CN109428486B - 用于遵守电源的输出参数的最大值的方法和电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于遵守至少一个电源的输出参数的预先给定的最大值的方法和电路，所述至少一个电源具有至少一个电位约束的开关变换器、输出电压调节单元、电流限制装置和开关元件。在此，持续地测量所述电源的输出电流的当前值以及所述电源的输出电压的当前值。由评估单元从输出电流的和输出电压的当前测量的值求取用于所述电源的当前的输出功率值并且然后至少将所述输出电流的分别当前测量的值以及分别当前求取的输出功率值与预先给定的最大值进行比较。如果所述输出电流的当前测量的值和/或当前求取的输出功率值超出所述预先给定的最大值其中至少之一，则由所述评估单元中断所述电源中的通过电流。

Description

用于遵守电源的输出参数的最大值的方法和电路

技术领域

本发明涉及一种尤其当在至少一个电源中出现所谓的单故障（Einfachfehler）的时候用于遵守所述至少一个电源的输出参数的预先给定的最大值的方法，其中所述输出参数尤其是输出电流和输出功率。至少一个电源在此包括电位约束的（potentialgebunden）至少一个开关变换器、开关元件、输出电压调节单元和内部的电流限制装置（Strombegrenzung）。此外，本发明也涉及一种用于执行根据本发明的方法的所属的电路。

背景技术

当今，在许多电设施中频繁地应用如下电源，所述电源提供直流电压作为输出电压用于供给。这样的电源通常被应用在用于电设施的开关柜中，以便例如给电设施的控制电子器件和其他部分提供预先定义的供电电压。这样的电源提供预先给定的输出电压作为预先定义的供电电压（例如24V直流电压作为额定输出电压和28V直流电压作为最大输出电压）。

通常从单相的或三相的能量供给网、尤其三相电网（Drehstromnetz）来对这样的电源馈电。因此，对于这样的电源经常设置输入级（例如整流器单元，等等），来自能量供给网的交变电压通过所述输入级而被转换成直流电压作为用于电源的输入电压。然后，由电源将大多不稳定的输入电压转换成用于电设施的恒定的输出电压或预先定义的供电电压，其中，输出电压的和/或输出电流的恒定性通过能量流的调节来实现。对此，这样的电源包括至少一个开关变换器和周期性工作的电子开关元件。在此，可以应用具有电分离装置（例如变压器）的电位分离的开关变换器，或不具有电分离装置的电位约束的（也即非电位分离的）开关变换器。在简单的被装入开关柜的电源的情况下，例如出于待用电位分离的安全低电压来供应的设施的更加成本低的构型的原因而使用电位约束的开关变换器。为了遵守预先给定的输出电压，此外设有输出电压调节单元。

在安装在开关柜中的电源的情况下，可以设置电源的能量限制或输出功率的限制（例如额定输出功率小于100W）并且例如出于安全原因可以要求遵守相应的规范和/或认证方针中的规定。这样的规定例如在所谓的UL508等级2中或者在美国的规范NEC等级2（全国电气代码等级2）中被规定，其中，UL代表保险商试验所公司®（UnderwritersLaboratories Inc. ®），其是对于在产品安全性领域中的检验和认证的世界领先组织。用于设备或系统的最低安全性要求也由国际电工委员会（IEC）的规范确定。

为了遵守规范和方针中的规定，尤其根据UL508等级2的规定，由电源在其输出端上预先给定的用于相应的输出参数的、尤其用于输出电流（例如最大8A）的和输出功率（例如最大100W）的最大值不允许被超出，以便例如能够敷设（verlegen）例如连接到其上的、成本更低的线路。因此，这样的电源也包括内部的电流限制装置，通过内部的电流限制装置防止，输出电流超出预先给定的最大值，或者，通过所述内部的电流限制装置，随着增加的输出电流来如此再调节输出电压，使得不超出最大允许的输出功率。为了遵守这些规定（例如根据UL508等级2 （Class 2）），持续地测量并监视这些值。但是，在此必须确保，即使在电源中存在单故障（例如输出电压调节单元中的故障、电流限制装置中的故障、开关变换器的有故障地开关，等等）的情况下通过相应的措施（例如在值超出的情况下关断电源）来遵守输出参数的、尤其是输出电流和输出功率的预先给定的最大值。

为了例如相应于UL508等级2的规定地确保遵守最大值，例如可以在电源的输出电路中实施附加的、冗余的电路组件，例如电流限制装置的和输出电压调节单元的冗余的实施。此外，在电源中应设置例如用于预先给定相应的输出参数（例如输出电流、输出功率）的最大值或极限值、用于检测输出电流和输出电压的电路组件以及关断装置。这些电路组件同样可以冗余地实施，以便在存在单故障（例如在测量组件、评估组件或关断组件之一中的短接或中断）的情况下保证：对输出参数的预先给定的最大值的遵守或在超出最大值的情况下的安全关断。

