DD286068A5 - Schaltungsanordnung zur sicherung der spannungsversorgung elektronischer baugruppen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Sicherung einer stabilisierten Spannungsversorgung elektronischer Baugruppen bei Netzspannungsausfall beziehungsweise Netzspannungsabschaltung. Dabei besteht die Moeglichkeit Schaltungsteile mit einer geregelten Spannung zu versorgen. Das wird gemaesz der Erfindung erreicht, indem ausgehend von einer Hilfsspannung oder stabilisierten Betriebsspannung an B ueber eine Kontroll- und Auswerteschaltung 7, die die Transistoren 4 und 6 steuert, an B1 und C geregelte Spannung fuer die Verbraucher zur Verfuegung stellt und beim Abschalten der Spannung an B und damit an B1, die stabilisierte Spannung, die aus dem Akkumulator 2 gewonnen wird, an C anliegt. Durch einen Spannungsverdoppler 1 wird der Akkumulator 2 bei Betrieb mit Betriebsspannung an B bis auf Ladeendspannung geladen und durch die Kontroll- und Auswerteschaltung 7, bestehend aus Operationsverstaerkern, im Entladungsfall ueberwacht und bei einer Tiefstenlandespannung von der Last getrennt. Fig. 1{Netzspannungsausfall; Betriebsspannung; Hilfsspannung; Akkumulator; Spannungsversorgung; Operationsverstaerker; Transistor; Netzbetrieb; Akkubetrieb; stabilisierte Ausgangsspannung; Akkuladung}

Description

Spannungsverdopplung, daß eine stabilisierte Hilfsspannung in Höhe der Betriebsspannung für die Versorgung der elektronischen Baugruppen bei Netzabschaltung vorhanden und das die Versorgung bei Netzausfall durch den Akkumulator gewShrleistet ist. Eine Erkennung, ob es sich um eine Abschaltung der Betriebsspannung oder einen Netiausfall handelt, erfolgt elektronisch, zum Beispiel mit Operationsverstärkern. Durch die Verwendung der stabilisierten Betriebsspannung des Gerätes, zum Beispiel in einer elektronischen Rechenanlage, als Eingang für die zu realisierende Schaltungsanordnung und dem geringen Aufwand an elektronischen Bauelementen zur Realisierung der Erfindung ist es möglich, die Stromversorgung gemäß der Erfindung für die zu stützenden Bauelemente beziehungsweise Schaltungsteüe auf der gleichen Leiterkarte zu integrieren und soiTiit eine einfache Erweiterung bestehender Anlagen ohne zusätzliche Änderung der Hardware möglich wird. Die Lebensdauer d< (eingesetzten Akkumulatoren wird verlängert, indem eine Tiefstentladung mit Hilfe einer Komparatorschaltung die die Last übet einen Transistor abschaltet, verhindert wird.

Ausführungsbelsptel An einem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen Fig. 1: Blockschaltbild der Spannungsversorgung Fig. 2: Stromlaufplan für erfindungsgemäße Spannungsversorgung. Die Funktion der Schaltungsanordnung wird an Hand Fig. 1 beschrieben:

Ein Spannungsverdoppler 1, im Ausführungsbeispiel zum Beispiel mit einem Timerschaltkreis realisiert, der als astabioler Multivibrator auf einer Frequenz von 30 bis 5OkHz schwingt und über eine Spannungsverdopplerschaltung, bestehend aus Dioden und Kondensator, verfügt. Der Spannungsverdoppler 1 arbeitet nur, wenn an B die Betriebs- bzw. Hilfsspannung in Höhe der Betriebsspannung anliegt, und damit eine Ladung des Akkumulators 2 möglich ist. Bei Fehlen der Spannung an B wird die Funktion dee Spannungsverdopplers 1 durch die in Sperrichtung geschaltete Diode 3 unterbrochen. Damit ist die Emitterspannung des Translators 4 gleich 0 Volt, das heißt, daß auch kein Basisstrom durch Transistor 4 fließen kann und die Lichtemitterdiode 5, die zur optischen Signalisierung des Betriebszustandes angeschlossen ist, erlischt. Der Transistor 6 wird durch eine Kontroll· und Auswerteschaltung 7 so angesteuert, daß die Akkumulatorspannung als geregelte Spannung an C solange anliegt, bis die Netzspannung wieder vorhanden ist beziehungsweise der Akkumulator 2 seine Ladespannung erreicht, was ein Abschalten der Last an C durch Schließen des Transistors 6 zur Folge hat. A stellt eine Spannungsfühlerleitung dar, die an die positive Betriebsspannung angeschlossen ist und für das POWER-ON-Signal an D die Referenzspannung darstellt. Ein Signal an diesem Punkt liegt nur dann vor, wenn Betriebsspannung an A und Betriebs- bzw. Hilfsspannung an B anliegt. Fehlt eine dieser Spannungen, liegt D auf ,H'-Potential. M stellt den gemeinsamerTMassebezugspunkt dar. Von der zu versorgenden Baugruppe sind alle die Bauelemente, die bei Stromausfall oder Abschaltung der Betriebsspannung mit Betriebsspannung versorgt werden müssen, wie zum Beispiel Speicherschaltkreise, Einschipmikrorechn6r, Mikroprozessoren und so weiter und zur Gewährleistung eines Schaltungszustandes notwendig sind an C anzuschließen, während an B1 die stromintensiven Schaltkreise beziehungsweise Schaltungsteile, wie Leitungstreiber, Ein-, Ausgabeeinrichtungen und so weiter angeschlossen werden. An Hand Figur 2 soll die Funktion der Kontroll- und Auswerteschaltung 7 näher erläutert werden. Bei den Operationsverstärkern 8 bis 10 und 18 handelt es sich um einen 4-fach-Operationsverstärker mit open-collector Eisgängen. Der Operatiosnverstärker 11 hat entsprechend der Steuerschaltung der Last TTL-Kompatiblen Ausgang. Bei Vorhandensein der Betriebs- bzw. Hilfsspannung an B und somit auch an B1 arbeitet der Spannungsverdoppler 1 zur Sicherstellung der Ladespannung und der Widerstand 12 sichert die Einhaltung des Ladestromes für den Akkumulator 2. Als Konstantstromquelle 13 kann zum Beispiel eine Zehnerdiode mit Vorwiderstand oder ähnliches eingesetzt werden. Sie ist so zu dimensionieren, daß als Referenzspannung eine Spannung von etwa 0,5 * Betriebsspannung am .+"-Eingang des Operationsverstärkers 7 anliegt. Mit dem einstellbaren Widerstand 14, dessen Schleifer am .-"-Eingang des Operationsverstärkers 18 anliegt, wird dessen Ausgang auf die Referenzspannung von de' Konstandstromquelle 13 eingestellt, was auch als Bezugsspannung für die Operationsverstärker 8 bis 11 genutzt wird. Der Operationsverstärker 10, als Komparator beschaltet, ist beim Anliegen einer Spannung an B ausgangsseitig nach Masse durchgeschaltet, somit wird Transistor 4 durchgesteuert und durch den fließenden Basisstrom signalisiert die Lichtemitterdiode 5 das Anliegen der Betriebsspannung an B1 und C. Durch den Spannungsteiler am.-"-Eingang des Operationsverstärkers 8, der durch die Widerstände 15 und 16 realisiert ist, wird eine positivere Spannung als am .+"-Eingang erreicht, der Ausgang folgt ebenfalls nach Plus. Transistor 17 invertiert diese Spannung und schließt damit Transistor 6. Wenn an A eine positive Spannung anliegt, schaltet der als Komparator arbeitende Operationsverstärker 11 nach Low durch. Dieses Signal kann zum Beispiel als Power-On-Signal für das synchronisierte Zuschalten von Peripheren Baugruppen benutzt werden. Weiterhin kann in diesem Betriebszustand der Akkumulator bei geschlossenem Schalter 19 geladen, beziehungsweise auf Laueendspannung gehalten werden. Sollte ein Netzausfall auftreten, wird Bund damit B1 Spannungslos. Daraus folgt, daß die Emitterspannung des Transistors 4 gleich 0 Volt ist, der Ausgang des Operationsverstärkers 10 positiv wird und die Lichtemitterdiode 5 erlischt. Das Power-On Signal wird High und trennt zum Beispiel die Baugruppe steuerungstechnisch vom übergeordnetem System. Die Akkumulatorspannung wird über den Transistor 6, der als Längsregler für die Spannungsstabiljsierungsschaltung, welche aus den Operationsverstärkern 18 und 8 sowie dem Transistor 17 besteht, an C Spannungsstabilisiert angelegt. Dabei ist der als Komparator beschaltete Operationsverstärker 9 ausgangsseitig auf Masse gelegt. Unterschreitet die Ladespannung des Akkumulators 2 die Ladeschlußspannung, wird der Ausgang des Operationsverstärkers 9 positiv, was zur Folge hat, daß Transistor 17 sperrt und damit die Last C vom Akkumulator 2 getrennt wird. Dies führt zwar zum Abschalten der folgenden Baugruppen, verhindert jedoch eine Tiefstentladung des Akkumulators 2, und somit seine vorzeitige Zerstörung. Bei dem Einsatz des Akkumulators muß also auf den Stromverbrauch der zu versorgenden Baugruppen beziehungsweise Schaltkreise und die zu realisierende Stützzeit mit Akkumulatorspannung achtgegeben werden.

