WO2011107257A2 - Elektrisches gerät mit geringer leistungsaufnahme im betriebsbereitschafts-zustand - Google Patents

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WO2011107257A2
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switch
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Fabien Maupas
Yves Theoduloz
Manfred Schlenk
Hans Hoffmann
Mykhaylo Raykhman
Josef Fisch
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EM Microelectronic Marin SA
Minebea Co Ltd
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EM Microelectronic Marin SA
Minebea Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36—Means for starting or stopping converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44—Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters

Definitions

  • the invention relates to an electrical device, in particular a television, with a power supply device having a voltage converter and a suppression capacitor and having a primary side arranged control unit which has its own, directly connected to the mains voltage power supply circuit and which is controllable by an external signal , wherein the electrical device has a power-saving mode and the control unit is designed such that it switches off the electrical energy on the secondary side of the power supply device when entering the electrical device in the energy saving mode.
  • the devices can also be switched on again via the remote control, the devices remain in an operational readiness state (standby mode) after switching off.
  • CONFIRMATION COPY Remote control signals and the associated circuit continue to be powered.
  • the standby mode is usually realized so that the device separates the unneeded circuit parts of the power supply.
  • the power supply device of the device remains connected to the mains voltage.
  • one known system employs relays that isolate the primary power supply between the power supply and the power supply. Such a device can be switched off via the remote control. Since the relays interrupt the power supply, there is no power left for a remote control receiver and the unit must be manually turned on again by a switch on the unit. Another known system also disconnects the power supply through relays from the mains.
  • a remote control receiver that allows the device to be turned on is powered by a capacitor (gold cap) that charges during normal operation. The gold cap has but only a limited capacity, which is not sufficient to bridge long off periods.
  • an electrical device which has a ready state with much lower power consumption. This is achieved by switching off the power supply on the secondary side and, on the primary side, only supplying power to one signal receiver and one control unit directly from the mains. This control unit switches on or off the power supply on the secondary side of the power supply depending on the signal received at the control unit. This allows the further reduction of the power consumption in the standby state compared to the prior art.
  • the object of the invention is to further improve the system known from WO 2010/003785 A2 and to further reduce the amount of energy required during the operational readiness state.
  • the electrical device has at least one switch for switching on or off the suppression capacitor or for changing the total capacity of the interference suppression capacitor circuit.
  • a suppression capacitor is usually required to suppress or eliminate radio interference signals.
  • the radio interference suppression capacitor is usually located directly on the mains connection of the device.
  • the invention is based on the recognition that the suppression capacitor is not required in the standby state, since in this state only a small power consumption takes place and thus the possible interference signals are only weak. Therefore, according to the invention, when the electrical device is in the standby state, a shutdown of the suppression capacitor. Switching off the suppression capacitor eliminates the current that normally flows through this capacitor. Thus, the total current in the standby state is reduced by this proportion. This means that the total power consumption is further reduced.
  • the shutdown can be done for example by a switch which is connected in series with the suppression capacitor and is opened to switch off.
  • the interference suppression capacitor circuit can also have a plurality of interference suppression capacitors.
  • a further series suppression capacitor with a lower capacitance is connected in series with the suppression capacitor.
  • the switch is connected in parallel with the series capacitor, so that when the switch is closed, the series capacitor is bridged and with the switch open the suppression capacitor and the series capacitor are connected in series.
  • the series suppression capacitor with the suppression capacitor forms a series connection of two capacitors.
  • the total capacity of the series connection then results as a reciprocal from the sum of the reciprocals of the individual capacities.
  • the series suppression capacitor is tor least one to two orders of magnitude smaller than the suppression capacitor. Therefore, the total capacitance of the series connection corresponds approximately to the capacity of the series suppression capacitor. Accordingly, the reactive resistance of the series connection increases by the same order of magnitude and only a smaller current flows. The suppression capacitor is thus virtually eliminated.
  • the advantage here is that not only the current through the suppression capacitor is reduced, but at the same time disturbances with a very high frequency continue to be dissipated, ie a residual function is maintained.
  • a further suppression capacitor with a lower capacitance is connected in parallel with the suppression capacitor, and the switch is designed to switch over between the two interference suppression capacitors.
  • the switch can be selected in operation between two different suppression capacitors, which is connected according to the invention in standby mode to the smaller suppression capacitor and in normal operation to the larger suppression capacitor.
  • smaller and larger are related to the capacity and the switching is understood as a change in the sense of the patent application.
  • the suppression capacitor and the further suppression capacitor may each have a switch so that the capacitors can be switched on and off individually. This can be achieved by switching the two switches and switching between the capacities.
  • both suppression capacitors can be connected in parallel and the suppression capacitor can be increased in this way. The total capacity then results from the sum of the two individual capacities.
  • Such an embodiment can be selected, for example, then when the electrical device has multiple operating states that have different power consumption.
  • the suppression capacitor would be adaptable in stages.
  • the number of suppression capacitors and switches is not limited and almost arbitrary. In order to prevent high current peaks due to transhipment currents during switching, it is advantageous in all embodiments if the switching of the switch or switches takes place at the zero crossing of the mains voltage. In addition, it may be useful to provide a suppression diode or another transient protection component.
  • the reduction in the total capacity of the suppression capacitor circuit then corresponds to the switching off of the suppression capacitor and an increase in the total capacity of the suppression capacitor circuit corresponds to the switching of the suppression capacitor.
  • the voltage converter can be, for example, a DCDC converter which operates according to one of the numerous known functional principles, for example a flyback converter.
  • the voltage converter has a converter module, which takes over the control of the converter.
  • the voltage converter has a flyback converter and a half-bridge converter, which are preferably both controlled and switched by the same converter module.
  • the voltage converter has a converter module with a start circuit and in each case a switch for switching on the converter module and the start circuit.
  • the start circuit can be integrated in the converter module or formed separately.
  • the electrical device or the power supply device according to the invention preferably has a power factor correction and a switch for switching the power factor correction PFC (STRT_OFF) on or off.
  • the invention is suitable for almost any electrical device.
  • the invention can be used particularly advantageously if the electrical device is a television set with a backlighting device in which the background lighting is supplied with voltage by the half-bridge converter and the television part by the flyback converter.
  • the backlight device of the television has, for example, cathode tubes, but in particular light-emitting diodes.
  • the control unit preferably has a processor for executing an operating program.
  • the control unit can be easily constructed with few components that have low power consumption.
  • the power supply of the control unit preferably has a capacitive voltage divider which is connected directly to the mains voltage.
  • a capacitive voltage divider which is connected directly to the mains voltage.
  • Fig. 1 shows a schematic structure of an inventive
  • FIG. 3 is a flowchart of the control circuit at
  • Fig. 4 is a program flowchart of the control circuit in the AM
  • Fig. 5 is a program flowchart of the control circuit at
  • Fig. 6 is a program flowchart of the control circuit at
  • FIG. 7 is a block diagram of another television according to the invention.
  • 11 is a circuit diagram of the microprocessor of the control unit
  • Fig. 12 is a schematic circuit diagram of a suppression capacitor circuit, a program flowchart of the control circuit when connecting the device to the power supply, a program flowchart of the control circuit in the transition from AM to ZPM, a program flowchart of the control circuit in the transition from ZPM to the active state (AM), a program flowchart the control circuit in the operational state of the invention
  • ZPM a program flowchart of the control circuit in the active state for determining an edge
  • a program flowchart of the control circuit in the active state for determining the voltage a program flowchart of the control circuit in the active state to query the signal receiver
  • FIG. 20 shows a program flowchart of the control circuit in the active state which is connected with the voltage measurement
  • FIG. 21 shows an alternative embodiment of the television of FIG. 7,
  • Fig. 22 shows an alternative suppression capacitor circuit
  • Fig. 23 shows another alternative suppression capacitor circuit.
  • Fig. 1 shows a block diagram of a television 1, on whose example the invention is explained in more detail.
  • the television 1 essentially has a power supply device 2, a control unit 3 and a television system part 4.
  • the power supply device 2 has a power factor correction circuit (PFC) 5 and a suppression capacitor circuit 96 with an interference suppression capacitor (X ondensator) 6, which is connected directly to the mains voltage 7.
  • the PFC 5 is followed by a voltage converter 8, which generates from the high voltage of the PFC 5, a regulated intermediate voltage Vi, for example, 15 volts.
  • the voltage converter 8 is in the example a flyback converter with pulse width control (PWM control), which is controlled by a converter module.
  • PWM control pulse width control
  • the voltage converter 8 has a special start circuit, which can be integrated, for example, in the converter module. Other voltage transformers can do without such a start circuit.
  • the television system part 4 is supplied with the regulated intermediate voltage Vi, which can be further reduced or processed within the television system part 4 for various sub-systems.
  • the television 1 has a control unit 3, which is constructed separately from the television system part 4 and the power supply device 2.
  • the control unit 3 has a microprocessor or microcontroller 9, which can execute an operating program.
  • the control unit 3 has its own power supply circuit 10 which is connected directly to the mains voltage 7 and a signal receiver 11 for receiving the signals of an infrared transmitter 12.
  • the signal receiver may also be configured to receive one or more other wireless or wired signals, such as wireless such as Bluetooth® or ZigBee signals.
  • the TV 1 is in a ready state
  • a switch STRT_OFF is arranged in the PFC circuit 5 so that it can disconnect the voltage dividers of the PFC from the mains.
  • Another switch (X-switch) is designed to switch the suppression capacitor 6 so that it can also be switched off (compare FIGS. 12, 22 and 23).
  • a further switch DCDC_ON is arranged in the voltage converter 8 so that the operating voltage of the converter module 58 of the PWM controller can be switched, and a further switch PWM_OUT makes it possible to switch on or off the starting circuit of the converter module 58 of the voltage converter 8 ( Figure 9).
  • this circuit receives power even without operating voltage of the PWM control, turning off the start circuit additionally reduces the power consumption of the entire system. If no start circuit is available, of course, no such switch is necessary.
  • the individual switches are partially shown in the example and partially designated by their respective control signals. The respective arrows indicate the signal direction. The switches are therefore switched by the control unit 3. However, the invention is not limited to the described number of switches.
