DE102020200672A1 - Galvanically separated energy-technical coupling of at least two-pole energy supply lines - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Energiewandler (42) zum galvanisch getrennten energietechnischen Koppeln von wenigstens zwei zweipoligen Energieversorgungsleitungen (20, 22), mit:- einer ersten mittels eines Taktgenerators (34) im Taktbetrieb betreibbaren Wandlereinheit (46), die an die ersten der zweipoligen Energieversorgungsleitungen (20) anschließbar ist,- einem Transformator (24), der eine erste Wicklung (26) und eine mit der ersten Wicklung (26) magnetisch gekoppelte und von der ersten Wicklung (26) galvanisch getrennte zweite Wicklung (28) aufweist, wobei die erste Wicklung (26) an die erste Wandlereinheit (46) angeschlossenen ist,- einer an die zweite Wicklung (28) des Transformators (24) angeschlossenen zweiten Wandlereinheit (48), die an die zweiten der zweipoligen Energieversorgungsleitungen (22) anschließbar ist,- einem an den Taktgenerator (34) angeschlossenen Modulator (40) zum Modulieren des Taktbetriebs abhängig von einem ersten Kommunikationssignal (36), und- einem mit der zweiten Wicklung (28) elektrisch gekoppelten Demodulator (50) zum Ermitteln und Bereitstellen des ersten Kommunikationssignals (36).The invention relates to an energy converter (42) for electrically isolated energy-related coupling of at least two two-pole energy supply lines (20, 22), with: (20) can be connected, - a transformer (24) which has a first winding (26) and a second winding (28) which is magnetically coupled to the first winding (26) and galvanically separated from the first winding (26), the first winding (26) is connected to the first converter unit (46), - a second converter unit (48) which is connected to the second winding (28) of the transformer (24) and can be connected to the second of the two-pole power supply lines (22), - a modulator (40) connected to the clock generator (34) for modulating the clock operation as a function of a first communication signal (36), and one with de r second winding (28) electrically coupled demodulator (50) for determining and providing the first communication signal (36).

Description

Die Erfindung betrifft einen Energiewandler zum galvanisch getrennten energietechnischen Koppeln von wenigstens zwei zweipoligen Energieversorgungsleitungen, mit einer ersten im Taktbetrieb betreibbaren Wandlereinheit, die an die ersten der wenigstens zwei zweipoligen Energieversorgungsleitungen anschließbar ist, einem Transformator, der eine erste Wicklung und eine mit der ersten Wicklung magnetisch gekoppelte und von der ersten Wicklung galvanisch getrennte zweite Wicklung aufweist, wobei die erste Wicklung an die erste Wandlereinheit angeschlossenen ist, und einer an die zweite Wicklung des Transformators angeschlossenen zweiten Wandlereinheit, die an die zweiten der wenigstens zwei zweipoligen Energieversorgungsleitungen anschließbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum galvanisch getrennten energietechnischen Koppeln von wenigstens zwei zweipoligen Energieversorgungsleitungen, wobei eine erste Wandlereinheit, die an die ersten der wenigstens zwei zweipoligen Energieversorgungsleitungen angeschlossen ist, im Taktbetrieb betrieben wird, die erste Wandlereinheit mittels eines Transformators, der eine erste Wicklung und eine mit der ersten Wicklung magnetisch gekoppelte und von der ersten Wicklung galvanisch getrennte zweite Wicklung aufweist, mit einer an die zweite Wicklung des Transformators angeschlossenen zweiten Wandlereinheit energietechnisch gekoppelt wird, wobei die zweite Wandlereinheit an die zweiten der wenigstens zwei zweipoligen Energieversorgungsleitungen angeschlossen ist.The invention relates to an energy converter for galvanically separated energy-technical coupling of at least two two-pole energy supply lines, with a first converter unit which can be operated in cyclic operation and which can be connected to the first of the at least two two-pole energy supply lines, a transformer which has a first winding and one with the first winding magnetically coupled and galvanically separated from the first winding second winding, wherein the first winding is connected to the first converter unit, and a second converter unit connected to the second winding of the transformer, which can be connected to the second of the at least two two-pole power supply lines. The invention also relates to a method for electrically isolated energy-related coupling of at least two two-pole energy supply lines, a first converter unit, which is connected to the first of the at least two two-pole energy supply lines, being operated in cyclic operation, the first converter unit by means of a transformer with a first winding and a second winding that is magnetically coupled to the first winding and galvanically separated from the first winding, is coupled in terms of energy to a second converter unit connected to the second winding of the transformer, the second converter unit being connected to the second of the at least two two-pole energy supply lines.

Energiewandler der gattungsgemäßen Art sowie auch Verfahren zu deren Betrieb finden insbesondere Einsatz bei der Gebäudeautomation, sowie auch bei der analogen Schaltungstechnik, beispielsweise beim Ermitteln eines Schaltzustands eines elektromechanischen Schaltgeräts, wie beispielsweise eines manuell betätigbaren elektromechanischen Schalters, eines manuell betätigbaren elektromechanischen Tasters und/oder dergleichen. Gattungsgemäße Energiewandler dienen insbesondere bei der Nutzung von BUS-Systemen der Energieversorgung jeweiliger, an das BUS-System angeschlossenen Einheiten, beispielsweise BUS-Geräte, damit diese im bestimmungsgemäßen Betrieb mit elektrischer Energie versorgt werden können. Zugleich kann über die Energieversorgungsleitungen häufig eine Kommunikation erfolgen.Energy converters of the generic type as well as methods for their operation are used in particular in building automation, as well as in analog circuit technology, for example when determining a switching state of an electromechanical switching device, such as a manually operated electromechanical switch, a manually operated electromechanical button and / or the like . Generic energy converters are used in particular when using BUS systems to supply energy to the respective units connected to the BUS system, for example BUS devices, so that they can be supplied with electrical energy during normal operation. At the same time, communication can often take place via the power supply lines.

Derartige elektrische Installationen, insbesondere im Bereich der Gebäudetechnik beziehungsweise der Gebäudeautomation, werden in der Regel unter Nutzung eines Feld-BUSes realisiert, beispielsweise gemäß einem KNX-Standard oder dergleichen. Der KNX-Standard ist ein Feld-BUS, der insbesondere zur Gebäudeautomation dient. Dieser Standard ist ein Nachfolger der Feld-BUSse europäischer Installationsbus (EIB) Bati-BUS sowie auch European Home Systems (EHS). Hinsichtlich der Technologie ist der KNX-Standard eine Weiterentwicklung des EIB-Standards, insbesondere durch Erweiterung und Konfigurationsmechanismen sowie Übertragungsmedien, die ursprünglich bereits auch für den Bati-BUS und den EHS entwickelt worden waren.Such electrical installations, in particular in the field of building technology or building automation, are generally implemented using a field bus, for example in accordance with a KNX standard or the like. The KNX standard is a field bus that is used in particular for building automation. This standard is a successor to the field-BUSes European installation bus (EIB) Bati-BUS as well as European Home Systems (EHS). In terms of technology, the KNX standard is a further development of the EIB standard, in particular through expansion and configuration mechanisms as well as transmission media that were originally also developed for the Bati-BUS and the EHS.

Bei den vorgenannten Installationen kommt es aus funktionellen Gründen häufig vor, dass zwei oder mehrere Schaltungs- beziehungsweise Installationsteile mit unterschiedlichen elektrischen Potentialen beaufschlagt sind, die mittels Energiewandlers zu koppeln sind. Eine besondere Herausforderung ist es, wenn ein jeweiliges der elektrischen Potentiale zugleich auch mit dem entsprechenden Kommunikationssignal galvanisch gekoppelt ist. In einem solchen Fall ist es dann erforderlich, nicht nur eine galvanische Trennung in Bezug auf eine Energiekopplung, sondern auch in Bezug auf eine kommunikationstechnische Kopplung vorzusehen.In the aforementioned installations, for functional reasons, it often happens that two or more circuit or installation parts have different electrical potentials applied to them, which are to be coupled by means of an energy converter. It is a particular challenge when each of the electrical potentials is galvanically coupled to the corresponding communication signal at the same time. In such a case, it is then necessary to provide not only galvanic isolation with regard to energy coupling, but also with regard to communication technology coupling.

Zum Zwecke der Energiekopplung kann vorgesehen sein, dass ein galvanisch getrennter Energiewandler genutzt wird, der es erlaubt, die elektrische Energie zwischen zwei Energieversorgungsleitungspaaren potentialgetrennt zu übertragen. In der Regel weist der Energiewandler hierfür einen geeigneten Transformator auf.For the purpose of energy coupling, it can be provided that a galvanically separated energy converter is used, which allows the electrical energy to be transmitted between two pairs of energy supply lines in a potential-separated manner. As a rule, the energy converter has a suitable transformer for this.

Sind in diesem Zusammenhang zugleich auch Kommunikationssignale zu übertragen, beispielsweise ein analoges Kommunikationssignal, so ist dies in der Regel schwierig zu realisieren. Häufig sind hierfür eine Analog-Digital-Wandlung auf einer Signalquellenseite und eine Digital-Analog-Wandlung auf einer Signalsenkenseite vorgesehen. Die kommunikationstechnische Kopplung erfolgt also unter Nutzung eines digitalen Signals. Das digitale Signal kann dann beispielsweise mittels eines Opto-Kopplers, der die galvanische Trennung realisieren kann, übertragen werden.If communication signals are to be transmitted at the same time in this context, for example an analog communication signal, this is generally difficult to implement. For this purpose, an analog-to-digital conversion is often provided on a signal source side and a digital-to-analog conversion on a signal sink side. The communication-related coupling thus takes place using a digital signal. The digital signal can then be transmitted, for example, by means of an opto-coupler, which can realize the galvanic separation.

Da zwischen den Energieversorgungsleitungspaaren eine teilweise recht große elektrische Potentialdifferenz vorliegen kann, die zudem nicht konstant zu sein braucht, ist häufig zumindest eine Energieversorgung für wenigstens einen Teil der erforderlichen Hardware beiderseits einer galvanischen Trennung notwendig. Diese Energieversorgung könnte zum Beispiel durch eine Solarzelle, eine Batterie und/oder eben auch durch den vorgenannten Energiewandler realisiert sein. Insgesamt erweist sich der Aufwand besonders bei komplexen Gebäudeinstallationen als besonders nachteilig.Since there can be a sometimes very large electrical potential difference between the power supply line pairs, which also does not need to be constant, at least one power supply is often necessary for at least part of the required hardware on both sides of a galvanic isolation. This energy supply could be implemented, for example, by a solar cell, a battery and / or by the aforementioned energy converter. Overall, the effort proves to be particularly disadvantageous, especially in the case of complex building installations.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Energiewandler sowie ein gattungsgemäßes Verfahren dahingehend zu verbessern, dass der Aufwand für die energietechnische Kopplung in Verbindung mit der kommunikationstechnischen Kopplung reduziert werden kann.The invention is therefore based on the object of improving a generic energy converter and a generic method to the effect that the effort for the Energy-related coupling in connection with the communication-related coupling can be reduced.

Als Lösung werden mit der Erfindung Energiewandler sowie Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen. As a solution, the invention proposes energy converters and methods according to the independent claims.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch Merkmale der abhängigen Ansprüche.Advantageous developments result from the features of the dependent claims.

Bezüglich eines gattungsgemäßen Energiewandlers, bei dem die erste Wandlereinheit gemäß einem ersten Aspekt mittels eines Taktgenerators im Taktbetrieb betrieben wird, wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass der Energiewandler einen an den Taktgenerator angeschlossenen Modulator zum Modulieren des Taktbetriebs abhängig von einem ersten Kommunikationssignal, und einen mit der zweiten Wicklung elektrisch gekoppelten Demodulator zum Ermitteln und Bereitstellen des ersten Kommunikationssignals aufweist.With regard to a generic energy converter in which the first converter unit is operated according to a first aspect by means of a clock generator in clock mode, the invention particularly proposes that the energy converter has a modulator connected to the clock generator for modulating the clock mode depending on a first communication signal, and a having demodulator electrically coupled to the second winding for determining and providing the first communication signal.

Bezüglich eines gattungsgemäßen Energiewandlers gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass der Energiewandler eine mit der zweiten Wicklung elektrisch gekoppelte Belastungseinheit zum Belasten der zweiten Wicklung abhängig von einem zweiten Kommunikationssignal, und eine mit der ersten Wicklung elektrisch gekoppelte Detektoreinheit zum Erfassen einer elektrischen Größe der ersten Wicklung und zum Ermitteln des zweiten Kommunikationssignals aus der erfassten elektrischen Größe aufweist.With regard to a generic energy converter according to a second aspect of the invention, the invention proposes in particular that the energy converter have a load unit electrically coupled to the second winding for loading the second winding depending on a second communication signal, and a detector unit electrically coupled to the first winding for detecting an electrical variable of the first winding and for determining the second communication signal from the detected electrical variable.

Bezüglich eines gattungsgemäßen Verfahrens entsprechend des ersten Aspekts wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass der Taktbetrieb mittels eines am Taktgenerator angeschlossenen Modulators zum Modulieren des Taktbetriebs abhängig von einem ersten Kommunikationssignal moduliert wird, und mittels eines mit der zweiten Wicklung elektrisch gekoppelten Demodulators das erste Kommunikationssignal ermittelt und bereitgestellt wird.With regard to a generic method according to the first aspect, the invention proposes in particular that the clock mode is modulated by means of a modulator connected to the clock generator for modulating the clock mode depending on a first communication signal, and that the first communication signal is determined by means of a demodulator electrically coupled to the second winding and is provided.

