BR112015017625B1 - Módulo protetor para um suprimento de alimentação de uma unidade de comunicação em barramento, suprimento de alimentação, e, sistema de comunicação em barramento para um sistema de distribuição de energia - Google Patents
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Abstract
módulo protetor para um suprimento de alimentação de uma unidade de comunicação em barramento, suprimento de alimentação, e, sistema de comunicação em barramento para um sistema de distribuição de energia. é descrito um módulo protetor para um suprimento de alimentação de uma unidade de comunicação em barramento, o módulo protetor compreendendo (a) um terminal de entrada (111, 21 1, 311a, 311b, 311c) para conectar em uma unidade de suprimento de alimenta á?o (105, 205, 305a, 305b, 305c) que é composta pela unidade de comunicação em barramento, (b) um terminal de entrada/saída (112, 212, 312a, 312b, 312c) para conectar em uma segunda unidade de suprimento de alimentação que é externa unidade de comunicação em barramento, (c) um terminal de saída (113, 213, 313a, 313b, 313c) para prover suprimento de alimentação para a unidade de comunicação em barramento e (d) uma unidade de relé (110, 210, 310a, 310b, 310c) adaptada para (i) isolar o terminal de entrada (111, 211, 311a, 311b, 311c) do terminal de saída no caso em que uma voltagem no terminal de entrada (111, 211, 311a, 311b, 311c) estiver acima de um primeiro valor limite superior ou abaixo de um primeiro v alor limite inferior, e para (ii) isolar o terminal de entrada/saída (112, 212, 3 12a, 312b, 312c) do terminal de saída (113, 213, 313a, 313b, 313c) no caso em que uma voltagem no terminal de entrada/saída (112, 212, 312a, 312b, 312c) estiver acima de um segundo valor limite superior. adicionalmente, é descrito um suprimento de alimentação para uma unidade de comunicação embarramento e um sistema de comunicação em barramento.
Description
[001] A presente invenção se refere ao campo do suprimento de alimentação para sistemas de comunicação em barramento isolado, em particular, o suprimento de alimentação para sistemas de distribuição de energia submarinos que utilizam comunicação em barramento CAN (rede de área do controlador).
[002] Em sistemas de comunicação em barramento, tal como um barramento CAN, isolamento galvânico do barramento pode ser exigido nos casos em que, por exemplo, as diferentes placas (que comunicam por meio do barramento) tiverem diferentes potenciais de terra ou a terra contiver uma quantidade perturbadora de ruído em alta frequência. Tal isolamento galvânico exige um suprimento de alimentação isolado para o sistema de comunicação em barramento. Entretanto, se o suprimento de alimentação isolado em uma placa em particular avariar, a comunicação em barramento desta placa em particular falhará. Para reduzir o risco de falha na comunicação em barramento, cada placa pode ser equipada com dois suprimentos de alimentação isolados de maneira tal que, se um falhar, o outro pode manter a operação do sistema de comunicação em barramento. Uma outra abordagem conhecida é prover uma placa com dois suprimentos de alimentação isolados e permitir que estes provejam energia para as placas restantes por meio de fiação apropriada. Em ambos os casos, a confiabilidade é melhorada em um fator de 2, isto é, de Rel para 2 * Rel (em que Rel denota a confiabilidade de um único suprimento de alimentação).
[003] Entretanto, em algumas aplicações que envolvem um sistema de comunicação em barramento, tais como sistemas de distribuição de energia submarinos para instalações de extração de petróleo e gás, é altamente indesejável, se for possível, reparar ou substituir um suprimento de alimentação isolado defeituoso. É desejável desenhar as acima mencionadas aplicações para ter um ciclo de vida útil de 20 anos ou mais. Isto somente pode ser alcançado com um sistema de suprimento de alimentação altamente confiável para a comunicação em barramento.
[004] Assim, pode haver uma necessidade de um sistema de suprimento de alimentação isolado altamente confiável para unidades de comunicação em barramento.
[005] Esta necessidade pode ser satisfeita pelo assunto em questão de acordo com as reivindicações independentes. Modalidades vantajosas da presente invenção são descritas pelas reivindicações dependentes.
