DE102006016856A1

DE102006016856A1 - Clocked electronic voltage transformer, has circuit provided for monitoring voltage signal applied to input terminal, such that sequential logic skips switch, where no usable input voltage is applied in input terminal attached with switch

Info

Publication number: DE102006016856A1
Application number: DE200610016856
Authority: DE
Original assignee: JULTEC GmbH
Current assignee: JULTEC TECHNOLOGY GMBH, 78256 STEISSLINGEN, DE
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2007-10-18

Abstract

The transformer has an input terminal (10) attached to an electronic switch (30), where the electronic switch acts on a common output node. A sequential logic controls the electronic switch temporally and consecutively. A circuit is provided for monitoring a voltage signal applied to the input terminal, such that the sequential logic skips the switch, where no usable input voltage is applied in the input terminal attached with the switch. A clock is synchronizable with an external clock source.

Description

Die Vorlegende Erfindung zeigt eine vorteilhafte Lösung eines häufigen Problems in der Satellitenempfangstechnik auf, nämlich der Verkopplung der Fernspeisespannung mehrerer Empfangsgeräte über eine gemeinsame Last.The The present invention shows an advantageous solution to a common problem in the satellite reception technology, namely the coupling of the remote supply voltage multiple receivers via a common burden.

In der Satellitenempfangstechnik ist es seit vielen Jahren üblich, das Verstärker und Umsetzer, welche aufgund der besonderen Eigenarten der Hochfrequenz sinnvollerweise in der Nähe der Antenne angeordnet werden, von dem angeschlossenen Empfangsgerät mit elektrischer Energie versorgt werden.In The satellite reception technology has been common for many years, the amplifier and converter, which due to the special characteristics of high frequency sensibly nearby the antenna are arranged, from the connected receiver with electrical Be supplied with energy.

Gleichzeitig werden bestimmte Vorselektionen in Antennennähe vorgenommen, wobei diese Vorselektion in Abhängigkeit der zum Empfang gewünschten Übertragung durch das Empfangsgerät bestimmt, und der Selektionseinrichtung über die Art und Höhe der Fernspeisespannung bekanntgemacht wird. So wählt eine Fernspeisespannung von etwa 14V den Empfang der vertikal polarisierten Übertragungen, eine Fernspeisespannung von etwa 18V den Empfang der horizontal polarisierten Übertragungen aus. Wird ein 22kHz Ton mit einer Amplitude von ca. 600mVpp auf diese Spannung moduliert, wird auf ein anderes (höheres) Frequenzband umgeschaltet.simultaneously certain preselections are made near the antenna, this preselection dependent on the transmission you want to receive determined by the receiving device, and the selection device via the type and height the remote supply voltage is announced. So selects a remote supply voltage of about 14V the reception of the vertically polarized transmissions, a remote supply voltage of about 18V the reception of the horizontal polarized transmissions out. Is a 22kHz sound with an amplitude of about 600mVpp on this voltage is modulated to another (higher) frequency band switched.

Zwischenzeitlich sind Geräte entwickelt worden, welche es ermöglichen, gleichzeitig mehrere Empfangsgeräte an einer Satellitenempfangsantenne zu betreiben. Allen diesen Geräten ist gemeinsam, daß sie Funktionen einiger Schaltungsteile gemeinsam für mehrere angeschlossene Empfangsgeräte nutzen. Dazu muß sichergestellt sein, daß jedes Empfangsgerät in der Lage ist, sowohl die nur für den zugeordeten Ausgang benötigten Schaltungsteile, als auch alle gemeinsam genutzten Schaltungsteile mit Energie zu versorgen.In the meantime, are devices been developed, which make it possible simultaneously several receivers to operate on a satellite receiving antenna. All of these devices is together that they Use functions of some circuit parts together for several connected receivers. This must be ensured be that each receiving device in the Location is, both only for needed the assigned output Circuit parts, as well as all shared circuit parts with Provide energy.

Hierzu sind bisher zwei Schaltungsvarianten bekannt.For this So far, two circuit variants are known.