  • the power supply 10 of the control unit 3 preferably has a capacitive voltage divider, which is designed so that just enough power for the processor 9 and the signal receiver 11 is available. Since no transformer losses occur in the capacitive voltage divider, the current consumption in the standby state is very low. Preferably, a measurement of the mains voltage (AC_VOLT_MEAS) is made at this power supply 10.
  • the signal receiver 11 is switched on and polled only periodically in this operating state, so that this requires on average very little energy. In the example, the signal receiver 11 is turned on every 90 ms for about 0.2 ms. This allows a significant reduction in power consumption and yet an almost instantaneous response to a signal.
  • FIG. 2 shows schematically the program run of the processor 9 of the control unit 3 in Zero Power Mode (ZPM).
  • ZPM Zero Power Mode
  • AC_VOLT_MEAS mains voltage 7
  • the measurement is repeated 22 until a voltage is applied or the device runs out due to lack of current.
  • active mode Active Mode, AM
  • the control circuit In active mode (Active Mode, AM) of the television, the control circuit remains active and executes the program of Fig. 4.
  • the signal receiver 11 can be permanently active.
  • the program for the transition from the active state (AM) to the standby state (ZPM) according to FIG. 5 is executed 35.
  • the signal is thus used as a switch-off signal.
  • the TV system part 4 then performs its internal shutdown program and returns its end with a signal PS_OFF, which is waited for after a pause 38 39. As soon as the TV has finished its program, the power supply can be safely disconnected.
  • the television is again in the standby state (ZPM) and executes the program of FIG. 2 in.
  • the power consumption in this state is about 5 mW.
  • the program according to FIG. 6 is started in each case. In this case, all systems are first reset 46 and after a break 47 checked whether sufficient voltage for a Normal operation is present 48. If not, the system enters the program of the ready state 53 of FIG. 2.
  • the program steps are carried out as for the transition from zero power mode (ZPM) to the active state (AM) according to FIG. 3, ie the systems are switched on in the known sequence 22 to 27.
  • ZPM zero power mode
  • AM active state
  • Fig. 7 shows a block diagram of an electrical device with a lighting device using the example of a television with an LED backlight.
  • the television has a power supply 2 according to the invention, which is connected to the mains voltage 7.
  • a suppression capacitor (X-capacitor) 6 is first arranged.
  • the X-capacitor 6 is followed by a rectifier 55, from which a power factor correction (PFC) voltage divider 5 is driven.
  • the PFC 5 is a half-bridge chip downstream converter 56, via which the backlight 57 of the television is supplied with voltage.
  • the backlight 57 may also have, for example, altocathode lamps.
  • the LED backlight 57 has at least one LED chain or an LED matrix 54, which is formed from a series and / or parallel connection of a plurality of light-emitting diodes.
  • the advantage of a LED backlight is that no high voltage power supply is needed.
  • the power supply device 2 is therefore very simple.
  • the light emitting diodes of the illumination device are operated in a current-controlled manner and controlled separately from the television system part.
  • the described backlighting of a television is just one example of an application for a lighting device according to the invention.
  • the light-emitting diodes can also be arranged in a ceiling or table lamp for general lighting purposes.
  • a flyback converter (FB) 8 is also connected to the rectifier 55, by means of which the television 4 and individual functional units of the television 4, such as audio and video units, are supplied with different DC voltages.
  • the power supply 2 has a control unit 3 according to the invention for monitoring the operating state of the television 4, as has already been described with reference to FIG. 1.
  • FIG. 8 shows a circuit diagram of an embodiment of the power supply of the zero power control unit 3.
  • This voltage supply 10 takes place via a capacitive coupling via the capacitors C005 and C004 directly from the mains voltage 7.
  • a DC voltage is generated via a diode network D005 and D006.
  • the zener diode D010 acts as overvoltage protection, with the capacitor C018 reducing the current through this zener diode D010.
  • the electrolytic capacitor C007 and the diode D008 cause a smoothing of the DC voltage.
  • a conventional linear regulator in the form of an integrated circuit IC001 is present. This generates with a few external components, a 3.3 V operating voltage for the ZeroPower microprocessor. 9
  • the flyback converter 8 If the television is in normal operation, that is, the flyback converter 8 is started, the supply of the processor 9 via a 15 V DC voltage from the primary supply, which is fed via the diode D009 in the circuit. In this case, the additional power consumption does not matter.
  • the circuit 10 further provides the signal AC_VOLT_MEAS important for the operation of the power supply 2. In the operating program sequence, it is determined via this signal whether a mains voltage is present (see program steps 13, 16, 29, 31, 48).
  • Fig. 9 is a circuit diagram of the flyback (flyback) 8 is shown.
  • the flyback converter 8 has a control module 58, which is designed as an integrated circuit.
  • the control module 58 has a start circuit which attempts to start the flyback converter 8 when a control signal HV_OUT (PWR_CELL_OFF) is applied. This succeeds only if the control module 58 is supplied with an operating voltage VCC. This is done in the circuit diagram via the control signal DCDC_ON. With a signal at this input, the transistor switch Q614 becomes conductive, so that also the transistor Q613 conducts, which switches the operating voltage VCC of the control module 58.
  • HV_OUT PWR_CELL_OFF
  • FIG. 10 shows an exemplary embodiment of the PFC voltage divider 5 with two FET switches Q108 and Q107 and a transformer T100.
  • the microprocessor 9 of the ZeroPower circuit 3 is shown.
  • the microprocessor is the central switching point of the power supply 2. It has the inputs and outputs for all important control signals that are required for the operation of the operating program.
  • the processor receives the 3.3 V operating voltage from the separate power supply 10 (FIG. 8). In the circuit diagram on the left side of the input signals are arranged, while on the right side, the output signals are arranged.
  • the processor receives the control commands received by the signal receiver 11.
  • IR_VCC provides the power supply for this.
  • XCAP_ON switches the suppression capacitors 6 (see Fig. 12).
  • DCDC__ON switches the power supply for the flyback converter control module 58, and PWR_CELL_OFF switches the start module of the control module 58.
  • V_DET signals to the TV whether mains voltage is present, while AC_VOLT_MEAS is the measuring signal of the mains voltage.
  • the suppression capacitor circuit 96 may also have a plurality of suppression capacitors.
  • Such a suppression capacitor circuit 96 is exemplary shown in FIG.
  • a further series interference suppression capacitor 60 which has approximately 0.1 to 0.01 times the capacitance of the interference suppression capacitor 6, is connected in series with the interference suppression capacitor 6.
  • a suppressor diode 61 and a switch 62 are connected, wherein the suppressor diode 61 suppresses transients that may arise due to switching operations.
  • the power consumption is very low, so that the interference is low.
  • the switch 62 is opened.
  • the series interference suppression capacitor 60 is connected in series with the interference suppression capacitor 6. Due to the series connection of the two capacitors, the total capacitance is now determined by the reciprocal of the sum of the reciprocal values of the individual capacitances, so that this total is small.
  • the total capacitance of the interference suppression capacitor circuit 96 is reduced by a corresponding order of magnitude, which also reduces the current through the capacitors by the corresponding order of magnitude.
  • the current consumption in the standby mode of the device according to the invention is thereby reduced significantly compared to the state of the art again.
  • the switch may in this case be a mechanical switch, for example a relay 63 or a semiconductor switch 64 (for example an IGBT or FET).
  • a semiconductor switch 64 for example an IGBT or FET.
  • two field-effect transistors 64 are connected in series, with a diode 59 being connected in parallel between the drain and source terminals. The two diodes are poled against each other to prevent current flow when the switch is open.
  • the gate terminals are connected via a control module (control) with the XCAP-ON control signal of the control unit 3.
  • Figs. 22 and 23 alternative suppression capacitor circuits 96 are shown.
  • a further suppression capacitor 60 with a lower capacitance is connected in parallel with the suppression capacitor 6.
  • the switch 62 is arranged so that it can be switched between the two suppression capacitors.
  • the larger suppression capacitor 6 can be switched on in order to use the full filtering effect.
  • the system then switches to the smaller interference suppression capacitor 60, as a result of which the current through the interference suppression capacitor is substantially reduced overall.
  • the total capacity is determined in each case by the individual capacity of the current suppression capacitor.
  • the circuit according to FIG. 23 has, instead of the change-over switch, a separate switch 62 for each interference suppression capacitor, so that a switching also takes place by mutual switching of the two switches 62.
  • both suppression capacitors 6, 60 can be connected in parallel, so that the total capacity increases to the sum of the two individual capacities.
  • the switches are also switched in these embodiments by the control unit 3. It is important that the switch or switches 62 are preferably in the zero crossing of the network Voltage switched.
  • the further switch 62 is also actuated as soon as the first active interference suppression capacitor is discharged.
  • the capacitances of the interference suppression capacitors differ by at least one order of magnitude.
  • the capacity difference is between one and three orders of magnitude, although of course other conditions are possible.
  • FIGS. 13 to 20 show alternative sequence programs for the microprocessor 9.
  • FIG. 13 shows a start program modified from FIG. 6, as it is run, for example, after plugging in the mains plug.
  • step 48 the processor is paused for 91 ms 70 and then the program continues to step 48. If not, the suppression capacitor 6 is discharged (Q616 conductive) 71 and step 69 is repeated.
  • Discharge of the suppression capacitor 6 is necessary because no discharge resistor is connected in parallel to the suppression capacitor 6 in the electrical device according to the invention. Although this reduces the power consumption, it prevents the interference suppression capacitor 6 from being discharged quickly enough when the power plug is pulled out. For safety reasons, no charge may be applied to the plug contacts after a short time so that a person does not suffer an electric shock.
  • the transition from zero power mode (ZPM) in the active mode (AM) is carried out as shown in FIG. 15. Here, first the suppression capacitor 6 is turned on 23 and then the flyback converter - Module 58 is supplied with power 26 and then the start cell of the block 58 is started and the PFC is turned on 65.
  • a suppression capacitor circuit 96 with at least one suppression capacitor 6, 60 are used instead of the suppression capacitor 6, a suppression capacitor circuit 96 with at least one suppression capacitor 6, 60.
  • the program In ZeroPower mode, the program is executed as shown in FIG.
  • the program execution is controlled by an interrupt timer Timer2, so that the program is started only every 91 ms.
