DE102018102242A1

DE102018102242A1 - Power supply for the supply of medical devices

Info

Publication number: DE102018102242A1
Application number: DE102018102242.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dietrich; Jakob Mücher
Original assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Current assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Priority date: 2018-02-01
Filing date: 2018-02-01
Publication date: 2019-08-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Netzteil (10) zur Versorgung medizinischer Geräte (12, 14) mit elektrischer Energie, das mindestens zwei Ausgänge (16a, 16b, 16n; 18a, 18b, 18n) aufweist, an denen mindestens eine Ausgangsspannung bereitstellbar ist, die galvanisch von einer eingangsseitig in das Netzteil (10) eingespeisten Eingangsspannung getrennt ist, sodass mindestens ein erster der Ausgänge (16a, 16b, 16n; 18a, 18b, 18n) ein Wechselspannungsausgang (16a, 16b, 16n) ist, an dem eine Wechselspannung bereitstellbar ist, und wobei mindestens ein zweiter der Ausgänge (16a, 16b, 16n; 18a, 18b, 18n) ein Gleichspannungsausgang (18a, 18b, 18n) ist, an dem eine Gleichspannung bereitstellbar ist, und wobei das Netzteil (10) eine programmierbare Steuereinrichtung (20) umfasst, die eingerichtet und ausgebildet ist, den Laststrom mindestens eines der Ausgänge (16a, 16b, 16n; 18a, 18b, 18n) zu überwachen.The invention relates to a power supply (10) for supplying medical devices (12, 14) with electrical energy, which has at least two outputs (16a, 16b, 16n; 18a, 18b, 18n), at which at least one output voltage can be provided, which is galvanic is separated by an input voltage input to the power supply (10), so that at least a first of the outputs (16a, 16b, 16n; 18a, 18b, 18n) is an AC output (16a, 16b, 16n) to which an AC voltage can be supplied and wherein at least a second of the outputs (16a, 16b, 16n; 18a, 18b, 18n) is a DC output (18a, 18b, 18n) to which a DC voltage is provided, and wherein the power supply (10) comprises a programmable controller (16). 20) arranged and adapted to monitor the load current of at least one of the outputs (16a, 16b, 16n; 18a, 18b, 18n).

Description

Die Erfindung betrifft ein Netzteil zur Versorgung medizinischer Geräte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a power supply for supplying medical devices according to the preamble of claim 1.

Netzteile zur Versorgung medizinischer Geräte der gattungsgemäßen Art werden eingesetzt, um einen Stromkreis eines eingangsseitig an das Netzteil angeschlossenen Versorgungsnetzes elektrisch von dem ausgangsseitig an dem Netzteil zur Verfügung gestellten Stromkreis zu isolieren. Gattungsgemäße Netzteile enthalten dafür üblicherweise einen Trenntransformator, der die eingangsseitig in das Netzteil eingespeiste Netzspannung von einer Primärwicklung im Verhältnis 1:1 auf eine Sekundärwicklung überträgt. Im medizinischen Umfeld werden solche Netzteile eingesetzt, um die Gefahr von Stromunfällen zu verringern. Die mit dem Netzteil hergestellte Schutztrennung zwischen dem eingangsseitigen Stromkreis und dem ausgangsseitigen Stromkreis führt zu einer Trennung der elektrischen Erdung des versorgenden Netzes (Primärseite) und dem geschützten Netz (Sekundärseite), sodass zwischen den Außenleitern des geschützten Netzes und dem Erdpotenzial keine Spannungsdifferenz auftreten kann. Kommt es bei einem Gerätedefekt zu einem Körperschluss, also einer Kontaktierung eines Außenleiters mit dem Gehäuse des Gerätes, kann es bei einer Berührung des defekten Gerätes durch den Patienten oder durch das medizinische Personal nicht zum Stromfluss zwischen dem defekten Gerät und dem Erdpotenzial kommen.Power supplies for medical equipment of the generic type are used to electrically isolate a circuit of a supply side connected to the power supply network from the output side provided on the power supply available circuit. Generic power supplies usually contain for this purpose an isolating transformer, which transmits the input voltage to the power supply fed from a primary winding in the ratio 1: 1 to a secondary winding. In the medical environment such power supplies are used to reduce the risk of electrical accidents. The protective separation between the input side circuit and the output side circuit with the power supply leads to a separation of the electrical grounding of the supplying network (primary side) and the protected network (secondary side), so that no voltage difference can occur between the outer conductors of the protected network and the earth potential. If there is a physical defect in the case of a device defect, ie a contact between an external conductor and the housing of the device, the contact between the defective device and the ground potential can not occur if the patient or medical staff touch the defective device.

Im medizinischen Bereich werden üblicherweise Netzteile mit Trenntransformatoren verwendet, die einen oder mehrere Wechselspannungsausgänge aufweisen, wobei an den Wechselspannungsausgängen üblicherweise eine Wechselspannung im Verhältnis 1:1 zur Eingangsspannung bereitgestellt wird. Typische Eingangsspannungen sind dabei zum Beispiel Spannungen aus dem öffentlichen Niederspannungsnetz, die - je nach regionaler Spezifizierung - zum Beispiel bei 230 V oder 110 V liegen können.In the medical field power supplies are usually used with isolation transformers having one or more AC outputs, wherein at the AC outputs usually an AC voltage in the ratio 1: 1 is provided to the input voltage. Typical input voltages are, for example, voltages from the public low-voltage grid, which - depending on regional specifications - can be 230 V or 110 V, for example.

