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HINTERGRUND
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In Rechensystemen, z. B. Servern, Desktop-Computern, Edge-Computing-Geräten und/oder tragbaren Rechengeräten, werden Verarbeitungsressourcen (z. B. Prozessoren) implementiert, um verschiedene Rechenanforderungen zu erfüllen. Der Rechenbedarf dieser Rechensysteme kann von Zeit zu Zeit variieren und in bestimmten Fällen unvorhersehbar sein. Die Schwankungen in der Rechenanforderung können Änderungen in der Verarbeitungslast auf den in den Rechensystemen angeordneten Verarbeitungsressourcen verursachen. Verschiedene der in
US 9 178 420 B1 beschriebenen Ausführungsformen verbessern die dynamische Reaktion und die Genauigkeit der Ausgangsspannung in Abwärts-DC-DC-Wandlern. In bestimmten Ausführungsformen wird die Energieeffizienz verbessert, indem Energie gespeichert und recycelt wird, die andernfalls während aufeinanderfolgender transienter Lastereignisse verloren geht.
US 2013 / 0 314 828 A1 offenbart einen Fehlerstrombegrenzer (FCL) zum Begrenzen eines Fehlerstroms in einer Stromleitung während eines Fehlerzustands. Der FCL umfasst eine magnetische Kopplungsschaltung zum Überwachen des Stroms in der Stromleitung durch magnetische Kopplung; eine Erfassungsschaltung zum Erfassen des Stroms in der Stromleitung und zum Bereitstellen eines Signals, das den erfassten Strom anzeigt; eine Steuerschaltung, die das Signal empfängt, das den erfassten Strom in der Stromleitung anzeigt, und bestimmt, ob der erfasste Strom anzeigt, dass der Fehlerzustand vorliegt; und Pfade mit hoher und niedriger Impedanz, die parallel verbunden sind. Der Hochimpedanzpfad enthält eine Entladeimpedanzschaltung zum Begrenzen des Fehlerstroms. Der Pfad mit niedriger Impedanz umfasst eine Drosselschaltung und eine Schalteinheit mit einem EIN-Zustand zum Leiten von Strom durch den Pfad mit niedriger Impedanz und einem AUS-Zustand zum Leiten von Strom durch den Pfad mit hoher Impedanz. In
US 2008 / 0 247 105 A1 sind verschiedene Ausführungsformen von Spannungsschutzvorrichtungen offenbart, die eine erste Spannungsbegrenzungsvorrichtung, die zum Klemmen einer Spannung einer an eine elektrische Last angelegten Eingangsleistung konfiguriert ist, und eine zweite Spannungsbegrenzungsvorrichtung, die zum Klemmen der an die elektrische Last angelegten Spannung konfiguriert ist, enthalten. Eine Reiheninduktivität trennt die erste und die zweite Spannungsklemmvorrichtung. Außerdem wird ein Schaltelement verwendet, um selektiv eine direkte Kopplung der Eingangsleistung mit der elektrischen Last herzustellen, wobei eine Schaltung verwendet wird, um den Betrieb des Schaltelements zu steuern. Ausgehend von dem hier zitierten Stand der Technik war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Energieverwaltungssystem, ein alternatives nicht-transitorisches maschinenlesbares Medium und ein alternatives Verfahren zur Spannuingsbegrenzung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 16, das Energieverwaltungssystem gemäß Anspruch 1, sowie das nicht-transitorische maschinenlesbare Medium gemäß Anspruch 11.
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Figurenliste
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Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Spezifikation werden besser verstanden, wenn die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in denen gleiche Zeichen gleiche Teile in den Zeichnungen darstellen, wobei:
- zeigt ein System mit einem Energieverwaltungssystem, gemäß einem Beispiel;
- zeigt ein Energieverwaltungssystem gemäß einem anderen Beispiel;
- zeigt ein Energieverwaltungssystem gemäß einem weiteren Beispiel;
- zeigt eine grafische Darstellung verschiedener Signale im Energieverwaltungssystem von , gemäß einem Beispiel;
- ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung der Spannung auf einem gemeinsamen Energiebus gemäß einem Beispiel darstellt;
- ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung der Spannung auf einem gemeinsamen Energiebus gemäß einem anderen Beispiel zeigt;
- ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung der Spannung auf einem gemeinsamen Energiebus in Übereinstimmung mit einem weiteren Beispiel darstellt; und
- ist ein Blockdiagramm, das eine Verarbeitungsressource und ein maschinenlesbares Medium darstellt, das mit Beispielbefehlen zur Steuerung der Spannung auf einem gemeinsamen Energiebus codiert ist, gemäß einem Beispiel.
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Es wird betont, dass die verschiedenen Merkmale in den Zeichnungen nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. Vielmehr wurden in den Zeichnungen die Abmessungen der verschiedenen Merkmale zur besseren Übersichtlichkeit willkürlich vergrößert oder verkleinert.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die folgende detaillierte Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen. Wo immer möglich, werden in den Zeichnungen und der folgenden Beschreibung gleiche Referenznummern verwendet, um auf gleiche oder ähnliche Teile zu verweisen. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Zeichnungen nur der Veranschaulichung und Beschreibung dienen. Obwohl in diesem Dokument mehrere Beispiele beschrieben werden, sind Änderungen, Anpassungen und andere Implementierungen möglich. Dementsprechend schränkt die folgende detaillierte Beschreibung offengelegte Beispiele nicht ein. Stattdessen kann der richtige Umfang der offengelegten Beispiele durch die beigefügten Ansprüche definiert werden.
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Die hier verwendete Terminologie dient der Beschreibung bestimmter Beispiele und ist nicht als einschränkend zu verstehen. Die hier verwendeten Singularformen „ein“, „eine“ und „die“ schließen auch die Pluralformen ein, sofern aus dem Kontext nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Der hier verwendete Begriff „ein weiteres“ ist definiert als mindestens ein zweites oder mehr. Der Begriff „gekoppelt“, wie er hier verwendet wird, ist definiert als verbunden, entweder direkt ohne dazwischenliegende Elemente oder indirekt mit mindestens einem dazwischenliegenden Element, sofern nicht anders angegeben. Beispielsweise können zwei Elemente mechanisch, elektrisch, magnetisch oder kommunikativ über einen Kommunikationskanal, -pfad, -netzwerk oder -system gekoppelt sein. Weiterhin bezieht sich der Begriff „und/oder“, wie er hier verwendet wird, auf alle möglichen Kombinationen der zugehörigen aufgeführten Elemente und umfasst diese. Obwohl die Begriffe „erstes“, „zweites“, „drittes“, „viertes“, „fünftes“, „sechstes“, „siebtes“, „achtes“ usw. hier verwendet werden, um verschiedene Elemente zu beschreiben, sollten diese Elemente nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden, da diese Begriffe nur verwendet werden, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden, es sei denn, es wird etwas anderes angegeben oder der Kontext zeigt etwas anderes an. Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „beinhaltet“, dass er beinhaltet, aber nicht beschränkt ist, der Begriff „einschließlich“ bedeutet, dass er beinhaltet, aber nicht beschränkt ist. Der Begriff „basierend auf‟ bedeutet zumindest teilweise basierend auf.
