersten Kondensator 7 fließen, so daß der Einschaltstrom nicht beschränkt werden würde. Im Allgemeinen wird dies nicht unmittelbar zu einem Zusammenbruch des Geräts führen, so daß der Inverter 9 wirksam wird und der Gebraucher den Effekt nicht spürt. Das Gerät würde aber, wenn es einige Male auf diese Weise eingeschaltet worden ist, defkt werden durch einen zu großen Einschaltstrom, wobei ein Schaden angerichtet würde, der wesentlich teurer wäre als das rechtzeitige Ersetzen des defekten Schaltungselementes 17. Um dafür zu sorgen, daß bei dem beschriebenen Defekt an dem ersten Schaltungselement 17 der Inverter 9 nicht wirksam werden kann, so daß der Gebraucher gezwungen ist, den Defekt reparieren zu lassen, ist die Schaltungsanordnung mit Detektionsmitteln 20 zum Ermitteln des Zustandes des ersten Schaltungselementes versehen. Diese Detektionsmittel arbeiten mit einer Startschaltung 21 zusammen, die dazu eingerichtet ist, ein Startsignal für den Inverter 9 zu erzeugen und dies einem Starteingang 27 des Inverters zuzuführen. Durch diese Zusammenarbeit kann die Startschaltung 21 das Startsignal nur dann erzeugen, wenn die Detektionsmittel 20 ermitteln, daß das erste Schaltungselement 17 sich in dem nicht-leitenden Zustand befindet.
Startschaltung für Inverter sind an sich bekannt, siehe beispielsweise US-A-4 642 746 (PHD 84.327). Sie dienen dazu, beim Einschalten des Geräts aus der gleichgerichteten Wechselspannung einen Strom oder eine Spannung herzuleiten, die dem Inverter zum Starten zugeführt werden. Bei einem selbstschwingenden Inverter ist dieser Startstrom notwendig um die Schwingung zu starten und bei anderen Typen zum Liefern von Spannung zu einer Steuer- und Regelschaltung. Nach der Inbetriebsetzung des Inverters liefert dieser Inverter selber die erforderlichen Hilfsspannungen, so daß die Startschaltung nur beim Einschalten erforderlich ist. Die Detektionsmittel 20 kön nen ebenfalls eine an sich bekannte Schaltungsanordnung aufweisen, beispielsweise einen Verstärker, der beim Detektieren einer elektrischen Spannung über einen kleinen, mit dem ersten Schaltungselement 17 in Reihe geschalteten Widerstand ein Signal erzeugt, das die Startschaltung 21 außer Betrieb setzt.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der in Fig. 1 dargestellten Anordnung, wobei es nicht erforderlich ist, in Reihe mit dem ersten Schaltungselement 17 einen Widerstand anzuordnen. Die Detektionsmittel 20 enthalten in diesem Ausführungsbeispiel eine Reihenschaltung aus einem zweiten Schaltungselement 121 und einem zweiten Widerstand 122. Das zweite Schaltungselement 121 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch einen bipolaren PNP-Transistor gebildet. Andere bekannte Schaltungselemente sind jedoch auch geeignet als zweites Schaltungselement, beispielsweise ein P-MOSFET, ein Triac, ein P-MCT oder ein Gebilde aus einem PNP- Transistor 121a und einem NPN-Transistor 121b, wie in Fig. 3 dargestellt. Die Vorteile des letztgenannten Gebildes werden nachher beschrieben.
Der Transistor 121 ist mit einer Elektrode (der Emitter-Elektrode) mit dem positiven Pol des ersten Kondensators 7 verbunden, während eine andere Elektrode (die Kollektor-Elektrode) über einen zweiten Widerstand 122 mit dem negativen Pol des ersten Kondensators verbunden ist. Die als Steuerelektrode wirksame Basis- Elektrode des Transistors 121 ist mit den Ausgangsklemmen 5 des Gleichrichters 1 verbunden. Dazu ist zwischen diesen Ausgangsklemmen ein weiterer Widerstand 29 vorgesehen, der sich zwischen der negativen Ausgangsklemme 5 und der Basis- Elektrode des Transistors 121 befindet. Die Basis-Elektrode ist über eine Diode 130 mit der positiven Ausgangsklemme 5 des Gleichrichters 1 verbunden. Die Diode 130 dient dazu, zu vermeiden, daß beim Einschalten des Geräts (wenn der erste Kondensator 7 noch nicht aufgeladen ist) die ganze netzspannung an dem gesperrten Basis- Emitterübergang des Transistors 121 anliegen würde. Der Transistor 121 würde dadurch nämlich zerstört werden.
Die Startschaltung 21 enthält in diesem Ausführungsbeispiel eine Reihenschaltung aus einem dritten Schaltungselement 123 und einem zweiten Kondensator 125. Der Verbindungspunkt des dritten Schaltungselementes 123 und des zweiten Kondensators 125 ist mit dem Starteingang 27 des Inverters 9 verbunden. Das dritte Schaltungselement 123 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Anreicherungs-MOSFET. Auch hier können andere Schaltungselemente verwendet werden. Eine Steuerelektrode des dritten Schaltungselementes 123 (die Gate-Elektrode) ist mit dem Verbindungspunkt des zweiten Schaltungselementes 121 und des zweiten Widerstandes 122 verbunden.