Bei den üblicherweise eingesetzten Netzteilen handelt es sich meist um großvolumige und schwere Geräte, die einen Trenntransformator zur galvanischen Trennung der Eingangsseite von der Ausgangsseite aufweisen. Dabei werden ausgangsseitig häufig ausschließlich Wechselspannungsausgänge zur Verfügung gestellt. Da viele medizinische Geräte eine Gleichspannungsversorgung benötigen, werden häufig zusätzliche Gleichspannungsnetzteile an die Trenntransformatornetzteile angeschlossen, die die bereitgestellte Wechselspannung in die benötigte Gleichspannung wandeln. Diese Kaskadierung von Netzteilen führt zu einem erhöhten Platzbedarf und insbesondere bei der Verwendung von mobilen Trolleys, auf denen die Netzteile und die medizinischen Geräte angeordnet werden, kommt es häufig zu Problemen beim Einhalten der maximal zulässigen Beladungsgewichte. Wenn der Einsatz mehrerer Netzteile notwendig ist, müssen häufig stabilere und größere Trolleys verwendet werden, was wiederum zu Mobilitätseinschränkungen führen kann. Hinzu kommt, dass die auf einem Trolley befindlichen medizinischen Geräte üblicherweise nicht separat, sondern über einen zentralen Schalter ein- und ausgeschaltet werden. Dabei wird ein sehr hoher Einschaltstrom erzeugt, der zum unerwünschten Auslösen von Schutzeinrichtungen, wie zum Beispiel Sicherungsautomaten führen kann.The commonly used power supplies are usually large-volume and heavy equipment, which have an isolating transformer for galvanic isolation of the input side of the output side. On the output side, often only AC voltage outputs are provided. Since many medical devices require a DC power supply, additional DC power supplies are often connected to the isolation transformer power supplies, which convert the provided AC voltage into the required DC voltage. This cascading of power supplies leads to increased space requirements and, in particular, when using mobile trolleys on which the power supplies and the medical devices are arranged, there are often problems when complying with the maximum permitted load weights. When multiple power supplies are required, more stable and larger trolleys often have to be used, which in turn can lead to mobility limitations. In addition, the medical devices on a trolley are usually not switched on and off separately, but via a central switch. In this case, a very high inrush current is generated, which can lead to the unwanted triggering of protective devices, such as circuit breakers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Netzteil der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, das eine platzsparende und gewichtsreduzierende Anordnung medizinischer Geräte auf einem Trolley auch bei Bedarf an unterschiedlichen Ausgangsspannungen ermöglicht, wobei das verbesserte Netzteil insbesondere auch die Bereitstellung hoher Einschaltströme bei Verwendung mehrerer an dem Netzteil betriebener medizinischer Geräte ermöglichen soll.The invention is based on the object to provide an improved power supply of the generic type, which allows a space-saving and weight-reducing arrangement of medical equipment on a trolley even when needed at different output voltages, the improved power supply in particular the provision of high inrush currents when using multiple on the Power supply operated medical devices should allow.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Netzteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a power supply with the features of claim 1. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist ein Netzteil zur Versorgung medizinischer Geräte mit elektrischer Energie, das mindestens zwei Ausgänge aufweist, an denen mindestens eine Ausgangsspannung bereitstellbar ist, die galvanisch von einer eingangsseitig in das Netzteil eingespeisten Eingangsspannung getrennt ist, wobei mindestens ein erster der Ausgänge ein Wechselspannungsausgang ist, an dem eine Wechselspannung bereitstellbar ist, und wobei mindestens ein zweiter der Ausgänge ein Gleichspannungsausgang ist, an dem eine Gleichspannung bereitstellbar ist, und wobei das Netzteil eine programmierbare Steuereinrichtung umfasst, die eingerichtet und ausgebildet ist, den Laststrom mindestens eines der Ausgänge zu überwachen.According to the invention, a power supply for supplying medical devices with electrical energy, which has at least two outputs at which at least one output voltage can be provided, which is galvanically separated from an input side fed into the power supply input voltage, at least a first of the outputs is an AC voltage output to wherein an AC voltage is provided, and wherein at least a second of the outputs is a DC voltage output to which a DC voltage is provided, and wherein the power supply comprises a programmable controller which is adapted and adapted to monitor the load current of at least one of the outputs.

Durch die kombinierte Bereitstellung von Wechselspannungsausgängen und Gleichspannungsausgängen an einem Netzgerät kann auf die Verwendung zusätzlicher Netzteile zur Bereitstellung separater Gleichstromkreise verzichtet werden. Das erfindungsgemäße Netzteil kann zum Beispiel ein Trenntransformator sein bzw. einen Trenntransformator aufweisen, der einen oder mehrere Wechselspannungsausgänge zur Bereitstellung einer oder mehrerer Wechselspannungen versorgt. Das Netzteil weist zudem ein Gleichspannungsnetzteil auf, das einen oder mehrere Gleichspannungsausgänge zur Bereitstellung einer oder mehreren Gleichspannungen versorgt. Ein Gleichspannungsnetzteil kann beispielsweise ein Spannungswandler sein, der eine an einer Sekundärseite eines Trenntransformators abgenommene Wechselspannung in eine Gleichspannung überführt. An den Wechselspannungsausgängen können betragsmäßig gleichgroße oder unterschiedliche Wechselspannungen bereitstellbar sein. Beispielsweise kann eine erste Wechselspannung bei 110 V liegen und eine zweite Wechselspannung kann bei 230 V liegen. Denkbar ist auch die Bereitstellung weiterer und/oder anderer Wechselspannungen. Auch an den Gleichspannungsausgängen können betragsmäßig gleichgroße oder unterschiedliche Gleichspannungen bereitstellbar sein. Wie im Folgenden näher erläutert, ist vorzugsweise an die Bereitstellung mehrerer Gleichspannungen gedacht, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass eine oder mehrere Gleichspannungen aus der Gruppe 5 V, 12 V, 24 V, 48 V bereitstellbar sind.The combined provision of AC outputs and DC outputs on a power supply eliminates the need for additional power supplies to provide separate DC circuits. The power supply according to the invention may for example be an isolating transformer or have an isolating transformer which supplies one or more AC voltage outputs for providing one or more AC voltages. The power supply also includes a DC power supply having one or more DC outputs for providing one or more of the DC power supplies Supplied DC voltages. A direct-current power supply can, for example, be a voltage converter which converts an alternating voltage removed at a secondary side of an isolating transformer into a direct current voltage. In terms of magnitude, equal or different AC voltages can be provided at the AC voltage outputs. For example, a first alternating voltage can be at 110 V and a second alternating voltage can be at 230 V. It is also conceivable to provide further and / or other alternating voltages. Also equal in magnitude or different DC voltages can be provided at the DC voltage outputs. As explained in more detail below, provision is preferably made for the provision of a plurality of DC voltages, it being possible in particular to provide one or more DC voltages from the group 5 V, 12 V, 24 V, 48 V can be provided.