Bezüglich eines gattungsgemäßen Verfahrens wird gemäß dem zweiten Aspekt insbesondere vorgeschlagen, dass die zweite Wicklung mittels einer Belastungseinheit abhängig von einem zweiten Kommunikationssignal elektrisch belastet wird, und eine elektrische Größe der ersten Wicklung mittels einer Detektoreinheit erfasst wird und aus der erfassten elektrischen Größe das zweite Kommunikationssignal ermittelt wird.With regard to a generic method, according to the second aspect, it is proposed in particular that the second winding is electrically loaded by means of a loading unit as a function of a second communication signal, and an electrical variable of the first winding is detected by means of a detector unit and the second communication signal is determined from the detected electrical variable will.

Durch die Erfindung gemäß dem ersten und dem zweiten Aspekt ist es somit möglich, nicht nur eine galvanisch getrennte Energiekopplung zwischen den Energieversorgungsleitungspaaren sondern zugleich auch eine galvanisch getrennte kommunikationstechnische Kopplung über den Energiewandler zu realisieren. Es bedarf mit der Erfindung also keiner separaten kommunikationstechnischen Kopplung, die eine galvanische Trennung bereitstellt, so wie es im Stand der Technik üblich ist. Dadurch kann durch die Erfindung der Aufwand für die galvanisch getrennte Kopplung insgesamt erheblich reduziert werden.The invention according to the first and the second aspect thus makes it possible to realize not only a galvanically separated energy coupling between the energy supply line pairs but at the same time also a galvanically separated communication technology coupling via the energy converter. With the invention, there is therefore no need for a separate communication-related coupling that provides galvanic isolation, as is customary in the prior art. As a result of the invention, the overall effort for the galvanically isolated coupling can be considerably reduced.

Dabei erweist sich der erste Aspekt insbesondere dann als vorteilhaft, wenn der Taktgenerator gemäß dem ersten Kommunikationssignal hinsichtlich des Taktbetriebs moduliert werden kann. Es ist dann nämlich auf der gegenüberliegenden Seite lediglich erforderlich, aus einem Signalverlauf des Taktbetriebs durch Demodulation das erste Kommunikationssignal wieder zurückzugewinnen. Dies kann mit einfachen bekannten Techniken realisiert werden. Für die Modulation beziehungsweise Demodulation können entsprechende Verfahren, beispielsweise basierend auf Frequenzmodulationen, Amplitudenmodulationen, Kombinationen hiervon und/oder dergleichen vorgesehen sein. Dieser Aspekt kann vorzugsweise dann eingesetzt werden, wenn ein Energiefluss und ein Datenstrom in die gleiche Richtung erfolgen.The first aspect proves to be particularly advantageous when the clock generator can be modulated in terms of clock operation in accordance with the first communication signal. It is then only necessary on the opposite side to recover the first communication signal from a signal curve of the clock operation by demodulation. This can be done using simple known techniques. Corresponding methods, for example based on frequency modulations, amplitude modulations, combinations thereof and / or the like, can be provided for the modulation or demodulation. This aspect can preferably be used when there is an energy flow and a data flow in the same direction.

Für eine kommunikationstechnische Kopplung, bei der der Energiefluss und der Datenstrom in die entgegengesetzte Richtung erfolgen, ist der zweite Aspekt vorgesehen. Der zweite Aspekt kann beispielsweise davon ausgehen, dass der Energiefluss von der ersten Wandlereinheit zur zweiten Wandlereinheit erfolgt. In diesem Fall kann durch die Belastungseinheit eine Belastung der zweiten Wicklung des Transformators abhängig vom zweiten Kommunikationssignal erfolgen. Die Belastungseinheit kann die Belastung einer energietechnischen Belastung überlagern, sodass auf der gegenüberliegenden Seite des Transformators, und zwar an seiner ersten Wicklung, mittels der Detektoreinheit das Kommunikationssignal aus der erfassten elektrischen Größe wieder ermittelt werden kann. Die elektrische Größe kann ein elektrischer Strom, eine elektrische Spannung, eine elektrische Leistung, Kombinationen hiervon oder dergleichen sein. Abhängig von der Ausgestaltung der Belastungseinheit kann die Belastungseinheit ausgebildet sein, die Belastung vergrößern und/oder verkleinern zu können. Bei einer Verkleinerung der Belastung ist die Belastungseinheit ferner vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Energieversorgung im Wesentlichen nicht beeinträchtigt wird. Zu diesem Zweck können eine oder mehrere Energiespeichereinheiten vorgesehen sein, die ausreichend elektrische Energie speichern können, wie zum Beispiel Kondensatoren, Induktivitäten und/oder dergleichen. Die Energiespeichereinheiten können zumindest teilweise von der Belastungseinheit umfasst sein.The second aspect is provided for a communication-related coupling in which the energy flow and the data flow take place in the opposite direction. The second aspect can, for example, assume that the energy flow takes place from the first converter unit to the second converter unit. In this case, the loading unit can load the second winding of the transformer as a function of the second communication signal. The load unit can superimpose the load on an energy-related load, so that on the opposite side of the transformer, specifically on its first winding, the communication signal can be determined again from the detected electrical variable by means of the detector unit. The electrical quantity can be an electrical current, an electrical voltage, an electrical power, combinations thereof or the like. Depending on the configuration of the loading unit, the loading unit can be designed to be able to increase and / or decrease the loading. When the load is reduced, the load unit is furthermore preferably designed in such a way that the energy supply is essentially not impaired. For this purpose, one or more energy storage units can be provided which can store sufficient electrical energy, such as capacitors, inductors and / or the like, for example. The energy storage units can be at least partially encompassed by the loading unit.

Darüber hinaus können der erste und der zweite Aspekt natürlich auch miteinander kombiniert werden, zum Beispiel um eine bidirektionale kommunikationstechnische Kopplung erreichen zu können. Ferner kann natürlich auch vorgesehen sein, dass nicht nur die erste Wandlereinheit mittels eines Taktgenerators betreibbar ist, sondern auch die zweite. Dadurch kann erreicht werden, dass auch der Energiefluss wechseln kann. Ein bidirektionaler Energiefluss kann daher nahezu unabhängig von einer bidirektionalen Kommunikation erreicht werden.In addition, the first and second aspects can of course also be combined with one another, for example in order to be able to achieve a bidirectional communication-technical coupling. Furthermore, it can of course also be provided that not only the first converter unit can be operated by means of a clock generator, but also the second. This means that the flow of energy can also change. A bidirectional flow of energy can therefore be achieved almost independently of bidirectional communication.

In einer Ausgestaltung kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die erste Wandlereinheit Energie von den an ihr angeschlossenen ersten zwei Energieversorgungsleitungen bezieht, wobei die Energie mittels der zweiten Wandlereinheit an den zwei zweiten Energieversorgungsleitungen für Energieversorgungszwecke bereitgestellt wird. Damit ist eine unidirektionale Energieübertragung gewährleistet. Dem Grunde nach kann die Erfindung jedoch auch bei einer bidirektionalen energietechnischen Kopplung eingesetzt werden. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass auch die zweite Wandlereinheit einen Taktgenerator aufweist, der mittels des zweiten Kommunikationssignals moduliert werden kann, wobei die erste Wandlereinheit dann einen mit der ersten Wicklung elektrisch gekoppelten Demodulator zum Ermitteln und Bereitstellen des zweiten Kommunikationssignals aufweist.In one embodiment, it can preferably be provided that the first converter unit draws energy from the first two energy supply lines connected to it, the energy being provided by means of the second converter unit on the two second energy supply lines for energy supply purposes. This ensures unidirectional energy transfer. Basically, however, the invention can also be used with a bidirectional energy-technical coupling. In this case it can be provided that the second converter unit also has a clock generator which can be modulated by means of the second communication signal, the first converter unit then having a demodulator electrically coupled to the first winding for determining and providing the second communication signal.

Entsprechend können zusätzlich auch eine Detektoreinheit in Bezug auf die zweite Wicklung und eine weitere Belastungseinheit in Bezug auf die erste Wicklung vorgesehen sein, damit unabhängig von der Richtung der energietechnischen Kopplung ebenfalls zugleich eine kommunikationstechnische Kopplung erreicht werden kann. Dadurch ermöglicht es die Erfindung in hochflexibler Weise eine kompakte galvanisch getrennte energietechnische Kopplung mit einer galvanisch getrennten kommunikationstechnischen Kopplung zu kombinieren und auf diese Weise den Aufwand für eine entsprechende Installation, insbesondere eine Gebäudeautomation, deutlich zu reduzieren. Zugleich erlaubt es die Erfindung auch, durch den reduzierten Aufwand die Zuverlässigkeit zu verbessern.Accordingly, a detector unit with respect to the second winding and a further load unit with respect to the first winding can also be provided so that a communication-related coupling can also be achieved at the same time, regardless of the direction of the energy-related coupling. As a result, the invention makes it possible in a highly flexible manner to combine a compact, galvanically separated energy-related coupling with a galvanically separated communication-related coupling and, in this way, to significantly reduce the cost of a corresponding installation, in particular building automation. At the same time, the invention also allows the reliability to be improved due to the reduced effort.

Üblicherweise ist vorgesehen, dass mittels des Energiewandlers elektrische Energie aus dem Energieversorgungsnetz entnommen und einem anderen Energieversorgungsnetz zugeführt werden kann. Üblicherweise ist der Energiewandler dafür ausgebildet, wenigstens eine unidirektionale elektrische Energiekopplung herzustellen. Darüber hinaus kann der Energiewandler ergänzend auch für eine bidirektionale Energiekopplung ausgebildet sein, sodass eine Energiekopplung auch in entgegengesetzte Richtung möglich ist.It is usually provided that electrical energy can be drawn from the energy supply network by means of the energy converter and fed to another energy supply network. The energy converter is usually designed to produce at least one unidirectional electrical energy coupling. In addition, the energy converter can also be designed for bidirectional energy coupling, so that energy coupling is also possible in the opposite direction.

Zum Zwecke der Energiewandlung weist der Energiewandler in der Regel wenigstens ein Schaltelement und einen Energiespeicher auf. Bei Energiewandlern, die eine galvanische Trennung realisieren sollen, umfasst der Energiespeicher häufig einen Transformator, der als Trenntransformator ausgebildet ist. Das Schaltelement wird im Taktbetrieb beziehungsweise Schaltbetrieb betrieben und wirkt mit dem Energiespeicher zusammen, um die Wandlungsfunktion des Energiewandlers zu realisieren.For the purpose of energy conversion, the energy converter generally has at least one switching element and an energy store. In the case of energy converters that are to implement galvanic isolation, the energy store often includes a transformer that is designed as an isolating transformer. The switching element is operated in cycle mode or switching mode and interacts with the energy store in order to implement the conversion function of the energy converter.

Schaltelemente, insbesondere Halbleiterschalter, im Sinne dieser Offenbarung sind vorzugsweise steuerbare elektronische Schaltelemente, beispielsweise ein Transistor, ein Thyristor, Kombinationsschaltungen hiervon, insbesondere mit parallelgeschalteten Freilaufdioden, beispielsweise ein Metaloxid Semiconductor Feldeffekttransistor (MOSFET), ein Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT), vorzugsweise mit einer integrierten Freilaufdiode, oder dergleichen.Switching elements, in particular semiconductor switches, in the context of this disclosure are preferably controllable electronic switching elements, for example a transistor, a thyristor, combination circuits thereof, in particular with free-wheeling diodes connected in parallel, for example a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), an insulated gate bipolar transistor (IGBT), preferably with an integrated freewheeling diode, or the like.

Der Schaltbetrieb des Halbleiterschalters bedeutet, dass in einem eingeschalteten Zustand zwischen den die Schaltstrecke bildenden Anschlüssen des Halbleiterschalters ein sehr geringer elektrischer Widerstand bereitgestellt wird, so dass ein hoher Stromfluss bei sehr kleiner Restspannung möglich ist. Im ausgeschalteten Zustand ist die Schaltstrecke des Halbleiterschalters hochohmig, das heißt, sie stellt einen hohen elektrischen Widerstand bereit, so dass auch bei hoher, an der Schaltstrecke anliegender Spannung im Wesentlichen kein oder nur ein sehr geringer, insbesondere vernachlässigbarer Stromfluss vorliegt. Hiervon unterscheidet sich ein Linearbetrieb, der aber bei getakteten Energiewandlern nicht zum Einsatz kommt.The switching operation of the semiconductor switch means that, in an switched-on state, a very low electrical resistance is provided between the terminals of the semiconductor switch that form the switching path, so that a high current flow is possible with a very low residual voltage. In the switched-off state, the switching path of the semiconductor switch is highly resistive, that is, it provides a high electrical resistance, so that even with a high voltage applied to the switching path, there is essentially no or only a very low, in particular negligible, current flow. Linear operation differs from this, but is not used with clocked energy converters.

