WO2022022977A1 - Haushaltsgerätevorrichtung - Google Patents

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WO2022022977A1
WO2022022977A1 PCT/EP2021/068998 EP2021068998W WO2022022977A1 WO 2022022977 A1 WO2022022977 A1 WO 2022022977A1 EP 2021068998 W EP2021068998 W EP 2021068998W WO 2022022977 A1 WO2022022977 A1 WO 2022022977A1
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WO
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switching element
household appliance
capacitor
appliance device
discharge unit
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/068998
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English (en)
French (fr)
Inventor
Arturo Acevedo Simon
David ALONSO ORTIZ
Carlos CALVO MESTRE
Carlos DONAIRE CLAVERÍA
Laura Elena Valero
Alberto Gimeno Melendo
Pablo Jesus Hernandez Blasco
Antonio Muñoz Fumanal
Diego Puyal Puente
Jorge Tesa Betes
Original Assignee
BSH Hausgeräte GmbH
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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
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • 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 a household appliance device according to the preamble of claim 1.
  • Household appliances which can be connected to a power supply network via at least one outer conductor and one neutral conductor to supply energy often have an interference suppression capacitor which is connected to the outer conductor and the neutral conductor in order to reduce high-frequency electromagnetic interference signals on the device side and/or on the network side.
  • the interference suppression capacitor In the event that the household appliance is disconnected from the power supply network, the interference suppression capacitor remains charged and therefore represents a safety risk for users.
  • Such an integrated circuit which would also be suitable for use in household appliances, is known, for example, from US 2017/0012543 A1 and includes a detector for monitoring the mains voltage, which is connected to a discharge circuit and which, based on a detected zero crossing of the mains voltage, electrical polarity of the voltage of the capacitor be true and in the event of a loss of mains voltage depending on the polarity determined a first switch or a second switch of the discharge circuit closes to discharge the capacitor.
  • an induction hob with a device for discharging an interference suppression capacitor which has a first switching element for discharging at a first electrical polarity and a second switching element for discharging at a second electrical polarity.
  • the first switching element and the second switching element are arranged in relation to one another in an anti-serial circuit in a discrete circuit, which disadvantageously increases energy consumption, in particular due to periodic charging and discharging of capacitors for overvoltage protection of the switching elements.
  • the object of the invention is in particular, but not limited to, is to provide a generic device with improved properties in terms of effi ciency.
  • the object is achieved by the features of claim 1, while advantageous refinements and developments of the inventions can be found in the subclaims.
  • the invention is based on a household appliance device, in particular a cooking appliance device, with at least one interference suppression capacitor, in particular for reducing electromagnetic interference, and with a discharge unit which has at least one first switching element and at least one second switching element and which discharges the interference suppression capacitor in one Discharge operating state, in particular a discharge via the first switching element at a first electrical polarity of a mains voltage and a discharge via the second switching element at a second electrical polarity of the mains voltage opposite the first polarity, is provided.
  • first switching element and the second switching element are arranged in an anti-parallel circuit to one another.
  • Such a configuration can advantageously provide a particularly efficient household appliance device.
  • energy consumption of the discharge unit in a standby operating state can advantageously be reduced compared to known devices from the prior art, and a particularly energy-efficient household appliance device can thus be provided.
  • a reliable discharge unit can advantageously be implemented in a discrete circuit using simple technical means, which means that, in particular compared to integrated circuits, a particularly cost-effective household appliance device can be provided.
  • a particularly compact discharge unit can advantageously be provided, in particular with dimensions that are similarly small in comparison to integrated circuits. Since the household appliance device according to the invention can be constructed from electrical and/or electronic standard components, dependency on individual suppliers can also advantageously be reduced and cost efficiency can thus be further increased. Furthermore, a household appliance device with a high degree of security for a user can advantageously be provided.
  • a “household appliance device” should be understood to mean at least a part, in particular a sub-assembly, of a household appliance.
  • the household appliance having the household appliance device is preferably a large household appliance for stationary positioning within a household, particularly preferably a white goods household appliance.
  • the household appliance having the household appliance device could be, for example, a chest freezer and advantageously a refrigerator and/or freezer.
  • a household appliance having the household appliance device could alternatively or additionally be, for example, a dishwasher and/or a washing machine and/or a dryer.
  • the domestic appliance device is designed as a cooking appliance device, advantageously as a hob device and particularly advantageously as an induction hob device.
  • a household appliance having the household appliance device is preferably a cooking appliance.
  • a household appliance designed as a cooking appliance could be, for example, an oven, in particular an induction oven, and/or a microwave and/or a grill and/or a steamer.
  • an oven in particular an induction oven
  • a microwave and/or a grill and/or a steamer Before geous a trained as a cooking appliance household appliance is a hob and preferably an induction hob.
  • interference suppression capacitor should be understood to mean an electrical capacitor, which is sometimes also referred to as a radio interference suppression capacitor or safety capacitor in technical usage and which is intended to reduce, preferably minimize and/or prevent electromagnetic interference in an operating state of the household appliance device to protect the household appliance device from overvoltages on the mains side.
  • the interference suppression capacitor is preferably provided with an outer conductor connection and a neutral conductor connection.
  • Conclusion via which the household appliance device can be connected to a power supply network and can be supplied with energy, connected.
  • the interference suppression capacitor preferably derives high-frequency interference signals via the neutral conductor and/or short-circuits them and thus reduces electromagnetic interference.
  • the interference suppression capacitor is preferably designed as a class X capacitor, in particular as a class X2 capacitor, in accordance with the IEC 60384-1 standard.
  • a “discharge operating state” should be understood to mean a state of the household appliance device in which the interference suppression capacitor is discharged.
  • the discharging operating state preferably occurs as soon as the household appliance device is disconnected from a mains connection of the power supply network, with the interference suppression capacitor being charged at the beginning of the discharging operating state with an electrical voltage whose amount corresponds at most to an amount of the mains voltage of the power supply network with which the household appliance device is directly connected was connected prior to the onset of the discharging operating state.
  • the first switching element of the discharge unit is provided for discharging the interference suppression capacitor at a first electrical polarity of the voltage, for example a positive electrical voltage with which the interference suppression capacitor is charged.
  • the noise suppression capacitor is charged with a voltage of the first polarity when the discharging operating state occurs during a first half cycle of the mains voltage provided by the power supply network.
  • the second switching element of the discharge unit is provided for discharging the interference suppression capacitor when it is charged with a voltage having a second electrical polarity opposite to the first electrical polarity after the household appliance device is disconnected from the power supply network providing the mains voltage during a second half-wave of the mains voltage.
  • the discharge unit preferably has further electrical and/or electronic elements.
  • the discharge unit preferably has at least one discharge resistor, via which a discharge current can flow to discharge the interference suppression capacitor.
  • the discharge unit preferably has at least one first control capacitor for driving the first switching element and at least one second control capacitor for driving the second switching element.
  • the discharge unit can also have, for example, additional switching elements and/or additional electrical resistors and/or electrical capacitors and/or diodes and/or electrical lines for connecting elements of the discharge unit and/or the like.
  • Provided is intended to mean specifically designed and/or equipped. Since an object is intended for a specific function, it should be understood that the object fulfills and/or executes this specific function in at least one application and/or operating state.
  • the discharge unit has a first diode, which is arranged electrically in series with the first switching element.
  • the discharge unit has a second diode, which is arranged electrically in series with the second switching element.
  • the first diode is preferably arranged in series with the first switching element in such a way that, in the discharge operating state, a current flow through the first switching element in a first current flow direction allows the interference suppression capacitor to be discharged, and a current flow through the first switching element in a second current flow direction opposite to the first current flow direction is blocked.
  • the second diode is preferably arranged in series with the second switching element in such a way that, in the discharge operating state, a current can flow through the second switching element in the second direction of current flow to discharge the interference suppression capacitor, and a current can flow through the second switching element in the first direction of current flow.
  • the first diode and the second diode are arranged in an anti-parallel circuit to one another.
  • Such a configuration can advantageously further improve the efficiency of the household appliance device.