Das erste Schaltungselement 17 bildet in dem leitenden Zustand eine direkte Verbindung zwischen der Emitter-Elektrode und der Basis-Elektrode des Transistors 121. Wenn das erste Schaltungselement 17 einwandfrei funktioniert, ist beim Einschalten des Geräts die direkte Verbindung zwischen der Basis-Elektrode und der Emitter-Elektrode des Transistors 121 unterbrochen. Dadurch wird es zwischen der Basis-Elektrode und der Emitter-Elektrode des Transistors 121 eine Spannungsdifferenz geben, wodurch dieser in den leitenden Zustand gelangt. Der Verbindungspunkt zwischen dem Transistor 121 und dem zweiten Widerstand 122 wird dadurch positiv, so daß auch die Steuerelektrode des dritten Schaltungselementes 123 positiv wird und dieses Schaltungselement in den elektrisch leitenden Zustand gelangt. Über das dritte Schaltungselement 123 und einen damit in Reihe geschalteten Strombegrenzungswiderstand 124 wird dann der Starteingang 27 des Inverters 9 mit der Eingangsklemme 3 verbunden, so daß ein Startstrom aus dem Wechselstromnetz zu dem Inverter fließt.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der in Fig. 1 dargestellten Anordnung, wobei die Aufgaben der Detektionselemente 20 und der Startschaltung 21 auf eine besonders einfache und preisgünstige Weise dadurch verwirklicht werden können, daß die beiden Schaltungsanordnungen kombiniert sind. Die kombinierte Schaltungsanordnung enthält in diesem Ausführungsbeispiel eine zu dem ersten Kondensator 7 parallelgeschaltete Reihenschaltung aus einem zweiten Schaltungselement 22, einem zweiten Widerstand 23 und einem zweiten Kondensator 25. Eine Elektrode des zweiten Kondensators 25 ist mit dem Starteingang 27 des Inverters 9 verbunden. Das zweite Schaltungselement 22 kann auf dieselbe Art und Weise wie das zweite Schaltungselement 121 des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels ausgebildet sein. Es erfüllt die Aufgabe dieses zweiten Schaltungselementes 121 sowie die des dritten Schaltungse lementes 123. Die Steuerelektrode ist über eine Diode 30, die der Diode 130 in Fig. 2 entspricht, mit der positiven Ausgangsklemme der Gleichrichtermittel 1 verbunden. Der Leitungszustand des zweiten Schaltungselementes 22 hängt auf dieselbe Weise von dem Leitungszustand des ersten Schaltungselementes ab, wie in dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel. Die Wirkungsweise der kombinierten Schaltungsanordnung wird nun anhand der Fig. 5 näher erläutert.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm, in der horizontal die Zeit t und vertikal der Wert einiger Ströme I und Spannungen V aufgetragen ist. Die durch V= bezeichnete Kurve zeigt den verlauf der gleichgerichteten netzspannung, bestehend aus Spannungsimpulse in Form halber Sinuswellen. Nach Glättung durch den ersten Kondensator 7 hat die Spannung die Form einer Gleichspannung mit einer geringen Welligkeit, wie dies durch die als V&sub1;&sub1; bezeichnete Kurve angegeben ist. Dies ist die Spannung, die den Eingangsanschlüssen des Inverters 9 angeboten wird. Die durch V&sub5; bezeichnete Kurve zeigt den Verlauf der Spannung an der positiven Ausgangsklemme 5 des Gleichrichters 1 an, wenn das erste Schaltungselement 17 sich in dem nicht-leitenden Zustand befindet. Die gleichgerichtete Wechselspannung V= erreicht einen maximalen Wert zu dem Zeitpunkt t&sub1;. Die Spannungen V&sub5; und V&sub1;&sub1; entsprechen dann dem Wert V= . Wenn V= danach sinkt, wird V&sub1;&sub1; infolge des Effektes des ersten Kondensators 7 nahezu konstant bleiben. Es tritt ein leichter Abfall auf, und zwar dadurch, daß dieser Kondensator dem Inverter 9 Strom liefert und dadurch Ladung verliert. Die Spannung V&sub5; wird am Anfang dem Abfall der Spannung V= folgen und dadurch niedriger werden als V&sub1;&sub1;. Dieser Abfall setzt sich fort, bis V&sub5; = V&sub1;&sub1; - (Vdiode + Vbe), wobei Vdiode die Diodenspannung der Diode 30 ist und Vbe die Basis-Emitterspannung des Transistors 22 ist. Zu dem Zeitpunkt t&sub2;, wo V&sub5; diesen Wert erreicht, fließt in dem Transistor 22 ein Basisstrom, wodurch die Differenz zwischen V&sub1;&sub1; und V&sub5; konstant bleibt. Dieser Zustand dauert bis der nächste Impuls von V= einen Wert erreicht, der größer ist als der aktuelle Wert von V&sub5;. Von diesem Zeitpunkt, der durch t&sub3; bezeichnet ist, folgt V&sub5; wieder dem Wert von V= . Während der Periode zwischen t&sub2; und t&sub3; ist die Basisspannung des Transistors 22 niedriger als die Emitterspannung, so daß der Transistor in den leitenden Zustand gelangt. Über den Transistor 22 und den zweiten Widerstand 23 fließt dann ein Startstrom Is zu dem Starteingang 27 des Inverters 9. Die Startschaltung ist aktiv, so lange das erste Schaltungselement 17 sich in dem nicht-leitenden Zustand befindet. Wenn das erste Schaltungselement 17 sich in dem leitenden Zustand befindet, gibt es zwischen der Basis-Elektrode und der Emitter-Elektrode des Transistors 21 eine direkte Verbindung, so daß dieser Transistor nicht in den leitenden Zustand gelangt. Dieser Zustand entsteht, wenn das erste Schaltungselement 17 über den Steueranschluß 19 ein entsprechendes Signal erhält, was geschieht, wenn der Inverter 9 im Betrieb ist. In dem Fall sorgt der Inverter selbst für die erforderlichen Hilfsspannungen um im Betrieb zu bleiben, so die Startschaltung nicht mehr erforderlich ist. Wenn aber das erste Schaltungselement 17 defekt und dadurch ständig elektrisch leitend ist, wird die Startschaltung auch beim Einschalten des Geräts nicht aktiv, so daß der Inverter 9 nicht startet. Aus dem Obenstehenden geht hervor, daß der Transistor 22 eine doppelte Funktion hat: er dient einerseits zum Detektieren des Leitungszustandes des ersten Schaltungselementes 17 (entsprechend dem Transistor 121 in Fig. 2) und andererseits zum Schaffen des Startstroms Is (entsprechend dem Transistor 123 in Fig. 2). Dadurch ist in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 die Anzahl Schaltungselemente, erforderlich zum Bauen der Detektionsmittel 20 und der Startschaltung 21 minimal.
