Elektrogerät
Die Erfindung betrifft ein Elektrogerät, insbesondere ein Haushaltsgerät, mit einer Aktivie- rungseinheit und zumindest einem an einem Spannungsversorgungsnetz liegenden Netzteil zur sekundärseitigen Versorgung von zu steuernden Funktionseinheiten des Elektrogerätes und der Aktivierungseinheit und mit einem Schalter, der das Netzteil des Elektrogerätes im Ruhezustand primärseitig vom Spannungsversorgungsnetz trennt und von der Aktivierungseinheit schaltbar ist.
DE 101 48 644 A1 offenbart eine elektrische Schaltung zum Dimmen der beiden Halbwellen einer Wechselspannung mit einer Gleichrichtervollbrücke, welche mit ihren Wechselstromeingängen über einen in Reihe liegenden induktiven Verbraucher mit einer Wechselspannungsquelle verbunden ist, und in deren Diagonale der Gleichstromausgänge ein Feldeffekttransistor geschaltet ist, bei dem die zwischen Gate und Source angelegte
Steuerspannung von einem synchron mit der Wechselspannung betriebenen Optokoppler gebildet ist.
DE 195 376 00 A1 und DE 196 52 472 A1 offenbaren eine elektronische Schaltung zur Energieeinsparung bei Wechselspannungstransformatoren, bei der ein primärseitiger e- lektronischer Schalter, z. B. ein Diac, einen primärseitigen Stromkreis eines Transformators unterbricht oder wieder schließt (sog. "Horstmann-Schaltung").
DE 19932 453 A1 und WO 01/05132 A1 zeigen ein Elektrogerät mit Netzteil, Transforma- tornetzteil sowie Steuerkarte für ein Elektrogerät. Offenbar wird dazu ein Elektrogerät mit einer Steuereinheit und zumindest einem an einem Spannungsversorgungsnetz liegenden und über einen Schalter schaltbaren Netzteil zur Versorgung von zu steuernden Funktionseinheiten und der Steuereinheit, die über Leitungen an ein geräteexternes Datennetz anschließbar ist, über das Steuersignale, insbesondere ein Rufsignal, an die Steuereinheit gesendet werden, um eine Datenübertragung vom oder zum Elektrogerät zu starten. Um im Standby-Betrieb des Elektrogerätes den Energieverbrauch 0 zu realisieren, trennt der Schalter das Netzteil des Elektrogerätes im Ruhezustand vom Spannungsversorgungsnetz und schließt das Rufsignal mit seiner Energie den elektrischen Schalter. Diese Dokumente zeigen somit eine durch eine externe Datenleitung geschaltete Horstmann- Schaltung.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zur sofortigen sekundär- seitigen Stromversorgung eines im Standbybetriebs selbstsperrenden Elektrogeräts, insbesondere Haushaltsgeräts, und einer entsprechenden Steuereinheit nach einer Netztrennung heraus zu schaffen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Elektrogerät nach Anspruch 1 und ein Netzteil nach Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere den Unteransprüchen entnehmbar.
Das Elektrogerät ist mit einer Aktivierungseinheit und zumindest einem an einem Spannungsversorgungsnetz liegenden Netzteil zur sekundärseitigen Versorgung von zu steuernden Funktionseinheiten des Elektrogerätes und der Aktivierungseinheit und mit einem Schalter versehen, der das Netzteil des Elektrogerätes im Ruhezustand ('Standby') pri- märseitig vom Spannungsversorgungsnetz trennt und von der Aktivierungseinheit schalt- bar ist. Dabei ist der Schalter primärseitig parallel mit einem Kondensator geschaltet.
Durch diese Anordnung lässt sich eine sofortige sekundärseitige Aktivierung ("Power On- Reset") des Elektrogeräts bei Einschalten des Spannungsversorgungsnetzes realisieren, z. B. über einen Hauptschalter oder Einstecken eines Netzsteckers. Bei entladenem Kondensator wirkt dieser als Überbrückung des Schalters, so dass das Netzteil dann unab- hängig vom Schaltzustand des Schalters am Netz (oder jeder anderen geeigneten Versorgungsspannung) liegt.
