DE3728809A1 - Schaltungsanordnung zum begrenzen eines einschaltstromes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Begrenzen eines Einschaltstromes beim Erzeugen einer Gleich­ spannung aus einer Wechselspannung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei modernen Stromversorgungen, bei denen aus einer Wechsel­ spannung von beispielsweise 220 V eine Gleichspannung zum Be­ trieb eines elektrischen Geräts erzeugt wird, wird üblicher­ weise die Wechselspannung über einen Schalter und eine Siche­ rung einem Gleichrichter zugeführt, der die Wechselspannung in eine Gleichspannung umsetzt und dem Verbraucher zuführt. Pa­ rallel zum Verbraucher ist üblicherweise ein Kondensator mit einer verhältnismäßig großen Kapazität angeschlossen. In Reihe mit dem Schalter kann ein weiterer Schalter am anderen An­ schluß der Wechselspannung vorgesehen sein und beide Schalter werden beim Einschalten des Geräts durch eine Bedienperson gleichzeitig betätigt.

Beim Einschalten der Stromversorgung wird der Kondensator ge­ laden und damit fließt ein hoher Einschaltstrom, dessen Größe meist nur von dem kleinen Restwiderstand der Sicherung und des Gleichrichters bestimmt ist und dessen Dauer von der Kapazität des Kondensators abhängt. Durch den großen Einschaltstrom kön­ nen mehrere negative Auswirkungen auftreten. Beispielsweise kann die Sicherung des Gerätes oder in Grenzfällen sogar die Sicherung der Hausinstallation ansprechen. Ebenso kann der Gleichrichter überlastet werden, aber auch der Kondensator ist gefährdet.

Um die Nachteile des hohen Einschaltstromes zu vermeiden, wur­ den bisher verschiedene Möglichkeiten zur Einschaltstrombe­ grenzung realisiert. Die Fig. 1 zeigt eine erste Möglichkeit der Begrenzung des Einschaltstromes durch einen Heißleiter H. Der Heißleiter H ist in Reihe mit einem Schalter mit den Schaltelementen S 1 und/oder S 2, der Sicherung SI und dem Gleichrichter G angeschlossen. Beim Einschalten einer Wech­ selspannung U 1 wird der Kondensator C 1 mit einem Einschalt­ strom aufgeladen, der durch den zunächst verhältnismäßig ho­ hen Widerstand des Heißleiters H begrenzt wird, der einen negativen Koeffizienten aufweist. Mit zunehmender Stromfluß­ dauer während des Aufladens des Kondensators C erwärmt sich der Heißleiter H und sein Widerstand wird vermindert, so daß nach der Aufladung des Kondensators C und dem Zuführen der Gleichspannung U 2 zu dem Verbraucher nur eine verhältnismäßig kleine Verlustleistung in dem Heißleiter H auftritt. Die Ver­ lustleistung im Heißleiter H ist zwar gering, jedoch ist sie, insbesondere bei großer Leistung der Stromversorgung nicht mehr vernachlässigbar.

