DE102004035126A1 - Circuit structure for supplying a load with an alternative voltage uses two or more sources of voltage linked to supply voltage connections - Google Patents
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- H02J1/10—Parallel operation of dc sources
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur alternativen Spannungsversorgung einer Last aus mindestens zwei mit Spannungsversorgungsanschlüssen verbundenen Spannungsquellen, wobei je Spannungsversorgungsanschluss Mittel zum leitenden Verbinden des Versorgungsspannungsanschlusses mit einem gemeinsamen Lastanschluss vorgesehen sind.The The invention relates to a circuit arrangement for alternative power supply a load of at least two connected to power supply terminals Voltage sources, wherein each power supply connection means for conductive connection of the supply voltage terminal with a common load connection are provided.
Bei zahlreichen Anwendungen wird ein Gerät alternativ aus verschiedenen Spannungsquellen versorgt, oft handelt es sich dabei um eine interne Batterie und eine netzgebundene Spannungsquelle. Während die Batteriespannung ständig verfügbar ist, beispielsweise auch während eines Standby-Zustandes, ist die andere, netzgebundene Versorgungsspannung nicht ständig verfügbar. Je nach Betriebssituation muss eine Last also entweder aus der Batterie gespeist werden oder aber aus der netzgebundenen Spannungsquelle. Auch kann es vorkommen, dass die Batterie vollständig entladen ist und die Last deshalb aus der anderen Spannungsquelle, beispielsweise einem Ladegerät, versorgt werden muss.at In many applications, one device will be made up of different ones Power sources supplied, often it is an internal battery and a mains voltage source. While the battery voltage constantly available is, for example, during a standby state, is the other, network-connected supply voltage not all the time available. Depending on the operating situation, a load must therefore either from the battery be fed or from the mains voltage source. Also it can happen that the battery is completely discharged and therefore the load from the other power source, such as a charger supplies must become.
Oft sollen Benutzerdaten in einem nicht-flüchtigen Speicher bereitgehalten werden. Wenn aber ein integrierter Schaltkreis in CMOS-Technologie aufgebaut ist, lässt sich ein nichtflüchtiger Speicher nicht realisieren. In CMOS-Technologie sind nur flüchtige Speicher realisierbar. Um Benutzerdaten auch bei ausgeschaltetem Gerät speichern zu können, ist daher eine Batterie erforderlich, deren Spannung ständig verfügbar ist. Daneben gibt es auch andere Schaltungskompnenten, die eine ununterbrochene Versorgungsspannung benötigen.Often should hold user data in a non-volatile memory become. But if an integrated circuit in CMOS technology is built up, lets yourself a non-volatile Do not realize memory. In CMOS technology are only volatile memory realizable. To save user data even when the device is switched off to be able to Therefore, a battery is required, the voltage is always available. Besides there are also other Schaltungskompnenten, which an uninterrupted Need supply voltage.
In der Regel ist es vorteilhaft, wenn diejenige Spannungsquelle zur Versorgung der Last, also beispielsweise des Speichers, eingesetzt wird, die die höhere Spannung aufweist. Eine verwendete netzgebundenen Versorgungsspannungen ist in der Regel höher als eine Batteriespannung. Wenn die Spanungsquelle mit der höheren Spannung zur Versorgung der Last eingesetzt wird, ist deshalb sichergestellt, dass die netzgebundenen Spanungsquelle Vorrang vor der Batterie hat. Diese wird somit geschont und nur dann in Anspruch genommen, wenn keine andere Spannungsquelle verfügbar ist.In As a rule, it is advantageous if the voltage source for Supply of the load, so for example, the memory used that will be the higher Has tension. A used mains supply voltage is usually higher as a battery voltage. If the voltage source with the higher voltage is used to supply the load is therefore ensured that the mains voltage source takes precedence over the battery Has. This is thus spared and only used, if no other power source is available.