Grundsätzlich können die Energieversorgungsleitungen dazu dienen, nicht nur elektrische Energie zu übertragen, sondern auch das erste und/oder das zweite Kommunikationssignal. Es kann auch lediglich vorgesehen sein, dass ein Paar der zweipoligen Energieversorgungsleitungen dazu dient, sowohl Energie als auch Kommunikationssignale zu übertragen, wohingegen das wenigstens eine zweite Paar von Energieversorgungsleitungen dazu vorgesehen sein kann, ausschließlich elektrische Energie zu übertragen. Für die Übertragung der Kommunikationssignale können dann separate Kommunikationsleitungen vorgesehen sein.In principle, the energy supply lines can be used to transmit not only electrical energy, but also the first and / or the second communication signal. It can also only be provided that one pair of the two-pole energy supply lines is used to transmit both energy and communication signals, whereas the at least one second pair of energy supply lines can be provided for exclusively transmitting electrical energy. Separate communication lines can then be provided for the transmission of the communication signals.

Natürlich ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, lediglich mit einem einzigen Energiewandler genutzt zu werden. Je nach Aufbau und Konstruktion der Installation, insbesondere der Gebäudeautomation, kann, beispielsweise abhängig vom gewählten BUS-Standard, eine geeignete Anzahl von Energiewandlern gemäß der Erfindung oder auch von erfindungsgemäßen Verfahrensführungen vorgesehen sein.Of course, the invention is not restricted to only being used with a single energy converter. Depending on the structure and construction of the installation, in particular the building automation, a suitable number of energy converters according to the invention or also from, for example, depending on the selected BUS standard Procedures according to the invention be provided.

Die Wandlereinheit kann eine Einheit sein, die mittels wenigstens eines Schaltelements den Transformator beziehungsweise die Wicklung, an die sie angeschlossen ist, so beaufschlagt, dass mittels des Magnetfelds die entsprechende Übertragung der Energie erfolgen kann. Die andere Wandlereinheit dient dann dazu, diese Energie an der gegenüberliegenden Wicklung des Transformators aufzunehmen und für die an sie angeschlossenen zwei Energieversorgungsleitungen bereitzustellen. Diese Wandlereinheit kann zum Beispiel bei einer unidirektionalen Energieübertragung passiv als Gleichrichter ausgebildet sein. Darüber hinaus kann natürlich vorgesehen sein, dass diese Wandlereinheit zusätzlich auch eine Spannungsanpassung realisieren kann, beispielweise eine Boosterfunktion, eine Buckfunktion und/oder dergleichen.The converter unit can be a unit which acts on the transformer or the winding to which it is connected by means of at least one switching element in such a way that the corresponding transmission of the energy can take place by means of the magnetic field. The other converter unit then serves to absorb this energy at the opposite winding of the transformer and to make it available for the two energy supply lines connected to it. This converter unit can, for example, be designed passively as a rectifier in the case of unidirectional energy transmission. In addition, it can of course be provided that this converter unit can also implement a voltage adaptation, for example a booster function, a buck function and / or the like.

Der Modulator ist vorzugsweise eine elektronische Hardwareschaltung, die dazu ausgebildet ist, einen Eingang für das erste Kommunikationssignal bereitzustellen. Abhängig vom bereitgestellten Kommunikationssignal kann der Modulator dann auf das Taktsignal, welches der Taktgenerator bereitstellt, einwirken, damit dieses entsprechend dem ersten Kommunikationssignal moduliert ist. Zu diesem Zweck kann der Modulator ausgebildet sein, ein vorgegebenes Modulationsverfahren zu realisieren. Der Modulator kann darüber hinaus auch zumindest teilweise durch eine Rechnereinheit gebildet sein, die mittels eines geeigneten Rechnerprogramms in entsprechender Weise gesteuert wird, um die gewünschte Modulation durchführen zu können. Der Demodulator ist vorzugsweise entsprechend als Hardwareschaltung ausgebildet, die ebenfalls zumindest teilweise durch eine Rechnereinheit gebildet sein kann.The modulator is preferably an electronic hardware circuit which is designed to provide an input for the first communication signal. Depending on the communication signal provided, the modulator can then act on the clock signal provided by the clock generator so that it is modulated in accordance with the first communication signal. For this purpose, the modulator can be designed to implement a predefined modulation method. The modulator can also be at least partially formed by a computer unit which is controlled in a corresponding manner by means of a suitable computer program in order to be able to carry out the desired modulation. The demodulator is preferably designed accordingly as a hardware circuit, which can also be at least partially formed by a computer unit.

Das Kommunikationssignal kann beispielsweise ein elektrisches Signal oder auch ein optisches Signal sein. Je nach Art des Kommunikationssignals sind dann der Modulator beziehungsweise der Demodulator und/oder die Belastungseinheit beziehungsweise die Detektoreinheit ausgebildet.The communication signal can be, for example, an electrical signal or also an optical signal. Depending on the type of communication signal, the modulator or the demodulator and / or the loading unit or the detector unit are then formed.

Die Detektoreinheit kann zum Beispiel einen Spannungssensor, einen Stromsensor, einen Leistungssensor und/oder dergleichen umfassen.The detector unit can for example comprise a voltage sensor, a current sensor, a power sensor and / or the like.

Es wird ferner vorgeschlagen, dass die erste Wandlereinheit einen Wechselrichter umfasst und/oder die zweite Wandlereinheit einen Gleichrichter umfasst.It is further proposed that the first converter unit comprises an inverter and / or the second converter unit comprises a rectifier.

Ein Wechselrichter ist eine Form eines Energiewandlers beziehungsweise einer Wandlereinheit, mittels dem beziehungsweise der elektrische Energie einer Gleichspannung in elektrische Energie einer Wechselspannung, insbesondere einer einphasigen oder auch einer dreiphasigen Wechselspannung, gewandelt werden kann. Heutzutage werden Wechselrichter in Form sogenannter statischer Energiewandler eingesetzt, das heißt, dass sie anders als dynamische Energiewandler keine mechanisch bewegbaren, insbesondere rotierbaren Teile für den Zweck der Energiewandlung aufweisen. Wechselrichter der gattungsgemäßen Art als statische Energiewandler sind in der Regel als getaktete elektronische Energiewandler beziehungsweise Wandlereinheiten ausgebildet, und weisen zu diesem Zweck wenigstens ein Schaltelement auf, mittels welchem eine mittels eines Zwischenkreises bereitgestellte elektrische Gleichspannung in eine elektrische Wechselspannung umgewandelt werden kann. Zu diesem Zweck kann das Schaltelement mittels eines Taktgebers beziehungsweise Taktgenerators im Taktbetrieb betrieben werden, sodass die Wechselspannung bereitgestellt wird.An inverter is a form of an energy converter or a converter unit, by means of which the electrical energy of a direct voltage can be converted into electrical energy of an alternating voltage, in particular a single-phase or also a three-phase alternating voltage. Nowadays, inverters in the form of so-called static energy converters are used, which means that, unlike dynamic energy converters, they do not have any mechanically movable, in particular rotatable parts for the purpose of energy conversion. Inverters of the generic type as static energy converters are usually designed as clocked electronic energy converters or converter units, and for this purpose have at least one switching element by means of which an electrical direct voltage provided by means of an intermediate circuit can be converted into an electrical alternating voltage. For this purpose, the switching element can be operated in clock mode by means of a clock generator or clock generator, so that the alternating voltage is provided.

Ein Gleichrichter ist ein Energiewandler beziehungsweise eine Wandlereinheit, mit der eine Wechselspannung oder ein Wechselstrom in eine Gleichspannung beziehungsweise einen Gleichstrom gewandelt werden kann. Die Funktion des Gleichrichters kann beispielsweise passiv durch Dioden realisiert werden. Darüber hinaus kann die Funktion des Gleichrichters in der Regel jedoch auch durch einen entsprechend betriebenen Wechselrichter realisiert werden.A rectifier is an energy converter or a converter unit with which an alternating voltage or an alternating current can be converted into a direct voltage or a direct current. The function of the rectifier can be implemented passively by means of diodes, for example. In addition, the function of the rectifier can usually also be implemented by an appropriately operated inverter.

Diese Optionen erlauben es, die erste und die zweite Wandlereinheit auf besonders einfache Weise bereitzustellen, indem nämlich bekannte verfügbare elektronische Komponenten genutzt werden können. Die Ausbildung der ersten und/oder der zweiten Wandlereinheit braucht nicht jedoch auf diese Ausgestaltungen begrenzt zu sein. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass jede der Wandlereinheiten sowohl einen Wechselrichter als auch einen Gleichrichter umfasst. Darüber hinaus kann der Wechselrichter auch genutzt werden, die Gleichrichterfunktion bereitzustellen. Schließlich kann auch vorgesehen sein, dass ergänzend zum Gleichrichter ein Spannungswandler zum Beispiel nach Art von einem Hochsetzsteller, einem Tiefsitzsteller und/oder dergleichen vorgesehen ist. Dadurch kann eine ergänzende Spannungsanpassung der durch den Gleichrichter bereitgestellten elektrischen Spannung erreicht werden. Dies kann vorteilhaft sein, wenn der Energiewandler dazu genutzt werden soll, nach Art eines Standardbauteils in der Gebäudeautomation zur Entkopplung von Energieversorgungsleitungen mit unterschiedlichen Betriebsspannungen beziehungsweise Bemessungsspannungen eingesetzt zu werden. Dadurch kann die Flexibilität der Nutzung des Energiewandlers weiter verbessert werden.These options make it possible to provide the first and the second converter unit in a particularly simple manner, namely in that known available electronic components can be used. However, the design of the first and / or the second converter unit need not be limited to these designs. Of course, it can also be provided that each of the converter units comprises both an inverter and a rectifier. In addition, the inverter can also be used to provide the rectifier function. Finally, it can also be provided that, in addition to the rectifier, a voltage converter is provided, for example in the manner of a step-up converter, a step-down converter and / or the like. A supplementary voltage adjustment of the electrical voltage provided by the rectifier can thereby be achieved. This can be advantageous if the energy converter is to be used in the manner of a standard component in building automation to decouple energy supply lines with different operating voltages or rated voltages. As a result, the flexibility of using the energy converter can be further improved.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der Demodulator an die zweite Wicklung oder an die zweite Wandlereinheit angeschlossen ist. Auf diese Weise kann ein einfacher Zugriff des Demodulators auf die mit dem ersten Kommunikationssignal modulierte elektrische Größe erreicht werden. Dies kann - insbesondere abhängig von der Ausgestaltung der zweiten Wandlereinheit - beispielsweise unmittelbar an der zweiten Wicklung des Transformators erfolgen, bei der die modulierte elektrische Größe, beispielsweise die Spannung, durch den Modulator unmittelbar abgegriffen werden kann. Dies erlaubt es, eine Demodulation mit hoher Qualität bereitzustellen.It is also proposed that the demodulator be connected to the second winding or to the second converter unit. In this way, the demodulator can easily access the electrical variable modulated with the first communication signal. This can - in particular depending on the design of the second converter unit - take place, for example, directly on the second winding of the transformer, in which the modulated electrical variable, for example the voltage, can be tapped directly by the modulator. This makes it possible to provide high quality demodulation.

Darüber hinaus besteht natürlich auch die Möglichkeit, den Demodulator beispielsweise an die zweite Wandlereinheit anzuschließen, insbesondere an einen entsprechend hierfür durch die zweite Wandlereinheit bereitgestellten Ausgang. Dadurch kann ein Teil der Funktionalität der Wandlereinheit auch für die Demodulation genutzt werden, sofern dies anwendbar ist. So kann beispielsweise bei einer Amplitudenmodulation und bei einer als passiven Gleichrichtereinheit ausgebildeten zweiten Wandlereinheit nach der Gleichrichtung unmittelbar ein Ausgang für den Anschluss des Demodulators bereitgestellt werden, sodass der Demodulator die eigentliche Gleichrichterfunktionalität nicht mehr bereitzustellen braucht, um das zweite Kommunikationssignal zu ermitteln. Die zwei Energieversorgungsleitungen, die an die zweite Wandlereinheit angeschlossen sind, können dann über eine Filtereinheit an den Ausgang der Gleichrichtereinheit angeschlossen werden, sodass einerseits für den Demodulator die das zweite Kommunikationssignal enthaltende Spannung bereitgestellt werden kann und andererseits eine gefilterte Spannung für die beiden Energieversorgungsleitungen bereitgestellt werden kann, um die Energieversorgung in vorgegebener Weise realisieren zu können. Bei dieser Ausgestaltung ist die elektrische Spannung zwischen den beiden Energieversorgungsleitungen, die an der zweiten Wandlereinheit angeschlossen sind, im Wesentlichen eine Gleichspannung.In addition, there is of course also the possibility of connecting the demodulator, for example, to the second converter unit, in particular to an output correspondingly provided for this purpose by the second converter unit. As a result, part of the functionality of the converter unit can also be used for demodulation, if this is applicable. For example, in the case of amplitude modulation and a second converter unit designed as a passive rectifier unit, an output for connecting the demodulator can be provided immediately after rectification, so that the demodulator no longer needs to provide the actual rectifier functionality in order to determine the second communication signal. The two power supply lines that are connected to the second converter unit can then be connected to the output of the rectifier unit via a filter unit so that, on the one hand, the voltage containing the second communication signal can be provided for the demodulator and, on the other hand, a filtered voltage can be provided for the two power supply lines can in order to be able to implement the energy supply in a predetermined manner. In this embodiment, the electrical voltage between the two power supply lines that are connected to the second converter unit is essentially a direct voltage.