Claims (2)

1. Schaltungsanordm mg zur Sicherung der Spannungsversorgung elektronischer Baugruppen unter Verwendung von einer Kontroll- und Auswerteschaltung mit Operationsverstärkern und einem Akkumulator, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Transistor (4) eine stabilisierte Spannung von B an die Anschlüsse B1 und C angelegt wird, diese mit einem durch Widerstände (15) und (16) realisierten Spannungsteiler, an einen Operationsverstärker (8) angelegt, dessen Ausgang über einen Transistor (17) einen Transistor (6) sperrt und somit einen Akkumulator (2) von der Last trennt, der Akkumulator (2) mit Hilfe einer Spannungsverdopplerschaltung (1) auf Ladeendspannung geladen wird und beim Fehlen der Spannung an B und B1 durch den Spannungsregler, bestehend aus einer Konstandstromquelle (13), Operationsverstärker (8), (9) und (19) sowie Transistor (17) und (4), die Akkumulatorspannung geregelt an C angelegt, den als Komparator beschalteten Operationsverstärker bei Absinken der Akkumulatorspannung unter die Ladeschlußspannung über den Transistor (4) sperrt und damit die Last vom Akkumulator (2) trennt,

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannung an B nach dem Abschalten der Netzspannung anliegt, was durch eine Lichtemitterdiode (5) im Basisstromkreis des Transistors (4) optisch signalisiert und ein Power-On-Signal an D beim Anliegen der Betriebsspannung an A durch einen Operationsverstärker (11) gebildet wird.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Sicherung einer stabilen Stromversorgung elektronischer Baugruppen bei Neuausfall beziehungsweise Pufferung von Schaltungeteilen beim Abschalten der Betriebsspannung. Die Erfindung ist insbesondere für Geräte der elektronischen Datenverarbeitung zur Stützung von Speicherbausteinen, wie zum Beispiel sRAM's, pseudostatisch betriebenen dRAM's oder Mikroprozessoren und dergleichen anwenbar.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind Schaltungsanordnungen zur Erkennung von Netzausfällen und zur Sicherung der Spannungsversorgung bei Netzausfällen bekannt, wie sie in den DE 3446129, DE 3524324, DE 3429572, DE 3237287, DE 3044658, DE 2555541 sowie dem DD-WP 267365 vorgeschlagen worden sind. Die in der DE 3446129 dargestellte Schaltungsanordnung dient zur Netzausfallerkennung und hat den Nachteil, daß bei Netzspannungsausfall die nachfolgende elektronische Baugruppe abgeschaltet wird, so daß zum Beispiel der Betrieb von Mikfoproiossoren spontan unterbrochen wird. Die in der DE 3524324 dargestellte Schaltungsanordnung zur Betriebsspannungserzeugung für nachfolgende elektronische Baugruppen bei kurzzeitigen Netzunterbrechungen hat den Nachteil, daß bei längeren Netzausfällen durch Abschalten die nachfolgenden elektronischen Baugruppen nicht mehr funktionsfähig sind. Die in den DE 3429572, DE 3237287, DE 3044659 und DE 2555541 dargestellten Schaltungsanordnungen erkennen den Ausfall der Versorgungsspannung, schalten automatisch auf eine durch eine Batterie erzeugte Hilfsspannung um und unterscheiden sich untereinander durch die Art der Schaltungsrealisierung, wobei jedoch keine der Schaltungsanordnungen aus der Betriebsspannung für die nachfolgenden elektronischen Baugruppen eine stabilisierte Betriebsspannung erzeugt. Die in dem DD-WP 267365 dargestellte Schaltungsanordnung beseitigt zwar die in den voranstehenden Schaltungen aufgezeigten Mangel, beinhalten jedoch nicht die Möglichkeit, den eingesetzten Akkumulator im Gerät zu laden beziehungsweise eine Ladungserhaltung zu realisieren. Damit muß"der Akkumulator zum zyklischen Laden auf Ladeendspannung von der Stromversorgung getrennt werden. Eine Stromversorgung von zu stützenden Bauelementen oder Schaltungsteilen, herausgelöst aus der Gesamtschaltung, ist nicht vorgesehen beziehungsweise möglich. Zur Sicherung der Funktion der Schaltung muß eine um den Betrag des Eigenspannungsabfalls der Spannungsregler höhere Betriebsbeziehungsweise Rohspannung zugeführt werden. Es kann zu einer Tiefstentladung der Akkumulatoren bei längerem Stromausfall kommen, was zu einer Herabsetzung der Lebensdauer der eingesetzten Akkumulatoren führt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung, die die Stromversorgung elektron' iher Baugruppen oder Bausteine bei Netzausfall oder/und bei Abschaltung der Spannungsversorgung gewährleistet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, elektronische Baugruppen oder Teile davon bei Netzausfall oder Abschaltung der Stromversorgung mit einer stabilen Spannung zu versorgen.

Gemäß der Erfindung wird dies erreicht, indem ausgehend von einer stabilisierten Betriebsspannung eine Axkumulatorladung und Ladeerhaltung realisiert wird, zum Beispiel mit Hilfe eines Timerschaltkreises in einer Anordnung zur