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In Rechensystemen, z. B. Servern, Desktop-Computern, Edge-Computing-Geräten und/oder tragbaren Rechengeräten, werden Verarbeitungsressourcen (z. B. Prozessoren) implementiert, um verschiedene Rechenanforderungen zu erfüllen. Der Rechenbedarf dieser Rechensysteme kann von Zeit zu Zeit variieren und in bestimmten Fällen unvorhersehbar sein. Die Schwankungen in der Rechenanforderung können Änderungen in der Verarbeitungslast auf den in den Rechensystemen angeordneten Verarbeitungsressourcen verursachen. Zum Beispiel kann ein plötzlicher Anstieg des Rechenbedarfs einen Anstieg, z. B. einen sprunghaften Anstieg, der Verarbeitungslast der Verarbeitungsressourcen verursachen, um den erhöhten Rechenbedarf zu erfüllen. Folglich können die Verarbeitungsressourcen mehr Strom ziehen, um mit hoher Leistung zu arbeiten und die erhöhte Verarbeitungslast zu bewältigen.
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Typischerweise kann ein Computersystem ein Netzteil enthalten, das die Versorgungsspannung in eine geregelte Spannung (z. B. 12 V DC) auf einem gemeinsamen Energiebus umwandelt. Dieser geregelte Strom vom gemeinsamen Strombus kann von verschiedenen Lasten (z. B. den Verarbeitungsressourcen, Speichergeräten, zusätzlichen Subsystemen usw.) genutzt werden, die an den gemeinsamen Strombus angeschlossen sind, um ihre Funktion im Computersystem zu ermöglichen. Bestimmte Arten von Verbrauchern, wie z. B. die Verarbeitungsressourcen, können bei noch niedrigeren Spannungspegeln als dem Spannungspegel auf dem gemeinsamen Energiebus arbeiten. Dementsprechend können solche Lasten über einen Spannungsregler, der mit dem gemeinsamen Energiebus verbunden ist, mit nutzbarer Energie versorgt werden. Der Spannungsregler kann die Verarbeitungsressourcen mit einem Spannungspegel versorgen, der niedriger ist als der Spannungspegel auf dem gemeinsamen Strombus und von den Verarbeitungsressourcen genutzt werden kann.
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Wie bereits erwähnt, können die Verarbeitungsressourcen mehr Strom ziehen, um mit hoher Leistung zu arbeiten und die erhöhte Verarbeitungslast zu bewältigen. In bestimmten Fällen können die Verarbeitungsressourcen große Ströme in einer sehr kurzen Zeitspanne aufnehmen, was zu Stromtransienten mit hoher Amplitude und hoher Anstiegsgeschwindigkeit führt. In einem solchen Fall des sprunghaften Anstiegs des Strombedarfs durch die Verarbeitungsressourcen kann der Spannungsregler seinerseits einen erhöhten Strom aus dem gemeinsamen Energiebus ziehen. Ein solcher Anstieg des Stroms, der vom gemeinsamen Energiebus entnommen wird, kann einen Abfall des Spannungspegels auf dem gemeinsamen Energiebus verursachen. Der Spannungsabfall auf dem gemeinsamen Energiebus kann wiederum zu Problemen bei der Spannungsregelung verschiedener anderer an den gemeinsamen Energiebus angeschlossener Lasten führen. Während einige Verbraucher nicht sehr empfindlich auf den Spannungsabfall auf dem gemeinsamen Energiebus reagieren, reagieren bestimmte Arten von Verbrauchern (z. B. Festplatten) empfindlich auf den Spannungsabfall auf dem gemeinsamen Energiebus und ihre Leistung kann beeinträchtigt werden oder sie funktionieren nicht mehr. Es ist klar, dass die Probleme in Bezug auf die Leistung und/oder Funktion solcher Lasten die Gesamtfunktion, Leistung und/oder Zuverlässigkeit des Computersystems beeinträchtigen können.
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Einige konventionelle Systeme können dieses Problem des Spannungsabfalls auf dem gemeinsamen Energiebus durch Hinzufügen eines Kondensators an einem Eingang des Spannungsreglers lösen. Ein solcher Kondensator kann dazu beitragen, das Ansprechen des Spannungsreglers zu beschleunigen, indem eine im Kondensator gespeicherte Energie einen zusätzlichen Strombedarf decken kann. Der Kondensator kann auch einen Abfall des Spannungspegels der gemeinsamen Strombusspannung verlangsamen, während der Spannungsregler seine Leistung erhöht und die Systemstromversorgung reagiert, um den Spannungspegel des gemeinsamen Strombusses aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus können einige Systeme auch Netzteile mit viel höherer Kapazität verwenden, als für den Leistungsbedarf der Last erforderlich ist, und die Komponenten des Eingangsleistungsfilters erhöhen, um eine bessere Isolierung vom gemeinsamen Energiebus zu gewährleisten. Leider haben diese bestehenden Lösungen nur eine begrenzte Wirkung, wenn es darum geht, einen stabilen Spannungspegel auf dem gemeinsamen Energiebus bei bestimmten Spannungspegeln aufrechtzuerhalten (z. B. ein üblicherweise implementierter 12-V-Pegel auf dem gemeinsamen Energiebus). Darüber hinaus können die vorhandenen Lösungen eine erhebliche Erhöhung der Kosten und Größe der Komponenten erfordern, wie z. B. den Kondensator und andere Komponenten, die in einem an den Spannungsregler angeschlossenen Eingangsleistungsfilter verwendet werden.
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In Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Anwendung wird ein Leistungsmanagementsystem vorgestellt. Das Leistungsmanagementsystem kann einen Eingangsleistungsfilter umfassen, der zwischen einem gemeinsamen Leistungsbus und einer Last gekoppelt ist, wobei der gemeinsame Leistungsbus eine Spannung auf einem ersten Spannungspegel umfasst. Der Eingangsleistungsfilter kann eine Schaltung mit variabler Impedanz enthalten, die mit einem Eingangskondensator gekoppelt ist. Ferner kann das Leistungsmanagementsystem einen Busspannungsregler enthalten, der mit dem Eingangsleistungsfilter gekoppelt ist, um ein transientes Ereignis zu erkennen, das einen Anstieg eines von der Last gezogenen Laststroms verursacht, und um eine Impedanz der Schaltung mit variabler Impedanz zu ändern, um einen über die Schaltung mit variabler Impedanz fließenden Eingangsstrom zu begrenzen, wodurch die Spannung auf dem gemeinsamen Leistungsbus innerhalb eines vordefinierten Bereichs vom ersten Spannungspegel gehalten wird.
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Wie zu erkennen sein wird, steuert der Busspannungsregler die Schaltung mit variabler Impedanz, um die Impedanz der Schaltung mit variabler Impedanz zu erhöhen, um den Stromfluss zur Last zu begrenzen. Vorteilhafterweise kann die Spannung auf dem gemeinsamen Energiebus innerhalb des vordefinierten Bereichs vom ersten Spannungspegel liegen. Da die Spannung auf dem gemeinsamen Energiebus innerhalb des vordefinierten Bereichs des ersten Spannungspegels liegen kann, kann die Auswirkung von Spannungsregelungsproblemen auf die anderen an den gemeinsamen Energiebus angeschlossenen Verbraucher stark reduziert werden. In einigen Beispielen kann die Schaltung mit variabler Impedanz eine Drosselspule, einen elektronischen Schalter, der in Reihe mit der Drosselspule geschaltet ist, und ein Impedanzelement enthalten, das parallel zu einer Reihenschaltung aus der Drosselspule und dem elektronischen Schalter geschaltet ist. Das Impedanzelement kann einen Widerstand, einen Induktor, einen Kondensator oder Kombinationen davon umfassen.