  • the circuit In between, the circuit is in Ultra ZeroPower mode because it does not require power for the processor. This means that the total current consumption is thereby significantly reduced again.
  • the relatively short idle time of 91 ms ensures that the remote control can respond quickly enough. A longer rest period would save more power, but may appear uncomfortable to the user.
  • the signal receiver 11 is first turned on 74 and waited until it is ready to receive 75. Then it is checked whether a signal from the transmitter 12 is received 76. If not, the receiver is turned off 77 and the processor is put to rest 70.
  • step 77 continues as above.
  • the operating program 80 is executed to transition from the zero-power mode to the active mode of FIG. 15.
  • the television has, for example, four different operating states, each of which differs by their power consumption. In active mode, all systems are available. In a reduced mode, the illumination device of the television, ie the backlight, is deactivated.
  • the ZeroPower mode is complemented by a conventional standby mode, from which the TV is ready for use faster and thus can be used for short breaks. With the interference suppression capacitor circuit described in FIG. 23, suitable interference suppression capacitors could be switched in each case for these different operating states.
  • the additional power consumption by the microprocessor 9 is irrelevant, which is why here the Timer2 Inter- is shortened to 208 ⁇ , as shown in Fig. 19.
  • a signal possibly received at the signal receiver 11 is decoded 78, and if the command for turning off the television 81 is off, it is turned off by the operating mode for the transition from the active mode to the standby state 68.
  • a capacitor with known capacitance is first discharged 87. This may be, for example, the suppression capacitor 6. This capacitor is then recharged 88. The time for charging is proportional to the voltage used for charging 89. If the voltage is too low, a comparator is deactivated 91 and the program sequence is restarted. If the voltage is sufficient, the comparator is activated 90.
  • Fig. 21 shows an alternative embodiment of the television, which substantially corresponds to Fig. 7.
  • the PFC voltage divider 5 and the half-bridge converter 56 are arranged here in a common module LIPS.
  • the backlight 57 has a plurality of LED chains 54.
  • a symmetry network 94 ensures that the currents and thus the brightness in the individual light-emitting diode chains 54 are the same.
  • the control signals between the individual blocks are shown as dotted arrows and the voltage lines as solid arrows.
  • the invention can be used in devices with a lighting device with LEDs.
  • a lighting device with LEDs This can be in addition to a flat screen TV, for example, a room or ceiling lighting with LEDs to be controlled via a remote control.
  • PWM_OUT switch signal for start circuit (EV_ON) DCDC_ON Switching signal for voltage transformers (HV_OUT)

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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein elektrisches Gerät, insbesondere mit wenigstens einer Beleuchtungseinrichtung mit Leuchtdioden, beispielsweise einen Fernseher mit LED-Hintergrundbeleuchtung (57). Das elektrische Gerät weist einen Betriebsbereitschafts-Zustand (ZPM) mit sehr geringer Stromaufnahme auf, in dem nur eine Steuereinheit (3) über einen kapazitiven Spannungsteiler mit Strom versorgt wird. Dazu wird erfindungsgemäß neben Teilen der Stromversorgungseinrichtung (2) auch der Entstörkondensator (6) ausgeschaltet.

Description

Elektrisches Gerät mit geringer Leistungsaufnahme im Betriebsbereitschafts-Zustand
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Gerät, insbesondere einen Fernseher, mit einer Stromversorgungseinrichtung, die einen Spannungswandler und einen Entstörkondensator aufweist und mit einer primärseitig angeordneten Steuereinheit, die eine eigene, direkt mit der Netzspannung verbundene Stromversorgungsschaltung aufweist und die durch ein externes Signal steuerbar ist, wobei das elekt- rische Gerät einen Energiesparmodus aufweist und die Steuereinheit so ausgebildet ist, dass sie beim Eintritt des elektrischen Geräts in den Energiesparmodus die elektrische Energie auf der Sekundärseite der Stromversorgungseinrichtung abschaltet.
Elektrische Geräte, wie beispielsweise Fernseher, DVD-Abspieler , Klimaanlagen und viele andere, sind meist mit einer Fernbedienung ausgestattet, mit der sie bedient und ausgeschaltet werden können.
Damit die Geräte auch über die Fernbedienung wieder eingeschaltet werden können, bleiben die Geräte nach dem Ausschalten in einem Betriebsbereitschafts-Zustand (Standby-Betrieb) .
Dazu müssen jedoch zumindest der Empfänger für die
BESTÄTIGUNGSKOPIE Fernbedienungssignale und die dazugehörige Schaltung weiterhin mit Strom versorgt werden. Im Stand der Technik ist der Standby-Betrieb meist so realisiert, dass das Gerät die nicht benötigten Schaltungsteile von der Stromversorgung trennt. Dabei bleibt jedoch die Stromversorgungseinrichtung des Geräts mit der Netzspannung verbunden.
Bekannte elektrische Geräte benötigen deshalb im Standby-Betrieb wenigstens 100 mW. Meistens ist die Leistungsaufnahme jedoch wesentlich höher und kann in ungünstigen Fällen bis zu einigen Watt betragen. Wird ein solches Gerät 24 h an 365 Tagen im Jahr betrieben, entstehen nicht unerhebliche Strom- Kosten und es muss zur Energieversorgung des Standby-Betriebs einer großen Anzahl derartiger Geräte eine nicht unerhebliche Energiemenge permanent zur Verfügung stehen.
Es wurden im Stand der Technik daher viele Versuche unternommen, um die Leistungsaufnahme elektrischer Geräte im Betriebsbereitschafts-Zustand zu reduzieren.
Ein bekanntes System setzt beispielsweise Relais ein, die die primäre Stromversorgung zwischen Netzanschluss und Stromversorgungseinrichtung trennen. Ein solches Gerät kann über die Fernbedienung ausgeschaltet werden. Da die Relais die kom- plette Stromzufuhr unterbrechen, steht keine Energie für einen Fernbedienungsempfänger mehr zur Verfügung und das Gerät muss manuell durch einen Schalter am Gerät wieder eingeschaltet werden. Ein anderes bekanntes System trennt die Stromversorgung ebenfalls durch Relais vom Netz. Ein Fernbedienungsempfänger, durch den das Gerät eingeschaltet werden kann, wird durch einen Kondensator (Gold-Cap) mit Strom versorgt, der sich während des normalen Betriebs auflädt. Der Gold-Cap hat je- doch nur eine begrenzte Kapazität, die nicht zur Überbrückung von langen Ausschalt-Perioden ausreicht.
Andere Systeme beziehen Strom für den Signalempfänger aus ex- ternen Quellen, beispielsweise aus einem Netzwerkkabel oder einem Signalkabel von einer externen Energiequelle, wie beispielsweise einem Computer oder DVD-Abspieler .
Aus der WO 2010/003785 A2 ist ein elektrisches Gerät bekannt, das einen Betriebsbereitschafts-Zustand mit wesentlich geringerer Leistungsaufnahme hat. Dies wird dadurch erreicht, dass die Stromversorgung auf der Sekundärseite ausgeschaltet wird und auf der Primärseite nur ein Signalempfänger und eine Steuereinheit unmittelbar vom Stromnetz aus mit Strom ver- sorgt werden. Diese Steuereinheit schaltet in Abhängigkeit des an der Steuereinheit empfangenen Signals die Energieversorgung auf der Sekundärseite der Stromversorgung ein oder aus. Dies ermöglicht die weitere Reduzierung der Leistungsaufnahme im Betriebsbereitschafts-Zustand gegenüber dem Stand der Technik.
Aufgabe der Erfindung ist es, das aus der WO 2010/003785 A2 bekannte System weiter zu verbessern sowie die während des Betriebsbereitschafts-Zustandes benötigte Energiemenge weiter zu verringern.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das elektrische Gerät mindestens einen Schalter zum Ein- oder Ausschalten des Entstörkondensators oder zum Ändern der Gesamtkapazität der Ent- störkondensatorschaltung aufweist.
Bei elektrischen Geräten ist in der Regel ein Entstörkondensator vorgeschrieben, um Funkstörsignale zu unterdrücken oder zu eliminieren. Der Funkentstörkondensator ist in der Regel unmittelbar am Netzanschluss des Geräts angeordnet. Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, dass der Entstörkondensator im Betriebsbereitschafts-Zustand nicht benötigt wird, da in diesem Zustand nur eine geringe Leistungsaufnahme erfolgt und somit auch die möglichen Störsignale nur schwach sind. Daher erfolgt erfindungsgemäß, wenn sich das elektrische Gerät im Betriebsbereitschafts-Zustand befindet, eine Abschaltung des Entstörkondensators. Durch das Ausschalten des Entstörkondensators entfällt der Strom, der nor- malerweise immer durch diesen Kondensator fließt. Somit reduziert sich der Gesamtstrom im Betriebsbereitschafts-Zustand um diesen Anteil. Das bedeutet, dass die Stromaufnahme insgesamt weiter reduziert wird. Prinzipiell kann die Abschaltung beispielsweise durch einen Schalter erfolgen, der in Reihe zum Entstörkondensator geschaltet ist und zum Abschalten geöffnet wird.
Anstelle eines einzelnen Entstörkondensators kann die Ent- störkondensatorschaltung auch mehrere Entstörkondensatoren aufweisen .
In einer vorzugsweisen Ausführung einer Entstörkondensatorschaltung ist zum Entstörkondensator ein weiterer Reihen-Entstörkondensator mit geringerer Kapazität in Reihe geschaltet. Der Schalter ist parallel zu dem Reihen-Kondensator geschaltet, so dass bei geschlossenem Schalter der Reihen-Kondensator überbrückt ist und bei geöffnetem Schalter der Entstörkondensator und der Reihen-Kondensator in Reihe geschaltet sind.
