DE102014224395B4

DE102014224395B4 - Anordnung mit potenzialgetrennterStromversorgungseinrichtung und Verfahren zu derenBetrieb

Info

Publication number: DE102014224395B4
Application number: DE102014224395.5A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Eue; Philip Fosu Okyere
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2034-11-29
Also published as: DE102014224395A1

Abstract

Anordnung (10) mit einer Eingangsseite (11) und einer von der Eingangsseite (11) elektrisch potenzialgetrennten Ausgangsseite (12) sowie mit einer potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20), die aufweist: einen Eingang (E20) auf der Eingangsseite (11) der Anordnung (10) zum Anlegen einer Eingangsspannung (Ue) und mindestens einen vom Eingang (E20) potenzialgetrennten Ausgang (A21) auf der Ausgangsseite (12) der Anordnung (10) zur Ausgabe mindestens einer Ausgangsspannung (Ua1), wobei – an den Ausgang (A21) der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20) eine Überwachungseinrichtung (30) angeschlossen ist, die zumindest zwei denselben Ausgang (A21) der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20) betreffende Informationen erfasst, – an die Überwachungseinrichtung (30) ein Optokopplereingang (E40) eines Optokopplers (40) angeschlossen ist, der über einen Optokopplerausgang (A40) mit einer elektrisch auf der Eingangsseite (11) der Anordnung (10) befindlichen Steuereinrichtung (50) verbunden ist und die zumindest zwei Informationen der Überwachungseinrichtung (30) an die Steuereinrichtung (50) übermittelt, und – die Steuereinrichtung (50) die Ansteuerung der Stromversorgungseinrichtung (20) in Abhängigkeit von den empfangenen Informationen durchführt, dadurch gekennzeichnet, dass der Optokopplereingang (E40) des Optokopplers (40) mit der Stromsumme (Is) zumindest zweier Optokopplerströme (I1, I2, I3) der Überwachungseinrichtung (30) beaufschlagt ist, wobei die Überwachungseinrichtung (30) zur Erzeugung der Optokopplerströme (I1, I2, I3) oder zumindest eines dieser Optokopplerströme aufweist: – zumindest einen Komparator (310), der ausgangsseitig einen vorgegebenen Optokopplerstrom (I1) erzeugt, wenn der Ausgangsstrom (Ia) an dem Ausgang (A21) der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20) eine vorgegebene Stromschwelle (Imax) erreicht, überschreitet oder unterschreitet, und/oder – zumindest einen Komparator (320), der ausgangsseitig einen vorgegebenen Optokopplerstrom (I2) erzeugt, wenn die Bauelementtemperatur (T) zumindest eines an denselben Ausgang (A21) der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20) angeschlossenen Bauteils (D) eine vorgegebene Temperaturschwelle (Tmax) erreicht, überschreitet oder unterschreitet und/oder – zumindest einen Schalter (431), der ausgangsseitig einen vorgegebenen Optokopplerstrom (I3') einschaltet, wenn zumindest eine auf der Ausgangsseite (12) der Anordnung (10) anliegende Ansteuerleitung (330a) zum Einschalten, Umschalten und/oder Ausschalten des Ausgangs (A21) der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20) aktiviert oder deaktiviert wurde.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Anordnung ist aus der US-Offenlegungsschrift US 2013/0088894 A1 bekannt. Diese Anordnung ist ausgestattet mit einer Eingangsseite und einer von der Eingangsseite elektrisch potenzialgetrennten Ausgangsseite sowie mit einer potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung. Die Stromversorgungseinrichtung weist einen Eingang auf der Eingangsseite der Anordnung zum Anlegen einer Eingangsspannung und mindestens einen vom Eingang potenzialgetrennten Ausgang auf der Ausgangsseite der Anordnung zur Ausgabe mindestens einer Ausgangsspannung auf.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung mit einer Ausgangsstatusrückmeldung bereitzustellen, die zuverlässig arbeitet und sich mit minimalem Komponenteneinsatz herstellen lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind in Unteransprüchen angegeben.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist darin zu sehen, dass eine Rückmeldung von zwei denselben Ausgang der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung betreffenden Informationen – ohne Aufhebung der Potentialtrennung – mittels ein und desselben Optokopplers, also mit minimalem Komponenteneinsatz, erreicht wird.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, dass durch die Doppelnutzung von Optokopplern und die damit mögliche Reduktion der Anzahl an Komponenten auch die Ausfallwahrscheinlichkeit der gesamten Anordnung deutlich reduziert wird; dieser Umstand macht die erfindungsgemäße Anordnung besonders für den Einsatz in der Eisenbahntechnik, insbesondere für den Einsatz in Gleisanlagensteuerkomponenten für die Ansteuerung von Gleisanlagenkomponenten (z. B. Lichtsignale in der Eisenbahnsignaltechnik, usw.), interessant.
Vorzugsweise übermittelt die Überwachungseinrichtung die zumindest zwei Informationen an die Steuereinrichtung gleichzeitig.
Bevorzugt ist die Überwachungseinrichtung derart ausgestaltet, dass sie die zumindest zwei Informationen an die Steuereinrichtung mittels einer Amplitudenkodierung und/oder einer Frequenzmodulation gleichzeitig übermittelt.
