DE10017902A1 - Anordnung zum unterbrechungsfreien Umschalten zwischen zwei Spannungsquellen - Google Patents
Anordnung zum unterbrechungsfreien Umschalten zwischen zwei SpannungsquellenInfo
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Abstract
Zum unterbrechungsfreien Umschalten zwischen zwei Spannungsquellen, die jeweils über entgegengesetzt gepolte Entkopplungsdioden mit einer Last verbunden sind, ist in die Verbindung der zweiten Spannungsquelle und der Last die Source-Drain-Strecke eines MOSFET-Transistors geschaltet, dessen Gate-Anschluß über einen invertierenden Regelverstärker mit der ersten Spannungsquelle verbunden und so gesteuert ist, daß der Transistor nichtleitend ist und die Last durch die erste Spannungsquelle gespeist wird, solange die Spannung der ersten Spannungsquelle größer als eine vorgegebene Minimalspannung ist, und erst bei Unterschreiten des vorgegebenen Spannungs-Minimalwertes der Transistor leitend und damit die zweite Spannungsquelle an die Last angeschaltet wird.
Description
Die Erfindung betrifft und geht aus von einer Anordnung laut Oberbegriff des
Hauptanspruches.
Anordnungen dieser Art sind bekannt. Sie werden zur unterbrechungsfreien
Spannungsversorgung eines Verbrauchers, beispielsweise eines Senders, entweder aus
einer Haupt-Spannungsquelle, beispielsweise aus einem Versorgungsnetz, bzw. aus
einer Notversorgungs-Spannungsquelle, beispielsweise einer Batterie, benutzt. Über
die Entkopplungsdioden sind die beiden Spannungsquellen zwar gegeneinander
entkoppelt und es wird immer diejenige Spannungsquelle wirksam, die im Moment
die höhere Spannung liefert, diese einfache Anordnung ist jedoch für manche
Anwendungszwecke nicht ausreichend.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung dieser Art so weiterzubilden
und zu verbessern, daß die Last erst dann von der Hilfsquelle versorgt wird, wenn
die Spannung der Hauptquelle unter einen vorbestimmten Minimalwert absinkt.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Anordnung laut Oberbegriff des
Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung ist gewährleistet, daß der Verbraucher
zunächst ausschließlich aus der Hauptquelle gespeist wird, auch wenn die Hilfsquelle
eine höhere Spannung aufweist. Damit wird vermieden, daß die beispielsweise als
Batterie ausgebildete Hilfsquelle sich entlädt, solange noch Netzbetrieb oberhalb einer
vorbestimmten Minimalspannung gewährleistet ist, auch wenn die Spannung der
Hilfsquelle größer als die vorbestimmte Minimalspannung sein sollte. Erst wenn die
Spannung der Hauptversorgung unter diesen vorbestimmten Minimalwert absinkt,
wird der Transistor durchgeschaltet und mit weichem Übergang die Last über die
Hilfsquelle gespeist. Über die zusätzliche Gate-Spannungsbegrenzung des Transistors
wird außerdem die Lastspannung begrenzt, der Transistor wirkt also gleichzeitig als
Überspannungsschutz. Über die zwischengeschalteten Entkopplungsdioden ist die
Schaltung rückstromfrei und die Last ist auch vor Verpolung geschützt. Wenn die
Gate-Spannung des Transistors zu Null gesetzt wird, ist die Hilfsquelle vollständig
abgeschaltet.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem
Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Bei der dargestellte Schaltung zum unterbrechungsfreien Umschalten von einer
Hauptspannungsquelle 1, beispielsweise dem Netz, auf eine Hilfsspannungsquelle 2,
beispielsweise einer Batterie 2 zum Speisen eines Verbrauchers 3, beispielsweise
eines Senders, sind diese beiden Spannungsquellen 1 und 2 über entgegengesetzt
gepolte Entkopplungsdioden 4 und 5 mit der Last 3 verbunden. Zwischen der
Entkopplungsdiode 5 und der Hilfsspannungsquelle 2 ist ein MOSFET-Transistor 6
angeordnet, der mit seiner Souce-Draine-Strecke s-d in Serie zwischen Verbraucher 3
und Spannungsquelle 2 geschaltet ist und dessen Gate-Anschluß g mit dem Ausgang
eines invertierenden Regelverstärkers 7 verbunden ist, dem eingangsseitig die
Spannung V1 der Hauptspannungsquelle 1 zugeführt wird. Am Ausgang dieses
Regelverstärkers 7 ist eine Spannungsbegrenzerdiode 8 angeschaltet.