Bei geöffnetem Schalter bildet der Reihen-Entstörkondensator mit dem Entstörkondensator eine Reihenschaltung aus zwei Kapazitäten. Die Gesamtkapazität der Reihenschaltung ergibt sich dann als Kehrwert aus der Summe der Kehrwerte der Einzelkapazitäten. Vorzugsweise ist der Reihen-Entstörkondensa- tor wenigstens eine bis zwei Größenordnungen kleiner als der Entstörkondensator. Daher entspricht die Gesamtkapazität der Reihenschaltung etwa der Kapazität des Reihen- Entstörkondensators. Entsprechend vergrößert sich der Blind- widerstand der Reihenschaltung um die gleiche Größenordnung und es fließt nur noch ein geringerer Strom. Der Entstörkondensator ist damit praktisch ausgeschaltet. Der Vorteil dabei ist, dass nicht nur der Strom durch den Entstörkondensator verringert wird, sondern gleichzeitig Störungen mit sehr ho- her Frequenz weiterhin abgeleitet werden, also eine Restfunktion erhalten bleibt.
In einer alternativen Ausführung der Entstörkondensatorschaltung ist beispielsweise zum Entstörkondensator ein wei- terer Entstörkondensator mit geringerer Kapazität parallel geschaltet und der Schalter ist zum Umschalten zwischen den beiden Entstörkondensatoren ausgebildet. Somit kann im Betrieb zwischen zwei verschiedenen Entstörkondensatoren gewählt werden, wobei erfindungsgemäß im Standby-Betrieb auf den kleineren Entstörkondensator und im Normalbetrieb auf den größeren Entstörkondensator geschaltet wird. Wobei kleiner und größer auf die Kapazitäten bezogen sind und das Umschalten als Ändern im Sinne der Patentanmeldung verstanden wird. Anstelle eines Umschalters kann auch der Entstörkondensator und der weitere Entstörkondensator jeweils einen Schalter aufweisen, so dass die Kondensatoren einzeln Ein- und Ausschaltbar sind. Damit kann durch wechselseitiges Schalten der beiden Schalter auch ein Umschalten zwischen den Kapazitäten erzielt werden. Zusätzlich können jedoch auch beide Entstörkondensatoren parallel geschaltet und der Entstörkondensator so vergrößert werden. Die Gesamtkapazität ergibt sich dann aus der Summe der beiden Einzelkapazitäten.
Eine solche Ausführung kann beispielsweise dann gewählt wer- den, wenn das elektrische Gerät über mehrere Betriebszustände verfügt, die durch eine unterschiedliche Leistungsaufnahme verfügen. Somit wäre der Entstörkondensator in Stufen daran anpassbar .
Bei allen gezeigten Ausführungsvarianten ist die Anzahl der Entstörkondensatoren und Schalter nicht begrenzt und nahezu frei wählbar. Um beim Schalten hohe Stromspitzen durch Umladeströme zu verhindern, ist es in allen Ausführungen vorteilhaft, wenn das Schalten des oder der Schalter im Nulldurchgang der Netzspannung erfolgt. Zusätzlich kann es sinnvoll sein, eine Suppres- sordiode oder ein anderes Transientenschutz-Bauteil vorzuse- hen.
Die Verringerung der Gesamtkapazität der Entstörkondensatorschaltung entspricht dabei dann dem Ausschalten des Entstörkondensators und eine Vergrößerung der Gesamtkapazität der Entstörkondensatorschaltung entspricht dem Einschalten des Entstörkondensators .
Der Spannungswandler kann beispielsweise ein DCDC-Wandler sein, der nach einem der zahlreichen, bekannten Funktions- prinzipien arbeitet, beispielsweise ein Sperrwandler. Insbesondere weist der Spannungswandler einen Wandlerbaustein auf, der die Steuerung des Wandlers übernimmt .
Alternativ weist der Spannungswandler einen Sperrwandler und einen Halbbrückenwandler auf, die vorzugsweise beide durch denselben Wandlerbaustein gesteuert und geschaltet sind.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist der Spannungswandler einen Wandlerbaustein mit einer Start-Schaltung und jeweils einen Schalter zum Einschalten des Wandlerbausteins und der Start-Schaltung auf. Die Start-Schaltung kann in den Wandlerbaustein integriert oder separat ausgebildet sein.
Das erfindungsgemäße elektrische Gerät oder die Stromversorgungseinrichtung weist vorzugsweise eine Leistungsfaktorkorrektur und einen Schalter zum Ein- oder Ausschalten der Leistungsfaktorkorrektur PFC ( STRT_OFF) auf.
Die Erfindung ist für nahezu jedes elektrische Gerät geeignet. Insbesondere vorteilhaft ist die Erfindung einsetzbar, wenn das elektrische Gerät ein Fernsehgerät mit einer Hintergrundbeleuchtungseinrichtung ist, bei dem die Hintergrundbe- leuchtung durch den Halbbrückenwandler und der Fernsehteil durch den Sperrwandler mit Spannung versorgt werden.
Die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung des Fernsehers weist beispielsweise altkathodenröhren, insbesondere jedoch Leuchtdioden auf.
Die Steuereinheit weist vorzugsweise einen Prozessor zum Abarbeiten eines Betriebsprogramms auf. Durch die Verwendung eines Mikrocontrollers kann die Steuereinheit auf einfache Weise mit wenigen Bauteilen aufgebaut werden, die eine geringe Leistungsaufnahme haben.
Die Stromversorgung der Steuereinheit weist vorzugsweise einen kapazitiven Spannungsteiler auf, der unmittelbar mit der Netzspannung verbunden ist. So entstehen keine zusätzlichen induktiven Wandlerverluste und die Leistungsaufnahme der Steuereinheit ist sehr gering. Insgesamt ist die Leistungsaufnahme des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts im Betriebsbereitschafts-Zustand sehr gering und insbesondere geringer als bislang im Stand der Technik möglich.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 einen schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen
Fernsehers ,
Fig. 2 ein Programmablaufplan der Steuerschaltung im erfindungsgemäßen BetriebsbereitSchafts-Zustand
(ZPM) , Fig. 3 ein Programmablaufplan der Steuerschaltung beim
Übergang vom ZPM in den aktiven Zustand (AM) ,
Fig. 4 ein Programmablaufplan der Steuerschaltung im AM, Fig. 5 ein Programmablaufplan der Steuerschaltung beim
Übergang vom AM zum ZPM,
Fig. 6 ein Programmablaufplan der Steuerschaltung beim
Verbinden des Geräts mit der Stromversorgung,
Fig. 7 ein Blockschaltbild eines weiteren erfindungsgemäßen Fernsehers,
Fig. 8 ein Schaltbild der Stromversorgung der Steuerein- heit,
Fig. 9 ein Schaltbild des Sperrwandlers,
Fig. ein Schaltbild des Leistungsfaktorkorrektur-Span- nungswandlers ,
Fig. 11 ein Schaltbild des Mikroprozessors der Steuereinheit ,
Fig. 12 ein schematisches Schaltbild einer Entstörkondensatorschaltung, ein Programmablaufplan der Steuerschaltung beim Verbinden des Geräts mit der Stromversorgung, ein Programmablaufplan der Steuerschaltung beim Übergang vom AM zum ZPM, ein Programmablaufplan der Steuerschaltung beim Übergang vom ZPM in den aktiven Zustand (AM) , ein Programmablaufplan der Steuerschaltung im erfindungsgemäßen BetriebsbereitSchafts-Zustand
(ZPM) , ein Programmablaufplan der Steuerschaltung im Aktiven Zustand zur Bestimmung einer Flanke, ein Programmablaufplan der Steuerschaltung im Aktiven Zustand zur Bestimmung der Spannung, ein Programmablaufplan der Steuerschaltung im Aktiven Zustand zur Abfrage des Signalempfängers,
Fig. 20 ein Programmablaufplan der Steuerschaltung im Aktiven Zustand der im Zusammenhang mit der Spannungsmessung steht, Fig. 21 eine alternative Ausführung des Fernsehers der Fig. 7,
Fig. 22 eine alternative Entstörkondensatorschaltung und
Fig. 23 eine weitere alternative Entstörkondensatorschaltung.
Die Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Fernsehers 1 , an dessen Beispiel die Erfindung näher erläutert wird. Der Fernseher 1 weist im Wesentlichen eine Stromversorgungseinrichtung 2, eine Steuereinheit 3 und einen Fernsehsystem-Teil 4 auf . Die Stromversorgungseinrichtung 2 weist eine Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung (PFC) 5 und eine Entstörkondensatorschaltung 96 mit einem Entstörkondensator (X- ondensator) 6 auf, der unmittelbar mit der Netzspannung 7 verbunden ist. Der PFC 5 ist ein Spannungswandler 8 nachgeschaltet, der aus der Hochspannung des PFC 5 eine geregelte Zwischen-Spannung Vi von beispielsweise 15 V erzeugt. Der Spannungswandler 8 ist im Beispiel ein Sperrwandler (Flyback) mit Pulsbreitensteuerung (PWM-Steuerung) , der von einem Wandlerbaustein gesteuert wird. Zum Starten der Pulsbreitensteuerung besitzt der Spannungswandler 8 eine spezielle Start-Schaltung, die beispielsweise in dem Wandlerbaustein integriert sein kann. Andere Spannungswandler können auch ohne eine solche Start- Schaltung auskommen. Der Fernsehsystem-Teil 4 wird mit der geregelten Zwischen- Spannung Vi versorgt, die innerhalb des Fernsehsystem-Teils 4 für verschiedene Teil-Systeme weiter reduziert oder aufbereitet werden kann. Weiterhin weist der Fernseher 1 eine Steuereinheit 3 auf, die separat vom Fernsehsystem-Teil 4 und von der Stromversorgungseinrichtung 2 aufgebaut ist. Die Steuereinheit 3 weist einen Mikroprozessor oder Mikrokontroller 9 auf, der ein Be- triebsprogramm abarbeiten kann. Weiterhin weist die Steuereinheit 3 eine eigene Stromversorgungsschaltung 10 auf, die direkt mit der Netzspannung 7 verbunden ist und einen Signalempfänger 11 zum Empfangen der Signale eines Infrarot-Senders 12.