Als vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Überwachungseinrichtung als Information erfasst, ob der Ausgangsstrom an dem Ausgang zumindest eine vorgegebene Stromschwelle erreicht, überschreitet oder unterschreitet.
Auch wird es als vorteilhaft angesehen, wenn – alternativ oder zusätzlich – vorgesehen ist, dass die Überwachungseinrichtung als Information erfasst, ob die Bauelementtemperatur zumindest eines an denselben Ausgang der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung angeschlossenen Bauteils zumindest eine vorgegebene Temperaturschwelle erreicht, überschreitet oder unterschreitet.
Darüber hinaus wird es als vorteilhaft angesehen, wenn – alternativ oder zusätzlich – vorgesehen ist, dass die Überwachungseinrichtung als Information erfasst, ob zumindest eine auf der Ausgangsseite der Anordnung anliegende Ansteuerleitung zum Einschalten, Umschalten und/oder Ausschalten des Ausgangs der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung aktiviert oder deaktiviert (passiviert) wurde.
Vorzugsweise weist die Überwachungseinrichtung zumindest zwei Komparatoren und zumindest einen Schalter auf, nämlich zumindest einen Komparator, der ausgangsseitig einen vorgegebenen Optokopplerstrom erzeugt, wenn der Ausgangsstrom an dem Ausgang der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung eine vorgegebene Stromschwelle erreicht oder überschreitet (oder im Falle einer inversen Ausgestaltung der Informationsübertragung unterschreitet), zumindest einen Komparator, der ausgangsseitig einen vorgegebenen Optokopplerstrom erzeugt, wenn die Bauelementtemperatur zumindest eines an denselben Ausgang der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung angeschlossenen Bauteils eine vorgegebene Temperaturschwelle erreicht oder überschreitet (oder im Falle einer inversen Ausgestaltung der Informationsübertragung unterschreitet) und zumindest einen Schalter, der ausgangsseitig einen vorgegebenen Optokopplerstrom einschaltet, wenn zumindest eine auf der Ausgangsseite der Anordnung anliegende Ansteuerleitung zum Einschalten, Umschalten und/oder Ausschalten des Ausgangs der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung aktiviert oder deaktiviert wurde.
Vorzugsweise ist der Optokopplereingang des Optokopplers mit der Stromsumme der Optokopplerströme der Überwachungseinrichtung beaufschlagt.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Überwachungseinrichtung zur Erfassung einer ersten Information einen ersten Komparator aufweist, der ausgangsseitig einen ersten Optokopplerstrom erzeugt, wenn ein den Ausgang der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung betreffender erster Messwert eine vorgegebene erste Schwelle überschreitet, die Überwachungseinrichtung zur Erfassung einer zweiten Information einen zweiten Komparator aufweist, der ausgangsseitig einen zweiten Optokopplerstrom erzeugt, wenn ein denselben Ausgang betreffender zweiter Messwert eine vorgegebene zweite Schwelle überschreitet, und der Optokopplereingang des Optokopplers mit der Stromsumme der Optokopplerströme der Überwachungseinrichtung beaufschlagt ist.
Von Vorteil ist – wie bereits erwähnt –, wenn die Überwachungseinrichtung als erste Information erfasst, ob die Bauelementtemperatur eines an den Ausgang der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung angeschlossenen Bauteils eine vorgegebene Temperaturschwelle erreicht oder überschreitet, und die Überwachungseinrichtung als zweite Information erfasst, ob der Ausgangsstrom an demselben Ausgang eine vorgegebene Stromschwelle erreicht oder überschreitet.
Mit anderen Worten ist es besonders vorteilhaft, wenn die Überwachungseinrichtung einen ersten Komparator aufweist, der ausgangsseitig einen ersten Optokopplerstrom erzeugt, wenn die Bauelementtemperatur eines an den Ausgang der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung angeschlossenen Bauteils eine vorgegebene Temperaturschwelle erreicht oder überschreitet, die Überwachungseinrichtung einen zweiten Komparator aufweist, der ausgangsseitig einen zweiten Optokopplerstrom erzeugt, wenn der Ausgangsstrom an demselben Ausgang der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung eine vorgegebene Stromschwelle erreicht oder überschreitet, und der Optokopplereingang des Optokopplers mit der Stromsumme der Optokopplerströme der Überwachungseinrichtung beaufschlagt ist.
Auch wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Überwachungseinrichtung als eine der Informationen einen auf der Ausgangsseite der Anordnung erzeugten Steuerbefehl zum Einschalten, Umschalten und/oder Ausschalten des Ausgangs der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung an die Steuereinrichtung übermittelt.