Durch die erfindungsgemäße Integration einer programmierbaren Steuereinrichtung in das Netzteil lässt sich der im Betrieb des Netzteils abgenommene Laststrom einzelner Ausgänge überwachen. Damit können beispielsweise hohe Einschaltströme oder auch Kurzschlüsse im Bereich der angeschlossenen Verbraucher erkannt werden und in Abhängigkeit der Lastströme lassen sich Maßnahmen ergreifen, die den sicheren Betrieb des Netzteils und der daran angeschlossenen Verbraucher unterstützen.By integrating a programmable controller according to the invention into the power supply, the load current of individual outputs removed during operation of the power supply unit can be monitored. Thus, for example, high inrush currents or even short circuits in the area of the connected consumers can be detected and, depending on the load currents, measures can be taken to support the safe operation of the power supply and the consumers connected thereto.

Wenn beispielsweise durch Überschreiten einer bestimmten Laststromschwelle ein Kurzschluss auf Verbraucherseite festgestellt wird, kann - sofern das Netzteil dazu eingerichtet und ausgebildet ist - der entsprechende Ausgang separat abgeschaltet werden, sodass in einem Kurzschlussfall nur der mit dem defekten Verbraucher verbundene Ausgang abgeschaltet wird und die übrigen Verbraucher weiter versorgt werden können. Die Laststromüberwachung durch eine programmierbare Steuereinrichtung ermöglicht es auch, nicht nur kurzschlussbedingte Überlastungen sondern auch Kapazitätsüberlastungen durch Anschluss zu großer Verbraucher festzustellen. Dies eröffnet die Möglichkeit, visuelle und/oder akustische Informationen für das medizinische Personal bereitzustellen, die die aktuelle Belastung des Netzteils bzw. eine drohende Überlastung oder gegebenenfalls einen Überlastfall anzuzeigen.If, for example, a short-circuit is detected on the consumer side when a specific load current threshold is exceeded, the corresponding output can be switched off separately, so that in a short-circuit case only the output connected to the defective consumer is switched off and the other consumers can be supplied further. The load current monitoring by means of a programmable control device also makes it possible to determine not only short-circuit-related overloads but also capacity overloads by connecting to large loads. This opens up the possibility of providing visual and / or audible information to the medical staff indicating the current load on the power supply or imminent overload or overload, if any.

Die Verwendung einer programmierbaren Steuereinrichtung ermöglicht des Weiteren die Festlegung einer Priorisierung zwischen den Ausgängen, sodass bei drohender Überlast bzw. im Überlastfall bestimmte Ausgänge abgeschaltet werden, um eine sichere Versorgung bestimmter Verbraucher sicherzustellen. An hochpriorisierten Ausgängen könnten beispielsweise lebenserhaltende Geräte wie eine Beatmungsmaschine oder dergleichen angeschlossen werden und an niedrigpriorisierten Anschlüssen könnten nicht essentielle Geräte wie beispielsweise Monitore, Drucker oder Aufnahmegeräte angeschlossen sein, die von sekundärer Bedeutung für die Versorgung des Patienten sind. Bei Auftreten einer Überlast wäre der Ausfall eines Druckers oder eines Überwachungsmonitors akzeptabel, wohingegen der Ausfall einer Beatmungsmaschine nicht tolerierbar ist.The use of a programmable controller also allows the determination of a prioritization between the outputs, so that in the event of imminent overload or in case of overload certain outputs are turned off to ensure a secure supply of certain consumers. For example, at high priority outputs, life support devices such as a respirator or the like could be connected and low priority ports could be connected to nonessential devices such as monitors, printers, or recorders that are of secondary importance to the care of the patient. If an overload occurs, the failure of a printer or monitoring monitor would be acceptable, whereas the failure of a ventilator would be intolerable.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist daran gedacht, dass die Steuereinrichtung eingerichtet und ausgebildet ist, den überwachten Ausgang bei Überschreiten einer vorgebbaren Laststromschwelle abzuschalten, wobei der überwachte Ausgang insbesondere ein Gleichspannungsausgang ist.In a preferred embodiment, it is contemplated that the control device is set up and configured to switch off the monitored output when a predefinable load current threshold is exceeded, the monitored output being in particular a DC voltage output.

Grundsätzlich ist die Laststromüberwachung sowohl für Wechselspannungsausgänge als auch für Gleichspannungsausgänge denkbar. Insbesondere bei Gleichspannungsausgängen kann zudem vorgesehen sein, mittels der programmierbaren Steuereinrichtung die an den Ausgängen maximal zulässigen Bemessungsströme festlegbar auszugestalten, weshalb sich die Laststromüberwachung insbesondere für die Gleichspannungsausgänge anbietet. Gleichwohl ist eine derartige Einstellmöglichkeit der Bemessungsströme und entsprechende Laststromüberwachung auch für die Wechselspannungsausgänge denkbar.In principle, the load current monitoring is conceivable both for AC voltage outputs and for DC voltage outputs. In particular, with DC voltage outputs can also be provided to design the maximum allowable rated currents at the outputs by means of the programmable controller, which is why the load current monitoring especially for the DC voltage outputs offers. Nevertheless, such an adjustment of the rated currents and corresponding load current monitoring is also conceivable for the AC voltage outputs.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist daran gedacht, dass an mindestens einem der Wechselspannungsausgänge eine Wechselspannung bereitstellbar ist, die im Verhältnis 1:1 der Eingangsspannung entspricht. Üblicherweise werden gattungsgemäße Netzteile an öffentlichen Versorgungsnetzen betrieben, die zum Beispiel Eingangsspannungen von 230 V oder 110 V bereitstellen. In Abhängigkeit der Einsatzregion sind medizinische Geräte häufig entweder für den Betrieb an 230 V Netzen oder 110 V Netzen ausgelegt. Entsprechend sollte das Netzteil dazu eingerichtet sein, die eingangsseitig eingespeist Eingangsspannung in gleicher Höhe, also im Verhältnis 1:1 an der Ausgangsseite bereitzustellen.According to a further embodiment, it is contemplated that an AC voltage can be provided at at least one of the AC voltage outputs, which corresponds to the input voltage in a ratio of 1: 1. Typically, generic power supplies are operated on public utility networks providing, for example, input voltages of 230V or 110V. Depending on the operating region, medical devices are often designed either for operation on 230 V networks or 110 V networks. Accordingly, the power supply should be configured to provide the input side input voltage at the same level, ie in the ratio 1: 1 at the output side.