  • the energy efficiency of the household appliance device can advantageously be further improved, since energy-intensive periodic charging and discharging of further capacitors of the discharging unit is prevented in a standby operating state of the discharging unit.
  • the first switching element and the second switching element could each be formed as a mechanical cal or as an electromechanical switching element, in particular as a relay.
  • the first switching element and the second switching element are each designed as a semiconductor switching element.
  • the unloading unit can advantageously be implemented using simple technical means.
  • a number of components for controlling the switching elements can be reduced.
  • a particularly compact design of the unloading unit can advantageously be achieved.
  • a particularly rapid and reliable discharge of the interference suppression capacitor can advantageously be made possible.
  • the semiconductor switching element be designed as a two-quadrant switch.
  • a “two-quadrant switch” should be understood to mean a semiconductor switching element that has an operating characteristic that runs in exactly two quadrants of a current-voltage family of characteristics.
  • a four-quadrant operation of the discharge unit is preferably made possible by the combination of the arrangement of the first switching element designed as a two-quadrant switch and the second switching element designed as a two-quadrant switch.
  • the operating characteristic of the first switching element which is designed as a two-quadrant switch, preferably runs in a first quadrant and in a second quadrant of the current-voltage family of characteristics.
  • the operating characteristic of the second switching element which is designed as a two-quadrant switch, preferably runs in a third quadrant and in a fourth quadrant of the current-voltage family of characteristics.
  • the semiconductor switching element be in the form of a MOSFET.
  • Such a configuration can advantageously enable a discharge unit with a particularly small number of electrical and/or electronic components that are required for switching the semiconductor switching element, which further advantageously improves the cost efficiency of the household appliance device. can be improved.
  • a discharging process of the interference suppression capacitor can advantageously be initiated particularly quickly and reliably in the discharging operating state, as a result of which a high degree of safety can be achieved for a user.
  • the semiconductor switching element could take the form of a bipolar transistor (BJT), in particular an insulated gate bipolar transistor (IGBT), or a thyristor or another semiconductor switching element that a person skilled in the art deems useful, which leads to two-quadrant operation is suitable to be trained.
  • BJT bipolar transistor
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • thyristor another semiconductor switching element that a person skilled in the art deems useful, which leads to two-quadrant operation is suitable to be trained.
  • the discharge unit has at least one first protective capacitor, which is arranged electrically in parallel with the first switching element and is provided to protect the first switching element from overvoltages.
  • the discharge unit has at least one second protective capacitor, which is arranged electrically in parallel with the second switching element and is provided to protect the second switching element from overvoltages.
  • Such a configuration can advantageously protect the first switching element and the second switching element from damage caused by overvoltages using simple technical means.
  • particularly energy-efficient protection of the switching elements can advantageously be achieved if the first diode and the second diode are arranged in an anti-parallel circuit to one another, since this prevents the protective capacitors from being charged and discharged periodically.
  • the first protective capacitor and the second protective capacitor are preferably each provided for protection against overvoltages of at least 2 kV.
  • the first protective capacitor and the second protective capacitor each have a capacitance of at least 1 nF, particularly preferably at least 10 nF, and a maximum capacitance of 100 nF.
  • an energy consumption of the discharge unit in a standby operating state is independent of the dimensioning of the first protective capacitor and/or the second protective capacitor. Operating status are provided.
  • particularly high protection of the first switching element by the first protective capacitor or of the second switching element by the second protective capacitor against overvoltage can advantageously be achieved by the protective capacitors can be dimensioned accordingly large, without this energy consumption is increased in the standby mode.
  • a “standby operating state” should be understood to mean a state of the discharge unit in which the domestic appliance device is connected to the mains connection of the power supply network and which differs from the discharge operating state.
  • the standby operating state is preferably a state in which at least one unit of the household appliance having the household appliance device is connected to the mains connection of the power supply network and is supplied with electrical energy for operation.
  • “dimensioning” should preferably be understood to mean a selection of an electrical capacitance of the first protective capacitor and/or the second protective capacitor.
  • the discharge unit preferably has at least one first control capacitor for driving the first switching element and at least one second control capacitor for driving the second switching element.
  • the discharge unit preferably has at least one electrical resistor which is electrically connected in series with the first control capacitor and/or with the second control capacitor.
  • the electrical resistance preferably forms at least one RC resonant circuit with the first control capacitor and/or the second control capacitor.
  • the energy consumption of the discharge unit in the standby operating state is preferably determined solely by a limit frequency of the at least one RC resonant circuit.
  • the electrical resistance advantageously has a value of at least 100 k ⁇ , particularly advantageously at least 1 MW, preferably at least 2.5 MW and particularly preferably at least 5 MW.
  • the electrical resistance preferably has a maximum value of 10 MW.
  • the discharge unit has an electrical resistor which is arranged parallel to the first switching element and parallel to the second switching element.
  • the discharge unit preferably has exactly one electrical resistor, which is arranged in parallel with the first switching element and in parallel with the second switching element.
  • the energy consumption in the standby mode can advantageously be reduced in a particularly cost-effective manner.
  • a particularly compact design of the unloading unit can advantageously be achieved.
  • the discharge unit has a further electrical resistance in addition to the electrical resistance.
  • the invention also relates to a household appliance, in particular a cooking appliance, with at least one household appliance device according to one of the configurations described above.
  • a household appliance is characterized in particular by the aforementioned advantages of the household appliance device.
  • a household appliance can be provided with a high degree of safety for a user, which can also be operated in a particularly energy-efficient manner due to the configuration of the household appliance device.
  • the domestic appliance device should not be limited to the application and embodiment described above.
  • the domestic appliance device can have a number of individual elements, components and units that differs from a number specified here in order to fulfill a function described herein.
  • FIG. 1 shows a household appliance with a household appliance device in a schematic plan view
  • FIG. 2 shows a schematic electrical circuit diagram of the household appliance device with an interference suppression capacitor and with a discharge unit
  • FIG. 3 shows a schematic diagram showing a triggering voltage of a switching element of the discharge unit
  • FIG. 4 shows a schematic diagram showing a discharging process of the interference suppression capacitor.
  • FIG. 1 shows a household appliance 30.
  • the household appliance 30 is designed as a cooking appliance, specifically as a hob.
  • the household appliance 30 has a heating unit 38 .
  • the Household appliance 30 has a mounting plate 40 .
  • the heating unit 38 is provided for heating cookware (not shown) that can be set up on the mounting plate 40 .
  • the household appliance 30 has a control unit 42 .
  • the control unit 42 is provided for controlling and supplying energy to the heating unit 38 and/or other units (not shown) of the household appliance 30 .
  • the household appliance 30 has a household appliance device 10 .
  • FIG. 2 shows a schematic electrical circuit diagram of the household appliance device 10.
  • the household appliance device 10 comprises an interference suppression capacitor 12.
  • the interference suppression capacitor 12 is provided for reducing electromagnetic interference.
  • the household appliance device 10 has an outer conductor connection 32 and a neutral conductor connection 34, via which the household appliance device 10 can be connected to a mains connection of a power supply network (not shown).
  • the interference suppression capacitor 12 is electrically conductively connected to the outer conductor connection 32 and to the neutral conductor connection 34 .
  • the control unit 42 of the household appliance 30 is electrically conductively connected to the outer conductor connection 32 and the neutral conductor connection 34 .
  • the interference suppression capacitor 12 reduces electromagnetic interference, which can be caused by the control unit 42 and/or the power supply network.
  • the household appliance device 10 has a discharge unit 14 .
  • the discharge unit 14 is provided for discharging the interference suppression capacitor 12 in a discharge operating state 70 (cf. FIG. 4).
  • the discharge unit 12 has a first switching element 16 .
  • the first switching element 16 is provided for discharging the interference suppression capacitor 12 if it is charged in the discharge operating state 70 with a voltage of a first electrical polarity, in this case a positive electrical voltage.
  • the discharge unit 14 has a second switching element 18 .
  • the second switching element 18 is provided for discharging the interference suppression capacitor 12 if this is charged in the discharge operating state 70 with a voltage of a second electrical polarity, in front of a negative electrical voltage.