Dazu
ist es bekannt, zwei Versorgungsspannungsquellen jeweils über einer
Diode mit einem gemeinsamen Lastanschluss zu verbinden, wie in der
Eine
diesbezüglich
verbesserte Schaltungsanordnung ist ebenfalls aus dem Stand der
Technik bekannt und in
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur alternativen Spannungsversorgung einer Last aus mindestens zwei Spannungsquellen anzugeben, bei der einerseits sichergestellt ist, dass ein geringer Spannungsabfall durch Schaltmittel auftritt und andererseits sichergestellt ist, dass eine angeschlossene Last unterbrechungsfrei mit einer der Spannungsquellen verbunden ist.task The invention is a circuit arrangement for alternative Power supply of a load from at least two voltage sources to ensure, on the one hand, that a lower one Voltage drop by switching means occurs and on the other hand ensured is that a connected load without interruption with a the voltage sources is connected.
Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mittel jeweils dazu eingerichtet sind, eine niederohmige Verbindung herzustellen, wenn die Differenz zwischen der Spannung an dem Versorgungsspannungsanschluss und der Spannung an dem Lastanschluss einen Schwellwert überschreitet.This object is achieved by a circuit arrangement of the aforementioned type, which is characterized in that the means are each adapted to produce a low-resistance connection, when the difference between the voltage at the supply voltage terminal and the voltage at the load terminal is a threshold exceeds value.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird die Differenz der Spannung an dem Versorgungsspannungsanschluss und an dem Lastanschluss ausgewertet, um eine Schalthandlung auszulösen. Wenn eine Versorgungsspannung angelegt wird, die höher ist als die aktuell zur Versorgung der Last eingesetzte Versorgungsspannung, so wird aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Schaltungsanordnung zunächst die Spannungsquelle mit der höheren Versorgungsspannung mit dem Lastanschluss verbunden, so dass die Spannung am Lastanschluss ansteigt. Dadurch wird die Spannung am Lastanschluss größer als die Spannung der bisher aktiven Spannungsquelle und die dieser zugeordneten Schaltmittel trennen die Verbindung zum Lastanschluss. Da das Trennen der bisher aktiven Spannungsquelle als Reaktion auf das Verbinden des Lastanschlusses mit einer höheren Versorgungsspannung erfolgt, kann es nicht zu einer Unterbrechung der Spannungsversorgung der Last kommen.at the circuit arrangement according to the invention becomes the difference of the voltage at the supply voltage terminal and evaluated at the load terminal to trigger a switching action. If a supply voltage is applied, which is higher than the current Supply of the load used supply voltage, so is due the embodiment of the invention the circuit first the voltage source with the higher Supply voltage connected to the load terminal, so that the Voltage at the load terminal increases. This will reduce the voltage on the Load connection greater than the voltage of the previously active voltage source and its associated Switching means disconnect the connection to the load connection. Because the disconnecting the previously active voltage source in response to connecting the Load connection with a higher Supply voltage occurs, it can not cause a break the power supply of the load come.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung besitzt den Vorteil, dass die Last immer mit der Versorgungsspannungsquelle verbunden ist, die die höhere Spannung aufweist, dabei Unterbrechungen der Spannungsversorgungen verhindert sind und zudem verhindert ist, dass ein Strom von einer Spannungsquelle in die andere Spannungsquelle fließt. Der Spannungsabfall über den vorzugsweise eingesetzten Schalttransistoren kann dabei auf einige wenige Millivolt reduziert werden, wenn dies erforderlich ist. Die Schaltungsanordnung kann in CMOS- Technologie umgesetzt werden, wobei auch eine Realisierung in anderen Technologien möglich ist.The inventive circuit arrangement has the advantage that the load always with the supply voltage source connected, which is the higher Voltage, thereby interrupting the power supplies are prevented and also prevents a current from one Voltage source flows into the other voltage source. Of the Voltage drop over The switching transistors preferably used can thereby a few millivolts can be reduced if necessary. The circuit arrangement can be implemented in CMOS technology, wherein also a realization in other technologies is possible.