In Fig. 5 ist deutlich sichtbar, daß der Startstrom Is die Form einer Reihe von Impulsen hat: zwischen den Zeitpunkten t&sub2; und t&sub3; hat Is einen nahezu konstanten Wert und zwischen t&sub3; und t&sub2; ist dieser Strom gleich Null. Im Allgemeinen ist ein impulsförmiger Startstrom durchaus geeignet zum Starten des Inverters 9. Sollte es erwünscht sein, dem Inverter 9 einen nahezu konstanten Startstrom zuzuführen, so kann der Transistor 22 durch beispielsweise einen Thyristor oder ein Element ersetzt werden, das sich wie ein Thyrister verhält. Ein Beispiel eines derartigen Elementes ist die Kombination eines PNP-Transistors 121a und eines NPN-Transistors 121b, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Ein derartiges Element bleibt in dem leitenden Zustand, auch nachdem die Steuerspannung fortgefallen ist. Dadurch wird der Startstrom I's, bei Anwendung dieses Elementes den in Fig. 5 gestrichelt dargestellten Verlauf haben. Es sei bemerkt, daß in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 der Startstrom, der von einer der Eingangsklemmen 3 herrührt, immer die Form eines Wechselstroms haben wird. Wenn das zweite Schaltungselement 121 derart gewählt wird, daß der Startstrom nur zwischen den Zeitpunkten t&sub2; und t&sub3; vorhanden ist, hat der Startstrom die Form eines teils einer Sinuswelle. Wenn die Wahl des zweiten Schaltungselementes 121 derart ist, daß in dem Startstrom keine Unterbrechungen auftreten, hat dieser Strom die Form einer Folge kompletter Sinuswellen.
Fig. 6 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stromversorgungsanordnung, der im Vergleich mit Fig. 4 eine Anzahl weiterer Einzelheiten hinzugefügt worden sind. Für die Elemente, die denen der Ausführungsform nach Fig. 4 entsprechen, sind dieselben Bezugszeichen verwendet worden. In diesem Ausführungsbeispiel ist das erste Schaltungselement 17 als Thyristor ausgebildet.
Eine erste Erweiterung gegenüber Fig. 4 ist, daß der Transistor 22 in diesem Beispiel einen Teil einer Stromquellenschaltung bildet, die weiterhin einen Emitterwiderstand 31 und eine dazu parallelgeschaltete Zenerdiode 33 aufweist. Dadurch ist der dem Starteingang 27 zugeführte Startstrom unabhängig von der aktuellen netzspannung an den Eingangsklemmen 3.
Eine zweite Modifikation ist, daß der weitere Widerstand 29 mit einem vierten Schaltungselement 35 in Reihe geschaltet ist, das in diesem Ausführungsbeispiel durch einen bipolaren NPN-Transistor gebildet wird. Andere bekannte Schaltungselemente, wie ein MOSFET können gewünschtenfalls auch verwendet werden. Die Steuerelektrode (in diesem Beispiel die Basis-Elektrode) des vierten Schaltungselementes 35 erhält auf nicht näher angegebene Art und Weise ein Signal, das dieses Schaltungselement in den nicht-leitenden Zustand bringt, wenn die Stromversorgungsanordnung beispielsweise in eine Bereitschaftslage gebracht wird, wie dies beispielsweise bei Fernsehempfängern üblich ist. Dadurch kann kein Strom mehr durch den weiteren Widerstand 29 fließen, so daß die Verlustleistung auf ein Minimum beschränkt wird.
Eine dritte Modifikation ist, daß in reihe mit dem zweiten Schaltungselement 22 ein Spannungsbezugselement 37 vorgesehen ist, in diesem Ausführungsbeispiel eine Zener-Diode. Dieses Element wird erst dann elektrisch leitend, wenn die Spannung an dem Element einen bestimmten Wert überschreitet. Das bedeutet, daß dem Starteingang 27 erst dann ein Startstrom zugeführt werden kann, wenn die netzspannung an den Eingangsklemmen 3 einen vorbestimmten Wert überschreitet. Der Inverter 9 wird also nicht starten, wenn die netzspannung zu niedrig ist um das von dem Inverter gespeiste Gerät einwandfrei funktionieren zu lassen. Selbstverständlich funktioniert diese Sicherung nur beim Starten des Geräts. Ein späterer Abfall der Netzspannung wird die Wirkung des Inverters nicht unterbrechen.
Es ist selbstverständlich nicht erforderlich, daß alle in Fig. 6 dargestellten Modifikationen vorgesehen werden. Es handelt sich hier nur um Optionen, die im Zusammenhang mit der in Fig. 4 dargestellten einfachen Ausführungsform sinnvoll sein können. Andere Modifikationen sind, ggf zusammen mit einer oder mehreren der in Fig. 6 dargestellten Modifikationen, ebenfalls möglich.