Der Signalempfänger kann jedoch auch zum Empfangen von einem oder mehreren anderen, drahtlosen oder drahtgebundenen Signalen, beispielsweise Funk wie etwa von Bluetooth®-oder ZigBee- Signalen, ausgebildet sein. Der Fernseher 1 weist einen Betriebsbereitschafts-Zustand
(Standby) auf, der durch eine geringe Leistungsaufnahme gekennzeichnet ist. Die Kontrolle über den Standby-Modus (ZPM, ZeroPower Modus) erfolgt durch die Steuereinheit 3. Dazu ist die Steuereinheit 3 mit mehreren Schaltern verbunden. Ein Schalter STRT_OFF ist in der PFC-Schaltung 5 so angeordnet, dass er die Spannungsteiler der PFC vom Stromnetz trennen kann. Ein weiterer Schalter (X-Schalter) ist zum Schalten des Entstörkondensators 6 ausgebildet, so dass auch dieser ausgeschaltet werden kann (vgl. Fig. 12, Fig. 22 und Fig. 23). Ein weiterer Schalter DCDC_ON ist im Spannungswandler 8 angeordnet, so dass die Betriebsspannung des Wandler-Bausteins 58 der PWM-Steuerung geschaltet werden kann und ein weiterer Schalter PWM_OUT ermöglicht das Ein- oder Ausschalten der Start-Schaltung des Wandler-Bausteins 58 des Spannungswand- lers 8 (Fig. 9) . Da diese Schaltung auch ohne Betriebsspannung der PWM-Steuerung Strom aufnimmt, verringert das Aus-Schalten der Start-Schaltung zusätzlich die Leistungsaufnahme des Gesamtsystems. Ist keine Start-Schaltung vorhanden, ist selbstverständlich auch kein solcher Schalter notwendig. Die einzelnen Schalter sind im Beispiel teilweise gezeigt und teilweise durch ihre jeweiligen Steuersignale bezeichnet. Die jeweiligen Pfeile deuten die Signalrichtung an. Die Schalter werden demnach durch die Steuereinheit 3 geschaltet. Die Er- findung ist jedoch nicht auf die beschriebene Anzahl an Schaltern beschränkt.
Solange sich das elektrische Gerät (Fernseher) im Betriebsbereitschafts-Zustand (ZPM = ZeroPower Modus) befindet, wird zunächst nur der Prozessor 9 der Steuereinheit 3 mit Strom versorgt, so dass der Stromverbrauch minimal ist. Die Schalter sind durch die Steuereinheit so geschaltet, dass alle wesentlichen Teile der Stromversorgungseinrichtung 2 stromlos sind und keine Leistung aufnehmen.
Die Stromversorgung 10 der Steuereinheit 3 hat vorzugsweise einen kapazitiven Spannungsteiler, der so ausgelegt ist, dass gerade ausreichend Strom für den Prozessor 9 und den Signalempfänger 11 zur Verfügung steht. Da im kapazitiven Span- nungsteiler keine Wandlerverluste auftreten, ist die Stromaufnahme im Betriebsbereitschafts-Zustand sehr gering. Vorzugsweise wird eine Messung der Netzspannung (AC_VOLT_MEAS) an dieser Stromversorgung 10 vorgenommen. Der Signalempfänger 11 wird in diesem Betriebszustand nur periodisch eingeschaltet und abgefragt, so dass dieser im Mittel sehr wenig Energie benötigt. Im Beispiel wird der Signalempfänger 11 alle 90 ms für etwa 0,2 ms eingeschaltet. Dies ermöglicht eine signifikante Reduzierung der Leistungs- aufnähme und dennoch eine fast verzögerungsfreie Reaktion auf ein Signal.
Die Fig. 2 zeigt schematisch den Programmlauf des Prozessors 9 der Steuereinheit 3 im Zero Power Modus (ZPM) . In jedem Schleifendurchgang wird zunächst überprüft, ob eine Netzspannung 7 (AC_VOLT_MEAS) 13 anliegt.
Liegt keine Spannung 7 an (no) , dann kann entweder eine kurzzeitige Netzstörung vorliegen oder der Fernseher 1 wurde aus- gesteckt beziehungsweise von der Netzspannung 7 getrennt. Wurde das Gerät ausgesteckt, darf innerhalb kurzer Zeit (einige Sekunden) keine Spannung mehr an den Steckerkontakten anliegen, um einen Stromschlag zu verhindern. Daher muss der Entstörkondensator 6 entladen werden. Zu diesem Zweck werden die Spannungsteiler der PFC 5 STRT_OFF=0 (PFC Voltage Divider on) 14 und die Start-Schaltung des Spannungswandlers PWM_OUT=1 (Startup Power Cell on) 15 eingeschaltet, da diese einen hohen Strombedarf haben und eine eventuell vorhandene Restladung im Entstörkondensator 6 schnell entladen. An- schließend wird wieder die Netzspannung (AC_VOLT_MEAS) 16 getestet .
Liegt immer noch keine Netzspannung 7 an, wird die Messung solange wiederholt 22, bis eine Spannung anliegt oder das Gerät aufgrund von Strommangel ausgeht.
Falls die Messung wieder positiv ausfällt (yes) , werden die Start-Schaltung (PWM_OUT=0) 17 und die PFC-Schaltung 5 (STRT__OFF=1 ) 18 wieder ausgeschaltet und das Programm im ZeroPower-Modus fortgesetzt. Liegt eine Spannung 7 an, wird der Signalempfänger 11 aktiviert und überprüft, ob ein Signal zum Beenden des Zero-Power Modus anliegt (Remote Button pressed) 19. Falls kein Signal empfangen wurde, wird eine Weile gewartet (sleep a while) 20 und das Programm von vorne gestartet.
Wurde ein Signal zum Beenden des Zero-Power Modus empfangen, wird das Programm 21 zum Übergang vom Zero-Power Modus in den Aktiven Modus (AM) gemäß Fig. 3 gestartet.
Dabei wird zunächst auf einen Nulldurchgang der Netzspannung gewartet 22, um dann den X- ondensator 6 über Schalter X- Schalter=1 einzuschalten 23. Aufgrund der Schaltung im Nulldurchgang entstehen keine Stromspitzen, die ansonsten beim schnellen Anlegen einer hohen Spannung am Kondensator entste- hen würden.
Danach wird dem Fernseher über ein Signal auf V_DET=0 signalisiert, dass Spannung anliegt 24 (AC ok to TV) und der PFC-Schaltkreis über den Schalter STRT_OFF=0 eingeschaltet 25. Falls das elektrische Gerät keine PFC hat, kann dieser Schritt entfallen.
Danach wird die Stromversorgung des Sperrwandler-ICs über den Schalter DCDC_ON=1 eingeschaltet 26 und die Startschaltung des Sperrwandlers über Schalter PWM_OUT=1 aktiviert 27. Optional kann noch eine Weile gewartet werden 28. Dies ist jedoch in der Regel nicht notwendig. Mit diesen Schritten ist der Fernseher betriebsbereit (AM) und der Zero-Power Modus (ZPM) beendet.
Im Aktiven Modus (Active Mode, AM) des Fernsehers bleibt die Steuerschaltung aktiv und führt das Programm nach Fig. 4 aus. Dabei kann der Signalempfänger 11 dauernd aktiv sein.
Wieder wird in einer Schleife zunächst geprüft, ob die Netzspannung 7 vorhanden ist 29. Falls nicht, wird zunächst dem Fernseher das Fehlen der Netzspannung über das Fehlersignal V_DET=1 signalisiert 30. Was der Fernseher mit dieser Information macht, ist nicht Gegenstand der Erfindung. Danach wird gegebenenfalls wiederholt 32 überprüft, ob Netzspannung vorhanden ist 31. Falls nicht, wird der Programmlauf durch mangelnde Stromversorgung von selbst unterbrochen. Falls ja wird das Fehlersignal V_DET=0 an den Fernseher gesendet 33 und die Überprüfungsschleife 32 beendet.
Liegt eine Spannung 7 an, wird am Signalempfänger 11 überprüft, ob ein Signal zum Beginnen des Betriebsbereitschafts- Zustands anliegt 34 (Remote POWER_BUTTON pressed) . Falls nicht, wird die Schleife wiederholt 36. Hier ist keine Wartezeit notwendig, da die Steuerschaltung im Vergleich zum laufenden Fernseher verschwindend wenig zusätzliche Leistung be- nötigt.
Wurde ein Stand-by Signal empfangen, wird das Programm zum Übergang vom Aktiven Zustand (AM) in den Betriebsbereitschafts-Zustand (ZPM) gemäß Fig. 5 ausgeführt 35.
Dabei wird zunächst dem Fernsehersystem-Teil 4 über die Fehlersignal-Leitung V_DET=1 signalisiert, dass keine Spannung mehr anliegt 37. Das Signal wird somit als Ausschaltsignal benutzt .
Der Fernsehersystem-Teil 4 führt daraufhin sein internes Aus- schaltprogramm durch und meldet dessen Ende mit einem Signal PS_OFF zurück, auf das nach einer Pause 38 gewartet wird 39. Sobald der Fernseher sein Programm beendet hat, kann die Stromversorgung sicher getrennt werden. Dazu wird zunächst die Start-Schaltung des Sperrwandlers 8 über Schalter PWM__OUT=0 gestoppt 40 und die Stromversorgung des Sperrwandlers 8 über Schalter DCDC_ON=0 getrennt 41. Nach einer kurzen Wartezeit 42 wird die PFC-Schaltung über Schalter STRT_OFF=1 primärseitig vom Netz getrennt 43. In einem Nulldurchgang der ■ Netzspannung 44 wird schließlich der Entstörkondensator 6 über Schalter (X-Schalter=0 ) ausgeschaltet 45. Somit befindet sich der Fernseher wieder im Betriebsbereitschafts-Zustand (ZPM) und führt das Programm gemäß Fig. 2 aus. Die Leistungsaufnahme in diesem Zustand beträgt etwa 5 mW. Nach dem Einstecken des Fernsehers oder nach einem kurzzeitigen Spannungsverlust in einem der beschriebenen Betriebsprogramme wird jeweils das Programm gemäß Fig. 6 gestartet. Dabei werden zuerst alle Systeme zurückgesetzt 46 und nach einer Pause 47 geprüft ob ausreichend Spannung für einen Normalbetrieb anliegt 48. Falls nicht, geht das System in das Programm des Betriebsbereitschafts-Zustands 53 gemäß Fig. 2.
