NL1038158C2 - Werkwijze en inrichting voor opstart van een microprocessor in het algemeen en een microcontroller, microcomputer of oscillator in het bijzonder. - Google Patents

Description

Werkwijze en inrichting voor opstart van een microprocessor in het algemeen en een microcontroller, microcomputer of oscillator in het bijzonder

Onderhavige vinding betreft een werkwijze en inrichting voor de opstart van een microprocessor in het algemeen en een microcontroller en / of microcomputer en / of 5 oscillator in het bijzonder gekenmerkt door tenminste een wisselspanning leverende eerste voedingsbron, tenminste eerste gelijkrichtende middelen om de door de eerste voedingsbron geleverde wisselspanning gelijk te richten, tenminste een met de gelijkgerichte wisselspanning werkzaam verbonden eerste actieve component uit de groep van DIACs, thyristors, TRIACs, UJTs, tenminste een met de eerste aktieve component 10 werkzaam verbonden elektronische component die de eerste aktieve component triggert en daarmee inschakelt, tenminste een met de aktieve component werkzaam verbonden eerste condensator die gedurende de periode dat de aktieve component is ingeschakeld wordt opgeladen, tenminste tweede gelijkrichtende middelen die in serie zijn geschakeld met de eerste gelijkrichtende middelen en tenminste een tweede condensator die werkzaam is 15 verbonden met de tweede gelijkrichtende middelen, een eerste belasting die tenminste werkzaam verbonden is met de eerste condensator en een tweede belasting die tenminste werkzaam verbonden is met de tweede condensator waarbij de tijdsgemiddelde spanning over de eerste condensator tenminste 10% lager is dan de tijdsgemiddelde spanning over de tweede condensator en waarbij de eerste belasting tenminste uit een microprocessor en 20 / of een microcontroller en / of een microcomputer en / of een oscillator bestaat. Verder wordt onderhavige vinding gekenmerkt door tenminste een schakelende voeding die tenminste uit de eerste belasting bestaat en die tenminste in eerste instantie wordt opgestart en van energie voorzien door tenminste enige elektrische energie afkomstig van de eerste condensator. Tot slot wordt onderhavige vinding gekenmerkt door een 25 scheidingstransformator in de schakelende voeding die is uitgerust met een extra secundaire wikkeling en die, na opstart van de schakelende voeding met enige energie afkomstig van de eerste condensator, de voeding van de eerste belasting ovemeemt. Hierdoor is de technologie volgens onderhavige vinding uitermate geschikt voor toepassing in apparatuur ter behandeling van elektrisch geleidende fluidums zoals water.

30

Inleiding

In de electrotechniek bestaat vaak de behoefte om tegelijkertijd een hoge spanning ter beschikking te hebben en een gestabiliseerde laagspanning. Deze behoefte vloeit voort uit het feit dat een groot aantal ICs, waaronder microcontrollers maar niet daartoe beperkt, 35 gevoed dient te worden met een laagspanning van 5 Volt. Het is echter ongewenst om de 5 Volt voorziening te realiseren door gebruik te maken van een 50 Hz transformator aangezien deze een relatief hoge kostprijs heeft en relatief veel plaats inneemt op een 1038158 2 PCB. Het toepassen van twee weerstanden als spanningsbrug om op deze wijze een gelijkspanning van 5 Volt te verkrijgen is niet acceptabel vanwege de grote hoeveelheid elektrische energie die in de grootste weerstand van de spanningsdeler wordt omgezet in warmte. Aangezien de 50 Hz trafo die volgens stand der techniek wordt toegepast voor het 5 voeden van ICs, waaronder microcontrollers, tevens dienst doet als scheidingstransformator tussen het lichtnet en de laagspanningsvoeding van het IC en / of de microcontroller ligt het weglaten van de 50 Hz laagspanningstransformator volgens stand der techniek niet voor de hand. In geval de voeding van de microcontroller en / of ICs niet galvanisch gescheiden is van het openbaar electriciteitsnet, is het noodzakelijk om de 10 hoogspanningsvoeding galvanisch gescheiden te houden van de microcontroller en / of de ICs. Een dergelijke galvanische scheiding van een hoogspanningsvoeding is met name belangrijk indien de voeding wordt toegepast in een omgeving waar zich geleidende vloeistoffen zoals water bevinden. Dit betekent dat elektrische voedingen voor het behandelen en / of desinfecteren van water aan zeer hoge veiligheidseisen moeten 15 voldoen.

