DE69623394T2 - Schaltkreis und Verfahren zum Steuerung eines Einschaltstrombegrenzers in ein Leistungswandler mit Leistungsfaktorkorrektur - Google Patents

Schaltkreis und Verfahren zum Steuerung eines Einschaltstrombegrenzers in ein Leistungswandler mit Leistungsfaktorkorrektur

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Description

    Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung und ein Verfahren zur Steuerung eines Einschaltstrombegrenzers in einem Leistungswandlersystem. Näherhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Schaltung und ein Verfahren zur Steuerung eines Einschaltstrombegrenzers in einem Leistungswandlersystem, das nach einem Direkt-off-line-Schaltmode arbeitet und das eine Vor-Regelschaltung zur Schaffung einer Leistungsfaktorkorrektur besitzt.
    • 2. Erörterung des einschlägigen Standes der Technik
  • Fig. 1 veranschaulicht ein grundsätzliches Schaltbild eines bekannten Leistungswandlersystems vom Direkt-off-line- Schaltmodus-Typ.
  • Dieses Leistungswandlersystem umfaßt: einen Schalter S1, einen Brückengleichrichter DB, einen Kondensator C1 und einen im Schaltmode arbeitenden Leistungswandler SPC ('switchmode power converter').
  • In Leistungswandlersystemen nach dem Direkt-off-line-Schaltmodus-Typ, bei denen Gestehungskosten und Größe wesentliche Faktoren sind, ist die Verwendung von Halbleitergleichrichtern und eines großen Filterkondensators zur Lieferung einer hohen Gleichspannung an den SPC-Wandler normale Praxis.
  • Weil jedoch diese Systeme einen inhärent so niedrigen Eingangswiderstand besitzen, insbesondere wenn der Kondensator C1 anfänglich entladen ist, fließen sehr hohe Spitzen-Stromstöße in die Eingangskomponenten, d. h. den Schalter S1, den Gleichrichter DB, die Zufuhr- bzw. Versorgungsleitungen (A, B) und den Kondensator C1, wenn das System über den Schalter S1 mit dem Netzeingang verbunden wird. Diese hohen Spitzen- Stromstöße oder Einschaltströme stellen für diese Eingangsbauteile eine sehr hohe Belastung dar. Des weiteren können diese Einschaltströme auch Interferenzen mit anderen mit derselben Stromversorgung verbundenen Vorrichtungen und Geräten verursachen.
  • Der Leistungswandler SPC ist mit einem einzelnen Paar Ausgangsanschlüssen C, D veranschaulicht. In der Praxis wird jedoch der Leistungswandler mehrere Ausgangsanschlüsse besitzen. Diese Ausgangsanschlüsse dienen als Strom- bzw. Leistungsquellen, die typischerweise niedrigere Gleichspannungen als die Gleichspannung am Eingang des Leistungswandlers SPC besitzen, für verschiedene (nicht dargestellte) Verbraucherlasten. Die Anwendungs- und Verwendungszwecke für ein derartiges Leistungswandlersystem sind bekannt und zahlreich.
  • Dem Fachmann ist bekannt, daß der Einschaltstrom (Ic, 'inrush current') verringert, d. h. begrenzt werden kann, wenn die Einschaltung der Strom- bzw. Leistungsquelle durch Einführen eines Widerstandselements oder einer Widerstandsvorrichtung in eine oder mehrere der Zufuhrleitungen, zwischen den Eingangsleitungen und dem Kondensator C1, erfolgt. Daher wird durch Begrenzung des Einschaltstroms eine übermäßige Belastung der Eingangskomponenten vermieden und jegliche Interferenz verringert.
  • Fig. 2 veranschaulicht ein ähnliches Grundschaltbild wie Fig. 1. Jedoch weist Fig. 2 auch ein Widerstandselement R1 zur Einschaltstrombegrenzung sowie einen Schalter S2 zum Kurzschließen des Widerstandselements R1 auf.
  • Die Anbringung von R1 und S2 ist dem Fachmann bekannt. Bekannt ist auch, daß Widerstände oder beispielsweise NTC- Thermistoren zur Begrenzung des Einschaltstroms verwendet werden können und entweder vor oder hinter dem Gleichrichter DB angeordnet werden können.