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Bezug nehmend auf die Zeichnungen ist in ein System 100 mit einem Energieverwaltungssystem 102 gemäß einem Beispiel dargestellt. Das System 100 kann ein Computersystem oder ein anderes elektronisches System sein, das in der Lage ist, Daten zu speichern, Daten zu verarbeiten und/oder Daten mit externen Geräten zu kommunizieren. Nicht einschränkende Beispiele des Systems 100 können einen Server, ein Speichergerät, einen Netzwerk-Switch, einen Router, ein mobiles Kommunikationsgerät, einen Desktop-Computer, einen tragbaren Computer, ein vernetztes Ressourcengehäuse, ein Edge-Computing-Gerät oder einen WLAN-Zugangspunkt umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Der Server kann z. B. ein Blade-Server sein. Das Speichergerät kann z. B. ein Storage Blade sein.
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Das System 100 kann das Energieverwaltungssystem 102 enthalten, das mit einer Last 104 gekoppelt ist. Wie zu erkennen ist, kann das System 100 auch mehrere andere elektronische Komponenten enthalten, die in nicht dargestellt sind. Das Energieverwaltungssystem 102 kann die Last 104 mit elektrischer Energie versorgen, um den Betrieb der Last 104 zu ermöglichen. Die Last 104 kann eine beliebige elektronische Komponente sein, die die elektrische Leistung verbraucht. Beispiele für die Last 104 können Speichergeräte, Hilfssubsysteme und Rechenressourcen wie ein oder mehrere Prozessoren und dergleichen sein. In der folgenden Beschreibung wird die Last 104 zur Veranschaulichung als Verarbeitungsressource beschrieben. Bei der Verarbeitungsressource (d. h. einer Beispiellast 104) kann es sich beispielsweise um ein physisches Gerät handeln, z. B. eine oder mehrere Zentraleinheiten (CPU), einen oder mehrere halbleiterbasierte Mikroprozessoren, eine oder mehrere Grafikverarbeitungseinheiten (GPU), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC), ein Field Programmable Gate Array (FPGA) oder andere Hardwaregeräte, die die Anforderungen an die Rechenleistung, Datenverarbeitung und/oder Grafikverarbeitung im System 100 erfüllen.
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In einigen Beispielen kann das Energieverwaltungssystem 102 die elektrische Energie an die Last 104 liefern. Das Energieverwaltungssystem 102 kann die elektrische Energie von einem gemeinsamen Energiebus 110 erhalten, der mit einem Netzteil (nicht dargestellt) gekoppelt ist. Das Netzteil kann Versorgungsstrom erhalten und den Versorgungsstrom in einen Gleichstrom umwandeln, der auf dem gemeinsamen Strombus 110 verfügbar sein kann. Des Weiteren können im System 100 die Last 104 und mehrere andere Lasten (nicht dargestellt, z. B. Speichergeräte, Lüfter des Kühlsystems usw.) mit dem gemeinsamen Energiebus 110 gekoppelt sein und elektrische Energie für ihren jeweiligen Betrieb erhalten. Dementsprechend kann der gemeinsame Energiebus 110 manchmal auch als Shared Power Bus bezeichnet werden. Eine Spannung der elektrischen Leistung auf dem gemeinsamen Energiebus 110 wird im Folgenden als Busspannung bezeichnet. Typischerweise kann die Stromversorgung den Versorgungsstrom in Gleichstrom umwandeln, so dass die Busspannung auf einem vordefinierten Spannungsniveau (z. B. 12 V DC) gehalten wird, das im Folgenden als erstes Spannungsniveau bezeichnet wird. In einigen Beispielen kann der erste Spannungspegel auch einen anderen Wert haben, z. B. 3 V, 5 V, 6 V, 9 V, 24 V oder eine andere Spannung, die für den Betrieb der an den gemeinsamen Energiebus 110 angeschlossenen Verbraucher geeignet ist. In einigen Beispielen kann ein Energieverwaltungssystem auch einen Spannungsregler enthalten (siehe und ), um die vom gemeinsamen Energiebus 110 empfangene elektrische Leistung weiter zu verarbeiten und so zu regulieren, dass sie für die Verwendung durch die Last 104 geeignet ist.
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Während des Betriebs des Systems 100 kann die Busspannung in bestimmten Beispielen einige Schwankungen oder Welligkeiten aufweisen. Zu diesem Zweck kann das Energieverwaltungssystem 102 einen Eingangsleistungsfilter 106 enthalten, um diese Schwankungen oder Welligkeiten herauszufiltern. Die Last 104 kann über den Eingangsleistungsfilter 106 mit dem gemeinsamen Energiebus 110 gekoppelt sein. In einigen Beispielen kann der Eingangsleistungsfilter 106 ein Tiefpassfilter sein, der die Busspannung durch Filtern hochfrequenter Komponenten glättet und eine gefilterte Busspannung an einem Ausgang des Eingangsleistungsfilters 106 bereitstellt. Gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung kann der Eingangsleistungsfilter 106 eine Schaltung mit variabler Impedanz (VIC) 112 umfassen, die mit einem Eingangskondensator 114 gekoppelt ist. Insbesondere kann die variable Impedanzschaltung 112 einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfassen. Der erste Anschluss der Schaltung mit variabler Impedanz 112 ist mit dem gemeinsamen Strombus 110 gekoppelt, um die Busspannung zu empfangen. Ferner ist der Eingangskondensator 114 mit dem zweiten Anschluss der variablen Impedanzschaltung 112 gekoppelt. In einigen Beispielen kann ein anderer Anschluss des Eingangskondensators 114 geerdet sein (z. B. mit einer Erdungsklemme verbunden). Die gefilterte Busspannung kann an dem Eingangskondensator 114 anliegen.
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In einigen Beispielen kann die variable Impedanzschaltung 112 ein elektronisch steuerbares Impedanzelement enthalten, z. B. einen variablen Widerstand, eine variable Induktivität, einen variablen Kondensator oder Kombinationen davon. In bestimmten Beispielen kann die variable Impedanzschaltung 112 einen Widerstand mit festem Wert, eine Induktivität mit festem Wert, einen Kondensator mit festem Wert, einen elektronischen Schalter oder Kombinationen davon enthalten (siehe und ). Eine Impedanz der variablen Impedanzschaltung 112 kann auf der Grundlage eines von einem Busspannungsregler 108 empfangenen Steuersignals oder Befehls erhöht oder verringert werden. Dementsprechend kann auch der Strom, der über die Schaltung mit variabler Impedanz 112 fließt (im Folgenden als Eingangsstrom bezeichnet), variiert werden.
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Der Busspannungsregler 108 kann elektrisch mit einem oder mehreren der folgenden Elemente gekoppelt sein: dem gemeinsamen Energiebus 110, dem Eingangsleistungsfilter 106 und der Last 104. In einigen Beispielen kann der Busspannungsregler 108 eine Verarbeitungsressource 116 und ein maschinenlesbares Medium 118 enthalten. Das maschinenlesbare Medium 118 kann ein beliebiges elektronisches, magnetisches, optisches oder anderes physikalisches Speichergerät sein, das Daten und/oder ausführbare Anweisungen 120 speichern kann. Zum Beispiel kann das maschinenlesbare Medium 118 ein Random Access Memory (RAM), ein Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM), ein Speicherlaufwerk, ein Flash-Speicher, ein Compact Disc Read Only Memory (CD-ROM) und dergleichen sein. Das maschinenlesbare Medium 118 kann nicht-transitory sein. Wie hier im Detail beschrieben, kann das maschinenlesbare Medium 118 mit den ausführbaren Anweisungen 120 kodiert sein, um ein oder mehrere Verfahren durchzuführen, z. B. die in den , und beschriebenen Verfahren.