Vorteilhaft ist es außerdem, wenn die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie die potenzialgetrennte Stromversorgungseinrichtung in einem Schwachlastbetriebsmodus betreibt, wenn sie anhand der Signalhöhe am Optokopplerausgang erkennt, dass keiner der Optokopplerströme in den Optokopplereingang des Optokopplers eingespeist wird, die potenzialgetrennte Stromversorgungseinrichtung in einem Normalbetriebsmodus betreibt, wenn sie anhand der Signalhöhe am Optokopplerausgang erkennt, dass nur einer der Optokopplerströme in den Optokopplereingang des Optokopplers eingespeist wird, und die potenzialgetrennte Stromversorgungseinrichtung abschaltet, wenn sie anhand der Signalhöhe am Optokopplerausgang erkennt, dass der erste und der zweite Optokopplerstrom in den Optokopplereingang des Optokopplers eingespeist werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie die potenzialgetrennte Stromversorgungseinrichtung in einem Schwachlastbetriebsmodus betreibt, wenn die Bauelementtemperatur eines an den Ausgang der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung angeschlossenen Bauteils eine vorgegebene Temperaturschwelle unterschreitet und gleichzeitig der Ausgangsstrom an diesem Ausgang eine vorgegebene Stromschwelle unterschreitet, die potenzialgetrennte Stromversorgungseinrichtung in einem Normalbetriebsmodus betreibt, wenn die Bauelementtemperatur des Bauteils die vorgegebene Temperaturschwelle unterschreitet und der Ausgangsstrom die vorgegebene Stromschwelle erreicht oder überschreitet, und die potenzialgetrennte Stromversorgungseinrichtung abschaltet, wenn die Bauelementtemperatur des Bauteils die vorgegebene Temperaturschwelle erreicht oder überschreitet und gleichzeitig der Ausgangsstrom die vorgegebene Stromschwelle erreicht oder überschreitet.
Besonders bevorzugt übermittelt die Überwachungseinrichtung zumindest drei Informationen an die Steuereinrichtung gleichzeitig im Rahmen eines Frequenzmultiplexverfahrens, wobei zwei der Informationen auf derselben Frequenz (vorzugsweise Null Hertz) mittels einer Amplitudenkodierung übermittelt werden.
Bevorzugt übermittelt die Überwachungseinrichtung zumindest zwei Informationen an die Steuereinrichtung gleichzeitig mittels einer Amplitudenkodierung, wobei die korrespondierenden Optokopplerströme in ihrer Stärke so unterschiedlich sind, dass jeder einzelne Optokopplerstrom und jede Überlagerung von Optokopplerströmen den zugrundeliegenden Informationen zugeordnet werden kann. Dies lässt sich besonders einfach und vorteilhaft erreichen, wenn gilt: I1 = (1/(2ⁿ – 1))·Ig, I2 = (2/(2ⁿ – 1))·Ig, ... In = (2^(n-1)/(2ⁿ – 1))·Ig, wobei Ig den kleinsten vorgesehenen Einzelstromwert mit 2ⁿ – 1 multipliziert bezeichnet und n die Anzahl der Optokopplerströme bezeichnet.
Darüber hinaus wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Steuereinrichtung nach der Analyse der Optokopplerströme und vor einer Änderung der Ansteuerung der Stromversorgungseinrichtung – in Abhängigkeit von den empfangenen Informationen – jeweils individuelle Wartezeiten einhält. Vorzugsweise werden die Wartezeiten entsprechend den neuen Informationen, den nicht mehr aktuellen Informationen oder dem Wechsel der Informationen bestimmt.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Gleisanlagensteuerkomponente. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass diese mit einer Anordnung, wie sie oben beschrieben worden ist, ausgestattet ist.
Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zum Betreiben einer Anordnung mit einer Eingangsseite und einer von der Eingangsseite elektrisch potenzialgetrennten Ausgangsseite sowie mit einer potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung, die aufweist: einen Eingang auf der Eingangsseite der Anordnung zum Anlegen einer Eingangsspannung und mindestens einen vom Eingang potenzialgetrennten Ausgang auf der Ausgangsseite der Anordnung zur Ausgabe mindestens einer Ausgangsspannung.
Erfindungsgemäß sind bezüglich eines solchen Verfahrens die Merkmale gemäß Patentanspruch 13 vorgesehen.
Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anordnung verwiesen, da die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung denen des erfindungsgemäßen Verfahrens im Wesentlichen entsprechen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
1 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung sowie einer die Arbeitsweise der Stromversorgungseinrichtung überwachenden Überwachungseinrichtung, wobei die Überwachungseinrichtung zwei Stromquellen umfasst,
2 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung und einer Überwachungseinrichtung, wobei die Überwachungseinrichtung drei Stromquellen umfasst, und
3 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung und einer Überwachungseinrichtung, wobei die Überwachungseinrichtung zwei Gleichstromquellen und eine Wechselstromquelle umfasst.
In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
Die 1 zeigt eine Anordnung 10 mit einer Eingangsseite 11 und einer von der Eingangsseite 11 elektrisch potenzialgetrennten Ausgangsseite 12. Die Potenzialtrennung zwischen der Eingangsseite 11 und der Ausgangsseite 12 ist in der 1 schematisch mit einer gestrichelten Linie 13 angedeutet.
Die Anordnung 10 umfasst eine potenzialgetrennte Stromversorgungseinrichtung 20, die einen Eingang E20 auf der Eingangsseite 11 der Anordnung 10 zum Anlegen einer Eingangsspannung Ue aufweist.