但是，由于用于遵守输出参数的预先给定的最大值的附加的并且大多冗余地实施的电路组件，电源的电路变得相对复杂和耗费。由于附加的电路组件，例如也产生更高的成本、更高的容易出错性以及必要时也产生对于电源的更多的空间需求。此外，例如一些故障，即所谓的“潜在的（schlafende）”故障由于附加的电路组件也可能不易识别并且由此必要时阻止在超出对于输出参数的预先给定的最大值的情况下电源的关断。

发明内容

因此，本发明基于以下任务，说明一种方法以及电路，通过所述方法和所述电路，以简单和成本低的方式更好地并且更快速地识别具有电位约束的开关变换器的电源中的故障并且可靠地保证用于电源的输出参数的预先给定的最大值或额定值的遵守。

所述任务通过用于遵守至少一个电源的输出参数的预先给定的最大值的方法和电路来解决。

根据本发明，对所述任务的解决通过一开始提到的类型的方法来进行，在所述方法中，持续地测量所述至少一个电源的输出电流的当前值以及输出电压的当前值。然后，由评估单元从输出电流的和输出电压的分别当前所测量的值求取用于所述至少一个电源的分别当前的输出功率值。由所述评估单元将所述输出电流的分别当前所测量的值以及分别当前所求取的输出功率值与用于输出电流和输出功率的相应的、预先给定的最大值进行比较。在所述输出电流的当前所测量的值和/或当前所求取的输出功率值超出所述预先给定的最大值其中至少之一时由所述评估单元中断所述至少一个电源的通过电流、也即持久地关断所述至少一个电源。

具体的（gegenständlich）发明的主要方面在于，通过评估单元的应用可以实现简单的和成本低的电源，其中由所述评估单元来监视并且相对于预先给定的最大值来评估输出电流的和输出电压的当前所测量的值以及当前由此所求取的输出功率值，其中尤其在电源中出现单个（einzelne）故障的情况下（例如电源的组件中的短接或中断，等等）也由所述电源来遵守安全要求，例如UL508等级2的安全要求。也即，电源的输出电流和输出功率借助评估单元持续地鉴于遵守最大允许的值（例如最大的额定输出功率100W、最大的输出电流8A）方面被检查，并且在超出预先给定的最大值的情况下，可以持续地并且可靠地中断电源的通过电流。因此，也可以在遵守相应的准则的情况下明显更简单并且更便宜地设计布线（Verkabelung）。

借助根据本发明的方法和评估单元的应用，此外也可以更好地并且更快速地识别电源的电路中的故障，尤其“潜在的”故障，因为持续地并且实时地检测和评估重要的测量值（例如输出电流、输出电压，等等）。附加地，可以借助评估单元来以应用特定和/或客户特定的方式限制输出参数，尤其输出电流和输出功率。应用特定的和/或客户特定的极限值可以例如在评估单元情况下非常简单地被设置并且由评估单元非常简单地检查。在设置应用特定的和/或客户特定的极限值的情况下此外应注意，这些极限值位于预先给定的最大值内或者满足安全准则的/安全规范的规定（UL508等级2）。

此外有利的是，持续地测量所述至少一个电源的输入电流的当前值以及所述至少一个电源的输入电压的当前值。由评估单元从输入电流的和输入电压的分别当前所测量的值来求取用于所述至少一个电源的分别当前的输入功率值。然后，由所述评估单元确定在分别当前所求取的输出功率值和分别当前所求取的输入功率值之间的差并且将该差与预先给定的最大允许的功率差进行比较。如果当前所确定的输出功率值和输入功率值所求取的差超出最大允许的功率差，则由所述评估单元中断所述至少一个电源的通过电流或者持久地关断电源。通过当前所求取的输出功率值与当前所求取的输入功率值的比较，可以以简单的方式确定出在电源的电路组件中的或在测量单元中的单故障，尤其当由于所述故障而使输出电流的和输出电压的当前所测量的值或由其所求取的输出功率值失真（verfälschen）的情况下。

在理想情况下，输入功率和输出功率在具有电位约束的开关变换器的电源的情况下除了允许的公差范围以外是相同的。通过最大允许的功率差的规定，允许的公差范围被考虑，允许的公差范围例如通过检测准确度、滤波器、功率求取等被影响。在分别当前所求取的输入功率值和输出功率值之间的差超出最大允许的功率差的情况下，可以假定在电源中存在故障或功能性故障（Fehlfunktion），所述功能性故障阻止对预先给定的最大值的遵守。通过相应的措施如通过评估单元中断电源的通过电流来确保预先给定的最大值的遵守。

