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DE10002650A1 - Schaltungsanordnung zur Reduktion der Wirkleistung in einer stabilisierten Gleichspannungsversorgung mittels eines Vorschaltkondensators - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Reduktion der Wirkleistung in einer stabilisierten Gleichspannungsversorgung mittels eines Vorschaltkondensators

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DE10002650A1
DE10002650A1 DE2000102650 DE10002650A DE10002650A1 DE 10002650 A1 DE10002650 A1 DE 10002650A1 DE 2000102650 DE2000102650 DE 2000102650 DE 10002650 A DE10002650 A DE 10002650A DE 10002650 A1 DE10002650 A1 DE 10002650A1
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DE
Germany
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voltage
positive
series capacitor
circuit
diode
Prior art date
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DE2000102650
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Niels Dernedde
Thomas Lorenz
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Individual
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Publication date
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

Die Schaltungsanordnung dient dazu, die Wirkleistung in einer stabilisierten Gleichspannungsversorgung mittels eines Vorschaltkondensators zu reduzieren. Erreicht wird dies dadurch, daß der eventuelle Ableitstrom gemessen und bei Überschreiten einer Schwelle der Vorschaltkondensator gegen Masse kurzgeschlossen wird.

Description

Stand der Technik und Problemstellung
In der herkömmlichen Schaltungstechnik wird für eine Gleichspannungsversor­ gung aus Platz- und Kostengründen häufig ein komplexer Vorwiderstand (Hoch­ spannungskondensator) verwendet, der Speicherkapazitäten auf die benötigte Niederspannung auflädt. Die Spannung der Speicherkapazitäten wird bei einer stabilisierten Gleichspannungsversorgung begrenzt, da sonst die Niederspannung auf Potential der Versorgungsspannung hoch läuft. Der Stand der Technik ist für die Erzeugung einer positiven Spannung aus den Zeichnungen 1 und 2, für die Erzeugung einer positiven und einer negativen Spannung aus den Zeichnungen 3 und 4 ersichtlich.
Erläuterungen zu Zeichnung 1 Spannungsbegrenzung vor der Gleichrichterdiode
V2 = Netzspannungsquelle
C2 = Netzspannungs- bzw. Vorschaltkondensator
D5 = Gleichrichterdiode
D9 = Zenerdiode
U1 = positive Ausgangsgleichspannung
C5 = Speicherkapazität für die positive Spannung
Erläuterungen zu Zeichnung 2 Spannungsbegrenzung nach der Gleichrichter­ diode
V1 = Netzspannungsquelle
C1 = Netzspannungs- bzw. Vorschaltkondensator
D10 = Wiederaufladungsdiode für den Kondensator
D3 = Gleichrichterdiode
D7 = Zenerdiode
U3 = positive Ausgangsgleichspannung
C3 = Speicherkapazität für die positive Spannung
Erläuterungen zu Zeichnung 3 Spannungsbegrenzung vor der Gleichrichterdiode
V2 = Netzspannungsquelle
C2 = Netzspannungs- bzw. Vorschaltkondensator
D5 = Gleichrichterdiode
D9 und D10 = Zenerdiode
U1 = positive Ausgangsgleichspannung
C5 = Speicherkapazität für die positive Spannung
C6 = Speicherkapazität für die negative Spannung
D6 = Gleichrichterdiode
U2 = negative Ausgangsgleichspannung
Erläuterungen zu Zeichnung 4 Spannungsbegrenzung nach der Gleichrichter­ diode
V1 = Netzspannungsquelle
C1 = Netzspannungs- bzw. Vorschaltkondensator
D3 = Gleichrichterdiode
D7 = Zenerdiode
U3 = positive Ausgangsgleichspannung
C3 = Speicherkapazität für die positive Spannung