Die Aktivierungseinheit kann jedes Element sein, das in der Lage ist, den Schalter zu schalten. Vorzugsweise ist dies zur Vermeidung zusätzlicher Komponenten diejenige Steuereinheit, welche auch die Funktionseinheiten des Elektrogeräts steuert, z. B. ein MikroController. Zur weiteren Stromeinsparung kann die Aktivierungseinheit aber auch eine zur Schaltung des Schalters speziell vorgesehene Beschaltung sein, wie beispielsweise ein ASIC oder eine gedruckte Schaltung, so dass im Standbybetrieb der Mikrokon- troller ausgeschaltet sein kann. Die Aktivierungseinheit kann aber auch selbst ein Schal- ter, z. B. ein Drucktaster sein, der bei Betätigung einen zur Betätigung des die primärseiti- ge Netzspannung einschaltenden Schalters ausreichenden Spannungspuls abgibt, z. B. ein unter einer Glaskeramik befindlicher piezoelektrischer Schalter. Dann ist es vorteilhaft, wenn das Elektrogerät eine 'Aufhalteanordnung' umfasst, welche die zunächst kurze Zeitdauer der primärseitigen Aktivierung dazu nutzt, den Schalter so lange aufzuziehen bzw. aufzuhalten, bis der Schalter durch eine sekundärseitige Steueranordnung im normalen Betrieb geschlossen gehalten wird.
Vorzugsweise trennt zur Realisierung einer einfachen Schaltungsanordnung der Schalter die Primärseite und die Sekundärseite galvanisch. Vorzugsweise ist der Schalter ein Optokoppler. Alternativ sind aber auch nicht galvanisch trennende Schalter einsetzbar, z. B. ein Transistor, wobei dann die Schaltungsanordnung so ausgelegt sein sollte, dass Stö- rungen zwischen Primärseite und Sekundärseite vermieden werden.
Vorteilhafterweise ist zwischen das Netzteil und die Aktivierungseinheit ein Energiespeicher, z. B. ein Akkumulator, Kondensator oder einen 'Gold Cap', geschaltet, um so auf einfache Weise eine 0 W-Standbyleistung der Aktivierungseinheit während eines gelade- nen Zustands des Energiespeichers zu erreichen.
Zur Stromaufladung des Energiespeichers ist dieser vorteilhafterweise zusätzlich mit einer autonomen (also nicht von einem Versorgungsnetz gespeisten) Stromquelle, insbesondere einer Solarzelleneinheit, gekoppelt.
Vorzugsweise ist das Spannungsversorgungsnetz für das Elektrogerät, insbesondere eine Dunstabzugshaube, von einem Benutzer mittels einer weiteren Funktionseinheit, insbesondere mittels eines Fensterschalters oder einer Herd /Haube-Kombination, extern ein- und ausschaltbar, wobei die weitere Funktionseinheit insbesondere einen dem obigen Elektrogerät vorgelagerten Hauptschalter zur Bereitstellung einer Hauptversorgungspannung (typischerweise aber nicht notwendigerweise einer Netzspannung) öffnet oder schließt. Diese Ausführungsform ist besonders geeignet für die mit dem parallelgeschalteten Kondensator zum "Power On-Reset" ausgerüstete Ausführungsform.
Das Netzteil, insbesondere ein elektromagnetischer oder elektronischer Transformator, ist mit einem elektrischen Schalter zum Schalten einer Netzspannung ausgerüstet, wobei der Schalter das Netzteil im Ruhezustand primärseitig vom Spannungsversorgungsnetz trennt. Der Schalter ist primärseitig mit einem Kondensator parallelgeschaltet, um ein "Power On-Reset" zu ermöglichen.
Dabei trennt der Schalter vorteilhafterweise die Primärseite und die Sekundärseite des Netzteils galvanisch.
Im Folgenden wird die Erfindung schematisch anhand eines nicht als die Erfindung be- schränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels genauer beschrieben.
FIG 1 zeigt skizzenhaft eine Schaltungsanordnung für ein Elektrogerät.
FIG 1 zeigt eine Schaltungsanordnung 1 für ein Elektrogerät, insbesondere ein Haushaltsgerät wie eine Dunstabzugshaube. Wenn sich das Elektrogerät im Standby-Betrieb bzw. Ruhezustand befindet, ist der Schalter in Form eines Optokopplers V4 geöffnet. Da- durch liegen der Gateanschluss G und der Sourceanschluss S des MOS-FETs Tl über einen Widerstand R2 auf gleichem Potential und der MOSFET Tl sperrt. Das Netzteil 2 ist dann primärseitig vom Spannungsversorgungsnetz L, N getrennt. Dadurch wird auch die Sekundärseite des Netzteils 2 von diesem nicht mehr mit Spannung versorgt, von der hier ein dem Netzteil nachgeschalteter Akkumulator als Energiespeicher 3 und eine diesem wiederum nachgeschaltete Aktivierungseinheit 4 in Form eines Mikrocontrollers gezeigt ist. Die Aktivierungseinheit 4 schaltet den Optokoppler V4. Der Energieverbrauch der E- lektronik bzw. des Netzteils ist im Standbybetrieb praktisch 0.