在根据本发明的方法的一种优选的扩展方案中规定，由所述评估单元规律地向监视单元发送触发信号。由监视单元监视触发信号的持续接收并且在触发信号未到（Ausbleiben）的情况下向评估单元发送复位信号（Reset-Signal）。通过复位信号或评估单元的复位（Zurücksetzen），也中断至少一个电源的通过电流。通过应用监视单元可以非常简单地检查评估单元的功能。在评估单元的功能性故障的情况下，例如可以通过评估单元的复位、借助该复位信号来消除功能性故障。此外，这确保，评估单元自身的功能性故障不导致电源的输出参数的预先给定的最大值的超出。

此外有利的是，由所述评估单元根据输出电流的和输出电压的当前所测量的值来识别所述至少一个电源的开关变换器在电压调节的范围之外和电流调节的范围之外的运行，并且然后由所述评估单元中断所述至少一个电源的通过电流。对此，例如可以由评估单元将输出电流的和输出电压的当前所测量的值与用于这些参数的调节额定值进行比较。通过当前所测量的值与调节额定值的偏差，可以例如识别开关变换器在电压调节的范围之外以及电流调节的范围之外的运行并且由此可以假定在输出电压调节单元中的和/或在电源的内部的电流限制装置中的功能性故障。借助评估单元可以中断电源的通过电流并且因此确保输出参数的预先给定的最大值的遵守。

理想地，也测量所述评估单元的供电电压并且由所述评估单元将所述供电电压与用于所述供电电压的预先给定的允许的值范围进行比较。通过供电电压的检查可以非常简单地确定出，是否例如从用于所测量的值的正确的参考电压出发。在所测量的供电电压与预先给定的允许的值范围具有偏差的情况下由所述评估单元中断所述至少一个电源的通过电流，因为基于错误地假定的或者预先给定的参考电压，可能在输入电压、输入电流、输出电流和输出电压的当前值的测量和评估中存在错误。

为了中断至少一个电源的通过电流，理想地可以通过评估单元相应地操控所述至少一个电源的开关元件。为此，由评估单元可以将相应的控制信号传送给电源的开关元件，通过所述控制信号，开关元件可以视当前的开关状态而定地被断开或保持断开。以此终止开关变换器的开关时钟。通过电源的开关元件的应用，不需要安装附加的开关元件（例如用于安全性关断的功率开关等等）。

可替代地或附加地，可以为了中断通过电流而使用能够操控的开关元件，所述开关元件在至少一个电源中被安装在输入侧。附加的能够操控的开关元件可以由评估单元例如借助控制信号来相应地操控。也即，当由评估单元假定在电源中存在功能性故障或单故障的情况下断开所述附加的开关元件。对于附加的开关元件可替代地，也可以使用开关变换器，所述开关变换器要么被设置在所述至少一个电源的上游要么被设置在所述至少一个电源的下游。

所提出的任务此外通过一种用于执行根据本发明的方法的电路来解决。该电路包括至少一个电源，所述至少一个电源具有至少一个电位约束的开关变换器、具有开关元件、输出电压调节单元以及内部的电流限制装置。此外，根据本发明的电路包括测量单元，所述测量单元被设立用于持续地测量所述至少一个电源的输出电流的和输出电压的当前值。根据本发明的电路也包括评估单元，所述评估单元被设立用于从所述至少一个电源的所述输出电流的和所述输出电压的当前所测量的值求取当前的输出功率值，将所述输出电流的分别当前所测量的值以及分别当前所求取的输出功率值与预先给定的最大值进行比较，并且在超出至少一个预先给定的最大值的情况下中断所述至少一个电源的通过电流。

根据本发明的电路的主要方面首先在于，通过应用评估单元，除了用于持续地测量输出电流的和输出电压的当前值的测量单元之外不需要实施另外的附加的和/或冗余的电路组件。根据本发明的电路使得能够实现简单的、成本低的和节省空间的电源，通过所述电源，以简单的方式，尤其在电源中出现单个故障和功能性故障的情况下（例如电源的组件中的短接或中断等等）也遵守输出参数的预先给定的最大值并且因此遵守诸如UL508等级2的安全要求。因为电源的电路组件无需被冗余地实施；和/或通过评估单元的应用，不再需要附加的电路组件，容易出错性也通过电源的减小的数目的电路组件而变得更小。通过应用评估单元，此外可以更好地并且更快速地识别电源的电路中的故障，尤其“潜在的”故障，因为持续地并且实时地检测和评估重要的测量值（例如输出电流、输出电压等等）。