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Des Weiteren kann die Verarbeitungsressource 116 ein physisches Gerät sein, z. B. eine oder mehrere Zentraleinheiten (CPU), ein oder mehrere Mikroprozessoren auf Halbleiterbasis, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), andere Hardwaregeräte, die in der Lage sind, im maschinenlesbaren Medium 118 gespeicherte Anweisungen 120 abzurufen und auszuführen, oder Kombinationen davon. Die Verarbeitungsressource 116 kann die im maschinenlesbaren Medium 118 gespeicherten Anweisungen 120 abrufen, dekodieren und ausführen, um die Busspannung zu steuern. Alternativ oder zusätzlich zur Ausführung der Anweisungen 120 kann die Verarbeitungsressource 116 mindestens einen integrierten Schaltkreis (IC), eine Steuerlogik, elektronische Schaltkreise oder Kombinationen davon enthalten, die eine Anzahl elektronischer Komponenten zur Durchführung der Funktionalitäten umfassen, die von dem Busspannungsregler 108 (weiter unten beschrieben) ausgeführt werden sollen.
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Während des Betriebs des Systems 100 können Schwankungen im Rechenbedarf des Systems 100 Änderungen in der Verarbeitungslast der Verarbeitungsressourcen (z. B. die Last 104) verursachen. Zum Beispiel kann ein plötzlicher Anstieg des Rechenbedarfs einen Anstieg, z. B. einen Anstieg, der Verarbeitungslast der Verarbeitungsressourcen verursachen, um den erhöhten Rechenbedarf zu erfüllen. Infolgedessen kann die Last 104 mehr Strom (im Folgenden als Laststrom bezeichnet) ziehen, manchmal in sehr kurzer Zeit, um auf Hochleistungsniveau zu arbeiten, um die erhöhte Verarbeitungslast zu bewältigen. Eine solche Situation, in der ein sprunghafter Anstieg des Laststroms auftritt, wird im Folgenden als transientes Ereignis bezeichnet. Gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung kann der Busspannungsregler 108 dabei helfen, einen übermäßigen Abfall der Busspannung während des transienten Ereignisses zu verhindern. Insbesondere kann der Busspannungsregler 108 die Busspannung innerhalb eines vordefinierten Bereichs von der ersten Spannung (z. B. der Bus-Nennspannung) halten, so dass der Betrieb anderer an den gemeinsamen Energiebus 110 gekoppelter Lasten nicht beeinträchtigt werden kann. In einigen Beispielen kann der vordefinierte Bereich so definiert werden, dass die Busspannung, wenn sie innerhalb des vordefinierten Bereichs gehalten wird, die Leistung von Lasten (außer der Last 104), die mit dem gemeinsamen Energiebus 110 verbunden sind, nicht beeinträchtigt werden kann. Beispielhaft kann der vordefinierte Bereich bis zu ±10% vom ersten Spannungspegel betragen. Wie zu erkennen ist, kann der vordefinierte Bereich in einigen Beispielen von einem Administrator des Systems 100 auf jeden geeigneten Wert eingestellt werden.
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Die Verarbeitungsressource 116 kann eine oder mehrere der Anweisungen 120 ausführen, um das transiente Ereignis zu erkennen. In einigen Beispielen kann das Energieverwaltungssystem 102 mehrere Sensoren (z. B. die Spannungs- und Stromsensoren) enthalten, die an verschiedenen Stellen wie dem gemeinsamen Energiebus 110, dem Eingangsleistungsfilter 106, der Last 104 oder an anderen Stellen der elektrischen Verbindung zwischen diesen Komponenten angeordnet sind. Die Sensoren können mit dem Busspannungsregler 108 verbunden sein. Ferner können die Sensoren Signale, die repräsentativ für Betriebsparameter (z. B. Ströme und/oder Spannungen) an den jeweiligen Orten der Sensoren sind, an den Busspannungsregler 108 liefern. Zu den Betriebsparametern können beispielsweise eine Spannung über dem Eingangskondensator 114 (z. B. die gefilterte Busspannung) oder der von der Last 104 aufgenommene Laststrom gehören, sind aber nicht darauf beschränkt. Ferner kann die Last 104 in einigen Beispielen auch ein Ereignissignal an den Busspannungsregler 108 senden, das anzeigt, dass die Last 104 einen übermäßigen Strom (z. B. den Laststrom) zieht. Dementsprechend kann in bestimmten Beispielen das Ereignissignal auch ein Beispielbetriebsparameter sein. Die Verarbeitungsressource 116 kann das transiente Ereignis auf der Grundlage eines oder mehrerer der oben genannten Betriebsparameter erkennen. Weitere Einzelheiten zur Erkennung des transienten Ereignisses auf der Grundlage eines oder mehrerer der Betriebsparameter werden in Verbindung mit den und beschrieben.
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Ferner kann die Verarbeitungsressource 116 bei Erkennung des transienten Ereignisses einen oder mehrere der Befehle 120 ausführen, um eine Impedanz der Schaltung mit variabler Impedanz 112 zu ändern, um den über die Schaltung mit variabler Impedanz 112 fließenden Strom zu begrenzen, wodurch die Spannung auf dem gemeinsamen Strombus 110 innerhalb des vordefinierten Bereichs vom ersten Spannungspegel gehalten wird. In einem Beispiel kann der Busspannungsregler 108 bei Erkennung des transienten Ereignisses ein Steuersignal für die variable Impedanzschaltung 112 aktivieren. Basierend auf der Aktivierung des Steuersignals kann die Impedanz des variablen Impedanzkreises 112 geändert werden. Insbesondere kann bei Aktivierung des Steuersignals die Impedanz der Schaltung mit variabler Impedanz 112 erhöht werden. Wenn die Impedanz der Schaltung mit variabler Impedanz 112 erhöht wird, kann die Schaltung mit variabler Impedanz 112 einen Fluss des Eingangsstroms durch sie begrenzen. Vorteilhafterweise kann der Abfall der Busspannung minimiert werden, so dass die Busspannung innerhalb des vordefinierten Bereichs vom ersten Spannungspegel gehalten werden kann. Da die Busspannung innerhalb des vordefinierten Bereichs des ersten Spannungspegels gehalten werden kann, kann die Leistung anderer an den gemeinsamen Energiebus 110 angeschlossener Lasten nicht beeinträchtigt werden.
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Darüber hinaus kann der Busspannungsregler 108 in einigen Beispielen nach Beendigung des transienten Ereignisses die Impedanz des variablen Impedanzkreises 112 wieder ändern. Beispielsweise kann der Busspannungsregler 108 nach Beendigung des transienten Ereignisses das Steuersignal für die Schaltung mit variabler Impedanz 112 deaktivieren, um die Impedanz der Schaltung mit variabler Impedanz 112 auf einen ursprünglichen Wert zu ändern, der von der Schaltung mit variabler Impedanz 112 vor der Erfassung des transienten Ereignisses ausgeübt wurde.
