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Dokumentenidentifikation DE19635611C2 21.06.2000
Titel Schaltungsanordnung (SAO) zur Senkung der Stromaufnahme, elektronischer und elektrischer Geräte im Stand- By - Betrieb
Anmelder Kisthardt, Rainer, Dipl.-Ing., 13055 Berlin, DE
Erfinder Kisthardt, Rainer, Dipl.-Ing., 13055 Berlin, DE
Vertreter Eisenführ, Speiser & Partner, 14195 Berlin
DE-Anmeldedatum 26.08.1996
DE-Aktenzeichen 19635611
Offenlegungstag 12.03.1998
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 21.06.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.06.2000
IPC-Hauptklasse H02M 1/10
IPC-Nebenklasse H02M 3/00   H02M 5/00   H02M 7/00   H03J 9/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reduzieren der Leistungsaufnahme beim Stand-by-Betrieb eines netzbetriebenen Elektrogerätes mit einer in seiner Stromversorgungsleitung angeordneten Schalteinrichtung.

Aus der DE 195 17 861 C1 ist eine derartige Vorrichtung bekannt, bei der ein netzbetriebenes Elektrogerät mit einer auf der Sekundärseite eines Netztransformators angeordneten Mirkroprozessorsteuerung versehen ist, welche auf der Primärseite des Netztransformators ein Schaltelement betätigt, um den Netztransformator periodisch ein- oder abzuschalten, wenn der sekundärseitige Verbraucher im Stand-by-Betrieb arbeitet. Als primärseitiges Schaltelement ist ein Relais vorgesehen, welches von der Mikroprozessorsteuerung betätigt wird. Parallel zur Mikroprozessorsteuerung ist ein Kondensator geschaltet, der die Spannungsversorgung der Mikroprozessorsteuerung auch während derjenigen Intervalle sichert, während der die Stromversorgung im Stand-by-Betrieb durch das Relais unterbrochen ist.

Aus der DE 93 09 814 U1, der DE 44 07 529 C1 sowie der DE 44 03 731 C1 ist es bekannt, Steuersignale zu generieren, die zwischen dem Normalbetrieb und dem Stand-by-Betrieb unterscheiden.

Aus der DE 42 44 530 ist es bekannt, nicht benötigte Verbraucher während des Stand-by-Betriebs abzuschalten. Aus der DE 35 43 300 A1 ist es bekannt, die Schaltnetzteile an die unterschiedlichen Lastfälle durch eine Pulsbreitenregelung anzupassen. Aus der DE 37 20 197 C2 ist es schließlich bekannt, die Regelspannung im Stand-by-Betrieb zu reduzieren. Alle diese bekannten Verfahren benötigen zusätzlich Steuersignale, deren Erkennung- und Auswerteelektronik ständig während des gesamten Stand-by-Betriebs mit Strom versorgt werden muß. Desweiteren haben diese Verfahren bei Geräten mit Netztransformatoren kaum Bedeutung, da die ständig am Netz befindliche Primärwicklung des Netztransformators im Stand-by-Betrieb einen hohen Anteil an der Stromaufnahme hat.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Vorrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern und dadurch allgemeiner einsetzbar zu machen.

Diese Aufgabe wird bei der Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, durch eine Meßeinrichtung zur Ermittlung der Stromaufnahme des eingeschalteten Geräts, eine Auswerte-Einrichung zum Vergleich des durch die Meißeinrichtung ermittelten Wertes der Stromaufnahme mit einem für den Stand-by-Betrieb des Gerätes charakteristischen Wert der Stromaufnahme und eine Einrichtung, welche bei Unterschreiten eines Grenzwertes der Differenz zwischen gemessenem und charakteristischen Stromaufnahmewert aktiviert wird und deren Ausgangssignal die Schalteinrichtung zur betriebszustandabhängigen Umschaltung der Pulsbreite des Stroms steuert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist unabhängig von der verwendeten Stromversorgung einsetzbar, sie kann sowohl bei Schaltnetzteilen sowie bei konventionellen Netzteilen mit Netztransformator und Längsregler eingesetzt werden. Eine Veränderung bestehender Schaltungskonzepte ist nicht erforderlich. Es werden auch keine zusätzliche Steuersignale zur Unterscheidung der Betriebsarten wie Normalbetrieb und Stand-by-Betrieb benötigt.

Ist der Stand-By-Betrieb über diesen Weg erkannt, wird die primär- oder sekundärseitige Stromzuführung rhythmisch unterbrochen. Die Leistungsaufnahme beim Stand-By-Betrieb wird jetzt durch das Tastverhältnis bzw. durch die Pulsbreiten bestimmt, In den Pulsbreiten erfolgt eine ständig Überwachung der Stromaufnahme um eine Veränderung des Betriebszustandes sofort zu erkennen. Tritt eine Änderung auf erhält die Stromversorgung Dauerstrom.