在基于功能性要求而已经具有例如作为控制单元的微控制器的电源的情况下，存在以下优点：可以利用已经存在的微控制器用于评估单元的实施。此外，可以由评估单元鉴于相应的输出参数的预先给定的最大值的遵守方面并行地监视多个电源并且在识别这些电源之一中的功能性故障的情况下由评估单元中断相应的电源的通过电流。由此，根据本发明的电路还可以被设计得更节省空间并且成本更低。

在根据本发明的电路的一种有利的构型方案中，此外设置用于测量所述至少一个电源的输入电压的和输入电流的当前值的测量单元。所述评估单元然后被设立用于：从所述输入电压的和所述输入电流的当前所测量的值求取当前的输入功率值；确定在分别当前所求取的输出功率值和分别当前所求取的输入功率值之间的差；将其与最大允许的功率差进行比较；并且在超出最大允许的功率差的情况下中断所述通过电流。通过测量输入电压和输入电流或者确定被与当前所求取的输出功率值进行比较的当前的输入功率值，可以通过简单的方式识别电源的电路组件中的单故障和功能性故障，诸如短接、中断等等，并且防止超出输出参数的预先给定的最大值。

也有利的是，设置用于接收所述评估单元的触发信号并且用于在所述触发信号未到的情况下发送复位信号的监视单元。通过复位信号，评估单元能够复位并且由此中断至少一个电源的通过电流。通过监视单元以简单和有效的方式确保：评估单元自身的功能性故障导致不遵守电源的输出参数的预先给定的最大值。

为了中断所述至少一个电源的通过电流，所述至少一个电源的开关元件能够理想地通过所述评估单元来相应地操控。已经在电源中的或由所属的开关变换器用于开关时钟的开关元件的应用使得根据本发明的电路保持简单。但是，用于通过评估单元来中断通过电流的电源的开关元件的应用受限于以下电路拓扑：在所述电路拓扑中，由于部件故障和/或开关元件的功能性故障而不能够在电源的输入侧和输出侧之间建立导电连接。

因此可能有利的是，作为电位约束的开关变换器设置根据所谓的SEPIC设计方案（SEPIC-Konzept）的开关变换器或者电位约束的反激式变换器。在这些开关变换器-拓扑中，通过所属的开关元件的相应的操控来可靠地终止通过电流。理想地，根据所谓的SEPIC设计方案的开关变换器在此具有至少两个串行的串联电容器或耦合电容器（Längs- oderKopplungskondensatoren）。这具有以下优点：即使在串联电容器或耦合电容器其中之一短接的情况下，也无电流能够从输入端流到输出端以及返回。

可替代地或附加地，为了利用电源内部的开关元件来用于中断通过电流，根据本发明的电路可以具有附加的开关元件，所述附加的开关元件被安装在至少一个电源的输入侧上。通过该附加的开关元件，在通过评估单元的相应操控的情况下，能够中断至少一个电源的通过电流。对于附加的开关元件可替代地，为了中断至少一个电源的通过电流，也可以设置开关变换器，所述开关变换器被设置在所述至少一个电源的上游或被设置在所述至少一个电源的下游。

对于SEPIC变换器或电位约束的反激式变换器可替代地，也可以设置降压转换器或升压转换器作为电位约束的开关变换器。但是，在这些开关变换器的情况下，在电源中应在输入侧上设置附加的开关元件或者应设置在上游或下游的开关变换器用于中断电源的通过电流。

附图说明

下面以示例性的方式根据附图阐述本发明。在此：

图1示意性地示出具有一个电源的、用于执行用于遵守输出参数的预先给定的最大值的方法的根据本发明的电路的一种示例性的实施方式；

图2示意性地示出根据本发明的电路的另一种示例性的实施方式，其中，附加地也测量电源的输入参数；

图3示意性地示出具有多个电源的、用于执行用于遵守输出参数的预先给定的最大值的方法的根据本发明的电路的一种示例性的实施方式；

图4示意性地示出用于执行用于遵守具有所谓的SEPIC变换器的电源的输出参数的预先给定的最大值的方法的根据本发明的电路的一种示例性的实施方式。

具体实施方式

图1以示意性的方式示出根据本发明的电路的一种示例性的实施方式，借助其可以执行用于遵守电源SV的输出参数的、主要是输出电流Ia的和/或输出功率的预先给定的最大值的根据本发明的方法。电源SV的输出参数的或用于输出电流Ia的和输出功率的最大值可以例如通过诸如UL508等级2或NEC等级2的安全性规定和/或方针来预先给定。