Onderhavige vinding betreft een nieuwe type elektronische schakeling waarmee het mogelijk is om op efficiënte wijze een galvanisch van het openbaar elektriciteitsnet gescheiden hoogspanning, een eerste laagspanning en een tweede laagspanning te verkrijgen. Met de technologie volgens onderhavige vinding is het aanzienlijk goedkoper 20 om via het openbaar elektriciteitsnet ICs waaronder microcontrollers aan te sturen dan volgens stand der techniek mogelijk is. Daarnaast is het met de technologie volgens onderhavige vinding mogelijk om betrouwbaar, veilig en tegen een lage kostprijs schakelende voedingen te realiseren. Een belangrijk voordeel van schakelende voedingen volgens de techniek van onderhavige vinding ten opzichte van stand der techniek is dat de 25 schakelende voedingen volgens de techniek van onderhavige vinding automatisch uitschakelen indien de schakelende voeding wordt overbelast. Verder hebben schakelende voedingen volgens de technologie van onderhavige vinding geen feedback loop nodig.

De schakelende voedingen volgens de technologie van onderhavige vinding zijn algemeen inzetbaar en bijzonder geschikt als bouwsteen voor apparatuur voor behandeling en / of 30 desinfectie van water.

Beschrijving van de technologie volgens onderhavige vinding

Volgens een eerste aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit een wisselspanning leverende eerste voedingsbron. Deze voedingsbron kan een generator zijn, 35 het publieke elektriciteitsnet of elke andere wisselspanningsbron.

Volgens een tweede aspect bestaat onderhavige vinding uit tenminste gelijkrichtende middelen om de door de eerste voedingsbron geleverde wisselspanning gelijk te richten.

3

De gelijkrichtende middelen bestaan bij voorkeur uit een diodebrug of een enkele diode of een vacuumbuis met diodefunctie.

Volgens een derde aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit tenminste een met de gelijkgerichte wisselspanning werkzaam verbonden eerste actieve 5 component uit de groep van DIACs, thyristors, TRIACs, UJTs. De eerste actieve component heeft als functie om gelijkgerichte wisselspanning slechts op gezette tijden werkzaam te verbinden met de eerste condensator en / of de eerste belasting. De eerste actieve component doet dus dienst als schakelaar en draagt zorg voor het, middels een instelbare dutycycle, opladen van de eerste condensator en / of het voorzien van de eerste 10 belasting met elektrische energie. Kort gezegd heeft het grote voordelen om de eerste condensator slechts gedurende korte tijdsintervallen werkzaam te verbinden met de gelijkgerichte wisselspanning. De lengte van de tijdsintervallen waarin de eerste condensator werkzaam verbonden is met de wisselende gelijkspanning worden zo kort gekozen dat er net voldoende elektrische energie naar de condensator en / of de eerste 15 belasting wordt getransporteerd om de eerste belasting naar behoren te laten functioneren. Deze methode heeft als voordeel dat het mogelijk is om een eerste belasting te voeden met een tijdsgemiddelde gelijkspanning die aanzienlijk lager is dan de tijdsgemiddelde gelijkspanning afkomstig van de gelijkgerichte wisselspanning die door de eerste voedingsbron en de daarmee werkzaam verbonden gelijkrichtende middelen worden 20 geleverd zonder dat dit gepaard gaat met grote warmte-ontwikkeling in een vermogensweerstand die in serie is geschakeld met de eerste belasting.

Volgens een vierde aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit middelen om de eerste actieve component uit de groep van DIACs, thyristors, TRIACs, UJTs gedurende de gewenste tijdsintervallen in te schakelen en uit te schakelen zodat een 25 dutycycle wordt verkregen waarmee de eerste condensator met een hoog elektrisch rendemant wordt opgeladen en / of de eerste belasting van elektrische energie wordt voorzien. Dergelijke middelen bestaan bij voorkeur uit een serieschakeling van een weerstand en een condensator of uit een triggerschakeling die is opgebouwd rondom een microprocessor en / of microcontroller en / of computer en / of oscillator. Hierbij heeft de 30 toepassing van een microcontroller de voorkeur boven de andere triggerschakelingen aangezien met een microcontroller de dutycycle en daarmee de energie-efficiency en warmte-ontwikkeling softwarematig kan worden ingesteld.

