EP3191911B1 - Schalteinrichtung zum schalten einer energieversorgung für eine elektronische steuereinheit, haushaltgerät und verfahren hierfür - Google Patents

Schalteinrichtung zum schalten einer energieversorgung für eine elektronische steuereinheit, haushaltgerät und verfahren hierfür Download PDF

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EP3191911B1
EP3191911B1 EP15757474.0A EP15757474A EP3191911B1 EP 3191911 B1 EP3191911 B1 EP 3191911B1 EP 15757474 A EP15757474 A EP 15757474A EP 3191911 B1 EP3191911 B1 EP 3191911B1
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EP
European Patent Office
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switching
terminal
unit
control unit
signal
Prior art date
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EP15757474.0A
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English (en)
French (fr)
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EP3191911A1 (de
Inventor
Mircea BARBU
Karl-Heinz Strobel
Manuel Lugauer
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BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/575—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices characterised by the feedback circuit

Definitions

  • the present invention relates to a switching device for switching a power supply for an electronic control unit of a household appliance, having a first terminal for connection to a DC voltage source, a second terminal for connection to a power supply terminal of the control unit and a switching transistor having a switching path between the first and the second terminal, wherein the switching path is switchable via a third terminal of the switching transistor, wherein the switching means is adapted to switch the switching path by means of an acting on the third terminal of the switching transistor electronic switching element of the switching device and acting on the third terminal of the switching transistor Switch off the switch-off signal of the control unit.
  • the invention relates to a household appliance with an electrical device for providing a household appliance function, an electronic control unit for controlling the electrical device, a DC voltage source and a switching device connected to the DC voltage source and the electronic control unit for switching a power supply for the electronic control unit.
  • the invention relates to a method for switching a power supply for an electronic control unit of a household appliance by means of a switching device, wherein the power supply is by means of a DC voltage source, wherein the power supply is switched by means of a switching path between the DC voltage source and the control unit providing switching transistor, wherein the switching path means an electronic switching element of the switching device acting on a third terminal of the switching transistor is switched on and switched off by means of a switch-off signal of the control unit acting on the third terminal of the switching transistor.
  • Control units are used to control in a domestic appliance electrical equipment in the intended manner, so that the household appliance can perform its intended function.
  • Such control units are usually part of the household appliance and usually require an electrical power supply, which is usually provided by a DC voltage source, which in turn relates energy from an electrical energy storage such as an accumulator, a battery, a public power grid or the like.
  • a DC voltage source which in turn relates energy from an electrical energy storage such as an accumulator, a battery, a public power grid or the like.
  • generic household appliances are often used - considered over the life - only for a fraction of the life. Therefore, it is common in generic household appliances to turn off the power supply for the control unit, so that during the period between uses of the household appliance, the energy consumption due to the control unit can be reduced.
  • the power supply for the control unit by means of a switching transistor switched off.
  • the switching transistor is turned off by the control unit itself as soon as the control unit has finished all control functions and no further controlling functions are to be performed.
  • an electromechanical pushbutton is connected in parallel with the switching transistor, by means of which the control unit can be supplied with electrical energy when the switching transistor is switched off, so that the control unit switches on the switching transistor again via a self-holding circuit. In this state, the control unit and thus the household appliance is then ready for use again.
  • the control unit is usually formed by an electronic circuit and / or a computer unit.
  • a capacitive support of these units supplying DC voltage is provided to ensure reliable operation of the control unit and to suppress interference.
  • these capacities are discharged via the control unit itself.
  • these capacitances are directly connected to the DC voltage source, so that a large inrush current flows. The same occurs when, due to certain control processes, such as when restarting after power failure or Like, the switching transistor is turned on again. Again, occur during power on large current spikes that burden the switching transistor.
  • both the pushbutton and the switching transistor must be designed for the correspondingly high current-carrying capacity.
  • DE 10 2011 082 252 relates to a system with a household appliance, which has a user-activated economy mode, in which an operating process of the household appliance is initiated due to an external activation signal.
  • the system also includes a separate from the household appliance energy management device, which is designed to issue the activation signal to the household appliance to initiate the operating process in the economy mode of the household appliance.
  • the energy management device determines a time for the start of the operating process as a function of a price for electrical energy.
  • the household appliance has a switching device for coupling the domestic appliance to an electrical power network. The switching device is switchable between a standby state in which the domestic appliance is electrically isolated from the mains and an active state in which the domestic appliance is electrically coupled to the mains.
  • the invention also relates to a household appliance, as well as a method for initiating an operating process of a household appliance.
  • DE 10 2008 042 832 relates to an electrical appliance, in particular in a dishwasher (1) or washing machine, with a standby module (7) for providing functions in a standby mode and with a power supply module (13) for supplying the standby module (7) during standby mode with electrical energy Power supply module (13) a thermoelectric generator (14) for recovering electrical energy from waste heat (AWM, AWH) of the electrical appliance (1) during normal operation and an electrical energy storage device (15) for storing the electrical energy generated by the thermoelectric generator (14) to provide the standby module with the stored electrical energy during standby.
  • AMM waste heat
  • AWH electrical energy storage device
  • US 7,765,416 relates to a control device for a power supply with zero power consumption in standby mode.
  • the invention is concerned with the task of reducing the current load on the components, in particular during a switch-on process.
  • the switching transistor is no longer operated exclusively in a pure switching mode, but - as explained in more detail below - at least partially in a transition from a first switching state to a second switching state in a linear operation. This is achieved by means of the integrator unit, which outputs a change of the state signal corresponding to the third terminal of the switching transistor.
  • the current pulse can be reduced in particular by switching on an integration of a change of the state signal, preferably in such a way that the current pulse does not substantially or only insignificantly exceed a continuous current flow during the intended operation of the control unit ,
  • a circuit structure is selected in which the electronic switching element is no longer directly applied to the current to be switched. This ensures that both the electronic switching element and the switching transistor can be significantly relieved with respect to the current pulse load. Accordingly, the current is switched exclusively with the switching transistor. Only in this way can the effectiveness of the integrator unit occur in the manner according to the invention.
  • the electronic switching element For the electronic switching element, this results in a significantly reduced load, especially in the case of an electromechanical switch, a reduced contact erosion, in particular if contact bounce is to be taken into account.
  • the switching transistor can be achieved that the current pulse load, in particular during a switching operation such as the turn-on can be significantly reduced, so that it is possible to significantly reduce the switching transistor in terms of its design. This not only saves material costs, but it can also be advantageously used on SMD components that are suitable for high integration of electronic circuits, for example because cost-effective assembly techniques can be used. In particular, advantages with regard to integration, packing density and costs can thus be achieved.
  • a domestic appliance of the generic type comprises in particular a device for preparing food, for example a hob, an oven, a microwave oven, combinations thereof or the like, a device for the care of laundry items, for example treating laundry items, in particular a washing machine, a tumble dryer, an ironing device , Combinations thereof or the like, a device for cleaning, in particular treating dishes, For example, a dishwasher, a vacuum cleaner or the like and also a device for the particular cooled storage of items, preferably food, for example, a refrigerator, a freezer, combinations thereof or the like.
  • a household appliance function includes, for example, food preparation, laundry care, cleaning of articles, surfaces or the like, combinations thereof, or the like.
  • the household appliance preferably has electrical devices by means of which the intended function or use can be realized.
  • the electrical devices may include, for example, an electric machine, an electric heater, an inverter, in particular an inverter, combinations thereof, or the like.
  • the domestic appliance has the electronic control unit. This can for example have an input unit, via which a user can manually make inputs for controlling the household appliance in the desired manner.
  • the control unit can have a display unit, by means of which operating states are recognizably displayed to the user.
  • a combination of a display unit with an input unit may be provided, for example in the form of a touch-sensitive screen or the like.
  • control unit may also include sensors and their evaluation to control the electrical device according to a control program.
  • control unit can also be program-based and, in particular, have a computer unit for this purpose, so that different operating sequences can be selected and / or realized in a simple manner, for example by a user input and / or depending on acquired measured values by means of the sensors.
  • control unit can also be used for communication with appliances external to household appliances, for example by establishing a communication connection to a communication terminal, in particular a mobile radio terminal.
  • the communication connection can be made for example via a communication network such as the Internet, a mobile radio network, combinations thereof or the like.
  • a generic household appliance is used by the user usually only during a relatively short period of use, which is much shorter than the life of the household appliance.
  • the household appliance During the rest of the period between periods of use, the household appliance is not in normal operation. Usually it is switched off. During the period of use, it is therefore not necessary to provide the control unit with electrical energy. In such household appliances, therefore, a shutdown of the power supply of the control unit is provided so that the consumption of electrical energy between the periods of use can be reduced.
  • the control unit of the household appliance normally requires only a fraction of the total power consumed by the household appliance during normal operation of the household appliance during a period of use for its intended operation. Accordingly, the DC voltage source is adapted so that it can reliably supply the control unit with electrical energy during normal operation, but at the same time it is limited in terms of power available, so that the required power to be provided can be provided inexpensively and by a compact DC voltage source.
  • the DC voltage source can be, for example, an electrical energy store such as an accumulator, a battery, combinations thereof or the like. It can also be formed by a power supply, which derives its energy from, for example, a public power grid. Again, combinations may be provided.
  • the DC voltage source provides a smoothed DC voltage, so that the control unit, in particular, if it has electronic components, a computer unit, combinations thereof or the like, can ensure the reliable operation of the control unit as intended.
  • the switching transistor may for example be a bipolar transistor, but also a field effect transistor, in particular a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), an isolated gate bipolar transistor (IGBT), or the like.
  • MOSFET metal oxide semiconductor field effect transistor
  • IGBT isolated gate bipolar transistor
  • the switching transistor may also be formed by a thyristor arrangement, in particular by a gate turn-off thyristor (GTO) or the like.
  • GTO gate turn-off thyristor
  • the switching transistor may also be formed by combination circuits using the aforementioned components.
  • the switching transistor is arranged such that its switching path is connected between the first and the second connection.
  • the switching transistor has a third terminal as a control terminal, which can be acted upon by a switching signal to switch the switching path between the first and the second terminal in the desired switching state, in particular the switched on and the off state.
  • the switching signal is preferably formed as a digital signal, wherein a first level of the switching signal is selected such that the switching path assumes the on state, whereas a second level is selected such that the switching path occupies the off state.
  • the switching transistor is only operated at most partially in a switching operation.
  • Switching operation means that a very low electrical resistance is provided in an activated state between the two connections forming the switching path of the switching transistor, so that a high current flow is possible at very low residual voltage.