根据本发明的电路在此包括电源SV，所述电源具有至少一个电位约束的开关变换器、开关元件SE、输出电压调节单元和内部的电流限制装置。在图1以及下面的图2和3中，为了更好一目了然而放弃对电源SV的电路组件或结构单元的详细示出。

电源SV由输入电压Ue或输入电流Ie馈给并且提供预先给定的输出电压Ua（例如24V直流电压）用于对负载或用电器供电。输出电流Ia在输出侧流动，所述输出电流不允许超出预先给定的最大值（例如9安培）。此外，对于例如可以安装在开关柜中的电源SV预先给定输出功率的最大值，例如100瓦特，该输出功率的最大值同样不允许被超出。

根据本发明的电路除了电源SV之外还包括测量单元M1、M2，用于测量电源SV的输出电流Ia和输出电压Ua。在此，由第一测量单元M1持续地测量输出电流Ia的当前值。第一测量单元M1可以例如被实施为分流器。分流器通常是低欧姆的电阻，借助该电阻根据与待确定的电流成比例的电压降来求取流过分流器的电流。可替代地，例如也可以使用电流变换器或者用于借助霍尔传感器进行电流测量的装置作为用于确定输出电流Ia的第一测量单元M1。由第二测量单元M2持续地求取电源SV的输出电压Ua的当前值。对于输出电压Ua的测量，例如可以使用运算放大器、差分放大器或模拟数字变换器。

此外，根据本发明的电路具有评估单元AW，所述评估单元例如可以被实施为微控制器或者可以被设立在微控制器上，所述微控制器已经基于电源SV的功能性要求而存在。输出电流Ia的由第一测量单元M1当前所测量的值和输出电压Ua的由第二测量单元M2所测量的值被传输给评估单元AW。由评估单元AW从输出电流Ia的和输出电压Ua的分别当前的值来求取当前的输出功率值。由评估单元AW将输出电流Ia的相应的当前所测量的值与用于输出电流Ia的相应的预先给定的最大值（例如8安培）进行比较。此外，由评估单元AW将相应的当前所求取的输出功率值与用于输出功率的预先给定的最大值（例如100瓦特）进行比较。如果这两个最大值之一或这两个最大值被超出，也即要么最大预先给定的输出电流或最大预先给定的输出功率被超出要么这两者被超出，那么由评估单元AW中断电源SV的通过电流，因为假定在电源SV的电路组件之一中的故障或电源SV的有故障的功能。

为了中断电源SV的通过电流，可以由评估单元例如借助控制信号AS来相应地操控电源SV的开关元件SE，也即例如停止电源SV的开关变换器的开关时钟或者开关元件SE视当前的开关状态而定地被断开或者保持断开。当例如使用SEPIC变换器或电位约束的反激式或回扫式变换器（Sperr-oder Flyback-wandler）作为电源SV的电位约束的开关变换器时，电源的开关元件SE可以被利用用于通过评估单元AW中断通过电流。在这类变换器类型中确保，在部件故障和/或开关元件SE的功能性故障的情况下，不能够在电源SV的输入侧和输出侧之间建立导电连接。

可替代地或附加地，可以如示例性地在图3中示出的那样，在电源SV的输入侧上设置附加的开关元件SE1，...，SEn，所述附加的开关元件通过评估单元AW的控制信号AS如此被操控，所述控制信号在输出电流Ia的当前所测量的值或当前所求取的输出功率值其中之一超出最大值其中之一的情况下确保电源SV的通过电流的中断。可替代地，电源SV也可以被设置在开关变换器的上游或下游，以便中断通过电流。当例如设置降压转换器或升压转换器作为电源SV的电位约束的开关变换器时，在根据本发明的电路的实施方式的情况下应用附加的开关元件S1，...，Sn或在上游或下游的开关变换器例如。

此外，根据本发明的电路具有监视单元UW，由所述监视单元可以监视评估单元AW的无故障的工作方式或者可以识别评估单元AW的有故障的工作方式。为此，由评估单元AW以规律的时间间隔向监视单元UW发送触发信号TS。如果没有由监视单元UW接收到评估单元AW的触发信号TS，那么由监视单元向评估单元AW发送复位信号RS。借助复位信号可以对评估单元AW复位，以便例如消除可能的功能性故障。通过评估单元AW的复位，同样中断电源SV的通过电流。

图2同样示出根据本发明的电路，借助所述电路可以执行根据本发明的用于遵守电源SV的输出参数的、主要是输出电流Ia的和/或输出功率的预先给定的最大值的方法。在此，根据本发明的电路附加地具有测量单元M3、M4，所述测量单元被设立用于持续地测量输入电流Ie的和输入电压Ue的当前的值。在此，由第三测量单元M3持续地测量输入电流Ie的当前值，所述第三测量单元例如可以实施为分流器、电流变换器或者实施为用于借助霍尔传感器进行电流测量的装置。由第四测量单元M4持续地求取电源SV的输入电压Ue的当前值。对于输入电压Ue的测量，可以例如同样使用运算放大器、差分放大器或模拟数字变换器。