  • In dem speziellen dargestellten Fall sind der Strombegrenzerwiderstand R1 und der Schalter S2 auf der Gleichricht- Seite des Wandlersystems angeordnet dargestellt, d. h. auf der hohen Gleichspannungsseite. Der Schalter S2 kann beispielsweise durch einen steuerbaren Silizium-Gleichrichter SCR, d. h. einen Thyristor, gebildet werden, und auch dies ist dem Fachmann bekannt.
  • Der Schalter S2 wird in der dargestellten Weise durch den Leistungswandler SPC gesteuert. In dem Fall jedoch, wo der Schalter S2 beispielsweise durch einen Thyristor gebildet wird, müssen zusätzliche Anordnungen getroffen werden, um den Thyristor über sein Gate in den leitenden Zustand zu bringen oder zu triggern, da die Ausgangsgleichspannungen des Leistungswandlers, d. h. die Spannungen, die dem Gate des Thyristors zugeführt werden können, niedriger als seine Eingangsgleichspannungen sind, d. h. als die an der Kathode des Thyristors anliegende Spannung.
  • Diese zusätzlichen Vorkehrungen erfordern typischerweise, daß ein spezieller dedizierter Gleichstrom-Ausgangsanschluß mit seiner gesamten erforderlichen komplexen Schaltung zur Steuerung des Leitungszustands des Thyristors vorgesehen wird. Die Ausgangsspannung von diesem dedizierten Gleichstrom-Ausgangsanschluß muß größer sein als die Gleichspannung am Eingangsanschluß A' des Leistungskonverters SPC, derart daß der pn-Übergang zwischen dem Gate und der Kathode des Thyristors in Durchlaßrichtung vorgespannt werden kann. Die Durchlaß-Vorspannung des Gate-Kathoden-pn-Übergangs gestattet einen Stromfluß durch diesen pn-Übergang, der die Einschaltung des Thyristors, d. h. die Einschaltung in den leitenden Zustand, zur Folge hat, derart daß der Thyristor den Widerstand R1 nebenschließen und den I2R-Leistungsverlust verringern kann.
  • Das Erfordernis dieser zusätzlichen Vorkehrungen und Maßnahmen führt zu einer Reihe von Problemen, unter anderen: zusätzliche Bauteile und damit geringere System-Zuverlässigkeit; zusätzliche Kosten, insbesondere für gewickelte Bauteile, d. h. Induktoren; größeres Systemgewicht; größere Systemabmessung; sowie größere Anforderungen an Konstruktionsaufwand.
  • Die Veröffentlichung US-A-5 420 780 beschreibt eine Vorrichtung zur Einschaltstrombegrenzung in einer Gleichstrom- Versorgungsquelle, welche einen Thermistor in Parallelanordnung zu einer Leistungsfaktorkorrektur-Wandlerschaltung aufweist, wobei dieser Thermistor zwischen einem Kondensator und einer Eingangs-Diodenbrücke angeordnet ist.
  • Die Veröffentlichung IBM Technical Disclosure Bulletin 'Circuit to Limit Inrush Current in a Boost and Conventional Switcher' vom März 1995 (vol. 38, No 3) beschreibt eine Schaltung zur Einschaltstrombegrenzung, bei welcher die Begrenzervorrichtungen in Reihe mit einem Boost- bzw. Schnelladungskondensator angeordnet sind, im Vergleich mit einer herkömmlichen Strombegrenzerschaltung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist.
  • Dem Fachmann auf dem Gebiete der Leistungswandlung ist auch bekannt, daß Marktinteressen, die ihrerseits durch die Gesetzgebung und/oder formale Standards veranlaßt sind, über die letzten Jahre hin auf eine Leistungsfaktorkorrektur PFC ('power factor correction') gerichtet waren. Der Leistungsfaktor PF ('power factor') ist definiert als PF = R/S, wobei R die reale Leistung und 5 die totale Scheinleistung ist. Die Leistungsfaktorkorrektur PFC dient als Mittel zur Vor- Regelung der Eingangsleistung und gleichzeitig als Boost- Anhebung der Eingangsgleichspannung, derart daß sie einen verbesserten Leistungsfaktor PF aufweist, bevor die Leistung durch einen Leistungswandler gewandelt wird.