  • the switching path of the switching transistor is high impedance, that is, it provides a high electrical resistance, so that there is substantially no or only a very low, in particular negligible current flow even at high voltage applied to the switching path.
  • a transition from one state to the other takes place in the prior art with a shortest possible transition time, also called switching time, which is usually determined essentially by physical properties of the switching transistor. This differs from a linear operation, which is not used in the prior art but in switching transistors in switching operation.
  • the invention provides that the switching transistor is operated in a linear mode at least during a state change in the form of a transition from the switched-off state to the switched-on state (switch-on process).
  • the switching operation is preferably - as previously explained - realized.
  • a linear operation can also be provided here. The linear operation preferably extends in a period between the two states "on” and "off".
  • the electronic switching element may be formed by a semiconductor switch, in particular a manually controllable by a control switching transistor, an electromechanical switch, combinations thereof or the like
  • the electromechanical switch may be formed for example as a manually operable device, which is arranged for example on a control panel of the household appliance , Preferably, the electronic switching element is part of the switching device, but it may also be separate from the switching device and be connected only to this.
  • the electromechanical probe preferably has a metallic switching contact, which is closed in a pressure actuation due to a manual action, so that between two terminals of the probe, a low-resistance or good electrically conductive connection is made.
  • the electrically conductive connection is interrupted, as a rule due to a spring preload.
  • the electronic switching element is used to enable or start activation of the power supply of the control unit by the switching unit in the off state of the switching path of the switching transistor.
  • the electromechanical switch is connected in parallel to the switching path of the switching transistor, so that the switching path of the switching transistor is short-circuited by pressing the button.
  • the control unit is briefly supplied via the button with electrical energy from the DC voltage source, so that the control unit immediately delivers a hold signal to the switching transistor, which then turns on its switching path, so that when the manual operation on the button, the energy supply via the switching transistor is maintained.
  • the control unit As soon as the control unit has finished all control operations and no further control tasks are pending, the control unit outputs a switch-off signal which causes the switching transistor to set the switching path to the switched-off state. Thereupon, the electrical voltage available at the control unit builds up over the power consumption of the control unit until the voltage has substantially subsided. The control unit is in this state substantially voltage or de-energized. Thereby, a consumption of electrical energy between the periods of use of the household appliance, in particular in stand-by mode, can be reduced.
  • the invention provides the state unit, which may be formed by an electronic memory cell.
  • the state unit provides a state signal representing a switching state of the switching path.
  • the state signal is a digital signal, so that it has, for example, two signal levels, namely a signal level representing an on state of the switching path, whereas a second signal level represents an off state of the switching path.
  • the electronic switching element is - in contrast to the prior art - no longer connected in parallel to the switching transistor, but according to the invention to the state unit.
  • the electronic switching element upon actuation is basically no longer acted upon by an inrush current, but only with a small control current that is required to activate or actuate the state unit.
  • the electronic switching element can be designed to be correspondingly smaller and at the same time achieve higher reliability and service life.
  • the control unit is preferably also connected to the control unit in such a way that the switch-off signal of the control unit is transmitted to the status unit.
  • the state unit is now interposed according to the invention. Thereby, the state unit can provide the status signal in response to an operation of the electronic switching element and the turn-off signal.
  • the invention provides that the state signal from the state unit is not performed directly on the third terminal of the switching transistor, but instead the state unit via the integrator at the third terminal of the switching transistor is connected to control the switching path of the switching transistor in response to the state signal.
  • the integrator unit can be achieved that a switching edge of the state signal is extended, so that the switching transistor is not with its minimum possible Switching the switching path, but with a prolonged by a design of the integrator unit switching time. This is preferably the switch-on time, so that as a result current pulses when switching on can be considerably reduced, if not completely suppressed.
  • the integrator unit may provide a corresponding delay for powering off as well. This may be advantageous, for example, if inductances are present in the circuit whose rapid switching off could lead to short-term voltage peaks and dangerous states. Again, the invention can thus bring about an improvement.
  • the integrator unit is designed to enable a switch-off operation of the switching transistor shorter in time than a switch-on process.
  • the advantage of the time-prolonged switching on with reduction of the current pulse can be achieved and at the same time a fast switching off can be realized, so that a reliable shutdown can be realized, in particular in case of faults or the like.
  • the integrator unit for a rising switching edge of the state signal and for a falling edge of the state signal has different circuit branches, which are selectively effective, for example. This can be achieved, for example, with the aid of additional diodes in the integrator unit.
  • the state unit is a bistable flip-flop circuit having a first and a second input terminal, wherein the state unit is formed, at a first control signal at the first terminal a state signal representing an on state and at a second control signal at the second input terminal a off State signal representing state.
  • the flip-flop circuit can be realized, for example, with discrete components. In addition, it can also be realized by an integrated circuit, in which at least one corresponding circuit is already realized. Regarding the function, the flip-flop circuit may be formed as a D flip-flop, an RS flip-flop, a JK flip-flop or the like.
  • control unit for providing the switch-off signal is connected via a first amplifier circuit to the second input terminal of the flip-flop circuit.
  • the switch-off signal of the control unit can act directly on the state unit, in this case the flip-flop circuit, and cause a state change of the state signal to a state signal representing the switched-off state.
  • the electronic switching element is advantageously connected to the first input terminal of the flip-flop circuit, so that a state signal representing the switched-on state can be effected by a manual actuation of the electronic switching element.
  • the electronic switching element is connected via an interference suppression circuit to the first input terminal of the flip-flop circuit.
  • a suppression circuit By providing a suppression circuit, a reliable control of the state unit can be achieved. For example, due to interference caused by the noise suppression circuit can be reduced or suppressed. The reliability of the switching device according to the invention can be further improved.
  • the interference suppression circuit has a low-pass filter or a bandpass filter. These filter types are particularly well suited for the realization of interference suppression and can also be implemented cost-effectively. Depending on the characteristics of the electronic switching element and / or the interference signal to be suppressed, either the low-pass filter or the band-pass filter can be selected.
  • the interference signal can also be generated, for example, by an undesired, for example brief, operation.
  • the switching device has a voltage interrupt protection unit, which is connected to the first input terminal of the flip-flop circuit.
  • the voltage interrupt protection unit serves to ensure, for example, short-term, power interruptions of the DC voltage source, an automatic restart of the switching transistor, so that the already started Use period of the household appliance can be continued in the intended manner.
  • the voltage interrupt protection unit can have an energy store, in particular a capacitor, which can be charged over a predetermined time constant. The capacitor can be charged via a resistor for this purpose.
  • a control signal can be provided, which switches a switching element such as a transistor, in particular MOSFET, which in turn sets the state unit.
  • a power interruption of a few seconds to a minute or several minutes or even a larger period can be bridged. It is therefore no longer necessary in the event of a power interruption that the user manually re-activates the household appliance and reprograms and starts the already started utilization program.
  • the voltage interruption protection unit it can be achieved, in particular, that an already executed usage program can be automatically continued after a voltage return.
  • the voltage interrupt protection unit is designed to be deactivated by means of the switch-off signal. With this function can be achieved that a reliable shutdown can be realized, even if the off signal is only pending. Overall, the reliability of the function can be improved.
  • the switching device has a second amplifier circuit, via which the state unit is connected to the integrator unit.
  • the second amplifier circuit With the second amplifier circuit, a gain of the state signal and a level adjustment can be achieved so that the switching level switching switching level can be reliably achieved.
  • the second amplifier circuit signal matching can be achieved to further improve the reliability of the switching device of the invention.
  • the switching transistor is a MOSFET whose source terminal forms the first terminal and whose drain terminal forms the second terminal, and the integrator unit provides a resistance circuit for connection to a gate terminal of the MOSFET forming the third terminal.
  • the MOSFET is particularly suitable as a switching transistor for the switching device according to the invention. With little circuit complexity, therefore, the function of the invention can be achieved. It proves particularly advantageous if a gate-source capacitance cooperates with the integrator unit and thus improves the desired switch-on time.
  • the resistance circuit is designed to form a time constant which is greater for the switch-on of the switching path of the switching transistor than for the switch-off.
  • different circuit branches may be provided, which preferably react to the respective switching edges of the state signal.
  • the integrator unit has an electrical capacitance connected in parallel with the gate-drain path of the MOSFET.
  • the function of the integrator unit can be further improved, in particular with regard to the adjustability of the switching speed of the switching transistor.
  • the switching device preferably has a priority circuit, which is designed to suppress the switch-off signal when the electronic switching element and the switch-off signal of the control unit collapse in time.
  • a priority circuit which is designed to suppress the switch-off signal when the electronic switching element and the switch-off signal of the control unit collapse in time.
  • Advantageous embodiments of the switching device according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the method.
  • representational components of the switching device are formed alone or in combination to allow the method steps.
  • Fig. 1 shows a washing machine 10 as a household appliance in a diagrammatically opened front view.
  • Washing machine 10 also has a rotatably mounted washing drum 54 which is drivable via a drive belt 58 by means of a drive motor 56.
  • the drive motor 56 is connected via a line 70 to a switching unit 52, which in turn is connected in unspecified manner to an electrical power grid, here the public power grid.
  • the public power grid provides the required electrical energy.
  • the drive motor 56 comprises a converter by means of which rotational speeds and torques can be set in the desired manner.
  • a DC voltage source 24 is further connected, which is in the present case designed as a power supply and which is connected directly to the public power grid, so that they preferably permanently provides a DC electrical voltage.
  • the electrical DC voltage is in the present case smoothed, so that it can be used directly for the electrical power supply of a control unit 14 of the washing machine 10.
  • a switching device 12, 52 is connected, which provides the provided by the DC voltage source 24 smoothed DC voltage switching for the control unit 14. In this way, the control unit 14 is supplied with electrical energy via the switching device 12, 52.
  • the control unit 14 has an unspecified input and output unit, which is presently provided as a touch-sensitive screen and provides a user interface for a user.
  • the control unit 14 further comprises a computer unit ⁇ P, so that the control unit 14 can execute washing programs in a desired manner in order to subject the laundry 10 to laundry items in the desired manner to a cleaning treatment.
  • the computer unit ⁇ P is connected via a line 72 to the drive motor 56, so that the drive motor 56 can be driven in the intended manner.
  • other peripherals of the washing machine 10 for example controls for the water supply and / or water discharge, a liquor circulation, a heater and the like, which are preferably also controlled by the computer unit .mu.P.
  • control unit 14 delivers a switch-off signal, by means of which the switching device 12, 52 is switched off.
  • the power supply to the control unit 14 is deactivated, so that the control unit 14 is energized or de-energized.