  • the first switching element 16 and the second switching element 18 of the discharge unit 14 are arranged in an anti-parallel circuit to one another.
  • the first switching element 16 and the second switching element 18 are each formed as a semiconductor switching element 24 .
  • the semiconductor switching element 24 is designed as a two-quadrant switch. Designed as a two-quadrant switch, the first switching element 16 has a working characteristic which runs in a first and in a second quadrant of a current-voltage characteristic field (not shown).
  • the second switching element 18 designed as a two-quadrant switch has an operating characteristic which runs in a third and in a fourth quadrant of a current-voltage characteristic field (not shown).
  • the semiconductor switching element 24 is in the form of a MOSFET.
  • the discharge unit 14 has a first control capacitor 50 .
  • the first control capacitor 50 is electrically conductively connected to the first switching element 16 via a first control connection 54 .
  • the first control connection 54 is connected to a gate connection (not shown) of the first switching element 16 embodied as a MOSFET.
  • the discharge unit 14 has a second control capacitor 52 .
  • the second control capacitor 52 is electrically conductively connected to the second switching element 18 via a second control connection 56 .
  • the second control connection 56 is connected to a gate connection (not shown) of the second switching element 18 embodied as a MOSFET.
  • the first control capacitor 50 and the second control capacitor 52 each have the same electrical capacitance.
  • the discharge unit 14 has a discharge resistor 44 and a further discharge resistor 46 for the discharge.
  • the discharge unit 14 has a first diode 20 .
  • the first diode 20 is arranged electrically in series with the first switching element 16 .
  • the discharge unit 14 has a second diode 22 .
  • the second diode 22 is electrically arranged in series with the second switching element 18 .
  • the first diode 20 and the second diode 22 are arranged to each other in an anti-parallel circuit.
  • the first diode 20 is arranged in such a way that a current flow in the direction of the first switching element 16 is enabled and a current flow in the direction of the second switching element 18 is blocked.
  • the second diode 22 is arranged in such a way that allows a current flow in the direction of the second switching element 18 and a current flow in the direction of the first switching element 16 is blocked.
  • a standby operating state 68 (see Figure 4) of the discharge unit 14, when the household appliance 10 is connected to the power supply network via the external conductor connection 32 and the neutral conductor connection 34, the first switching element 16 and the second switching element 18 are each open, so that a current flow through the first switching element 16 and/or through the second switching element 18 is prevented.
  • the respective drain-source channel (not shown) of the semiconductor switching elements 24 designed as MOSFETs in the standby operating state 68 each represents a high electrical resistance, so that the first switching element 16 and the second switching element 18 each have no Current can flow and these are open.
  • the interference suppression capacitor 12 is charged with an electrically positive voltage when the discharge state 70 occurs, so that a positive electrical voltage across the first control capacitor 50 and the second control capacitor 52 and is present at the first control terminal 54, whereby the drain-source channel of the first switching element 16 designed as a MOSFET becomes conductive as soon as a triggering voltage 62 (cf. FIG. 3) at its gate is exceeded.
  • the interference suppression capacitor 12 is discharged by means of the first switching element 16 .
  • a discharge current flow curve 48 of the interference suppression capacitor 12 through the discharge unit 14 is shown in FIG. 2 by way of example.
  • the interference suppression capacitor 12 is discharged via the electrode which is connected to the outer conductor connection 32 , a discharge current flowing through the first switching element 16 via the discharge resistor 44 and via the first diode 20 and being discharged via the further discharge resistor 46 .
  • the interference suppression capacitor 12 is connected to an electrically negative when the discharge state 70 occurs. ven voltage is charged, so that a corresponding negative electrical voltage drops across the first control capacitor 50 and the second control capacitor 52 and is present at the second control connection 56, as a result of which the drain-source channel of the second switching element 16 designed as a MOSFET becomes conductive as soon as it Triggering voltage (not shown) is exceeded at the gate and the interference suppression capacitor 12 is discharged accordingly via the second switching element.
  • the discharge unit 14 has a first protective capacitor 26 .
  • the first protective capacitor 26 is arranged electrically in parallel with the first switching element 16 .
  • the first protective capacitor 26 is provided to protect the first switching element 16 from overvoltage.
  • the discharge unit 14 has a second protective capacitor 28 .
  • the second protective capacitor 28 is arranged electrically parallel to the second switching element 18 .
  • the second protective capacitor 28 is provided to protect the second switching element 18 against overvoltages.
  • the first protective capacitor 26 and the second protective capacitor 28 are each designed to protect against overvoltages of at least 2 kV. Due to the arrangement of the first diode 20 and the second diode 22, a periodic discharge of the first protective capacitor 26 and the second protective capacitor 28 is prevented in the standby operating state 68 of the discharge unit 14, whereby the energy consumption of the discharge unit 14 is reduced.
  • the discharge unit 14 has an electrical resistance 36 .
  • the electrical resistance 36 is arranged parallel to the first switching element 16 .
  • the electrical resistance 36 is arranged parallel to the second switching element 18 .
  • the electrical resistance 36 is arranged between the first control connection 54 and the second control connection 56 .
  • the electrical resistance 36 is formed out as a high-impedance resistor.
  • An energy consumption of the discharge unit 14 in the standby operating state 68 is independent of a dimensioning of the first protective capacitor 26 and/or the second protective capacitor 28.
  • the electrical resistor 36 forms a first RC resonant circuit with the first control capacitor 50.
  • the electrical resistor 36 forms a second RC resonant circuit with the second control capacitor 52 .
  • the energy consumption of the discharge unit 14 in the standby operating state 68 is thereby solely due to a first limit frequency of the first RC resonant circuit and a second Limit frequency of the second RC resonant circuit is determined, as a result of which the first protective capacitor 26 and/or the second protective capacitor 28 can be freely dimensioned, in particular for high demands on overvoltage protection, without thereby increasing the energy consumption of the discharge unit 14 in the standby operating state 68 is affected.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram for representing the triggering voltage 62 of the first switching element 16, designed as a MOSFET, of the discharge unit 14.
  • a time in milliseconds is plotted on an abscissa 58 of the diagram.
  • a voltage in volts present at the first control capacitor 50 is plotted on an ordinate 60 of the diagram.
  • the discharge operating state 70 occurs, the voltage in the first control capacitor 50 rises suddenly and exceeds the triggering voltage 62, so that the drain-source channel of the first switching element 16 designed as a MOSFET becomes conductive and a current flow through the first switching element 16 is enabled. to discharge the interference suppression capacitor 12 (see FIG. 2).
  • FIG. 4 shows a schematic diagram for representing a discharge process of the interference suppression capacitor 12.
  • a time in milliseconds is plotted on an abscissa 64 of the diagram.
  • a voltage in volts, with which the interference suppression capacitor 12 is charged is plotted on an ordinate 66 of the diagram.
  • the voltage with which the interference suppression capacitor 12 is charged periodically fluctuates back and forth with the line voltage between a maximum value with positive voltage during the first half-cycle and a maximum value with negative voltage during the second half-cycle.
  • the discharge operating state 70 occurs, the interference suppression capacitor 12 is discharged and the voltage drops to a value below 34 volts within one second.

Landscapes

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  • Power Engineering (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Haushaltsgerätevorrichtung (10), insbesondere Gargerätevorrichtung, mit zumindest einem Entstörkondensator (12), insbesondere zu einer Herabsetzung elektromagnetischer Störungen, und mit einer Entladeeinheit (14), welche zumindest ein erstes Schaltelement (16) und zumindest ein zweites Schaltelement (18) auf-weist und welche zu einer Entladung des Entstörkondensators (12) in einem Entladebetriebszustand (70) vorgesehen ist. Um eine Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Effizienz bereitzustellen wird vorgeschlagen, dass das erste Schaltelement (16) und das zweite Schaltelement (18) zueinander in einer Antiparallelschaltung angeordnet sind.

Description

Haushaltsgerätevorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Haushaltsgerätevorrichtung nach dem Oberbegriff des An spruchs 1.