Die Zeitdauer der Unterbrechung taus, wird weitestgehend von der Leistungsabgabe und die Einschaltzeit tein von dem Einschwingverhalten, der Stromversorgung bestimmt.

Das Tastverhältnis (VT) bestimmt die Energieaufnahme der Stromversorgung.



VT = taus/tein

Theoretisch könnte man die Stromaufnahme im Stand-By-Betrieb, um den Faktor 1000 verringern.

Die praktischen Werte liegen bei einem Faktor um 100.

Für taus und tein müssen folgende Beziehungen erfüllt sem:

taus > tein

taus < TRCent

taus > TRCauf

TRCent = Entladezeitkonstante des Siebgliedes im Netzteil

TRCauf = Aufladezeitkonstante des Siebgliedes im Netzteil

Für die Zeit der Stromunterbrechung wird der Standby-Betrieb durch die Entladezeitkonstante,TRCent aufrecht erhalten (Integrationsverhalten des Siebgliedes).

Wenn die Schaltungsanordnung sich im tein-Zustand befindet, wird gleichzeitig die Stromaufnahme der Stromversorgung überwacht. Tritt eine Stromerhöhung auf, so ist dies mit der Beendigung des Stand-By-Betriebs in Zusammenhang zu bringen. Die Schaltungsanordnung reagiert mit Dauerstrom. Jetzt kann die Stromversorgung wieder in konventioneller Weise die Spannungsversorgung übernehmen. Fällt der Strom unter einen bestimmten Schwellwert, wird der Dauerstrom abgeschaltet und die Schaltungsanordnung übernimmt wieder den Stand-By-Betrieb (pulsende Spannungsversorgung).

Vorteilhafte Weiterbilundungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

Im folgenden werden zwei Beispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in dem Primärkreis eines netzbetriebenen Elektrogeräts; und

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in dem Sekundärkreis eines Schaltnetzteiles.

In den Figuren ist ein unipolarer Transistor, als Schalter 1 ausgeführt, in Reihe mit einer Meßeinrichtung 4 angeordnet. Der Schalter 1 und die Meßeinrichtung 4 werden ihrerseits als Reihenschaltung in einen Primärkreis der Stromversorgungsbaugruppe und dem Netzanschluß oder in den Sekundärkreis eines Schaltnetzteiles geschaltet.

Die Meßeinrichtung überwacht ständig die Stromaufnahme der Stromversorgungsbaugruppe.

In der Meßauswertung (3) werden die Meßwerte mit den einzelnen für die Betriebszustände typischen Stromaufnahmen verglichen. Tritt Übereinstimmung mit einer für den jeweiligen Betriebszustand typischen Stromaufnahme ein, so wird dieser von der Meßauswertung eindeutig identifiziert.

Entsprechend des von der Meßauswertung erkannten Betriebszustandes, erfolgt die Steuerung des Tastverhältnisses am Taktgenerator (2).

Bei Erkennung des Normalzustandes wird die Pulszeit gleich ∞ d. h. die Stromversorgungsbaugruppe erhält Dauerstrom.

Im Stand-By-Betrieb wird durch den elektronischen Schalter (t) die Stromzuführung im Rhythmus des Tastverhältnisses unterbrochen.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zum Reduzieren der Leistungsaufnahme beim Stand-by-Betrieb eines netzbetriebenen Elektrogeräts mit einer in seiner Stromversorgungsleitung angeordneten Schalteinrichtung (1), gekennzeichnet durch eine Meßeinrichtung (4) zur Ermittlung der Stromaufnahme des eingeschalteten Gerätes, eine Auswerte-Einrichtung (3) zum Vergleich des durch die Meßeinrichtung ermittelten Wertes der Stromaufnahme mit einem für den Standby-Betrieb des Geräts charakteristischen Wert der Stromaufnahme und eine Einrichtung, welche bei Unterschreiten eines Grenzwertes der Differenz zwischen gemessenem und charakteristischem Stromaufnahmewert aktiviert wird und deren Ausgangssignal die im Normalbetrieb geschlossene Schalteinrichtung (1) im Stand-by-Betrieb periodisch mit vorgegebener Pulsdauer öffnet.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strommeßeinrichtung (4) mit der Schalteinrichtung (1) eine Reihenschaltung bildet.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schalteinrichtung (1) steuernde Einrichtung als Taktgenerator (2) mit veränderbarem Tastverhältnis ausgebildet ist, dessen Signaleingang mit dem Signalausgang der Auswerteeinrichtung (3) verbunden ist.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung als Nullpunktschalter (1) mit einen unipolaren Transistor ausgebildet ist.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, kennzeichnet durch eine Ausbildung als eine zwischen dem Netzanschluß und dem Gerät anordenbare Vorschalteinrichtung.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als eine in dem Sekundärkreis einer Stromversorgungseinrichtung des netzbetriebenen elektronischen Geräts anordenbare Zusatzeinrichtung.






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