Die Stromversorgungseinrichtung 20 ist auf der Ausgangsseite 12 der Anordnung 10 mit einem oder mehr Ausgängen ausgestattet, von denen in der 1 nur einer dargestellt und mit dem Bezugszeichen A21 bezeichnet ist; der Ausgang A21 dient zur Ausgabe einer Ausgangsspannung Ua1.
Zur Überwachung der Arbeitsweise der Stromversorgungseinrichtung 20 ist die Anordnung 10 mit einer Überwachungseinrichtung 30, die zwei spannungsgesteuerte Stromquellen 31 und 32 umfasst, einem Optokoppler 40 sowie einer Steuereinrichtung 50 ausgestattet. Die Steuereinrichtung 50 steuert die Stromversorgungseinrichtung 20 mittels eines Steuersignals ST an, das an einem Steuersignaleingang S20 in die Steuereinrichtung 50 eingespeist wird.
Die Stromquelle 31 weist einen Komparator 310 auf, der eingangsseitig an einen Messwiderstand Rm angeschlossen ist. Der Messwiderstand Rm wird von dem Ausgangsstrom Ia am Ausgang A21 durchflossen. Der Spannungsabfall Um am Messwiderstand ist somit ein Maß für den Ausgangsstrom Ia.
Am Ausgang des Komparators 310 ist ein Widerstand R1 angeschlossen, durch den ein Strom I1 fließt, wenn der Komparator 310 eine Ausgangsspannung – nachfolgend Komparatorspannung genannt – am Komparatorausgang erzeugt. Der Komparator 310 wird den Widerstand R1 mit der Komparatorspannung beaufschlagen, wenn der Ausgangsstrom Ia eine vorgegebene Stromschwelle Imax erreicht oder überschreitet bzw. wenn der Spannungsabfall Um am Messwiderstand eine entsprechende Spannungschwelle Umax überschreitet.
Andernfalls, wenn also der Ausgangsstrom Ia die vorgegebene Stromschwelle Imax nicht erreicht oder überschreitet, wird der Komparator 310 eine Komparatorspannung von Null erzeugen bzw. keinen Stromfluss I1 durch den Widerstand R1 hervorrufen.
Die durch den Komparator 310 und den Widerstand R1 gebildete spannungsgesteuerte Stromquelle 31 erzeugt also ausgangsseitig den Strom I1, wenn der Ausgangsstrom Ia die vorgegebene Stromschwelle Imax erreicht oder überschreitet und andernfalls keinen Strom.
In entsprechender Weise ist die andere Stromquelle 32 ausgestaltet; denn auch sie weist einen Komparator 320 und einen Widerstand R2 auf. Der Komparator 320 vergleicht – mittels eines aus Gründen der Übersicht nicht dargestellten Temperatursensors – die Bauelementtemperatur T eines an den Ausgang A21 angeschlossenen Bauelements, beispielsweise der Diode D in 1, mit einer vorgegebenen Temperaturschwelle Tmax.
Der Komparator 320 wird den Widerstand R2 mit der Komparatorspannung beaufschlagen und einen Strom I2 erzeugen, wenn die Bauelementtemperatur T die Temperaturschwelle Tmax erreicht oder überschreitet. Andernfalls, wenn also die Bauelementtemperatur T die Temperaturschwelle Tmax nicht erreicht oder überschreitet, wird der Komparator 320 eine Komparatorspannung von Null erzeugen bzw. keinen Stromfluss I2 durch den Widerstand R2 hervorrufen.
Die Ausgangsströme I1 und I2 der beiden Stromquellen 31 und 32 bilden einen Summenstrom Is, der an einem Ausgang A30 die Überwachungseinrichtung 30 verlässt und in einen Optokopplereingang E40 eines Optokopplers 40 eingespeist wird. Der Optokoppler 40, der vorzugsweise einen Fototransistor umfasst, dient zur Potenzialtrennung zwischen der Eingangsseite 11 und der Ausgangsseite 12 der Anordnung 10 und ist daher bei der Darstellung gemäß 1 im Bereich der gestrichelten Linie 13 angeordnet.
Der Optokoppler 40 ist vorzugsweise derart dimensioniert, dass er, wenn überhaupt, nur voll durchschaltet, wenn beide Ausgangsströme I1 und I2 der beiden Stromquellen 31 und 32 eingeschaltet sind.
Die Optokopplerausgänge A40 und A41 des Optokopplers 40 sind über einen Vorwiderstand Rp mit der Eingangsspannung Ue am Eingang E20 der Stromversorgungseinrichtung 20 beaufschlagt; diese Beschaltung des Optokopplers 40 ist jedoch nur beispielhaft zu verstehen, der Optokoppler 40 könnte auch mit einer anderen Spannung auf der Eingangsseite 11 der Anordnung 10 beaufschlagt sein.
Der Optokopplerausgang A40 steht mit einer Steuereinrichtung 50 in Verbindung, die die Spannung Uop am Optokopplerausgang A40 überwacht und als Ausgangssignal Sa des Optokopplers 40 auswertet.