  • Fig. 2 shows a schematic diagram view of a circuit diagram for a switching device 12 according to the prior art.
  • the switching device 12 has a first connection 22 for connection to the DC voltage source 24, a second terminal 26 for connection to a power supply terminal of the control unit 14 and a switching transistor 18, which provides a switching path 16 between the first and the second terminal 22, 26.
  • the switching path 16 is switchable via a third terminal 20 of the switching transistor 18.
  • the switching transistor 18 is in the present case designed as a MOSFET.
  • the switching device 12 has a button 28 as an electronic switching element, which is designed as a manually operable electromechanical probe and which is also connected to the first and the second terminal 22, 26, in parallel to the switching transistor 18.
  • control unit 14 connected to the connection 26 has undeclared electrical capacitances, in this case capacitors.
  • the actuation of the switch 28 therefore leads to a pulsed current load both the DC voltage source 24 and the probe 26 and the control unit 14.
  • the button 28 is exposed to increased stress, so that its switching contact must be designed for a correspondingly high stress.
  • the switching on of the switching transistor 18 also takes place instantaneously, that is to say that the switching transistor 18 switches on with its design-related switch-on time.
  • this turn-on time is very short, so that when turning on the switching transistor 18, a very large current pulse must be passed through the switching transistor 18 therethrough.
  • the DC voltage source 24 and the control unit 14 are acted upon in accordance with the current pulse.
  • Further driver components 66 which represent a driver circuit, are connected to the third terminal 20 of the switching transistor 18 in order to be able to apply a switch-off signal 30 to its switching path.
  • the driver components 66 include, inter alia, two bipolar transistors, which are interconnected in a known manner, in order to be able to apply the switch-off signal 30 to the third terminal 20.
  • This circuit does not provide a state unit with a status signal.
  • This circuit known in the prior art is familiar to the person skilled in the art, so that no further discussion is required.
  • Fig. 3 shows a schematic diagram of a switching device 52 according to the invention, which has a first terminal 22 for connection to the DC voltage source 24, a second terminal 26 for connection to a power supply terminal the control unit 14 and a switching transistor 18 which provides a switching path 16 between the first and the second terminal 22, 26.
  • the switching path 16 is switchable via a third terminal 20 of the switching transistor 18.
  • the switching device 52 is designed to switch on the switching path 16 by means of an electromechanical pushbutton of the switching device 52 acting on the third connection 20 of the switching transistor 18 and to switch it off by means of a switch-off signal of the control unit acting on the third connection 20 of the switching transistor 18.
  • the switching device 52 for this purpose, a state unit 32 in the form of a flip-flop circuit, here a bistable flip-flop 40, on.
  • the state unit 32 provides a switching state of the switching path 16 representing a state signal 34.
  • the switching device 52 comprises an integrator unit 36, which comprises a resistance circuit 62.
  • the resistor circuit 62 comprises two series-connected resistors, wherein the series circuit is connected at one end to a capacitor providing an electrical capacitance, which is connected in parallel to the drain-gate path of the switching transistor 18.
  • a non-designated Zener diode which is connected in parallel to the gate-source path of the switching transistor 18, serves in a known manner to a gate circuit.
  • the integrator unit 36 is acted on at a center tap of the series circuit of the resistance circuit 62 by a second amplifier circuit 60.
  • the second amplifier circuit 60 has a two-stage transistor amplifier in which bipolar transistors are provided in emitter circuit.
  • the second amplifier circuit 60 is interposed between the state unit 32 and the integrator unit 36. The second amplifier circuit 60 is thus supplied at its input with the state signal 34 of the state unit 32.
  • the integrator unit 36 makes it possible to temporally extend switching edges of the state signal 34, so that the switch-on operation or the switch-off operation of the switching transistor 18 can be extended. Thereby can Current pulses, in particular during switching on the switching path, reduced or even avoided.
  • the state unit 32 has the bistable flip-flop circuit 40 formed by discrete components with a first and a second input terminal 42, 44.
  • the state unit 32 is designed to provide a state signal representing an on-state at a first control signal at the first input terminal 42 and a state signal representing an off-state at a second control signal at the second input terminal 44.
  • control unit 14 for providing the switch-off signal 30 is connected via a first amplifier circuit 38 to the second input terminal 44 of the flip-flop circuit 40.
  • the first amplifier circuit 38 effects a signal adaptation or amplification of the switch-off signal 30, so that it is adapted to the signal requirements of the state unit 32 and to enable a reliable provision of the state signal 34 representing the switched-off state.
  • the push-button 28 is connected via an interference suppression circuit 46 to the first input terminal 42 of the flip-flop circuit 40.
  • the interference suppression circuit 46 comprises a low-pass filter for this purpose.
  • the switching device 52 has a voltage interrupt protection unit 50, which is likewise connected to the first input terminal 42 of the flip-flop circuit 40. It is thus connected parallel to the push button 28 at the first input terminal 42.
  • the voltage interruption protection unit 50 By means of the voltage interruption protection unit 50, it can be achieved that a reliable restarting after voltage return can be ensured in the event of power interruptions of the DC voltage source 24, so that the intended operation of the washing machine 10 can be continued without a user needing to intervene.
  • the voltage interruption protection unit 50 has an unspecified capacitor as an energy store, which ensures such that when the voltage returns, a signal at the first input terminal 42 of the state unit 32 is applied, so that State unit 32, a state signal 34 representing the on state is provided.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung zum Schalten einer Energieversorgung für eine elektronische Steuereinheit eines Haushaltsgerätes, mit einem ersten Anschluss zum Anschließen an eine Gleichspannungsquelle, mit einem zweiten Anschluss zum Anschließen an einen Energieversorgungsanschluss der Steuereinheit und mit einem Schalttransistor, der eine Schaltstrecke zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss bereitstellt, wobei die Schaltstrecke über einen dritten Anschluss des Schalttransistors schaltbar ist, wobei die Schalteinrichtung dazu ausgebildet ist, die Schaltstrecke mittels eines auf den dritten Anschluss des Schalttransistors einwirkenden elektronischen Schaltelements der Schalteinrichtung einzuschalten und mittels eines auf den dritten Anschluss des Schalttransistors einwirkenden Ausschaltsignals der Steuereinheit auszuschalten. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Haushaltsgerät mit einer elektrischen Einrichtung zum Bereitstellen einer Haushaltsanwendungsfunktion, einer elektronischen Steuereinheit zum Steuern der elektrischen Einrichtung, einer Gleichspannungsquelle sowie einer an die Gleichspannungsquelle und die elektronische Steuereinheit angeschlossenen Schalteinrichtung zum Schalten einer Energieversorgung für die elektronische Steuereinheit. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schalten einer Energieversorgung für eine elektronische Steuereinheit eines Haushaltsgeräts mittels einer Schalteinrichtung, wobei die Energieversorgung mittels einer Gleichspannungsquelle erfolgt, wobei die Energieversorgung mittels eines eine Schaltstrecke zwischen der Gleichspannungsquelle und der Steuereinheit bereitstellenden Schalttransistors geschaltet wird, wobei die Schaltstrecke mittels eines auf einen dritten Anschluss des Schalttransistors einwirkenden elektronischen Schaltelements der Schalteinrichtung eingeschaltet und mittels eines auf den dritten Anschluss des Schalttransistors einwirkenden Ausschaltsignals der Steuereinheit ausgeschaltet wird.
  • Schalteinrichtungen der gattungsgemäßen Art sowie entsprechende Verfahren als auch Hausgeräte der gattungsgemäßen Art sind dem Grunde nach bekannt, sodass es eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises hierfür nicht bedarf. Steuereinheiten dienen dazu, bei einem Haushaltsgerät elektrische Einrichtungen in bestimmungsgemäßer Weise zu steuern, sodass das Haushaltsgerät seine bestimmungsgemäße Funktion ausüben kann. Derartige Steuereinheiten sind in der Regel Bestandteil des Haushaltsgeräts und benötigen in der Regel eine elektrische Energieversorgung, die üblicherweise durch eine Gleichspannungsquelle bereitgestellt wird, die ihrerseits Energie aus einem elektrischen Energiespeicher wie einem Akkumulator, einer Batterie, einem öffentlichen Energieversorgungsnetz oder dergleichen bezieht. Gattungsgemäße Haushaltsgeräte werden häufig jedoch - betrachtet über die Lebensdauer - lediglich für einen Bruchteil der Lebensdauer genutzt. Daher ist es bei gattungsgemäßen Haushaltsgeräten üblich, die Energieversorgung für die Steuereinheit abschaltbar auszubilden, sodass während des Zeitraumes zwischen Nutzungen des Haushaltsgeräts der Energieverbrauch aufgrund der Steuereinheit reduziert werden kann.
  • Zu diesem Zweck ist es im Stand der Technik üblich, die Energieversorgung für die Steuereinheit mittels eines Schalttransistors abschaltbar auszubilden. Der Schalttransistor wird von der Steuereinheit selbst ausgeschaltet, sobald die Steuereinheit sämtliche Steuerfunktionen beendet hat und keine weiteren steuernden Funktionen mehr auszuführen sind. Um die Steuereinheit beziehungsweise das Haushaltsgerät wieder in Betrieb nehmen zu können, ist parallel zum Schalttransistor ein elektromechanischer Taster geschaltet, mittels dem die Steuereinheit bei ausgeschaltetem Schalttransistor mit elektrischer Energie beaufschlagt werden kann, sodass die Steuereinheit über eine Selbsthalteschaltung den Schalttransistor wieder einschaltet. In diesem Zustand ist die Steuereinheit und somit das Haushaltsgerät dann wieder betriebsbereit.
  • Die Steuereinheit ist in der Regel durch eine elektronische Schaltung und/oder eine Rechnereinheit gebildet. Üblicherweise ist in der Energieversorgung dieser Einheiten eine kapazitive Stützung der diese Einheiten versorgenden Gleichspannung vorgesehen, um einen zuverlässigen Betrieb der Steuereinheit zu gewährleisten und Störungen zu unterdrücken. Im ausgeschalteten Zustand sind diese Kapazitäten über die Steuereinheit selbst entladen. Während des Einschaltens mittels des Tasters werden diese Kapazitäten unmittelbar an die Gleichspannungsquelle angeschlossen, sodass ein großer Einschaltstrom fließt. Das Gleiche tritt auch auf, wenn aufgrund bestimmter Steuerungsprozesse, wie beispielsweise beim Wiedereinschalten nach Netzausfall oder dergleichen, der Schalttransistor wieder eingeschaltet wird. Auch hier treten während des Einschaltens große Stromspitzen auf, die den Schalttransistor belasten. Im Stand der Technik ist deshalb sowohl der Taster als auch der Schalttransistor für die entsprechend hohe Strombelastbarkeit auszulegen. Dadurch sind nicht nur entsprechend belastbare, teure Bauelemente vorzusehen, sondern auch eine erhöhte Belastung der Gleichspannungsquelle sowie der in der Steuereinheit vorgesehenen Kapazitäten. Zudem können solche Vorgänge die Alterung der Steuereinheit und/oder der Schalteinrichtung negativ beeinflussen.