[006] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é provido um módulo protetor para um suprimento de alimentação de uma unidade de comunicação em barramento, o módulo protetor compreendendo (a) um terminal de entrada para conectar em uma unidade de suprimento de alimentação que é composta pela unidade de comunicação em barramento, (b) um terminal de entrada/saída para conectar em uma linha de suprimento de alimentação que é externa à unidade de comunicação em barramento, e (c) um terminal de saída para prover suprimento de alimentação para o módulo de comunicação em barramento, em que tanto o terminal de entrada quanto o terminal de entrada/saída são conectados no terminal de saída, de maneira tal que a energia possa ser suprida para a unidade de comunicação em barramento a partir tanto da unidade de suprimento de alimentação quanto da linha de suprimento de alimentação e de maneira tal que a energia possa ser suprida da unidade de suprimento de alimentação para a linha de suprimento de alimentação, o módulo protetor compreendendo adicionalmente (d) uma unidade de relé adaptada para (i) isolar o terminal de entrada do terminal de saída no caso em que uma voltagem no terminal de entrada estiver acima de um primeiro valor limite superior ou abaixo de um primeiro valor limite inferior, e para (ii) isolar o terminal de entrada/saída do terminal de saída no caso em que uma voltagem no terminal de entrada/saída estiver acima de um segundo valor limite superior, em que o primeiro valor limite superior e o segundo valor limite superior correspondem à voltagem no terminal de saída ser igual a uma máxima voltagem de operação da unidade de comunicação em barramento, e em que o primeiro valor limite inferior corresponde à voltagem no terminal de saída ser igual a uma mínima voltagem de operação da unidade de comunicação em barramento.
[007] Este aspecto da invenção é com base na ideia de que a unidade de suprimento de alimentação (interna) é isolada do terminal de saída no caso em que a unidade de suprimento de alimentação provê uma voltagem que não fica entre o primeiro limite inferior e o primeiro limite superior enquanto a conexão na linha de suprimento de alimentação (externa) é mantida desde que a segunda linha de suprimento de alimentação não proveja uma voltagem muito alta (acima do segundo limite superior). Desse modo, desde que tanto a unidade de suprimento de alimentação quanto a linha de suprimento de alimentação estejam funcionando corretamente, elas podem, ambas, prover suprimento de alimentação para a unidade de comunicação em barramento. Entretanto, se a unidade de suprimento de alimentação interna falhar, isto é, produzir voltagem muito alta ou muito baixa, ela é isolada do terminal de saída e a linha de suprimento de alimentação pode prover o suprimento de alimentação necessário para a unidade de comunicação em barramento e vice- versa. Desse modo, caso a unidade de suprimento de alimentação interna da unidade de comunicação em barramento falhe, o suprimento de alimentação para a unidade de comunicação em barramento pode ser mantido pela linha de suprimento de alimentação externa. Além do mais, desde que a unidade de suprimento de alimentação esteja funcionando apropriadamente, ela pode prover suprimento de alimentação para uma outra unidade de comunicação em barramento por meio da linha de suprimento de alimentação.
[008] No presente contexto, o termo "unidade de comunicação em barramento" pode, em particular, denotar um circuito eletrônico para comunicar com outros circuitos eletrônicos por meio de uma conexão de barramento.
[009] No presente contexto, o termo "isolar" pode, em particular, denotar isolar eletricamente, isto é, desconectar.
[0010] O primeiro valor limite superior e o segundo valor limite superior são escolhidos para garantir que a voltagem no terminal de saída não exceda uma máxima voltagem de operação da unidade de comunicação em barramento. Em uma modalidade exemplar, a máxima voltagem de operação da unidade de comunicação em barramento é cerca de 6 V.
[0011] O primeiro valor limite superior pode ser idêntico ao, ou diferente do, segundo valor limite superior.
[0012] O primeiro valor limite inferior é escolhido para garantir que a voltagem no terminal de saída não caia abaixo de uma mínima voltagem de operação da unidade de comunicação em barramento. Em uma modalidade exemplar, a mínima voltagem de operação da unidade de comunicação em barramento é de cerca de 4,9 V.
[0013] De acordo com uma modalidade da invenção, a unidade de relé compreende um primeiro fusível arranjado entre o terminal de entrada e o terminal de saída, e um segundo fusível arranjado entre o terminal de entrada/saída e o terminal de saída.
[0014] O primeiro fusível é preferivelmente adaptado para interromper a conexão elétrica entre o terminal de entrada e o terminal de saída em decorrência de uma corrente elétrica predeterminada que flui através do primeiro fusível. Em uma modalidade exemplar, a corrente predeterminada é de cerca de 250 mA.
[0015] Similarmente, o segundo fusível é preferivelmente adaptado para interromper a conexão elétrica entre o terminal de entrada/saída e o terminal de saída em decorrência de uma corrente elétrica predeterminada que flui através do segundo fusível. Em uma modalidade exemplar, a corrente predeterminada é de cerca de 250 mA.