Vorzugsweise ist daran gedacht, dass an mindestens einem der Gleichspannungsausgänge eine Gleichspannung von 5 V bereitstellbar ist und/oder das an mindestens einem der Gleichspannungsausgänge eine Gleichspannung von 12 V bereitstellbar ist und/oder das an mindestens einem der Gleichspannungsausgänge eine Gleichspannung von 24 V bereitstellbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann an einem oder mehreren der Gleichspannungsausgänge auch eine Gleichspannung von 48 V bereitstellbar sein.Preferably, it is contemplated that a DC voltage of 5 V can be provided on at least one of the DC voltage outputs and / or that a DC voltage of 12 V can be provided on at least one of the DC voltage outputs and / or a DC voltage of 24 V can be provided on at least one of the DC voltage outputs , Alternatively or additionally, a DC voltage of 48 V can be provided at one or more of the DC voltage outputs.

In einer weiteren Ausführungsform des Netzteils ist denkbar, dass an mindestens einem der Gleichspannungsausgänge eine hinsichtlich der Spannungshöhe einstellbare Gleichspannung bereitstellbar ist. Eine erste Möglichkeit, die zum Verbraucher passende Spannung zu auszuwählen kann bereits dadurch gegeben werden, wenn an dem Netzteil mehrere Gleichspannungsanschlüsse mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen bereitgestellt werden. Eine besonders hohe Flexibilität wird dadurch erreicht, dass die Spannungshöhe an mindestens einem der Gleichspannungsausgänge variabel festlegbar ist. Die Spannungshöhe kann dabei mittels an dem Netzteil vorhandener Bedienelemente und/oder durch Vorgabe mittels der Steuereinrichtung vorgebbar sein. Analog dazu ist auch denkbar, dass an mindestens einem der Wechselspannungsausgänge eine hinsichtlich der Spannungshöhe einstellbare Wechselspannung bereitstellbar ist.In a further embodiment of the power supply is conceivable that at least one the DC voltage outputs can be provided with respect to the voltage level adjustable DC voltage. A first possibility to select the voltage suitable for the consumer can already be given if several DC voltage connections with different supply voltages are provided on the power supply. A particularly high degree of flexibility is achieved in that the voltage level can be variably fixed to at least one of the DC voltage outputs. The voltage level can be predefinable by means of operating elements present on the power supply unit and / or by default by means of the control device. Analogously, it is also conceivable that an AC voltage adjustable with respect to the voltage level can be provided on at least one of the AC voltage outputs.

Grundsätzlich ist denkbar, dass mindestens einer der Gleichspannungsausgänge und/oder mindestens einer der Wechselspannungsausgänge während des Betriebs des Netzteils mittels der Steuereinrichtung einschaltbar und/oder abschaltbar ist. Vorzugsweise sind mehrere oder sämtliche der Gleichspannungsausgänge und/oder mehrere oder sämtliche der Wechselspannungsausgänge individuell und unabhängig voneinander ein- und/oder abschaltbar. Dadurch wird eine programmtechnische Steuermöglichkeit zur individuellen Ansteuerung bestimmter Ausgänge ermöglicht, die ein besonders hohes Maß an Flexibilität beim Einsatz des Netzteils bietet.In principle, it is conceivable that at least one of the DC voltage outputs and / or at least one of the AC voltage outputs can be switched on and / or off during operation of the power supply unit by means of the control device. Preferably, several or all of the DC voltage outputs and / or several or all of the AC voltage outputs are switched on and / or off individually and independently of one another. This allows a programmatic control option for the individual control of certain outputs, which offers a particularly high degree of flexibility when using the power supply.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist daran gedacht, dass das Netzteil mindestens zwei Ausgänge, insbesondere mindestens zwei Wechselspannungsausgänge, aufweist, die zeitversetzt nacheinander einschaltbar sind. Denkbar ist auch, mindestens zwei verschiedene Ausgangsgruppen jeweils bestehend aus einem oder mehreren Ausgängen zeitversetzt nacheinander einschaltbar auszugestalten. Dabei werden alle Ausgänge einer Gruppe gleichzeitig aber zeitversetzt zu einer anderen Gruppe eingeschaltet.According to a further embodiment, it is contemplated that the power supply has at least two outputs, in particular at least two AC voltage outputs, which can be switched on one after the other with a time delay. It is also conceivable to configure at least two different output groups, each consisting of one or more outputs, to be switched on in a time-delayed manner. At the same time, all outputs of one group are switched on to another group at the same time but with a time delay.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Netzteil mindestens ein Verzögerungsglied aufweist, das einen bestimmten Ausgang oder eine bestimmte Gruppe von Ausgängen erst nach Ablauf eines vorzugsweise einstellbaren Zeitintervalls einschaltet. Der Start des Zeitintervalls kann dabei beispielsweise durch das Einschalten des Netzteils vorgegeben sein. Denkbar ist auch, den Start eines Zeitintervalls für ein Verzögerungsglied durch die Einschaltung eines ersten Ausgangs vorzugeben. Dadurch kann eine Kaskadierung eingerichtet werden, die mehrere Ausgänge nacheinander zeitversetzt einschaltet. Die Zeitintervalle eines oder mehrerer Verzögerungsglieder können fest vorgegeben sein oder beispielsweise mittels der Steuereinrichtung einstellbar sein.In particular, it can be provided that the power supply has at least one delay element, which turns on a particular output or a certain group of outputs only after a preferably adjustable time interval expires. The start of the time interval can be predetermined, for example by turning on the power supply. It is also conceivable to specify the start of a time interval for a delay element by switching on a first output. As a result, a cascading can be set up, which switches on several outputs with a time delay. The time intervals of one or more delay elements may be fixed or be adjustable for example by means of the control device.