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In ist nun ein Energieverwaltungssystem 200 gemäß einem Beispiel dargestellt. Das Energieverwaltungssystem 200 von kann repräsentativ für ein Beispiel des Energieverwaltungssystems 102 von sein und ist in vielen Aspekten dem Energieverwaltungssystem 102 ähnlich. Ferner kann das Energieverwaltungssystem 200 mehrere Komponenten enthalten, die den entsprechenden Komponenten des Energieverwaltungssystems 102 ähnlich sind und deren Beschreibung hier nicht wiederholt wird.
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In einigen Beispielen kann eine Last (z. B. die Last 104) mit einer niedrigeren Spannung als dem ersten Spannungspegel arbeiten. Dementsprechend sollte die Last 104 einen reduzierten Spannungspegel erhalten, der für die Last 104 geeignet ist. Daher kann das Energiemanagementsystem 200 von in einigen Beispielen zusätzlich einen Spannungsregler 202 enthalten. Der Spannungsregler 202 kann die gefilterte Spannung auf einen anderen Spannungspegel umwandeln, der niedriger ist als der erste Spannungspegel. Das Energieverwaltungssystem 200 kann eine geregelte Spannung auf dem reduzierten Spannungspegel liefern, die für den Betrieb der Last 104 geeignet ist, und die reduzierte Spannung in Regelung halten. In einigen Beispielen kann der Spannungsregler 202 zwischen der Last 104 (in nicht dargestellt) und einem Eingangsleistungsfilter 208 gekoppelt sein. Insbesondere kann der Spannungsregler 202 mit dem Eingangskondensator 114 des Eingangsleistungsfilters 208 verbunden sein.
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Um eine solche Spannungsregelung zu erreichen, kann der Spannungsregler 202 einen oder mehrere Phasenwandler 204A, 204B und 204C enthalten (im Folgenden gemeinsam als Phasenwandler 204A-204C bezeichnet). Obwohl der Spannungsregler 202 mit drei Phasenwandlern dargestellt ist, ist im Rahmen der vorliegenden Offenbarung auch die Verwendung eines Spannungsreglers mit weniger als drei oder mehr als drei Phasenwandlern denkbar. In einigen Beispielen kann jeder der Phasenwandler 204A-204C ein Abwärtswandler sein. In einigen anderen Beispielen kann jeder der Phasenwandler 204A-204C ein Boost-Wandler oder ein Buck-Boost-Wandler sein. In bestimmten anderen Beispielen können die Phasenwandler 204A-204C eine beliebige Kombination aus dem Abwärtswandler, dem Aufwärtswandler oder dem Aufwärts/Aufwärtswandler enthalten. Die Phasenwandler 204A-204C können eine Vielzahl von elektronischen Schaltern (z. B. Halbleiterschalter, nicht dargestellt) enthalten, deren Schalten durch einen Spannungsregler-Controller (nicht dargestellt) gesteuert werden kann, um zu bewirken, dass die Phasenwandler 204A-204C die gefilterte Busspannung in eine für die Verwendung durch die Last 104 geeignete Leistung umwandeln. In bestimmten Beispielen kann das Schalten der elektronischen Schalter in den Phasenwandlern 204A-204C durch den Busspannungsregler 108 gesteuert werden.
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Weiterhin kann der Spannungsregler 202 einen Ausgangskondensator 206 enthalten, der parallel zu dem einen oder den mehreren Phasenwandlern 204A-204C geschaltet ist. Die Last (z. B. die in nicht dargestellte Last 104) kann mit dem Ausgangskondensator 206 verbunden sein. Im Falle eines Anstiegs des Laststroms kann der VR-Regler das Schalten der elektronischen Schalter in den Stromrichtern 204A-204C steuern, um den erhöhten Laststrom zu liefern. Während die Phasenumrichter 204A-204C und der VR-Controller einige Zeit benötigen, um sich an die Änderung (z. B. plötzlicher Anstieg) des Laststroms anzupassen, kann der Ausgangskondensator 206 diesen erhöhten Strombedarf durch schnelles Entladen einer im Ausgangskondensator 206 gespeicherten Energie abdecken.
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Der Eingangsleistungsfilter 208 kann eine Schaltung mit variabler Impedanz 210 enthalten, die mit dem Eingangskondensator 114 gekoppelt ist. Die Schaltung mit variabler Impedanz 210 kann repräsentativ für ein Beispiel der Schaltung mit variabler Impedanz 112 von sein. Die variable Impedanzschaltung 210 kann einen Induktor 212, einen elektronischen Schalter 214 und ein Impedanzelement 216 umfassen. Der elektronische Schalter 214 kann in Reihe mit der Induktivität 212 gekoppelt sein. Ferner kann das Impedanzelement 216 parallel zu einer Reihenschaltung aus der Induktivität 212 und dem elektronischen Schalter 214 gekoppelt sein. In einigen Beispielen kann das Impedanzelement 216 einen Widerstand (siehe ), einen Induktor, einen Kondensator oder eine beliebige Schaltungskombination davon umfassen. Weitere Beispiele für den elektronischen Schalter 214 können einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), einen Feldeffekttransistor (FET), einen Bipolartransistor (BJT) oder einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. In einigen Beispielen kann der elektronische Schalter 214 mehr als einen MOSFET, BJT, IGBT oder beliebige Schaltungskombinationen davon enthalten. In einem Beispiel kann der elektronische Schalter 214 ein Back-to-Back-MOSFET-Schalter sein.
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In einigen Beispielen können der Induktor 212 und das Impedanzelement 216 so gewählt werden, dass eine Impedanz des Impedanzelements 216 höher ist als eine Impedanz des Induktors 212. Zum Beispiel kann die Impedanz des Impedanzelements 216 deutlich höher sein, zum Beispiel zehnmal oder mehr, als die Impedanz der Induktivität 212. Außerdem kann der elektronische Schalter 214 mit dem Busspannungsregler 108 verbunden sein und wird unter der Steuerung des Busspannungsreglers 108 betrieben. Beispielsweise kann der Busspannungsregler 108 einen Betriebszustand des elektronischen Schalters 214 steuern, indem er ein Steuersignal aktiviert, das von dem elektronischen Schalter 214 empfangen wird. Der elektronische Schalter 214 kann in einem AUS-Zustand (wie in dargestellt) oder in einem EIN-Zustand betrieben werden. Der elektronische Schalter 214 kann im AUS-Zustand einen Stromfluss durch ihn blockieren. Im EIN-Zustand kann der elektronische Schalter 214 jedoch einen Stromfluss durch ihn ermöglichen.
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Der Busspannungsregler 108 kann den elektronischen Schalter 214 im AUS-Zustand betreiben, indem er das Steuersignal für den elektronischen Schalter 214 deaktiviert, wenn er feststellt, dass die Busspannung innerhalb des vordefinierten Bereichs der ersten Spannung liegt, damit Strom durch die Induktivität 212 fließen kann. Der Busspannungsregler 108 kann den elektronischen Schalter 214 im EIN-Zustand betreiben, wenn keine transiente Bedingung vorliegt. Das Steuersignal kann, wenn es aktiviert ist (d.h. einen aktiven Zustand erreicht), den elektronischen Schalter 214 veranlassen, im EIN-Zustand zu arbeiten. Das Steuersignal kann jedoch, wenn es deaktiviert wird (d.h. einen inaktiven Zustand erreicht), den elektronischen Schalter 214 veranlassen, im EIN-Zustand zu arbeiten. Es versteht sich von selbst, dass die Höhe der Spannung (z. B. im Falle eines spannungsgesteuerten elektronischen Schalters) oder des Stroms (z. B. im Falle eines spannungsgesteuerten elektronischen Schalters) für den aktiven Zustand oder den inaktiven Zustand vom Typ des elektronischen Schalters 214 (z. B. P-Kanal-MOSFET vs. N-Kanal-MOSFET) abhängen kann.