[0016] De acordo com uma modalidade adicional da invenção, a unidade de relé compreende adicionalmente um componente arranjado entre o terminal de saída e um terminal de aterramento e adaptado para condução quando uma voltagem no terminal de saída exceder um valor limite predeterminado.
[0017] O limite de voltagem predeterminado, preferivelmente, corresponde à máxima voltagem de operação da unidade de comunicação em barramento. Assim, quando a voltagem no terminal de saída alcançar a máxima voltagem de operação da unidade de comunicação em barramento, o componente inicia a condução. Neste momento, se a voltagem no terminal de entrada estiver fazendo com que a voltagem de saída exceda o limite predeterminado, isto é, se a voltagem no terminal de entrada exceder o primeiro limite superior, uma corrente começará a fluir através do primeiro fusível. Depois de uma pequena quantidade de tempo, a corrente fará com que o primeiro fusível queime e desconecte. Similarmente, se a voltagem no terminal de entrada/saída estiver fazendo com que a voltagem de saída exceda o limite predeterminado, isto é, se a voltagem no terminal de entrada/saída exceder o segundo limite superior, uma corrente começará a fluir através do segundo fusível. Depois de uma pequena quantidade de tempo, a corrente fará com que o segundo fusível queime e desconecte.
[0018] De acordo com uma modalidade adicional da invenção, o componente é um diodo Zener.
[0019] O diodo Zener é preferivelmente dimensionado para garantir que, antes que o valor limite predeterminado seja alcançado, isto é, antes que o máximo nível de voltagem de operação da unidade de comunicação em barramento seja alcançado, o diodo Zener conduza corrente suficiente para que o(s) fusível(is) interrompa(m) o circuito. Adicionalmente, o diodo Zener também é, preferivelmente, dimensionado de maneira tal que ele não afete a consumo de voltagem ou corrente em níveis nominais, isto é, durante a operação normal do módulo.
[0020] De acordo com uma modalidade adicional da invenção, a unidade de relé compreende adicionalmente um resistor arranjado entre o terminal de entrada/saída e o terminal de saída.
[0021] Nesta modalidade, o resistor serve ao propósito de limitar a contribuição da linha de suprimento de alimentação externa no caso em que tanto a unidade de suprimento de alimentação quanto a linha de suprimento de alimentação estiverem operando corretamente.
[0022] A resistência do resistor pode ser escolhida em consideração do nível de voltagem desejado, das tolerâncias da unidade de comunicação em barramento e da resistência do segundo fusível. Em uma modalidade, o tgukuVqt rqfg Vgt. rtgfgtkxgnogpVg. woc tgukuVêpekc fg egtec fg 2.7 Q.
[0023] De acordo com uma modalidade adicional da invenção, a unidade de relé compreende adicionalmente um diodo de entrada arranjado entre o terminal de entrada e o terminal de saída.
[0024] O diodo de entrada é adaptado para condução, desde que a unidade de suprimento de alimentação proveja voltagem suficiente para manter a voltagem no terminal de entrada acima do primeiro valor limite inferior, e para isolamento no caso em que a voltagem provida pela unidade de suprimento de alimentação cair até um nível que faz com que a voltagem no terminal de entrada caia abaixo do primeiro valor limite de entrada. Desse modo, o diodo de entrada permite que diversas saídas de energia sejam conectadas em conjunto.
[0025] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é provida um suprimento de alimentação para uma unidade de comunicação em barramento, o suprimento de alimentação compreendendo (a) um módulo protetor de acordo com o primeiro aspecto ou qualquer uma das modalidades expostas, e (b) uma unidade de suprimento de alimentação conectada no terminal de entrada do módulo protetor.
[0026] Este aspecto da invenção é com base na ideia de que a unidade de suprimento de alimentação (interna) é isolada do terminal de saída no caso em que a unidade de suprimento de alimentação prover uma voltagem que não fica entre o primeiro limite inferior e o primeiro limite superior enquanto a conexão na linha de suprimento de alimentação (externa) for mantida desde que a linha de suprimento de alimentação não proveja uma voltagem muito alta (acima do segundo limite superior). Desse modo, se a unidade de suprimento de alimentação interna falhar, o suprimento de alimentação para a unidade de comunicação em barramento pode ser mantido pela linha de suprimento de alimentação externa.
[0027] De acordo com uma modalidade adicional da invenção, a unidade de suprimento de alimentação é uma unidade de suprimento de alimentação galvanicamente isolada.