Dem Grunde nach ist die Erfindung jedoch nicht auf die Anwendung bei Gleichspannungen beschränkt und kann gleichermaßen auch durch geeignete Anpassung der Wandleereinheiten für Wechselspannungen genutzt werden.Basically, however, the invention is not limited to use with direct voltages and can also be used for alternating voltages by suitable adaptation of the wall blank units.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Detektoreinheit an die erste Wicklung oder an die erste Wandlereinheit angeschlossen ist. Dadurch kann erreicht werden, dass die elektrische Größe, beispielsweise der Leistung, zum Beispiel unmittelbar an der ersten Wicklung des Transformators erfasst werden kann. Durch die Erfassung der elektrischen, Größe, insbesondere der Leistung, kann aufgrund der Schwankungen im Sinne des zweiten Kommunikationssignals das zweite Kommunikationssignal zurückgewonnen und bereitgestellt werden.It is also proposed that the detector unit be connected to the first winding or to the first converter unit. It can thereby be achieved that the electrical variable, for example the power, can for example be detected directly on the first winding of the transformer. By detecting the electrical variable, in particular the power, the second communication signal can be recovered and made available due to the fluctuations in the sense of the second communication signal.

Dem Grunde nach kann die Detektoreinheit natürlich auch, vorzugsweise unmittelbar, an die erste Wandlereinheit angeschlossen sein, insbesondere wenn diese einen hierfür geeigneten Ausgang bereitstellt. Dabei ist jedoch zu bedenken, dass dieser Ausgang die elektrische Größe nach Möglichkeit möglichst ungefiltert erfassen lässt, damit das zweite Kommunikationssignal durch die Detektoreinheit ermittelt werden kann. Die erste Wandlereinheit ist daher vorzugsweise entsprechend ausgebildet. Auch hier gilt, dass die erste Wandlereinheit durch die zwei Energieversorgungsleitungen, die an sie angeschlossen sind, mit einer Gleichspannung beaufschlagt sein kann. Je nach Anwendung kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Energieversorgungsleitungen mit einer Wechselspannung beaufschlagt sind.Basically, the detector unit can of course also, preferably directly, be connected to the first converter unit, in particular if it provides an output suitable for this. It should be noted, however, that this output allows the electrical variable to be recorded as unfiltered as possible, so that the second communication signal can be determined by the detector unit. The first converter unit is therefore preferably designed accordingly. It is also true here that the first converter unit can have a direct voltage applied to it through the two power supply lines that are connected to it. Depending on the application, however, it can also be provided that the power supply lines have an alternating voltage applied to them.

Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Belastungseinheit an die zweite Wicklung oder die zweite Wandlereinheit angeschlossen ist. Die Belastungseinheit kann zum Beispiel durch einen veränderlichen elektrischen Widerstand gebildet sein, der abhängig von dem zweiten Kommunikationssignal seinen elektrischen Widerstand ändert und somit auf die Belastung der zweiten Wicklung des Transformators einwirken kann. Dabei kann dem Grunde nach vorgesehen sein, dass die Belastungseinheit eine zusätzliche Belastung der zweiten Wicklung beziehungsweise der zweiten Wandlereinheit bereitstellt. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Belastungseinheit selbst zugleich auch einen Verbraucher bereitstellt, der durch die Energieversorgungsleitungen, die an die zweite Wandlereinheit angeschlossen sind, mit elektrischer Energie versorgt werden soll. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Belastungseinheit eine Reduktion der Belastung bewirken kann. Natürlich können auch Kombinationen hiervon vorgesehen sein.It is also proposed that the load unit be connected to the second winding or the second converter unit. The load unit can be formed, for example, by a variable electrical resistance, which changes its electrical resistance as a function of the second communication signal and can thus act on the load on the second winding of the transformer. Basically, it can be provided that the load unit provides an additional load on the second winding or the second converter unit. However, it can also be provided that the load unit itself also provides a consumer at the same time, which is to be supplied with electrical energy through the energy supply lines that are connected to the second converter unit. It can also be provided that the loading unit can bring about a reduction in the loading. Combinations of these can of course also be provided.

Dabei ist zu bedenken, dass die zweite Wandlereinheit ihre Funktionalität durch die Modulation aufgrund der Belastungseinheit möglichst nicht behindert. Dadurch kann erreicht werden, dass, wenn die Belastungseinheit an die zweite Wandlereinheit angeschlossen ist, die zweite Wicklung des Transformators entsprechend dem Betrieb der Belastungseinheit belastet wird, sodass die Detektoreinheit eine entsprechende Übertragung der elektrischen Größe ermitteln kann, um daraus wieder das zweite Kommunikationssignal ermitteln zu können. Dabei kann die zweite Wandlereinheit sowohl eine Gleichrichtereinheit, insbesondere eine passive Gleichrichtereinheit, aber auch ein Wechselrichter oder dergleichen sein. Die Funktionalität der Erfindung ist hiervon nicht beeinträchtigt.It should be borne in mind that the second converter unit does not hinder its functionality as far as possible due to the modulation due to the load unit. As a result, when the load unit is connected to the second converter unit, the second winding of the transformer is loaded according to the operation of the load unit, so that the detector unit can determine a corresponding transmission of the electrical variable in order to determine the second communication signal from it again be able. The second converter unit can be a rectifier unit, in particular a passive rectifier unit, but also an inverter or the like. This does not affect the functionality of the invention.

Es wird ferner vorgeschlagen, dass eine Taktrate für den Taktbetrieb mindestens doppelt so groß wie eine maximale Frequenz des ersten und/oder des zweiten Kommunikationssignals ist. Dadurch ist es möglich, das Kommunikationssignal zuverlässig mit dem Energiewandler übertragen zu können. Insbesondere erlaubt es diese Ausgestaltung, dass Nyquist-Kriterium einzuhalten. Dies erlaubt es insbesondere, dass das Kommunikationssignal nahezu vollständig übertragen werden kann, ohne das Informationsgehalt verlorenzugehen braucht. Dadurch eignet sich diese Ausgestaltung insbesondere für den Fall, dass Kommunikationssignale zuverlässig und mit hoher Qualität übertragen werden sollen.It is further proposed that a clock rate for clock operation is at least twice as great as a maximum frequency of the first and / or the second communication signal. This makes it possible to reliably transmit the communication signal with the energy converter. In particular, this embodiment allows the Nyquist criterion to be complied with. This allows, in particular, that the communication signal can be transmitted almost completely without having to lose the information content. As a result, this refinement is particularly suitable for the case that communication signals are to be transmitted reliably and with high quality.

Die für die erfindungsgemäßen Energiewandler angegebenen Vorteile und Wirkungen gelten natürlich gleichermaßen auch für die erfindungsgemäßen Verfahren und umgekehrt. Insbesondere können natürlich für Vorrichtungsmerkmale auch Verfahrensmerkmale und umgekehrt formuliert sein.The advantages and effects indicated for the energy converters according to the invention naturally apply equally to the methods according to the invention and vice versa. In particular, process features and vice versa can of course also be formulated for device features.

Weitere Vorteile und Merkmale sind der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren zu entnehmen. In den Figuren bezeichnen Bezugszeichen gleiche Merkmale und Funktionen.Further advantages and features can be found in the following description of exemplary embodiments on the basis of the figures. In the figures, reference symbols denote the same features and functions.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Schaltbilddarstellung eines BUS-Geräts zum Koppeln von zwei ersten BUS-Leitungen mit zwei zweiten BUS-Leitungen, wobei eine galvanische Kopplung vorgesehen ist, wobei der BUS dem KNX-Standard entspricht;
  • 2 eine schematische Schaltbilddarstellung für einen Energiewandler des BUS-Geräts gemäß 1;
  • 3 eine schematische Schaltbilddarstellung für ein BUS-Gerät basierend auf der Schaltungsanordnung gemäß 2, bei welchem die Energieübertragung und die Kommunikationsübertragung zur galvanischen Trennung über einen gemeinsamen Transformator erfolgt, wobei der Energiefluss und der Kommunikationsfluss in dieselbe Richtung erfolgen;
  • 4 eine schematische Schaltbilddarstellung wie 3, wobei ein Energiefluss und ein Kommunikationsfluss entgegengesetzt sind;
  • 5 eine schematische Diagrammdarstellung einer Spannung als Signal an der zweiten Wicklung des Transformators für das BUS-Gerät gemäß 4;
  • 6 eine schematische Diagrammdarstellung des Signals gemäß 5 nach einer ersten Tiefpassfilterung;
  • 7 eine schematische Diagrammdarstellung des Signals gemäß 6 nach einer weiteren Tiefpassfilterung;
  • 8 eine schematische Diagrammdarstellung des Signals gemäß 7 nach einer Hochpassfilterung;
  • 9 eine schematische Schaltbilddarstellung eines Ausschnitts basierend auf dem BUS-Gerät gemäß 4 ausgelegt für eine Stromerhöhung;
  • 10 eine schematische Diagrammdarstellung eines Spannungssignals an einem elektrischen Widerstand sowie ein Steuersignal für eine Belastungseinheit;
  • 11 eine schematische Diagrammdarstellung eines tiefpassgefilterten Signals gemäß 10,
  • 12 eine schematische Diagrammdarstellung wie 11 nach einer Hochpassfilterung;
  • 13 eine schematische Diagrammdarstellung einer Ausgangsspannung eines weiteren Tiefpassfilters sowie eines Signals eines Komparators;
  • 14 eine schematische Schaltbilddarstellung wie 9 jedoch ausgelegt für eine Stromverringerung;
  • 15 eine schematische Diagrammdarstellung eines Signals einer ersten Strommesseinheit;
  • 16 eine schematische Diagrammdarstellung des Signals gemäß 15 nach einer ersten Hochpassfilterung;
  • 17 eine schematische Diagrammdarstellung des Signals gemäß 16 nach einer Tiefpassfilterung; und
  • 18 eine schematische Diagrammdarstellung des Signals gemäß 17 nach einer weiteren Hochpassfilterung.
Show it:
  • 1 a schematic circuit diagram representation of a BUS device for coupling two first BUS lines with two second BUS lines, a galvanic coupling being provided, the BUS corresponding to the KNX standard;
  • 2 a schematic circuit diagram for an energy converter of the BUS device according to FIG 1 ;
  • 3 a schematic circuit diagram for a BUS device based on the circuit arrangement according to FIG 2 , in which the energy transmission and the communication transmission for galvanic isolation take place via a common transformer, the energy flow and the communication flow taking place in the same direction;
  • 4th a schematic diagram like 3 where an energy flow and a communication flow are opposite;
  • 5 a schematic diagram representation of a voltage as a signal on the second winding of the transformer for the BUS device according to FIG 4th ;
  • 6th a schematic diagram representation of the signal according to FIG 5 after a first low-pass filtering;
  • 7th a schematic diagram representation of the signal according to FIG 6th after a further low-pass filtering;
  • 8th a schematic diagram representation of the signal according to FIG 7th after high-pass filtering;
  • 9 a schematic circuit diagram representation of a section based on the BUS device according to FIG 4th designed for an increase in current;
  • 10 a schematic diagram representation of a voltage signal at an electrical resistor and a control signal for a load unit;
  • 11 a schematic diagram representation of a low-pass filtered signal according to FIG 10 ,
  • 12th a schematic diagram representation of how 11 after high-pass filtering;
  • 13th a schematic diagram representation of an output voltage of a further low-pass filter and a signal of a comparator;
  • 14th a schematic diagram like 9 but designed for current reduction;
  • 15th a schematic diagram representation of a signal of a first current measuring unit;
  • 16 a schematic diagram representation of the signal according to FIG 15th after a first high-pass filtering;
  • 17th a schematic diagram representation of the signal according to FIG 16 after a low-pass filtering; and
  • 18th a schematic diagram representation of the signal according to FIG 17th after another high-pass filtering.

Die folgenden Ausführungsbeispiele beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Die in den Ausführungsbeispielen angegebenen Merkmale und Merkmalskombinationen können auch einzeln und unabhängig voneinander die Erfindung weiterbilden. Daher umfasst die Offenbarung auch Merkmalskombinationen von Ausführungsformen bei denen aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele lediglich einzelne Merkmale umfasst sind.The following exemplary embodiments relate to preferred embodiments of the invention. The features and feature combinations specified in the exemplary embodiments can also further develop the invention individually and independently of one another. The disclosure therefore also includes combinations of features of embodiments in which only individual features are included from the following description of the exemplary embodiments.

