用于操作家用电器的电路布置
技术领域
本发明涉及用于操作家用电器的电路布置，特别涉及用于操作用于处理洗涤事项的家用电器的电路布置。
此处，词语“家用电器”理解为特指电设备，其优选具有可用于控制家用电器的自动程序流程并且优选包括门，例如像洗衣机、烘干机、洗涤烘干两用机、洗碗机、或者烹饪设备等等。
背景技术
用于操作家用电器的这种类型的电路布置是现有技术中已知的。已知的电路布置一般包括EMC主滤波器，通过该EMC主滤波器，可以保护公共供电网不受家用电器的干扰信号的影响。EMC表示电磁兼容性。这些特定的干扰信号是由于电刷激励家用电器的转子的结果而产生的。为了防止干扰信号传播进入到公共供电网，EMC网络滤波器通常具有连接网络插头电极(plug pole)的电容器、以及并联连接到该电容器(condenser)的分泄电阻器(bleeder resistor)。这是需要的，以为了当家用电器关断(switch off)时将残余电荷分泄到电容器中并因而防止操作人员经由网络插头电极受到电击。此处，对于高阻抗的分泄电阻器的需要关联有即使当家用电器关断时，也会发生大约70mW的功耗的弊端。
此外，已知的电路布置一般包括具有电源开关(power switch)的开关式供电装置(switch-mode power supply)，其通常布置在家用电器的控制面板中。特别是网络开关在控制面板中的布置导致将所有机器电流首先供应给控制面板并且从那里经由合适的模块来进行分配。因此，在电路布置的网络输入处直接布置EMC滤波器。
现今，所有制动器(换句话说例如泵、阀或者马达之类的安全性要求严格的用电设备(safety-critical consumer))，具体体现为当家用电器接通时将它们连接到公共供电网。启动使它们立即投入操作中。这是不利的，因为尽管关断了家用电器本身，但如果发生可能的对地短路，则还是接通了安全性要求严格的用电设备。
诸如洗衣机、烘干机或者洗涤烘干两用机之类的家用电器，一般包括用于锁合门的电接触元件。这种电接触元件现今用于确保当门锁合时才能向马达和/或安全性要求严格的用电设备供电。此处经由这个门的接触来供应马达电流，因而关联有就门闩(door catch)和电缆布线(cabling)的设计方面而言的弊端。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于操作家用电器的电路布置，其中通过很少的投入即可采用该方法，该方法确保能源有效以及因此更安全的家用电器操作。
依照根据权利要求1的特征的电路布置、根据权利要求11的特征的电路布置、以及根据权利要求15的特征的电路布置，来实现这个目的。
将根据本发明第一方面的电路布置具体体现为操作家用电器，特别是操作用于处理洗涤事项的家用电器。该电路布置包括将公共供电网的供电转换为直流供给电压的开关式供电装置，并且具有用于控制家用电器的过程的控制单元，将该控制单元连接到开关式供电装置，并且可以由直流供给电压来供给该控制单元。电路布置还具有EMC滤波器，其保护公共供电网不受家用电器的干扰信号的影响，其中，所述滤波器具有在公共供电网的相线电极(phase conductor pole)和中线电极(neutral conductor pole)之间连接的电容器、以及并联连接到电容器的分泄电阻器，其中，经由可由控制单元启动的开关，可以将电容器和分泄电阻器连接到中线电极上。
当家用电器关断时，该电路布置有利地实现了0瓦功耗。此外，这由此确保了：对家用电器的电源隔离不是像控制面板中具有机械电源开关的现有家用电器那样进行，而取而代之的是经由靠近EMC滤波器来布置的分离的开关来进行。因而还可以将电容器和相关联的分泄电阻器布置在电源隔离的下游，而没有使EMC滤波器的作用遭受不期望的劣化。