[0028] No presente contexto, o termo "unidade de suprimento de alimentação galvanicamente isolada" pode denotar preferivelmente uma unidade de suprimento de alimentação que é eletricamente isolada de sistema de circuitos diferente da unidade de comunicação em barramento para a qual supõe-se que ela provê suprimento de alimentação. Por exemplo, a unidade de suprimento de alimentação e a unidade de comunicação em barramento podem ser montadas em uma placa de circuito que contém adicionalmente sistema de circuitos de comutação para um sistema de distribuição de energia submarino, em cujo caso não há conexão elétrica entre a unidade de suprimento de alimentação e a unidade de comunicação em barramento em um lado e o sistema de circuitos de comutação no outro lado. Qualquer transmissão de sinal entre o sistema de circuitos de comutação e a unidade de comunicação em barramento ocorrerá usando dispositivo não elétrico, tal como transmissão ótica ou magnética.
[0029] De acordo com um terceiro aspecto da invenção, é provido um sistema de comunicação em barramento para um sistema de distribuição de energia, tal como um sistema de distribuição de energia submarino, o sistema de comunicação em barramento compreendendo uma pluralidade de unidades de comunicação em barramento interconectadas e uma linha de suprimento de alimentação, em que cada unidade de comunicação em barramento compreende um suprimento de alimentação de acordo com o segundo aspecto ou as modalidades expostas deste, e em que o terminal de entrada/saída do relé protetor de cada suprimento de alimentação é conectado na linha de suprimento de alimentação.
[0030] Este aspecto da invenção é com base na ideia de que, pela conexão do terminal de entrada/saída do módulo protetor de todos os suprimentos de alimentação para uma linha de suprimento de alimentação comum, cada suprimento de alimentação será capaz de prover o suprimento de alimentação prescrito mesmo se a unidade de suprimento de alimentação interna do suprimento de alimentação falhar. Mais especificamente, no caso em que a unidade de suprimento de alimentação interna falhar, o suprimento de alimentação pode ser provido a partir da linha de suprimento de alimentação comum.
[0031] Desse modo, no caso de N unidades de comunicação em barramento interconectadas, uma confiabilidade de N * Rel pode ser alcançada, em que Rel é a confiabilidade de uma única unidade de suprimento de alimentação. Em outras palavras, as N unidades de comunicação em barramento receberão o suprimento de alimentação necessário, desde que pelo menos uma das unidades de suprimento de alimentação esteja funcionando corretamente.
[0032] De acordo com uma modalidade adicional da invenção, a pluralidade de unidades de comunicação em barramento interconectadas é uma pluralidade de unidades de comunicação em barramento CAN interconectadas.
[0033] No presente contexto, o termo "barramento CAN" denota um barramento da Rede de Área do Controlador, isto é, um padrão de barramento que foi originalmente desenvolvido para aplicações automotivas, mas que também é usado em muitas outras aplicações, por exemplo, equipamento de automação industrial e médica, em que inúmeros microcontroladores ou dispositivos podem comunicar uns com os outros sem um computador hospedeiro usando o protocolo com base em mensagem do padrão CAN.
[0034] Percebe-se que modalidades da invenção foram descritas em relação a diferentes assuntos em questão. Em particular, algumas modalidades foram descritas em relação às reivindicações do tipo de método, enquanto que outras modalidades foram descritas em relação às reivindicações do tipo de aparelho. Entretanto, versados na técnica vão inferir a partir do exposto e da seguinte descrição que, a menos que de outra forma indicado, além de qualquer combinação de recursos que pertencem a um tipo de assunto em questão, também, qualquer combinação de recursos relacionados a diferentes assuntos em questão, em particular, combinações de recursos das reivindicações do tipo de método e recursos das reivindicações do tipo de aparelho, é parte da divulgação deste documento.
[0035] Os aspectos definidos anteriormente e aspectos adicionais da presente invenção ficam aparentes a partir dos exemplos de modalidades a serem descritos a seguir, e são explicados em relação aos exemplos de modalidades. A invenção será descrita com mais detalhes a seguir em relação aos exemplos de modalidades. Entretanto, é explicitamente notado que a invenção não é limitada às modalidades exemplares descritas.Breve Descrição dos Desenhos
[0036] A figura 1 mostra um diagrama esquemático de um suprimento de alimentação de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[0037] A figura 2 mostra um diagrama detalhado de um suprimento de alimentação de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[0038] A figura 3 mostra um diagrama esquemático de um sistema de suprimento de alimentação para um sistema de comunicação em barramento de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[0039] A ilustração do desenho é esquemática. Percebe-se que, em diferentes figuras, elementos similares ou idênticos são providos com os mesmos sinais de referência ou com sinais de referência que diferem apenas no primeiro dígito.