Haushaltsgeräte, welche zu einer Energieversorgung über zumindest einen Außenleiter und einen Neutralleiter mit einem Stromversorgungsnetz verbindbar sind, weisen oftmals einen Entstörkondensator auf, welcher mit dem Außenleiter und dem Neutralleiter ver bunden ist, um geräteseitige und/oder netzseitige hochfrequente elektromagnetische Störsignale herabzusetzen. Für den Fall, dass das Haushaltsgerät von dem Stromversor gungsnetz getrennt wird, bleibt der Entstörkondensator geladen und stellt daher ein Si cherheitsrisiko für Nutzer dar. Für Haushaltsgeräte mit Entstörkondensator ist es deshalb notwendig, eine Vorrichtung zur Entladung des Entstörkondensators im Falle einer Tren nung von dem Stromversorgungsnetz vorzusehen. Gemäß der Norm DIN EN 60335-1 muss sichergestellt werden, dass in Haushaltsgeräten, welche über einen Stecker mit dem Stromversorgungsnetz verbindbar sind, eine in einem Kondensator verbleibende Restspannung nach einer Sekunde ab einer Trennung vom Stromversorgungsnetz einen Wert von 34 Volt nicht übersteigt.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Entladung von Kon densatoren bekannt. Die einfachste Möglichkeit ist dabei, einen Widerstand parallel zu dem zu entladenden Kondensator anzuordnen. Nachteilig ist hierbei jedoch ein sehr ho her Energieverbrauch in einem Normalbetrieb. Hersteller von Haushaltsgeräten greifen deshalb oftmals auf Vorrichtungen mit integrierten Schaltkreisen zur Entladung von Ent störkondensatoren zurück. Ein derartiger integrierter Schaltkreis, welcher auch zu einem Einsatz in Haushaltsgeräten geeignet wäre, ist beispielsweise aus der US 2017/0012543 A1 bekannt und umfasst einen Detektor zur Überwachung der Netzspannung, welcher mit einem Entladeschaltkreis verbunden ist und welcher anhand eines detektierten Nulldurch gangs der Netzspannung eine elektrische Polarität der Spannung des Kondensators be stimmt und im Falle eines Wegfalls der Netzspannung in Abhängigkeit der bestimmten Polarität einen ersten Schalter oder eine zweiten Schalter des Entladeschaltkreises schließt, um den Kondensator zu entladen. Hierdurch kann zwar ein Energieverbrauch im Normalbetrieb reduziert werden, allerdings handelt es sich hierbei um eine technisch auf- wendige und damit teure Lösung. Zudem ist aus dem Stand der Technik ein Induktions kochfeld mit einer Vorrichtung zur Entladung eines Entstörkondensators bekannt, welche ein erstes Schaltelement zu einer Entladung bei einer ersten elektrischen Polarität und ein zweites Schaltelement zu einer Entladung bei einer zweiten elektrischen Polarität auf weist. Das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement sind hierbei zueinander in einer Antiseriell-Schaltung in einem diskreten Schaltkreis angeordnet, wodurch nachteilig ein Energieverbrauch, insbesondere bedingt durch periodische Auf- und Entladung von Kondensatoren zu einem Überspannungsschutz der Schaltelemente, erhöht ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere, aber nicht beschränkt darauf, darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Effi zienz bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An spruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin dung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Die Erfindung geht aus von einer Haushaltsgerätevorrichtung , insbesondere von einer Gargerätevorrichtung, mit zumindest einem Entstörkondensator insbesondere zu einer Herabsetzung elektromagnetischer Störungen, und mit einer Entladeeinheit, welche zu mindest ein erstes Schaltelement und zumindest ein zweites Schaltelement aufweist und welche zu einer Entladung des Entstörkondensators in einem Entladebetriebszustand, insbesondere zu einer Entladung über das erste Schaltelement bei einer ersten elektri schen Polarität einer Netzspannung und zu einer Entladung über das zweite Schaltele ment bei einer der ersten Polarität entgegengesetzten zweiten elektrischen Polarität der Netzspannung, vorgesehen ist.
Es wird vorgeschlagen, dass das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement zu einander in einer Antiparallelschaltung angeordnet sind.
Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine besonders effiziente Haushalts gerätevorrichtung bereitgestellt werden. Insbesondere kann vorteilhaft ein Energiever brauch der Entladeeinheit in einem Standby-Betriebszustand gegenüber bekannten Vor richtungen aus dem Stand der Technik reduziert und somit eine besonders energieeffizi ente Haushaltsgerätevorrichtung bereitgestellt werden. Zudem kann vorteilhaft eine zuver lässige Entladeeinheit mit einfachen technischen Mitteln in einem diskreten Schaltkreis realisiert werden, wodurch, insbesondere gegenüber integrierten Schaltkreisen, eine be- sonders kosteneffiziente Haushaltsgerätevorrichtung bereitgestellt werden kann. Ferner kann vorteilhaft eine besonders kompakte Entladeeinheit, insbesondere mit in einem Ver gleich zu integrierten Schaltkreisen ähnlich kleinen Maßen, bereitgestellt werden. Da die erfindungsgemäße Haushaltsgerätevorrichtung aus elektrischen und/oder elektronischen Standardbauteilen aufgebaut werden kann, kann zudem vorteilhaft eine Abhängigkeit von einzelnen Zulieferern reduziert und damit eine Kosteneffizienz weiter gesteigert werden. Des Weiteren kann vorteilhaft eine Haushaltsgerätevorrichtung mit einem hohen Maß an Sicherheit für einen Nutzer bereitgestellt werden.
Unter einer „Haushaltsgerätevorrichtung“ soll zumindest ein Teil, insbesondere eine Un terbaugruppe, eines Haushaltsgeräts, verstanden werden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem die Haushaltsgerätevorrichtung aufweisenden Haushaltsgerät um ein Haushalts großgerät zu einer ortsfesten Positionierung innerhalb eines Haushalts, besonders bevor zugt um ein Haushaltsgerät der weißen Ware. Bei dem die Haushaltsgerätevorrichtung aufweisenden Haushaltsgerät könnte es sich beispielsweise um eine Kühltruhe und vor teilhaft um einen Kühl- und/oder Gefrierschrank handeln. Ein die Haushaltsgerätevorrich tung aufweisendes Haushaltsgerät könnte alternativ oder zusätzlich beispielsweise eine Spülmaschine und/oder eine Waschmaschine und/oder ein Trockner sein. Insbesondere ist die Haushaltsgerätevorrichtung als eine Gargerätevorrichtung, vorteilhaft als eine Kochfeldvorrichtung und besonders vorteilhaft als eine Induktionskochfeldvorrichtung ausgebildet. Vorzugsweise handelt es sich bei einem die Haushaltsgerätevorrichtung aufweisenden Haushaltsgerät um ein Gargerät. Ein als Gargerät ausgebildetes Haus haltsgerät könnte beispielsweise ein Backofen, insbesondere ein Induktionsbackofen, und/oder eine Mikrowelle und/oder ein Grillgerät und/oder ein Dampfgargerät sein. Vor teilhaft ist ein als Gargerät ausgebildetes Haushaltsgerät ein Kochfeld und vorzugsweise ein Induktionskochfeld.
Unter einem „Entstörkondensator“ soll ein elektrischer Kondensator verstanden werden, welcher im fachlichen Sprachgebrauch teilweise auch als Funk-Entstörkondensator oder Sicherheitskondensator bezeichnet wird und welcher dazu vorgesehen ist, elektromagne tische Störungen in einem Betriebszustand der Haushaltsgerätevorrichtung herabzuset zen, vorzugsweise zu minimieren und/oder das die Haushaltsgerätevorrichtung aufwei sende Haushaltsgerät vor netzseitigen Überspannungen zu schützen. Vorzugsweise ist der Entstörkondensator mit einem Außenleiteranschluss und einem Neutralleiteran- Schluss, über welche die Haushaltsgerätevorrichtung mit einem Stromversorgungsnetz verbindbar und mit Energie versorgbar ist, verbunden. Vorzugsweise leitet der Entstör kondensator in dem Betriebszustand der Haushaltsgerätevorrichtung hochfrequente Stör signale über den Neutralleiter ab und/oder schließt diese kurz und bewirkt damit die Her absetzung elektromagnetischer Störungen. Vorzugsweise ist der Entstörkondensator als ein Klasse-X- Kondensator, insbesondere als ein Kondensator der Klasse X2, gemäß der Norm IEC 60384-1 ausgebildet.