可以优选将开关式供电装置一方面直接连接到中线电极，而另一方面经由开关式供电装置开关连接到相线电极。特别地，将包括开关式供电装置开关的开关式供电装置并联连接到EMC滤波器，而可以使家用电器的操作人员特别是致动开关式供电装置开关。这意味着不像现有技术那样经由控制面板来馈送机器电流。
优选通过插入式设备，例如通过具有不同插入可能性的所谓的schuko插头，来将家用电器连接到公共供电网。旋转插入式设备使得中线电极和相线电极能够互换。这样的电极互换使得开关式供电装置一方面能够直接连接到相线电极，而另一方面能够经由开关式供电装置开关连接到中线电极。此外，本发明只描述了一个插头位置，然而相对应地互换电极也是有效的。这意味着相线变为中线，而中线变为相线。
在一个实施例中，将具有串联连接到泵上的泵开关的该泵，与电容器和分泄电阻器并联连接，而可以通过泵开关来将泵连接到供电的相线电极。将具有串联连接到加热器上的加热开关的该加热器优选并联连接到电容器和分泄电阻器，并可以通过加热开关来将加热器连接到公共供电网的相线电极。将具有串联连接到光源上的照明开关的、用于对桶(drum)内部进行照明的该光源优选并联连接到电容器和分泄电阻器，并可以通过照明开关来将光源连接到公共供电网的相线电极。这意味着可以将特别是诸如泵和加热器之类的安全性要求严格的组件，一方面通过开关，而另一方面通过加热开关和/或泵开关，来从公共供电网的两端分开。
根据一个实施例，将具有阀和具有用于控制阀的三端双向可控硅开关元件(triac)的阀单元并联连接到电容器和分泄电阻器，可以经由开关来将该阀单元连接到相线电极。将具有马达和用于控制马达的三端双向可控硅开关元件的马达单元优选并联连接到电容器和分泄电阻器，可以经由开关来将该马达单元连接到相线电极。特别地，将马达单元并联连接到阀单元，并可以通过共享的开关来将阀单元和马达单元一起连接到相线电极。可以优选通过与用于锁合家用电器的门的接触元件串联连接的控制元件来启动这个开关，并且当接触元件闭合时，可以通过控制单元来启动该控制元件。优选将控制元件设计为使用直流电流操作。有利地，这由此意味着可以将阀单元和马达单元这两个安全性要求严格的组件，一方面经由共享的开关，而另一方面经由将电容器和分泄电阻器连接到中线电极的开关，来从公共供电网的两端分开。此外，这确保如果家用电器的门锁合，马达单元和阀单元仅能在随后才被供电。而且，这确保了即使当门锁合时，也仅在必要的时候才接通马达单元和阀单元。因为用于锁合门的接触元件仅串联连接用于启动共享开关的控制元件，而共享开关被设计为使用直流电流操作，所以这意味着没有经由门闩供应马达电流。通过间接使用用于控制共享开关的接触元件，一方面可以使马达的布线回路(wiring loop)优化，而另一方面可以使门闩优化，而无需承受就安全方面而言的限制。
将根据本发明第二方面的电路布置具体体现为操作家用电器，特别是操作用于处理洗涤事项的家用电器。电路布置包括用于将公共供电网的供电转换为直流供给电压的开关式供电装置，并且具有用于控制家用电器的过程的控制单元，其中，将所述控制单元连接到开关式供电装置，并且可以由直流供给电压来供给所述控制单元，并且该电路布置具有用于锁合家用电器的门的电接触元件。此处可以经由电气开关，来将用于执行家用电器过程的安全性要求严格的用电设备连接到供电网，可以由与用于锁合门的电接触元件串联连接的第一控制元件来启动该电气开关，而将第一控制元件设计为使用直流电流操作，并且当接触元件闭合时，可以经由控制单元来致动第一控制元件。