Bei individueller Einschaltbarkeit der Ausgänge, kann die zeitversetzte Einschaltung der Ausgänge auch vollständig mittels der Steuereinrichtung durchgeführt werden. Beispielsweise kann ein programmtechnischer Ablauf in einem Speicher der Steuereinrichtung vorgegeben sein, der mehrere Ausgänge nach Ablauf vorgebbarer Zeitintervalle zeitversetzt nacheinander einschaltet. Denkbar ist auch, dass die nacheinander zeitversetzte Einschaltung der Ausgänge in Abhängigkeit einer Laststromüberwachung durchgeführt wird, wobei die Steuereinrichtung beispielsweise den Verlauf eines Einschaltstromes eines ersten Ausgangs oder einer ersten Anschlussgruppe überwacht und bei Unterschreiten einer bestimmten Laststromschwelle den jeweils nächsten Ausgang oder die jeweils nächste Anschlussgruppe einschaltet.If the outputs can be individually switched on, the time-delayed switching-on of the outputs can also be carried out completely by means of the control device. For example, a program-technical sequence in a memory of the control device may be predetermined, which turns on a plurality of outputs after the expiration of predeterminable time intervals with a time delay in succession. It is also conceivable that the successively time-delayed switching of the outputs is performed in response to a load current monitoring, wherein the control device monitors, for example, the course of an inrush of a first output or a first terminal group and turns on when falling below a certain load current threshold each next output or the next terminal group ,

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist daran gedacht, dass das Netzteil zur galvanischen Trennung der Ausgangsspannungen von der Eingangsspannung einen Trenntransformator umfasst. In dieser bevorzugten Ausgestaltung ist also an eine induktive Übertragung der Eingangsspannung von einer Primärseite auf eine galvanisch davon getrennte Sekundärseite eines Transformators gedacht. Grundsätzlich sind auch andere Möglichkeiten zur galvanischen Trennung denkbar. Beispielsweise könnte auch eine kapazitive Trennung der Eingangsseite von der Ausgangsseite vorgesehen sein, bei der Kondensatoren zur galvanischen Trennung der Stromkreise benutzt werden.According to a preferred embodiment, it is contemplated that the power supply for galvanic isolation of the output voltages from the input voltage comprises an isolation transformer. In this preferred embodiment, therefore, an inductive transmission of the input voltage from a primary side to a galvanically separated secondary side of a transformer is intended. Basically, other possibilities for galvanic isolation are conceivable. For example, a capacitive separation of the input side could be provided from the output side, are used in the capacitors for the electrical isolation of the circuits.

In einer weiteren Ausgestaltung ist daran gedacht, dass das Netzteil eine Kommunikationsschnittstelle aufweist, mittels der eine Kommunikationsverbindung zwischen einem Konfigurationsgerät und der Steuereinheit herstellbar ist. Als Konfigurationsgerät kann in erster Linie ein stationärer Computer wie zum Beispiel ein Desktop-Rechner oder ein mobiler Computer wie zum Beispiel ein Laptop dienen. Denkbar ist auch die Verwendung eines tragbaren Mobilgerätes wie zum Beispiel eines Tablet oder eines Mobiltelefons als Konfigurationsgerät. Auch ein externes Steuergerät, das als zentrale Steuerung mehrerer medizinischer Geräte dient, kann als Konfigurationsgerät dienen.In a further embodiment, it is contemplated that the power supply has a communication interface, by means of which a communication connection between a configuration device and the control unit can be produced. As a configuration device can primarily serve a stationary computer such as a desktop computer or a mobile computer such as a laptop. It is also conceivable to use a portable mobile device such as a tablet or a mobile phone as a configuration device. An external control unit, which serves as central control of several medical devices, can also serve as a configuration device.

Die Kommunikationsschnittstelle kann eine kabelgebundene oder eine drahtlose Kommunikation zwischen einem Konfigurationsgerät und der Steuereinheit ermöglichen. Beispielsweise könnte das Netzteil eine Netzwerkschnittstelle, wie zum Beispiel eine Ethernet-Schnittstelle oder eine serielle Schnittstelle, wie zum Beispiel eine RS 232 Schnittstelle bereitstellen, über die eine Kommunikation mit der Steuereinheit herstellbar ist. Neben den derzeit gängigen drahtlosen und drahtgebundenen Schnittstellenarten, die als Kommunikationsschnittstellen in Frage kommen, ist unter den drahtlosen Schnittstellenarten vor allem an eine Bluetooth-Schnittstelle oder eine WLAN-Schnittstelle gedacht. Derartige Kommunikationsschnittstellen sind hinlänglich bekannt, sodass an dieser Stelle auf eine genauere Erläuterung verzichtet werden kann.The communication interface may enable wired or wireless communication between a configuration device and the control unit. For example, the power supply could provide a network interface, such as an Ethernet interface or a serial interface, such as an RS 232 interface, through which communication with the control unit can be made. In addition to the currently common wireless and wired interface types, which are considered as communication interfaces, is among the wireless interface types especially thought of a Bluetooth interface or a wireless interface. Such communication interfaces are well known, so that can be dispensed with a more detailed explanation at this point.