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Während des Betriebs kann der Busspannungsregler 108 in der Beispielimplementierung von das transiente Ereignis basierend auf der Überwachung eines oder mehrerer Betriebsparameter erkennen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Spannung über dem Eingangskondensator 114 (d. h. die gefilterte Busspannung), den Laststrom, das Ereignissignal von der Last 104, den durch den einen oder die mehreren Phasenwandler 204A-204C fließenden Strom (im Folgenden auch als Phasenstrom bezeichnet) oder die Spannung über dem Ausgangskondensator 206 (im Folgenden auch als Ausgangsspannung bezeichnet) oder Kombinationen davon. Weitere Einzelheiten zur Erkennung des transienten Ereignisses auf der Grundlage eines oder mehrerer Betriebsparameter werden in Verbindung mit beschrieben.
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Bei Erkennung des transienten Ereignisses kann der Busspannungsregler 108 den elektronischen Schalter 214 in einen AUS-Zustand versetzen. Der elektronische Schalter 214 kann, wenn er im AUS-Zustand betrieben wird, Strom durch das Impedanzelement 216 fließen lassen. Wie bereits erwähnt, ist die Impedanz des Impedanzelements 216 höher (in einigen Beispielen deutlich höher, z. B. um etwa das Zehnfache oder mehr) als die Impedanz der Induktivität 212. Daher ist eine Größe des Stroms, der durch die Schaltung mit variabler Impedanz 210 fließen kann, wenn der elektronische Schalter 214 im AUS-Zustand arbeitet, niedriger im Vergleich zu dem Strom, der durch die Schaltung mit variabler Impedanz 210 floss, wenn der elektronische Schalter 214 im EIN-Zustand arbeitete. Dementsprechend kann ein aus dem gemeinsamen Energiebus 110 gezogener Strom auf den Strom begrenzt sein, der durch das Impedanzelement 216 fließen kann, wenn der elektronische Schalter 214 im AUS-Zustand arbeitet. Vorteilhafterweise kann der Abfall der Busspannung minimiert werden, so dass die Busspannung innerhalb des vordefinierten Bereichs vom ersten Spannungspegel gehalten werden kann. Da die Busspannung innerhalb des vordefinierten Bereichs vom ersten Spannungspegel gehalten werden kann, kann die Leistung anderer an den gemeinsamen Energiebus 110 angeschlossener Verbraucher nicht beeinträchtigt werden.
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In ist ein Energieverwaltungssystem 300 gemäß einem weiteren Beispiel dargestellt. Das Energieverwaltungssystem 300 von kann repräsentativ für ein Beispiel des Energieverwaltungssystems 200 von sein und ist in vielen Aspekten dem Energieverwaltungssystem 200 ähnlich. Darüber hinaus kann das Energieverwaltungssystem 300 mehrere Komponenten enthalten, die den entsprechenden Komponenten des Energieverwaltungssystems 102 ähnlich sind und deren Beschreibung hier nicht wiederholt wird. Im Vergleich zum Leistungsmanagementsystem 200 von kann das Leistungsmanagementsystem 300 von den Eingangsleistungsfilter 302 mit einer Schaltung mit variabler Impedanz 304 enthalten, die ein Beispiel für die Schaltung mit variabler Impedanz 210 von darstellt. Die variable Impedanzschaltung 304 kann einen Widerstand 306 als Impedanzelement enthalten, der in ähnlicher Weise wie in beschrieben angeschlossen ist. Insbesondere ist der Widerstand 306 parallel zu der Reihenschaltung aus der Induktivität 212 und dem elektronischen Schalter 214 geschaltet. In einigen Beispielen können die Induktivität 212 und der Widerstand 306 so gewählt werden, dass eine Impedanz (d. h. ein Widerstand) des Widerstands 306 höher ist als eine Impedanz der Induktivität 212. Zum Beispiel kann die Impedanz des Widerstands 306 deutlich höher sein, zum Beispiel zehnmal oder mehr, als die Impedanz der Induktivität 212. Betriebsdetails des Busspannungsreglers 108 und des elektronischen Schalters 214 können die gleichen bleiben wie die des Power-Management-Systems 200.
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In ist eine grafische Darstellung 400 mit verschiedenen Signalen, die in einem Energieverwaltungssystem (z. B. dem Energieverwaltungssystem 300) gemessen werden, gemäß einem Beispiel abgebildet. Zur Veranschaulichung wird die grafische Darstellung 400 mit Bezug auf das Energieverwaltungssystem 300 von beschrieben. Wie zu erkennen ist, kann die Darstellung von auch auf die Energieverwaltungssysteme 102 von und das Energieverwaltungssystem 200 von angewendet werden, ohne den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken. In der grafischen Darstellung 400 kann eine X-Achse 402 die Zeit und eine Y-Achse 404 die Größe oder den Pegel verschiedener Signale darstellen. Ein durch eine durchgezogene Linie dargestelltes Signal ist z. B. der Laststrom (z. B. der von der Last 104 aufgenommene Strom), im Folgenden als Laststrom 406 bezeichnet. Darüber hinaus ist ein Signal, das durch eine kurz gestrichelte Linie dargestellt wird, ein vom Busspannungsregler 108 erzeugtes Steuersignal 408, das an die Schaltung mit variabler Impedanz 304 (112, oder 304) gesendet wird. Darüber hinaus ist ein Signal, das durch eine gestrichelte Linie dargestellt wird, eine gefilterte Busspannung 410, die über dem Eingangskondensator 114 gemessen wird. Zusätzlich ist ein Signal, das durch eine lang gestrichelte Linie dargestellt wird, eine Busspannung 412 auf dem Eingangsleistungsbus 110.
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Wie in der grafischen Darstellung 400 zu sehen ist, beginnt der Laststrom 406 zum Zeitpunkt T1 anzusteigen. Ein solcher Anstieg des Laststroms 406 kann vom Busspannungsregler 108 als transientes Ereignis erkannt werden und das Steuersignal 408 kann vom Busspannungsregler 108 aktiviert werden. Wie in der grafischen Darstellung 400 weiter zu sehen ist, folgt die gefilterte Busspannung 410 vor der Erkennung des transienten Ereignisses (d.h. vor dem Zeitpunkt T1) der Busspannung 412 mit konstanter oder nahezu konstanter Spannungsdifferenz. Insbesondere kann die Busspannung 412 vor dem Zeitpunkt T1 auf dem ersten Spannungsniveau gehalten werden. Wenn jedoch der Laststrom 406 ansteigt, beginnen sowohl die Busspannung 412 als auch die gefilterte Busspannung 410 zu sinken.