Volgens een vijfde aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit tweede gelijkrichtende middelen, bij voorkeur tenminste een diode, die in serie zijn geschakeld met 35 de eerste gelijkrichtende middelen en tenminste een tweede condensator die werkzaam is verbonden met de tweede gelijkrichtende middelen en tenminste een tweede belasting die tenminste werkzaam verbonden is met de tweede condensator waarbij de tijdsgemiddelde 4 spanning over de eerste condensator tenminste 10% lager is dan de tijdsgemiddelde spanning over de tweede condensator. Het is de vakman duidelijk dat door toepassing van de tweede gelijkrichtende middelen de tweede condensator geen afvlakkende eigenschappen heeft voor de wisselende gelijkspanning die door de eerste actieve 5 componenten) uit de groep van DIACs, thyristors, TRIACs, UJTs wordt ondervonden. Hierdoor is het mogelijk om de eerste aktieve componenten met behulp van de wisselende gelijkspanning te triggeren en de dutycycle waarmee de wisselende gelijkspanning werkzaam wordt verbonden met de eerste condensator op een gewenste waarde af te stemmen.

10 Volgens een zesde aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit middelen om de eerste condensator te beschermen tegen een te hoge spanning i.e., tegen een spanning die hoger is dan de maximale spanning waarvoor de eerste condensator is ontworpen. Een niet limiterend voorbeeld van middelen om de eerste condensator te beschermen tegen een spanning die hoger is dan deze maximale spanning waarvoor de 15 eerste condensator is ontworpen, is een zenerdiode die parallel aan de eerste condensator wordt geschakeld.

Volgens een zevende aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit tenminste een schakelende voeding die tenminste uit de eerste belasting bestaat en die tenminste in eerste instantie wordt opgestart en van energie voorzien door tenminste enige 20 elektrische energie afkomstig van de eerste condensator. Zoals eerder opgemerkt is de eerste belasting in de schakelende voeding bij voorkeur een microprocessor en / of een microcontroller en / of een computer en / of een oscillator. Nog meer bij voorkeur wordt de eerste belasting toegepast om de schakelende voeding op te starten i.e., om de schakelende aktieve componenten van de schakelende voeding, hetgeen meestal power 25 FETs zijn, aan te sturen. Het meest bij voorkeur stuurt de eerste belasting power FETs aan die in de configuratie van een push pull versterker zijn geschakeld en die alternerend een helft van de primaire spoel van een transformator, verderop de eerste schakelende voedingstransformator genoemd, werkzaam verbinden met een gelijkstroombron. De secundaire spoel van de condensator levert hierdoor een wisselspanning. De frequentie 30 van de wisselspanning die door de secundaire spoel van de transformator wordt geleverd wordt bepaald door de frequentie waarmee de eerste belasting de power FETs aanstuurt. Volgens een achtste aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit middelen om de eerste belasting i.e., de aansturing van de schakelende voeding, van elektrische energie te voorzien zodra de eerste belasting de schakelende voeding heeft 35 opgestart. Kort gezegd zorgt de eerste belasting in dit geval voor het in werking stellen van de schakelende voeding waarna een deel van de door de schakelende voeding geproduceerde elektrische energie wordt aangewend om de aansturende taak van de 5 eerste belasting over te nemen. De middelen om de eerste belasting i.e., de aansturing van de schakelende voeding, van elektrische energie te voorzien zodra de eerste belasting de schakelende voeding heeft opgestart worden verderop kortweg permanente aansturingsmiddelen genoemd. Bij voorkeur zijn de permanente aansturingsmiddelen 5 afkomstig van een extra secundaire spoel die onderdeel uitmaakt van de eerste schakelende voedingstransformator. Deze extra secundaire spoel heeft precies zoveel windingen als noodzakelijk zijn om de spanning te leveren waarop de eerste belasting functioneert. Hierdoor is de aansturing zeer efficient. Bij voorkeur wordt de door de secundaire spoel geleverde wisselspanning gelijkgericht door een diode en / of diodebrug 10 en afgevlakt door een derde condensator. Nog meer bij voorkeur wordt tussen de derde condensator en de eerste belasting een diode geschakeld. Het meest bij voorkeur wordt aanvullend hierop ook nog een diode geschakeld tussen de eerste condensator en de eerste belasting. Hierdoor is gewaarborgd dat de middelen ter opstart van de voeding en de permanente aansturingsmiddelen elkaar niet nadelig beïnvloeden. Het is de vakman 15 duidelijk dat door slimme schakeling van dioden het ook mogelijk is om de eerste en de derde condensator te vervangen dooreen enkele condensator.

Volgens een negende aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit een beveiliging die de schakelende voeding tegen overbelasting beschermd.