输入电流Ie的和输入电压Ue的当前所测量的值同样被传输给评估单元AW，由评估单元从中求取分别当前的输入功率值。由评估单元AW然后确定当前所求取的输出功率值和输入功率值之间的差并且将该差与预先给定的最大允许的功率差进行比较。由此也可以识别电源SV中的以及在用于输出电流Ia和输出电压Ua的测量单元M1、M2中的故障。如果由当前所求取的输出功率值和输入功率值所求取的差超出预先给定的最大允许的功率差，那么假定在电源SV和/或测量单元M1、M2中的功能性故障。电源SV的通过电流接着由评估单元AW例如借助到电源SV的开关元件SE上的或者到附加的开关元件或附加的开关变换器上的控制信号AS来中断，以便确保电源SV的输出参数的最大值的遵守。

此外，可以借助评估单元AW来将输出电流Ia的和输出电压Ua的当前所测量的值与用于输出电流Ia和输出电压Ua的相应的调节额定值进行比较。如果在此识别，电源SV或电源SV的开关变换器既不在电压调节的范围内也不在电流调节的范围内被运行，则可以由评估单元AW再次向电源的开关元件SE或者向附加的开关元件或相应的在上游或下游的开关变换器发送相应的控制信号，以便中断电源SV的通过电流。

为了例如识别出通过错误的参考电压引起的故障，附加地可以测量评估单元AW的供电电压。由评估单元AW将所测量的供电电压与用于供电电压的预先给定的允许的值范围进行比较并且当所测量的供电电压与预先给定的允许的值范围有偏差或者位于该值范围之外时中断电源SV的通过电流。

此外，借助评估单元AW也可以设置和监视用于输出参数、诸如输出电流Ia的、输出电压Ua的和/或输出功率的应用特定的和/或客户特定的极限值。

如在图3中示意性地并且示例性地示出的那样，根据本发明的电路也可以具有多于一个电源SV1，...，SVn（例如直至8个电源SV1，...，SVn），所述多于一个电源由评估单元AW并行地鉴于对输出参数、尤其输出电流Ia1，...，Ian和输出功率的预先给定的最大值的遵守方面来监视。

在电源SV1，...，SVn的每一个中，至少安装用于测量相应的输出电流Ia1，...，Ian的测量单元M1l，...，M1n和用于测量相应的输出电压Ua1，...，Uan的测量单元M21，...，M2n。

测量单元M11，...，M1n，M21，...，M2n的当前的测量值又被传输给评估单元AW并且由此对每个电源SV1，...，SVn求取当前的输出功率值。由评估单元AW然后对于每个电源SV1，...，SVn检查对于用于输出电流Ia1，...，Ian的和输出功率的预先给定的最大值的遵守。如果电源SV1，...，SVn中的一个或多个不遵守一个最大值或这两个最大值，则在所述一个或多个电源SV1，...，SVn中由评估单元AW中断通过电流。为此，可以由评估单元AW例如借助控制信号AS1，...，ASn如已经讲述的那样来相应地操控相应的有关电源SV1，...，SVn的附加的开关元件SE1，...，SEn。可替代地，在电源SV1，...，SVn中应用相应的开关变换器（例如SEPIC变换器，反激式变换器）的情况下，也可以将相应的电源SV1，...，SVn的内部的开关元件用于中断通过电流。

此外，电源SV1，...，SVn也可以具有用于测量相应的输入电流Ie1，...，Ien的测量单元M31，...，M3n和用于测量相应的输入电压Ue1，...，Uen的测量单元M41，...，M4n。可以由评估单元AW从输入电流Ie1，...，Ien的和输入电压Ue1，...，Uen的当前对于相应的电源SV1，...，SVn所测量的值以电源特定的方式来求取当前的输入功率值并且对于每个电源SV1，...，SVn确定当前所求取的输出功率值和输入功率值的差。相应的差然后可以由评估单元以电源特定的方式与相应的最大允许的功率差进行比较。在确定出在一个或多个电源SV1，...，SVn中超出的情况下，在所述一个或个有关电源SV1，...，SVn中可以由评估单元AW中断通过电流。