Mittels der Kommunikationsschnittstelle soll eine Möglichkeit eingeräumt werden, die Steuereinrichtung zu programmieren, um damit das Netzteil zu konfigurieren. Beispielsweise könnten durch eine geeignete Programmierung der Steuereinrichtung individuelle Laststromschwellen vorgegeben werden, die bei Überschreitung zum Abschalten bestimmter Ausgänge und/oder bei Unterschreitung zum Einschalten bestimmter Ausgänge dienen. Des Weiteren könnte eine Programmierung vorgenommen werden, die Zeitintervalle für die zeitversetzte Einschaltung verschiedener Ausgänge vorgibt. Denkbar ist beispielsweise die individuelle Einstellbarkeit der Zeitintervalle von Verzögerungsgliedern, die zur zeitverzögerten Einschaltung verschiedener Ausgänge dienen.By means of the communication interface should be given a possibility to program the control device in order to configure the power supply. For example, by a suitable programming of the control device individual load current thresholds could be specified, which serve when exceeding certain outputs and / or when falling below to turn certain outputs. Furthermore, a programming could be made which specifies time intervals for the time-delayed switching on of different outputs. It is conceivable, for example, the individual adjustability of the time intervals of delay elements, which are used for the delayed activation of various outputs.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf schematische Figuren beschrieben. Es zeigen:

1 ein erfindungsgemäßes Netzteil mit daran angeschlossenen medizinischen Geräten, und
2 eine schematische Übersicht einzelner Komponenten eines erfindungsgemäßen Netzteils.

Further details and embodiments of the invention will be described below with reference to schematic figures. Show it:

1 an inventive power supply with attached medical devices, and
2 a schematic overview of individual components of a power supply according to the invention.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Netzteil 10 mit mehreren Wechselspannungsausgängen 16a bis 16n und mit mehreren Gleichspannungsausgängen 18a bis 18n. Zur zeichnerischen Vereinfachung sind vorliegend jeweils drei Ausgänge einer Spannungssorte gezeigt. Es versteht sich, dass die Anzahl der Ausgänge unterschiedlich gewählt sein kann. Die Anzahl der Wechselspannungsausgänge 16a bis 16n bzw. der Gleichspannungsausgänge 18a bis 18n kann zum Beispiel nach Bemessungsleistung des Netzteils 10 ausgewählt sein. An einen ersten der Wechselspannungsausgänge 16a ist exemplarisch eine Lichtquelle 12 angeschlossen, die ein Licht mittels eines Lichtleitkabels in ein Endoskop 24 einspeist. An einen ersten der Gleichspannungsausgänge 18a ist exemplarisch ein medizinischer Drucker 14 angeschlossen. 1 shows an inventive power supply 10 with several AC voltage outputs 16a to 16n and with several DC voltage outputs 18a to 18n , For drawing simplification, three outputs of one voltage type are shown here in each case. It is understood that the number of outputs can be chosen differently. The number of AC outlets 16a to 16n or the DC voltage outputs 18a to 18n can for example according to rated power of the power supply 10 be selected. To a first one of the AC voltage outputs 16a is an example of a light source 12 Connected to a light using a fiber optic cable in an endoscope 24 feeds. To a first of the DC voltage outputs 18a is an example of a medical printer 14 connected.

Das Netzteil 10 kann, wie vorliegend gezeigt, mittels einer redundant ausgelegten Versorgungseinheit 26 mit Eingangsspannung versorgt werden. Dabei kann die Versorgungseinheit 26 des Netzteils 10 mittels eines ersten Anschlusselementes 28 mit einer ersten Eingangsspannung 30 und mittels eines zweiten Verbindungselementes 32 mit einer zweiten Eingangsspannung 34 versorgt werden. Zur Erhöhung der Ausfallsicherheit des Netzteils 10 kann vorgesehen sein, dass die Eingangsspannungen 30 und 34 unabhängig voneinander abgesichert sind. Üblicherweise werden im medizinischen Bereich Vorkehrungen getroffen, dass bei einem unerwarteten Ausfall einer ersten Eingangsspannung 30 die Versorgung über eine zweite Eingangsspannung 34 sichergestellt ist. Vorzugsweise ist die Versorgungseinheit 26 entsprechend eingerichtet, den Betrieb des Netzteils 10 bei Ausfall einer der Eingangsspannungen sicherzustellen.The power supply 10 can, as shown here, by means of a redundantly designed supply unit 26 be supplied with input voltage. In this case, the supply unit 26 of the power supply 10 by means of a first connection element 28 with a first input voltage 30 and by means of a second connecting element 32 with a second input voltage 34 be supplied. To increase the reliability of the power supply 10 can be provided that the input voltages 30 and 34 are hedged independently. Usually, provisions are made in the medical field that in the event of an unexpected failure of a first input voltage 30 the supply via a second input voltage 34 is ensured. Preferably, the supply unit 26 set up accordingly, the operation of the power supply 10 if one of the input voltages fails.

Zur Konfiguration und Steuerung umfasst das Netzteil 10 eine Steuereinrichtung 20. Wie die Beschreibung im Einzelnen erläutert, kann die Steuereinrichtung 20 eingerichtet und ausgebildet sein, unterschiedliche Funktionen des Netzteils 10 zu steuern. Beispielsweise kann vorgesehen sein, die Einschaltreihenfolge der Wechselspannungsausgänge 16a bis 16n und/oder der Gleichspannungsausgänge 18a bis 18n zu steuern. Durch eine verzögerte Einschaltung der Ausgänge kann beispielsweise der von dem Netzteil 10 abgegebene Einschaltstrom auf ein definiertes Maximum beschränkt werden. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, zunächst die Wechselspannungsausgänge 16a bis 16n in einer konfigurierbaren Einschaltreihenfolge einzuschalten und im Anschluss daran die Gleichspannungsausgänge 18a - 18n einzuschalten. Insbesondere kann vorgesehen sein, sämtliche der Gleichspannungsausgänge 18a bis 18n gleichzeitig einzuschalten oder in einer konfigurierbaren Reihenfolge und vorzugsweise mit konfigurierbaren zeitlichen Abständen zueinander einzuschalten.For configuration and control includes the power supply 10 a control device 20 , As the description explains in detail, the control device 20 be set up and trained, different functions of the power supply 10 to control. For example, it may be provided the turn-on sequence of the AC voltage outputs 16a to 16n and / or the DC voltage outputs 18a to 18n to control. By a delayed activation of the outputs, for example, that of the power supply 10 delivered inrush current are limited to a defined maximum. This may be provided in particular, first the AC voltage outputs 16a to 16n in a configurable turn-on sequence followed by the DC outputs 18a - 18n turn. In particular, it can be provided, all of the DC voltage outputs 18a to 18n simultaneously turn on or turn on in a configurable order and preferably with configurable time intervals to each other.