Falls ausreichend Spannung vorhanden ist, werden die Pro- grammschritte wie zum Übergang vom Zero-Power Modus (ZPM) in den Aktiven Zustand (AM) entsprechend Figur 3 ausgeführt, das heißt die Systeme werden in der bekannten Reihenfolge 22 bis 27 eingeschaltet. Nach einer Pause 49 wird ein gespeichertes Signal PS_OFF ausgewertet 50, das angibt, ob der Fernseher vor dem Spannungsverlust aus- oder eingeschaltet war.
War er eingeschaltet, werden sämtliche Schaltungsteile eingeschaltet und der Prozessor geht in das Programm für den Aktiven Zustand (AM) gemäß Fig. 4 über 51. Falls der Fernseher ausgeschaltet war, wird das Programm zum Übergang in den Betriebsbereitschafts-Zustand (ZPM) gemäß Fig. 5 ausgeführt 52.
Je nach Anwendung kann es jedoch auch sinnvoll sein, dass der vorherige Zustand des Geräts unbeachtet bleibt und immer in den Aktiven Zustand oder den Betriebsbereitschafts-Zustand übergegangen wird. Dies kann auch durch den Benutzer konfigurierbar sein. Die Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild eines elektrischen Geräts mit einer Beleuchtungseinrichtung am Beispiel eines Fernsehers mit einer LED-Hintergrundbeleuchtung. Der Fernseher weist eine erfindungsgemäße Spannungsversorgung 2 auf, die mit der Netzspannung 7 verbunden ist. An der Netzspannung 7 ist zunächst ein Entstörkondensator (X-Kondensator) 6 angeordnet .
Dem X-Kondensator 6 ist ein Gleichrichter 55 nachgeordnet, von dem aus ein Leistungsfaktorkorrektur (PFC) -Spannungsteiler 5 angesteuert wird. Der PFC 5 ist ein Halbbrücken-Span- nungswandler 56 nachgeschaltet, über den die Hintergrundbeleuchtung 57 des Fernsehers mit Spannung versorgt wird. Die Hintergrundbeleuchtung 57 kann auch beispielsweise altkatho- denlampen aufweisen.
Die LED-Hintergrundbeleuchtung 57 weist wenigstens eine LED- Kette oder eine LED-Matrix 54 auf, die aus einer Reihen- und/oder Parallelschaltung von mehreren Leuchtdioden gebildet ist.
Der Vorteil einer Leuchtdioden-Hintergrundbeleuchtung ist, dass keine Hochspannungsversorgung notwendig ist. Die Stromversorgungseinrichtung 2 ist daher sehr einfach ausgebildet. Die Leuchtdioden der Beleuchtungseinrichtung werden stromgesteuert betrieben und vom Fernsehsystem-Teil getrennt ange- steuert .
Die beschriebene Hintergrundbeleuchtung eines Fernsehers ist nur ein Anwendungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung. Die Leuchtdioden können auch in einer Decken- oder Tischlampe für allgemeine Beleuchtungszwecke an- geordnet sein.
Am Gleichrichter 55 ist weiterhin ein Sperrwandler (Flyback, FB) 8 angeschlossen, durch den der Fernseher 4 und einzelne Funktionseinheiten des Fernsehers 4, wie Audio- und Videoein- heiten, mit unterschiedlichen Gleichspannungen versorgt werden.
Daneben weist die Spannungsversorgung 2 eine erfindungsgemäße Steuereinheit 3 zur Überwachung des Betriebszustandes des Fernsehers 4 auf, wie sie in Bezug auf Fig. 1 bereits beschrieben wurde.
Die Fig. 8 zeigt ein Schaltbild einer Ausführung der Spannungsversorgung (Power Supply) der Zero Power Steuereinheit 3. Diese Spannungsversorgung 10 erfolgt über eine kapazitive Kopplung über die Kondensatoren C005 und C004 direkt aus der Netzspannung 7. Über ein Diodennetzwerk D005 und D006 wird eine Gleichspannung erzeugt. Die Zenerdiode D010 fungiert als Überspannungsschutz, wobei der Kondensator C018 den Strom durch diese Zenerdiode D010 reduziert. Der Elektrolytkondensator C007 und die Diode D008 bewirken eine Glättung der Gleichspannung. Zur Regelung der Spannung ist ein herkömmlicher Linearregler in Form eines integrierten Schaltkreises IC001 vorhanden. Dieser erzeugt mit wenigen externen Bauelementen eine 3,3 V Betriebsspannung für den ZeroPower Mikroprozessor 9.
Im sogenannten Zero-Power-Betrieb erfolgt die Versorgung über die Netzspannung, wobei durch die rein kapazitive Kopplung praktisch keine Verlustleistung entsteht.
Ist der Fernseher im normalen Betrieb, das heißt der Sperrwandler 8 ist gestartet, erfolgt die Versorgung des Prozessors 9 über eine 15 V Gleichspannung aus der Primärversorgung, die über die Diode D009 in die Schaltung eingespeist wird. In diesem Fall spielt die zusätzliche Stromaufnahme keine Rolle.
Die Schaltung 10 stellt weiterhin das für den Betrieb der Spannungsversorgung 2 wichtige Signal AC_VOLT_MEAS zur Verfü- gung. Über dieses Signal wird im Betriebsprogramm-Ablauf festgestellt, ob eine Netzspannung anliegt (vgl. Programmschritte 13, 16; 29, 31; 48).
In Fig. 9 ist ein Schaltbild des Sperrwandlers (Flyback) 8 gezeigt. Der Sperrwandler 8 hat einen Steuerbaustein 58, der als integrierter Schaltkreis ausgebildet ist. Der Steuerbaustein 58 hat eine Startschaltung, die bei Anliegen eines Steuersignals HV_OUT (PWR_CELL_OFF) versucht, den Sperrwandler 8 zu starten. Dies gelingt nur, wenn der Steuerbaustein 58 mit einer Betriebsspannung VCC versorgt wird. Dies geschieht im Schaltbild über das Steuersignal DCDC_ON. Bei einem Signal an diesem Eingang, wird der Transistorschalter Q614 leitend, so dass auch der Transistor Q613 leitet, der die Betriebsspannung VCC des Steuerbausteins 58 schaltet.
Fig. 10 zeigt eine beispielhafte Ausführung des PFC-Span- nungsteilers (Voltage Dividers) 5 mit zwei FET-Schaltern Q108 und Q107 und einem Übertrager T100.
In Fig. 11 ist der Mikroprozessor 9 der ZeroPower Schaltung 3 gezeigt. Der Mikroprozessor ist die zentrale Schaltstelle der Spannungsversorgung 2. Er weist die Ein- und Ausgänge für alle wichtigen Steuersignale auf, die für den Ablauf des Be- triebsprogramms benötigt werden. Die 3,3 V Betriebsspannung erhält der Prozessor aus der separaten Stromversorgung 10 (Figur 8) . Im Schaltbild auf der linken Seite sind die Eingangssignale angeordnet, während auf der rechten Seite die Ausgangssignale angeordnet sind.
Am Eingang IR_DATA empfängt der Prozessor die vom Signalempfänger 11 empfangenen Steuerbefehle. IR_VCC stellt für diesen die Stromversorgung bereit.
XCAP_ON schaltet die Entstörkondensatoren 6 (vgl. Fig. 12). DCDC__ON schaltet die Spannungsversorgung für den Sperrwand- ler-Steuerbaustein 58 und PWR_CELL_OFF schaltet die Startzelle des Steuerbausteins 58.
V_DET signalisiert an den Fernseher, ob Netzspannung vorhanden ist, während AC_VOLT_MEAS das Messsignal der Netzspannung ist .
Anstelle eines einzelnen Entstörkondensators 6 kann die Entstörkondensatorschaltung 96 auch mehrere Entstörkondensatoren aufweisen .
Eine solche Entstörkondensatorschaltung 96 ist beispielhaft in der Fig. 12 gezeigt. In der gezeigten Entstörkondensatorschaltung 96 ist zum Entstörkondensator 6 ein weiterer Reihen-Entstörkondensator 60, der etwa die 0,1 bis 0,01 fache Kapazität des Entstörkondensators 6 aufweist, in Reihe ge- schaltet. Jeweils parallel zum Reihen-Entstörkondensator 60 sind eine Suppressordiode 61 und ein Schalter 62 geschaltet, wobei die Suppressordiode 61 Transienten unterdrückt, die durch Schaltvorgänge entstehen können.
Ist der Schalter 62 geschlossen, das ist bei Signal XCAP_ON=1 der Fall, fließt Strom durch den Entstörkondensator 6 und den Schalter, so dass der Reihen-Kondensator 60 überbrückt ist. Der Entstörkondensator 6 hat eine hohe Kapazität und arbeitet in dieser Stellung normal. Dieser Zustand wird bei eingeschaltetem Fernseher 4, im Aktiven Modus, gewählt, da hier größere Störungen auftreten, die durch den Entstörkondensator 6 eliminiert werden müssen.
Im Betriebsbereitschafts-Zustand ist die Stromaufnahme sehr gering, so dass auch die Störungen gering sind. In diesem Fall wird der Schalter 62 geöffnet. Dadurch wird der Reihen- Entstörkondensator 60 in Reihe mit dem Entstörkondensator 6 geschaltet. Durch die Serienschaltung der beiden Kondensatoren wird nun die Gesamtkapazität durch den Kehrwert der Summe der Kehrwerte der Einzelkapazitäten bestimmt, so dass diese insgesamt klein ist. Die Gesamtkapazität der Entstör- kondensatorschaltung 96 wird dadurch um eine entsprechende Größenordnung geringer, wodurch sich auch der Strom durch die Kondensatoren um die entsprechende Größenordnung verringert. Die Stromaufnahme im Standby-Betrieb des erfindungsgemäßen Geräts verringert sich dadurch gegenüber dem Stand der Tech- nik nochmals wesentlich.
Der Schalter kann hierbei ein mechanischer Schalter, beispielsweise ein Relais 63 oder ein Halbleiterschalter 64 (beispielsweise ein IGBT oder FET) sein. Im gezeigten Beispiel sind zwei Feldeffekttransistoren 64 in Reihe geschaltet, wobei jeweils zwischen Drain- und Source- Anschluss eine Diode 59 parallel geschaltet ist. Die beiden Dioden sind gegeneinander gepolt, um einen Stromfluss bei ge- öffnetem Schalter zu verhindern. Die Gate-Anschlüsse sind über einen Steuerbaustein (Control) mit dem XCAP-ON Steuersignal der Steuereinheit 3 verbunden.