图4示意性地示出根据本发明的电路的一种示例性的实施方式，其中，电源SV包括根据SEPIC设计方案的开关变换器或者包括所谓的SEPIC变换器作为电位约束的开关变换器。SEPIC变换器在电子设备中是以直流电压变换器的形式，其中，SEPIC代表single endedprimary inductance Converter（单端初级电感变换器），其中在直流电压变换器的情况下，将正的输入电压Ue转换成正的输出电压Ua。SEPIC变换器如在图4中示出的那样具有如下元件作为主要元件：开关元件SE以及两个电感L1、L2和电容器C2作为能量存储器。此外，设置至少一个串联电容器或者耦合电容器C1a、C1b以及二极管D。在SEPIC变换器的在图4中示出的实施方式中，例如使用两个串行的串联电容器或耦合电容器C1a、C1b，以便防止通过这两个电容器C1a、C1b之一的短接引起的功能性故障。

为了监视输出参数的、主要是输出电流Ia的和输出功率的预先给定的最大值的遵守，或者为了识别电源SV的单故障（例如短接、中断）和/或功能性故障，又设置测量单元M1、M2，M3，M4，由所述测量单元测量输出电流Ia的、输出电压Ua的、输入电流Ie的和输入电压Ue的当前值。用于测量输出电流Ia和输入电流Ie的测量单元M1、M3在此可以例如构型为分流器，其中，第一测量单元M1例如可以与第二电感L2串联地布置，并且第三测量单元M3例如可以与开关元件SE串联地布置。

为了评估输出电流Ia的、输出电压Ua的、输入电流Ie的和输入电压Ue的当前的测量值，设置评估单元AW，由评估单元从当前的测量值求取当前的输出功率值和输入功率值。由输出单元AW又将输出电流Ia的当前所测量的值和当前所求取的输出功率值与相应的预先给定的最大值进行比较。此外，求取由当前所求取的输出功率值和输入功率值构成的差并且将该差与预先给定的最大允许的功率差进行比较。如果超出预先给定的最大值之一（也即最大允许的输出电流、最大允许的输出功率和/或最大允许的功率差），则由评估单元AW例如借助控制信号AS相应地操控SEPIC变换器的开关元件SE并且中断电源SV的通过电流。

此外，电路可以例如又具有监视单元UW。由监视单元借助评估单元AW的触发信号TS监视评估单元AW的按规定的和无故障的功能。在触发信号TS未到的情况下，可以由监视单元UW借助复位信号RS使评估单元AW复位并且由此通过开关元件SE的相应的操控来在开关变换器中中断通过电流。

Claims (15)

1.一种用于遵守至少一个电源（SV，SV1，...，SVn）的输出参数的预先给定的最大值的方法，其中所述输出参数包括输出电流（Ia，Ia1，...，Ian）和/或输出功率，其中所述至少一个电源具有至少一个电位约束的开关变换器、开关元件（SE）、输出电压调节单元以及内部的电流限制装置，其特征在于，

持续地测量所述至少一个电源（SV，SV1，...，SVn）的输出电流（Ia，Ia1，...，Ian）的当前值以及所述至少一个电源（SV，SV1，...，SVn）的输出电压（Ua，Ua1，...，Uan）的当前值，由评估单元（AW）从所述输出电流（Ia，Ia1，...，Ian）和输出电压（Ua，Ua1，...，Uan）的当前所测量的值求取用于所述至少一个电源（SV，SV1，...，SVn）的当前的输出功率值，由所述评估单元（AW）将所述输出电流（Ia，Ia1，...，Ian）的分别当前所测量的值以及分别当前所求取的输出功率值与相应的预先给定的最大值进行比较，并且在所述输出电流（Ia，Ia1，...，Ian）的当前所测量的值和/或当前所求取的输出功率值超出所述预先给定的最大值其中至少之一时由所述评估单元（AW）中断所述至少一个电源（SV，SV1，...，SVn）的通过电流。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，持续地测量所述至少一个电源（SV，SV1，...，SVn）的输入电流（Ie，Ie1，...，Ien）的当前值以及所述至少一个电源（SV，SV1，...，SVn）的输入电压（Ue，Ue1，...，Uen）的当前值，由所述评估单元（AW）从输入电流（Ie，Ie1，...，Ien）和输入电压（Ue，Ue1，...，Uen）的分别当前所测量的值求取用于所述至少一个电源（SV，SV1，...，SVn）的分别当前的输入功率值，由所述评估单元（AW）确定在分别当前所求取的输出功率值和分别当前所求取的输入功率值之间的差并且将所述差与预先给定的最大允许的功率差进行比较，并且在超出所述最大允许的功率差的情况下由所述评估单元（AW）中断所述至少一个电源（SV，SV1，...，SVn）的所述通过电流。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，由所述评估单元（AW）规律地向监视单元（UW）发送触发信号（TS），并且在所述触发信号（TS）未到的情况下由所述监视单元（UW）向所述评估单元（AW）发送复位信号（RS）并且中断所述至少一个电源（SV，SV1，...，SVn）的所述通过电流。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，由所述评估单元（AW）根据输出电流（Ia，Ia1，...，Ian）和输出电压（Ua，Ua1，...，Uan）的当前所测量的值来识别所述至少一个电源（SV，SV1，...，SVn）的开关变换器在电压调节的范围之外和电流调节的范围之外的运行，并且由所述评估单元（AW）中断所述至少一个电源（SV，SV1，...，SVn）的所述通过电流。

