用于具有高電流需求的小型耗電器的電容器電源部分的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及根據權利要求1的前序部分所述的用于將電源電壓變換成針對控制器和小型耗電器的較低供電電壓的電容器電源部分。
【背景技術】
[0002]電容器電源部分構成簡單構造的電源部分，以便直接從電源電壓導出電子設備所需的運行電壓，而不需要變壓器或電流隔離。由電源電容器、串聯電阻和整流二極管構成的串聯電路直接處于電源電壓，其中例如通過齊納二極管一并且優選地平滑電容器一來分接所期望的用于運行控制器和/或小型耗電器的運行電壓。在此，應將從電源電壓導出的運行電壓與小型耗電器的允許運行電壓相匹配。
[0003]這樣的電容器電源部分的缺點在于，電源部分的最大輸出電流是由電容器電源部分的具體構件預先給定的。在電容器電源部分中所使用的電源電容器、例如所謂的X2電容器由于其高的電抗而僅允許電源部分的小輸出電流，使得例如除了控制器或這一類的微處理器之外在電容器電源部分處不能容易地運行具有較高電流需求的附加的小型耗電器。這樣的小型耗電器可以是光學顯示器、例如LED形式的光學顯示器。如果LED的運行電流太低，則該LED不發光或僅僅非常微弱地發光，使得光學顯示器尤其是在日光下對于用戶而言是幾乎不可辨認的。
【發明內容】
[0004]本發明所基于的任務是，改進構成前序部分的類型的電容器電源部分，使得為小型耗電器提供供電電壓，其中也可以可靠地給具有較大電流消耗的小型耗電器供應該供電電壓。
[0005]根據本發明，該任務按照權利要求1的特征部分的特征來解決。
[0006]由電容器電源部分提供的針對小型耗電器的供電電壓被設計為大于小型耗電器的允許運行電壓，并且因此不能容易地施加到小型耗電器上。根據本發明，供電電壓通過降壓轉換器連接到小型耗電器上，其中降壓轉換器由控制器作為具有可變運行頻率的電流源來控制。因此，可以以簡單的方式來設定小型耗電器的允許運行電流。
[0007]本發明的核心在于組合導致所提出的任務的解決的多個特征。首先，從電容器電源部分導出的供電電壓被提高，被選擇為至少明顯大于要連接的小型耗電器的允許運行電壓。為了現在將小型耗電器連接到一太高的一供電電壓上，使用降壓轉換器，該降壓轉換器優選地自由振蕩。該降壓轉換器由控制器接通和關斷，其中設定這樣的運行頻率，使得可以可靠地借助于太高的供電電壓無損地運行小型耗電器。在此，降壓轉換器可以作為小型耗電器的電流源由控制器來運行。
[0008]根據本發明，運行具有這樣的供電電壓的電壓源，使得由其提供的能量足以給所有所連接的小型耗電器供電。供電電壓的提高一即使在電流保持不變的情況下一結果也導致更高的可用的功率(P=U.I)，使得對于所有連接到電壓源上的小型耗電器而言能量足夠可供用于按規定的運行。各個耗電器的運行電流的提高通過借助于開關電源部分一在該實施例中借助于降壓轉換器一的轉換變為可能。
[0009]尤其是降壓轉換器作為針對小型耗電器被匹配的恒流源運行，也就是說，電流被設定到小型耗電器的適宜的允許運行電流。為此，流過小型耗電器的電流以簡單的方式被檢測和分析。適宜地，流過小型耗電器的電流被檢測并且通過比較器與參考電流比較。在超過參考電流的情況下，比較器將斷開布置在小型耗電器的電路中的電子開關；在低于參考電流的情況下，閉合開關。因此根據所檢測的實際流動的電流，由比較器斷開和閉合小型耗電器的電路中的電子開關，使得出現與小型耗電器的允許運行電流相對應的平均電流。降壓轉換器與比較器組合作為一種調節回路被切換。
[0010]由于電容器電源部分被用于運行控制器，因此可以利用存在于控制器中的比較器來切換降壓轉換器。用于運行小型耗電器的電子費用因此可以被保持為低的。
[0011]為了衰減所出現的電流變化，在小型耗電器的電路中布置有線圈。該線圈與小型耗電器電氣串聯。
[0012]為了檢測小型耗電器的電路中的電流，適宜地設置用于電流測量的分流電阻。分流電阻的電勢通過比較器與參考電壓比較，該參考電壓與小型耗電器的允許運行電流成比例。