In den Fig. 22 und 23 sind alternative Entstörkondensator- Schaltungen 96 gezeigt. In der Schaltung gemäß Fig. 22 ist zum Entstörkondensator 6 ein weiterer Entstörkondensator 60 mit geringerer Kapazität parallel geschaltet. Der Schalter 62 ist so angeordnet, dass zwischen den beiden Entstörkondensatoren umgeschaltet werden kann. So kann im Aktiven Modus der größere Entstörkondensator 6 eingeschaltet sein, um die volle Filterwirkung zu nutzen. Im ZeroPower-Modus wird dann auf den kleineren Entstörkondensator 60 umgeschaltet, wodurch der Strom durch den Entstörkondensator insgesamt wesentlich reduziert wird. Die Gesamtkapazität wird dabei jeweils durch die Einzelkapazität des gerade eingeschalteten Entstörkondensators bestimmt.
Die Schaltung gemäß Fig. 23 weist anstelle des Umschalters für jeden Entstörkondensator einen eigenen Schalter 62 auf, so dass durch wechselseitiges Schalten der beiden Schalter 62 ebenfalls ein Umschalten erfolgt. Es können jedoch bei dieser Anordnung auch beide Entstörkondensatoren 6, 60 parallel geschaltet werden, so dass sich die Gesamtkapazität auf die Summe der beiden Einzelkapazitäten erhöht. Dadurch kann bei- spielsweise bei einem Gerät mit mehreren Betriebszuständen, jeweils eine angepasste Entstörkapazität gewählt werden.
Die Schalter werden auch bei diesen Ausführungen durch die Steuereinheit 3 geschaltet. Wichtig dabei ist, dass der oder die Schalter 62 vorzugsweise im Nulldurchgang der Netz- Spannung geschaltet werden.
Zum Entladen des Entstörkondensators ist ein Betätigen des Schalters 62 nicht erforderlich. In bestimmten Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein, wenn bei einer Netzunterbrechung der weitere Schalter 62 ebenfalls betätigt wird, sobald der zuerst aktive Entstörkondensator entladen ist.
In allen Varianten ist es vorteilhaft, wenn sich die Kapazi- täten der Entstörkondensatoren um wenigstens eine Größenordnung unterscheiden. Insbesondere liegt der Kapazitäts-Unterschied zwischen einer und drei Größenordnungen, wobei selbstverständlich auch andere Verhältnisse möglich sind. Ein elektrisches Gerät mit einer solchen Entstörkondensatorschaltung 96, kann ohne Änderungen mit dem gleichen Betriebsprogramm betrieben werden. Die Verringerung der Gesamtkapazität der Entstörkondensatorschaltung 96 entspricht dann dem Ausschalten 45 (X-Schalter=0 ) des Entstörkondensators gemäß Programmablauf und eine Vergrößerung der Gesamtkapazität der Entstörkondensatorschaltung 96 entspricht dem Einschalten 23 (X-Schalter=1 ) des Entstörkondensators gemäß Programmablauf.
Die Fig. 13 bis 20 zeigen alternative Ablaufprogramme für den Mikroprozessor 9.
Die Fig. 13 zeigt ein gegenüber der Fig. 6 modifiziertes Startprogramm, wie es beispielsweise nach dem Einstecken des Netzsteckers durchlaufen wird.
Zunächst wird die Schaltung zurückgesetzt 46. Danach wird festgestellt, ob die Netzversorgungsspannung 7 ausreichend ist 48. Dies erfolgt beispielsweise durch das Betriebsprogramm gemäß den Fig. 17 bis 20. Falls ja, wird durch das Signal DCDC_ON=1 die Stromversorgung VCC des Sperrwandler-Steuerbausteins 58 eingeschaltet 26. Anschließend wird der Sperrwandler (Flyback) 8 gestartet (PWR_CELL_ON) und der PFC-Spannungsteiler 5 eingeschaltet 65. Dies geschieht über ein Signal PWM_OUT=1. Danach ist die Spannungsversorgung aktiv und das Betriebsprogramm für den Aktiven Modus 66 wird gestartet.
Im Aktiven Modus wird zunächst 32s gewartet 49, um dann zu prüfen 50, ob der Fernseher inzwischen ausgeschaltet wurde (PS_OFF=high) . Falls nein, bleibt der Fernseher im Aktiven Modus 67. Falls ja, wird der Aktive Modus beendet und in den Betriebsbereitschaftsmodus übergegangen 68. Falls in Schritt 48 festgestellt wird, dass nicht ausreichend Netzspannung vorhanden ist, wird zunächst getestet, ob überhaupt eine Netzverbindung besteht 69. Falls ja, wird der Prozessor für 91 ms in Ruhe versetzt 70 und danach das Programm mit Schritt 48 fortgesetzt. Falls nein, wird der Entstörkon- densator 6 entladen (Q616 leitend) 71 und Schritt 69 wiederholt.
Ein Entladen des Entstörkondensators 6 ist notwendig, da im erfindungsgemäßen elektrischen Gerät kein Entladewiderstand parallel zum Entstörkondensator 6 geschaltet ist. Das redu- ziert zwar die Stromaufnahme, verhindert jedoch, dass der Entstörkondensator 6 beim Ziehen des Netzsteckers schnell genug entladen wird. Aus Sicherheitsgründen darf an den Steckerkontakten nach kurzer Zeit keine Ladung mehr anliegen, damit eine Person keinen elektrischen Schlag erleidet.
Der Übergang vom Aktiven Modus (AM) in den Betriebsbereitschaftszustand (ZPM) ist in Fig. 14 dargestellt. Zunächst wird dem Fernseher 4 über V_DET=1 signalisiert, dass bald keine Betriebspannung mehr verfügbar sein wird 37. Danach wird gewartet, bis der Fernseher sein Ausschalten durch PS_OFF=high zurückmeldet 39. Sobald dies erfolgt, wird die Versorgungsspannung VCC des Sperrwandler-Steuerbausteins 58 ausgeschaltet 41. Danach wird die Startzelle des Steuerbau- steins und der PFC-Spannungsteiler 5 ausgeschaltet 72 und schließlich der Entstörkondensator 6 ausgeschaltet 45. Die Spannungsversorgung befindet sich dann im ZeroPower oder Betriebsbereitschaftsmodus 73. Der Übergang vom ZeroPower-Modus (ZPM) in den Aktiven Modus (AM) erfolgt gemäß Fig. 15. Hier wird zunächst der Entstörkondensator 6 eingeschaltet 23 und danach der Sperrwandler- Baustein 58 mit Spannung versorgt 26 und danach die Startzelle des Bausteins 58 gestartet und der PFC eingeschaltet 65.
Auch hier kann anstelle des Entstörkondensators 6 eine Entstörkondensatorschaltung 96 mit mindestens einem Entstörkondensator 6, 60 verwendet werden.
Im ZeroPower-Modus wird das Programm nach Fig. 16 abgearbeitet. Die Programmausführung wird durch einen Interrupt-Timer Timer2 gesteuert, so dass das Programm nur alle 91 ms gestartet wird. Dazwischen befindet sich die Schaltung in einem Ultra ZeroPower Modus, weil hier auch kein Strom für den Prozessor benötigt wird. Das heißt die Gesamtstromaufnahme wird dadurch noch einmal erheblich reduziert.
Die relativ kurze Ruhezeit von 91 ms gewährleistet, dass ausreichend schnell auf Signale der Fernbedienung reagiert wer- den kann. Eine längere Ruhezeit würde zwar mehr Strom sparen, kann jedoch dem Benutzer dadurch als unangenehm träge erscheinen .
Nach Ablauf der Interrupt-Zeit von 91 ms wird überprüft, ob ausreichend Netzspannung vorhanden ist 48. Falls nein, wird überprüft, ob überhaupt eine Netzverbindung besteht 69. Falls ja, wird der Mikroprozessor in Ruhe versetzt 70 und nichts weiter geschieht, bis das Programm durch Ablauf des Time 2 wieder gestartet wird. Ist keine Netzspannung vorhanden, wird der Entstörkondensator 6 zur Sicherheit entladen 71 und der Test 69 wiederholt.
Falls Netzspannung anliegt, wird zunächst der Signalempfänger 11 eingeschaltet 74 und gewartet, bis dieser empfangsbereit ist 75. Sodann wird geprüft, ob ein Signal des Senders 12 empfangen wird 76. Falls nicht, wird der Empfänger ausgeschaltet 77 und der Prozessor in Ruhe versetzt 70.
Liegt ein Signal an, wird dieses dekodiert 78 und geprüft, ob das Signal zum Einschalten des Fernsehers 4 dient 79. Falls nicht, wird mit Schritt 77 wie oben fortgefahren.
Falls ja, wird das Betriebsprogramm 80 zum Übergang vom Zero- Power Modus in den Aktiven Modus gemäß Fig. 15 ausgeführt. Der Fernseher verfügt beispielsweise über vier verschiedene Betriebszustände , die sich jeweils durch ihre Leistungsaufnahme unterscheiden. Im Aktiven Modus stehen alle Systeme zur Verfügung. In einem reduzierten Modus wird die Beleuchtungseinrichtung des Fernsehers, das heißt die Hintergrundbeleuch- tung deaktiviert. Der ZeroPower Modus wird durch einen herkömmlichen Standby Modus ergänzt, aus dem der Fernseher schneller betriebsbereit ist und somit für kurze Betriebspausen verwendet werden kann. Mit der in Fig. 23 beschriebenen Entstörkondensatorschaltung könnten für diese unterschied- liehen Betriebszustände jeweils passende Entstörkondensatoren geschaltet werden.
Im Aktiven Modus ist der zusätzliche Stromverbrauch durch den Mikroprozessor 9 unerheblich, weshalb hier der Timer2 Inter- rupt auf 208 με verkürzt wird, wie in Fig. 19 dargestellt. Nach dieser Zeit wird ein am Signalempfänger 11 eventuell empfangenes Signal dekodiert 78 und falls der Befehl zum Ausschalten des Fernsehers 81 ist, wird dieser durch das Be- triebsprogramm zum Übergang vom Aktiven Modus in den Bereitschaftszuständ 68 ausgeschaltet.