5.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，测量所述评估单元（AW）的供电电压并且由所述评估单元（AW）将所述供电电压与用于所述供电电压的预先给定的允许的值范围进行比较，并且在所测量的供电电压与所述预先给定的允许的值范围具有偏差的情况下由所述评估单元（AW）中断所述至少一个电源（SV，SV1，...，SVn）的所述通过电流。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，为了中断所述至少一个电源（SV）的所述通过电流，由所述评估单元（AW）相应地操控所述至少一个电源（SV）的所述开关元件（SE）。

7.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，为了中断所述通过电流，使用附加地安装在所述至少一个电源（SV1，...，SVn）的输入侧上的能够操控的开关元件（SE1，...，SEn）或布置在所述至少一个电源（SV1，...，SVn）的上游或下游的开关变换器。

8.一种用于遵守至少一个电源（SV，SV1，...，SVn）的输出参数的预先给定的最大值的电路，所述电路包括至少一个电源（SV，SV1，...，SVn），所述至少一个电源具有至少一个电位约束的开关变换器、开关元件（SE）、输出电压调节单元以及内部的电流限制装置，其中，设立用于执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法的装置，其特征在于，设置：

-用于测量所述至少一个电源（SV）的输出电流（Ia，Ia1，...，Ian）和输出电压（Ua，Ua1，...，Uan）的当前值的测量单元（M1，M2，M11，...，M1n，M21，...，M2n）；和

-评估单元（AW），所述评估单元被设立用于，从所述至少一个电源（SV，SV1，...，SVn）的所述输出电流（Ia，Ia1，...，Ian）和所述输出电压（Ua，Ua1，...，Uan）的当前所测量的值求取当前的输出功率值，将所述输出电流（Ia，Ia1，...，Ian）的分别当前所测量的值以及分别当前所求取的所述输出功率值与预先给定的最大值进行比较，并且在超出至少一个预先给定的最大值的情况下中断所述至少一个电源（SV，SV1，...，SVn）的通过电流。

9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，此外设置用于测量所述至少一个电源（SV，SV1，...，SVn）的输入电流（Ie，Ie1，...，Ien）和输入电压（Ue，Ue1，...，Uen）的当前值的测量单元（M3，M4，M31，...，M3n，M41，...，M4n），并且所述评估单元（AW）此外被设立用于，从所述输入电压（Ue，Ue1，...，Uen）和所述输入电流（Ie，Ie1，...，Ien）的当前所测量的值求取当前的输入功率值，确定在分别当前所求取的输出功率值和分别当前所求取的输入功率值之间的差，将所述差与最大允许的功率差进行比较，并且在超出所述最大允许的功率差的情况下中断所述至少一个电源（SV，SV1，...，SVn）的所述通过电流。

10.根据权利要求8至9中任一项所述的电路，其特征在于，此外设置监视单元（UW），用于接收所述评估单元（AW）的触发信号（TS）并且用于在所述触发信号（TS）未到的情况下发送复位信号（RS）。

11.根据权利要求8至9中任一项所述的电路，其特征在于，为了中断所述至少一个电源（SV）的所述通过电流，所述至少一个电源（SV）的所述开关元件（SE）能够通过所述评估单元（AW）相应地操控。

12.根据权利要求8至9中任一项所述的电路，其特征在于，为了中断所述至少一个电源（SV1，...，SVn）的所述通过电流，附加的开关元件（SE1，...，SEn）被安装在所述至少一个电源（SV1，...，SVn）的输入侧上；或者开关变换器被设置在所述至少一个电源（SV1，...，SVn）的上游或下游。

13.根据权利要求8至9中任一项所述的电路，其特征在于，设置根据SEPIC设计方案的开关变换器（L1，SE，C1a，C1b，L2，D，C2）或者设置电位约束的反激式变换器，作为电位约束的开关变换器。

14.根据权利要求13所述的电路，其特征在于，所述根据SEPIC设计方案的开关变换器（L1，SE，C1a，C1b，L2，D，C2）具有串行的串联电容器（C1a，C1b）。

15.根据权利要求12所述的电路，其特征在于，设置降压转换器或升压转换器作为电位约束的开关变换器。

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