Der Schwellwert, bei dessen Überschreitung eine Schalthandlung stattfindet, liegt vorzugsweise im Bereich des Spannungsabfalls über dem verwendeten Schaltmittel im niederohmigen Zustand. Er sollte dabei so hoch sein, dass eine statistische Schwankung des Komparatoroffsets keine Rückwärtsleitung verursachen kann.Of the Threshold when exceeded Switching takes place, is preferably in the range of the voltage drop across the used switching means in low-resistance state. He should go with it be so high that a statistical fluctuation of the comparator offset no reverse line can cause.
In einer vorteilhaften Ausführung sind die Schaltmittel durch einen Komparator und einen Schalttransistor gebildet, wobei der Steueranschluss des Schalttransistors mit einem Ausgang des Komparators verbunden ist.In an advantageous embodiment are the switching means by a comparator and a switching transistor formed, wherein the control terminal of the switching transistor with a Output of the comparator is connected.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:The The invention will be explained in more detail with reference to embodiments. It shows:
In
der
Zur
Beschreibung der Funktion der Schaltungsanordnung wird angenommen,
dass zunächst der
zweite Versorgungsspannungsanschluss
Zur
Veranschaulichung dieser Vorgänge
sind in dem. Diagramm von
Bei
der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
findet das Trennen einer Verbindung zwischen einem Versorgungsspannungsanschluss
Die
Spannungsquellen
In
der Schaltungsanordnung von
Der
Spannungsabfall über
den Transistoren
Die
Am
Gate des Transistors
Die
Der
Komparator
Um
die ordnungsgemäße Funktionsweise der
Komparatoren unter allen Betriebsbedingungen sicherzustellen ist
es notwendig, dass die Transistoren
Die
Transistoren
In den gezeigten Ausführungsbeispielen wurden jeweils zwei alternative Spannungsquellen vorgesehen. Selbstverständlich ist dieses Konzept auch auf mehr als zwei Spannungsquellen ausdehnbar. Dazu sind weitere Mittel zum leitenden Verbinden eines zusätzlichen Versorgungsspannungsanschlusses mit dem gemeinsamen Lastanschluss vorzusehen.In the embodiments shown were each provided two alternative voltage sources. Of course it is This concept can also be extended to more than two voltage sources. These are further means for conducting an additional connection Supply voltage connection with the common load connection provided.
- 11
- Erster Versorgungsspannungsanschlussfirst Supply voltage connection
- 22
- Zweiter Versorgungsspannungsanschlusssecond Supply voltage connection
- 3,43.4
- Mittel zum leitenden Verbinden eines Versormedium for conducting a supply connection
- gungsspannungsanschlusses mit einem gemeinsasupply voltage terminal with a common
- men Lastanschlussmen load connection
- 55
- Lastload
- 66
- Erste SpannungsquelleFirst voltage source
- 77
- Zweite SpannungsquelleSecond voltage source
- 8,98.9
- Komparatorencomparators
- 10,1110.11
- Schalterswitch
- 1212
- Lastanschlussload connection
- 13,1413.14
- Spannungsquellenvoltage sources
- 15,16,19,2015,16,19,20
- Transistorentransistors
- 17,1817.18
- Stromquellenpower sources
- 22, 2322 23
- Widerständeresistors
- 24 bis 3724 to 37
- Transistorentransistors
- t1,t2,t3t1, t2, t3
- Zeitpunktetimings
- D1, D2D1, D2
- Diodendiodes
- U1U1
- Spannung am ersten Versorgungsspannungsantension at the first supply voltage
- schlussEnough
- U2U2
- Spannung am zweiten Versorgungsspannungsantension at the second supply voltage
- schlussEnough
- ULUL
-
Spannung
am Lastanschluss
12 Voltage at the load connection12 - UG10UG10
-
Steuerspannung
am Ausgang des Komparators
8 Control voltage at the output of the comparator8th - UG11UG11
-
Steuerspannung
am Ausgang des Komparators
9 Control voltage at the output of the comparator9
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