  • DE 10 2011 082 252 betrifft ein System mit einem Haushaltsgerät, welches einen von einem Benutzer aktivierbaren Sparmodus aufweist, in welchem ein Betriebsprozess des Haushaltsgeräts aufgrund eines externen Aktivierungssignals eingeleitet wird. Das System beinhaltet außerdem eine vom Haushaltsgerät separate Energiemanagementeinrichtung, welche zum Abgeben des Aktivierungssignals an das Haushaltsgerät ausgebildet ist, um den Betriebsprozess im Sparmodus des Haushaltsgeräts einzuleiten. Beispielsweise bestimmt die Energiemanagementeinrichtung einen Zeitpunkt für den Start des Betriebsprozesses in Abhängigkeit von einem Preis für elektrische Energie. Das Haushaltsgerät hat eine Schalteinrichtung zum Koppeln des Haushaltsgeräts mit einem elektrischen Stromnetz.Die Schalteinrichtung ist zwischen einem Standby-Zustand, in welchem das Haushaltsgerät von dem Stromnetz elektrisch getrennt ist, und einem Aktivzustand schaltbar, in welchem das Haushaltsgerät mit dem Stromnetz elektrisch gekoppelt ist. Die Erfindung betrifft auch ein Haushaltsgerät, wie auch ein Verfahren zum Einleiten eines Betriebsprozesses eines Haushaltsgeräts.
  • DE 10 2008 042 832 betrifft ein Elektrogerät, insbesondere bei einer Geschirrspülmaschine (1) oder Waschmaschine, mit einem Bereitschaftsmodul (7) zur Bereitstellung von Funktionen in einem Bereitschaftsbetrieb und mit einem Energieversorgungsmodul (13) zur Versorgung des Bereitschaftsmoduls (7) während des Bereitschaftsbetriebs mit elektrischer Energie, weist das Energieversorgungsmodul (13) einen thermoelektrischen Generator (14) zur Gewinnung von elektrischer Endergie aus Abwärme (AWM,AWH) des Elektrogerätes (1) während eines Normalbetriebs und einen elektrischen Energiespeicher (15) zur Speicherung der durch den thermoelektrischen Generator (14) erzeugten elektrischen Energie auf, um das Bereitschaftsmodul während des Bereitschaftsbetriebs mit der gespeicherten elektrischen Energie zu versorgen.
  • US 7 765 416 betrifft eine Steuereinrichtung für eine Stromversorgung mit null Stromverbrauch im Standby-modus.
  • Die Erfindung befasst sich mit der Aufgabe, die Strombelastung der Bauteile, insbesondere während eines Einschaltvorgangs, zu reduzieren.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Schalteinrichtung, ein Haushaltsgerät und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
  • Eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung zum Schalten einer Energieversorgung für eine elektronische Steuereinheit eines Haushaltsgeräts umfasst insbesondere einen ersten Anschluss zum Anschließen an eine Gleichspannungsquelle, einen zweiten Anschluss zum Anschließen an einen Energieversorgungsanschluss der Steuereinheit und einen Schalttransistor, der eine Schaltstrecke zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss bereitstellt, wobei die Schaltstrecke über einen dritten Anschluss des Schalttransistors schaltbar ist, wobei die Schalteinrichtung dazu ausgebildet ist, die Schaltstrecke mittels eines auf den dritten Anschluss des Schalttransistors einwirkenden elektronischen Schaltelements der Schalteinrichtung einzuschalten und mittels eines auf den dritten Anschluss des Schalttransistors einwirkenden Ausschaltsignals der Steuereinheit auszuschalten, wobei die Schalteinrichtung eine Zustandseinheit zum Bereitstellen eines einen Schaltzustand der Schaltstrecke repräsentierenden Zustandssignals sowie eine Integratoreinheit aufweist, wobei die Zustandseinheit dazu ausgebildet ist, das Zustandssignal in Abhängigkeit einer Betätigung des elektronischen Schaltelements und des Ausschaltsignals bereitzustellen und wobei die Zustandseinheit über die Integratoreinheit am dritten Anschluss angeschlossen ist, um die Schaltstrecke des Schalttransistors in Abhängigkeit des Zustandssignals zu steuern. Anders als im Stand der Technik wird der Schalttransistor nicht mehr ausschließlich in einem reinen Schaltbetrieb betrieben, sondern - wie weiter unten noch genauer erläutert - zumindest teilweise bei einem Übergang von einem ersten Schaltzustand in einen zweiten Schaltzustand auch in einem Linearbetrieb. Dies wird mittels der Integratoreinheit erreicht, die eine Änderung des Zustandsignals entsprechend verarbeitet an den dritten Anschluss des Schalttransistors ausgibt.
  • Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist darin zu sehen, dass der Stromimpuls insbesondere beim Einschalten durch Durchführen einer Integration einer Änderung des Zustandssignals reduziert werden kann, vorzugsweise derart, dass der Stromimpuls einen kontinuierlichen Stromfluss während des bestimmungsgemäßen Betriebs der Steuereinheit im Wesentlichen nicht oder nur unwesentlich überschreitet. Dabei wird eine Schaltungsstruktur gewählt, bei der das elektronische Schaltelement nicht mehr unmittelbar mit dem zu schaltenden Strom beaufschlagt wird. Dadurch wird erreicht, dass sowohl das elektronische Schaltelement als auch der Schalttransistor hinsichtlich der Stromimpulsbelastung erheblich entlastet werden können. Geschaltet wird der Strom demnach ausschließlich mit dem Schalttransistor. Erst hierdurch kann die Wirksamkeit der Integratoreinheit in erfindungsgemäßer Weise eintreten. Für das elektronische Schaltelement ergibt sich dadurch eine deutlich reduzierte Belastung, insbesondere bei einem elektromechanischen Taster ein reduzierter Kontaktabbrand, insbesondere, wenn Kontaktprellen zu berücksichtigen ist. Für den Schalttransistor kann erreicht werden, dass die Stromimpulsbelastung, insbesondere während eines Schaltvorgangs wie beispielsweise dem Einschaltvorgang erheblich reduziert werden kann, sodass es möglich ist, den Schalttransistor hinsichtlich seiner Auslegung deutlich zu reduzieren. Hierdurch können nicht nur Materialkosten gespart werden, sondern es kann vorteilhaft auch auf SMD-Bauelemente zurückgegriffen werden, die sich für eine hohe Integration elektronischer Schaltungen eignen, beispielsweise weil kostengünstige Montagetechniken genutzt werden können. Insbesondere lassen sich somit Vorteile hinsichtlich der Integration, Packungsdichte sowie Kosten erreichen.
  • Ein Haushaltsgerät der gattungsgemäßen Art umfasst insbesondere ein Gerät zum Zubereiten von Lebensmitteln, beispielsweise ein Kochfeld, einen Backofen, ein Mikrowellengerät, Kombinationen hiervon oder dergleichen, ein Gerät zur Pflege von Wäschestücken, beispielsweise Behandeln von Wäschestücken, insbesondere eine Waschmaschine, ein Wäschetrockner, ein Bügelgerät, Kombinationen hiervon oder dergleichen, ein Gerät zum Reinigen, insbesondere Behandeln von Geschirr, beispielsweise eine Geschirrspülmaschine, ein Staubsauger oder dergleichen sowie ferner ein Gerät zum insbesondere gekühlten Lagern von Gegenständen, vorzugsweise Lebensmitteln, zum Beispiel ein Kühlgerät, ein Gefrierschrank, Kombinationen hiervon oder dergleichen. Entsprechend umfasst eine Haushaltsanwendungsfunktion beispielsweise das Zubereiten von Lebensmitteln, die Pflege von Wäschestücken, das Reinigen von Gegenständen, Flächen oder dergleichen, Kombinationen hiervon oder dergleichen.
  • Das Haushaltsgerät weist vorzugsweise elektrische Einrichtungen auf, mittels denen die bestimmungsgemäße Funktion beziehungsweise Nutzung realisiert werden kann. Die elektrischen Einrichtungen können beispielsweise eine elektrische Maschine, eine elektrische Heizung, einen Umrichter, insbesondere einen Wechselrichter, Kombinationen hiervon oder dergleichen umfassen. Um die elektrischen Einrichtungen in bestimmungsgemäßer Weise steuern zu können, weist das Haushaltsgerät die elektronische Steuereinheit auf. Diese kann beispielsweise eine Eingabeeinheit aufweisen, über die ein Nutzer manuell Eingaben zur Steuerung des Haushaltsgeräts in gewünschter Weise vornehmen kann. Darüber hinaus kann die Steuereinheit eine Anzeigeeinheit aufweisen, mittels der Betriebszustände für den Nutzer erkennbar angezeigt werden. Darüber hinaus kann natürlich auch eine Kombination einer Anzeigeeinheit mit einer Eingabeeinheit vorgesehen sein, beispielsweise in Form eines berührungssensitiven Bildschirms oder dergleichen. Schließlich kann die Steuereinheit auch Sensoren sowie deren Auswertung umfassen, um die elektrische Einrichtung gemäß einem Steuerprogramm zu steuern. Weiterhin kann die Steuereinheit auch programmgestützt sein und zu diesem Zweck insbesondere eine Rechnereinheit aufweisen, sodass unterschiedliche Betriebsabläufe auf einfache Weise ausgewählt und/oder realisiert werden können, beispielsweise durch eine Nutzereingabe und/oder auch in Abhängigkeit von erfassten Messwerten mittels der Sensoren. Schließlich kann die Steuereinheit auch zur Kommunikation mit haushaltsgeräteexternen Einrichtungen dienen, beispielsweise, indem eine Kommunikationsverbindung zu einem Kommunikationsendgerät, insbesondere einem Mobilfunkendgerät, hergestellt wird. Die Kommunikationsverbindung kann beispielsweise über ein Kommunikationsnetz wie dem Internet, einem Mobilfunknetzwerk, Kombinationen hiervon oder dergleichen erfolgen.