  • Auf dem Markt sind heute sowohl diskrete wie integrierte Lösungen zur Schaffung einer Leistungsfaktorkorrektur PFC verfügbar. Ein Beispiel einer integrierten Lösung ist in einer Anmeldenotiz von 1994 gegeben mit dem Titel 'DESIGN- ING A HIGH POWER FACTOR SWITCHING PRE-REGULATOR WITH THE L6560 TRANSITION MODE I.C.' von G. Comandatore und U. Moriconi, beide von der Firma SGS-Thomson Microelectronics.
  • Somit besteht ein starkes Bedürfnis, aufgrund gesetzlicher Erfordernisse und formaler Standards, zur Schaffung einer Leistungsfaktorkorrektur: Es ist daran zu erinnern, daß das Leistungsfaktor-Korrektursystem eine Ausgangs-Gleichspannung liefert, die größer als ihre Eingangs-Gleichspannung ist; in Verbindung mit der Tatsache, daß, wie oben erwähnt, mit dem Schalten eines Thyristors inhärente Probleme bestehen, schlägt die vorstehende Erfindung eine neue Lösung zur Schaffung eines Leistungswandlersystems mit Leistungsfaktorkorrektur vor, das zur Überwindung dieser inhärenten Probleme verwendet werden kann, wie sie mit Einschaltstrombegrenzung verbunden sind.
    • Gegenstände und Zusammenfassung der Erfindung
  • Demgemäß ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung die Vorwegnahme und Überwindung von Problemen, die andernfalls mit dem Kurzschließen einer Einschaltstrom-Begrenzungsvorrichtung in einem Leistungswandlersystem mit Leistungsfaktorkorrektur auftreten würden.
  • Andere Ziele der vorliegenden Erfindung sind die Schaffung einer Schaltung und eines Verfahrens, welche die Überwindung von Problemen vorwegnehmen, die andernfalls mit dem Kurzschließen einer Einschaltstrom-Begrenzervorrichtung in einem Leistungswandlersystem verbunden wären, das eine Leistungsfaktorkorrektur aufweist. Die vorgeschlagene Schaltung und das vorgeschlagene Verfahren sind einfach und erfordern weniger Bauteile, und deshalb sind sie auch zuverlässiger. Die vorgeschlagene Schaltung und das vorgeschlagene Verfahren erfordern auch keinerlei zusätzliche Induktivitäten, noch erfordern sie die Erzeugung dedizierter Spannungen, und die Schaltung ist kosteneffektiver und einfacher zu entwerfen und zu konstruieren.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Start- bzw. Anlaufzeit des Systems auf ein Minimum zu begrenzen.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, jeglichen sekundären Einschaltstromeffekt vollständig zu vermeiden.
  • Zur Erreichung dieser und anderer Ziele sieht die vorliegende Erfindung vor eine Leistungswandlerschaltung zur Bereitstellung einer gleichgerichteten Speise- bzw. Versorgungsspannung für einen Ausgangskondensator, wobei die Schaltung umfaßt: eine Gleichrichtschaltung; eine Leistungsfaktor-Korrekturschaltung; ein Widerstandselement, beispielsweise einen Widerstand, zur Einschaltstrombegrenzung, wobei der Widerstand operativ zwischen der Gleichrichtschaltung und der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung angeschlossen ist; sowie einen Schalter in Anordnung und Steuerung zum Kurzschließen des Widerstands; wobei der Ausgangskondensator über den Ausgangsanschlüssen der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung angeschlossen ist und wobei der Schalter betätigt, d. h. geschlossen wird zum Nebenschließen des Widerstands, sobald die Ausgangsspannung der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die Leistungsfaktor-Korrekturschaltung eine zwischen dem Widerstand und dem Ausgangskondensator angeschlossene Diode, zum Vor-Aufladen des Ausgangskondensators.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die Leistungswandlerschaltung des weiteren einen zwischen den Eingangsanschlüssen der Leistungsfaktor- Korrekturschaltung angeschlossenen Eingangsfilterkondensator.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die Leistungsfaktor-Korrekturschaltung eine Boost-Topologie-Schaltmodus-Stromversorgung.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt der Schalter zum Kurzschließen des Widerstands: einen parallel zu dem Widerstand liegenden steuerbaren Silizium-Gleichrichter; sowie einen Komparator zur Aktivierung des Leitungszustands des steuerbaren Silizium- Gleichrichters, d. h. zum Einschalten des steuerbaren Silizium-Gleichrichters in den Leitungszustand.
  • Gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfaßt der Komparator eine Zener-Diode oder mehrere Zener- Dioden in Schaltverbindung in Reihe mit einem Widerstandselement, beispielsweise einem Widerstand.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liefert der Komparator einen im wesentlichen konstanten Ausgangsstrom.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der steuerbare Silizium-Gleichrichter ein Thyristor und/oder ein Triac.
  • Gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Ausgangsleistung von der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung größer als ca. 30 Watt; und/oder die Schaltung ist in einem Haushaltsgerät und/oder in einer industriellen Apparatur eingebaut.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht sie vor ein verfahren zur Leistungswandlung, zur Bereitstellung einer gleichgerichteten Speise- bzw. Versorgungsspannung für einen Ausgangskondensator, wobei das Verfahren die folgenden Schritte bzw. Stufen umfaßt: Gleichrichten einer Spannung; Einschaltstrombegrenzung mittels eines Widerstands; Vor-Aufladen des über den Ausgangsanschlüssen einer Leistungsfaktor-Korrekturschaltung angeschlossenen Ausgangskondensators auf eine der Gleichrichtspannung im wesentlichen gleiche Spannung; Korrigieren des Leistungsfaktors; weiteres Aufladen des vor-aufgeladenen Ausgangskondensators mittels der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung; Kurzschließen des Einschaltstrom-Begrenzungswiderstands, wobei der Verfahrensschritt des Kurzschließens des Einschaltstrom-Begrenzerwiderstands erfolgt, sobald die in dem Ausgangskondensator gespeicherte Spannung einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt.
  • Gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden Verfahren zur Leistungswandlung vorgeschlagen, die des weiteren den Verfahrensschritt der Aufladung eines über den Eingangsanschlüssen der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung angeschlossenen Eingangskondensators umfassen sowie das Kurzschließen des Einschaltstrom-Begrenzerwiderstands, sobald der Eingangskondensator voll auf die gleichgerichtete Spannung aufgeladen ist und die in dem Ausgangskondensator gespeicherte Spannung einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • Diese und andere Ziele sowie Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnung; in dieser zeigen:
  • Fig. 1 ein bereits beschriebenes Grundschaltbild eines Leistungswandlersystems vom Direkt-off-line-Schaltmodus-Typ,
  • Fig. 2 ein ebenfalls bereits beschriebenes Grundschaltbild eines Leistungswandlersystems von dem Direkt-off-line- Schaltmodus-Typ, das auf dem System nach Fig. 1 beruht, jedoch einen Strombegrenzerwiderstand und einen Schalter zum Kurzschließen des Widerstands umfaßt, und
  • Fig. 3 ein detailliertes Schaltbild eines Leistungswandlersystems vom Direkt-off-line-Schaltmodus-Typ, gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • Detaillierte Beschreibung
  • Zwar wird die Erfindung in Verbindung mit bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben; jedoch ist klar, daß die vorliegende Beschreibung als Exemplifizierung der Grundgedanken der Erfindung anzusehen ist und daß eine Beschränkung der Erfindung auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht beabsichtigt ist.
  • Fig. 3 zeigt ein detailliertes Schaltbild eines Direkt-off- line-Schaltmodus-Leistungswandlersystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Diese Fig. 3 veranschaulicht ein ähnliches Schaltbild wie das in Fig. 2. Jedoch enthält diese Figur auch eine Leistungsfaktor-Korrekturschaltung 10 und einen optionalen Filterkondensator C2 (in der Zeichnung gestrichelt dargestellt).
  • Die Leistungsfaktor-Korrekturschaltung 10, die typischerweise eine Stromversorgung bzw. ein Netzgerät im Boost- bzw. Schnelladungs-Topologie-Schaltmodus ist, ist operativ zwischen dem Widerstand R1 und dem Kondensator C1 angeschlossen und weist die folgenden Grundelemente auf: zwei Dioden D1, D2; eine Induktivität L; einen Schalter S3; und eine Steuerschaltung 20. Diese Elemente sind in einer dem Fachmann bekannten Weise so angeordnet, daß sie eine Leistungsfaktorkorrektur (PFC, 'power factor correction') ergeben. Die Diode D1 ist jedoch eine bevorzugte optionale Diode, die vorgesehen wurde, und deren Funktion weiter unten in der Beschreibung erläutert wird.