Die erste Schaltungsvariante führt die Fernspeisespannungen der angeschlossenen Empfangsgeräte über eine Diodenmatrix zusammen („wired-OR"). Wenn mindestens ein Empfangsgerät in Betrieb ist und eine Fernspeisespannung liefert, ist am Ausgang der Matrix eine Spannung vorhanden. Stellen mehrere Empfangsgeräte eine Spannung bereit, so wird das Empfangsgerät, welches die höchste Spannung bereitstellt, strommäßig belastet.The first circuit variant leads the remote supply voltages of the connected receivers via a Diode matrix together ("wired-OR"). If at least a receiver is in operation and provides a remote supply voltage is at the output There is tension in the matrix. Set several receivers one Voltage ready, then the receiving device, which is the highest voltage provides, charged current.

Dieses Schaltungskonzept ist sehr einfach realisierbar. Ein großer Nachteil ist jedoch, daß die Stromlast eines einzelnen Empfangsgerätes stark von den Zuständen der anderen Empfangsgeräte abhängt. So kann es vorkommen, daß durch die Zustandsveränderung eines anderen Empfangsgeräts die Stromlast von Null auf den Maximalwert springt. Ein weiterer Nachteil ist, daß der aufmodulierte 22kHz Ton dafür sorgen kann, daß die Lastverteilung im 22kHz-Rhytmus zwischen zwei Empfangsgeräten hin- und her wechseln kann. Der von dem pulsierenden Strom durch die Impedanz von Netzteil und Teilnehmerableitung hervorgerufene pulsförmige Spannungsabfall entspricht möglicherweise der Amplitude des 22kHz-Tons, und führt so zu Fehlinterpretationen in den Tonauswerteschaltungen. Weiterhin können Schwebungseffekte eintreten, wenn mehrere Empfangsgeräte einen 22kHz-Ton generieren.This Circuit concept is very easy to implement. A great disadvantage However, that is the electricity load a single receiver strong of the states the other receivers depends. So it can happen that through the state change another receiving device the Current load jumps from zero to the maximum value. Another disadvantage is that the modulated 22kHz sound for that can ensure that the Load distribution at 22kHz between two receivers. and can change. The from the pulsating stream through the Impedance of power supply and subscriber derivation caused pulse-shaped voltage drop may correspond the amplitude of the 22kHz tone, leading to misinterpretations the sound evaluation circuits. Furthermore, beating effects can occur if multiple receivers generate a 22kHz tone.

Die zweite bekannte Schaltungsvariante behebt das Problem der gegenseitigen Modulation und minimiert Lastsprünge. Dazu wird eine Auswerteschaltung verwendet, welche die Präsenz der Fernspeisespannungen der angeschlossenen Empfangsgeräte überwacht, und mittels elektronischer Schalter nur diejenige Fernspeisespannung zur Versorgung der Schaltungsteile heranzieht, welche zuerst verfügbar ist. Erst wenn diese Spannung durch das Empfangsgerät abgeschaltet wird, wechselt die Stromlast auf ein anderes Empfangsgerät, wodurch auch an diesem ein erheblicher Sprung in der Stromlast entsteht, welcher aber nur sehr selten vorkommt. Der Vorteil des harten Umschaltens ist einzig, das ein aufmodulierter 22kHz-Ton keine Tonmodulation des Fernspeisestroms eines anderen Empfangsgerätes hervorrufen kann.The second known circuit variant fixes the problem of mutual Modulation and minimizes load jumps. For this purpose, an evaluation circuit is used which determines the presence of the Remote supply voltages of the connected receivers monitored, and by electronic switch only that Fernspeisespannung to supply the circuit parts, which is available first. Only when this voltage is switched off by the receiver, changes the power load on another receiving device, which also on this one Significant jump in the current load arises, but which only very rarely occurs. The advantage of hard switching is only a modulated 22kHz tone no sound modulation of the remote supply current of another receiving device can.