有利地，这个开关布置，并且特别是将用于锁合门的电接触元件与用于启动电气开关的被设计为使用直流电流操作的第一控制元件进行串接的电路，意味着当家用电器的门锁合时，排他地向安全性要求严格的用电设备供电。此外，对于用于锁合门并且还用于控制电气开关的电接触元件的该间接使用，一方面使得用电设备的电缆布线回路优化，另一方面使得门闩优化，而无需承受就操作安全方面而言的限制。因此必须将门闩设计为排他地使用直流电流操作。
在一个实施例中，提供了特别是双极性晶体管或场效应晶体管(FET)的第二控制元件，将第二控制元件的控制连接与控制单元进行连接，经由控制单元可以控制流到第一控制元件的电流。这由此确保可以通过家用电器的控制单元，来特别可靠地控制将安全性要求严格的用电设备连接到公共供电网的电气开关。特别地，场效应晶体管确保电气开关的几乎无损耗的操作。
可以优选经由第三控制元件来启动用于锁合门的接触元件，当门闭合时由控制单元来启动该第三控制元件。出于安全方面的考虑，当闭合门时可以排他地控制第三控制元件，确保当门打开时电能不能提供给安全性要求严格的用电设备。
安全性要求严格的用电设备优选为马达、和/或计量流体的阀、和/或加热器、和/或泵。
将根据本发明第三方面的电路布置具体体现为操作家用电器，特别是操作用于处理洗涤事项的家用电器。电路布置包括用于将公共供电网的供电转换为直流供给电压的开关式供电装置，并且具有用于控制家用电器的过程的控制单元，其中，将所述控制单元连接到开关式供电装置并且可以由直流供给电压来供给所述控制单元，并且所述控制单元具有至少间接地连接到供电网的至少一个安全性要求严格的用电设备。一个基本思想是：通过可以由控制单元启动的开关，可以将至少一个安全性要求严格的用电设备相应连接到公共供电网的两端，而当家用电器关断时，将至少一个安全性要求严格的用电设备从供电网的两端断开。
话句话说，一个基本思想是：当家用电器关断时，至少一个安全性要求严格的用电设备从供电网的两个网络插头电极上(换句话说从供电网的相线电极和中线电极)保持断开。因而可以将两端连接理解为特指对网络电极的连接，而用电设备还可以具有进一步的信号输入和信号输出。词语“安全性要求严格的用电设备”此处理解为特指用电设备，其中，当家用电器关断时，对地短路的风险可能会导致无意地接通用电设备。电路布置有利地实现家用电器的特定安全操作。特别地，家用电器可以包括多个安全性要求严格的用电设备，而在这样的情况下，对于每个用电设备，可以一方面经由开关来连接到公共供电网，而另一方面经由共享的开关来特定地连接到中线电极。因此，可以确保两个阶段的供电，而仅在必要的时候才可以向安全相关的组件供电。当家用电器关断时安全相关的用电设备从公共供电网上的两电极隔离，确保了当家用电器关断时，如果发生对地短路，则不会有不希望的用电设备通电的情况发生。
至少一个安全性要求严格的用电设备优选为家用电器的马达、和/或阀、和/或加热器、和/或泵。
在一个实施例中，可以由与用于锁合家用电器的门的电接触元件串联连接的控制元件来启动一个开关，并且当接触元件处于闭合状态时可以由控制单元启动该控制元件。优选将控制元件设计为使用直流电流操作。通过具有用于锁合门的电接触元件的、可以启动一个开关的控制元件的这个串接电路，可以使得当门锁合时才排他地向安全性要求严格的用电设备供电。此外，用电设备从公共供电网上的两端断开确保即使当门锁合时，也仅在需要时才接通安全性要求严格的用电设备。因为用于锁合门的电元件是用于启动一个开关的控制回路的集成部分，所以没有通过接触元件引导机器电流。通过对于用于锁合门以及还用于启动开关的接触元件的这个间接使用，一方面使得用电设备的电缆布线回路优化，另一方面使得门闩优化。没有承受就安全方面而言的限制。特别地，使用直流电流操作的接触元件的设计能够实现门闩的成本降低和组件减少的设计。
当门闭合时可以优选由控制单元来启动用于锁合门的接触元件。由此确保当门闭合时才能通过接触元件来锁合门。