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In Übereinstimmung mit den Aspekten der vorliegenden Offenbarung aktiviert der Busspannungsregler 108 bei Erkennung des transienten Ereignisses das Steuersignal 408. Beispielsweise ändert sich ein Pegel des Steuersignals 408 zum Zeitpunkt T1 von einem niedrigen Pegel (d. h. inaktiven Zustand) zu einem hohen Pegel (aktiven Zustand). Wie bereits erwähnt, erhöht die Schaltung mit variabler Impedanz 112 als Reaktion auf die Aktivierung des Steuersignals 408 ihre Impedanz und drosselt den Stromfluss durch sie. Folglich beginnen sowohl die Busspannung 412 als auch die gefilterte Busspannung 410 zum Zeitpunkt T2 anzusteigen und können zum Zeitpunkt T3 einen stationären Zustand erreichen. In einem Beispiel kann der stationäre Pegel innerhalb des vordefinierten Bereichs des ersten Spannungspegels liegen. Ferner kann der Laststrom 406 zum Zeitpunkt T4 abzufallen beginnen, und dieser Abfall des Laststroms 406 wird vom Busspannungsregler 108 erkannt. Dementsprechend kann der Busspannungsregler 108 das Steuersignal 408 deaktivieren. Als Reaktion auf die Deaktivierung des Steuersignals 408 kann die Impedanz der Schaltung mit variabler Impedanz 112 verringert werden und die Busspannung 412 kann allmählich auf den ersten Spannungspegel zurückkehren.
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In ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein Verfahren 500 zur Steuerung der Spannung auf dem gemeinsamen Energiebus 110 (z. B. der Busspannung) gemäß einem Beispiel zeigt. In einigen Beispielen kann das Verfahren 500 von dem Busspannungsregler 108 durchgeführt werden. Zur Veranschaulichung wird das Verfahren 500 in Verbindung mit dem Energiemanagementsystem 102 von beschrieben. Es wird deutlich, dass das Verfahren 500 auch auf das Energieverwaltungssystem 200 von und das Energieverwaltungssystem 300 von anwendbar sein kann, ohne den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken. Das Verfahren 500 kann Verfahrensblöcke 502, 504 und 506 umfassen, die von einem prozessorbasierten System, z. B. dem Busspannungsregler 108, ausgeführt werden können. Insbesondere können die Operationen in den Verfahrensblöcken 502, 504 und 506 von der Verarbeitungsressource 116 durch Ausführen der in dem maschinenlesbaren Medium 118 gespeicherten Anweisungen 120 ausgeführt werden.
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In Block 502 kann der Busspannungsregler 108 einen oder mehrere Betriebsparameter überwachen. Signale, die einem oder mehreren dieser Betriebsparameter entsprechen, können vom Busspannungsregler 108 von entsprechenden Sensoren (z. B. Spannungs- und/oder Stromsensoren, nicht dargestellt) empfangen werden. Ferner kann der Busspannungsregler 108 in Block 504 eine Prüfung durchführen, um das transiente Ereignis zu erkennen, das einen Anstieg des Laststroms verursacht hat. In einigen Beispielen kann der Busspannungsregler 108 auf der Grundlage der im Block 502 überwachten Betriebsparameter feststellen, ob das transiente Ereignis vorliegt. Beispielsweise kann der Busspannungsregler 108 in Block 504 die Spannung am Eingangskondensator 114, den von der Last 104 aufgenommenen Laststrom, einen oder mehrere Phasenströme oder die Ausgangsspannung mit entsprechenden Schwellenwerten vergleichen, um festzustellen, ob das transiente Ereignis vorliegt.
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In einigen Beispielen kann der Busspannungsregler 108 feststellen, dass das transiente Ereignis aufgetreten ist, wenn die Spannung über dem Eingangskondensator 114 unter einen ersten Schwellenwert fällt. In einem anderen Beispiel kann der Busspannungsregler 108 feststellen, dass das transiente Ereignis aufgetreten ist, wenn die Ausgangsspannung unter einen zweiten Schwellenwert fällt. In einem weiteren Beispiel kann der Busspannungsregler 108 feststellen, dass das transiente Ereignis aufgetreten ist, wenn einer der Phasenströme einen dritten Schwellenwert überschreitet. Darüber hinaus kann der Busspannungsregler 108 in einem weiteren Beispiel feststellen, dass das transiente Ereignis aufgetreten ist, wenn der Laststrom einen vierten Schwellenwert überschreitet. Der erste Schwellenwert und der zweite Schwellenwert können Werte sein, die Spannungspegel darstellen; und der dritte Schwellenwert und der vierte Schwellenwert können Werte sein, die Strompegel darstellen. In einigen Beispielen können der erste, zweite, dritte und vierte Schwellenwert im Busspannungsregler 108 vordefiniert sein und sind im maschinenlesbaren Speicher 118 gespeichert. In bestimmten Beispielen können der erste, der zweite, der dritte und der vierte Schwellenwert durch den Administrator-Benutzer eines Systems (z. B. des Systems 100) angepasst werden. In bestimmten anderen Beispielen kann die Last 104 das Ereignissignal, das anzeigt, dass die Last 104 zu viel Strom zieht, an den Busspannungsregler 108 senden. Dementsprechend kann der Busspannungsregler 108 in einigen Beispielen feststellen, dass das transiente Ereignis aufgetreten ist, wenn das Ereignissignal von der Last 104 empfangen wird.
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Wenn das transiente Ereignis in Block 504 nicht erkannt wird, kann der Busspannungsregler 108 die Überwachung der Betriebsparameter in Block 502 fortsetzen und die Prüfung in Block 504 erneut durchführen. Wenn jedoch in Block 504 das transiente Ereignis erkannt wird, kann der Busspannungsregler 108 in Block 506 die Impedanz der Schaltung mit variabler Impedanz 112 ändern, um einen über die Schaltung mit variabler Impedanz 210 fließenden Eingangsstrom zu begrenzen und dadurch die Busspannung innerhalb des vordefinierten Bereichs vom ersten Spannungspegel zu halten. Beispielsweise kann der Busspannungsregler 108 die Schaltung mit variabler Impedanz 112 steuern, um deren Impedanz zu erhöhen, indem er das Steuersignal für die Schaltung mit variabler Impedanz 112 aktiviert. Als Reaktion auf ein aktives Steuersignal kann die Impedanz der Schaltung mit variabler Impedanz 112 von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert geändert werden, der höher als der erste Wert ist. Wenn die Impedanz der Schaltung mit variabler Impedanz 210 erhöht wird, kann die Schaltung mit variabler Impedanz 112 den Fluss des Stroms durch sie begrenzen. Folglich kann die Versorgung des Laststroms eingeschränkt werden. Vorteilhafterweise kann der Abfall der Busspannung minimiert werden, so dass die Busspannung innerhalb des vordefinierten Bereichs vom ersten Spannungspegel gehalten werden kann.
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ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 600 zur Steuerung der Busspannung gemäß einem anderen Beispiel darstellt. In einigen Beispielen kann das Verfahren 600 von dem Busspannungsregler 108 durchgeführt werden. Zur Veranschaulichung wird das Verfahren 600 in Verbindung mit dem Energiemanagementsystem 200 von beschrieben. Es wird deutlich, dass das Verfahren 600 auch auf das Energieverwaltungssystem 102 von und das Energieverwaltungssystem 300 von anwendbar sein kann, ohne den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken. Das Verfahren 600 kann Verfahrensblöcke 602, 604, 606, 608, 610 und 612 (im Folgenden gemeinsam als Blöcke 602-612 bezeichnet) umfassen, die von einem prozessorbasierten System, beispielsweise dem Busspannungsregler 108, ausgeführt werden können. Insbesondere können die Operationen in den Verfahrensblöcken 602-612 von der Verarbeitungsressource 116 durch Ausführen der auf dem maschinenlesbaren Medium 118 gespeicherten Anweisungen 120 ausgeführt werden.