Zur Konfiguration der Steuerungseinrichtung 20 können an dem Netzteil 10 angeordnete Bedienelemente 36 vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Netzteil 10 mit einer Kommunikationsschnittstelle 22 ausgestattet sein, mit der eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Netzteil 10 bzw. der Steuereinrichtung 20 und einem zum Beispiel als Computer ausgebildeten Konfigurationsgerät 38 herstellbar ist.To configure the controller 20 can be connected to the power supply 10 arranged controls 36 be provided. Alternatively or additionally, the power supply 10 with a communication interface 22 be equipped with a communication link between the power supply 10 or the control device 20 and a configuration device formed, for example, as a computer 38 can be produced.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Netzteil 10 eine Anzeigevorrichtung 40 aufweist, mit der bestimmte Funktionszustände des Netzteils 10 und/oder bestimmte Konfigurationsinformationen der Steuereinrichtung 20 darstellbar sind.Furthermore, it can be provided that the power supply 10 a display device 40 has, with the specific functional states of the power supply 10 and / or certain configuration information of the control device 20 are representable.

2 zeigt eine schematische Übersicht einzelner Komponenten eines erfindungsgemäßen Netzteils in einer möglichen Konstellation Die Zusammenwirkung der einzelnen Komponenten des Netzteils kann in der gezeigten Variante oder in einer Abwandlung in dem Ausführungsbeispiel der 1 umgesetzt sein. 2 shows a schematic overview of individual components of a power supply according to the invention in a possible constellation. The interaction of the individual components of the power supply can in the variant shown or in a modification in the embodiment of 1 be implemented.

In der vorliegenden Variante speist eine eingangsseitige Netzversorgung 42 primärseitig eine Isolatoreinrichtung 44, die sekundärseitig eine isolierte Netzversorgung 46 zur Verfügung stellt. Die eingangsseitige Netzversorgung kann beispielsweise das öffentliche Niederspannungsnetz sein, das eine bestimmte Eingangsspannung wie zum Beispiel 110 V oder 230 V (Wechselspannung) liefert. Die Isolatoreinrichtung 44 kann zum Beispiel ein Trenntransformator sein.In the present variant, an input-side power supply feeds 42 on the primary side an insulator device 44 , the secondary side an isolated mains supply 46 provides. The input-side mains supply can be, for example, the public low-voltage network, which supplies a specific input voltage, such as, for example, 110 V or 230 V (alternating voltage). The isolator device 44 For example, it may be an isolation transformer.

Wie gezeigt, kann vorgesehen sein, dass die isolierte Netzversorgung 46 einen ersten Strang Wechselspannungsausgänge 16a bis 16n speist, wobei ein erstes Verzögerungsglied 48 nach Ablauf eines vorzugsweise einstellbaren Zeitintervalls die Einschaltung eines ersten Wechselspannungsausgangs 16a auslöst. Wie angedeutet, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass weitere Verzögerungsglieder 48 nach Ablauf weiterer Zeitintervalle die Einschaltung weiterer Wechselspannungsausgänge 16b bis 16n auslösen. Die isolierte Netzversorgung 46 speist zusätzlich einen Strang von Gleichspannungsausgängen 18a bis 18n, wobei ebenfalls vorgesehen sein kann, dass die Einschaltung der Gleichspannungsausgänge 18a bis 18n jeweils durch Verzögerungsglieder 48 ausgelöst wird. In einer Abwandlung kann vorgesehen sein, dass sämtliche Gleichspannungsausgänge 18a bis 18n oder zumindest eine Gruppe von Gleichspannungsausgängen 18a bis 18n ohne vorgelagerte Verzögerungsglieder 48 eingeschaltet werden.As shown, it can be provided that the isolated mains supply 46 a first strand AC voltage outputs 16a to 16n feeds, wherein a first delay element 48 after expiration of a preferably adjustable time interval, the activation of a first AC voltage output 16a triggers. As indicated, it may further be provided that further delay elements 48 After expiry of further time intervals, the activation of further AC voltage outputs 16b to 16n trigger. The isolated power supply 46 additionally feeds a string of DC voltage outputs 18a to 18n , wherein it can also be provided that the switching of the DC voltage outputs 18a to 18n each by delay elements 48 is triggered. In a modification, it may be provided that all DC voltage outputs 18a to 18n or at least one group of DC outputs 18a to 18n without upstream delay elements 48 be turned on.

Die stark schematisierte Darstellung der Anordnung der einzelnen Ausgänge soll keine Festlegung auf einen bestimmten schaltungstechnischen Aufbau wie zum Beispiel Serienschaltung einzelner Ausgänge sein. Es versteht sich, dass der spezifische Schaltungsaufbau sowohl Parallelschaltungen als auch Serienschaltungen der Ausgänge umfassen kann. Die gezeigte Aufreihung der Ausgänge soll im Wesentlichen die Ausgestaltungsmöglichkeit darstellen, eine Reihe von Ausgängen mittels Zeitverzögerungsgliedern 48 zeitversetzt zueinander einschaltbar auszugestalten.The highly schematic representation of the arrangement of the individual outputs is not intended to be a definition of a specific circuitry such as series connection of individual outputs. It should be understood that the specific circuitry may include both parallel and serial outputs. The series of outputs shown should essentially represent the design option, a series of outputs by means of time delay elements 48 time-shifted to each other einschaltbar to design.

