DE-102024132025-A1 - Schaltnetzteil und Heizgerät

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Schaltnetzteil (20) mit Schutzleiterbezug (PE), welches einen Transformator (27) hat, aufweisend eine Sekundärseite (25) mit einen Synchrongleichrichter (32) sowie eine Primärseite (24) mit einem Gleichrichter (29), der eine positive Hochspannungsseite (30)und eine negative Hochspannungsseite (31) ausbildet, wobei (i) zwischen der positiven Hochspannungsseite (30) und negativen Hochspannungsseite (31) ein erster Kondensator (26) angeordnet ist, und (ii) an der positiven Hochspannungsseite (30) und/ oder negativen Hochspannungsseite (31) eine Überspannungsschutzschaltung (23) angeordnet ist, die ein Widerstandselement (38) umfasst und (iii) die positive Hochspannungsseite (30) und/ oder die negative Hochspannungsseite (31) mit dem Schutzleiter (PE) elektrisch verbunden ist.

Inventors

• Stephan Schulte

Assignees

• VAILLANT GMBH

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241104

Claims (10)

1. Schaltnetzteil (20) mit Schutzleiterbezug (PE), welches einen Transformator (27) hat, aufweisend eine Sekundärseite (25) mit einen Synchrongleichrichter (32) sowie eine Primärseite (24) mit einem Gleichrichter (29), der eine positive Hochspannungsseite (30) und eine negative Hochspannungsseite (31) ausbildet, wobei (i) zwischen der positiven Hochspannungsseite (30) und negativen Hochspannungsseite (31) ein erster Kondensator (26) angeordnet ist, und (ii) an der positiven Hochspannungsseite (30) und/oder negativen Hochspannungsseite (31) eine Überspannungsschutzschaltung (23) angeordnet ist, die ein Widerstandselement (38) umfasst, und (iii) die positive Hochspannungsseite (30) und/oder die negative Hochspannungsseite (31) mit dem Schutzleiter (PE) elektrisch verbindet.
2. Schaltnetzteil (20) nach Anspruch 1 , wobei es sich bei dem Widerstandselement (38) um einen Varistor und/oder einen ohmschen Widerstand handelt.
3. Schaltnetzteil (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Überspannungsschutzschaltung (23) zudem einen in Reihe zu dem Widerstandselement (38) angeordneten ersten Widerstand (39) oder eine in Reihe zu dem Widerstandselement (38) angeordnete Gasentladungsröhre umfasst.
4. Schaltnetzteil (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Überspannungsschutzschaltung (23) einen in Reihe zu dem Widerstandselement (38) angeordneten zweiten Kondensator (40) umfasst.
5. Schaltnetzteil (20) nach Anspruch 4 , wobei der zweite Kondensator (40) ein Y-Kondensator ist.
6. Heizgerät (1), umfassend ein Schaltnetzteil (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
7. Heizgerät (1) nach Anspruch 6 , wobei mindestens ein Schwingkreis durch Teile benachbarter Peripheriegeräte gebildet ist, wobei das Peripheriegerät zumindest eine Umwälzpumpe und/oder ein Gebläse umfasst.
8. Heizgerät (1) nach Anspruch 7 , wobei eine Überspannungsschutzschaltung (23) des Schaltnetzteils (20) einen in Reihe zu dem Widerstandselement (38) angeordneten ersten Widerstand (39) umfasst und der erste Widerstand (39) in einem Bereich bis zu 10 Kiloohm liegt.
9. Heizgerät (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8 , wobei die Überspannungsschutzschaltung (23) des Schaltnetzteils (20) einen in Reihe zu dem Widerstandselement (38) angeordneten zweiten Kondensator (40) umfasst, der eine Kapazität in einem Bereich von bis zu 220 Nanofarad aufweist.