Deze beveiliging bestaat uit tenminste een en bij voorkeur meer dan een van de volgende 20 beveiligingselementen: • Een zodanig ontworpen eerste schakelende voedingstransformator dat de spanning van de extra secundaire spoel, die de spanning levert waarop de permanente aansturingsmiddelen werken, inzakt wanneer de eerste schakelende voedingstransformator wordt overbelast. Het gevolg is dat de microprocessor en / of 25 microcontroller en / of oscillator niet meer van voldoende elektrische energie wordt voorzien om de schakelende voeding aan te sturen. Hierdoor valt de schakelende voeding uit. Parameters om de eerste schakelende voedingstransformator zodanig te ontwerpen dat de spanning van de secundaire spoelen inzakt bij overbelasting zijn: spleetgrootte in de toegepaste ferrietkem, verzadiging van fenietkem, 30 toegepaste frequentie en dutycycle waarmee de eerste schakelende voedingstransformator wordt aangestuurd, aantal windingen van primaire spoel en de secundaire spoel op de transformator.

• Een stroomspoel in serie met de primaire winding van de eerste schakelende voedingstransformator, bij voorkeur gevolgd door een gelijkrichter en een 35 condensator ter verkrijging van een afgevlakte gelijkspanning die een maat is voor de stroom die door de primaire wikkeling van de eerste schakelende voedingstransformator loopt, een analoog naar digitaalconverter die bij voorkeur 6 werkzaam verbonden is met een microprocessor en / of een microcontroller en / of een computer of die onderdeel uitmaakt van een microprocessor en / of microcontroller en / of een computer, software die het aan de analoog naar digitaalconverter toegevoerde signaal automatisch interpreteerd en de dutycyle van 5 het door het geheel van permanente aansturingsmiddelen en de eerste belasting geproduceerde signaal zodanig bijstelt dat de maximaal acceptabele tijdsgemiddelde stroom niet wordt overschreden.

• Een stroomspoel in serie met een secundaire winding van de eerste schakelende voedingstransformator, bij voorkeur gevolgd door een gelijkrichter en een 10 condensator ter verkrijging van een afgevlakte gelijkspanning die een maat is voor de stroom die door de betreffende secundaire wikkeling van de eerste schakelende voedingstransformator loopt, een analoog naar digitaalconverter die bij voorkeur werkzaam verbonden is met een microprocessor en / of een microcontroller en / of een computer of die onderdeel uitmaakt van een microprocessor en / of 15 microcontroller en / of een computer, software die het aan de analoog naar digitaalconverter toegevoerde signaal automatisch interpreteerd en de dutycyle van het door het geheel van permanente aansturingsmiddelen en de eerste belasting geproduceerde signaal zodanig bijstelt dat de maximaal acceptabele tijdsgemiddelde stroom niet wordt overschreden.

20 · Een zekering in enig elektrisch circuit van de schakelende voeding of in het circuit van enige belasting die op de schakelende voeding is aangesloten waarbij deze zekering in geval van kortsluiting of een vastgestelde te hoge stroom versneld wordt doorgebrand onder gebruikmaking van een SCR (silicon controlled rectifier zoals bijvoorbeeld een thyristor of triac). Kort gezegd functioneert deze versneld 25 doorbrandende zekering als volgt: indien een beveiligingscircuit een te hoge stroom en / of kortsluiting constateert, wordt de SCR, die bij voorkeur werkzaam verbonden is met de plus en de min van de voeding, geactiveerd. Het gevolg hiervan is dat kortstondig een zeer grote stroom door de SCR loopt. De zekering die in het beveiligingscircuit is aangebracht is zodanig gepositioneerd dat de stroom door de 30 SCR ook door deze zekering loopt. Het gevolg hiervan is dat de zekering zeer snel doorbrandt zodra de SCR wordt geactiveerd.

Nu de kenmerken van de technologie volgens onderhavige vinding zijn uiteengezet, volgen 2 voorbeelden die de technologie volgens onderhavige vinding nader toelichten.

Opgemerkt wordt dat de technologie volgens onderhavige vinding talloze 35 uitvoeringsvormen kent en dat de voorbeelden als niet limiterende voorbeelden ter verdere toelichting van de technologie volgens onderhavige vinding worden genoemd.