  • Ein gattungsgemäßes Haushaltsgerät wird vom Nutzer in der Regel lediglich während eines vergleichsweise kurzen Nutzungszeitraumes genutzt, der wesentlich kürzer als die Lebensdauer des Haushaltsgeräts ist. Während der restlichen Zeit zwischen den Nutzungszeiträumen ist das Haushaltsgerät nicht im bestimmungsgemäßen Betrieb. Zumeist ist es abgeschaltet. Während des Nutzungszeitraumes ist es somit nicht erforderlich, die Steuereinheit mit elektrischer Energie zu versorgen. Bei derartigen Haushaltsgeräten ist deshalb eine Abschaltung der Energieversorgung der Steuereinheit vorgesehen, sodass der Verbrauch elektrischer Energie zwischen den Nutzungszeiträumen reduziert werden kann. Die Steuereinheit des Haushaltsgeräts benötigt im bestimmungsgemäßen Betrieb des Haushaltsgeräts während eines Nutzungszeitraumes in der Regel lediglich einen Bruchteil der vom Haushaltsgerät insgesamt aufgenommenen Leistung für ihren bestimmungsgemäßen Betrieb. Entsprechend ist die Gleichspannungsquelle angepasst ausgelegt, sodass diese die Steuereinheit während des bestimmungsgemäßen Betriebs zuverlässig mit elektrischer Energie versorgen kann, zugleich ist sie aber hinsichtlich bereitstellbarer Leistung begrenzt ausgelegt, sodass die erforderliche, bereitzustellende Leistung kostengünstig und durch eine kompakte Gleichspannungsquelle bereitgestellt werden kann.
  • Die Gleichspannungsquelle kann beispielsweise ein elektrischer Energiespeicher wie ein Akkumulator, eine Batterie, Kombinationen hiervon oder dergleichen sein. Sie kann auch durch ein Netzteil gebildet sein, welches seine Energie aus einem zum Beispiel öffentlichen Energieversorgungsnetz bezieht. Auch hiervon können Kombinationen vorgesehen sein. Die Gleichspannungsquelle stellt insbesondere eine geglättete Gleichspannung bereit, sodass die Steuereinheit, insbesondere, wenn sie elektronische Bauteile, eine Rechnereinheit, Kombinationen hiervon oder dergleichen aufweist, den zuverlässigen bestimmungsgemäßen Betrieb der Steuereinheit gewährleisten kann.
  • Der Schalttransistor kann beispielsweise ein bipolarer Transistor, aber auch ein Feldeffekttransistor, insbesondere ein Metalloxyd-Semiconductor-Feldeffekttransistor (MOSFET), ein Isolated-Gate-Bipolar-Transistor (IGBT), oder dergleichen sein. Dem Grunde nach kann der Schalttransistor auch durch eine Thyristoranordnung gebildet sein, insbesondere durch einen Gate-Turn-Off-Thyristor (GTO) oder dergleichen. Natürlich kann der Schalttransistor auch durch Kombinationsschaltungen unter Nutzung der vorgenannten Bauelemente gebildet sein. Der Schalttransistor ist derart angeordnet, dass seine Schaltstrecke zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss angeschlossen ist. Der Schalttransistor weist einen dritten Anschluss als Steueranschluss auf, der mit einem Schaltsignal beaufschlagt werden kann, um die Schaltstrecke zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss in den gewünschten Schaltzustand, insbesondere dem eingeschalteten und dem ausgeschaltetem Zustand, zu schalten. In Abhängigkeit des Schaltsignals stellt sich der jeweilige Schaltzustand der Schaltstrecke ein. Zu diesem Zweck ist das Schaltsignal vorzugsweise als digitales Signal ausgebildet, wobei ein erster Pegel des Schaltsignals derart gewählt ist, dass die Schaltstrecke den eingeschalteten Zustand einnimmt, wohingegen ein zweiter Pegel derart gewählt ist, dass die Schaltstrecke den ausgeschalteten Zustand einnimmt.
  • Der Schalttransistor wird lediglich höchstens teilweise in einem Schaltbetrieb betrieben. Schaltbetrieb bedeutet, dass in einem eingeschalteten Zustand zwischen den beiden die Schaltstrecke bildenden Anschlüssen des Schalttransistors ein sehr geringer elektrischer Widerstand bereitgestellt wird, sodass ein hoher Stromfluss bei sehr kleiner Restspannung möglich ist. Im ausgeschalteten Zustand ist die Schaltstrecke des Schalttransistors hochohmig, das heißt, sie stellt einen hohen elektrischen Widerstand bereit, sodass auch bei hoher, an der Schaltstrecke anliegender elektrischer Spannung im Wesentlichen kein oder nur ein sehr geringer, insbesondere vernachlässigbarer Stromfluss vorliegt. Ein Übergang von einem Zustand in den anderen erfolgt im Stand der Technik mit einer kürzest möglichen Übergangszeit, auch Schaltzeit genannt, die in der Regel im Wesentlichen durch physikalische Eigenschaften des Schalttransistors bestimmt ist. Hiervon unterscheidet sich ein Linearbetrieb, der im Stand der Technik aber bei Schalttransistoren im Schaltbetrieb nicht zum Einsatz kommt.
  • Im Unterschied hierzu sieht die Erfindung vor, dass der Schalttransistor jedoch zumindest bei einem Zustandswechsel in Form eines Übergangs vom ausgeschalteten Zustand in den eingeschalteten Zustand (Einschaltvorgang) in einem Linearbetrieb betrieben wird. Bei einem umgekehrten Zustandswechsel (Ausschaltvorgang) ist der Schaltbetrieb vorzugsweise - wie zuvor erläutert - realisiert. Alternativ kann jedoch auch hier ein Linearbetrieb vorgesehen sein. Der Linearbetrieb erstreckt sich vorzugsweise in einem Zeitraum zwischen den beiden Zuständen "eingeschaltet" und "ausgeschaltet".
  • Das elektronische Schaltelement kann durch einen Halbleiterschalter, insbesondere einen mittels eines Steuerelements manuell steuerbaren Schalttransistor, einen elektromechanischen Taster, Kombinationen hiervon oder dergleichen gebildet sein, Der elektromechanische Taster kann beispielsweise als ein manuell betätigbares Bauelement ausgebildet sein, welches beispielsweise an einem Bedienfeld des Haushaltsgeräts angeordnet ist. Vorzugsweise ist das elektronische Schaltelement Bestandteil der Schalteinrichtung, es kann jedoch auch separat von der Schalteinrichtung sein und lediglich an dieser angeschlossen sein. Der elektromechanische Taster weist vorzugsweise einen metallischen Schaltkontakt auf, der bei einer Druckbetätigung aufgrund einer manuellen Einwirkung geschlossen wird, sodass zwischen zwei Anschlüssen des Tasters eine niederohmige beziehungsweise gut elektrisch leitende Verbindung hergestellt wird. Sobald die manuelle Einwirkung auf den Taster entfällt, wird, in der Regel aufgrund einer Federvorspannung, die elektrisch leitfähige Verbindung unterbrochen. Das elektronische Schaltelement dient dazu, im ausgeschalteten Zustand der Schaltstrecke des Schalttransistors eine Aktivierung der Energieversorgung der Steuereinheit durch die Schalteinheit zu ermöglichen beziehungsweise zu starten. Im Stand der Technik ist an dieser Stelle vorgesehen, dass der elektromechanische Taster parallel zur Schaltstrecke des Schalttransistors angeschlossen ist, sodass mit Betätigung des Tasters die Schaltstrecke des Schalttransistors kurzgeschlossen wird. Dadurch wird die Steuereinheit kurzzeitig über den Taster mit elektrischer Energie aus der Gleichspannungsquelle versorgt, sodass die Steuereinheit unverzüglich ein Haltesignal an den Schalttransistor liefert, der daraufhin seine Schaltstrecke einschaltet, sodass bei Abklingen der manuellen Betätigung am Taster die Energieversorgung über den Schalttransistor weiter aufrechterhalten bleibt.
  • Sobald die Steuereinheit sämtliche Steuervorgänge beendet hat und auch keine weiteren Steueraufgaben mehr anstehen, wird von der Steuereinheit ein Ausschaltsignal ausgegeben, welches den Schalttransistor veranlasst, die Schaltstrecke in den ausgeschalteten Zustand zu versetzen. Daraufhin baut sich die an der Steuereinheit zur Verfügung stehende elektrische Spannung über den Energieverbrauch der Steuereinheit ab, bis die Spannung im Wesentlichen abgeklungen ist. Die Steuereinheit ist in diesem Zustand im Wesentlichen spannungs- beziehungsweise stromlos. Dadurch kann ein Verbrauch elektrischer Energie zwischen den Nutzungszeiträumen des Haushaltsgeräts, insbesondere im Stand-by-Betrieb, reduziert werden.
  • Um die Belastung des elektronischen Schaltelements sowie des Schalttransistors zu reduzieren, sieht die Erfindung die Zustandseinheit vor, die durch eine elektronische Speicherzelle gebildet sein kann. Die Zustandseinheit stellt ein einen Schaltzustand der Schaltstrecke repräsentierendes Zustandssignal bereit. Vorzugsweise ist auch das Zustandssignal ein digitales Signal, sodass es beispielsweise zwei Signalpegel aufweist, und zwar einen Signalpegel, der einen eingeschalteten Zustand der Schaltstrecke repräsentiert, wohingegen ein zweiter Signalpegel einen ausgeschalteten Zustand der Schaltstrecke repräsentiert. Das elektronische Schaltelement ist - im Unterschied zum Stand der Technik - nicht mehr parallel zum Schalttransistor angeschlossen, sondern gemäß der Erfindung an der Zustandseinheit. Dadurch wird das elektronische Schaltelement bei Betätigung bereits dem Grunde nach nicht mehr mit einem Einschaltstrom beaufschlagt, sondern lediglich noch mit einem kleinen Steuerstrom, der zur Aktivierung beziehungsweise Betätigung der Zustandseinheit erforderlich ist. Das elektronische Schaltelement kann dadurch entsprechend kleiner ausgebildet sein und zugleich eine höhere Zuverlässigkeit und Lebensdauer erreichen.
  • Vorzugsweise ist an die Zustandseinheit auch die Steuereinheit angeschlossen, und zwar derart, dass das Ausschaltsignal der Steuereinheit an die Zustandseinheit übermittelt wird. Dadurch ist es möglich, die Zustandseinheit mittels der Steuereinheit zu betätigen. Weder das elektronische Schaltelement noch die Steuereinheit selbst wirken somit unmittelbar steuernd auf den Schalttransistor ein. Hinsichtlich des Signalflusses ist hier nunmehr gemäß der Erfindung die Zustandseinheit zwischengeschaltet. Dadurch kann die Zustandseinheit in Abhängigkeit einer Betätigung des elektronischen Schaltelements und des Ausschaltsignals das Zustandssignal bereitstellen.