  • In der vorliegenden Fig. 3 ist der Schalter S2 mit näheren Einzelheiten veranschaulicht und zeigt folgende Bestandteile: einen Thyristor TH; eine Zener-Diode DZ und einen Widerstand R2.
  • Der Thyristor liegt in herkömmlicher bekannter Weise parallel zu dem Einschaltstrom-Begrenzerwiderstand R1. Jedoch ist das Gate dieses Thyristors mit der Stromversorgungsschiene E, d. h. der positiven Ausgangsspannungsschiene der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung 10 verbunden, und zwar über die Reihenschaltung aus der Zener-Diode DZ und dem Widerstand R2. Die Anode und die Kathode der Zener-Diode sind mit dem Gate des Thyristors bzw. über den Widerstand R2 mit der Stromversorgungsschiene E verbunden.
  • Für die Arbeits- und Wirkungsweise der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Schaltung wird angenommen, daß: der Kondensator C2 in diesem Beispiel nicht vorgesehen ist, jedoch die Diode D1 vorgesehen ist; daß der Kondensator C1 vollständig entladen ist; und daß der Thyristor TH nicht- leitend ist.
  • Die Einführung des Widerstands R1 erhöht den inhärent niedrigen Eingangswiderstand des Systems, derart daß er den Einschaltstrom in oder durch die Bauteile oder Elemente, die für die Auswirkungen des Einschaltstroms anfällig sind, begrenzt, d. h. verringert; zu diesen Bauteilen gehören: der Schalter S1, der Gleichrichter DB; die Leistungsfaktor- Korrekturschaltung 10 (Diode D1); und der Kondensator C1.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Anordnung der Diode D1 vorzuziehen, aber nicht unerläßlich, derart daß die am Eingangsanschluß A' der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung 10 anliegende Spannung verwendet werden kann, um den Kondensator C1, der über den Ausgangsanschlüssen E, B der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung 10 liegt, auf eine Spannung vorzuladen, die im wesentlichen gleich der Spannung des Anschlusses A' ist.
  • Ein Vorteil der Anordnung der Diode D1 besteht darin, daß die Start- oder Anlaufzeit des Systems auf einem Minimum gehalten wird, da die Leistungsfaktor-Korrekturschaltung 10 den Kondensator nur von dem annähernden Spannungswert an ihrem Eingangsanschluß A' auf ihren nominellen vorgegebenen Ausgangswert, beispielsweise 400 Volt, aufzuladen braucht, oder in anderen Worten: die Leistungsfaktor-Korrekturschaltung 10 braucht nicht einen vollständig entleerten Kondensator zu laden.
  • Die Wahl der Größe des Widerstands R1 ist üblicherweise ein Kompromiß zwischen einer akzeptablen Spitzen-Amplitude des Einschaltstroms und der Start- bzw. Anlaufverzögerung des Systems. Ein typischer Wert für den Widerstand R1 liegt zwischen 10 bis 100 Ohm. Übrigens sind typische Werte für den Kondensator C1 im Bereich zwischen 10 bis 100 Mikro- Farad, je nach der Ausgangsleistung des Leistungswandlers (der Betrag von C2 kann sehr niedrig sein, beispielsweise 1 Mikro-Farad, und tatsächlich kann dieser Kondensator ganz weggelassen werden).
  • Es sei darauf hingewiesen, daß bei Einbeziehung von C2 in das Leistungswandlersystem es wichtig ist, daß die Start- bzw. Anlaufverzögerung ausreicht, um die volle Aufladung des Kondensators C2 über den Widerstand R1 zu ermöglichen, bevor die Leistungsfaktor-Korrekturschaltung 10 zu arbeiten beginnt. Diese Start- bzw. Anlaufverzögerung ist bedeutsam, da, falls die Leistungsfaktor-Korrekturschaltung 10 vor der vollen Aufladung des Kondensators C2 zu arbeiten beginnt, der Laststrom, d. h. der Strom in die Leistungsfaktor-Korrekturschaltung 10, dann eine volle Aufladung des Kondensators C2 verhindert, derart daß, wenn der Thyristor betätigt, d. h. eingeschaltet wird, dann ein weiterer, sekundärer Einschaltstrom auftritt.