7

Voorbeeld 1

Bij dit voorbeeld dient de schakeling in figuur 1 ter nadere toelichting van de technologie volgens onderhavige vinding. Een wisselspanning wordt gelijkgericht met diodebrug DB. Hierdoor ontstaat een wisselende gelijkspanning die, zoals in figuur 1 duidelijk zichtbaar is, 5 niet wordt afgevlakt middels een condensator. Deze wisselende gelijkspanning is via weerstand R2 werkzaam verbonden met zenerdiode D2. Transistor T1 wordt aangestuurd middels een stroom door R3 en R2 zolang de spanning over regeltransistor TR kleiner is dan de spanning over de zenerdiode D2. Als gevolg hiervan is de thyristor D1 in geleiding gedurende deze periode. Zodra de spanning over de regelstransistor TR groter dreigt te 10 worden dan de spanning over de zenerdiode, wordt transistor T1 gesperd met als gevolg dat de thyristor D1 wordt gesperd en condensator C1 niet meer wordt bijgeladen. Het nettoresultaat is dat de tijdsgemiddelde spanningval over transistor TR ongeveer gelijk is aan de spanning over zenerdiode D2. Door de spanning op punt P te regelen door gebruikmaking van een spanningsregelaar, bijvoorbeeld een schakeling gebaseerd op een 15 regelaar van het type LM317 of door gebruikmaking van een spanningsregelaar die middels een microcontroller en / of microprocessor wordt aangestuurd kan de spanning op punt A nauwkeurig worden ingesteld. Een essentieel voordeel dat toepassing van de schakeling in figuur 1 met zich meebrengt boven andere schakelingen is dat de laagspanning op punt A wordt verkregen zonder gebruikmaking van een 20 belastingsweerstand. In feite wordt de laagspanning ingesteld door automatisch de juiste dutycycle te laten ontstaan waarmee thyristor D1 in geleiding is om condensator C1 op te laden. Omdat nauwelijks elektrische energie wordt gedissipeerd in warmte wanneer D1 spert, is de schakeling in figuur 1 een efficiënte oplossing om uit een hoge wisselende gelijkspanning een lagere afgevlakte gelijkspanning te verkrijgen. Het voorbeeld in figuur 1 25 is een van de vele mogelijke configuraties waarmee uit een hoge wisselende gelijkspanning een gestabiliseerde laagspanning kan worden verkregen. De technologie volgens onderhavige vinding behelst het voeden van een microprocessor en / of een microcontroller en / of een oscillator door deze op de uit een hoge wisselende gelijkspanning verkregen laagspanning aan te sluiten. In het niet limiterende voorbeeld in 30 figuur 1 wordt de microprocessor en / of microcontroller en / of oscillator aangesloten op punt A. Desgewenst wordt de microprocessor en / of microcontroller en / of oscillator niet direct op punt A aangesloten maar wordt gebruik gemaakt van een tweede laagspanningsstabilisator die de laagspanning op punt A verder verlaagt naar een spanning waarop de microprocessor en / of microcontroller en / of oscillator werkt, zoals bijvoorbeeld 35 een spanning van 5.0 Volt in het geval dat de microcontroller van het type PIC16F88 is. Het kan namelijk bijzonder voordelig zijn om de spanning in punt A in te stellen op een waarde die hoger is dan 5.0 Volt. Voor de spanning in punt A wordt bij voorkeur een waarde van 8 circa 24 Volt (tussen 10 Volt en 30 Volt) gekozen. Door deze spanning vervolgens middels toepassing van een tweede spanningsregelaar verder te verlagen naar bijvoorbeeld 5 Volt worden 2 laagspanningen verkregen. De eerste en laagste laagspanning kan hierbij worden aangewend ter aansturing van een microprocessor en / of microcontroller terwijl de 5 tweede en minder lage laagspanning kan worden aangewend om een transistor en / of FET die wordt aangestuurd door de microprocessor en / of microcontroller van elektrische energie te voorzien. Bij voorkeur stuurt de microprocessor en / of microcontroller de transistor en / of FET rechtstreeks of in serie met een weerstand op de basis en / of de gate aan. De tweede minder lage laagspanning wordt werkzaam verbonden met optioneel 10 een weerstand, de collector en emitter van een transistor en / of optioneel een weerstand, de drain en de source van een FET. Op deze wijze wordt dankzij toepassing van de transistor en / of FET een aansturing verkregen voor een relais en / of een vermogenstransistor en / of een vermogens FET. Het is de vakman bekend dat rechtstreekste aansturing van een relais, een vermogenstransistor en / of een vermogens 15 FET door de microcontroller en / of de microprocessor veelal niet mogelijk is aangezien de stroom die een I/O uitgang van een microcontroller en / of microprocessor kan leveren begrensd is evenals de spanning die een microcontroller en / of microprocessor kan leveren. Het is de vakman eveneens bekend dat een vermogens FET bij voorkeur wordt aangestuurd met een spanning die hoger is dan 5 Volt, i.e., met een spanning die bij 20 voorkeur tussen 8 Volt en 20 Volt ligt.