Die Fig. 2 zeigt eine andere Möglichkeit der Begrenzung des Einschaltstromes. Anstelle des Heißleiters H wird ein ver­ hältnismäßig hochohmiger üblicher Widerstand verwendet, der durch einen Kontakt r eines zum Kondensator C parallel ge­ schalteten Relais R überbrückbar ist. Wenn die Wechselspannung U 1 durch Schließen der Schaltelemente S 1 und S 2 über die Si­ cherung SI, den Widerstand W und den Gleichrichter G angelegt wird, wird der Einschaltstrom bei der Aufladung des Konden­ sators C durch den Widerstand W begrenzt. Wenn der Kondensator C weitgehend aufgeladen ist, spricht das Relais R durch die Gleichspannung U 2 an und schließt den Kontakt r, so daß der Widerstand W überbrückt wird. Die Verlustleistung in dem Re­ lais R und in dem Kontakt r kann weitgehend vernachlässigt werden, jedoch hat eine derartige Art der Einschaltstrombe­ grenzung den Nachteil, daß der Widerstand W, der ein Lei­ stungswiderstand ist, hinsichtlich der Abmessungen verhältnis­ mäßig groß ausgebildet sein muß. Falls er nämlich, wegen der kurzen Einschaltdauer verhältnismäßig klein ausgebildet wird, kann er nach häufigerem Schalten durch die kurze Überlastung ausfallen. Außerdem ist das Relais R verhältnismäßig teuer und erhöht die Kosten der Stromversorgung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schal­ tungsanordnung zum Begrenzen eines Einschaltstromes anzugeben, die auf einfache Weise und mit geringen Kosten den Einschalt­ strom zuverlässig begrenzt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß sie einen äußerst geringen Aufwand erfordert und daß Über­ lastungen der Bauteile weitestgehend verhindert werden. Der Widerstand ist hochohmig und durch ihn wird der Kondensator bereits beim Einstecken des Netzsteckers des Gerätes aufgela­ den und er bleibt aufgeladen, solange der Netzstecker einge­ steckt ist. Das Einschalten durch den Schalter erfolgt dann durch Anschalten des Verbrauchers an den Kondensators durch ein erstes Schaltelement und durch Überbrücken des Widerstan­ des durch ein zweites Schaltelement des Netzschalters. Damit können außerdem Deformierungseffekte vermieden werden, die bei Elektrolytkondensatoren nach längerer spannungsloser Zeit auf­ treten können. Der Kondensator wird vorzugsweise derart di­ mensioniert, daß er nicht immer auf die volle Spannung aufge­ laden wird. Im elektrischen Gerät ist zwar eine höhere Span­ nung nun dauernd vorhanden, die nicht nur am Netzschalter, sondern auch am Gleichrichter, Kondensator und Widerstand an­ steht. Falls dadurch eine Berührungsgefahr besteht, werden die entsprechenden Bauteile besser isoliert. Dieser zusätzliche Aufwand erfordert immer noch weniger Kosten als der relativ hohe Aufwand bei einer Schaltung mit einem Widerstand und ei­ nem Relais. Wenn der Widerstand genügend hochohmig ist und die Isolation konsequent durchgeführt ist, kann auch in diesem Fall die Einschaltung mit einem Netzschalter mit zwei Schalt­ elementen, d.h. einem zweipoligen Netzschalter erfolgen. Falls durch Sicherheitsvorschriften eine strenge zweipolige Netz­ trennung gefordert wird, kann ein dreipoliger Netzschalter verwendet werden, der beide zum Verbraucher führende Leitungen unterbricht. Dasjenige Schaltelement, das den Widerstand über­ brückt, muß dann jedoch nur für eine kleine Lei­ stung ausgelegt sein.

Die Schaltungsanordnung kann beispielsweise auch in älteren Schwarz-Weiß-Fernsehgeräten verwendet werden, bei denen zur Reparatur dann, wenn die Bildröhre schwach geworden ist, der Heizfaden der Bildröhre aus dem Heizkreis der übrigen Röhren herausgenommen wird und in Serie zu dem Gleichrichter ge­ schaltet wird, wobei parallel zu dem Heizfaden ein weiterer Widerstand angeordnet wird. Auf diese Weise kann man eine definierte Überheizung einstellen und die Bildröhre wird da­ durch wesentlich heller und hält diese Überheizung auch viele Jahre aus. Anstelle der Begrenzung des Einschaltstromes durch einen Heißleiter kann auch hier die erfindungsgemäße Grundschaltung verwendet werden.

Ausführungsbeispiele der Schaltungsanordnung gemäß der Erfin­ dung werden im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläu­ tert. Es zeigen

Fig. 1 ein Schaltbild einer ersten herkömmlichen Schaltungsan­ ordnung zur Einschaltstrombegrenzung unter Verwendung eines Heißleiters

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer herkömmlichen Schal­ tung zur Einschaltstrombegrenzung unter Verwendung eines Wi­ derstands und eines Relais

Fig. 3 eine erste Ausführungsform der Schaltungsanordnung ge­ mäß der Erfindung

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der Schaltungsanordnung ge­ mäß der Erfindung

Fig. 5 ein Schaltbild einer herkömmlichen Schaltungsanordnung für röhrenbestückte Fernsehgeräte

Fig. 6 eine Ausführungsform der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung bei der Anwendung in röhrenbestückten Fernsehgerä­ ten.