Soll nun das Elektrogerät in den normalen Betriebszustand überführt werden, wird der Schalter V4 durch die Aktivierungseinheit 4 geschlossen. Dadurch wird das Spannungspotential an Gate G gegenüber Source S positiver, und der FET T1 wird leitend. Dann ist die Gleichrichtervollbrücke V1 mit ihren Wechselstromeingängen und der Primärwicklung des Netzteils 2, z. B. eines elektrischen oder elektronischen Trafos, in Reihe geschaltet. Jetzt liegt das Netzteil 2 primärseitig am Spannungsversorgenden Netz L, N und der Normalbetriebszustand ist erreicht.
Damit die Aktivierungseinheit 4 den Optokoppler V4 schalten und die Betriebsanforderung über ein Bedienteil (nicht dargestellt) abfragen kann, wird die Aktivierungseinheit 4 bzw. der Mikrokontroller der Aktivierungseinheit 4 im Standbyzustand über den Energiespei- eher 3 versorgt. Der MikroController 4 wird dabei im Stromsparmodus (z. B. dem sog. SLEEP-Modus) betrieben, um so wenig Energie wie möglich zu verbrauchen. Damit genügend Strom für das Betreiben der Aktivierungseinheit 4 und zum Schalten des Optokopplers V4 zur Verfügung steht, wird der Energiespeicher 3 bei Netztrennung über einen Solarzelle 5 geladen bzw. im Standbymodus die Ladung erhalten. Zusätzlich kann die Aktivierungseinheit einen Ladezustand des Energiespeichers 3 überwachen und bei Erreichen eines vorbestimmten Schwellwerts, z. B. einem minimalen Spannungswert, den Schalter V4 so lange schließen (und damit den Standbymodus so lange ausschalten), bis der Energiespeicher 3 wieder ausreichend aufgeladen ist. Der Energiespeicher 3 kann im normalen Betrieb auch über das Netzteil 2 geladen werden.
Der mit dem Optokoppler V4 primärseitig parallelgeschaltete Kondensator C2 wirkt nach längerer Netztrennung und Netzwiederkehr als Kurzschluss, so dass bei Netzwiederkehr
die Niedervoltspannungsversorgung sofort primärseitig am spannungsversorgenden Netz L, N liegt. Der Optokoppler V4 kann dann durch die Steuerautomatik 4 angesteuert werden, und der Energiespeicher 3 kann geladen werden.
Durch diese Schaltung kann eine Standby-Leistungsaufnahme von nahezu 0 W erreicht werden. Zudem ist keine externe Steuerspannung zur Aktivierung bzw. Deaktivierung des Standbyzustandes notwendig.
Die Funktion und Wirkungsweise der weiteren eingezeichneten Elemente wird dem Fachmann nach Lesen der obigen Beschreibung klar sein. So ist eine Zenerdiode V5 vorgesehen, um eine Spannung am Gate G des MOSFET T1 zu begrenzen. Mittels der Diode V2 wird sichergestellt, dass nur eine gleichgerichtete Steuerspannung am MOSFET T1 anliegt. Die Gleichrichtervollbrücke V1 dient zur Polung des MOSFET T1.
Die obige Schaltungsanordnung ist nicht auf die gezeigte Ausführungsform oder Anwendung beschränkt; z. B. kann das Grundprinzip auch auf eine Horstmann-Schaltung übertragen werden. Die Schaltungsanordnung ist grundsätzlich auch in Schaltnetzteilen oder in anderen Elektrogeräten einsetzbar. Ferner kann beispielsweise der Optokoppler bzw. die damit zusammenhängenden Schaltelemente durch andere galvanisch trennende e- lektrische bzw. elektronische Schalter ersetzt werden. Auch kann die Aktivierungseinheit über ein eigenes Netzteil mit Strom versorgt werden.
Bezugszeichenliste
1 Schaltungsanordnung
2 Netzteil 3 Energiespeicher
4 Aktivierungseinheit
5 autonome Energiequelle
L Spannungsversorgungsnetz N Spannungsversorgungsnetz R Widerstand C Kondensator T1 Feldeffekttransistor V1 Gleichrichtervollbrücke V2 Diode V3 Zenerdiode V4 Schalter