Für den Fall, dass die Widerstände R1 und R2 gleich oder ähnlich groß sind und nur einer der beiden Komparatoren 310 bzw. 320 bzw. nur eine der beiden Stromquellen 31 und 32 einen Strom I1 bzw. I2 erzeugt, ist keine Zuordnung möglich, ob der Stromfluss auf einem zu hohen Ausgangstrom Ia oder einer zu hohen Bauelementtemperatur T beruht. In einem solchen Falle wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Steuereinrichtung 50 wie folgt arbeitet:

1. Die Steuereinrichtung 50 betreibt die potenzialgetrennte Stromversorgungseinrichtung 20 mittels des Steuersignals ST in einem Schwachlastbetriebsmodus, wenn sie anhand der Signalhöhe am Optokopplerausgang A40 erkennt, dass keiner der Optokopplerströme I1 bzw. I2 in den Optokopplereingang E40 des Optokopplers 40 eingespeist wird.
2. Die Steuereinrichtung 50 betreibt die potenzialgetrennte Stromversorgungseinrichtung 20 in einem Normalbetriebsmodus, wenn sie anhand der Signalhöhe am Optokopplerausgang A40 erkennt, dass nur einer der Optokopplerströme I1 oder I2 in den Optokopplereingang E40 des Optokopplers 40 eingespeist wird.
3. Die Steuereinrichtung 50 schaltet die potenzialgetrennte Stromversorgungseinrichtung 20 ab, wenn sie anhand der Signalhöhe am Optokopplerausgang A40 erkennt, dass beide Optokopplerströme I1 und I2 in den Optokopplereingang E40 des Optokopplers 40 eingespeist werden.

Für den Fall, dass die Widerstände R1 und R2 ungleich sind und anhand der möglichen Stromhöhen eine Zuordnung möglich ist, ob – im Falle eines Stromflusses Is – der Strom Is auf einem zu hohen Ausgangstrom Ia oder einer zu hohen Bauelementtemperatur T beruht, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Steuereinrichtung 50 die potenzialgetrennte Stromversorgungseinrichtung 20 wie folgt ansteuert:

1. Die Steuereinrichtung 50 betreibt die potenzialgetrennte Stromversorgungseinrichtung 20 in einem Schwachlastbetriebsmodus, wenn die Bauelementtemperatur die vorgegebene Temperaturschwelle unterschreitet und gleichzeitig der Ausgangsstrom die vorgegebene Stromschwelle unterschreitet.
2. Die Steuereinrichtung 50 betreibt die potenzialgetrennte Stromversorgungseinrichtung 20 in einem Normalbetriebsmodus, wenn die Bauelementtemperatur die vorgegebene Temperaturschwelle unterschreitet und der Ausgangsstrom die vorgegebene Stromschwelle erreicht oder überschreitet.
3. Die Steuereinrichtung 50 schaltet die potenzialgetrennte Stromversorgungseinrichtung 20 ab, wenn die Bauelementtemperatur die vorgegebene Temperaturschwelle erreicht oder überschreitet.

Eine entsprechende Codierung des Summenstroms Is lässt sich in besonders einfacher Weise erreichen, wenn die beiden Widerstände R1 und R2 von der Widerstandshöhe her gestaffelt sind gemäß R1 = (1/(2ⁿ – 1))·Rg = 1/3 Rg und R2 = (2/(2ⁿ – 1))·Rg = 2/3 Rg wobei Rg einen vorgegebenen Ausgangswiderstandswert bezeichnet und n die Anzahl der Widerstände bezeichnet und hier gleich 2 ist.
Die 2 zeigt eine Anordnung 10 mit einer potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung 20, die der Stromversorgungseinrichtung 20 gemäß 1 entspricht. Im Unterschied zur 1 ist zur Überwachung der Arbeitsweise der Stromversorgungseinrichtung 20 eine Überwachungseinrichtung 30 vorhanden, die drei spannungsgesteuerte Stromquellen 31, 32 und 33 umfasst.
Die Stromquellen 31 und 32 gemäß 2 sind mit den Stromquellen 31 und 32 gemäß 1 identisch.
Die Stromquelle 33 dient zum Übertragen einer beispielsweise binären Steuerinformation Sinfo, die über eine Ansteuerleitung 330a in einen Komparator 330 der Stromquelle 33 eingespeist wird und beispielsweise einen Steuerbefehl bilden kann. Der Komparator 330 wird beispielsweise den Widerstand R3 mit der Komparatorspannung beaufschlagen und einen Strom I3 erzeugen, wenn die Steuerinformation Sinfo eine logische ”Eins” aufweist; andernfalls, wenn also die Steuerinformation Sinfo eine logische ”Null” aufweist, wird der Komparator 330 beispielsweise eine Komparatorspannung von Null erzeugen bzw. keinen Stromfluss I3 durch den Widerstand R3 hervorrufen. Bei der Steuerinformation Sinfo kann es sich beispielsweise um einen Abschaltbefehl handeln, mit der die Steuereinrichtung 50 von der Ausgangsseite her zum Abschalten der Stromversorgungseinrichtung 20 aufgefordert werden kann.