Im Aktiven Zustand wird fortlaufend überprüft, ob ausreichend Netzspannung vorhanden ist. Dies erfolgt gemäß dem Programm- ablauf nach Fig. 18. Ein Kondensator mit bekannter Kapazität wird zunächst entladen 87. Dies kann beispielsweise der Entstörkondensator 6 sein. Dieser Kondensator wird anschließend wieder geladen 88. Die Zeit zum Laden ist dabei proportional zur Spannung, die zum Laden verwendet wurde 89. Ist die Span- nung zu niedrig, wird ein Komparator deaktiviert 91 und der Programmablauf erneut gestartet. Ist die Spannung ausreichend wird der Komparator aktiviert 90.
Der Komparator erzeugt das Signal „Flanke" gemäß Fig. 17. Bei Überschreiten eines einstellbaren Spannungspegels wird das Signal Flanke-Steigend erzeugt, bei Unterschreiten, Flanke- Fallend. Dabei wird jeweils ein Interrupt ausgelöst und das Programm gemäß Fig. 17 ausgeführt.
Fig. 17 zeigt die Aktionen, die ausgeführt werden, sobald eine Veränderung des Signals „Flanke" aufgetreten ist. Es wird zunächst Timerl , der für das Eingangsspannungstimeout zuständig ist, gestoppt (82) und anschließend die Flanke des Komparatorinterrupts ausgewertet (83) . Ist diese steigend, ist Netzeingangsspannung vorhanden und dies wird dem TV via V_DET = 0 mitgeteilt (85) . Anschließend wird die Interruptauslösezeit von Timerl auf hier 9.4ms gesetzt (86). Innerhalb dieser Zeit muss eine fallende Flanke am Komparator, die wieder einen Interrupt auslöst, auftreten (Fig. 17 erneut ausgeführt werden) . Bei Zeitüberschreitung wird das Programm nach Fig. 20 ausgeführt. Ist die Flanke fallend, wird das Timeout auf in diesem Fall 4ms gesetzt (84) . Innerhalb dieses Time- outs muss wieder eine steigende Flanke auftreten (Fig. 17 erneut ausgeführt werden) . Andernfalls wird ebenfalls Fig. 20 ausgeführt.
Fig. 20 wird ausgeführt, sobald die Netzeingangsspannung nicht mehr vorhanden ist, also durch den Komparator keine Flankenänderung mehr erkannt wird. Dann wird dem TV über V_DET = 1 (92) eine fehlende Eingangsspannung angezeigt und der Timeout Zähler Timerl gestoppt (82) . Sobald wieder' Netzspannung vorhanden ist, findet eine Flankenänderung statt und Fig. 17 wird wieder ausgeführt. Fig. 21 zeigt eine alternative Ausführung des Fernsehers, die im Wesentlichen der Fig. 7 entspricht. Der PFC-Spannungstei- ler 5 und der Halbbrückenkonverter 56 sind hier in einem gemeinsamen Baustein LIPS angeordnet. Die Hintergrundbeleuchtung 57 weist mehrere Leuchtdiodenketten 54 auf. Ein Sym- metriernetzwerk 94 sorgt dafür, dass die Ströme und damit die Helligkeit in den einzelnen Leuchtdiodenketten 54 gleich sind. Die Steuersignale zwischen den einzelnen Bausteinen sind als gepunktete Pfeile und die Spannungsleitungen als durchgehende Pfeile dargestellt.
Obwohl die Erfindung anhand eines Fernsehers erläutert wurde, ist sie nicht auf einen Fernseher beschränkt. Vielmehr ist sie bei jedem elektrischen Gerät einsetzbar, das über einen Betriebsbereitschafts-Zustand verfügt .
Insbesondere ist die Erfindung bei Geräten mit einer Beleuchtungseinrichtung mit Leuchtdioden einsetzbar. Das kann neben einem Flachbildfernseher beispielsweise auch eine Zimmeroder Deckenbeleuchtung mit LEDs sein, die über eine Fernbedienung steuerbar sein soll. Bezugszeichen
1 Fernseher
2 Stromversorgungseinrichtung
3 Steuereinheit
4 Fernsehsystem-Teil
5 PFC-Schaltung
6 Entstörkondensatoren
7 Netzspannung
8 Spannungswandler
9 Mikroprozessor
10 Spannungsversorgung
11 Signalempfänger
12 Infrarot-Sender
13-53 Verfahrensschritte im Betriebsprogramm
54 Leuchtdiodenkette (n)
55 Gleichrichter
56 Halbbrückenwandler
57 Hintergrundbeleuchtung
58 Sperrwandler-Steuerbaustein
59 Diode
60 Reihenkondensator
61 Sperrdiode
62 Schalter
63 Relais
64 FET
65-92 Verfahrensschritte im Betriebsprogramm
94 Symmetriernetzwerk
96 Entstörkondensatorschaltung
Vi Zwischenspannung
STRT_OFF ,
X-Schalter Schaltsignal für Entstörkondensator
XCAP_ON Schaltsignal für Entstörkondensator
PWM_OUT Schaltsignal für Start-Schaltung (EV_ON) DCDC_ON Schaltsignal für Spannungswandler (HV_OUT)
V_DET Spannungsfehler-Signal
PS_OFF Fernseher-aus Signal

Claims

Ansprüche
Elektrisches Gerät, insbesondere Fernseher, mit einer Stromversorgungseinrichtung
(2), die einen Spannungswandler (8) und eine Entstörkondensatorschaltung (96) , gebildet aus mindestens einem Entstörkondensator (6, 60), aufweist, und mit einer primärseitig angeordneten Steuereinheit (3) , die eine eigene, direkt mit der Netzspannung (7) verbundene Stromversorgungsschaltung (10) aufweist und die durch ein externes Signal (11) steuerbar ist, wobei das elektrische Gerät (1) einen Energiesparmodus aufweist und die Steuereinheit
(3) so ausgebildet ist, dass sie beim Eintritt des elektrischen Geräts (1) in den Energiesparmodus die elektrische Energie auf der Sekundärseite der Stromversorgungseinrichtung (2) abschaltet, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Gerät mindestens einen Schalter (62) zum Ein- oder Ausschalten des Entstörkondensators (6, 60) oder zum Ändern der Gesamtkapazität der Entstörkondensatorschaltung (96) aufweist.
Elektrisches Gerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Entstörkondensator (6) ein weiterer Reihen-Entstörkondensator (60) mit geringerer Kapazität in Reihe geschaltet ist und dass der Schalter (62) parallel zu dem Reihen-Entstörkondensator (60) geschaltet ist, so dass bei geöffnetem Schalter (62) der Entstörkondensator (6) in Reihe mit dem Reihen-Entstörkondensator (60) geschaltet ist.
Elektrisches Gerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Entstörkondensator (6) ein weiterer Entstörkondensator (60) mit geringerer Kapazität parallel geschaltet ist und der Schalter (62) zum Umschalten zwischen den beiden Entstörkondensatoren ausgebildet ist .
4. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Entstörkondensator (6) ein weiterer Entstörkondensator (60) mit geringerer Kapazität parallel geschaltet ist und der Entstörkondensator (6) und der weitere Entstörkondensator (60) jeweils einen Schalter (62) aufweisen, so dass die Entstörkondensatoren einzeln ein- und ausgeschaltet werden können.
5. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalten des oder der Schalter (62) im Nulldurchgang der Netzspannung erfolgt.
6. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (62) durch die Steuereinheit (3) über ein Steuersignal (XCAP_ON) geschaltet wird.
7. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungswandler (8) einen Sperrwandler aufweist.
8. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungswandler (8) einen Sperrwandler und einen Halbbrückenwandler (56) aufweist, die beide durch denselben Wandlerbaustein (58) gesteuert und geschaltet sind.
9. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungswandler (8) einen Wandlerbaustein (58) mit einer Start-Schaltung aufweist und dass die Stromversorgungseinrichtung (2) je- weils einen Schalter zum Ein- oder Ausschalten der Betriebsspannung (DCDC_ON) und der Start-Schaltung (HV_OUT) des Wandlerbausteins (58) aufweist.
10. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungseinrichtung (2) eine Leistungsfaktorkorrektur (5) und einen Schalter zum Ein- oder Ausschalten der Leistungsfaktorkorrektur (STRT_OFF) aufweist.
11. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Gerät ein Fernsehgerät (4) mit einer Hintergrundbeleuchtungseinrichtung (57) ist, dass die Hintergrundbeleuchtung durch den Halbbrückenwandler (56) und der Fernsehteil (4) durch den Sperrwandler (8) mit Spannung versorgt werden.
12. Elektrisches Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung (57) Leuchtdioden (54) aufweist.
13. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung (10) der Steuereinheit (3) einen kapazitiven Spannungsteiler aufweist, der mit der Netzspannung (7) verbunden ist.
14. Verfahren zur Steuerung des Betriebsbereitschafts-Zu- stands eines elektrischen Geräts nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim Übergang vom ZeroPower-Modus (ZPM) in den Aktiven Modus (AM) des elektrischen Geräts (1) zunächst der Entstörkondensator (6) eingeschaltet oder geändert wird (23) .
15. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeich- net, dass danach die Spannungsteiler einer Leistungsfaktorkorrektur (25) eingeschaltet werden.
Verfahren nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass dann die Spannungsversorgung des Sperrwandler-Steuerbausteins (26) eingeschaltet und danach die Startzelle des Sperrwandlerbausteins (27) aktiviert wird.
Verfahren zur Steuerung des Betriebsbereitschafts-Zu- stands eines elektrischen Geräts nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim Übergang vom Aktiven Modus (AM) in den ZeroPower-Modus (ZPM) der Entstörkondensator (6) ausgeschaltet oder geändert wird (45) .
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Spannungsversorgung des Sperrwandler- Steuerbausteins (41 ) ausgeschaltet und die Startzelle des Sperrwandlerbausteins (40) deaktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsteiler einer Leistungsfaktorkorrektur (5) ausgeschaltet werden (43) .
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch ge kennzeichnet, dass vor dem Schalten des Entstörkondensa tors (6) auf einen Nulldurchgang (22; 44) der Wechsel Spannung gewartet wird.
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