Die in Fig. 3 dargestellte Schaltungsanordnung ist beispiels­ weise in einem Netzgerät eines elektrischen Geräts vorge­ sehen, das durch eine Wechselspannung U 1, beispielsweise die Netzwechselspannung betrieben wird und das an einen Verbrau­ cher im elektrischen Gerät eine Gleichspannung U 2 abgibt. So­ bald der Netzstecker des Netzgerätes eingesteckt ist, liegt die Wechselspannung U 1 an und sie wird über eine Sicherung SI, einem Gleichrichter G sowie über einen hochohmigen Widerstand W 1 einem Kondensator C zugeführt. Der Gleichrichter G richtet die Wechselspannung U 1 gleich und der Kondensator C wird bis zu einer Gleichspannung U 2 aufgeladen, wobei der Ladestrom durch den Widerstand W 1 begrenzt wird und die Ladedauer durch den Widerstand W und den Kondensator C bestimmt wird. Wenn ein Schalter mit zwei Schaltelementen S 1 und S 2 betätigt wird, werden die Schaltelemente S 1 und S 2 geschlossen, so daß über das Schaltelement S 1 die Gleichspannung U 2 dem Verbraucher zu­ geführt wird und durch das Schaltelement S 2 der Widerstand W 1 überbrückt wird. Damit steht nach dem Einschalten die volle Wechselspannung U 1 über die Sicherung SI und den Gleichrichter G sowie das Schaltelement S 2 für die Gleichrichtung und die Erzeugung der Gleichspannung U 2 zur Verfügung.

Da bei eingestecktem Netzstecker der Kondensator C ständig ge­ laden ist, tritt bei dem Netzgerät kein erhöhter Einschaltstrom und damit keine Überlastung der Bauelemente auf.

Da die Schaltelemente S 1 und S 2 des Schalters nicht am Eingang der Schaltungsanordnung angeordnet sind, führen die Sicherung SI, der Gleichrichter G, der Widerstand W 1 und der Kondensator C ständig eine hohe Spannung und zur Vermeidung einer gegebe­ nenfalls vorhandenen Berührungsgefahr werden diese Bauteile entsprechend sicher isoliert.

Die in Fig. 4 dargestellte Schaltungsanordnung unterscheidet sich von der in Fig. 3 dargestellten Schaltungsanordnung ledig­ lich dadurch, daß an dem anderen Anschluß des Kondensators C ein weiteres Schaltelement S 3 vorgesehen ist. Dieses Schalt­ element S 3 ist dann erforderlich, falls durch Sicherheitsvor­ schriften eine strenge zweipolige Trennung von der Wechsel­ spannung U 1 gefordert wird. Der Schalter ist dann mit den drei Schaltelementen S 1 bis S 3 dreipolig ausgebildet, wobei aller­ dings das Schaltelement S 3, das den Widerstand W 1 überbrückt nur für eine sehr kleine Leistung ausgelegt sein muß.