Unter einem „Entladebetriebszustand“ soll ein Zustand der Haushaltsgerätevorrichtung verstanden werden, in welchem der Entstörkondensator entladen wird. Vorzugsweise stellt sich der Entladebetriebszustand ein, sobald die Haushaltsgerätevorrichtung von ei nem Netzanschluss des Stromversorgungsnetzes getrennt ist, wobei der Entstörkonden sator zu Beginn des Entladebetriebszustands mit einer elektrischen Spannung geladen ist, deren Betrag maximal einem Betrag der Netzspannung des Stromversorgungsnetzes entspricht, mit dem die Haushaltsgerätevorrichtung unmittelbar vor Eintritt des Entladebe triebszustands verbunden war.
Das erste Schaltelement der Entladeeinheit ist zu einer Entladung des Entstörkondensa tors bei einer ersten elektrischen Polarität der Spannung, beispielsweise einer positiven elektrischen Spannung, mit der der Entstörkondensator geladen ist, vorgesehen. Der Ent störkondensator ist mit einer Spannung der ersten Polarität geladen, wenn der Entladebe triebszustand während einer ersten Halbwelle der durch das Stromversorgungsnetz be reitgestellten Netzspannung eintritt. Das zweite Schaltelement der Entladeeinheit ist zu einer Entladung des Entstörkondensators vorgesehen, wenn dieser mit einer Spannung mit einer der ersten elektrischen Polarität entgegengesetzten zweiten elektrischen Polari tät geladen ist, nachdem die Haushaltsgerätevorrichtung während einer zweiten Halbwelle der Netzspannung von dem die Netzspannung bereitstellenden Stromversorgungsnetz getrennt wird.
In der vorliegenden Anmeldung dienen Zahlwörter, wie beispielsweise „erste/r/s“ und „zweite/r/s“, welche bestimmten Begriffen vorangestellt sind, lediglich zu einer Unter scheidung von Objekten und/oder einer Zuordnung zwischen Objekten untereinander und implizieren keine vorhandene Gesamtanzahl und/oder Rangfolge der Objekte. Insbeson dere impliziert ein „zweites Objekt“ nicht zwangsläufig ein Vorhandensein eines „ersten Objekts“. Vorzugsweise weist die Entladeeinheit, neben dem ersten und dem zweiten Schaltele ment, weitere elektrische und/oder elektronische Elemente auf. Vorzugsweise weist die Entladeeinheit zumindest einen Entladewiderstand auf, über welchen ein Entladestrom zu der Entladung des Entstörkondensators abfließen kann. Vorzugsweise weist die Entlade einheit zumindest einen ersten Steuerkondensator zu einer Ansteuerung des ersten Schaltelements und zumindest einen zweiten Steuerkondensator zu einer Ansteuerung des zweiten Schaltelements auf. Die Entladeeinheit kann zudem beispielsweise weitere Schaltelemente und/oder weitere elektrische Widerstände und/oder elektrische Konden satoren und/oder Dioden und/oder elektrische Leitungen zur Verbindung von Elementen der Entladeeinheit und/oder dergleichen aufweisen.
Unter „vorgesehen“ soll speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Da runter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Entladeeinheit eine erste Diode aufweist, welche elektrisch in Reihe mit dem ersten Schaltelement angeordnet ist. Zudem wird vorgeschla gen, dass die Entladeeinheit eine zweite Diode aufweist, welche elektrisch in Reihe mit dem zweiten Schaltelement angeordnet ist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann die Antiparallelschaltung mit einfachen technischen Mitteln realisiert werden. Zudem kann vorteilhaft ein Energieverbrauch in einem Standby-Betriebszustand der Entladeeinheit reduziert werden. Vorzugsweise ist die erste Diode derart mit dem ersten Schaltelement in Reihe angeordnet, dass in dem Entladebetriebszustand ein Stromfluss durch das erste Schaltelement in einer ersten Stromflussrichtung zu der Entladung des Entstörkondensa tors ermöglicht und ein Stromfluss durch das erste Schaltelement in einer der ersten Stromflussrichtung entgegengesetzten zweiten Stromflussrichtung blockiert ist. Vorzugs weise ist die zweite Diode derart mit dem zweiten Schaltelement in Reihe angeordnet, dass in dem Entladebetriebszustand ein Stromfluss durch das zweite Schaltelement in der zweiten Stromflussrichtung zu der Entladung des Entstörkondensators ermöglicht und ein Stromfluss durch das zweite Schaltelement in der ersten Stromflussrichtung blockiert ist.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die erste Diode und die zweite Diode zueinander in einer Antiparallelschaltung angeordnet sind. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Effizienz der Haushaltsgerätevorrichtung weiter verbessert werden. Wenn die erste Diode und die zweite Diode zueinander in einer Antiparallelschaltung angeordnet sind, kann vorteilhaft eine Energieeffizienz der Haushaltsgerätevorrichtung weiter verbes sert werden, da in einem Standby-Betriebszustand der Entladeeinheit eine energieintensi ve periodische Auf- und Entladung von weiteren Kondensatoren der Entladeeinheit ver hindert ist.
Das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement könnten jeweils als ein mechani sches oder als ein elektromechanisches Schaltelement, insbesondere als ein Relais, aus gebildet sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird jedoch vorgeschlagen, dass das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement jeweils als ein Halbleiterschaltelement ausgebildet sind. Hierdurch kann vorteilhaft die Entladeeinheit mit einfachen technischen Mitteln realisiert werden. Insbesondere kann eine Anzahl von Bauteilen zu einer Steue rung der Schaltelemente reduziert werden. Zudem kann vorteilhaft eine besonders kom pakte Bauweise der Entladeeinheit erreicht werden. Ferner kann vorteilhaft eine beson ders schnelle und zuverlässige Entladung des Entstörkondensators ermöglicht werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Halbleiterschaltelement als ein Zweiquadranten- Schalter ausgebildet ist. Unter einem „Zweiquadranten-Schalter“ soll ein Halbleiterschalt element verstanden werden, welches eine Arbeitskennlinie aufweist, die in genau zwei Quadranten eines Strom-Spannungs-Kennlinienfelds verläuft. Vorzugsweise ist durch die Anordnung des als Zweiquadranten-Schalter ausgebildeten ersten Schaltelements und des als Zweiquadranten-Schalter ausgebildeten zweiten Schaltelements in Kombination ein Vier-Quadranten-Betrieb der Entladeeinheit ermöglicht. Hierdurch kann vorteilhaft eine besonders zuverlässige und sichere Entladung des Entstörkondensators ermöglicht wer den. Vorzugsweise verläuft die Arbeitskennlinie des als Zweiquadranten-Schalter ausge bildeten ersten Schaltelements in einem ersten Quadranten und in einem zweiten Quad ranten des Strom-Spannungs-Kennlinienfelds. Vorzugsweise verläuft die Arbeitskennlinie des als Zweiquadranten-Schalter ausgebildeten zweiten Schaltelements in einem dritten Quadranten und in einem vierten Quadranten des Strom-Spannungs-Kennlinienfelds.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass das Halbleiterschaltelement als ein MOSFET ausgebildet ist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Entladeeinheit mit einer besonders geringen Anzahl an elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen, welche zu einem Schalten des Halbleiterschaltelements erforderlich sind, ermöglicht wer den, wodurch weiter vorteilhaft eine Kosteneffizienz der Haushaltsgerätevorrichtung ver- bessert werden kann. Zudem kann vorteilhaft ein Entladevorgang des Entstörkondensa tors in dem Entladebetriebszustand besonders schnell und zuverlässig eingeleitet werden, wodurch ein hohes Maß an Sicherheit für einen Nutzer erreicht werden kann. Alternativ könnte das Halbleiterschaltelement als ein Bipolar-Transistor (BJT), insbesondere als ein Bipolar-Transistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT), oder als ein Thyristor oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Halbleiterschaltelement, welches zu einem Zweiquadranten-Betrieb geeignet ist, ausgebildet sein.