[0040] A figura 1 mostra um diagrama esquemático de um suprimento de alimentação de acordo com uma modalidade da presente invenção. O suprimento de alimentação compreende uma unidade de suprimento de alimentação 105 e um módulo protetor para uma unidade de comunicação em barramento. A unidade de suprimento de alimentação 105 (no lado do barramento) e o módulo protetor são conectados em um potencial de aterramento comum.
[0041] A unidade de suprimento de alimentação 105 é uma unidade de suprimento de alimentação isolada, isto é, a unidade de suprimento de alimentação 105 é galvanicamente isolada de outro sistema de circuitos eletrônico ou elétrico localizado na mesma placa de circuito ou outro local (não mostrado). A unidade de suprimento de alimentação isolada 105 é desenhada para prover suprimento de alimentação para uma unidade de comunicação em barramento, tal como um módulo de barramento CAN (não mostrado).
[0042] O módulo protetor compreende uma unidade de relé 110, um terminal de entrada 111, um terminal de entrada / saída 112 e um terminal de saída 113. O terminal de entrada 111 é conectado em uma saída da unidade de suprimento de alimentação 105. O terminal de entrada / saída 112 é adaptado para ser conectado em uma linha de suprimento de alimentação externa, tal como uma linha de suprimento de alimentação comum (da forma explicada adicionalmente a seguir), a fim de receber energia a partir de um suprimento de alimentação externo ou para prover suprimento de alimentação para outras unidades. O terminal de saída 113 é adaptado para ser conectado em uma unidade de comunicação em barramento (não mostrada) a fim de prover para a mesma um suprimento de alimentação.
[0043] A unidade de relé 110 é adaptada para conectar tanto o terminal de entrada 111 quanto o terminal de entrada / saída 112 no terminal de saída 113 a fim de prover o suprimento de alimentação desejada para a unidade de comunicação em barramento. Além do mais, a unidade de relé 110 é adaptada para isolar o terminal de entrada 111 do terminal de saída 113 e do terminal de entrada / saída 112 no caso em que uma voltagem no terminal de entrada 111 estiver fora de uma faixa predeterminada, isto é, acima de um valor limite superior ou abaixo de um valor limite inferior. Ainda adicionalmente, a unidade de relé 110 é adaptada para isolar o terminal de entrada / saída 112 do terminal de saída 113 no caso em que uma voltagem no terminal de entrada / saída 112 exceder um valor limite. Em outras palavras, a unidade de relé 110 funciona para interromper a conexão entre a saída da unidade de suprimento de alimentação 105 e o terminal de saída 113 se a unidade de suprimento de alimentação 105 prover uma voltagem que não está na faixa predeterminada enquanto a conexão entre o terminal de saída 113 e a linha de suprimento de alimentação externa por meio do terminal de entrada/saída 112 for mantida desde que tal suprimento de alimentação externo não proveja uma voltagem que é muito alta.
[0044] Desse modo, desde que tanto a unidade de suprimento de alimentação interna 105 quanto o suprimento de alimentação externo (não mostrada) estejam funcionando corretamente, elas podem prover, ambas, suprimento de alimentação para a unidade de comunicação em barramento por meio do terminal de saída 113. Além do mais, desde que a unidade de suprimento de alimentação interna 105 esteja funcionando corretamente, ela também pode prover suprimento de alimentação para outras unidades de comunicação em barramento por meio do terminal de entrada / saída 112. Entretanto, se a unidade de suprimento de alimentação interna 105 falhar, isto é, produzir uma voltagem que é muito alta ou muito baixa, ela é isolada do terminal de saída 113 e o suprimento de alimentação para a unidade de comunicação em barramento será provido pelo suprimento de alimentação externo, e vice-versa.
[0045] A figura 2 mostra um diagrama de circuito detalhado de um suprimento de alimentação de acordo com uma modalidade da presente invenção. Como na figura 1, o suprimento de alimentação compreende uma unidade de suprimento de alimentação 205 e um módulo protetor para uma unidade de comunicação em barramento. Novamente, a unidade de suprimento de alimentação 105 (no lado do barramento) e o módulo protetor são conectados em um potencial de aterramento comum.