C4 = Speicherkapazität für die negative Spannung
D4 = Gleichrichterdiode
D8 = Zenerdiode
U4 = negative Ausgangsgleichspannung
Diese Begrenzung wird i. d. R. durch Zenerdioden realisiert, welche den von der nachgeordneten Schaltung nicht benötigten Strom ableiten. Dabei entsteht insbe­ sondere bei größeren Niederspannungen (größer als ca. 10 Volt) und bei nachge­ ordneten Schaltungen mit größeren Lastwechseln erhebliche Wirkleistung in der Zenerdiode. Das ist ein erheblicher Nachteil von Schaltungen gemäß dem Stand der Technik, denn damit wird der Wirkungsgrad der Spannungsversorgung ge­ senkt und die entstehende Wärme hat in den meisten Anwendungen negativen Einfluß auf die umgebende Schaltung.
Es konnten keine entgegenstehenden Schutzrechte oder Schutzrechtsanmeldun­ gen ermittelt werden.
Beschreibung der Erfindung
Die Schaltungsanordung dient dazu, die Wirkleistung herkömmlicher, stabilisierter Gleichspannungsversorgungen zu reduzieren. Erreicht wird dies dadurch, daß der Ableitstrom, der über die Zenerdiode aus der Speicherkapazität abgeleitet wird, z. B. über einen Widerstand gemessen wird und bei Überschreiten einer wohldefi­ nierten Schwelle der Vorschaltkondensator mittels eines Triacs oder Thyristors gegen Masse kurzgeschlossen wird. Ein kurzgeschlossener Kondensator erzeugt bekanntlich nur Blindleistung (bis auf minimale Dielektrizitätsverluste) und somit keine Wärme.
Darin liegt der Nutzen der Erfindung: Bei größeren Niederspannungen und bei nachgeordneten Schaltungen mit größeren Lastwechseln entsteht bekanntlich erhebliche Wirkleistung in der Zenerdiode mit den resultierenden Nachteilen. Das vermeiden die hier beschriebenen Schaltungen.
Mögliche Ausführungen der Schaltung
Die Zeichnungen 5 bis 8 zeigen mögliche Ausführungen der Schaltung mit Triac's. Alternativ können die Triac's selbstverständlich auch aus diskreten Bauteilen (Transistoren mit Beschaltung) realisiert werden. Eine Schaltung für die Erzeugung einer positiven Spannung ist aus den Zeichnungen 5 und 6, für die Erzeugung ei­ ner positiven und einer negativen Spannung aus den Zeichnungen 7 und 8 er­ sichtlich.
Erläuterungen zu Zeichnung 5 Spannungsbegrenzung vor der Gleichrichterdiode
V2 = Netzspannungsquelle
C2 = Netzspannungs- bzw. Vorschaltkondensator
D5 = Gleichrichterdiode
D9/D10 = Zenerdioden
U1 = positive Ausgangsgleichspannung
C5 = Speicherkapazität für die positive Spannung
R2 = Entstör-Element, vorzugsweise Widerstand, ggf. 0 Ohm
R5 = Strommess-Element, vorzugsweise Widerstand
D2 = Triac
Erläuterungen zu Zeichnung 6 Spannungsbegrenzung nach der Gleichrichter­ diode
V1 = Netzspannungsquelle
C1 = Netzspannungs- bzw. Vorschaltkondensator
D11 = Wiederaufladungsdiode für den Kondensator
D3 = Gleichrichterdiode
D7 = Zenerdiode
U3 = positive Ausgangsgleichspannung
C3 = Speicherkapazität für die positive Spannung
R1 = Entstör-Element, vorzugsweise Widerstand, ggf. 0 Ohm
R4 = Strommess-Element, vorzugsweise Widerstand
D1 = Triac
Erläuterungen zu Zeichnung 7 Spannungsbegrenzung vor der Gleichrichterdiode
V2 = Netzspannungsquelle
C2 = Netzspannungs- bzw. Vorschaltkondensator
D5 = Gleichrichterdiode
D9 und D10 = Zenerdiode
U1 = positive Ausgangsgleichspannung
C5 = Speicherkapazität für die positive Spannung
C6 = Speicherkapazität für die negative Spannung
D6 = Gleichrichterdiode
U2 = negative Ausgangsgleichspannung
R2 = Entstör-Element, vorzugsweise Widerstand, ggf. 0 Ohm
R5 = Strommess-Element, vorzugsweise Widerstand