  • Damit nunmehr aber nicht die vollständige Belastung des elektronischen Schaltelements auf den Schalttransistor übertragen wird, sieht die Erfindung vor, dass das Zustandssignal von der Zustandseinheit nicht unmittelbar auf den dritten Anschluss des Schalttransistors geführt wird, sondern stattdessen die Zustandseinheit über die Integratoreinheit am dritten Anschluss des Schalttransistors angeschlossen ist, um die Schaltstrecke des Schalttransistors in Abhängigkeit des Zustandssignals zu steuern. Durch die Integratoreinheit kann erreicht werden, dass eine Schaltflanke des Zustandssignals verlängert wird, sodass der Schalttransistor nicht mit seiner minimal möglichen Schaltgeschwindigkeit die Schaltstrecke schaltet, sondern mit einer durch eine Auslegung der Integratoreinheit verlängerten Schaltzeit. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um die Einschaltzeit, sodass hierdurch Stromimpulse beim Einschalten erheblich reduziert, wenn nicht sogar vollständig unterdrückt werden können. Dem Grunde nach kann die Integratoreinheit eine entsprechende Verzögerung auch für das Ausschalten vorsehen. Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn im Stromkreis Induktivitäten vorhanden sind, deren schnelles Ausschalten zu kurzzeitigen Spannungsüberhöhungen und gefährlichen Zuständen führen könnten. Auch hier kann die Erfindung somit eine Verbesserung bewirken.
  • Besonders vorteilhaft erweist es sich jedoch, wenn die Integratoreinheit ausgebildet ist, einen Ausschaltvorgang des Schalttransistors zeitlich kürzer als einen Einschaltvorgang zu ermöglichen. Dadurch kann einerseits der Vorteil des zeitlich gestreckten Einschaltens mit Reduzierung des Stromimpulses erreicht werden und zugleich ein schnelles Ausschalten realisiert sein, sodass insbesondere bei Störungen oder dergleichen ein zuverlässiges Abschalten realisiert werden kann. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Integratoreinheit für eine ansteigende Schaltflanke des Zustandssignals sowie für eine abfallende Flanke des Zustandssignals unterschiedliche Schaltungszweige aufweist, die zum Beispiel selektiv wirksam sind. Dies kann beispielsweise mit Hilfe von zusätzlichen Dioden in der Integratoreinheit erreicht werden.
  • Vorzugsweise ist die Zustandseinheit eine bistabile Flip-Flop-Schaltung mit einem ersten und mit einem zweiten Eingangsanschluss, wobei die Zustandseinheit ausgebildet ist, bei einem ersten Steuersignal am ersten Anschluss ein einen eingeschalteten Zustand repräsentierendes Zustandssignal und bei einem zweiten Steuersignal am zweiten Eingangsanschluss ein einen ausgeschalteten Zustand repräsentierendes Zustandssignal bereitzustellen. Dadurch ist es möglich, über getrennte Eingänge der Zustandseinheit eine entsprechende Zustandssignalbereitstellung zu erreichen. Insbesondere bei Mehrfachbetätigungen können hier zuverlässige Funktionen erreicht werden. Die Flip-Flop-Schaltung kann beispielsweise mit diskreten Bauteilen realisiert sein. Darüber hinaus kann sie auch durch eine integrierte Schaltung realisiert sein, in der bereits wenigstens eine entsprechende Schaltung realisiert ist. Hinsichtlich der Funktion kann die Flip-Flop-Schaltung als D-Flip-Flop, als RS-Flip-Flop, als JK-Flip-Flop oder dergleichen ausgebildet sein.
  • Vorzugsweise ist die Steuereinheit zum Bereitstellen des Ausschaltsignals über eine erste Verstärkerschaltung am zweiten Eingangsanschluss der Flip-Flop-Schaltung angeschlossen. Dadurch kann das Ausschaltsignal der Steuereinheit unmittelbar auf die Zustandseinheit, hier die Flip-Flop-Schaltung, einwirken und eine Zustandsänderung des Zustandssignals hin zu einem den ausgeschalteten Zustand repräsentierenden Zustandssignal zu bewirken.
  • Vorteilhaft ist das elektronische Schaltelement am ersten Eingangsschluss der Flip-Flop-Schaltung angeschlossen, sodass durch eine manuelle Betätigung des elektronischen Schaltelements ein den eingeschalteten Zustand repräsentierendes Zustandssignal bewirkt werden kann.
  • Insbesondere wird vorgeschlagen, dass das elektronische Schaltelement über eine Entstörschaltung am ersten Eingangsanschluss der Flip-Flop-Schaltung angeschlossen ist. Durch das Vorsehen einer Entstörschaltung kann eine zuverlässige Steuerung der Zustandseinheit erreicht werden. da beispielsweise durch Störungen verursachte Störsignale mittels der Entstörschaltung reduziert oder unterdrückt werden können. Die Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung kann dadurch weiter verbessert werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist die Entstörschaltung ein Tiefpassfilter oder ein Bandpassfilter auf. Diese Filtertypen eignen sich besonders gut zur Realisierung eines Entstörens und lassen sich zugleich kostengünstig realisieren. Je nach Eigenschaften des elektronischen Schaltelements und/oder des zu unterdrückenden Störsignals kann entweder das Tiefpassfilter oder das Bandpassfilter ausgewählt sein. Das Störsignal kann zum Beispiel auch durch eine unerwünschte, beispielsweise kurzzeitige Betätigung erzeugt sein.
  • Vorteilhaft weist die Schalteinrichtung eine Spannungsunterbrechungsschutzeinheit auf, die am ersten Eingangsanschluss der Flip-Flop-Schaltung angeschlossen ist. Die Spannungsunterbrechungsschutzeinheit dient dazu, bei, zum Beispiel kurzzeitigen, Spannungsunterbrechungen der Gleichspannungsquelle ein automatisches Wiedereinschalten des Schalttransistors zu gewährleisten, sodass der bereits begonnene Nutzungszeitraum des Haushaltsgeräts in bestimmungsgemäßer Weise fortgeführt werden kann. Zu diesem Zweck kann die Spannungsunterbrechungsschutzeinheit einen Energiespeicher, insbesondere einen Kondensator, aufweisen, der über eine vorgegebene Zeitkonstante geladen werden kann. Der Kondensator kann zu diesem Zweck über einen Widerstand geladen werden. Mittels einer sich am Kondensator einstellenden elektrischen Spannung kann ein Steuersignal bereitgestellt werden, welches ein Schaltelement wie einen Transistor, insbesondere MOSFET schaltet, welches wiederum die Zustandseinheit setzt. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine Spannungsunterbrechung von einigen Sekunden bis hin zu einer Minute oder mehreren Minuten oder auch ein größerer Zeitraum überbrückt werden kann. Es ist daher bei einer Spannungsunterbrechung nicht mehr erforderlich, dass der Nutzer das Haushaltsgerät erneut manuell aktiviert und das bereits angefangene Nutzungsprogramm erneut programmiert und startet. Mit der Spannungsunterbrechungsschutzeinheit kann insbesondere erreicht werden, dass ein bereits ausgeführtes Nutzungsprogramm nach einer Spannungswiederkehr automatisch fortgeführt werden kann.
  • Insbesondere ist die Spannungsunterbrechungsschutzeinheit dazu ausgebildet, mittels des Ausschaltsignals deaktiviert zu werden. Mit dieser Funktion kann erreicht werden, dass ein zuverlässiges Ausschalten realisiert werden kann, auch wenn das Ausschaltsignal lediglich kurz ansteht. Insgesamt kann die Zuverlässigkeit der Funktion verbessert werden.
  • Vorzugsweise weist die Schalteinrichtung eine zweite Verstärkerschaltung auf, über die die Zustandseinheit an die Integratoreinheit angeschlossen ist. Mit der zweiten Verstärkerschaltung kann eine Verstärkung des Zustandssignals sowie eine Pegelanpassung erreicht werden, sodass die die Schaltstrecke schaltenden Schaltpegel zuverlässig erreicht werden können. Darüber hinaus kann mit der zweiten Verstärkerschaltung eine Signalanpassung erreicht werden, um die Zuverlässigkeit der Schalteinrichtung der Erfindung weiter zu verbessern.
  • Besonders vorteilhaft ist der Schalttransistor ein MOSFET, dessen Source-Anschluss den ersten Anschluss und dessen Drain-Anschluss den zweiten Anschluss bildet, und die Integratoreinheit eine Widerstandsschaltung zum Anschließen an einen den dritten Anschluss bildenden Gate-Anschluss des MOSFETs bereitstellt. Aufgrund seiner Eigenschaften eignet sich der MOSFET besonders als Schalttransistor für die erfindungsgemäße Schalteinrichtung. Mit geringem Schaltungsaufwand kann daher die erfindungsgemäße Funktion erreicht werden. Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn eine Gate-Source-Kapazität mit der Integratoreinheit zusammenwirkt und auf diese Weise die gewünschte Einschaltzeit verbessert.
  • Insbesondere ist die Widerstandsschaltung ausgebildet, eine Zeitkonstante auszubilden, die für den Einschaltvorgang der Schaltstrecke des Schalttransistors größer als für den Ausschaltvorgang ist. Zu diesem Zweck können unterschiedliche Schaltungszweige vorgesehen sein, die auf die jeweiligen Schaltflanken des Zustandssignals bevorzugt reagieren.
  • Vorteilhaft weist die Integratoreinheit eine zu der Gate-Drain-Strecke des MOSFET parallelgeschaltete elektrische Kapazität auf. Dadurch kann die Funktion der Integratoreinheit weiter verbessert werden, insbesondere hinsichtlich der Einstellbarkeit der Schaltgeschwindigkeit des Schalttransistors.
  • Weiterhin weist die Schalteinrichtung vorzugsweise eine Vorrangschaltung auf, die dazu ausgebildet ist, bei einem zeitlichen Zusammenfallen des Betätigens des elektronischen Schaltelements und des Ausschaltsignals der Steuereinheit, das Ausschaltsignal zu unterdrücken. Diese Funktion berücksichtigt, dass bei einer manuellen Betätigung des elektronischen Schaltelements ein Einschalten des Haushaltsgeräts durch den Nutzer erwünscht ist. Dadurch erhält die Betätigung durch den Nutzer einen Vorrang gegenüber einer Betätigung, hier dem Abschalten der Steuereinheit. Der Bedienungskomfort kann auf diese Wiese verbessert werden.
  • Vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung sind als vorteilhafte Ausführungen des Verfahrens anzusehen. Dazu sind gegenständliche Komponenten der Schalteinrichtung alleine oder in Kombination ausgebildet, um die Verfahrensschritte zu ermöglichen.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Funktionen und Merkmale.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    in einer schematisch geöffneten Frontansicht eine Waschmaschine als Haushaltsgerät mit einer Schalteinrichtung gemäß der Erfindung,
    Fig. 2
    ein schematisches Schaltbild für eine Schalteinrichtung für die Waschmaschine gemäß Fig. 1 gemäß dem Stand der Technik, und
    Fig. 3
    in einer schematischen Schaltbildansicht eine Schalteinrichtung für die Waschmaschine gemäß Fig. 1 nach der Erfindung.
  • Fig. 1 zeigt eine Waschmaschine 10 als Haushaltsgerät in einer schematisch geöffneten Frontansicht. Die in Fig. 1 dargestellte Waschmaschine 10 weist ferner eine drehbar gelagerte Waschtrommel 54 auf, die über einen Treibriemen 58 mittels eines Antriebsmotors 56 antreibbar ist. Der Antriebsmotor 56 ist über eine Leitung 70 an eine Schalteinheit 52 angeschlossen, die ihrerseits in nicht näher bezeichneter Weise an ein elektrisches Energieversorgungsnetz, hier das öffentliche Energieversorgungsnetz, angeschlossen ist. Zum Betrieb der Waschmaschine 10 stellt das öffentliche Energieversorgungsnetz die erforderliche elektrische Energie bereit. Nicht dargestellt ist, dass vorliegend der Antriebsmotor 56 einen Umrichter umfasst, mittels dem Drehzahlen und Drehmomente in gewünschter Weise eingestellt werden können.
  • An die Schalteinheit 52 ist ferner eine Gleichspannungsquelle 24 angeschlossen, die vorliegend als Netzteil ausgebildet ist und die unmittelbar an das öffentliche Energieversorgungsnetz angeschlossen ist, sodass sie vorzugsweise permanent eine elektrische Gleichspannung bereitstellt. Die elektrische Gleichspannung ist vorliegend geglättet, sodass sie unmittelbar zur elektrischen Energieversorgung einer Steuereinheit 14 der Waschmaschine 10 genutzt werden kann. An die Gleichspannungsquelle 24 ist eine Schalteinrichtung 12, 52 angeschlossen, die die von der Gleichspannungsquelle 24 bereitgestellte geglättete Gleichspannung schaltend für die Steuereinheit 14 bereitstellt. Auf diese Weise wird die Steuereinheit 14 mit elektrischer Energie über die Schalteinrichtung 12, 52 versorgt.
  • Die Steuereinheit 14 weist eine nicht weiter spezifizierte Ein- und Ausgabeeinheit auf, die vorliegend als berührungssensitiver Bildschirm vorgesehen ist und eine Bedienungsschnittstelle für einen Nutzer bereitstellt. Die Steuereinheit 14 umfasst ferner eine Rechnereinheit µP, sodass die Steuereinheit 14 in gewünschter Weise Waschprogramme ausführen kann, um mit der Waschmaschine 10 Wäschestücke in gewünschter Weise einer Reinigungsbehandlung zu unterziehen.
  • Die Rechnereinheit µP ist über eine Leitung 72 an den Antriebsmotor 56 angeschlossen, sodass der Antriebsmotor 56 in bestimmungsgemäßer Weise angetrieben werden kann. Nicht dargestellt sind weitere Peripheriegeräte der Waschmaschine 10, beispielsweise Steuerelemente für die Wasserzu- und/oder Wasserabführung, eine Laugenumwälzung, eine Heizeinrichtung und dergleichen, die vorzugsweise ebenfalls durch die Rechnereinheit µP gesteuert sind.
  • Während des bestimmungsgemäßen Betriebs, das heißt, während eines Nutzungszeitraums zur Durchführung eines Waschvorgangs, sind sämtliche Einheiten der Waschmaschine 10 mit elektrischer Energie versorgt. Ist der Waschvorgang beendet, liefert die Steuereinheit 14 ein Ausschaltsignal, mittels welchem die Schalteinrichtung 12, 52 ausgeschaltet wird. Damit wird die Energieversorgung für die Steuereinheit 14 deaktiviert, sodass die Steuereinheit 14 spannungs- beziehungsweise stromlos ist.
  • Fig. 2 zeigt in schematischer Schaltbildansicht ein Schaltbild für eine Schalteinrichtung 12 gemäß dem Stand der Technik. Die Schalteinrichtung 12 weist einen ersten Anschluss 22 zum Anschließen an die Gleichspannungsquelle 24, einen zweiten Anschluss 26 zum Anschließen an einen Energieversorgungsanschluss der Steuereinheit 14 und einen Schalttransistor 18 auf, der eine Schaltstrecke 16 zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss 22, 26 bereitstellt. Die Schaltstrecke 16 ist über einen dritten Anschluss 20 des Schalttransistors 18 schaltbar. Der Schalttransistor 18 ist vorliegend als MOSFET ausgebildet. Die Schalteinrichtung 12 weist einen Taster 28 als elektronisches Schaltelement auf, der als manuell betätigbarer elektromechanischer Taster ausgebildet ist und der ebenfalls an dem ersten und dem zweiten Anschluss 22, 26, und zwar parallel zum Schalttransistor 18, angeschlossen ist. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass die am Anschluss 26 angeschlossene Steuereinheit 14 nicht bezeichnete elektrische Kapazitäten, hier Kondensatoren, aufweist. Die Betätigung des Schalters 28 führt daher zu einer pulsmäßigen Strombelastung sowohl der Gleichspannungsquelle 24 als auch des Tasters 26 sowie der Steuereinheit 14. Dadurch ist der Taster 28 einer erhöhten Beanspruchung ausgesetzt, sodass sein Schaltkontakt für eine entsprechend hohe Beanspruchung ausgelegt sein muss.
  • Erkennbar ist darüber hinaus, dass das Einschalten des Schalttransistors 18 ebenfalls unverzögert erfolgt, das heißt, der Schalttransistor 18 schaltet mit seiner bauartbedingten Einschaltzeit ein. Bei MOSFETs ist diese Einschaltzeit sehr kurz, sodass bei Einschalten des Schalttransistors 18 ein sehr großer Stromimpuls durch den Schalttransistor 18 hindurch geführt werden muss. Auch hier sind die Gleichspannungsquelle 24 sowie die Steuereinheit 14 entsprechend mit dem Stromimpuls beaufschlagt. Weitere Treiberbauteile 66, die eine Treiberschaltung darstellen, sind am dritten Anschluss 20 des Schalttransistors 18 angeschlossen, um dessen Schaltstrecke mit einem Ausschaltsignal 30 beaufschlagen zu können. Die Treiberbauteile 66 umfassen unter anderem zwei bipolare Transistoren, die in bekannter Weise miteinander verschaltet sind, um den dritten Anschluss 20 mit dem Ausschaltsignal 30 beaufschlagen zu können. Diese Schaltung sieht eine Zustandseinheit mit einem Zustandssignal nicht vor. Diese im Stand der Technik bekannte Schaltung ist dem Fachmann geläufig, sodass von einer weiteren Diskussion abgesehen wird.
  • Fig. 3 zeigt eine schematische Schaltbilddarstellung einer Schalteinrichtung 52 gemäß der Erfindung, die einen ersten Anschluss 22 zum Anschließen an die Gleichspannungsquelle 24, einen zweiten Anschluss 26 zum Anschließen an einen Energieversorgungsanschluss der Steuereinheit 14 und einen Schalttransistor 18 aufweist, der eine Schaltstrecke 16 zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss 22, 26 bereitstellt. Die Schaltstrecke 16 ist über einen dritten Anschluss 20 des Schalttransistors 18 schaltbar.
  • Die Schalteinrichtung 52 ist dazu ausgebildet, die Schaltstrecke 16 mittels eines auf den dritten Anschluss 20 des Schalttransistors 18 einwirkenden elektromechanischen Tasters der Schalteinrichtung 52 einzuschalten und mittels eines auf den dritten Anschluss 20 des Schalttransistors 18 einwirkenden Ausschaltsignals der Steuereinheit auszuschalten.
  • Hierfür weist die Schalteinrichtung 52 gemäß der Erfindung eine Zustandseinheit 32 in Form einer Flip-Flop-Schaltung, hier ein bistabiles Flip-Flop 40, auf. Die Zustandseinheit 32 stellt ein einen Schaltzustand der Schaltstrecke 16 repräsentierendes Zustandssignal 34 bereit.
  • Ferner umfasst die Schalteinrichtung 52 eine Integratoreinheit 36, die eine Widerstandsschaltung 62 umfasst. Die Widerstandsschaltung 62 umfasst zwei in Serie geschaltete Widerstände, wobei die Serienschaltung mit einem Ende an einem eine elektrische Kapazität bereitstellenden Kondensator angeschlossen ist, der parallel zur Drain-Gate-Strecke des Schalttransistors 18 angeschlossen ist. Eine nicht bezeichnete Zehnerdiode, die parallel zur Gate-Source-Strecke des Schalttransistors 18 angeschlossen ist, dient in bekannter Weise zu einer Gatebeschaltung.
  • Die Integratoreinheit 36 wird an einer Mittelanzapfung der Reihenschaltung der Widerstandsschaltung 62 durch eine zweite Verstärkerschaltung 60 beaufschlagt. Die zweite Verstärkerschaltung 60 weist einen zweistufigen Transistorverstärker auf, bei dem bipolare Transistoren in Emitterschaltung vorgesehen sind.
  • Die zweite Verstärkerschaltung 60 ist zwischen der Zustandseinheit 32 und der Integratoreinheit 36 zwischengeschaltet. Die zweite Verstärkerschaltung 60 wird folglich an ihrem Eingang mit dem Zustandssignal 34 der Zustandseinheit 32 beaufschlagt.
  • Die Integratoreinheit 36 ermöglicht es aufgrund ihrer Schaltung, Schaltflanken des Zustandssignals 34 zeitlich zu strecken, sodass der Einschaltvorgang beziehungsweise der Ausschaltvorgang des Schalttransistors 18 verlängert werden kann. Dadurch können Stromimpulse, insbesondere während des Einschaltens der Schaltstrecke, reduziert oder sogar vermieden werden.