De microcontroller en / of microprocessor wordt volgens de technologie van onderhavige vinding aangewend als aansturing van een schakelende voeding. Hiertoe schakelt de microcontroller en / of microprocessor alternerend bij voorkeur 2 NPN transistors aan en uit door de basis van de transistors met de uitgang van de microcontroller en / of 25 microprocessor te verbinden. De emitter van de transistors is met de massa verbonden en de collectors middels collectorweerstanden met de plus van de tweede en minder lage laagspanning. Door de elk van de collectors van de NPN transistors rechtstreeks of middels condensator en / of weerstand en / of spanningsdeler werkzaam te verbinden met een vermogenstransistor of een vermogens FET, kunnen deze vermogenstransistors of 30 vermogens FETs softwarematig middels de microcontroller worden aangestuurd. Kort gezegd worden de FETs of vermogenstransistors van de vermogensversterker middels de software in de microcontroller en / of microprocessor alternerend in- en uitgeschakeld. Door nu de FETs of vermogenstransistors werkzaam te verbinden met een transformator met middenaftakking door de middenaftakking werkzaam te verbinden met de plus van de 35 gelijkgerichte en eventueel afgevlakte hoogspanning en de FETs of vermogenstransistors elk met een spoeluiteinde en de massa te verbinden, wordt een softwarematig programmeerbare schakelende voeding volgens het push pull principe verkregen. De 9 transformator met middenaftakking is bij voorkeur een transformator met ferrietkem geschikt voor frequenties in het gebied van 1 kHz tot 1 GHz. Nog meer bij voorkeur is de transformator met ferrietkem geschikt voor frequenties in het gebied van 20 kHz tot 100 kHz. Volgens de technologie van onderhavige vinding wordt een secundaire spoel 5 aangewend om een vermogensbelasting van elektrische energie te voorzien. Tenminste een tweede secundaire spoel, die galvanisch gescheiden is van alle andere spoelen op de transformator wordt desgewenst aangewend om de functie van het opstartcircuit over te nemen zodra de schakelende voeding werkt.

Voorbeeld 2 10 Bij dit voorbeeld dient de schakeling in figuur 2 ter nadere toelichting van de technologie volgens onderhavige vinding. Een wisselspanning wordt gelijkgericht met diodebrug DB. Hierdoor ontstaat een wisselende gelijkspanning die, zoals in figuur 2 duidelijk zichtbaar is, in eerste instantie niet wordt afgevlakt middels een condensator. Thyristor D1 is werkzaam verbonden met de wisselende gelijkspanning en de gate van de thyristor is werkzaam 15 verbonden met een serieschakeling van tenminste een weerstand R1 en een condensator C1. De kathode van de thyristor is werkzaam verbonden met weerstand R2, zenerdiode D2 en buffercondensator C2. De werking van de schakeling in figuur 2 is als volgt:

Condensator R1 en C1 worden opgeladen door de wisselende gelijkspanning. Zodra de spanning over condensator C1 een grenswaarde overschrijdt gaat thyristor D1 in geleiding. 20 De thyristor blijft dan in geleiding tot de wisselende gelijkspanning over de kathode en anode van D1 beneden de grenswaarde komt waarbij D1 in geleiding kan blijven. Vanaf dat moment spert de thyristor tot het moment dat condensator C1 weer voldoende is opgeladen om de thyristor wederom te ontsteken. Belangrijke aspecten van de schakeling zijn dat de R1 en C1 ervoor zorgdragen dat er een faseverschil bestaat tussen de 25 wisselende gelijkspanning en de triggerspanning van de gate van de thyristor. Het is de vakman duidelijk dat dankzij dit faseverschil de dutycycle waarmee de schakeling buffercondensator C2 oplaadt nauwkeurig kan worden ingesteld. Diode D3 in figuur 2 heeft als functie om een situatie te creeren waarbij enerzijds aan de anodezijde van diode D3 sprake is van een wisselende gelijkspanning die noodzakelijk is om de thyristor naar 30 behoren te laten functioneren en anderzijds aan de kathodezijde van diode D3 een situatie te creeren waarbij middels condensator C3 een afgevlakte hoogspanning wordt verkregen. Voorbeeld 2 toont, eveneens als voorbeeld 1, eenduidig aan dat het mogelijk is om een schakeling te realiseren die een al dan niet wisselende hoge gelijkspanning zonder groot energieverlies om te zetten in een gestabiliseerde laagspanning.