[0013]降壓轉換器可以作為由控制器控制的用于接通或關斷小型耗電器的開關來運行。由于為了調節運行電流總歸接通和關斷降壓轉換器，因此也可以通過設定參考值(例如參考值零)來進行小型耗電器的持久切斷。因此不需要用于小型耗電器的附加開關。
[0014]小型耗電器適宜地是光學顯示器、尤其是LED。LED利用恒定電流來運行，由此可以簡單地設定每個所期望的亮度。通過比較器，LED不僅可以被切換為持久發光，而且可以閃爍地運行。為了閃爍，例如可以延遲比較器的用于接通電子開關的輸出信號。
[0015]與電源電容器串聯地在第二齊納二極管處分接針對控制器的運行電壓，其中該運行電壓與控制器的結構形式、尤其是控制器的允許運行電壓相匹配。
【附圖說明】
[0016]本發明的另外的特征從權利要求書、說明書和附圖中得出，在附圖中示出了隨后詳細描述的本發明的實施例。
[0017]圖1示出用于運行電驅動電動機的電路的示意圖，
圖2以示意圖示出電容器電源部分的電路原理圖，
圖3以示意圖示出由比較器控制的用于運行光學顯示器的降壓轉換器的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0018]圖1中所示的電驅動電動機I是所謂的通用電動機、優選地單相串聯電動機。電驅動電動機I與功率輸出級2串聯，該功率輸出級包含用于使通用電動機開始使用的開關元件、如三端雙向交流開關(Triac’ s)等等。由電驅動電動機I和功率輸出級2構成的串聯電路處于電源電壓U。
[0019]功率輸出級2的電子開關元件、在該實施例中三端雙向交流開關由控制裝置3來運行，該控制裝置為了觸發三端雙向交流開關而外加負的觸發電流。觸發功率輸出級2的三端雙向交流開關的時間順序由控制器1、例如由微處理器來監視。
[0020]一方面為了提供控制器10的運行電壓并且另一方面為了提供用于功率輸出級2的三端雙向交流開關的控制裝置3的供電電壓，設置有電容器電源部分4。電容器電源部分4為被設置為微處理器的控制器10提供一尤其是正的一運行電壓V1，并且為功率輸出級2的控制裝置3提供一尤其是負的一供電電壓V2。
[0021]在圖2中以原理構造示出了這樣的電容器電源部分4。該電容器電源部分主要由電源電容器31和齊納二極管32的串聯電路構成，該串聯電路施加在形成交變電壓的電源電壓U上。與電源電容器31串聯地補充有歐姆負載電阻30以及針對電源電壓U的半波的整流二極管34。與齊納二極管32并聯的是電容器35。根據整流二極管34、齊納二極管32和電容器35的布置，并行地設置有另一電支路，該電支路由與第一整流二極管34反并聯的整流二極管36構成，該整流二極管經由另一齊納二極管33和與齊納二極管33并聯的電容器37經由電源電容器31處于電源電壓U。
[0022]電容器35和37優選地是電解質電容器或陶瓷電容器，并且既用于平滑電壓1或V2，又用于存儲用于橋接截止半波的能量。在電容器35處分接正運行電壓V1;在電容器37處分接負供電電壓V2。齊納二極管32和33是根據所期望的電壓V1S V 2設計的。在該實施例中，齊納二極管32具有高度為運行電壓V1、例如5伏的擊穿電壓。在該實施例中，齊納二極管33具有高度為供電電壓V2、例如16伏的擊穿電壓。
[0023]運行電壓￥:是正電壓V ;供電電壓乂2是負電壓-V。
[0024]由結構形式決定地，利用如圖2中示意性示出的電容器電源部分只能在相應電壓源處提供有限的輸出電流、例如大約1mA的輸出電流。
[0025]如果利用這樣的電容器電源部分4除了控制器10的電壓供應之外還應當控制光學顯示器5(圖1)、例如LED 6，則電容器電源部分4迅速達到其功率極限。因此，為了運行LED 6在3伏時需要大約20mA，使得電容器電源部分4只能不充分地滿足小型耗電器8、在該實施例中LED 6的能量供應，因為在3伏時所提供的功率僅僅為30mW，但是對于LED 6的按規定的運行而言需