本发明另一方面所涉及的方法被设计为借助于电路布置，来操作家用电器，特别是操作用于处理洗涤事项的家用电器。此处的电路布置包括将公共供电网的供电转换为直流供给电压的开关式供电装置，并且具有用于控制家用电器的过程的控制单元，其中，将所述控制单元连接到开关式供电装置，并且可以由直流供给电压来供给该控制单元。EMC滤波器保护公共供电网不受来自家用电器的干扰信号的影响。此处EMC滤波器具有在供电网的相线电极和中线电极之间连接的电容器、以及并联连接到所述电容器的分泄电阻器，并且经由可由控制单元启动的开关，可以将电容器和分泄电阻器连接到中线电极上。
通过使用根据本发明的另一方面的方法，借助于电路布置，来操作家用电器，特别是操作用于处理洗涤事项的家用电器。此处电路布置包括将公共供电网的供电转换为直流供给电压的开关式供电装置，并且具有用于控制家用电器的过程的控制单元，其中，将所述控制单元连接到开关式供电装置，并且可以由直流供给电压来供给该控制单元。此外，提供用于锁合家用电器的门的电接触元件，而经由电气开关来将用于执行家用电器的过程的安全性要求严格的用电设备连接到供电网，可以由与用于锁合门的电接触元件串联连接的第一控制元件来启动该电气开关，而第一控制元件使用直流电流操作，并且当接触元件闭合时，由控制单元启动第一控制元件。
将根据本发明的另一方面的方法配置为借助于电路布置，来操作家用电器，特别是操作用于处理洗涤事项的家用电器。此处电路布置包括将公共供电网的供电转换为直流供给电压的开关式供电装置，并且具有用于控制家用电器的过程的控制单元，其中，将所述控制单元连接到开关式供电装置，并且可以由直流供给电压来供给该控制单元。将至少一个安全性要求严格的用电设备至少间接的连接到供电网。此处经由可以由控制单元启动的开关，来将至少一个安全性要求严格的用电设备连接到公共供电网的两端，而当家用电器处于关断状态时，将至少一个安全性要求严格的用电设备从公共供电网的两端断开。
将根据本发明第一、第二或第三方面的电路布置的有利实施例看作是本发明其它相应方面的电路布置的有利实施例。相同的情况还应用到本发明其它方面的电路布置。将电路布置的有利实施例看作是方法的有利实施例。
附图说明
基于附图，通过接下来的优选的示例性实施例的描述来阐明本发明的进一步的优点、特征和细节。
唯一的附图示出了用于操作家用电器的电路布置，特别是用于操作用于处理洗涤事项的家用电器的电路布置，基于该附图来阐述本发明的各个方面。
具体实施方式
家用电器可以为洗衣机、烘干机或者洗涤烘干两用机。
电路布置包括输入1，其经由两个网络插头电极，即相线电极2和中线电极3来连接到公共供电网。具体为230V的供电UN因而存在于相线电极2和中线电极3之间。
电路布置具有在输入1处布置的EMC滤波器，其任务是保护公共供电网不受家用电器的干扰信号的影响。为此，EMC滤波器具有两个节流阀4、5，其将相线电极2连接到在滤波器端的相线电极2a，和/或将相线电极3连接到在滤波器端的相线电极3a。此外，EMC滤波器具有将相线电极2耦合到保护性线电极(protective conductor pole)6的第一Y-电容器7，以及将中线电极3耦合到保护性线电极6的第二Y电容器8。此外，EMC包括并联连接到输入1的电容器9，以及并联连接到电容器9的分泄电阻器10。
在电路端的相线电极2’与在电路端的中线电极3’之间连接EMC滤波器的电容器9和分泄电阻器10。此外经由电气开关11将在电路端的中线电极3’连接到在滤波器端的中线电极3a。这个开关11使EMC滤波器的电容器9和分泄电阻器10能够连接到公共供电网。