[0046] Mais especificamente, a figura 2 mostra como a funcionalidade da unidade de relé 210 pode ser obtida de acordo com uma modalidade da invenção. Da forma mostrada, um diodo de entrada 218 e um primeiro fusível 214 são conectados em série entre o terminal de entrada 211 e o terminal de saída 213. Adicionalmente, um resistor 217 e um segundo fusível 215 são conectados em série entre o terminal de entrada / saída 212 e o terminal de saída 213. Finalmente, um diodo Zener 216 e um capacitor 219 são providos em paralelo entre o terminal de saída 213 e o potencial de aterramento comum do suprimento de alimentação.
[0047] O diodo de entrada 218 serve apenas para permitir que corrente flua a partir da unidade de suprimento de alimentação isolada 205 na direção do terminal de saída 213 e do terminal de entrada / saída 212 quando a voltagem provida pelo suprimento de alimentação 205 estiver acima de um certo limite, isto é, a voltagem sobre o diodo de entrada excede a queda de voltagem direta do diodo. Assim, o diodo de entrada 218 garante que o terminal de entrada 211 é isolado do terminal de saída 213 e do terminal de entrada / saída 212 se a voltagem provida pela unidade de suprimento de alimentação 205 for muito baixa.
[0048] O diodo Zener 216 é arranjado de maneira tal que ele comece a condução quando a voltagem no terminal de saída alcançar um limite de voltagem superior correspondente à máxima voltagem de operação da unidade de comunicação em barramento que supõe-se que receba seu suprimento de alimentação por meio do terminal de saída 213. O diodo Zener é dimensionado de maneira tal que ele tenha a máxima voltagem no ponto de fusão do fusível ou um pouco antes disto. Quando o diodo Zener 216 conduzir, uma corrente correspondente fluirá a partir de um dos terminais 211, 212 que tem uma elevada voltagem e, desse modo, ocasiona a elevada voltagem no terminal de saída 213. Depois de um curto período de tempo, aquele do primeiro fusível 214 e do segundo fusível 215 através do qual a corrente flui irá interromper e, desse modo, isolar aquele dos terminais 211, 212 que ocasiona a elevada voltagem no terminal de saída 213.
[0049] O primeiro e o segundo fusíveis 214, 215 também funcionam para desconectar a unidade de suprimento de alimentação interna 205 e qualquer suprimento de alimentação externo conectado no terminal de entrada/saída 212 no caso de uma falha na carga (unidade de comunicação em barramento) conectada no terminal de saída 213. Mais especificamente, se uma unidade de comunicação em barramento extrair corrente excessiva do terminal de saída 213, os fusíveis 214 e 215 desconectarão tanto a unidade de suprimento de alimentação interno 205 bem como qualquer suprimento de alimentação externo, de maneira tal que o módulo de comunicação em barramento defeituoso seja isolado do barramento e de maneira tal que seja garantido que a voltagem do barramento não seja sobrecarregada.
[0050] O resistor 217 garante que o suprimento de alimentação por meio do terminal de saída 213 seja provido, principalmente, pela unidade de suprimento de alimentação interna 205, desde que a última esteja funcionando corretamente.
[0051] Finalmente, o capacitor 219 serve para estabilizar a voltagem no terminal de saída 213.
[0052] A figura 3 mostra um diagrama esquemático de um sistema de suprimento de alimentação para um sistema de comunicação em barramento de acordo com uma modalidade da presente invenção. Mais especificamente, a figura 3 mostra três de suprimentos de alimentação correspondentes àquele mostrado na figura 1 e uma linha de suprimento de alimentação comum 320. Supõe-se que cada suprimento de alimentação provejo suprimento de alimentação para uma respectiva unidade de comunicação em barramento (não mostrada) que é arranjada para comunicar com as outras unidades de comunicação em barramento por meio de correspondentes conexões em barramento (não mostradas). Embora a figura 3 mostre três de suprimentos de alimentação, é enfatizado que os princípios da presente invenção são válidos para qualquer número N de suprimentos de alimentação (com N correspondentes unidades de comunicação em barramento).
[0053] Mais especificamente, a figura 3 mostra um primeiro suprimento de alimentação que compreende uma unidade de suprimento de alimentação 305a e um módulo protetor que tem uma unidade de relé 310a, um terminal de entrada 311a, um terminal de entrada/saída 312a e um terminal de saída 313a. Um segundo suprimento de alimentação compreende uma unidade de suprimento de alimentação 305b e um módulo protetor que tem uma unidade de relé 310b, um terminal de entrada 311b, um terminal de entrada/saída 312b e um terminal de saída 313b. Um terceiro suprimento de alimentação compreende uma unidade de suprimento de alimentação 305c e um módulo protetor que tem uma unidade de relé 310c, um terminal de entrada 311c, um terminal de entrada/saída 312c e um terminal de saída 313c. As unidades de suprimento de alimentação 305a, 305b, 305c e os módulos protetores 310a, 311a, 312a, 313a; 310b, 311b, 312b, 313b; e 310c, 311c, 312c, 313c são conectados em um potencial de aterramento comum. Os terminais de entrada / saída 312a, 312b, 312c de cada uma das três de suprimentos de alimentação mostradas na figura 3 são conectados em uma linha de suprimento de alimentação comum 320.