Der Verbraucher 3 wird zunächst ausschließlich aus der Hauptspannungsquelle 1
gespeist, auch wenn die Hilfsspannungsquelle 2 eine höhere Spannung V2 aufweist.
Erst wenn die Spannung der Hauptquelle 1 unter einen Minimalwert Vmin sinkt, wird
die Last von der Hilfsspannungsquelle 2 gespeist. Wenn dabei die Spannung V2
größer als eine vorgegebene Maximalspannung Vmax wird, wird die Spannung am
Verbraucher 3 automatisch über die Begrenzung der Gate-Spannung des Transistors 6
(Spannungsbegrenzer 8) begrenzt.
Solange die Spannung V1 größer als Vmin ist, wird die Last 3 nur aus der Hauptquelle
1 versorgt. Die vom Regelverstärker 7 gelieferte Gate-Spannung Vg ist dabei konstant
und wird bestimmt durch die Größe der vorgegebenen Minimalspannung Vmin
zuzüglich der Schwellenspannung des MOSFET-Transistors 6. Wird die Spannung
V1 gleich oder kleiner Vmin, so wird über den Regelverstärker 7 automatisch mit
fließendem Übergang die Last 3 aus der Hilfsquelle 2 versorgt. Der
Verstärkungsfaktor des Regelverstärkers 7 bestimmt dabei, wie abrupt der Wechsel
von der Quelle 1 auf die Quelle 2 stattfindet. Die Souce-Draine-Strecke des
MOSFET-Transistors 6 wirkt dabei als regelbarer Widerstand, der Übergang erfolgt
also nicht wie bei einem Schalter abrupt, sondern weich bis zum völligen
Durchschalten. Durch die Begrenzung der Gate-Spannung Vg auf einen vorgegebenen
Maximalwert mittels des Spannungsbegrenzers 8 wirkt der Transistor außerdem als
Serienbegrenzer für die Hilfsquelle 2, d. h. es wird verhindert, daß der Last 3 eine
Überspannung zugeführt wird. Der Regelverstärker 7 wird über einen
Aufwärtswandler bekannter Schaltungstechnik aus den Spannungsquellen 1 und 2
gespeist.
In die Verbindung zwischen Hauptquelle 1 und Entkopplungsdiode 4 könnte ebenfalls
ein zusätzlicher MOSFET-Transistor als Schalttransistor zwischengeschaltet werden,
der über eine feste Gate-Spannung angesteuert ist und somit als elektronischer
Schalter und Überspannungsschutz auch für die Hauptquelle 1 wirkt.
Claims (3)
1. Anordnung zum unterbrechungsfreien Umschalten zwischen zwei
Spannungsquellen (1, 2), die jeweils über entgegengesetzt gepolte
Entkopplungsdioden (4, 5) mit einer Last (3) verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß in die Verbindung der zweiten Spannungsquelle (2) und der Last (3) die Souce-
Draine-Strecke (s-d) eines MOSFET-Transistors (6) geschaltet ist, dessen Gate-
Anschluß (g) über einen invertierenden Regelverstärker (7) mit der ersten
Spannungsquelle (1) verbunden und so gesteuert ist, daß der Transistor (6)
nichtleitend ist und die Last durch die erste Spannungsquelle (1) gespeist wird,
solange die Spannung der ersten Spannungsquelle (1) größer als eine vorgegebene
Minimalspannung (Vmin) ist, und erst bei Unterschreiten des vorgegebenen
Spannungs-Minimalwertes (Vmin) der Transistor (6) leitend und damit die zweite
Spannungsquelle (2) an die Last angeschaltet wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Gate-Anschluß (g) des MOSFET-Transistors (6) ein Spannungsbegrenzer (8)
angeschaltet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß auch in der Verbindung zwischen erster Spannungsquelle (1) und Last (3) die
Souce-Draine-Strecke eines MOSFET-Transistors geschaltet ist, an dessen Gate-
Anschluß eine feste Spannung und ein Spannungsbegrenzer angeschaltet ist.
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