Beide bekannte Schaltungsvarianten haben den Nachteil, daß es Zustände gibt, bei denen die Stromlast für ein Empfangsgerät Null ist, und das jeweils nur ein Empfangsgerät den gesamten Energiebedarf über die Fernspeisespannung decken muß. Durch die Verwendung integrierter Schaltkreise ist es inzwischen möglich, eine Vielzahl von Funktionen auf kleinstem Raum zu realisieren. So kann beispielsweise die Verteilung und Umschaltung der Satellitenempfangssignale für eine große Zahl von Empfangsgeräten in einem Bauteil zusammengefasst werden. Hierbei sind solche Schaltkreise üblicherweise so konstruiert, daß wenige Anschlüsse für die Versorgungsspannung des Bauteils vorhanden sind, welche für alle Funktionen gemeinsam genutzt werden. Meistens werden nicht genutzte Schaltungsteile intern abgeschaltet um den Energiebedarf zu minimieren. Sind jedoch alle Schaltungsteile aktiv, weil beispielsweise alle angeschlossenen Empfangsgeräte mit Signalen versorgt werden sollen, kann der benötigte Strombedarf möglicherweise nicht mehr von einem Empfangsgerät allein gedeckt werden. Hierzu ist ein Schaltungskonzept notwendig, welches die Stromlast vorzugsweise möglichst gleichmäßig auf alle angeschlossenen Empfangsgeräte verteilt, und zwar unabhängig von der Höhe der zur Verfügung gestellten Fernspeisespannung.Both known circuit variants have the disadvantage that there are states where the current load for a receiver Zero is, and that only one receiving device the entire energy requirement over the Must cover remote supply voltage. By the use of integrated circuits, it is now possible, a To realize a variety of functions in the smallest space. So can For example, the distribution and switching of satellite reception signals for one size Number of receiving devices be summarized in one component. In this case, such circuits are customary constructed so that few connections for the Supply voltage of the component are present, which for all functions be shared. Mostly unused circuit parts shut down internally to minimize energy consumption. Are however all circuit parts active because, for example, all connected Receivers with Signals can be supplied, the required power consumption may be no longer from a receiving device be covered alone. For this purpose, a circuit concept is necessary which preferably the current load as evenly as possible on all connected receivers distributed, independently from the height the provided Remote power supply.

Das hier vorgestellte Schaltungskonzept erfüllt diese Anforderung, und stellt zusätzlich eine geregelte Ausgangsspannung für die Versorgung beispielsweise von integrierten Schaltkreisen bereit. Die Grundschaltung ist ein getakteter Flußwandler (1). Nach der Eingangsklemme (10) und einem Speicherkondensator (20) folgt ein elektronisch gesteuerter Schalter (30), welcher die Eingangsspannung in einem gewünschten Ein/Ausschaltverhältnis an den Knotenpunkt Freilaufdiode (40)/Speicherdrossel (41) legt. Die Speicherdrossel sorgt mit dem Ausgangskondensator (42) dafür, daß das Puls/Pausen-Verhältnis zu einer Gleichspannung gesiebt wird, welche an der Ausgangsklemme (45) zur Verfügung steht. Die Freilaufdiode ist notwendig, damit durch die Speicherdrossel der Strom weiterfließen kann, wenn der elektronische Schalter geöffnet ist, und sich die Spule magnetisch entladen kann. Eine Regelung sorgt dafür, daß die Ausgangsspannung eine gewünschte Höhe annimmt und beibehält, und verändert das Ein/Ausschalt-Verhältnis des elektronischen Schalters entsprechend. Dazu wird die Ausgangsspannung über einen Spannungsteiler (50, 51) so heruntergeteilt, daß diese durch einen Komperator (52) mit einer Referenzspannung verglichen wird. Ist die Ausgangsspannung und damit auch die Eingangsspannung am Komperator über dem gewünschten Wert, liefert der Komparator ein „High-Signal" an seinem Ausgang. Dieses Signal setzt das Flipflop (61) zurück, so daß an dessen invertiertem Ausgang ein „High" anliegt. Dieses „High" sorgt dafür, daß der Ausgang des NOR-Gatters (62) niemals den „High-Zustand" annehmen kann, und somit der Schalter (30) niemals betätigt wird.The circuit concept presented here fulfills this requirement, and additionally provides a regulated output voltage for the supply of, for example, integrated circuits. The basic circuit is a clocked flux converter ( 1 ). After the input terminal ( 10 ) and a storage capacitor ( 20 ) is followed by an electronically controlled switch ( 30 ), which supplies the input voltage in a desired on / off ratio to the node freewheeling diode ( 40 ) / Storage choke ( 41 ). The storage choke provides with the output capacitor ( 42 ) that the pulse / pause ratio is screened to a DC voltage, which at the output terminal ( 45 ) is available. The freewheeling diode is necessary so that the current can flow through the storage inductor when the electronic switch is open, and the coil can be magnetically discharged. A control ensures that the output voltage assumes and maintains a desired level, and changes the on / off ratio of the electronic switch accordingly. For this purpose, the output voltage via a voltage divider ( 50 . 51 ) divided so that these by a comparator ( 52 ) is compared with a reference voltage. If the output voltage and thus also the input voltage at the comparator is above the desired value, the comparator delivers a "High-Signal" at its output.This signal sets the flip-flop ( 61 ), so that a "high" is applied to its inverted output. This "high" ensures that the output of the NOR gate ( 62 ) can never assume the "high state", and thus the switch ( 30 ) is never operated.