In den Fig. 3 und 4 dargestellte Schaltungsanordnung läßt sich auch in vorteilhafter Weise bei der Reparatur von älteren schwarz-Weiß-Fernsehgeräten mit Röhrenbestückung verwenden. Die Fig. 5 zeigt eine bekannte Schaltungsanordnung, die bei diesen Fernsehgeräten verwendet wird. Der Heizkreis für die Röhren und die Bildröhre des Fernsehgerätes ist über die Schaltelemente S 1 und S 2 des Schalters sowie über die Siche­ rung SI, einen Vorwiderstand W 2, einen Heizfaden F der Bild­ röhre und die Heizfäden F 1 der übrigen Röhren sowie gegebenen­ falls über einen Heißleiter H an der Wechselspannung U 1 ange­ schlossen. Über den Gleichrichter G und den Kondensator C wird die Gleichspannung U 2 erzeugt. Wenn nun die Bildröhre schwach geworden ist, wird bekanntermaßen die Bildröhre aus dem Heiz­ kreis genommen und eine entsprechende Drahtverbindung einge­ setzt und dann wird der Heizfaden F der Bildröhre, wie gestri­ chelt angedeutet in Serie mit den Schaltelementen S 1 und S 2, der Sicherung SI, dem Gleichrichter G und dem Heißleiter H an­ geschlossen. Zusätzlich wird parallel zu dem Heizfaden F ein Widerstand W 3 angeschlossen, mit dem eine definierte Überhei­ zung der Bildröhre eingestellt werden kann. Durch diese Schal­ tungsanordnung wird das Bild an der Bildröhre wesentlich hel­ ler und die Bildröhre wird noch mehrere Jahre brauchbar. Es ist jedoch erforderlich, dann den Heißleiter H vorzusehen, um den Einschaltstrom zu begrenzen. Abgesehen von den Kosten des Heißleiters H und der oft nicht leichten Beschaffbarkeit ver­ längert es sich dadurch die Aufheizzeit des Fernsehgeräts, die ohnehin nicht klein ist, erheblich.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 6 wird wie die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Schaltungsanordnung in vorteilhafter Weise auch bei derartigen älteren Schwarz-Weiß-Farbfernsehgeräten einge­ setzt. In entsprechender Weise wie bei den Fig. 3 und 4 wird aus der Wechselspannung U 1 die Gleichspannung U 2 erzeugt. In Serie mit dem Widerstand W 1 bzw. dem Schaltelement S 2 ist bei der Schaltungsanordnung jedoch der Heizfaden F der Bildröhre angeordnet, falls die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung im Zusammenhang mit dem in Verbindung mit Fig. 5 beschriebenen Reparaturverfahren für Fernsehgeräte benutzt wird. Parallel zu dem Heizfaden F ist wiederum der Widerstand W 3 angeschlossen.

Beim Einstecken des Netzsteckers wird der Kondensator C über den Widerstand W 1, die Parallelschaltung aus dem Heizfaden F und dem Widerstand W 3 sowie die Sicherung SI und den Gleich­ richter G aufgeladen. Beim Schließen des Netzschalters werden dann die Schaltelemente S 1, S 2 und S 3 geschlossen, so daß ei­ nerseits über das Schaltelement S 1 die Gleichspannung U 2 dem Verbraucher zugeführt wird und andererseits durch das Schalt­ element S 2 der Widerstand W 1 überbrückt wird und außerdem über das Schaltelement S 3 und den Widerstand W 2 den Heizfäden F 1 der übrigen Röhren der Heizstrom zugeführt wird.

Damit kann auch unter Verwendung der in den Fig. 3 und 4 be­ schriebenen Schaltungsanordnung bei den Fernsehgeräten der Einschaltstrom auf einfache Weise begrenzt werden.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung zum Begrenzen eines Einschaltstroms beim Erzeugen einer Gleichspannung aus einer Wechselspannung, wobei die Wechselspannung über einen Schalter einem Gleich­ richter zugeführt wird und an einem Kondensator als Gleich­ spannung abgegriffen wird und einem Verbraucher zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleich­ spannung (U 2) dem Verbraucher über ein erstes Schaltelement (S 2) des Schalters zugeführt wird und daß in Reihe mit dem Gleichrichter (G) eine Parallelschaltung aus einem Widerstand (W 1) und einem zweiten Schaltelement (S 2) des Schalters ange­ ordnet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein drittes Schaltelement (S 3) des Schalters vorgesehen ist und daß das erste Schaltelement (S 1) und das dritte Schaltelement (S 3) zwischen den beiden An­ schlüssen des Kondensators (C) und dem Verbraucher angeordnet sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie mit dem Gleichrichter (G) und der Parallelschaltung aus dem Widerstand (W 1) und dem zweiten Schaltelement (W 2) eine Siche­ rung (S 1) angeordnet ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Parallelschaltung aus dem Widerstand (W 1) und dem zweiten Schaltelement (S 2) eine Parallelschaltung aus dem Heizfaden (F) einer Bildröhre und einem Parallelwiderstand (W 3) und über ein Schaltelement (S 3) des Schalters ein Vor­ widerstand (W 2) und Heizfäden (F 1) von Röhren an der Wechsel­ spannung (U 1) angeschlossen sind.