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Entladeeinheit zumindest einen ersten Schutzkon densator aufweist, welcher elektrisch parallel zu dem ersten Schaltelement angeordnet und zu einem Schutz des ersten Schaltelements vor Überspannungen vorgesehen ist. Zudem wird vorgeschlagen, dass die Entladeeinheit zumindest einen zweiten Schutzkon densator aufweist, welcher elektrisch parallel zu dem zweiten Schaltelement angeordnet und zu einem Schutz des zweiten Schaltelements vor Überspannungen vorgesehen ist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft ein Schutz des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements vor Beschädigungen, welche durch Überspannungen bedingt sind, mit einfachen technischen Mitteln erreicht werden. Zudem kann vorteilhaft ein besonders energieeffizienter Schutz der Schaltelemente erreicht werden, wenn die erste Diode und die zweite Diode zueinander in einer Antiparallelschaltung angeordnet sind, da hierdurch eine periodische Auf- und Entladung der Schutzkondensatoren verhin dert ist. Vorzugsweise sind der erste Schutzkondensator und der zweite Schutzkondensa tor jeweils zu einem Schutz vor Überspannungen von zumindest 2 kV vorgesehen. Vor zugsweise weisen der erste Schutzkondensator und der zweite Schutzkondensator je weils eine Kapazität von zumindest 1 nF, besonders bevorzugt von zumindest 10 nF und eine Kapazität von höchstens 100 nF, auf.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass ein Energieverbrauch der Entladeeinheit in einem Standby-Betriebszustand unabhängig von einer Dimensionierung des ersten Schutzkon densators und/oder des zweiten Schutzkondensators ist.. Durch eine derartige Ausgestal tung kann vorteilhaft eine Haushaltsgerätevorrichtung mit einem besonders geringen Energieverbrauch in dem Standby-Betriebszustand bereitgestellt werden. Zudem kann vorteilhaft ein besonders hoher Schutz des ersten Schaltelements durch den ersten Schutzkondensator beziehungsweise des zweiten Schaltelements durch den zweiten Schutzkondensator vor Überspannung erreicht werden, indem die Schutzkondensatoren entsprechend groß dimensioniert werden können, ohne dass hierdurch ein Energiever brauch in dem Standby- Betriebszustand erhöht ist. Unter einem „Standby- Betriebszustand“ soll ein Zustand der Entladeeinheit verstanden werden, in welchem die Haushaltsgerätevorrichtung mit dem Netzanschluss des Stromversorgungsnetzes ver bunden ist und welcher von dem Entladebetriebszustand verschieden ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Standby-Betriebszustand um einen Zustand, in welchem zumin dest eine Einheit des die Haushaltsgerätevorrichtung aufweisenden Haushaltsgeräts mit dem Netzanschluss des Stromversorgungsnetzes verbunden ist und mit einer elektri schen Energie zu einem Betrieb versorgt wird. Unter einer „Dimensionierung“ soll in die sem Zusammenhang vorzugsweise eine Wahl einer elektrischen Kapazität des ersten Schutzkondensators und/oder des zweiten Schutzkondensators verstanden werden. Vor zugsweise weist die Entladeeinheit zumindest einen ersten Steuerkondensator zu einer Ansteuerung des ersten Schaltelements und zumindest einen zweiten Steuerkondensator zu einer Ansteuerung des zweiten Schaltelements auf. Vorzugsweise weist die Entlade einheit zumindest einen elektrischen Widerstand auf, welcher mit dem ersten Steuerkon densator und/oder mit dem zweiten Steuerkondensator elektrisch in Reihe geschaltet ist. Vorzugsweise bildet der elektrische Widerstand zumindest einen RC-Schwingkreis mit dem ersten Steuerkondensator und/oder dem zweiten Steuerkondensator aus. Vorzugs weise ist der Energieverbrauch der Entladeeinheit in dem Standby-Betriebszustand allein durch eine Grenzfrequenz des zumindest einen RC-Schwingkreises bestimmt. Vorteilhaft weist der elektrische Widerstand einen Wert von zumindest 100 kQ, besonders vorteilhaft von zumindest 1 MW, vorzugsweise von zumindest 2,5 MW und besonders bevorzugt von zumindest 5 MW, auf. Vorzugsweise weist der elektrische Widerstand einen Wert von ma ximal 10 MW auf.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Entladeeinheit einen elektrischen Wider stand aufweist, welcher parallel zu dem ersten Schaltelement und parallel zu dem zweiten Schaltelement angeordnet ist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft ein Energieverbrauch in dem Standby-Betriebszustand mit besonders einfachen technischen Mitteln reduziert werden. Vorzugsweise weist die Entladeeinheit genau einen elektrischen Widerstand auf, welcher parallel zu dem ersten Schaltelement und parallel zu dem zwei ten Schaltelement angeordnet ist. Hierdurch kann vorteilhaft der Energieverbrauch in dem Standby-Betrieb besonders kosteneffizient reduziert werden. Zudem kann vorteilhaft eine besonders kompakte Bauweise der Entladeeinheit erreicht werden. Alternativ wäre denk- bar, dass die Entladeeinheit zusätzlich zu dem elektrischen Widerstand einen weiteren elektrischen Wderstand aufweist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Haushaltsgerät, insbesondere ein Gargerät, mit zumindest einer Haushaltsgerätevorrichtung nach einer der vorhergehend beschriebenen Ausgestal tungen. Ein derartiges Haushaltsgerät zeichnet sich insbesondere durch die vorgenannten Vorteile der Haushaltsgerätevorrichtung aus. Es kann insbesondere vorteilhaft ein Haus haltsgerät mit einem hohen Maß an Sicherheit für einen Nutzer bereitgestellt werden, wel ches durch die Ausgestaltung der Haushaltsgerätevorrichtung zudem besonders energie effizient betrieben werden kann.
Die Haushaltsgerätevorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die Haushaltsgerätevorrich tung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende An zahl aufweisen.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeich nung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschrei bung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weite ren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Haushaltsgerät mit einer Haushaltsgerätevorrichtung in einer sche matischen Draufsicht,
Fig. 2 ein schematisches elektrisches Schaltbild der Haushaltsgerätevorrich tung mit einem Entstörkondensator und mit einer Entladeeinheit,
Fig. 3 ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer Auslösespannung eines Schaltelements der Entladeeinheit und Fig. 4 ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Entladevorgangs des Entstörkondensators.
Figur 1 zeigt ein Haushaltsgerät 30. Das Haushaltsgerät 30 ist als ein Gargerät, und zwar als ein Kochfeld, ausgebildet. Das Haushaltsgerät 30 weist eine Heizeinheit 38 auf. Das Haushaltsgerät 30 weist eine Aufstellplatte 40 auf. Die Heizeinheit 38 ist zu einer Behei zung von auf der Aufstellplatte 40 aufstellbarem Gargeschirr (nicht dargestellt) vorgese hen. Das Haushaltsgerät 30 weist eine Steuereinheit 42 auf. Die Steuereinheit 42 ist zu einer Steuerung und Energieversorgung der Heizeinheit 38 und/oder weiterer Einheiten (nicht dargestellt) des Haushaltsgeräts 30 vorgesehen.
Das Haushaltsgerät 30 weist eine Haushaltsgerätevorrichtung 10 auf.
Figur 2 zeigt ein schematisches elektrisches Schaltbild der Haushaltsgerätevorrichtung 10. Die Haushaltsgerätevorrichtung 10 umfasst einen Entstörkondensator 12. Der Ent störkondensator 12 ist zu einer Herabsetzung elektromagnetischer Störungen vorgese hen. Die Haushaltsgerätevorrichtung 10 weist einen Außenleiteranschluss 32 und einen Neutralleiteranschluss 34 auf, über welche die Haushaltsgerätevorrichtung 10 mit einem Netzanschluss eines Stromversorgungsnetzes (nicht dargestellt) verbindbar ist. Der Ent störkondensator 12 ist elektrisch leitend mit dem Außenleiteranschluss 32 und mit dem Neutralleiteranschluss 34 verbunden. Die Steuereinheit 42 des Haushaltsgeräts 30 ist elektrisch leitend mit dem Außenleiteranschluss 32 und dem Neutralleiteranschluss 34 verbunden. In einem Betriebszustand des Haushaltsgeräts 30 setzt der Entstörkondensa tor 12 elektromagnetische Störungen, welche durch die Steuereinheit 42 und/oder das Stromversorgungsnetz hervorgerufen sein können, herab.