Sinkt die Ausgangsspannung nun unter den gewünschten Wert, so liefert der Komparator (52) ein „Low", so daß der Taktoszillator (60) das Flipflop setzen kann, wodurch der invertierte Ausgang des Flipflops den Zustand „Low" annimmt. Nach der Abfallenden Flanke des Taktes gibt nun das NOR-Gatter (62) das Einschaltsignal an den Schalter (30), so daß ein Strom von der Eingangsklemme (10) in Richtung der Ausgangsklemme (45) fließt, und so die Speicherdrossel (41) und den Kondensator (42) aufläd. Die Ausgangsspannung steigt an. Erreicht die Ausgangsspannung den gewünschten Wert, setzt der Komparator (52) das Flipflop (61) zurück, so daß das NOR-Gatter (62) das Einschaltsignal für den Schalter (30) sperrt. Das in der Speicherdrossel (41) gespeicherte Magnetfeld lässt einen Strom durch die Freilaufdiode (40) und die Speicherdrossel (41) fließen, so daß die Ausgangsspannung auch im Ausschaltzustand des schalters (30) zur Verfügung steht, wobei auch der Kondensator (42) diese Zeit mit überbrückt.If the output voltage now drops below the desired value, the comparator ( 52 ) a "low", so that the clock oscillator ( 60 ) can set the flip-flop, whereby the inverted output of the flip-flop assumes the state "Low." After the falling edge of the clock, the NOR gate ( 62 ) the switch-on signal to the switch ( 30 ), so that a current from the input terminal ( 10 ) in the direction of the output terminal ( 45 ), and so the storage choke ( 41 ) and the capacitor ( 42 ) charges. The output voltage increases. When the output voltage reaches the desired value, the comparator sets ( 52 ) the flip-flop ( 61 ), so that the NOR gate ( 62 ) the switch-on signal for the switch ( 30 ) locks. The in the storage choke ( 41 ) stored magnetic field allows a current through the freewheeling diode ( 40 ) and the storage choke ( 41 ), so that the output voltage in the off state of the switch ( 30 ), whereby also the capacitor ( 42 ) bridged this time with.

In dem für die spezielle Anwendung der Lastverteilung weiterentwickelten Schaltungskonzept (2) des Flußwandlers werden zunächst alle an den Klemmen (10, 11, 12, 13) zur Verfügung stehenden Eingangsspannungen je einem Speicherkondensator (20, 21, 22, 23) zugeführt. Weiterhin ist für jede Eingangsspannung ein elektronischer Schalter (30, 31, 32, 33) vorgesehen, welcher auf einen gemeinsamen Knoten wirkt. An diesen Knoten ist wie im bekannten Schaltungskonzept eine Freilaufdiode (40) und die Speicherdrossel (41) angeschlossen. Der Speicherdrossel folgt wiederum der Pufferkondensator (42). Auch ist wieder eine Regelschaltung (50, 51, 52) implementiert, welche die Höhe der Ausgangsspannung durch Veränderung des Ein/Ausschalt-Verhältnisses der elektronischen Schalter auf dem gewünschten Wert bringt (60, 61, 62).In the further developed for the special application of the load distribution circuit concept ( 2 ) of the flux transformer, all at the terminals ( 10 . 11 . 12 . 13 ) available input voltages per one storage capacitor ( 20 . 21 . 22 . 23 ). Furthermore, for each input voltage, an electronic switch ( 30 . 31 . 32 . 33 ), which acts on a common node. As in the known circuit concept, a freewheeling diode ( 40 ) and the storage choke ( 41 ) connected. The storage choke is again followed by the buffer capacitor ( 42 ). Also is again a control circuit ( 50 . 51 . 52 ) which brings the magnitude of the output voltage to the desired value by changing the on / off ratio of the electronic switches ( 60 . 61 . 62 ).