1 zeigt in einer schematischen Blockschaltbilddarstellung ein BUS-Gerät 10, wie es beispielsweise gemäß dem KNX-Standard zum Koppeln von zwei ersten BUS-Leitungen 20 mit zwei zweiten BUS-Leitungen 22 dienen kann. Die BUS-Leitungen 20, 22 sind vorliegend Energieversorgungsleitungen, über die zugleich auch eine Kommunikation erfolgt. Das BUS-Gerät 10 umfasst eine erste Anschlusseinheit 14, die ausgebildet ist, Kommunikationssignale auf den ersten BUS-Leitungen 20 auszukoppeln, das heißt, von der Energieversorgungsfunktion zu trennen. Entsprechend umfasst das BUS-Gerät 10 eine zweite Anschlusseinheit 16, die an die zweiten BUS-Leitungen 22 angeschlossen ist. In dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die zweite Anschlusseinheit 16 Kommunikationssignale zusätzlich zur Spannungsversorgung durch die zweiten BUS-Leitungen 22 überlagern kann. 1 shows a bus device in a schematic block diagram 10 as it is, for example, according to the KNX standard for coupling the first two BUS lines 20th with two second BUS lines 22nd can serve. The BUS lines 20th , 22nd are power supply lines, via which communication takes place at the same time. The BUS device 10 comprises a first connection unit 14th , which is formed, communication signals on the first BUS lines 20th decoupling, that is, disconnecting from the energy supply function. The BUS device comprises accordingly 10 a second connection unit 16 that are connected to the second BUS lines 22nd connected. In this embodiment it is provided that the second connection unit 16 Communication signals in addition to the power supply through the second BUS lines 22nd can overlay.

Die BUS-Leitungen 20, 22 sind vorliegend auf einem unterschiedlichen elektrischen Potential, sodass das BUS-Gerät 10 eine galvanische Trennung bereitstellen muss, um den bestimmungsgemäßen Betrieb zu ermöglichen. Zu diesem Zweck umfasst das BUS-Gerät 10 einen Energiewandler 18 sowie einen Opto-Koppler 12. Mit dem Opto-Kopper 12 werden die Kommunikationssignale von der ersten Anschlusseinheit 14 an die zweite Anschlusseinheit 16 übermittelt. Mit dem Energiewandler 18 erfolgt eine galvanisch getrennte Energieübertragung von der ersten Anschlusseinheit 14 zur zweiten Anschlusseinheit 16. Zu diesem Zweck umfasst der Energiewandler 18 eine Wandlereinheit 46, an die eine erste Wicklung 26 eines als Trenntransformator ausgebildeten Transformators 24 angeschlossen ist. Die erste Wicklung 26 ist über eine magnetische Kopplung 30 mit einer zweiten Wicklung 28 des Transformators 24 magnetisch gekoppelt. Die zweite Wicklung 28 ist an eine zweite Wandlereinheit 46 angeschlossen, die an die zweite Anschlusseinheit 16 angeschlossen ist. Der Energiewandler 18 ist vorliegend als getakteter Energiewandler ausgebildet, wie im Folgenden noch erläutert wird.The BUS lines 20th , 22nd are present at a different electrical potential, so that the BUS device 10 must provide galvanic isolation in order to enable the intended operation. For this purpose, the BUS device includes 10 an energy converter 18th as well as an opto-coupler 12th . With the opto-coupler 12th the communication signals from the first connection unit 14th to the second connection unit 16 transmitted. With the energy converter 18th there is a galvanically separated energy transfer from the first connection unit 14th to the second connection unit 16 . For this purpose, the energy converter includes 18th a converter unit 46 to which a first winding 26th a transformer designed as an isolating transformer 24 connected. The first winding 26th is via a magnetic coupling 30th with a second winding 28 of the transformer 24 magnetically coupled. The second winding 28 is to a second converter unit 46 connected to the second connection unit 16 connected. The energy converter 18th is in the present case designed as a clocked energy converter, as will be explained below.

Mit dem BUS-Gerät 10 ist es somit möglich, nicht nur elektrische Energie sondern auch Kommunikationssignale von den ersten BUS-Leitungen 20 zu den zweiten BUS-Leitungen 22 zu übertragen. Das BUS-Gerät 10 gemäß 1 ist vorliegend für eine unidirektionale Übertragung von Energie und Kommunikationssignalen ausgebildet.With the BUS device 10 it is thus possible to use not only electrical energy but also communication signals from the first BUS lines 20th to the second BUS lines 22nd transferred to. The BUS device 10 according to 1 is presently designed for a unidirectional transmission of energy and communication signals.

2 zeigt in einer schematischen Schaltbilddarstellung einen schematischen Aufbau des Energiewandlers 18. Wie aus 2 ersichtlich ist, weist der Energiewandler 18 eine Primärseite A und eine Sekundärseite B auf. Die Primärseite A umfasst ein erstes Massepotential 56. Die Sekundärseite B umfasst ein zweites Massepotential 58. Das erste und das zweite Massepotential 56, 58 sind ebenfalls galvanisch getrennt voneinander ausgeführt. 2 shows in a schematic circuit diagram a schematic structure of the energy converter 18th . How out 2 can be seen, shows the energy converter 18th a primary side A. and a secondary side B. on. The primary side A. includes a first ground potential 56 . The secondary side B. includes a second ground potential 58 . The first and the second ground potential 56 , 58 are also galvanically separated from each other.

In 2 ist die Energieversorgung über die BUS-Leitungen 20 durch ein Symbol einer Spannungsquelle 32 dargestellt. Die Betriebsspannung ist vorliegend eine Gleichspannung und beträgt vorliegend etwa 5 V.In 2 is the energy supply via the BUS lines 20th by a symbol of a voltage source 32 shown. In the present case, the operating voltage is a DC voltage and in the present case is approximately 5 V.

Als erste Wandlereinheit 46 ist vorliegend eine Reihenschaltung aus der ersten Wicklung 26 sowie einem MOSFET M1 als elektronisches Schaltelement vorgesehen. Der MOSFET M1 wird mittels eines Taktgenerators 34 im Schaltbetrieb betrieben.As the first converter unit 46 is in the present case a series connection from the first winding 26th as well as a MOSFET M1 provided as an electronic switching element. The MOSFET M1 is by means of a clock generator 34 operated in switching mode.

Die zweite Wicklung 28 des Transformators 24 ist über eine zweite Wandlereinheit 48 an einen elektrischen Widerstand R1 als elektrischem Verbraucher angeschlossen. Die zweite Wandlereinheit 48 umfasst vorliegend eine Diode D13 als Gleichrichterdiode sowie einen Kondensator C15 zum Zwecke der Glättung. Die zweite Wandlereinheit 48 stellt somit eine passive Einweggleichrichtung bereit. In alternativen Ausgestaltungen kann dies natürlich auch abweichend gewählt sein, beispielsweise kann eine Zweiweggleichrichtung oder dergleichen vorgesehen sein.The second winding 28 of the transformer 24 is via a second converter unit 48 to an electrical resistor R1 connected as an electrical consumer. The second converter unit 48 in the present case comprises a diode D13 as a rectifier diode and a capacitor C15 for the purpose of smoothing. The second converter unit 48 thus provides a passive one-way rectification. In alternative configurations, this can of course also be selected differently, for example full-wave rectification or the like can be provided.

Durch den Schaltbetrieb des MOSFET M1 wird in bekannter Weise Energie über den Transformator 24 zur zweiten Wandlereinheit 48 überführt. Die Funktion dieses Wandlungsprinzips ist dem Fachmann umfänglich bekannt, sodass von einer detaillierten Erläuterung vorliegend abgesehen werden kann.Due to the switching operation of the MOSFET M1 is in a known manner energy via the transformer 24 to the second converter unit 48 convicted. The function of this conversion principle is extensively known to the person skilled in the art, so that a detailed explanation can be dispensed with here.

Der elektrische Widerstand R1 stellt in der 2 den Verbraucher dar, der über die BUS-Leitungen 22 mit elektrischer Energie versorgt werden soll. Insofern handelt es sich um eine schematische Darstellung. Dem Grunde nach kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die BUS-Leitungen 22 ausschließlich für die Übertragung von Kommunikationssignalen dienen, sodass der Energiewandler 18 ausschließlich der Versorgung der zweiten Anschlusseinheit 16 mit elektrischer Energie dient, damit diese die gewünschte Funktionalität bereitzustellen vermag. Eine Vielzahl von weiteren Funktionalitäten kann jedoch alternativ oder ergänzend vorgesehen sein.The electrical resistance R1 represents in the 2 represents the consumer, who via the BUS lines 22nd to be supplied with electrical energy. In this respect, it is a schematic representation. Basically, however, it can also be provided that the BUS lines 22nd serve exclusively for the transmission of communication signals, so that the energy converter 18th exclusively for supplying the second connection unit 16 is used with electrical energy so that it is able to provide the desired functionality. A large number of further functionalities can, however, be provided alternatively or in addition.

3 zeigt nun eine schematische Schaltbilddarstellung eines BUS-Geräts 42 basierend auf dem BUS-Gerät 10 der 2, insbesondere dem Energiewandler 18 gemäß 2, bei dem nicht nur Energie sondern auch ein Datenstrom 36 als erstes Kommunikationssignal übertragen werden kann. Da die Schaltbilddarstellung gemäß 3 das BUS-Gerät 42 basierend auf dem BUS-Gerät 10 in 2 zeigt, werden im Folgenden lediglich die Unterschiede erläutert. 3 now shows a schematic circuit diagram of a BUS device 42 based on the BUS device 10 the 2 , especially the energy converter 18th according to 2 , in which not only energy but also a data stream 36 can be transmitted as the first communication signal. Since the circuit diagram according to 3 the BUS device 42 based on the BUS device 10 in 2 shows, only the differences are explained below.

Wie aus 3 ersichtlich ist, ist am Taktgenerator 34 ein Modulator 40 angeschlossen, dem der Datenstrom 36 zugeführt wird. Der Modulator 40 steuert den Schaltbetrieb, indem ein Schaltsignal für den MOSFET M1, welches vom Taktgenerator 34 bereitgestellt wird, entsprechend dem ersten Datenstrom 36 moduliert wird. Zu diesem Zweck wirkt der Modulator 40 auch auf den Taktgenerator 34 entsprechend ein.How out 3 can be seen is on the clock generator 34 a modulator 40 connected to which the data stream 36 is fed. The modulator 40 controls the switching operation by sending a switching signal for the MOSFET M1 , which from the clock generator 34 is provided, corresponding to the first data stream 36 is modulated. The modulator works for this purpose 40 also on the clock generator 34 accordingly.

Modulationsschaltungen und die Funktion der Modulation sind dem Fachmann ebenfalls dem Grunde nach bekannt, weshalb von detaillierten Erläuterungen vorliegend abgesehen wird. Im vorliegenden Fall ist vorgesehen, dass durch die Einwirkung des Modulators 40 auf den Taktgenerator 34 eine Amplitudenmodulation realisiert wird. Das entsprechend modulierte Schaltsignal wird auf den MOSFET M1 gegeben, sodass die Energieübertragung zugleich auch den Datenstrom 36 enthält. Beides wird gemeinsam über den Transformator 24 mit seinen beiden Wicklungen 26, 28 übertragen.Modulation circuits and the function of the modulation are also fundamentally known to the person skilled in the art, which is why detailed explanations are not given here. In the present case it is provided that by the action of the modulator 40 on the clock generator 34 an amplitude modulation is realized. The correspondingly modulated switching signal is sent to the MOSFET M1 given, so that the energy transfer is also the data stream 36 contains. Both are shared via the transformer 24 with its two windings 26th , 28 transfer.

An der zweiten Wicklung 28 ist vorliegend ein Demodulator 50 angeschlossen, der aus der durch die zweite Wicklung 28 bereitgestellten elektrischen Spannung durch Demodulation, hier insbesondere Amplitudendemodulation, den Datenstrom 36 ermittelt und für die weitere Nutzung bereitstellt. Der Datenstrom kann dann beispielsweise der zweiten Anschlusseinheit 16 oder dergleichen zur Verfügung gestellt werden.On the second winding 28 is in the present case a demodulator 50 connected to the one made by the second winding 28 provided electrical voltage by demodulation, here in particular amplitude demodulation, the data stream 36 determined and made available for further use. The data stream can then, for example, be sent to the second connection unit 16 or the like can be provided.

Durch das BUS-Gerät 42 kann also nicht nur elektrische Energie von der Primärseite A zur Sekundärseite B übertragen werden, sondern, über den gleichen Übertragungsweg ist es zugleich, insbesondere zeitgleich, möglich, den Datenstrom 36 von der Primärseite A zur Sekundärseite B zu übertragen. Dadurch erlaubt es das BUS-Gerät 42 gegenüber dem BUS-Gerät 10, die aufwendige Separierung der Kommunikationsströme zur galvanisch getrennten Übertragung zu vermeiden.Through the BUS device 42 So not only can electrical energy from the primary side A. to the secondary side B. are transmitted, but, at the same time, in particular at the same time, the data stream can be transmitted via the same transmission path 36 from the primary side A. to the secondary side B. transferred to. This allows the BUS device 42 compared to the BUS device 10 to avoid the complex separation of the communication streams for galvanically separated transmission.

In 3 ist ein Energiefluss mit dem Bezugszeichen 38 gekennzeichnet. Es ist aus 3 ersichtlich, dass der Energiefluss wie bei dem Energiewandler gemäß 2 erfolgt.In 3 is an energy flow with the reference number 38 marked. It's over 3 it can be seen that the energy flow as with the energy converter according to 2 he follows.

Das BUS-Gerät 42 gemäß 3 kann sowohl elektrische Energie als auch Kommunikationssignale, wie dem Datenstrom 36, unidirektional in die gleiche Richtung von der Primärseite A zur Sekundärseite B übertragen.The BUS device 42 according to 3 can both electrical energy and communication signals, such as the data stream 36 , unidirectional in the same direction from the primary side A. to the secondary side B. transfer.