Des Weiteren ist angedeutet, dass eine Steuereinrichtung 20 mit den Verzögerungsgliedern 48 und den Ausgängen 16a bis 16n bzw. den Ausgängen 18a bis 18n zusammenwirkt. Wie in der Beschreibung näher erläutert, ist dabei insbesondere daran gedacht, dass mittels der Steuereinrichtung 20 die Zeitintervalle zur verzögerten Einschaltung bestimmter Ausgänge einstellbar sind. Es kann des Weiteren vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 20 zumindest einige der Ausgänge hinsichtlich des jeweils von einem angeschlossenen Verbraucher abgenommenen Laststroms überwacht und bei Überschreiten individueller Lastströme oder eines Gesamtlaststromes einzelne Ausgänge abschaltet, um beispielsweise eine Überlastung des Netzteils zu verhindern.Furthermore, it is indicated that a control device 20 with the delay elements 48 and the outputs 16a to 16n or the outputs 18a to 18n interacts. As explained in more detail in the description, it is especially thought that by means of the control device 20 the time intervals for delayed activation of certain outputs are adjustable. It may further be provided that the control device 20 at least some of the outputs monitored in terms of each of a connected load consumer load current monitors and shuts off individual outputs when exceeding individual load currents or a total load current to prevent, for example, an overload of the power supply.

Eine individuelle Einstellbarkeit der Zeitintervalle der Verzögerungsglieder 48 erlaubt zum Beispiel eine Konfiguration des Netzteils, bei der die Einschaltzeitpunkte bestimmter Ausgänge in Abhängigkeit der von der Steuereinrichtung 20 erfassten individuellen Lastströme bestimmt werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Zeitintervall eines bestimmten Verzögerungsgliedes 48 bereits nach Abklingen eines Einschaltstroms eines bereits eingeschalteten Ausgangs verkürzt wird. Eine Verkürzung eines Zeitintervalls kann zum Beispiel auch infrage kommen, wenn mittels der Steuereinrichtung 20 festgestellt wird, dass einem bereits eingeschalteten Ausgang kein Verbraucher angeschlossen ist, also kein Laststrom abgenommen wird. Im Übrigen können die Verzögerungsglieder 48 programmtechnisch in der Steuereinrichtung 20 eingerichtet sein, was die Konfiguration der Einschalt- und Ausschaltbedingungen einzelner Ausgänge stark vereinfacht.An individual adjustability of the time intervals of the delay elements 48 allows, for example, a configuration of the power supply, in which the turn-on of certain outputs depending on the of the control device 20 detected individual load currents are determined. For example, it may be provided that a time interval of a specific delay element 48 is shortened already after the decay of an inrush current of an already switched-on output. A shortening of a time interval can also be considered, for example, if by means of the control device 20 it is determined that no load is connected to an already switched on output, so no load current is removed. Incidentally, the delay elements 48 programmatically in the control device 20 which greatly simplifies the configuration of the turn-on and turn-off conditions of individual outputs.

Eine Kommunikationsschnittstelle 22 ermöglicht den Anschluss eines externen Konfigurationsgerätes zu Programmierung der Steuereinrichtung 20.A communication interface 22 allows the connection of an external configuration device to programming the controller 20 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Netzteilpower adapter
1212: Medizinische LichtquelleMedical light source
1414: Medizinischer DruckerMedical printer
16a - 16n16a - 16n: WechselspannungsausgängeAC Outlets
18a - 18n18a - 18n: GleichspannungsausgängeDC voltage outputs
2020: Steuereinrichtungcontrol device
2222: KommunikationsschnittstelleCommunication Interface
2424: Endoskopendoscope
2626: Versorgungseinheitsupply unit
2828: Anschlusselementconnecting element
3030: Eingangsspannunginput voltage
3232: Anschlusselementconnecting element
3434: Eingangsspannunginput voltage
3636: Stellelementeactuators
3838: Computercomputer
4040: Anzeigeeinrichtungdisplay
4242: Netzversorgungpower supply
4444: Isolatoreinrichtungisolator means
4646: Isolierte NetzversorgungIsolated power supply
4848: Verzögerungsglieddelay

Claims

Power supply unit (10) for supplying medical devices (12, 14) with electrical energy, the has at least two outputs (16a, 16b, 16n, 18a, 18b, 18n), at which at least one output voltage can be provided, which is galvanically isolated from an input side into the power supply (10) input voltage, characterized in that at least a first of the Outputs (16a, 16b, 16n; 18a, 18b, 18n) is an AC output (16a, 16b, 16n) to which an AC voltage can be supplied, and at least a second one of the outputs (16a, 16b, 16n; 18a, 18b, 18n) is a DC voltage output (18a, 18b, 18n) to which a DC voltage can be supplied, and wherein the power supply (10) comprises a programmable control device (20) which is set up and configured to control the load current of at least one of the outputs (16a, 16b). 16b, 16n, 18a, 18b, 18n).

Power supply (10) after Claim 1 , characterized in that the control device (20) is set up and configured to switch off the monitored output (16a, 16b, 16n; 18a, 18b, 18n) when a predefined load current threshold is exceeded, the monitored output (16a, 16b, 16n; 18a , 18b, 18n), in particular a DC voltage output (18a, 18b, 18n).

Power supply according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that at least one of the AC voltage outputs (16a, 16b, 16n) an AC voltage can be provided, which corresponds to the input voltage in the ratio 1: 1.

Power supply unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the DC voltage outputs (18a, 18b, 18n) a DC voltage of 5 V can be provided and / or that at least one of the DC voltage outputs (18a, 18b, 18n) a DC voltage of 12 V can be provided and / or that at least one of the DC voltage outputs (18a, 18b, 18n) a DC voltage of 24 V can be provided.

Power supply (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the DC voltage outputs (18a, 18b, 18n) is adjustable with respect to the voltage level DC voltage can be provided.

Power supply (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the DC voltage outputs (18a, 18b, 18n) and / or the AC voltage outputs (16a, 16b, 16n) during operation of the power supply (10) by means of the control device (20 ) can be switched on and / or switched off.

Power supply unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the power supply unit (10) has at least two outputs (16a, 16b, 16n; 18a, 18b, 18n), in particular at least two AC voltage outputs (16a, 16b, 16n), which can be switched on one after the other with a time delay.

Power supply unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the power supply unit (10) for the galvanic separation of the output voltages from the input voltage comprises an isolating transformer.

Power supply unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the power supply (10) has a communication interface (22), by means of which a communication connection between a configuration device (38) and the control unit (20) can be produced.