Nun werden jedoch die elektronischen Schalter nicht direkt durch das NOR-Gatter (62) angesteuert, sondern über UND-Gatter (80, 81, 82, 83), welche von einer Sequenzierschaltung (65) freigegeben werden. Die Sequenzierschaltung überwacht kontinuierlich alle Eingangsspannungen und entscheidet zunächst, welche Eingangsspannungen für die Lastverteilung verwendbar sind. Dies kann durch einfaches Überprüfen des Vorhandenseins der Spannung erfolgen, oder durch eine Schwellwertauswertung. Die Sequenzierschaltung steuert mittels einer durch den Taktoszillator (60) angetriebenen Zählschaltung nacheinander umlaufend über Freigabeelemente (80, 81, 82, 83) nur die elektronischen Schalter (30, 31, 32, 33) mit dem von der Regelschaltung erzeugten Ein/Ausschalt-Verhältnis an, an welchen eine verwendbare Eingangsspannung anliegt. Schalter ohne verwendbare Eingangsspannung werden übersprungen.Now, however, the electronic switches will not go directly through the NOR gate ( 62 ), but via AND gates ( 80 . 81 . 82 . 83 ) generated by a sequencing circuit ( 65 ) are released. The sequencing circuit continuously monitors all input voltages and first decides which input voltages can be used for the load distribution. This can be done by simply checking the presence of the voltage, or by a threshold evaluation. The sequencing circuit controls by means of a by the clock oscillator ( 60 ) driven counting circuit successively circulating via release elements ( 80 . 81 . 82 . 83 ) only the electronic switches ( 30 . 31 . 32 . 33 ) with the on / off ratio generated by the control circuit to which a usable input voltage is applied. Switches without usable input voltage are skipped.

Ist nur eine Eingangsspannung vorhanden, dann arbeitet die Anordnung wie ein gewöhnlicher Schaltwandler mit nur einem Eingang. Durch die bei mehreren vorhandenenen Spannungsquellen über alle Quellen umlaufende Stromentnahme entsteht (durch die Pufferkondensatoren 20 .. 23 zeitlich gemittelt) eine nahezu gleichmäßige Verteilung des Strombedarfs auf die zur Verfügung stehenden Spannungsquellen.If there is only one input voltage, then the arrangement works like a normal switching converter with only one input. Due to the circulating current at all existing sources of voltage across all sources of current produced (by the buffer capacitors 20 .. 23 averaged over time) a nearly uniform distribution of the power requirement to the available voltage sources.

Claims

Pulsed electronic voltage converter having at least two input terminals and a common output terminal, characterized in that - each input terminal is assigned its own electronic switch, - that the electronic switches act on a common output node, and - that a sequencing logic is present, which timed the electronic switches one after the other.

Clocked electronic voltage transformer according to claim 1, characterized in that the Circuit is equipped with a monitoring of the voltage applied to the input terminals voltage signals, so that the sequencing logic skips the switch, at whose associated input terminals no usable input voltage, in the sequence skips.

Switched electronic voltage converter after one the claims 1 and 2, characterized in that the clock of the switching converter can be synchronized with an external clock source.

Switched electronic voltage converter after one the claims 1 to 3, characterized in that the input voltages associated buffer capacitors each preceded by a gyrator is.

Switched electronic voltage converter after one the claims 1 to 4, characterized in that parts of the circuit, or also the whole circuit, combined in an integrated circuit is.

Switched electronic voltage converter after one the claims 1 to 5, characterized in that a plurality of switching converter for Generating multiple output voltages are combined so that the switch-on times the respective input voltages one temporally possible uniform current load result in the energy sources connected to the input terminals.

Switched electronic voltage converter after one the claims 1 to 6, characterized in that the switching converter with an overload monitoring Is provided.

Switched electronic voltage converter after one the claims 1 to 7, characterized in that the switching converter with a start-up delay Is provided.

Switched electronic voltage converter after one the claims 1 to 8, characterized in that instead of the freewheeling diode a electronically controlled switch is used.

Clocked electronic voltage converter after one of the claims 1 to 8, characterized in that this constructed in the "buck-boost" principle is.