Um einen Datenstrom 52 als zweites Kommunikationssignal entgegen der Richtung des Energieflusses 38 übertragen zu können, kann ein BUS-Gerät 44 gemäß 4 vorgesehen werden. 4 zeigt eine schematische Schaltbilddarstellung des BUS-Geräts 44, welches ebenfalls auf der schematischen Schaltbilddarstellung gemäß 2 basiert, weshalb im Folgenden lediglich die Unterschiede erläutert werden.To a stream of data 52 as a second communication signal against the direction of the energy flow 38 can be transmitted by a BUS device 44 according to 4th are provided. 4th shows a schematic circuit diagram of the BUS device 44 , which is also based on the schematic circuit diagram according to 2 based, which is why only the differences are explained below.

Aus 4 ist ersichtlich, dass der elektrische Widerstand R1 einstellbar ausgebildet ist, und zwar derart, dass der elektrische Widerstand R1 seinen Widerstandswert abhängig von einem zugeführten Datenstrom 52 als zweites Kommunikationssignal ändert. Dadurch wird die zweite Wicklung 28 des Transformators 24 über die als Gleichrichter ausgebildete zweite Wandlereinheit 48 abhängig vom Datenstrom 52 zeitlich variabel belastet. Der elektrische Widerstand R1 bildet hier eine Belastungseinheit. Der Sekundärseite B werden hier also zweite Kommunikationssignale in Form des zweiten Datenstroms 52 zugeführt.Out 4th it can be seen that the electrical resistance R1 is designed to be adjustable, in such a way that the electrical resistance R1 its resistance value depends on a supplied data stream 52 as the second communication signal changes. This will make the second winding 28 of the transformer 24 via the second converter unit designed as a rectifier 48 depending on the data stream 52 time-variable load. The electrical resistance R1 forms a load unit here. The secondary side B. So here are second communication signals in the form of the second data stream 52 fed.

Auf der Primärseite A ist zwischen der ersten Wicklung 26 und dem MOSFET M1 eine Detektoreinheit 54 angeschlossen. Diese Detektoreinheit 54 kann Änderungen in einer Stromaufnahme, die durch den elektrischen Widerstand R1 infolge des zweiten Datenstroms 52 bewirkt werden, erfassen und aus diesen den zweiten Datenstrom 52 ermitteln und bereitstellen. Die Bereitstellung kann für die erste Anschlusseinheit 14 erfolgen, jedoch ist die Anwendung hierauf nicht begrenzt.On the primary side A. is between the first winding 26th and the MOSFET M1 a detector unit 54 connected. This detector unit 54 can change in a current consumption caused by the electrical resistance R1 as a result of the second data stream 52 are effected, capture and from these the second data stream 52 identify and provide. Provision can be made for the first connection unit 14th but the application is not limited to this.

Der ermittelte zweite Datenstrom 52 kann auch für andere geeignete Zwecke zur Verfügung gestellt werden. Mit dem BUS-Gerät 44 ist es also möglich, den zweiten Datenstrom 52 entgegen dem Energiefluss 38 galvanisch getrennt zu übertragen. Damit eröffnet die Erfindung also eine Möglichkeit, zweite Kommunikationssignale entgegen dem Energiefluss 38 zu übertragen.The determined second data stream 52 can also be made available for other suitable purposes. With the BUS device 44 so it is possible to use the second data stream 52 against the flow of energy 38 to be transmitted galvanically isolated. The invention thus opens up the possibility of using second communication signals against the flow of energy 38 transferred to.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die in den Figuren jedoch nicht dargestellt ist, kann natürlich auch eine Kombination des BUS-Geräts 42 mit dem BUS-Gerät 44 vorgesehen sein, sodass eine kommunikationstechnische Kopplung zwischen der Primärseite A und der Sekundärseite B bidirektional möglich ist. Die bidirektionale kommunikationstechnische Kopplung kann dabei unabhängig vom Energiefluss 38 sein. Durch die vorliegend verschiedenen Übertragungsverfahren in Bezug auf die kommunikationstechnische Kopplung ist es bei einer Kombination aus dem BUS-Gerät 42 und dem BUS-Gerät 44 sogar möglich, eine kommunikationstechnische Kopplung im Vollduplex-Verfahren erreichen zu können.In a further embodiment of the invention, which, however, is not shown in the figures, a combination of the BUS device can of course also be used 42 with the BUS device 44 be provided so that a communication link between the primary side A. and the secondary side B. bidirectional is possible. The bidirectional communication technology coupling can be independent of the energy flow 38 be. Due to the different transmission methods in relation to the communication-related coupling, it is a combination of the BUS device 42 and the BUS device 44 It is even possible to achieve a communication link using the full duplex method.

Die folgenden 5 bis 8 zeigen schematische Diagrammdarstellungen von Signalen betreffend die kommunikationstechnische Kopplung des BUS-Geräts 42 gemäß 3. So zeigt 5 in einer schematischen Diagrammdarstellung mit einem Graphen 60 ein Spannungssignal an der zweiten Wicklung 28, welches bei dem BUS-Gerät 42 vorliegt. Die Abszisse ist der Zeit in ms zugeordnet, wohingegen die Ordinate der Spannung in V zugeordnet ist. Zu erkennen ist, dass einem hochfrequenten Signal Impulspausen überlagert sind. Diese Impulspausen sind vorliegend ein Ergebnis der Modulation, wie sie zuvor in Bezug auf das BUS-Gerät 42 erläutert worden sind.The following 5 until 8th show schematic diagram representations of signals relating to the communication-related coupling of the BUS device 42 according to 3 . So shows 5 in a schematic diagram representation with a graph 60 a voltage signal on the second winding 28 , which is the case with the BUS device 42 is present. The abscissa is assigned to the time in ms, whereas the ordinate is assigned to the voltage in V. It can be seen that a high frequency Signal pulse pauses are superimposed. In the present case, these pulse pauses are a result of the modulation, as was previously the case with regard to the BUS device 42 have been explained.

In 6 ist in einer weiteren schematischen Diagrammdarstellung ein Graph 62 dargestellt, der das Signal gemäß dem Graphen 60 nach einer ersten Tiefpassfilterung zeigt. Die Abszisse ist wieder der Zeit wie in 5 zugeordnet, wohingegen die Ordinate der elektrischen Spannung in mV zugeordnet ist.In 6th FIG. 4 is a graph in a further schematic diagram representation 62 shown, which the signal according to the graph 60 shows after a first low-pass filtering. The abscissa is again as in time 5 assigned, whereas the ordinate is assigned to the electrical voltage in mV.

7 zeigt dann mit einem Graphen 64 ein Signal, welches durch eine zweite Tiefpassfilterung des Signals gemäß dem Graphen 62 erzeugt worden ist. In der vorliegenden Ausgestaltung ist vorgesehen, dass beide Tiefpassfilter eine Grenzfrequenz von etwa 5,3 kHz aufweisen. 7th then shows with a graph 64 a signal which is obtained by a second low-pass filtering of the signal according to the graph 62 has been generated. In the present embodiment it is provided that both low-pass filters have a cut-off frequency of approximately 5.3 kHz.

8 zeigt mit einem weiteren Graphen 66 ein Signal, welches durch eine Hochpassfilterung aus dem Signal 64 gemäß 7 hervorgegangen ist. Die Abszisse ist wieder wie bei den vorhergehenden Figuren der Zeit zugeordnet, wohingegen die Ordinate der Spannung in Volt zugeordnet ist. 8th shows with another graph 66 a signal which is obtained by high-pass filtering the signal 64 according to 7th has emerged. As in the previous figures, the abscissa is again assigned to the time, whereas the ordinate is assigned to the voltage in volts.

Aus 8 ist ersichtlich, dass das mit dem Graphen 68 dargestellte Signal im Wesentlichen dem ersten Datenstrom 36 entspricht. Das hochpassgefilterte Signal 66 wird zu diesem Zweck einem Komparator zugeführt, der in 3 - ebenso wie die vorgenannten Filter - nicht dargestellt ist, woraufhin sich dann das mit dem Graphen 68 dargestellte Signal ergibt, welches im Wesentlichen dem ursprünglichen ersten Datenstrom 36 entspricht.Out 8th it can be seen that that with the graph 68 The signal shown essentially corresponds to the first data stream 36 is equivalent to. The high-pass filtered signal 66 is fed to a comparator for this purpose, which is shown in 3 - as well as the aforementioned filters - is not shown, whereupon the graph 68 The signal shown results, which is essentially the original first data stream 36 is equivalent to.

Der Komparator, der Modulator, der Demodulator und/oder auch eines oder mehrere der Filter können dem Grunde nach auch zumindest teilweise durch eine programmgesteuerte Rechnereinheit, beispielsweise einem Mikroprozessor oder dergleichen, gebildet sein.The comparator, the modulator, the demodulator and / or also one or more of the filters can basically also be formed at least partially by a program-controlled computer unit, for example a microprocessor or the like.

Anhand der folgenden 9 bis 18 werden Ausgestaltungen für ein BUS-Gerät 44 gemäß 4 erläutert. Die folgenden Ausgestaltungen können natürlich auch in nahezu beliebiger Weise miteinander sowie mit den voranstehenden Ausführungsbeispielen kombiniert werden.Look at the following 9 until 18th are configurations for a BUS device 44 according to 4th explained. The following configurations can of course also be combined with one another and with the preceding exemplary embodiments in almost any desired manner.

9 zeigt in einer schematischen Schaltbilddarstellung eine Konkretisierung einer Ausgestaltung des BUS-Geräts 44 gemäß 4, wobei nur die Sekundärseite B in 9 dargestellt ist. Die Primärseite A entspricht im Wesentlichen der Darstellung gemäß 4, weshalb diese im 9 nicht dargestellt ist. 9 shows in a schematic circuit diagram a specification of an embodiment of the BUS device 44 according to 4th , with only the secondary B. in 9 is shown. The primary side A. corresponds essentially to the illustration according to 4th why this in 9 is not shown.

Wie aus 9 ersichtlich ist, ist die zweite Wandlereinheit 48 bei dieser Ausgestaltung durch eine Diode D2 gebildet. Diese Diode D2 bildet einen Gleichrichter, und zwar einen Einweggleichrichter. An diesem Gleichrichter ist eine Belastungseinheit 70 angeschlossen, die abhängig von einem durch eine Datenstromquelle 72 gelieferten zweiten Datenstrom 52 die zweite Wicklung 28 mit einem elektrischen Strom belastet. Vorliegend ist vorgesehen, dass die Belastungseinheit 70 durch ein elektronisches Schaltelement gebildet ist, beispielsweise einen MOSFET oder dergleichen, mit dem der Gleichrichter und somit auch die zweite Wicklung 28 nahezu kurzgeschlossen werden kann.How out 9 can be seen is the second converter unit 48 in this embodiment by a diode D2 educated. This diode D2 forms a rectifier, namely a half-wave rectifier. There is a load unit on this rectifier 70 connected that depends on one through a data stream source 72 delivered second data stream 52 the second winding 28 loaded with an electric current. It is provided here that the load unit 70 is formed by an electronic switching element, for example a MOSFET or the like, with which the rectifier and thus also the second winding 28 can be almost short-circuited.

Parallel hierzu ist an den Gleichrichter ein Tiefpass angeschlossen, der durch eine Reihenschaltung aus einer Diode D13 und dem Kondensator C15 gebildet ist. An den Kondensator C15 ist ferner eine Reihenschaltung aus einer Diode D3 und einem elektrischen Widerstand R6 angeschlossen, die ihrerseits an eine Parallelschaltung aus einer Zehnerdiode D4 und einem elektrischen Widerstand R10 angeschlossen ist. Der Widerstand R10 stellt in dieser Ausgestaltung einen elektrischen Verbraucher dar, der mit elektrischer Energie versorgt werden soll.In parallel with this, a low-pass filter is connected to the rectifier, which is made up of a diode through a series connection D13 and the capacitor C15 is formed. To the capacitor C15 is also a series circuit of a diode D3 and an electrical resistor R6 connected, which in turn is connected to a parallel circuit of a Zener diode D4 and an electrical resistor R10 connected. The resistance R10 In this embodiment, represents an electrical consumer that is to be supplied with electrical energy.

Bei dieser Ausgestaltung des BUS-Geräts 44 wird somit die zweite Wicklung 28 durch die Belastungseinheit 70 entsprechend des zweiten Datenstroms 52 kurzgeschlossen. Dieser Kurzschluss kann primärseitig durch die Detektoreinheit 54 detektiert werden, sodass die Detektoreinheit 54 in der Lage ist, wie zuvor bereits erläutert, den zweiten Datenstrom 52 zu rekonstruieren und den Datenstrom 52 entsprechend bereitzustellen.In this embodiment of the BUS device 44 becomes the second winding 28 through the load unit 70 corresponding to the second data stream 52 shorted. This short circuit can occur on the primary side through the detector unit 54 are detected, so that the detector unit 54 is able, as already explained above, the second data stream 52 to reconstruct and the data stream 52 to provide accordingly.