  • Falls jedoch C2 nicht in das Leistungswandlersystem einbezogen wird, tritt dieses Problem gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf.
  • Die Steuerschaltung 20 innerhalb der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung 10 bezieht zu Anfang ihre Leistung von dem Eingangsanschluß A' und beginnt nach einer kurzen Verzögerung zu arbeiten. Diese Steuerschaltung 20 betätigt den Schalter S3, derart daß er Strom leitet, wodurch Energie in der Induktivität L gespeichert werden kann. Sobald die Steuerschaltung den Schalter S3 deaktiviert, derart daß er nicht mehr stromleitend ist, wird die in der Induktivität L gespeicherte Energie an den Kondensator C1 überführt. Somit lädt sich der Kondensator C1 auf.
  • In Abwesenheit des Kondensators C2 ist auf Folgendes hinzuweisen: Sobald der Kondensator C1 auf einen Spannungswert aufgeladen ist, der annähernd gleich der oder größer als die an dem Anschluß A' anliegende Spannung ist, wird die Diode D1 in Sperrichtung vorgespannt. Daher wird, sobald die Diode D1 und auch die Induktivität L in Sperrichtung vorgespannt sind, kein sekundärer Einschaltstrom auftreten, wenn der Widerstand R1 nebengeschlossen wird und der Kondensator C1 nicht voll aufgeladen ist.
  • Sobald die Spannung im Anschlußpunkt E annähernd größer als die Durchbruchspannung VZ der Zener-Diode DZ und die Durchlaß-Vorspannung über dem pn-Übergang zwischen dem Gate und der Kathode des Thyristors TH ist, fließt ein Strom vom Anschlußpunkt E zum Anschlußpunkt A', der die Triggerung des Thyristors in dessen leitenden Zustand mit niedrigem Spannungsabfall bewirkt. Daher wird der Widerstand R1 durch den Thyristor TH nebengeschlossen und die I2R-Verluste werden dramatisch verringert, was einen erhöhten Wirkungsgrad ergibt.
  • Die Durchbruchspannung VZ der Zener-Diode DZ und der Betrag des Widerstands R2 werden im Sinne einer weitestmöglichen Verringerung der Verlustleistung in der Gate-Triggerschaltung, d. h. E, R2, DZ, Gate-Kathoden-Strecke von TH, A', gewählt. Daher kann der Spannungsabfall über dem Widerstand R2 und der Zener-Diode beispielsweise zwischen 100 bis 200 Volt betragen, da die Spannung in A' bei jeder Halbwelle auf Null Volt absinkt.
  • Es ist möglich, aber weniger vorzuziehen, eine Mehrzahl von Zener-Dioden in Reihenschaltung zu verwenden.
  • Es ist auch möglich, die Zener-Diode durch ein anderes Komparatorelement zu ersetzen, das beispielsweise eine Stufe mit konstantem Ausgangsstrom haben kann, derart daß dasselbe Ergebnis erzielt wird. Jedoch ist die Lösung mittels einer Zener-Diode infolge ihrer Einfachheit eine bevorzugte Lösung.
  • Ein Leistungswandlersystem gemäß der vorliegenden Erfindung eignet sich gleich gut zur Anwendung in Anwendungsfällen niedriger Leistung, d. h. von ca. 30 bis 150 Watt, oder in Anwendungsfällen hoher Leistung, d. h. von etwa 150 Watt bis mehreren kWatt. Diese Anwendungen eignen sich zur Anwendung bei Haushaltsgeräten oder für industrielle Geräte.
  • Einige Beispiele für Haushalts- und Industrieanwendungen, bei denen die vorliegende Erfindung Anwendung finden kann, die jedoch in keiner Weise erschöpfend sind, sind unter anderem: Fernsehgeräte, Videorecorder, Hi-Fi-Anlagen, PCs, Kühlschränke, Waschmaschinen, Airconditioning- und Klimatisierungsgeräte, Beleuchtungsanlagen, Domotik- und Robotik- Technik, Motorsteuerung usw.