电路布置包括具有泵开关13的泵12，将它们并联连接到电容器9和/或分泄电阻器10。此外，将具有照明开关15的、用于对家用电器的桶内部进行照明的光源14同样地并联于电容器9和分泄电阻器10来布置。此外，为加热器16设置串联连接到其上的加热开关17，将它们与电容器9和分泄电阻器10并联连接。在这个情况下将加热器10和泵12看作是安全性要求严格的用电设备。这里应当注意将所有上述的用电设备12、14、16连接到相应开关13、15、17，以便可以将用电设备的两端一方面经由电气开关11、而另一方面经由相应的开关13、15、17，来连接到公共供电网。
电路布置包括开关式供电装置18，通过该开关式供电装置18，将供电UN转换为直流供给电压，在这个情形中该直流供给电压为5和/或9伏。开关式供电装置18具有输入19，其一方面经由开关式供电装置开关20连接到在滤波器端的相线电极2a，而另一方面连接到在滤波器端的中线电极3a。此处在家用电器的控制面板中布置开关式供电装置开关20，并且可以由家用电器的操作人员来致动开关式供电装置开关20。
此外，电路布置包括特别是微处理器的控制单元21，其通过开关式供电装置18的直流供给电压来供给，该直流供给电压当前为5伏。将控制单元21具体体现为控制家用电器的过程。控制单元21具有DC状态输入22(“门闭合”)、DL状态输入23(“门锁合”)、输入24(L状态输入)和开/关状态输入25。此外，将控制单元21连接到电阻器27的控制端子26，而电阻器27还具有两个连接极28、29。如果经由控制端子26由控制单元21控制电阻器27，则电流流过控制极28、29。还可以将控制极28连接到用于启动电气开关11的控制元件30。如果电阻器27的控制极28、29短路，则启动电气开关11。由此通过控制单元21确保布置在输入1上的电气开关11的启动。
此外，经由第二晶体管31的控制端子32，将控制单元21连接到第二晶体管31。第二晶体管31还包括两个连接极33、34，当控制单元21经由控制端子32启动电阻器31时，连接极33、34短路。一方面经由控制元件35(L-控制元件)，将第二电阻器31的一个连接极33连接到用于锁合家用电器的门的电DL接触元件36，而另一方面将电DL接触元件36连接到由交换式供电装置18生成的直流供给电压，在这个情形中该直流供给电压为9伏。如果用于锁合门的DL接触元件36为闭合并且第二晶体管31启动，则直流电流过控制元件35和两个连接极33、34。为了能够识别门的锁合状态，将DL接触元件36经由DL状态线37连接到控制单元21的DL状态输入23。如果门是锁合的，则控制单元21接收就DL接触元件36的工作电平而言所估计的信号。
电路布置还包括DC接触元件38，当门闭合时该DC接触元件38闭合。将DC接触元件38与用于启动DL接触元件36的DL控制元件39、与开关40以及与三端双向可控硅开关元件41串联连接。此处应当注意将DC接触元件38、DL控制元件39、开关40和三端双向可控硅开关元件41并联连接到电容器9和分泄电阻器10。此外，将开关40连接到控制单元21的DL输出42并且将三端双向可控硅开关元件41经由其控制极41a连接到控制单元21的控制输出43。为了能够识别门的闭合状态，将DC接触元件38经由DC状态线44连接到控制单元21的DC状态输入22。
电路布置还具有包括阀45和三端双向可控硅开关元件46的阀单元，以及具有包括马达47和三端双向可控硅开关元件48的马达单元。在这种情况下将马达47和阀45看作是安全性要求严格的用电设备。将马达单元以及阀单元这二者一个并联连接到另外一个，并且都并联连接到电容器9和分泄电阻器10，而经由开关49(L-开关)来将这两个单元连接到在电路端的相线电极2’。此处可以由控制元件35来启动开关49，并且因而当门锁合时，可以排他地启动开关49。为了识别开关49的闭合状态，经由线50(L状态线)来将开关49连接到控制单元21的输入24。如果开关49闭合，则控制单元21获取就开关49的工作位置而言所估计的信号。