D2 = Triac
Erläuterungen zu Zeichnung 8 Spannungsbegrenzung nach der Gleichrichter­ diode
V1 = Netzspannungsquelle
C1 = Netzspannungs- bzw. Vorschaltkondensator
D3 = Gleichrichterdiode
D7 = Zenerdiode
U3 = positive Ausgangsgleichspannung
C3 = Speicherkapazität für die positive Spannung
C4 = Speicherkapazität für die negative Spannung
D4 = Gleichrichterdiode
D8 = Zenerdiode
U4 = negative Ausgangsgleichspannung
R1 = Entstör-Element, vorzugsweise Widerstand, ggf. 0 Ohm
R3/R4 = Strommess-Element, vorzugsweise Widerstand
D11/D12 = Entkopplungsdioden
D1 = Triac
Die Zeichnungen 5 und 6 sind für die Erzeugung einer positiven Niederspannung auch zutreffend, wenn für die Komponenten D2 in Zeichnung 5 und D1 in Zeich­ nung 6 an Stelle des Triac's jeweils ein Thyristor verwendet wird. Auch der Thyri­ stor kann selbstverständlich aus diskreten Bauteilen (Transistoren mit Beschal­ tung) realisiert werden.
Die Zeichnungen 9 und 10 zeigen mögliche Ausführungen der Schaltung mit Thy­ ristoren für die Erzeugung einer positiven und einer negativen Niederspannung. Alternativ können die Thyristoren selbstverständlich auch aus diskreten Bauteilen (Transistoren mit Beschaltung) realisiert werden.
Erläuterungen zu Zeichnung 9 Spannungsbegrenzung vor der Gleichrichterdiode
V2 = Netzspannungsquelle
C2 = Netzspannungs- bzw. Vorschaltkondensator
D5 = Gleichrichterdiode
D9 und D10 = Zenerdiode
U1 = positive Ausgangsgleichspannung
C5 = Speicherkapazität für die positive Spannung
C6 = Speicherkapazität für die negative Spannung
D6 = Gleichrichterdiode
U2 = negative Ausgangsgleichspannung
R2/R6 = Entstör-Element, vorzugsweise Widerstand, ggf. 0 Ohm
R5/R7 = Strommess-Element, vorzugsweise Widerstand
D2/D13 = Thyristor
Erläuterungen zu Zeichnung 10 Spannungsbegrenzung nach der Gleichrichter­ diode
V1 = Netzspannungsquelle
C1 = Netzspannungs- bzw. Vorschaltkondensator
D3 = Gleichrichterdiode
D7 = Zenerdiode
U3 = positive Ausgangsgleichspannung
C3 = Speicherkapazität für die positive Spannung
C4 = Speicherkapazität für die negative Spannung
D4 = Gleichrichterdiode
D8 = Zenerdiode
U4 = negative Ausgangsgleichspannung
R1/R9 = Entstör-Element, vorzugsweise Widerstand, ggf. 0 Ohm
R3/R4 = Strommess-Element, vorzugsweise Widerstand
D12/R8 = Abgleichglied, vorzugsweise aus Diode und Widerstand
D1/D14 = Thyristor

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung zur Reduktion der Wirkleistung in einer stabilisierten Gleichspannungsversorgung mittels eines Vorschaltkondensators zur Erzeugung einer positiven oder einer positiven und einer negativen Niederspannung dadurch gekennzeichnet, daß der Ableitstrom einer Speicherkapazität gemessen und bei Überschreiten ei­ ner festgelegten Schwelle der Vorschaltkondensator gegen Masse kurzgeschlos­ sen wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Triac bzw. eine diskret aufgebaute Schaltung mit derselben Funktionalität verwendet wird, um den Vorschaltkondensator gegen Masse kurzzuschließen.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Thyristor bzw. eine diskret aufgebaute Schaltung mit derselben Funktio­ nalität verwendet wird, um den Vorschaltkondensator gegen Masse kurzzuschlie­ ßen.
DE10002650A 2000-01-21 2000-01-21 Schaltungsanordnung zur Reduktion der Wirkleistung in einer stabilisierten Gleichspannungsversorgung mittels eines Vorschaltkondensators Expired - Lifetime DE10002650C2 (de)

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