Die 10 bis 13 beziehen sich auf die Funktion des BUS-Geräts 44 gemäß der 2 in Verbindung mit 9. In den 10 bis 13 ist die jeweils eine Zeitachse, in der die Zeit in ms dargestellt ist. Die Abszisse ist für die 10 bis 13 gleich. Die Ordinaten der 10, 12 und 13 sind der elektrischen Spannung in V zugeordnet. Die Ordinate der 11 ist der elektrischen Spannung in mV zugeordnet.the 10 until 13th relate to the function of the BUS device 44 according to the 2 combined with 9 . In the 10 until 13th is the one time axis in which the time is shown in ms. The abscissa is for that 10 until 13th equal. The ordinates of the 10 , 12th and 13th are assigned to the electrical voltage in V. The ordinate of the 11 is assigned to the electrical voltage in mV.

10 zeigt mit einem Graphen 74 das Spannungssignal beziehungsweise die elektrische Spannung im Ausgang des Gleichrichters, und zwar die Spannung, die auch an der Belastungseinheit 70 anliegt. Mit einem Graphen 76 ist ein Schaltsignal gemäß des zweiten Datenstroms 52 dargestellt, welches das Schaltelement der Belastungseinheit 70 entsprechend schaltet. Zu erkennen ist, dass im Bereich des eingeschalteten Schaltzustands, der mit dem Graphen 76 dargestellt ist, die Amplituden des Signals gemäß dem Graphen 74 abnehmen, und zwar im vorliegenden Ausführungsbeispiel von etwa 0,44 V bis etwa 0,3 V. Zu beachten ist ferner, dass das Signal gemäß dem Graphen 76 vorliegend auf 1 V normiert ist. Das Signal gemäß dem Graphen 74 kann mittels der Detektoreinheit 54 der Primärseite A erfasst werden. Dieses Signal kann einer ersten Tiefpassstufe zugeführt werden, die ein Signal bereitstellt, wie es anhand des Graphen 78 gemäß 11 dargestellt ist. Dieses Tiefpassfilter hat vorliegend eine Grenzfrequenz von etwa 5,3 kHz. 10 shows with a graph 74 the voltage signal or the electrical voltage at the output of the rectifier, namely the voltage that is also applied to the load unit 70 is present. With a graph 76 is a switching signal according to the second data stream 52 shown, which is the switching element of the load unit 70 switches accordingly. It can be seen that in the area of the switched-on switching state, the one with the graph 76 is shown the amplitudes of the signal according to the graph 74 decrease, in the present exemplary embodiment from approximately 0.44 V to approximately 0.3 V. It should also be noted that the signal according to the graph 76 is normalized to 1 V in the present case. The signal according to the graph 74 can by means of the detector unit 54 the primary side A. are recorded. This signal can be fed to a first low-pass stage, which provides a signal as it is based on the graph 78 according to 11 is shown. In the present case, this low-pass filter has a cut-off frequency of approximately 5.3 kHz.

Das Signal des Tiefpassfilters wird dann einem Hochpassfilter zugeführt. Das Hochpassfilter liefert ein Signal gemäß dem Graphen 80 gemäß 12. Das Hochpassfilter hat vorliegend eine Grenzfrequenz von etwa 1 kHz. Dieses Signal wird dann einem weiteren Tiefpassfilter zugeführt, welches in der vorliegenden Ausgestaltung eine Grenzfrequenz von etwa 8 kHz aufweist. Der Tiefpassfilter liefert dann ein Signal gemäß dem Graphen 82 in 13. Das Signal gemäß dem Graphen 82 wird dann einem nicht dargestellten Komparator zugeführt, der dieses mit einem vorgegebenen Vergleichswert vergleicht. Als Vergleichsergebnis ergibt sich ein rechteckförmiges Signal gemäß dem Graphen 84 in 13. Dieses Signal entspricht im Wesentlichen dem Ausgangssignal gemäß dem Graphen 76 in 10. Damit kann durch das BUS-Gerät 44 ein Kommunikationssignal entgegen dem Energiefluss 38 übertragen werden.The signal from the low-pass filter is then fed to a high-pass filter. The high-pass filter delivers a signal according to the graph 80 according to 12th . In the present case, the high-pass filter has a cut-off frequency of approximately 1 kHz. This signal is then fed to a further low-pass filter, which in the present embodiment has a cut-off frequency of approximately 8 kHz. The low-pass filter then delivers a signal according to the graph 82 in 13th . The signal according to the graph 82 is then fed to a comparator, not shown, which compares this with a predetermined comparison value. The result of the comparison is a rectangular signal according to the graph 84 in 13th . This signal essentially corresponds to the output signal according to the graph 76 in 10 . This enables the BUS device 44 a communication signal against the flow of energy 38 be transmitted.

14 zeigt nun eine Variante der Ausgestaltung gemäß 9, bei der - entgegen der Ausgestaltung gemäß 9 - anstelle einer Stromerhöhung eine Stromreduzierung nutzt, um den zweiten Datenstrom 52 von der Sekundärseite B zur Primärseite A des BUSGeräts 44 zu übertragen. Auch in 14 ist - wie in 9 - lediglich die Sekundärseite B dargestellt. Im Folgenden sollen lediglich die Unterschiede der schematischen Schaltbilddarstellung gemäß 14 zur schematischen Schaltbilddarstellung gemäß 9 erläutert werden. 14th now shows a variant of the embodiment according to 9 , in which - contrary to the design according to 9 - Instead of increasing the current, it uses a current reduction to generate the second data stream 52 from the secondary side B. to the primary side A. of the BUS device 44 to be transmitted. Also in 14th is - as in 9 - only the secondary side B. shown. In the following, only the differences in the schematic circuit diagram are intended 14th for the schematic circuit diagram according to 9 explained.

Im Unterschied zur Schaltungsanordnung gemäß 9 ist bei der Schaltungsanordnung gemäß 14 anstelle eines parallelen Anschlusses der Belastungseinheit 70 zwischen den Dioden D2 und D13 gemäß 9 in der Schaltungsanordnung gemäß 14 zwischen den Dioden D1 und D2 die Belastungseinheit in Serie geschaltet. Die Funktion der Belastungseinheit 70 gemäß 14 entspricht der Belastungseinheit 70 gemäß 9, weshalb diesbezüglich auf die entsprechenden Ausführungen zur 9 verwiesen wird. Ansonsten ist bei der Schaltungsanordnung gemäß 14 die Diode 3 gemäß 9 nicht mehr vorgesehen.In contrast to the circuit arrangement according to 9 is in accordance with the circuit arrangement 14th instead of a parallel connection of the load unit 70 between the diodes D2 and D13 according to 9 in the circuit arrangement according to 14th between the diodes D1 and D2 the load unit connected in series. The function of the load unit 70 according to 14th corresponds to the load unit 70 according to 9 , which is why in this regard refer to the corresponding statements on 9 is referred. Otherwise, the circuit arrangement is in accordance with 14th the diode 3 according to 9 no longer provided.

Durch die Schaltungsanordnung gemäß 14 wird erreicht, dass die Belastung der zweiten Wicklung 28 durch die Belastungseinheit 70 eingeschaltet und ausgeschaltet werden kann, und zwar abhängig vom zweiten Datenstrom 52. Die hierdurch verursachte pulsierende Leistungszurverfügungstellung für den Verbraucher, und zwar hier dem elektrischen Widerstand R10, wird durch eine Glättungsfunktion reduziert, die unter anderem durch das Zusammenwirken der Diode D2 mit dem Kondensator C15 bereitgestellt werden kann. Dadurch kann auch bei dieser Schaltungsanordnung im Wesentlichen eine kontinuierliche Energieversorgung des Verbrauchers erreicht werden.By the circuit arrangement according to 14th is achieved that the load on the second winding 28 through the load unit 70 can be switched on and off, depending on the second data stream 52 . The pulsating power supply for the consumer caused by this, namely the electrical resistance here R10 , is reduced by a smoothing function, which among other things is due to the interaction of the diode D2 with the capacitor C15 can be provided. As a result, a continuous energy supply to the consumer can essentially be achieved with this circuit arrangement as well.

Die 15 bis 18 zeigen die Funktion des BUS-Geräts 44 basierend auf einer Sekundärseite B gemäß 14. Die Primärseite A entspricht der, wie sie bereits anhand von 4 erläutert wurde.the 15th until 18th show the function of the BUS device 44 based on a secondary side B. according to 14th . The primary side A. corresponds to what has already been explained using 4th was explained.

In den Diagrammen der 15 bis 18 ist die Abszisse jeweils wieder der Zeit in ms zugeordnet, wobei die Abszisse für die 15 bis 18 jeweils gleich ist. Die Ordinaten der Diagramme der 15 bis 18 sind jeweils der elektrischen Spannung in V zugeordnet.In the diagrams of the 15th until 18th the abscissa is again assigned to the time in ms, the abscissa for the 15th until 18th is the same in each case. The ordinates of the diagrams of the 15th until 18th are each assigned to the electrical voltage in V.

Mit einem Graphen 76 ist in 15 eine elektrische Spannung dargestellt, die mittels der Detektoreinheit 54 erfasst worden ist. In Bereichen 90 ist jeweils eine kleine Spannungsspitze erkennbar. Diese Spannungsspitzen deuten auf einen höheren Spulenstrom aufgrund einer unbelasteten zweiten Wicklung 28 hin.With a graph 76 is in 15th an electrical voltage is shown by means of the detector unit 54 has been captured. In areas 90 a small voltage peak can be seen in each case. These voltage peaks indicate a higher coil current due to an unloaded second winding 28 down.

Aus dem Diagramm gemäß 16 ist mittels eines Graphen 88 das durch ein nicht dargestelltes Hochpassfilter gefilterte Ausgangssignal basierend auf dem Signal gemäß dem Graphen 86 ersichtlich. Das Hochpassfilter hat vorliegend eine Grenzfrequenz von etwa 16 kHz. Es ist ersichtlich, dass die Spitzen wie die in den Bereichen 90 deutlicher hervortreten.From the diagram according to 16 is by means of a graph 88 the output signal filtered by a high-pass filter, not shown, based on the signal according to the graph 86 evident. In the present case, the high-pass filter has a cut-off frequency of approximately 16 kHz. It can be seen that the peaks are like those in the fields 90 stand out more clearly.

17 zeigt in einer weiteren schematischen Diagrammdarstellung mit einem Graphen 92 ein Signal, welches man erhält, wenn das Signal gemäß dem Graphen 88 mittels eines Tiefpassfilters gefiltert wird, der vorliegend eine Grenzfrequenz von etwa 8 kHz aufweist. Nach einer folgenden weiteren Hochpassfilterung des Signals gemäß dem Graphen 92 in 17 wird das Signal gemäß dem Graphen 94 in 18 erhalten, welches im Wesentlichen dem ursprünglichen Signal des zweiten Datenstroms 52 entspricht. Deutlich ist zu erkennen, dass die Spitzen, wie die im Bereich 90, die dem zweiten Datenstrom 52 zuzurechnen sind, auf der Primärseite A ermittelt werden können. 17th shows in a further schematic diagram representation with a graph 92 a signal that is obtained when the signal according to the graph 88 is filtered by means of a low-pass filter, which in the present case has a cut-off frequency of approximately 8 kHz. After a further high-pass filtering of the signal according to the graph 92 in 17th becomes the signal according to the graph 94 in 18th which is essentially the original signal of the second data stream 52 is equivalent to. It can clearly be seen that the peaks, like those in the field 90 that the second data stream 52 are attributable to the primary side A. can be determined.

Also auch mit einem derartig konstruierten BUS-Gerät 44 kann eine kommunikationstechnische Kopplung von der Sekundärseite B zur Primärseite A entgegen dem Energiefluss 38 erreicht werden.So also with a BUS device constructed in this way 44 can be a communication link from the secondary side B. to the primary side A. against the flow of energy 38 can be achieved.

Dem Grunde nach kann die Ausgestaltung für das BUS-Gerät 44 gemäß 14 natürlich auch mit der Ausgestaltung des BUS-Geräts 44 gemäß 9 kombiniert sein, sodass die jeweils genutzten Effekte für die kommunikationstechnische Übertragung kombiniert werden können. Dadurch kann eine höhere Übertragungsrate von Daten erreicht werden. Darüber hinaus kann auch höhere Flexibilität erreicht werden.Basically, the configuration for the BUS device 44 according to 14th naturally also with the design of the BUS device 44 according to 9 be combined so that the effects used in each case for the communication technology transmission can be combined. This enables a higher data transfer rate to be achieved. In addition, greater flexibility can also be achieved.

Im Übrigen kann natürlich auch vorgesehen sein, dass das BUS-Gerät 42 mit dem BUS-Gerät 44 zu einem gemeinsamen BUS-Gerät kombiniert ausgebildet ist. Dies ermöglicht dann eine bidirektionale kommunikationstechnische Kopplung, die nahezu unabhängig vom Energiefluss 38 sein kann. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass das BUS-Gerät derart konstruiert ist, dass der Energiefluss 38 bidirektional erfolgen kann. Incidentally, it can of course also be provided that the BUS device 42 with the BUS device 44 is designed combined to form a common BUS device. This then enables a bidirectional communication link that is almost independent of the flow of energy 38 can be. In addition, it can also be provided that the BUS device is constructed in such a way that the energy flow 38 can be bidirectional.

Für den Fachmann ist es leicht ersichtlich, auf welche Weise er die entsprechenden Konstruktionselemente der einzelnen vorgenannten BUS-Geräte miteinander kombiniert, um die gewünschte energietechnische und kommunikationstechnische Übertragung erreichen zu können.For a person skilled in the art, it is easy to see how he combines the corresponding structural elements of the individual aforementioned BUS devices with one another in order to be able to achieve the desired transmission in terms of energy and communication technology.

