DE19635611C2 - Circuit arrangement (SAO) for reducing the current consumption, electronic and electrical devices in stand-by mode - Google Patents
Circuit arrangement (SAO) for reducing the current consumption, electronic and electrical devices in stand-by modeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reduzieren der Leistungsaufnahme beim Stand-by-Betrieb eines netzbetriebenen Elektrogerätes mit einer in seiner Stromver sorgungsleitung angeordneten Schalteinrichtung.The invention relates to a device for reducing the power consumption when Stand-by operation of a mains-operated electrical appliance with one in its power supply supply line arranged switching device.
Aus der DE 195 17 861 C1 ist eine derartige Vorrichtung bekannt, bei der ein netzbetriebenes Elektrogerät mit einer auf der Sekundärseite eines Netztrans formators angeordneten Mirkroprozessorsteuerung versehen ist, welche auf der Primärseite des Netztransformators ein Schaltelement betätigt, um den Netztrans formator 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 Spannungsver sorgung der Mikroprozessorsteuerung auch während derjenigen Intervalle sichert, während der die Stromversorgung im Stand-by-Betrieb durch das Relais unter brochen ist. Such a device is known from DE 195 17 861 C1, in which a mains operated electrical device with one on the secondary side of a mains trans Formators arranged microprocessor control is provided, which on the Primary side of the power transformer operated a switching element to the power trans Switch the formator on or off periodically when the secondary consumer works in stand-by mode. A relay is the primary switching element provided, which is operated by the microprocessor control. Parallel to Microprocessor control is a capacitor connected to the voltage ver ensures the microprocessor control also during those intervals, during which the power supply in standby mode through the relay below is broken.
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.From DE 93 09 814 U1, DE 44 07 529 C1 and DE 44 03 731 C1 it is known to generate control signals between normal operation and distinguish between stand-by operation.
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 Regel spannung 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 Netztransforma tors im Stand-by-Betrieb einen hohen Anteil an der Stromaufnahme hat.From DE 42 44 530 it is known that consumers not required during the Switch off stand-by mode. From DE 35 43 300 A1 it is known that Switching power supplies to the different load cases through a pulse width control adapt. Finally, it is known from DE 37 20 197 C2 the rule reduce voltage in stand-by mode. All of these known methods additionally require control signals, their detection and evaluation electronics must be constantly supplied with power during the entire stand-by operation. Furthermore, these methods have hardly any effect on devices with mains transformers Significance, since the primary winding of the network transforma, which is permanently connected to the network in stand-by mode has a high share of the current consumption.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Vorrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern und dadurch allgemeiner einsetzbar zu machen.The object of the invention is therefore to the device of the type mentioned improve and thereby make it more generally applicable.
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.This object is achieved in the device of the type mentioned at the outset a measuring device for determining the current consumption of the switched-on device, an evaluation device for comparing that determined by the measuring device Value of the current consumption with one for the stand-by operation of the device characteristic value of the current consumption and a device which at Falling below a limit of the difference between measured and characteristic current consumption value is activated and the output signal Switching device for switching the pulse width of the Controls current.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist unabhängig von der verwendeten Stromver sorgung 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.The device according to the invention is independent of the Stromver used supply can be used, it can be used both with switching power supplies and with conventional Power supplies with mains transformer and series regulator can be used. A It is not necessary to change existing circuit concepts. It will be too no additional control signals to distinguish between the operating modes such as Normal operation and stand-by operation required.
Ist der Stand-By-Betrieb über diesen Weg erkannt, wird die primär- oder sekundär seitige 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.If stand-by operation is recognized in this way, it becomes primary or secondary side power supply rhythmically interrupted. The power consumption at Stand-by operation is now based on the duty cycle or the pulse widths determined, the current consumption is constantly monitored in the pulse widths to recognize a change in the operating status immediately. Occurs a change the power supply receives continuous current.
Die Zeitdauer der Unterbrechung taus, wird weitestgehend von der Leistungsabgabe und die Einschaltzeit tein von dem Einschwingverhalten, der Stromversorgung bestimmt.The time duration of the interruption of t, is largely of the power output and the switch-on time t is determined a by the transient response of the power supply.
Das Tastverhältnis (VT) bestimmt die Energieaufnahme der Stromversorgung.
The duty cycle (V T ) determines the energy consumption of the power supply.
VT = taus/tein V T = t / t
Theoretisch könnte man die Stromaufnahme im Stand-By-Betrieb, um den Faktor 1000 verringern.Theoretically, you could consider the current draw in stand-by mode by the factor Decrease 1000.
Die praktischen Werte liegen bei einem Faktor um 100.The practical values are around a factor of 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 NetzteilFor t and t is a need following relationships met sem:
t one of <t
t from <T RCent
t off <T RCauf
T RCent = discharge time constant of the filter element in the power pack
T RCauf = charging time constant of the filter element in the power pack
Für die Zeit der Stromunterbrechung wird der Standby-Betrieb durch die Entladezeit konstante,TRCent aufrecht erhalten (Integrationsverhalten des Siebgliedes).For the time of the power interruption, the standby mode is maintained by the discharge time constant, T RCent (integration behavior of the filter element ).
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). When the circuit arrangement in a state t is the current consumption of the power supply is monitored simultaneously. If a current increase occurs, this is to be associated with the termination of the stand-by mode. The circuit arrangement reacts with continuous current. Now the power supply can take over the power supply in a conventional manner. If the current falls below a certain threshold value, the continuous current is switched off and the circuit arrangement again takes over the stand-by operation (pulsating voltage supply).
Vorteilhafte Weiterbilundungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.Advantageous further developments of the invention are due to the features of Subclaims marked.
Im folgenden werden zwei Beispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The following are two examples of the invention with reference to the drawing explained. Show it:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in dem Primärkreis eines netzbetriebenen Elektrogeräts; und Fig. 1 shows a device according to the invention in the primary circuit of a mains-powered electrical device; and
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in dem Sekundärkreis eines Schaltnetzteiles. Fig. 2 shows a device according to the invention in the secondary circuit of a switching power supply.
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 Stromversorgungs baugruppe und dem Netzanschluß oder in den Sekundärkreis eines Schaltnetzteiles geschaltet.In the figures, a unipolar transistor, designed as a switch 1 , is arranged in series with a measuring device 4 . The switch 1 and the measuring device 4 are in turn connected as a series circuit in a primary circuit of the power supply module and the mains connection or in the secondary circuit of a switching power supply.
Die Meßeinrichtung überwacht ständig die Stromaufnahme der Stromversorgungs baugruppe.The measuring device continuously monitors the current consumption of the power supply assembly.
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.In the measurement evaluation ( 3 ), the measured values are compared with the individual current consumption typical for the operating states. If there is agreement with a current consumption typical for the respective operating state, this is clearly identified by the measurement evaluation.
Entsprechend des von der Meßauswertung erkannten Betriebszustandes, erfolgt die Steuerung des Tastverhältnisses am Taktgenerator (2).The duty cycle is controlled on the clock generator ( 2 ) in accordance with the operating state recognized by the measurement evaluation.
Bei Erkennung des Normalzustandes wird die Pulszeit gleich ∞ d. h. die Stromver sorgungsbaugruppe erhält Dauerstrom.When the normal state is recognized, the pulse time becomes ∞ d. H. the Stromver supply module receives continuous current.
Im Stand-By-Betrieb wird durch den elektronischen Schalter (t) die Stromzuführung im Rhythmus des Tastverhältnisses unterbrochen.In stand-by mode, the power supply is switched on by the electronic switch (t) interrupted in the rhythm of the duty cycle.
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