Um eine Codierung des Summenstroms Is und eine Zuordnung der Stromhöhe zu den drei über den Optokoppler 40 zu übermittelnden Informationen zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die drei Widerstände R1, R2 und R3 von der Widerstandshöhe her gestaffelt sind, beispielsweise gemäß R1 = (1/(2ⁿ – 1))·Rg = 1/7 Rg, R2 = (2/(2^m – 1))·Rg = 2/7 Rg R3 = (4/(2^m – 1))·Rg = 4/7 Rg wobei Rg einen vorgegebenen Ausgangswiderstandswert bezeichnet und n die Anzahl der Widerstände bezeichnet und hier gleich 3 ist.
Der Optokoppler 40 ist vorzugsweise derart dimensioniert, dass er, wenn überhaupt, nur voll durchschaltet, wenn alle drei Ausgangsströme I1, I2 und I3 aller drei Stromquellen 31, 32 und 33 eingeschaltet sind.
Die 3 zeigt eine weitere Anordnung 10 mit einer potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung 20. Ebenso wie bei der Anordnung gemäß 2 ist zur Überwachung der Arbeitsweise der Stromversorgungseinrichtung 20 eine Überwachungseinrichtung 30 vorhanden, die gleichzeitig drei Informationen übermittelt.
Die Überwachungseinrichtung 30 weist zwei spannungsgesteuerte Stromquellen 31 und 32 auf, die mit den Stromquellen 31 und 32 gemäß den 1 und 2 identisch sein können. Bei den Stromquellen 31 und 32 handelt es sich also vorzugsweise um Gleichstromquellen.
Eine dritte Stromquelle 33 dient zum Übertragen einer Steuerinformation Sinfo, die über eine Ansteuerleitung 330a in die dritte Stromquelle 33 einspeisbar ist. Die dritte Stromquelle 33 umfasst eine Wechselspannungsquelle 430, die ausgangseitig einen Wechselstrom I3' mit einer vorgegebenen Frequenz erzeugen kann. Die Höhe des Wechselstroms I3' ist vorzugsweise von der zu übermittelnden Steuerinformation Sinfo abhängig. Bei der dritten Stromquelle 33 handelt es sich also vorzugsweise um eine Wechselstromquelle. Zu Ein- und Ausschalten des Wechselstroms I3' kann die Wechselspannungsquelle 430 einen mit der Steuerinformation Sinfo schaltbaren Schalter 431 aufweisen.
Der Summenstrom Is setzt sich bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 also aus zwei Gleichströmen I1 und I2 und einem Wechselstrom I3' zusammen.
Die Steuereinrichtung 50 wertet den Gleichstromanteil des Summenstromes Is bzw. den Gleichstromanteil des Ausgangssignals Sa vorzugsweise in der Art und Weise aus, wie dies beispielhaft im Zusammenhang mit den 1 und 2 erläutert worden ist.
Den Wechselanteil I3' des Summenstromes Is bzw. den Wechselanteil des Ausgangssignals Sa ermittelt die Steuereinrichtung 50 vorzugsweise durch (analoge oder digitale) Filterung des Ausgangssignals Sa. Anschließend ermittelt sie mit der jeweiligen Amplitude des gefilterten Signals die Steuerinformation Sinfo.

Claims

Anordnung (10) mit einer Eingangsseite (11) und einer von der Eingangsseite (11) elektrisch potenzialgetrennten Ausgangsseite (12) sowie mit einer potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20), die aufweist: einen Eingang (E20) auf der Eingangsseite (11) der Anordnung (10) zum Anlegen einer Eingangsspannung (Ue) und mindestens einen vom Eingang (E20) potenzialgetrennten Ausgang (A21) auf der Ausgangsseite (12) der Anordnung (10) zur Ausgabe mindestens einer Ausgangsspannung (Ua1), wobei – an den Ausgang (A21) der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20) eine Überwachungseinrichtung (30) angeschlossen ist, die zumindest zwei denselben Ausgang (A21) der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20) betreffende Informationen erfasst, – an die Überwachungseinrichtung (30) ein Optokopplereingang (E40) eines Optokopplers (40) angeschlossen ist, der über einen Optokopplerausgang (A40) mit einer elektrisch auf der Eingangsseite (11) der Anordnung (10) befindlichen Steuereinrichtung (50) verbunden ist und die zumindest zwei Informationen der Überwachungseinrichtung (30) an die Steuereinrichtung (50) übermittelt, und – die Steuereinrichtung (50) die Ansteuerung der Stromversorgungseinrichtung (20) in Abhängigkeit von den empfangenen Informationen durchführt, dadurch gekennzeichnet, dass der Optokopplereingang (E40) des Optokopplers (40) mit der Stromsumme (Is) zumindest zweier Optokopplerströme (I1, I2, I3) der Überwachungseinrichtung (30) beaufschlagt ist, wobei die Überwachungseinrichtung (30) zur Erzeugung der Optokopplerströme (I1, I2, I3) oder zumindest eines dieser Optokopplerströme aufweist: – zumindest einen Komparator (310), der ausgangsseitig einen vorgegebenen Optokopplerstrom (I1) erzeugt, wenn der Ausgangsstrom (Ia) an dem Ausgang (A21) der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20) eine vorgegebene Stromschwelle (Imax) erreicht, überschreitet oder unterschreitet, und/oder – zumindest einen Komparator (320), der ausgangsseitig einen vorgegebenen Optokopplerstrom (I2) erzeugt, wenn die Bauelementtemperatur (T) zumindest eines an denselben Ausgang (A21) der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20) angeschlossenen Bauteils (D) eine vorgegebene Temperaturschwelle (Tmax) erreicht, überschreitet oder unterschreitet und/oder – zumindest einen Schalter (431), der ausgangsseitig einen vorgegebenen Optokopplerstrom (I3') einschaltet, wenn zumindest eine auf der Ausgangsseite (12) der Anordnung (10) anliegende Ansteuerleitung (330a) zum Einschalten, Umschalten und/oder Ausschalten des Ausgangs (A21) der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20) aktiviert oder deaktiviert wurde.
Anordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (30) die zumindest zwei Informationen an die Steuereinrichtung (50) gleichzeitig übermittelt.
Anordnung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (30) die zumindest zwei Informationen an die Steuereinrichtung (50) mittels einer Amplitudenkodierung und/oder einer Frequenzmodulation gleichzeitig übermittelt.
Anordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Überwachungseinrichtung (30) als Information erfasst, ob der Ausgangsstrom (Ia) an dem Ausgang (A21) zumindest eine vorgegebene Stromschwelle (Imax) erreicht, überschreitet oder unterschreitet, und – die Überwachungseinrichtung (30) als Information erfasst, ob die Bauelementtemperatur (T) zumindest eines an denselben Ausgang (A21) der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20) angeschlossenen Bauteils (D) zumindest eine vorgegebene Temperaturschwelle (Tmax) erreicht, überschreitet oder unterschreitet, und – die Überwachungseinrichtung (30) als Information erfasst, ob zumindest eine auf der Ausgangsseite (12) der Anordnung (10) anliegende Ansteuerleitung (330a) zum Einschalten, Umschalten und/oder Ausschalten des Ausgangs (A21) der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20) aktiviert oder deaktiviert wurde.
Anordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Überwachungseinrichtung (30) zumindest einen Komparator (310) aufweist, der ausgangsseitig einen vorgegebenen Optokopplerstrom (I1) erzeugt, wenn der Ausgangsstrom (Ia) an dem Ausgang (A21) der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20) eine vorgegebene Stromschwelle (Imax) erreicht, überschreitet oder unterschreitet, und – die Überwachungseinrichtung (30) zumindest einen Komparator (320) aufweist, der ausgangsseitig einen vorgegebenen Optokopplerstrom (I2) erzeugt, wenn die Bauelementtemperatur (T) zumindest eines an denselben Ausgang (A21) der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20) angeschlossenen Bauteils (D) eine vorgegebene Temperaturschwelle (Tmax) erreicht, überschreitet oder unterschreitet und – die Überwachungseinrichtung (30) zumindest einen Schalter (431) aufweist, der ausgangsseitig einen vorgegebenen Optokopplerstrom (I3') einschaltet, wenn zumindest eine auf der Ausgangsseite (12) der Anordnung (10) anliegende Ansteuerleitung (330a) zum Einschalten, Umschalten und/oder Ausschalten des Ausgangs (A21) der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20) aktiviert oder deaktiviert wurde.
Anordnung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Optokopplereingang (E40) des Optokopplers (40) mit der Stromsumme (Is) der Optokopplerströme (I1, I2, I3) der Überwachungseinrichtung (30) beaufschlagt ist.
Anordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (50) derart ausgestaltet ist, dass sie – die potenzialgetrennte Stromversorgungseinrichtung (20) in einem Schwachlastbetriebsmodus betreibt, wenn sie anhand der Signalhöhe am Optokopplerausgang (A40) erkennt, dass keiner der Optokopplerströme in den Optokopplereingang (E40) des Optokopplers (40) eingespeist wird, – die potenzialgetrennte Stromversorgungseinrichtung (20) in einem Normalbetriebsmodus betreibt, wenn sie anhand der Signalhöhe am Optokopplerausgang (A40) erkennt, dass nur einer der Optokopplerströme in den Optokopplereingang (E40) des Optokopplers (40) eingespeist wird, und – die potenzialgetrennte Stromversorgungseinrichtung (20) abschaltet, wenn sie anhand der Signalhöhe am Optokopplerausgang (A40) erkennt, dass der erste und der zweite Optokopplerstrom (I1, I2) in den Optokopplereingang (E40) des Optokopplers (40) eingespeist werden.
Anordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (50) derart ausgestaltet ist, dass sie – die potenzialgetrennte Stromversorgungseinrichtung (20) in einem Schwachlastbetriebsmodus betreibt, wenn die Bauelementtemperatur (T) eines an den Ausgang (A21) der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20) angeschlossenen Bauteils (D) eine vorgegebene Temperaturschwelle (Tmax) unterschreitet und gleichzeitig der Ausgangsstrom (Ia) an diesem Ausgang (21) eine vorgegebene Stromschwelle (Imax) unterschreitet, – die potenzialgetrennte Stromversorgungseinrichtung (20) in einem Normalbetriebsmodus betreibt, wenn die Bauelementtemperatur (T) des Bauteils (D) die vorgegebene Temperaturschwelle (Tmax) unterschreitet und der Ausgangsstrom (Ia) die vorgegebene Stromschwelle (Imax) erreicht oder überschreitet, und – die potenzialgetrennte Stromversorgungseinrichtung (20) abschaltet, wenn die Bauelementtemperatur (T) des Bauteils (D) die vorgegebene Temperaturschwelle (Tmax) erreicht oder überschreitet und gleichzeitig der Ausgangsstrom (Ia) die vorgegebene Stromschwelle (Imax) erreicht oder überschreitet.
Anordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (30) zumindest drei Informationen an die Steuereinrichtung (50) gleichzeitig im Rahmen eines Frequenzmultiplexverfahrens übermittelt, wobei zwei der Informationen auf derselben Frequenz mittels einer Amplitudenkodierung übermittelt werden.
Anordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Überwachungseinrichtung (30) zumindest zwei Informationen an die Steuereinrichtung (50) gleichzeitig mittels einer Amplitudenkodierung übermittelt, – wobei Optokopplerströme (I1, I2, ..., In) der Überwachungseinrichtung in ihrer Stärke so unterschiedlich sind, dass jeder einzelne Optokopplerstrom und jede Überlagerung von Optokopplerströmen den zugrundeliegenden Informationen eindeutig zugeordnet werden kann, vorzugsweise gemäß I1 = (1 / (2ⁿ – 1))·Ig, I2 = (2/(2ⁿ – 1))·Ig, In = (2^(n-1)/(2ⁿ – 1))·Ig, wobei Ig den kleinsten vorgesehenen Einzelstromwert mit 2ⁿ – 1 multipliziert bezeichnet und n die Anzahl der Optokopplerströme bezeichnet.
Anordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass – die Steuereinrichtung (50) nach der Analyse der Optokopplerströme (I1, I2, I3, I3') und vor der geänderten Ansteuerung der Stromversorgungseinrichtung (20) in Abhängigkeit von den empfangenen Informationen jeweils individuelle Wartezeiten einhält und – die Wartezeiten entsprechend den neuen Informationen, den nicht mehr aktuellen Informationen oder dem Wechsel der Informationen bestimmt werden.
Gleisanlagensteuerkomponente, dadurch gekennzeichnet, dass diese mit einer Anordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche ausgestattet ist.
Verfahren zum Betreiben einer Anordnung (10) mit einer Eingangsseite (11) und einer von der Eingangsseite (11) elektrisch potenzialgetrennten Ausgangsseite (12) sowie mit einer potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20), die aufweist: einen Eingang (E20) auf der Eingangsseite (11) der Anordnung (10) zum Anlegen einer Eingangsspannung (Ue) und mindestens einen vom Eingang (E20) potenzialgetrennten Ausgang (A21) auf der Ausgangsseite (12) der Anordnung (10) zur Ausgabe mindestens einer Ausgangsspannung (Ua1), wobei – mit einer an den Ausgang (A21) der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20) angeschlossenen Überwachungseinrichtung (30) zumindest zwei denselben Ausgang (A21) der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20) betreffende Informationen erfasst werden, – über einen Optokoppler (40), der mit einem Optokopplerausgang (A40) mit einer elektrisch auf der Eingangsseite (11) der Anordnung (10) befindlichen Steuereinrichtung (50) verbunden ist, zumindest zwei Informationen der Überwachungseinrichtung (30) an die Steuereinrichtung (50) übermittelt werden und – die Ansteuerung der Stromversorgungseinrichtung (20) in Abhängigkeit von den auf der Eingangsseite (11) der Anordnung (10) empfangenen Informationen durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass – der Optokopplereingang (E40) des Optokopplers (40) mit der Stromsumme (Is) zumindest zweier Optokopplerströme (I1, I2, I3) der Überwachungseinrichtung (30) beaufschlagt wird, wobei zur Erzeugung der Optokopplerströme (I1, I2, I3) oder zumindest eines dieser Optokopplerströme: – mit zumindest einem Komparator (310) ausgangsseitig ein vorgegebener Optokopplerstrom (I1) erzeugt wird, wenn der Ausgangsstrom (Ia) an dem Ausgang (A21) der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20) eine vorgegebene Stromschwelle (Imax) erreicht, überschreitet oder unterschreitet, und/oder – mit zumindest einem Komparator (320) ausgangsseitig ein vorgegebener Optokopplerstrom (I2) erzeugt wird, wenn die Bauelementtemperatur (T) zumindest eines an denselben Ausgang (A21) der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20) angeschlossenen Bauteils (D) eine vorgegebene Temperaturschwelle (Tmax) erreicht, überschreitet oder unterschreitet und/oder – mit zumindest einem Schalter (431) ausgangsseitig ein vorgegebener Optokopplerstrom (I3') eingeschaltet wird, wenn zumindest eine auf der Ausgangsseite (12) der Anordnung (10) anliegende Ansteuerleitung (330a) zum Einschalten, Umschalten und/oder Ausschalten des Ausgangs (A21) der potenzialgetrennten Stromversorgungseinrichtung (20) aktiviert oder deaktiviert wurde.