  • Die Zustandseinheit 32 weist die durch diskrete Bauteile ausgebildete bistabile Flip-Flop-Schaltung 40 mit einem ersten und mit einem zweiten Eingangsanschluss 42, 44 auf. Die Zustandseinheit 32 ist ausgebildet, bei einem ersten Steuersignal am ersten Eingangsanschluss 42 ein einen eingeschalteten Zustand repräsentierendes Zustandssignal und bei einem zweiten Steuersignal am zweiten Eingangsanschluss 44 ein einen ausgeschalteten Zustand repräsentierendes Zustandssignal bereitzustellen.
  • In der vorliegenden Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit 14 zum Bereitstellen des Ausschaltsignals 30 über eine erste Verstärkerschaltung 38 am zweiten Eingangsanschluss 44 der Flip-Flop-Schaltung 40 angeschlossen ist. Die erste Verstärkerschaltung 38 bewirkt eine Signalanpassung beziehungsweise Verstärkung des Ausschaltsignals 30, sodass es an die Signalerfordernisse der Zustandseinheit 32 angepasst ist und ein zuverlässiges Bereitstellen des den ausgeschalteten Zustand repräsentierenden Zustandssignals 34 zu ermöglichen.
  • Der Taster 28 ist über eine Entstörschaltung 46 am ersten Eingangsanschluss 42 der Flip-Flop-Schaltung 40 angeschlossen. Die Entstörschaltung 46 umfasst zu diesem Zweck einen Tiefpassfilter.
  • Darüber hinaus weist die Schalteinrichtung 52 eine Spannungsunterbrechungsschutzeinheit 50 auf, die ebenfalls am ersten Eingangsanschluss 42 der Flip-Flop-Schaltung 40 angeschlossen ist. Sie ist somit parallel zum Taster 28 am ersten Eingangsanschluss 42 angeschlossen. Mittels der Spannungsunterbrechungsschutzeinheit 50 kann erreicht werden, dass bei Spannungsunterbrechungen der Gleichspannungsquelle 24 ein zuverlässiges Wiedereinschalten nach Spannungsrückkehr gewährleistet werden kann, sodass der bestimmungsgemäße Betrieb der Waschmaschine 10 fortgesetzt werden kann, ohne dass ein Nutzer einzugreifen braucht. Zu diesem Zweck weist die Spannungsunterbrechungsschutzeinheit 50 einen nicht bezeichneten Kondensator als Energiespeicher auf, der derart gewährleistet, dass bei Spannungswiederkehr ein Signal am ersten Eingangsanschluss 42 der Zustandseinheit 32 anliegt, sodass von der Zustandseinheit 32 ein den eingeschalteten Zustand repräsentierendes Zustandssignal 34 bereitgestellt wird.
  • Mit der Erfindung kann auch bei einem Wiedereinschalten nach einem, beispielsweise kurzzeitigen, Netzausfall gewährleistet werden, dass der Schalttransistor 18 nicht mit einem großen Einschaltstrom beaufschlagt wird.
  • Die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend. So können natürlich Funktionen, insbesondere elektronische Bauteile und die Schalteinrichtung, beliebig gestaltet sein, ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen.
  • Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile und Merkmale sowie Ausführungsformen gelten gleichermaßen für die erfindungsgemäße Schalteinrichtung und umgekehrt. Folglich können für Verfahrensmerkmale entsprechende Vorrichtungsmerkmale und umgekehrt vorgesehen sein.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Waschmaschine
    12
    Schalteinrichtung
    14
    Steuereinheit
    16
    Schaltstrecke
    18
    MOSFET
    20
    Gate-Anschluss
    22
    erster Anschluss
    24
    Gleichspannungsquelle
    26
    zweiter Anschluss
    28
    Taster
    30
    Ausschaltsignal
    32
    Zustandseinheit
    34
    Zustandssignal
    36
    Integratoreinheit
    38
    erste Verstärkerschaltung
    40
    bistabiles Flop-Flop
    42
    erster Eingangsanschluss
    44
    zweiter Eingangsanschluss
    46
    Entstörschaltung
    48
    Tiefpassfilter
    50
    Spannungsunterbrechungsschutzeinheit
    52
    Schalteinheit
    54
    Waschtrommel
    56
    Antriebsmotor
    58
    Treibriemen
    60
    zweite Verstärkerschaltung
    62
    Widerstandsschaltung
    64
    Kondensator
    70
    Leitung
    72
    Leitung

Claims (14)

  1. Schalteinrichtung (52) zum Schalten einer Energieversorgung für eine elektronische Steuereinheit (14) eines Haushaltsgerätes (10), mit einem ersten Anschluss (22) zum Anschließen an eine Gleichspannungsquelle (24), mit einem zweiten Anschluss (26) zum Anschließen an einen Energieversorgungsanschluss der Steuereinheit (14) und mit einem Schalttransistor (18), der eine Schaltstrecke (16) zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss (22, 26) bereitstellt,
    - wobei die Schaltstrecke (16) über einen dritten Anschluss (20) des Schalttransistors (18) schaltbar ist,
    - wobei die Schalteinrichtung (52) ein auf den dritten Anschluss (20) des Schalttransistors (18) einwirkendes elektronisches Schaltelement (28) zum einschalten der Schaltstrecke (16) aufweist,
    - und die Schalteinrichtung (52) mittels eines auf den dritten Anschluss (20) des Schalttransistors (18) einwirkenden Ausschaltsignals (30) der Steuereinheit (14) den Schalttransistor (18) ausschaltet,
    gekennzeichnet durch
    - eine Zustandseinheit (32), welche ein Zustandssignal (34) bereitstellt, das in Abhängigkeit einer Betätigung des elektronischen Schaltelements (28) und des Ausschaltsignals (30) einen Schaltzustand der Schaltstrecke (16) repräsentiert,
    - sowie eine Integratoreinheit (36), zur Verlängerung einer Schaltflanke des Zustandssignals,
    - wobei die Zustandseinheit (32) über die Integratoreinheit (36) am dritten Anschluss (20) angeschlossen ist, um die Schaltstrecke (16) des Schalttransistors (18) in Abhängigkeit des Zustandssignals (34) zu steuern.
  2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Integratoreinheit (36) eine Schaltflanke des Zustandssignals so verlängert, daß der Schalttransistor (18) die Schaltstrecke mit einer verlängerten Schaltzeit einschaltet.
  3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandseinheit (32) eine bistabile Flip-Flop-Schaltung (40) mit einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluss (42, 44) aufweist, wobei die Zustandseinheit (32) ausgebildet ist, bei einem ersten Steuersignal am ersten Eingangsanschluss (42) ein einen eingeschalteten Zustand repräsentierendes Zustandssignal und bei einem zweiten Steuersignal am zweiten Eingangsanschluss (44) ein einen ausgeschalteten Zustand repräsentierendes Zustandssignal bereitzustellen.
  4. Schalteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) zum Bereitstellen des Ausschaltsignals (30) über eine erste Verstärkerschaltung (38) am zweiten Eingangsanschluss (44) der Flip-Flop-Schaltung (40) angeschlossen ist.
  5. Schalteinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Schaltelement (28) über eine Entstörschaltung (46) am ersten Eingangsanschluss (42) der Flip-Flop-Schaltung (40) angeschlossen ist.
  6. Schalteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Entstörschaltung (46) ein Tiefpassfilter (48) oder ein Bandpassfilter aufweist.
  7. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch eine Spannungsunterbrechungsschutzeinheit (50), die am ersten Eingangsanschluss (42) der Flip-Flop-Schaltung (40) angeschlossen ist.
  8. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zweite Verstärkerschaltung (60), über die die Zustandseinheit (32) an die Integratoreinheit (36) angeschlossen ist.
  9. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalttransistor ein MOSFET (18) ist, dessen Source-Anschluss den ersten Anschluss (22) und dessen Drain-Anschluss den zweiten Anschluss (26) bildet, und die Integratoreinheit (36) eine Widerstandsschaltung (62) zum Anschließen an einen den dritten Anschluss (20) bildenden Gate-Anschluss des MOSFET (18) bereitstellt.
  10. Schalteinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsschaltung (62) mit der Gate-Source-Kapazität des Schalttransistors (18) zusammenwirkt, um eine Zeitkonstante auszubilden, wobei unterschiedliche Schaltungszweige der Widerstandsschaltung vorgesehen sind, die auf die jeweiligen Schaltflanken des Zustandssignals reagieren und wobei die Zeitkonstante für den Einschaltvorgang der Schaltstrecke (16) des Schalttransistors (18) größer als für den Ausschaltvorgang ist.
  11. Schalteinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Integratoreinheit (36) eine zu einer Gate-Drain-Strecke des MOSFET (18) parallelgeschaltete elektrische Kapazität (64) aufweist.
  12. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Vorrangschaltung, die dazu ausgebildet ist, bei einem zeitlichen Zusammenfallen des Betätigens des elektronischen Schaltelements (28) und des Ausschaltsignals (30) der Steuereinheit (14), das Ausschaltsignal (30) zu unterdrücken.
  13. Haushaltsgerät (10) mit einer elektrischen Einrichtung (56) zum Bereitstellen einer Haushaltsanwendungsfunktion, einer elektronischen Steuereinheit (14) zum Steuern der elektrischen Einrichtung (56), einer Gleichspannungsquelle (24) sowie einer an die Gleichspannungsquelle (24) und die elektronische Steuereinheit (14) angeschlossenen Schalteinrichtung (52) zum Schalten einer Energieversorgung für die elektronische Steuereinheit (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  14. Verfahren zum Schalten einer Energieversorgung für eine elektronische Steuereinheit (14) eines Haushaltsgerätes (10) mittels einer Schalteinrichtung (52), wobei die Energieversorgung mittels einer Gleichspannungsquelle (24) erfolgt, wobei die Energieversorgung mittels eines eine Schaltstrecke (16) zwischen der Gleichspannungsquelle (24) und der Steuereinheit (14) bereitstellenden Schalttransistors (18) geschaltet wird, wobei die Schaltstrecke (16) mittels eines auf einen dritten Anschluss (20) des Schalttransistors (18) einwirkenden elektronischen Schaltelements (28) der Schalteinrichtung (52) eingeschaltet und mittels eines auf den dritten Anschluss (20) des Schalttransistors (18) einwirkenden Ausschaltsignals (30) der Steuereinheit (14) ausgeschaltet wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mittels einer Zustandseinheit (32) ein einen Schaltzustand der Schaltstrecke (16) repräsentierendes Zustandssignal (34) in Abhängigkeit einer Betätigung des elektronischen Schaltelements (28) und des Ausschaltsignals (30) über eine Integratoreinheit (36) am dritten Anschluss (20) bereitgestellt wird, um die Schaltstrecke (16) des Schalttransistors (18) in Abhängigkeit des Zustandssignals (34) zu steuern.
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