这里应当提及的是电路布置还可以进一步包括诸如加热器51和/或UM/AC马达的操作电路52之类的用电设备，可以将加热器51例如用于洗涤烘干两用机。
在下面更详细地描述电路布置的功能。如果由操作人员闭合开关式供电装置20，则将供电UN呈现于开关式供电装置20的输入19处。此时为控制单元21提供直流供给电压，在这个情形中该直流供给电压为5伏。此刻控制单元21可以经由控制端子26来致动电阻器27，以便通过控制元件30来闭合电气开关11。在这种情况下将电气开关11具体体现为与控制元件30相关联的继电器。
此刻可以根据需要，通过启动泵开关13、照明开关15和/或加热器开关17，来接通为用电设备的泵12、光源14和加热器16。例如可以对家用电器的桶内部进行照明。如果门闭合，则由控制单元21经由DC状态线44所识别的DC接触元件38闭合。此时经由控制单元21的输出42来闭合开关40，并且经由三端双向可控硅开关元件41的控制端子41a来启动三端双向可控硅开关元件41。因而DL接触元件36经由相关联的DL控制元件39来闭合以锁合门。在这个情况中将DL接触元件36与DL控制元件39具体体现为双稳态继电器。如果经由三端双向可控硅开关元件41使DL控制元件39受到电流脉冲，则DL接触元件36闭合。此刻控制单元21经由DL状态线37在DL状态单元上接收信号，该DL状态线37指示DL控制元件36的闭合位置。
为了能够开始家用电器的过程，例如为了能够启动马达单元和/或阀单元，此刻由控制单元21经由第二晶体管31的控制端子32来启动第二晶体管31。因而直流电流过端极33、34，并且流过控制元件35和DL接触元件36来锁合门。因而开关49闭合，而此时控制单元21经由输入24和相关联的线50来接收就开关49的操作状态而言所估计的信号。如果开关49闭合，则提供了经由三端双向可控硅开关元件48来向马达47供电、和/或经由相关联的三端双向可控硅开关元件46来向阀45供电的可能性。
如果终止了过程，则电气开关11和开关49打开，并且将所有的用电设备从公共供电网的两端分开。
由于当家用电器关断时，通过电气开关11从公共供电网上断开分泄电阻器10，因而当特征为关断时本电路布置具有0瓦特功耗。这是通过下述方式实现的：从家用电器的供给上进行电源隔离并不是通过控制面板中的机械电源开关来实现的，而是通过靠近EMC滤波器的电气开关11来实现的。因而可以将电容器9和分泄电阻器10放置在网络分离器后面，且没有不可接受地负面影响到EMC滤波器的作用。
此外，当家用电器关断时，将所有安全性要求严格的组件从公共供电网的两端分开。这样由此确保如果发生对地短路，没有与安全相关的用电设备被无意地接通。一方面在电气开关11后面的单个用电设备的布置以及对于电源隔离的相应电路的使用确保了当关断时所有用电设备也与公共供电网保持分开。
两个阶段的供电保证仅在必要的时候才能向安全相关的组件供电。电气开关11的引入确保当门锁合时只接通例如马达的供电。此外当门锁合时才能供给电源。
通过使用上述电路布置，实现了所连接的电源组件的最优化的电源。因此不经由控制面板来路由机器电流，这是通过如下方式确保的：将开关式供电装置开关20直接置放到家用电器的电源输入附近。因而，根据成本和EMC的干扰，还可以使得机器电流引导的电缆布线回路最小化。
此外，电路布置防止马达电流经由门闩来被路由。通过用于控制开关49的DL接触元件36的间接使用，可以使马达电缆布线回路和门闩这两方面最优化，而没有承受就安全方面而言的限制。