Die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen ausschließlich der Erläuterung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken.The exemplary embodiments described above serve exclusively to explain the invention and are not intended to restrict it.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
BUS-GerätBUS device
1212th
Opto-KopplerOpto-coupler
1414th
erste Anschlusseinheitfirst connection unit
1616
zweite Anschlusseinheitsecond connection unit
1818th
EnergiewandlerEnergy converter
2020th
erste BUS-Leitungenfirst BUS lines
2222nd
zweite BUS-Leitungensecond BUS lines
2424
TransformtorTransformer gate
2626th
erste Wicklungfirst winding
2828
zweite Wicklungsecond winding
3030th
magnetische Kopplungmagnetic coupling
3232
SpannungsquelleVoltage source
3434
TaktgeneratorClock generator
3636
DatenstromData stream
3838
EnergieflussEnergy flow
4040
Modulatormodulator
4242
BUS-GerätBUS device
4444
BUS-GerätBUS device
4646
erste Wandlereinheitfirst converter unit
4848
zweite Wandlereinheitsecond converter unit
5050
DemodulatorDemodulator
5252
zweiter Datenstromsecond data stream
5454
DetektoreinheitDetector unit
5656
erstes Massepotentialfirst ground potential
5858
zweites Massepotentialsecond ground potential
6060
Graphgraph
6262
Graphgraph
6464
Graphgraph
6666
Graphgraph
6868
Graphgraph
7070
BelastungseinheitLoad unit
7272
DatenstromquelleData stream source
7474
Graphgraph
7676
Graphgraph
7878
Graphgraph
8080
Graphgraph
8282
Graphgraph
8484
Graphgraph
8686
Graphgraph
8888
Graphgraph
9090
Bereicharea
9292
Graphgraph
9494
Graphgraph
AA.
PrimärseitePrimary side
BB.
SekundärseiteSecondary side
C15C15
Kondensatorcapacitor
D1D1
Diodediode
D2D2
Diodediode
D3D3
Diodediode
D4D4
ZenerdiodeZener diode
D13D13
Diodediode
M1M1
MOSFETMOSFET
R1R1
elektrischer Widerstandelectrical resistance
R6R6
elektrischer Widerstandelectrical resistance
R10R10
elektrischer Widerstandelectrical resistance

Claims (10)

Energiewandler (42) zum galvanisch getrennten energietechnischen Koppeln von wenigstens zwei zweipoligen Energieversorgungsleitungen (20, 22), mit: - einer ersten mittels eines Taktgenerators (34) im Taktbetrieb betreibbaren Wandlereinheit (46), die an die ersten der wenigstens zwei zweipoligen Energieversorgungsleitungen (20) anschließbar ist, - einem Transformator (24), der eine erste Wicklung (26) und eine mit der ersten Wicklung (26) magnetisch gekoppelte und von der ersten Wicklung (26) galvanisch getrennte zweite Wicklung (28) aufweist, wobei die erste Wicklung (26) an die erste Wandlereinheit (46) angeschlossenen ist, und - einer an die zweite Wicklung (28) des Transformators (24) angeschlossenen zweiten Wandlereinheit (48), die an die zweiten der wenigstens zwei zweipoligen Energieversorgungsleitungen (22) anschließbar ist, gekennzeichnet durch - einen an den Taktgenerator (34) angeschlossenen Modulator (40) zum Modulieren des Taktbetriebs abhängig von einem ersten Kommunikationssignal (36), und - einen mit der zweiten Wicklung (28) elektrisch gekoppelten Demodulator (50) zum Ermitteln und Bereitstellen des ersten Kommunikationssignals (36).Energy converter (42) for electrically isolated energy-related coupling of at least two two-pole energy supply lines (20, 22), with: a first converter unit (46) which can be operated in clock mode by means of a clock generator (34) and which can be connected to the first of the at least two two-pole power supply lines (20), - a transformer (24) which has a first winding (26) and one with the first Winding (26) has a second winding (28) that is magnetically coupled and galvanically separated from the first winding (26), the first winding (26) being connected to the first converter unit (46), and - one to the second winding (28) of the transformer (24) connected to the second converter unit (48), which can be connected to the second of the at least two two-pole power supply lines (22), characterized by - a modulator (40) connected to the clock generator (34) for modulating the clock operation depending on a first Communication signal (36), and - a demodulator (50) electrically coupled to the second winding (28) for determining and providing the first communication ion signals (36). Energiewandler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit der zweiten Wicklung (28) elektrisch gekoppelte Belastungseinheit (70, R1) zum Belasten der zweiten Wicklung (28) abhängig von einem zweiten Kommunikationssignal (52) und eine mit der ersten Wicklung (26) elektrisch gekoppelte Detektoreinheit (54) zum Erfassen einer elektrischen Größe der ersten Wicklung (26) und zum Ermitteln des zweiten Kommunikationssignals (52) aus der erfassten elektrischen Größe.Energy converter according to Claim 1 , characterized by a loading unit (70, R1) electrically coupled to the second winding (28) for loading the second winding (28) as a function of a second communication signal (52) and a detector unit (54) electrically coupled to the first winding (26) for detecting an electrical variable of the first winding (26) and for determining the second communication signal (52) from the detected electrical variable. Energiewandler (44) zum galvanisch getrennten energietechnischen Koppeln von wenigstens zwei zweipoligen Energieversorgungsleitungen (20, 22), mit: - einer ersten im Taktbetrieb betreibbaren Wandlereinheit (46), die an die ersten der wenigstens zwei zweipoligen Energieversorgungsleitungen (20) anschließbar ist, - einem Transformator (24), der eine erste Wicklung (26) und eine mit der ersten Wicklung (26) magnetisch gekoppelte und von der ersten Wicklung (26) galvanisch getrennte zweite Wicklung (28) aufweist, wobei die erste Wicklung (26) an die erste Wandlereinheit (46) angeschlossenen ist, und - einer an die zweite Wicklung (28) des Transformators (24) angeschlossenen zweiten Wandlereinheit (48), die an die zweiten der wenigstens zwei zweipoligen Energieversorgungsleitungen (22) anschließbar ist, gekennzeichnet durch - eine mit der zweiten Wicklung (28) elektrisch gekoppelte Belastungseinheit (70, R1) zum Belasten der zweiten Wicklung (28) abhängig von einem zweiten Kommunikationssignal (52), und - eine mit der ersten Wicklung (26) elektrisch gekoppelte Detektoreinheit (54) zum Erfassen einer elektrischen Größe der ersten Wicklung (26) und zum Ermitteln des zweiten Kommunikationssignals (52) aus der erfassten elektrischen Größe.Energy converter (44) for electrically isolated energy-technical coupling of at least two two-pole energy supply lines (20, 22), with: - a first converter unit (46) which can be operated in cyclic operation and which can be connected to the first of the at least two two-pole energy supply lines (20), - a Transformer (24) having a first winding (26) and a second winding (28) magnetically coupled to the first winding (26) and galvanically separated from the first winding (26), the first winding (26) being connected to the first Converter unit (46) is connected, and - a second converter unit (48) connected to the second winding (28) of the transformer (24), which can be connected to the second of the at least two two-pole power supply lines (22), characterized by - one with the second winding (28) electrically coupled loading unit (70, R1) for loading the second winding (28) depending on a second communication signal nal (52), and - a detector unit (54) electrically coupled to the first winding (26) for detecting an electrical variable of the first winding (26) and for determining the second communication signal (52) from the detected electrical variable. Energiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wandlereinheit (46) einen Wechselrichter und/oder die zweite Wandlereinheit (48) einen Gleichrichter umfasst.Energy converter according to one of the preceding claims, characterized in that the first converter unit (46) comprises an inverter and / or the second converter unit (48) comprises a rectifier. Energiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Demodulator (50) an die zweite Wicklung (28) oder an die zweite Wandlereinheit (48) angeschlossen ist.Energy converter according to one of the preceding claims, characterized in that the demodulator (50) is connected to the second winding (28) or to the second converter unit (48). Energiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoreinheit (54) an die erste Wicklung (26) oder an die erste Wandlereinheit (46) angeschlossen ist.Energy converter according to one of the preceding claims, characterized in that the detector unit (54) is connected to the first winding (26) or to the first converter unit (46). Energiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungseinheit (70, R1) an die zweite Wicklung (28) oder die zweite Wandlereinheit (48) angeschlossen ist.Energy converter according to one of the preceding claims, characterized in that the load unit (70, R1) is connected to the second winding (28) or the second converter unit (48). Verfahren zum galvanisch getrennten energietechnischen Koppeln von wenigstens zwei zweipoligen Energieversorgungsleitungen (20, 22), wobei - eine erste Wandlereinheit (46), die an die ersten der wenigstens zwei zweipoligen Energieversorgungsleitungen (20) angeschlossen ist, mittels eines Taktgenerators (34) im Taktbetrieb betrieben wird, - die erste Wandlereinheit (46) mittels eines Transformators (24), der eine erste Wicklung (26) und eine mit der ersten Wicklung (26) magnetisch gekoppelte und von der ersten Wicklung (26) galvanisch getrennte zweite Wicklung (28) aufweist, mit einer an die zweite Wicklung (28) des Transformators (24) angeschlossenen zweiten Wandlereinheit (48) energietechnisch gekoppelt wird, wobei die zweite Wandlereinheit (48) an die zweiten der wenigstens zwei zweipoligen Energieversorgungsleitungen (22) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass - der Taktbetrieb mittels eines am Taktgenerator (34) angeschlossenen Modulators (40) zum Modulieren des Taktbetriebs abhängig von einem ersten Kommunikationssignal (36) moduliert wird, und - mittels eines mit der zweiten Wicklung (28) elektrisch gekoppelten Demodulators (50) das erste Kommunikationssignal (36) ermittelt und bereitgestellt wird.A method for electrically isolated energy-related coupling of at least two two-pole energy supply lines (20, 22), wherein - a first converter unit (46), which is connected to the first of the at least two two-pole energy supply lines (20), is operated in clock mode by means of a clock generator (34) will, - the first converter unit (46) by means of a transformer (24) which has a first winding (26) and a second winding (28) magnetically coupled to the first winding (26) and galvanically separated from the first winding (26), with a the second converter unit (48) connected to the second winding (28) of the transformer (24) is coupled in terms of energy technology, the second converter unit (48) being connected to the second of the at least two two-pole energy supply lines (22), characterized in that - the cyclic operation is modulated by means of a modulator (40) connected to the clock generator (34) for modulating the clock operation as a function of a first communication signal (36), and the first communication signal (36) by means of a demodulator (50) electrically coupled to the second winding (28) is determined and provided. Verfahren zum galvanisch getrennten energietechnischen Koppeln von wenigstens zwei zweipoligen Energieversorgungsleitungen (20, 22), wobei - eine erste Wandlereinheit (46), die an die ersten der wenigstens zwei zweipoligen Energieversorgungsleitungen (20) angeschlossen ist, im Taktbetrieb betrieben wird, - die erste Wandlereinheit (46) mittels eines Transformators (24), der eine erste Wicklung (26) und eine mit der ersten Wicklung (26) magnetisch gekoppelte und von der ersten Wicklung (26) galvanisch getrennte zweite Wicklung (28) aufweist, mit einer an die zweite Wicklung (28) des Transformators (24) angeschlossenen zweiten Wandlereinheit (48) energietechnisch gekoppelt wird, wobei die zweite Wandlereinheit (48) an die zweiten der wenigstens zwei zweipoligen Energieversorgungsleitungen (22) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass - die zweite Wicklung (28) mittels einer Belastungseinheit (70, R1) abhängig von einem zweiten Kommunikationssignal (52) elektrisch belastet wird, und - eine elektrische Größe der ersten Wicklung (26) mittels einer Detektoreinheit (54) erfasst wird und aus der erfassten elektrischen Größe das zweite Kommunikationssignal (52) ermittelt wird.A method for electrically isolated energy-related coupling of at least two two-pole energy supply lines (20, 22), wherein - a first converter unit (46), which is connected to the first of the at least two two-pole energy supply lines (20), is operated in clock mode, - the first converter unit (46) by means of a transformer (24) which has a first winding (26) and a second winding (28) magnetically coupled to the first winding (26) and galvanically separated from the first winding (26), with one to the second The second converter unit (48) connected to the winding (28) of the transformer (24) is coupled for energy purposes, the second converter unit (48) being connected to the second of the at least two two-pole energy supply lines (22), characterized in that - the second winding (28 ) is electrically loaded by means of a loading unit (70, R1) depending on a second communication signal (52), u nd - an electrical variable of the first winding (26) is detected by means of a detector unit (54) and the second communication signal (52) is determined from the detected electrical variable. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Taktrate für den Taktbetrieb mindestens doppelt so groß wie eine maximale Frequenz des ersten und/oder des zweiten Kommunikationssignals (36, 52) ist.Procedure according to Claim 8 or 9 , characterized in that a clock rate for the clock operation is at least twice as large as a maximum frequency of the first and / or the second communication signal (36, 52).
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DE102007060555A1 (en) 2007-12-13 2009-06-18 Endress + Hauser Wetzer Gmbh + Co Kg Device for transmitting electrical energy and information

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