Die Haushaltsgerätevorrichtung 10 weist eine Entladeeinheit 14 auf. Die Entladeeinheit 14 ist zu einer Entladung des Entstörkondensators 12 in einem Entladebetriebszustand 70 (vgl. Figur 4) vorgesehen.
Die Entladeeinheit 12 weist ein erstes Schaltelement 16 auf. Das erste Schaltelement 16 ist zu einer Entladung des Entstörkondensators 12 vorgesehen, falls dieser in dem Ent ladebetriebszustand 70 mit einer Spannung einer ersten elektrischen Polarität, vorliegend einer positiven elektrischen Spannung, geladen ist.
Die Entladeeinheit 14 weist ein zweites Schaltelement 18 auf. Das zweite Schaltelement 18 ist zu einer Entladung des Entstörkondensators 12 vorgesehen, falls dieser in dem Entladebetriebszustand 70 mit einer Spannung einer zweiten elektrischen Polarität, vor liegend einer negativen elektrisch Spannung, geladen ist. Das erste Schaltelement 16 und das zweite Schaltelement 18 der Entladeeinheit 14 sind zueinander in einer Antiparallelschaltung angeordnet.
Das erste Schaltelement 16 und das zweite Schaltelement 18 sind jeweils als ein Halb leiterschaltelement 24 ausgebildet. Das Halbleiterschaltelement 24 ist als ein Zweiquad- ranten-Schalter ausgebildet. Das als Zweiquadranten-Schalter ausgebildete erste Schalt element 16 weist eine Arbeitskennlinie auf, welche in einem ersten und in einem zweiten Quadranten eines Strom-Spannungskennlinienfelds (nicht dargestellt) verläuft. Das als Zweiquadranten-Schalter ausgebildete zweite Schaltelement 18 weist eine Arbeitskennli nie auf, welche in einem dritten und in einem vierten Quadranten eines Strom- Spannungskennlinienfelds (nicht dargestellt) verläuft. Das Halbleiterschaltelement 24 ist als ein MOSFET ausgebildet.
Die Entladeeinheit 14 weist einen ersten Steuerkondensator 50 auf. Der erste Steuerkon densator 50 ist über einen ersten Steueranschluss 54 elektrisch leitend mit dem ersten Schaltelement 16 verbunden. Vorliegend ist der erste Steueranschluss 54 mit einem Ga te-Anschluss (nicht dargestellt) des als MOSFET ausgebildeten ersten Schaltelements 16 verbunden. Die Entladeeinheit 14 weist einen zweiten Steuerkondensator 52 auf. Der zweite Steuerkondensator 52 ist über einen zweiten Steueranschluss 56 elektrisch leitend mit dem zweiten Schaltelement 18 verbunden. Vorliegend ist der zweite Steueranschluss 56 mit einem Gate-Anschluss (nicht dargestellt) des als MOSFET ausgebildeten zweiten Schaltelements 18 verbunden. Vorliegend weisen der erste Steuerkondensator 50 und der zweite Steuerkondensator 52 jeweils die gleiche elektrische Kapazität auf.
Die Entladeeinheit 14 weist zu der Entladung einen Entladewiderstand 44 und einen wei teren Entladewiderstand 46 auf.
Die Entladeeinheit 14 weist eine erste Diode 20 auf. Die erste Diode 20 ist mit dem ersten Schaltelement 16 elektrisch in Reihe angeordnet. Die Entladeeinheit 14 weist eine zweite Diode 22 auf. Die zweite Diode 22 ist mit dem zweiten Schaltelement 18 elektrisch in Rei he angeordnet. Die erste Diode 20 und die zweite Diode 22 sind zueinander in einer Anti parallelschaltung angeordnet. Die erste Diode 20 ist derart angeordnet, dass ein Strom fluss in Richtung des ersten Schaltelements 16 ermöglicht und ein Stromfluss in Richtung des zweiten Schaltelements 18 blockiert ist. Die zweite Diode 22 ist derart angeordnet, dass ein Stromfluss in Richtung des zweiten Schaltelements 18 ermöglicht und ein Strom fluss in Richtung des ersten Schaltelements 16 blockiert ist.
In einem Standby-Betriebszustand 68 (vgl. Figur 4) der Entladeeinheit 14, wenn die Haushaltsgerätevorrichtung 10 über den Außenleiteranschluss 32 und den Neutralleiter anschluss 34 mit dem Stromversorgungsnetz verbunden ist, sind das erste Schaltelement 16 und das zweite Schaltelement 18 jeweils geöffnet, so dass ein Stromfluss durch das erste Schaltelement 16 und/oder durch das zweite Schaltelement 18 verhindert ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel stellen der jeweilige Drain-Source-Kanal (nicht darge stellt) der als MOSFET ausgebildeten Halbleiterschaltelemente 24 in dem Standby- Betriebszustand 68 jeweils einen hohen elektrischen Widerstand dar, so dass durch das erste Schaltelement 16 und durch das zweite Schaltelement 18 jeweils kein Strom fließen kann und diese geöffnet sind. Sobald der Außenleiteranschluss 32 und der Neutralleiter anschluss 34 der Haushaltsgerätevorrichtung 10 von dem Stromversorgungsnetz getrennt sind, fällt über dem ersten Steuerkondensator 50 und dem zweiten Steuerkondensator 52 eine erhöhte Spannung ab. In einem ersten Fall, wenn die Haushaltsgerätevorrichtung 10 während einer positiven ersten Halbwelle der Netzspannung von dem Stromversorgungs netz getrennt wird, ist der Entstörkondensator 12 bei Eintritt des Entladezustands 70 mit einer elektrisch positiven Spannung geladen, sodass eine positive elektrische Spannung über dem ersten Steuerkondensator 50 und dem zweiten Steuerkondensator 52 abfällt und an dem ersten Steueranschluss 54 anliegt, wodurch der Drain-Source-Kanal des als MOSFET ausgebildeten ersten Schaltelements 16 leitend wird, sobald eine Auslösespan- nung 62 (vgl. Figur 3) an dessen Gate überschritten ist. In diesem ersten Fall wird der Entstörkondensator 12 mittels des ersten Schaltelements 16 entladen. Für diesen ersten Fall ist ein Entladestromflussverlauf 48 des Entstörkondensators 12 durch die Entladeein heit 14 in der Figur 2 beispielhaft dargestellt. Der Entstörkondensator 12 wird über die Elektrode, welche mit dem Außenleiteranschluss 32 verbunden ist, entladen, wobei ein Entladestrom über den Entladewiderstand 44 und über die erste Diode 20 durch das erste Schaltelement 16 hindurchfließt und über den weiteren Entladewiderstand 46 abgeleitet wird.
In einem zweiten Fall, wenn die Haushaltsgerätevorrichtung 10 während einer negativen zweiten Halbwelle der Netzspannung von dem Stromversorgungsnetz getrennt wird, ist der Entstörkondensator 12 bei Eintritt des Entladezustands 70 mit einer elektrisch negati- ven Spannung geladen, sodass entsprechend eine negative elektrische Spannung über dem ersten Steuerkondensator 50 und dem zweiten Steuerkondensator 52 abfällt und an dem zweiten Steueranschluss 56 anliegt, wodurch der Drain-Source-Kanal des als MOS- FET ausgebildeten zweiten Schaltelements 16 leitend wird, sobald dessen Auslösespan- nung (nicht dargestellt) an dessen Gate überschritten ist und der Entstörkondensator 12 entsprechend über das zweite Schaltelement entladen wird.