[0054] Desde que todas as três unidades de suprimento de alimentação 305a, 305b e 305c estejam funcionando apropriadamente, elas proverão para as respectivas unidades de comunicação em barramento (não mostradas) suprimento de alimentação por meio dos correspondentes terminais de saída 313a, 313b e 313c e, ao mesmo tempo, proverão suprimento de alimentação para a linha de suprimento de alimentação comum 320. Se uma das unidades de suprimento de alimentação 305a, 305b e 305c falhar, isto é, prover uma voltagem fora da faixa prescrita, a unidade de suprimento de alimentação em falha será desconectada pela correspondente unidade de relé 310a, 310b e 310c. Suponha, a título de exemplificação, que a unidade de suprimento de alimentação 305a falha e é desconectada do terminal de saída 313a pela unidade de relé 310a. Neste caso, o terminal de saída 313a ainda estará conectado na linha de suprimento de alimentação comum 320 e, assim, energia ainda pode ser suprida do terminal de saída 313a para a correspondente unidade de comunicação em barramento, desde que a linha de suprimento de alimentação comum 313 tenha uma voltagem adequada. O último será o caso, desde que pelo menos uma das unidades de suprimento de alimentação 305b e 305c restantes esteja funcionando apropriadamente.
[0055] Fica evidente a partir do exemplo anterior que, no caso geral de N suprimento de alimentação, as N correspondentes unidades de comunicação em barramento serão capazes de funcionar apropriadamente desde que pelo menos uma das N unidades de suprimento de alimentação esteja funcionando apropriadamente. Assim, no geral, o sistema de acordo com a invenção, que é esquematicamente ilustrado na figura 3 para o caso N = 3, é capaz de prover um sistema de comunicação em barramento de alta confiabilidade com uma confiabilidade que iguala N * Rel, em que Rel é a confiabilidade de um suprimento de alimentação. Isto é alcançado pela adição de simples sistema de circuitos e uma conexão de suprimento de alimentação comum entre o suprimento de alimentação, mas sem aumentar o número de unidades de suprimento de alimentação acima de uma unidade por unidade de comunicação em barramento (isto é, por placa de circuito que comunica por meio do barramento). Assim, em comparação com os sistemas da tecnologia anterior, em que uma unidade de suprimento de alimentação por placa provê uma confiabilidade de apenas 1 * Rel, a presente invenção é capaz de aumentar a confiabilidade em um fator de N, isto é, para N * Rel, pela adição apenas de simples sistema de circuitos e uma conexão extra entre as placas.
[0056] Percebe-se que o termo "compreendendo" não exclui outros elementos ou etapas, e o uso dos artigos "um" ou "uma" não exclui uma pluralidade. Também, elementos descritos em associação com diferentes modalidades podem ser combinados. É adicionalmente notado que sinais de referência nas reivindicações não devem ser interpretados como limitantes do escopo das reivindicações.
Claims (10)
1. Módulo protetor para um suprimento de alimentação de uma unidade de comunicação em barramento, caracterizado pelo fato de que o módulo protetor compreende:um terminal de entrada (111, 211, 311a, 311b, 311c) para conectar em uma unidade de suprimento de alimentação (105, 205, 305a, 305b, 305c) que é composta pela unidade de comunicação em barramento,um terminal de entrada/saída (112, 212, 312a, 312b, 312c) para conectar em uma linha de suprimento de alimentação que é externa à unidade de comunicação em barramento, eum terminal de saída (113, 213, 313a, 313b, 313c) para prover suprimento de alimentação para a unidade de comunicação em barramento,em que tanto o terminal de entrada quanto o terminal de entrada/saída são conectados no terminal de saída, de maneira tal que a energia possa ser suprida para a unidade de comunicação em barramento a partir tanto da unidade de suprimento de alimentação quanto da linha de suprimento de alimentação e de maneira tal que a energia possa ser suprida da unidade de suprimento de alimentação para a linha de suprimento de alimentação, o módulo protetor compreendendo adicionalmenteuma unidade de relé (110, 210, 310a, 310b, 310c) adaptada para (i) isolar o terminal de entrada (111, 211, 311a, 311b, 311c) do terminal de saída (113, 213, 313a, 313b, 313c) no caso em que uma voltagem no terminal de entrada (111, 211, 311a, 311b, 311c) esteja acima de um primeiro valor limite superior ou abaixo de um primeiro valor limite inferior, e para (ii) isolar o terminal de entrada/saída (112, 212, 312a, 312b, 312c) do terminal de saída (113, 213, 313a, 313b, 313c) no caso em que uma voltagem no terminal de entrada/saída (112, 212, 312a, 312b, 312c) esteja acima de um segundo valor limite superior,em que o primeiro valor limite superior e o segundo valor limite superior correspondem à voltagem no terminal de saída sendo igual a uma máxima voltagem de operação da unidade de comunicação em barramento, e em que o primeiro valor limite inferior corresponde à voltagem no terminal de saída sendo igual a uma mínima voltagem de operação da unidade de comunicação em barramento.