Claims

1. Stromversorgungsanordnung zum Umwandeln einer von einem Stromversorgungsnetz gelieferten Wechselspannung in eine gewünschte Spannung, mit Gleichrichtermitteln (1) mit Eingangsklemmen (3), die zum Empfangen der Wechselspannung eingerichtet sind und mit Ausgangsklemmen (5) zum Liefern einer pulsierenden Gleichspannung, einem zu den Eingangsklemmen parallelgeschalteten ersten Kondensator (7), einem Inverter (9) mit Eingangsanschlüssen (11), die mit dem ersten Kondensator verbunden sind, und einer zwischen einer der Ausgangsklemmen der Gleichrichtermittel und einer Elektrode des ersten Kondensators vorgesehenen Strombegrenzungsschaltung zum Beschränken eines beim Einschalten der Anordnung auftretenden Einschaltstromes, wobei diese Strombegrenzungsschaltung eine Parallelschaltung eines ersten Widerstandes (15) und eines ersten Schaltungselementes (17) auf weist, wobei das erste Schaltungselement dazu eingerichtet ist, beim Einschalten der Anordnung in einem elektrisch nicht-leitenden Zustand zu sein und einige Zeit nach dem Einschalten in einen elektrisch leitenden Zustand überzugehen, dadurch gekennzeichnet, daß Detektionsmittel (20) vorgesehen sind zum Ermitteln des Zustandes des ersten Schaltungselementes (17), wobei diese Detektionsmittel mit einer Startschaltung (21) zusammenarbeiten, die dazu eingerichtet ist, ein Startsignal für den Inverter (9) zu erzeugen, dies alles derart, daß die Startschaltung das Startsignal nur dann erzeugen kann, wenn die Detektionsmittel ermitteln, daß das erste Schaltungselement sich in dem nicht-leitenden Zustand befindet.

2. Stromversorgungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsmittel (20) eine Reihenschaltung aus einem zweiten Schaltungselement (121) und einem zweiten Widerstand (122) enthalten, wobei diese Reihenschaltung zu dem ersten Kondensator (7) parallelgeschaltet ist, wobei das zweite Schaltungselement mit dem ersten Schaltungselement (17) derart gekoppelt ist, daß es sich nur dann in einem elektrisch leitenden Zustand befinden kann, wenn das erste Schaltungselement sich in einem elektrisch nicht-leitenden Zustand befindet, und daß die Startschaltung (21) eine Reihenschaltung aus einem dritten Schaltungselement (123) und einem zweiten Kondensator (125) aufweist, wobei die Reihenschaltung einen Teil einer Verbindung zwischen einer der Eingangsklemmen (3) der Gleichrichtermittel (1) und dem negativen Eingangsanschluß (11) des Inverters (9) bildet, wobei eine Steuerelektrode des dritten Schaltungselementes mit dem Verbindungspunkt des zweiten Schaltungselementes (121) und des zweiten Widerstandes (122) verbunden ist, wobei der Verbindungspunkt des dritten Schaltungselementes (123) und des zweiten Kondensators (125) mit einem Starteingang (27) des Inverters (9) verbunden ist, dies alles derart, daß das dritte Schaltungselement sich in einem elektrisch leitenden Zustand befindet und ein Startstrom für den Inverter (9) liefert, wenn das zweite Schaltungselement sich in dem elektrisch leitenden Zustand befindet.

3. Stromversorgungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Startschaltung (21) mit den Detektionsmitteln (20) kombiniert ist, wobei die kombinierte Schaltungsanordnung eine Reihenschaltung aus einem zweiten Schaltungselement (22) und einem zweiten Kondensator (25) aufweist, wobei diese Reihenschaltung zu dem ersten Kondensator (7) parallelgeschaltet ist, wobei das zweite Schaltungselement mit dem ersten Schaltungselement (17) derart gekoppelt ist, daß es sich nur dann in einem elektrisch leitenden Zustand befinden kann, wenn das erste Schaltungselement sich in dem nicht-leitenden Zustand befindet, und wobei die kombinierte Schaltungsanordnung einen Startstrom für den Inverter (9) liefert, wenn das zweite Schaltungselement sich in dem elektrisch leitenden Zustand befindet.

4. Stromversorgungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Schaltungselement (22) durch einen Transistor gebildet wird und daß das erste Schaltungselement (17) in dem leitenden Zustand eine Verbindung zwischen einer Steuerelektrode und einer weiteren Elektrode dieses Transistors bildet, wobei diese weitere Elektrode derart gewählt ist, daß die Hauptstromstrecke des Transistors gesperrt ist, wenn die Steuerelektrode mit den Ausgangsklemmen (5) der Gleichrichtermittel (1) derart verbunden ist, daß die Steuerelektrode von den Aus gangsklemmen eine die Hauptstromstrecke öffnende Steuerspannung erhält, wenn das erste Schaltungselement sich in dem nicht-leitenden Zustand befindet.

5. Stromversorgungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Schaltungselement (22) einen Teil einer Stromquellenschaltung bildet, die ein Teil der Startschaltung ist.

6. Stromversorgungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (22) ein bipolarer PNP-Transistor ist, dessen Emitter-Elektrode die weitere Elektrode bildet und mit der positiven Elektrode des ersten Kondensators (7) verbunden ist und dessen Basis-Elektrode die Steuerelektrode bildet und mit den Ausgangsklemmen (5) der Gleichrichtermittel (1) verbunden ist, wobei zwischen der Steuerelektrode und wenigstens der negativen Ausgangsklemme ein weiterer Widerstand (29) vorgesehen ist.

7. Stromversorgungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Widerstand (29) in Reihe mit einem vierten Schaltungselement (35) verbunden ist.

8. Stromversorgungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem zweiten Schaltungselement (22) ein Spannungsbezugselement (37) vorgesehen ist, das dazu eingerichtet ist, erst dann elektrisch leitend zu sein, wenn die Spannung an diesem Element einen Bezugswert überschreitet.