35 Voorbeelden 1 en 2 kunnen als continue energiebron voor een belasting die op een laagspanning werkt worden toegepast waarbij deze laagspanning wordt opgewekt uitgaande van een veel hogere gelijkspanning of wisselende gelijkspanning. Een dergelijke 10 toepassing is uitermate geschikt voor het van energie voorzien van microcontrollers en / of microprocessors en / of oscillators die in schakelende voedingen als aansturende bouwstenen worden toegepast. Een dergelijke toepassing maakt nadrukkelijk deel uit van onderhavige vinding.

5 Meer bij voorkeur wordt de technologie volgens onderhavige vinding in het algemeen, en zoals beschreven in voorbeelden 1 en 2 in het bijzonder, toegepast om schakelende voedingen die zijn uitgerust met tenminste een scheidingstransformator op te starten waarna een secundaire wikkeling van de scheidingstransformator vervolgens de functie van het opstartdrcuit ovemeemt. Deze configuratie leidt niet alleen tot een nog hogere 10 energie-efficiency van de schakeling en dus minder ontwikkeling van warmte maar ook tot een nog grotere veiligheid van de schakeling. Opgemerkt wordt dat de aktieve componenten in figuur 1 en figuur 2 van de opstartschakeling desgewenst middels software en een uitgang van de microcontroller en / of microprocessor kunnen worden uitgeschakeld zodat de opstartschakeling continu uit staat. Als niet limiterend voorbeeld wordt het aan de 15 massa leggen van de gate van thyristor D1 in figuur 2 genoemd.

De schakelende voeding met scheidingstransformator, opstart en beveiliging zoals in deze aanvrage beschreven is uitermate geschikt voor het van energie voorzien van elektronische aansturingen van apparatuur voor de behandeling van water of waterbevattende media.

20 Niet limiterende voorbeelden van dergelijke apparatuur zijn UV desinfectiereaktoren, elektrolysereaktoren, AC desinfectiereaktoren, AC over DC desinfectiereaktoren, ultrasone desinfectiereaktoren, ozongenerators, elektromagnetische zenders ter desinfectie van water. Deze toepassingen maken nadrukkelijk deel uit van onderhavige vinding. Deze toepassingen vereisen voedingen die galvanisch gescheiden zijn van het lichtnet en een 25 aantal beveiligingen bevatten ter voorkoming dat water onder stroom kan komen te staan. Tegelijkertijd vereisen deze toepassingen compacte voedingen. Tot slot vereisen deze toepassingen dat de schakelende voeding qua functionaliteit softwarematig kan worden afgestemd op de eigenschappen van het te behandelen water of het waterbevattende medium. De technologie volgens onderhavige vinding voldoet aan al deze eisen.

30 1 038 1 5 8 35

Claims (11)

1. Schakelende voeding gekenmerkt door • tenminste een wisselspanning leverende eerste voedingsbron, • tenminste eerste gelijkrichtende middelen om de door de eerste 5 voedingsbron geleverde wisselspanning gelijk te richten, • tenminste een met de gelijkgerichte wisselspanning werkzaam verbonden eerste actieve component uit de groep van DIACs, thyristors, TRIACs, UJTs, • tenminste een met de eerste aktieve component werkzaam vertinden elektronische component of groep van elektronische componenten die de 10 eerste aktieve component triggert en daarmee inschakelt, • tenminste een met de aktieve component werkzaam verbonden eerste condensator die gedurende de periode dat de aktieve component is ingeschakeld wordt opgeladen • tenminste tweede gelijkrichtende middelen die in serie zijn geschakeld met 15 de eerste gelijkrichtende middelen en • tenminste een tweede condensator die werkzaam is verbonden met de tweede gelijkrichtende middelen, • tenminste een eerste belasting die tenminste werkzaam verbonden is met de eerste condensator en 20. een tweede belasting die tenminste werkzaam verbonden is met de tweede condensator waarbij • de tijdsgemiddelde spanning over de eerste condensator tenminste 10% lager is dan de tijdsgemiddelde spanning over de tweede condensator en • waarbij de eerste belasting tenminste uit een microprocessor en / of een 25 microcontroller en / of een microcomputer en / of een oscillator bestaat met als kenmerk dat • deze microprocessor en / of microcontroller en / of microcomputer en / of oscillator de vermogenstrap van de schakelende voeding direct of indirect aanstuurt 30. een scheidingstransformator gekenmerkt door • tenminste een eerste secundaire spoel die galvanisch gescheiden is van alle andere spoelen op de transformator en die werkzaam verbonden is met een belasting

2. Inrichting volgens conclusie 1 vermeerderd met tenminste een tweede secundaire 35 spoel op de scheidingstransformator waarbij deze tweede secundaire spoel na opstart van de schakelende voeding tenminste enige elektrische energie verschaft aan de microprocessor en / of microcontroller en / of microcomputer en / of 1038158 oscillator.

3. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies 1 en 2 waarbij de microprocessor en / of microcontroller en / of microcomputer de eerste aktieve component en daarmee de opstartschakeling softwarematig uitschakelt nadat de 5 schakelende voeding is opgestart.

4. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies 1 t/m 3 vermeerderd met een beveiliging tegen overbelasting van de schakelende voeding gekenmerkt door tenminste een van de volgende beveiligende middelen: • Een schakelende voedingstransformator met het kenmerk dat de spanning 10 van de extra secundaire spoel, die de spanning levert waarop de permanente aansturingsmiddelen, zoals gedefinieerd in de beschrijving, werken, inzakt wanneer de eerste schakelende voedingstransformator wordt overbelast met als gevolg is dat de microprocessor en / of microcontroller en / of oscillator niet meer van voldoende elektrische energie wordt voorzien om 15 de schakelende voeding aan te sturen waardoor de schakelende voeding uitvalt. • Een stroomspoel in serie met de primaire winding van de schakelende voedingstransformator, gevolgd door een gelijkrichter en een condensator ter verkrijging van een afgevlakte gelijkspanning die een maat is voor de 20 stroom die door de primaire wikkeling van de eerste schakelende voedingstransformator loopt, een analoog naar digitaalconverter die werkzaam verbonden is met een microprocessor en / of een microcontroller en / of een computer of die onderdeel uitmaakt van een microprocessor en / of microcontroller en / of een computer, software die het aan de analoog 25 naar digitaalconverter toegevoerde signaal automatisch interpreteerd en de dutycyle van het door het geheel van permanente aansturingsmiddelen en de eerste belasting geproduceerde signaal zodanig bijstelt dat de maximaal acceptabele tijdsgemiddelde stroom niet wordt overschreden. • Een stroomspoel in serie met een secundaire winding van de schakelende 30 voedingstransformator, bij voorkeur gevolgd door een gelijkrichter en een condensator ter verkrijging van een afgevlakte gelijkspanning die een maat is voor de stroom die door de betreffende secundaire wikkeling van de eerste schakelende voedingstransformator loopt, een analoog naar digitaalconverter die bij voorkeur werkzaam verbonden is met een 35 microprocessor en / of een microcontroller en / of een computer of die onderdeel uitmaakt van een microprocessor en / of microcontroller en / of een computer, software die het aan de analoog naar digitaalconverter toegevoerde signaal automatisch interpreteerd en de dutycyle van het door het geheel van permanente aansturingsmiddelen en de eerste belasting geproduceerde signaal zodanig bijstelt dat de maximaal acceptabele tijdsgemiddelde stroom niet wordt overschreden.

5. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies 1 t/m 4 waarbij de schakelende voeding wordt aangewend als aansturing van een UVC reaktor ter behandeling en / of desinfectie van water of media die tenminste voor 10% uit water bestaan.

5. Een zekering in enig elektrisch circuit van de schakelende voeding of in het circuit van enige belasting die op de schakelende voeding is aangesloten waarbij deze zekering in geval van kortsluiting of een vastgestelde te hoge stroom versneld wordt doorgebrand onder gebruikmaking van een SCR (silicon controlled rectifier zoals bijvoorbeeld een thyristor of triac).

6. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies 1 t/m 4 waarbij de 15 schakelende voeding wordt aangewend als aansturing van een elektrolysereaktor ter behandeling en / of desinfectie van water of media die tenminste voor 10% uit water bestaan.

7. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies 1 t/m 4 waarbij de schakelende voeding wordt aangewend als aansturing van een ozonreaktor ter 20 behandeling en / of desinfectie van water of media die tenminste voor 10% uit water bestaan.

8. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies 1 t/m 4 waarbij de schakelende voeding wordt aangewend als aansturing van een ultrasone reaktor ter behandeling en / of desinfectie van water of media die tenminste voor 10% uit water 25 bestaan.

9. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies 1 t/m 4 waarbij de schakelende voeding wordt aangewend als aansturing van een AC over DC elektrolysereaktor ter behandeling en / of desinfectie van water of media die tenminste voor 10% uit water bestaan.

10. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies 1 t/m 4 waarbij de schakelende voeding wordt aangewend als aansturing van een elektromagnetische zender ter behandeling en / of desinfectie van water of media die tenminste voor 10% uit water bestaan.

11. Werkwijze voor een schakelende voeding gekenmerkt door een inrichting zoals 35 omschreven in een van de voorgaande conclusies 1 t/m 10. 1 0 3 8 1 5 8