2. Módulo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de relé (110, 210, 310a, 310b, 310c) compreende um primeiro fusível (214) arranjado entre o terminal de entrada (111, 211, 311a, 311b, 311c) e o terminal de saída (113, 213, 313a, 313b, 313c) e um segundo fusível (215) arranjado entre o terminal de entrada/saída (112, 212, 312a, 312b, 312c) e o terminal de saída (113, 213, 313a, 313b, 313c).
3. Módulo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que a unidade de relé (110, 210, 310a, 310b, 310c) compreende adicionalmente um componente que é arranjado entre o terminal de saída (113, 213, 313a, 313b, 313c) e um terminal de aterramento e adaptado para condução quando uma voltagem no terminal de saída (113, 213, 313a, 313b, 313c) exceder um valor limite predeterminado.
4. Módulo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o componente é um diodo Zener (216).
5. Módulo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a unidade de relé (110, 210, 310a, 310b, 310c) compreende adicionalmente um resistor (217) arranjado entre o terminal de entrada/saída (112, 212, 312a, 312b, 312c) e o terminal de saída (113, 213, 313a, 313b, 313c).
6. Módulo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a unidade de relé (110, 210, 310a, 310b, 310c) compreende adicionalmente um diodo de entrada (218) arranjado entre o terminal de entrada (111, 211, 311a, 311b, 311c) e o terminal de saída (113, 213, 313a, 313b, 313c).
7. Suprimento de alimentação para uma unidade decomunicação em barramento, caracterizado pelo fato de que o suprimento dealimentação compreende:um módulo protetor como definido em qualquer uma dasreivindicações anteriores, euma unidade de suprimento de alimentação (105, 205, 305a,305b, 305c) conectada no primeiro terminal de entrada (111, 211, 311a, 311b,311c) do módulo protetor.
8. Suprimento de alimentação de acordo com a reivindicação7, caracterizado pelo fato de que a unidade de suprimento de alimentação(105, 205, 305a, 305b, 305c) é uma unidade de suprimento de alimentaçãogalvanicamente isolada.
9. Sistema de comunicação em barramento para um sistema dedistribuição de energia, caracterizado pelo fato de que o sistema decomunicação em barramento compreende:uma pluralidade de unidades de comunicação em barramentointerconectadas, euma linha de suprimento de alimentação (320),em que cada unidade de comunicação em barramentocompreende um suprimento de alimentação como definida nas reivindicações7 ou 8, eem que o terminal de entrada/saída (112, 212, 312a, 312b,312c) do módulo protetor de cada suprimento de alimentação é conectado nalinha de suprimento de alimentação (320).
10. Sistema de comunicação em barramento de acordo com areivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de unidades decomunicação em barramento interconectadas é uma pluralidade de unidadesde comunicação em barramento CAN interconectadas.
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| US6539484B1 (en) * | 1997-12-18 | 2003-03-25 | Intel Corporation | Configurable power distribution circuit |
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| GB0515552D0 (en) * | 2005-07-29 | 2005-09-07 | Rogoll Gunther | Simplex fieldbus modular power supply with shared redundancy |
| US20090099697A1 (en) * | 2007-06-11 | 2009-04-16 | Eair, Llc | Power Supply Switch for Dual Powered Thermostat, Power Supply for Dual Powered Thermostat, and Dual Powered Thermostat |
| US9231438B2 (en) * | 2008-10-01 | 2016-01-05 | Aspen Avionics, Inc. | Airborne power system disconnect system and method |
| GB2473142B (en) * | 2009-09-01 | 2017-03-01 | Fisher Rosemount Systems Inc | Integrated bus controller and power supply device for use in a process control system |
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