  • Vorstehend wurde wenigstens eine illustrative Ausführungsform der Erfindung beschrieben, jedoch ergeben sich für den Fachmann unschwer verschiedentliche Änderungen, Modifizierungen und Verbesserungen. Somit dient die vorstehende Beschreibung nur als Beispiel und soll keinerlei einschränkende Bedeutung besitzen. Die Erfindung wird nur im Rahmen der Definition in den folgenden Ansprüchen begrenzt.

Claims (10)

1. Leistungswandlerschaltung, zur Bereitsstellung einer gleichgerichteten Speise- bzw. Versorgungsspannung für einen Ausgangskondensator, wobei die Schaltung umfaßt:
eine Gleichrichtschaltung (DB);
eine Leistungsfaktor-Korrekturschaltung (10)
wobei der genannte Ausgangskondensator über den Ausgangsanschlüssen der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung angeschlossen ist;
einen Widerstand (R1) zur Einschaltstrombegrenzung,
dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand zwischen der Gleichrichtschaltung und der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung angeschlossen ist und daß die Leistungswandlerschaltung des weiteren umfaßt:
einen Thyristor (TH) in Parallelschaltung zu dem Widerstand;
Mittel zum Vergleichen der Ausgangs- und dar Eingangsspannung der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung und zur Aktivierung des leitenden Zustands des Thyristors, sobald die Differenz zwischen der Ausgangs- und der Eingangsspannung einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, und daß die genannten Komparatormittel wenigstens eine Zenerdiode (DZ) in Schaltverbindung zwischen dem Ausgang der Leistungsfaktor- Korrekturschaltung (10) und einem Gate-Anschluß des genannten Thyristors aufweist.
2. Leistungswandlerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsfaktor-Korrekturschaltung (10) eine zwischen dem genannten Widerstand und dem genannten Ausgangskondensator angeschlossene Schaltvorrichtung (D1) aufweist, zum Vor-Aufladen des genannten Ausgangskondensators.
3. Leistungswandlerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Schaltvorrichtung eine Diode (D1) ist.
4. Leistungswandlerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, des weiteren umfassend einen über den Eingangsanschlüssen (A', B) der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung angeschlossenen Eingangskondensator (C2).
5. Leistungswandlerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Ausgangsleistung der Leistungsfaktor- Korrekturschaltung größer als ca. 30 W ist.
6. Leistungswandlerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, in Anbringung innerhalb eines Haushaltgeräts.
7. Leistungswandlerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, in Anbringung innerhalb einer industriell-gewerblichen vorrichtung.
8. Verfahren zur Leistungswandlung, zur Bereitstellung einer gleichgerichteten Speise- bzw. Versorgungsspannung mir einen Ausgangskondensator, wobei das Verfahren die folgenden Schritte bzw. Stufen umfasst:
Gleichrichten einer Spannung;
Einschaltstrombegrenzung mittels eines Widerstands (R1);
Vor-Aufladen des über den Ausgangsanschlüssen einer Leistungsfaktor-Korrekturschaltung (10) angeschlossenen Ausgangskondensators (C1) auf eine der Gleichrichtspannung im wesentlichen gleiche Spannung;
Korrigieren des Leistungsfaktors;
weiteres Aufladen des vor-aufgeladenen Ausgangskondensators mittels der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung;
das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß es des weiteren den Verfahrensschritt umfaßt:
Kurzschließen des Einschaltstrom-Begrenzungswiderstands, sobald die in dem Ausgangskondensator gespeicherte Spannung die Eingangsspannung der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung um einen durch wenigstens eine Zenerdiode bestimmten vorbestimmten Schwellwert übersteigt.
9. Verfahren zur Leistungswandlung nach Anspruch 8, wobei das Verfahren des weiteren den Verfahrensschritt umfaßt:
Aufladen eines über den Eingangsanschlüssen der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung angeschlossenen Eingangskondensators (C2).
10. Verfahren zur Leistungswandlung nach den Ansprüchen 8 oder 9, bei welchem der Verfahrensschritt des Kurzschließens des Einschaltstrom-Begrenzerwiderstands erfolgt, sobald ein Eingangskondensator voll auf die gleichgerichtete Spannung aufgeladen ist und die in dem Ausgangskondensator gespeicherte Spannung einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt.
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