Die Entladeeinheit 14 weist einen ersten Schutzkondensator 26 auf. Der erste Schutzkon densator 26 ist elektrisch parallel zu dem ersten Schaltelement 16 angeordnet. Der erste Schutzkondensator 26 ist zu einem Schutz des ersten Schaltelements 16 vor Überspan nungen vorgesehen. Die Entladeeinheit 14 weist einen zweiten Schutzkondensator 28 auf. Der zweite Schutzkondensator 28 ist elektrisch parallel zu dem zweiten Schaltele ment 18 angeordnet. Der zweite Schutzkondensator 28 ist zu einem Schutz des zweiten Schaltelements 18 vor Überspannungen vorgesehen. Der erste Schutzkondensator 26 und der zweite Schutzkondensator 28 sind jeweils zu einem Schutz vor Überspannungen von zumindest 2 kV ausgelegt. Bedingt durch die Anordnung der ersten Diode 20 und der zweiten Diode 22 ist eine periodische Entladung des ersten Schutzkondensators 26 und des zweiten Schutzkondensators 28 in dem Standby-Betriebszustand 68 der Entladeein heit 14 jeweils verhindert, wodurch ein Energieverbrauch der Entladeeinheit 14 reduziert ist.
Die Entladeeinheit 14 weist einen elektrischen Widerstand 36 auf.. Der elektrische Wider stand 36 ist parallel zu dem ersten Schaltelement 16 angeordnet. Der elektrische Wider stand 36 ist parallel zu dem zweiten Schaltelement 18 angeordnet. Der elektrische Wider stand 36 ist zwischen dem ersten Steueranschluss 54 und dem zweiten Steueranschluss 56 angeordnet. Der elektrische Widerstand 36 ist als ein hochohmiger Widerstand ausge bildet.
Ein Energieverbrauch der Entladeeinheit 14 in dem Standby-Betriebszustand 68 ist unab hängig von einer Dimensionierung des ersten Schutzkondensators 26 und/oder des zwei ten Schutzkondensators 28. Der elektrische Widerstand 36 bildet mit dem ersten Steuer kondensator 50 einen ersten RC-Schwingkreis aus. Der elektrische Widerstand 36 bildet mit dem zweiten Steuerkondensator 52 einen zweiten RC-Schwingkreis aus. Der Ener gieverbrauch der Entladeeinheit 14 in dem Standby-Betriebszustand 68 ist dadurch allein durch eine erste Grenzfrequenz des ersten RC-Schwingkreises und durch eine zweite Grenzfrequenz des zweiten RC-Schwingkreises bestimmt, wodurch der erste Schutzkon densator 26 und/oder der zweite Schutzkondensator 28 frei, insbesondere auch für hohe Anforderungen an einen Überspannungsschutz, dimensioniert werden können, ohne dass hierdurch der Energieverbrauch der Entladeeinheit 14 in dem Standby-Betriebszustand 68 beeinflusst ist.
Figur 3 zeigt ein schematisches Diagramm zur Darstellung der Auslösespannung 62 des als MOSFET ausgebildeten ersten Schaltelements 16 der Entladeeinheit 14. Auf einer Abszisse 58 des Diagramms ist eine Zeit in Millisekunden aufgetragen. Auf einer Ordinate 60 des Diagramms ist eine an dem ersten Steuerkondensator 50 anliegende Spannung in Volt aufgetragen. Sobald der Entladebetriebszustand 70 eintritt, steigt die Spannung in dem ersten Steuerkondensator 50 sprunghaft an und überschreitet die Auslösespannung 62, sodass der Drain-Source-Kanal des als MOSFET ausgebildeten ersten Schaltele ments 16 leitend wird und ein Stromfluss durch das erste Schaltelement 16 ermöglicht ist, um den Entstörkondensator 12 zu entladen (vgl. Figur 2).
Figur 4 zeigt ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Entladevorgangs des Entstörkondensators 12. Auf einer Abszisse 64 des Diagramms ist eine Zeit in Millisekun den aufgetragen. Auf einer Ordinate 66 des Diagramms ist eine Spannung in Volt aufge tragen, mit welcher der Entstörkondensator 12 geladen ist. In dem Standby- Betriebszustand 68 schwankt die Spannung, mit der der Entstörkondensator 12 geladen ist, periodisch mit der Netzspannung zwischen einem Maximalwert mit positiver Spannung während der ersten Halbwelle und einem Maximalwert mit negativer Spannung während der zweiten Halbwelle hin und her. Sobald der Entladebetriebszustand 70 eintritt, wird der Entstörkondensator 12 entladen und die Spannung sinkt innerhalb von einer Sekunde auf einen Wert unterhalb von 34 Volt ab.
Bezugszeichen
10 Haushaltsgerätevorrichtung 12 Entstörkondensator 14 Entladeeinheit 16 erstes Schaltelement 18 zweites Schaltelement 20 erste Diode 22 zweite Diode 24 Halbleiterschaltelement 26 erster Schutzkondensator 28 zweiter Schutzkondensator 30 Haushaltsgerät 32 Außenleiteranschluss 34 Neutralleiteranschluss 36 Widerstand 38 Heizeinheit 40 Aufstell platte 42 Steuereinheit 44 Entladewiderstand 46 weiterer Entladewiderstand 48 Entladestromflussverlauf 50 erster Steuerkondensator 52 zweiter Steuerkondensator 54 erster Steueranschluss 56 zweiter Steueranschluss 58 Abszisse 60 Ordinate 62 Auslösespannung 64 Abszisse Ordinate Standby-Betriebszustand Entladebetriebszustand

Claims

Ansprüche
1. Haushaltsgerätevorrichtung (10), insbesondere Gargerätevorrichtung, mit zumin dest einem Entstörkondensator (12) und mit einer Entladeeinheit (14), welche zumindest ein erstes Schaltelement (16) und zumindest ein zweites Schaltele ment (18) aufweist und welche zu einer Entladung des Entstörkondensators (12) in einem Entladebetriebszustand (70) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (16) und das zweite Schaltelement (18) zueinan der in einer Antiparallelschaltung angeordnet sind.
2. Haushaltsgerätevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeeinheit (14) eine erste Diode (20) aufweist, welche elektrisch in Reihe mit dem ersten Schaltelement (16) angeordnet ist.
3. Haushaltsgerätevorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeeinheit (14) eine zweite Diode (22) aufweist, welche elektrisch in Reihe mit dem zweiten Schaltelement (18) angeordnet ist.
4. Haushaltsgerätevorrichtung (10) nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Diode (20) und die zweite Diode (22) zueinander in einer Antiparallelschaltung angeordnet sind.
5. Haushaltsgerätevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (16) und das zweite Schaltelement (18) jeweils als ein Halbleiterschaltelement (24) ausgebildet sind.
6. Haushaltsgerätevorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterschaltelement (24) als ein Zweiquadranten-Schalter ausge bildet ist.
7. Haushaltsgerätevorrichtung (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterschaltelement (24) als ein MOSFET ausgebildet ist.
8. Haushaltsgerätevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeeinheit (14) zumindest einen ersten Schutzkondensator (26) aufweist, welcher elektrisch parallel zu dem ersten
Schaltelement (16) angeordnet und zu einem Schutz des ersten Schaltelements (16) vor Überspannungen vorgesehen ist.
9. Haushaltsgerätevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeeinheit (14) zumindest einen zwei- ten Schutzkondensator (28) aufweist, welcher elektrisch parallel zu dem zweiten
Schaltelement (18) angeordnet und zu einem Schutz des zweiten Schaltelements (18) vor Überspannungen vorgesehen ist.
10. Haushaltsgerätevorrichtung (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Energieverbrauch der Entladeeinheit (14) in einem Standby- Betriebszustand (68) unabhängig von einer Dimensionierung des ersten Schutz kondensators (26) und/oder des zweiten Schutzkondensators (28) ist.
11. Haushaltsgerätevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeeinheit (14) einen elektrischen Wi derstand (36) aufweist, welcher parallel zu dem ersten Schaltelement (16) und parallel zu dem zweiten Schaltelement (18) angeordnet ist.
12. Haushaltsgerät (30), insbesondere Gargerät, mit zumindest einer Haushaltsgerä tevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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