10. Heizgerät (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9 , wobei das Heizgerät (1) einen Brennwert-Gasheizkessel umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltnetzteil und ein Heizgerät. Schaltnetzteile (SNT oder SMPS - switched mode power supply) sind Bauteile, die eine unstabilisierte Eingangs-Wechselspannung in eine konstante Ausgangs-Gleichspannung umwandeln und kommen bei einer Vielzahl von Haushaltsgeräten zum Einsatz, unter anderem auch in Heizgeräten. Die Spannungswandlung erfolgt dabei gegenüber herkömmlichen Transformatornetzteilen mit einer höheren Frequenz, wodurch der Transformator mit geringerer Baugröße ausführbar ist. Die Netzspannung wird zunächst gleichgerichtet, geglättet und durch einen elektronischen Schalter in eine höherfrequente Spannung umgewandelt („zerhackt“) und die entstehende und im Vergleich zur Eingangsspannung höherfrequente Wechselspannung transformiert. Anschließend kann die transformierte Wechselspannung erneut gleichgerichtet und gesiebt werden, und die entstehende Gleichspannung als Ausgangsspannung zur Verfügung gestellt werden. Schaltnetzteile weisen in der Regel einen Überspannungsableiter auf, der vor eingangsseitigen Überspannungen, beispielhaft ausgelöst durch einen Blitzschlag, schützt. Diese umfassen zumeist Varistoren, die parallel zu den aktiven Leitern angeordnet sind und die Überspannung in Wärme umwandeln. Der entstehende Schutz ist bei einfachen Applikationen ohne Schutzleiterbezug zumeist vollkommen ausreichend. Nachteilig kann dies jedoch nur die auftretenden Überspannungen des Versorgungsnetzes reduzieren, nicht jedoch daraus resultierende nachfolgende Störspannungen, die auftreten können, indem Schwingkreise mit Schutzleiterbezug angeregt werden. Diese Schwingkreise können neben parasitären Elementen insbesondere durch Y-Kapazitäten und Eingangsinduktivitäten gebildet werden. Die Induktivitäten können dabei stromkompensierte Drosseln (Gleichtaktdrosseln) oder auch einzelne Induktivitäten sein. Die Schwingkreise müssen dabei nicht Bestandteil des Schaltnetzteils selbst sein, sondern können auch Teile benachbarter Baugruppen sein. Bei einem Heizgerät kann dies beispielsweise ein Gebläse (Fördereinrichtung zur Förderung eines Verbrennungsgemischs zu einem Brenner) oder auch eine Umwälzpumpe, die einen Wärmeträger in einem Heizkreis zirkuliert, sein. Die Störspannungen können von einem Synchrongleichrichter des Schaltnetzteils als Steuersignal interpretiert werden, das eine Stromabnahme anzeigt. In Folge kann es zu einer falschen aktiven Gleichrichtung auf der Sekundärseite des Schaltnetzteils kommen, während gleichzeitig auf der Primärseite der Schaltregler die Primärseite des Hauptübertragers bestromt. Dies kann zur Zerstörung des Synchrongleichrichters und damit des Schaltnetzteils führen. Nachteilig ist, dass eine Begrenzung der Störungen auf der Kleinspannungsseite mit üblichen Mitteln, wie beispielsweise Zenerdioden, Suppressordioden, Varistoren und/ oder Gasentladungsröhren, nicht oder kaum möglich ist, da die Störspannung sich nur unwesentlich von Arbeitssignalen bzw. Steuersignalen unterscheidet. Zudem können direkte Eingriffe in die Schwingkreise die elektromagnetischen Eigenschaften des Schaltnetzteils oder auch des enthaltenden Geräts und damit die elektromagnetische Verträglichkeit desselben verschlechtern. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilwiese zu lindern und insbesondere ein Schaltnetzteil und ein Heizgerät vorzuschlagen, die verträglich mit Überspannungen umgehen können. Die Erfindung soll zudem die Komplexität eines Schaltnetzteils bzw. eines dieses aufweisenden Heizgeräts nicht steigern und einfach umzusetzen sein. Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden. Hierzu trägt ein Schaltnetzteil mit Schutzleiterbezug (PE) bei. Dieses umfasst einen Transformator aufweisend eine Sekundärseite mit einem Synchrongleichrichter und eine Primärseite mit einem Gleichrichter. Der Gleichrichter bildet einen Zwischenkreis mit Spannungsniveau aus mit einer positiven Hochspannungsseite und einer negativen Hochspannungsseite aus. Klarstellend wird hier angemerkt, dass es sich bei der „Hochspannung“ des Zwischenkreises um eine Spannung handelt, die um ein Vielfaches höher als die zulässige Berührungsspannung ist. Dabei ist weiter folgendes vorgesehen: (i) zwischen der positiven Hochspannungsseite und negativen Hochspannungsseite ist ein erster Kondensator angeordnet; (ii) an der positiven Hochspannungsseite und/ oder n