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In Block 602 kann der Busspannungsregler 108 einen oder mehrere Betriebsparameter überwachen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf einen oder mehrere der gefilterten Busspannung, den Laststrom, das Ereignissignal von der Last 104, einen oder mehrere Phasenstrom(e) oder die Ausgangsspannung. Ferner kann der Busspannungsregler 108 in Block 604 eine Prüfung durchführen, um ein transientes Ereignis zu erkennen, das einen Anstieg des Laststroms verursacht hat. In einigen Beispielen kann der Busspannungsregler 108 auf der Grundlage der im Block 602 überwachten Betriebsparameter in ähnlicher Weise wie in Block 504 von beschrieben bestimmen, ob das transiente Ereignis vorliegt. Wenn das transiente Ereignis in Block 604 nicht erkannt wird, kann der Busspannungsregler 108 die Überwachung der Betriebsparameter in Block 602 fortsetzen und die Prüfung in Block 604 erneut durchführen. Wenn jedoch in Block 604 das transiente Ereignis erkannt wird, kann der Busspannungsregler 108 in Block 606 eine Impedanz der Schaltung mit variabler Impedanz 210 ändern, um einen über die Schaltung mit variabler Impedanz 210 fließenden Eingangsstrom zu begrenzen, wodurch die Busspannung innerhalb des vordefinierten Bereichs vom ersten Spannungspegel gehalten wird.
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Vor der Erkennung des transienten Ereignisses kann der Busspannungsregler 108 den elektronischen Schalter 214 in den EIN-Zustand versetzen. Der elektronische Schalter 214 kann, wenn er im EIN-Zustand betrieben wird, den Strom über die Induktivität 212 und den elektronischen Schalter 214 fließen lassen. Dementsprechend kann die Schaltung 210 mit variabler Impedanz eine erste Impedanz bieten, wenn der elektronische Schalter 214 im EIN-Zustand betrieben wird (d.h. eingeschaltet ist), die einer Impedanz der Induktivität 212 entsprechen kann (unter der Annahme, dass der elektronische Schalter 214 keine oder eine vernachlässigbare Impedanz hat).
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In einigen Beispielen kann das Ändern der Impedanz der Schaltung mit variabler Impedanz 210 in Block 606 das Betreiben des elektronischen Schalters 214 im AUS-Zustand durch den Busspannungsregler 108 in Block 608 beinhalten. Der elektronische Schalter 214 kann, wenn er im AUS-Zustand betrieben wird, einen Stromfluss durch ihn blockieren. Dementsprechend fließt ein Strom, der durch die Induktivität 212 und den elektronischen Schalter 214 floss (wenn der Schalter eingeschaltet war oder in einem EIN-Zustand betrieben wurde), nun durch das Impedanzelement 216. Insbesondere, wenn der elektronische Schalter 214 im AUS-Zustand (d.h. ausgeschaltet) betrieben wird, kann die Schaltung mit variabler Impedanz 210 eine zweite Impedanz aufweisen, die einer Impedanz des Impedanzelements 216 entsprechen kann. Wie bereits erwähnt, ist die Impedanz des Impedanzelements 216 höher (d.h. deutlich höher, z.B. um etwa das Zehnfache höher) als die Impedanz des Induktors 212. Daher ist eine Größe des Stroms, der durch die variable Impedanzschaltung 210 fließen kann, wenn der elektronische Schalter 214 im AUS-Zustand arbeitet, niedriger im Vergleich zu dem Strom, der durch die variable Impedanzschaltung 210 fließt, wenn der elektronische Schalter 214 im EIN-Zustand arbeitet. Dementsprechend kann der vom gemeinsamen Energiebus 110 entnommene Strom auf den Strom begrenzt sein, der durch die variable Impedanzschaltung 210 fließen kann, wenn der elektronische Schalter 214 im AUS-Zustand arbeitet.
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Weiterhin kann der Busspannungsregler 108 in einigen Beispielen in Block 610 eine weitere Prüfung durchführen, um festzustellen, ob das transiente Ereignis beendet wurde. Der Busspannungsregler 108 kann einen oder mehrere der Betriebsparameter überwachen, um festzustellen, ob das transiente Ereignis beendet wurde. Zum Beispiel kann der Busspannungsregler 108 in Block 610 einen oder mehrere der gefilterten Busspannung, des Laststroms, eines oder mehrerer Phasenströme, der Ausgangsspannung oder der Busspannung mit entsprechenden Schwellenwerten vergleichen, um festzustellen, ob das transiente Ereignis beendet wurde. Zum Beispiel kann der Busspannungsregler 108 feststellen, dass das transiente Ereignis beendet ist, wenn die Busspannung auf dem ersten Spannungspegel liegt. In einem anderen Beispiel kann der Busspannungsregler 108 feststellen, dass das transiente Ereignis beendet ist, wenn die gefilterte Busspannung mehr als ein fünfter Schwellenwert ist, der kleiner oder gleich dem ersten Spannungspegel ist. In einem weiteren Beispiel kann der Busspannungsregler 108 feststellen, dass das transiente Ereignis beendet ist, wenn die Ausgangsspannung größer als ein sechster Schwellenwert ist. In einem weiteren Beispiel kann der Busspannungsregler 108 feststellen, dass das transiente Ereignis beendet ist, wenn die Phasenströme unter einen siebten Schwellenwert sinken. Darüber hinaus kann der Busspannungsregler 108 in einem weiteren Beispiel feststellen, dass das transiente Ereignis beendet ist, wenn der Laststrom unter einen achten Schwellenwert sinkt. In einigen Beispielen kann der Busspannungsregler 108 feststellen, dass das transiente Ereignis beendet ist, wenn ein Ereignisendesignal von der Last 104 empfangen wird. Das Ereignisendesignal kann von der Last 104 (z. B. der Verarbeitungsressource) erzeugt werden, wenn der Laststrom auf einen normalen Wert zurückkehrt.
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Der fünfte Schwellenwert und der sechste Schwellenwert können Werte sein, die Spannungspegel darstellen; und der siebte Schwellenwert und der achte Schwellenwert können Werte sein, die Strompegel darstellen. In einigen Beispielen können der fünfte, sechste, siebte und achte Schwellenwert im Busspannungsregler 108 vordefiniert sein und sind im maschinenlesbaren Speicher 118 gespeichert. In bestimmten Beispielen können der fünfte, sechste, siebte und achte Schwellenwert durch den Administrator-Benutzer eines Systems (z. B. des Systems 100) angepasst werden.
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Wenn in Block 610 festgestellt wird, dass das transiente Ereignis nicht beendet wurde, kann der Busspannungsregler 108 die Prüfung in Block 610 erneut durchführen und dabei den elektronischen Schalter weiterhin im AUS-Zustand betreiben. Wenn jedoch festgestellt wird, dass das transiente Ereignis beendet ist, kann der Busspannungsregler 108 in Block 612 den elektronischen Schalter 214 im EIN-Zustand betreiben (z. B. den elektronischen Schalter 214 einschalten). Dementsprechend kann die Impedanz der Schaltung mit variabler Impedanz 210 zu der ersten Impedanz zurückkehren und ein normaler Betrieb der Schaltung mit variabler Impedanz 210 kann wieder aufgenommen werden.
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ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 700 zur Steuerung der Spannung auf einem gemeinsamen Energiebus (z. B. dem gemeinsamen Energiebus 110) gemäß einem anderen Beispiel darstellt. In einigen Beispielen kann das Verfahren 700 in vielen Aspekten dem Verfahren 600 von ähneln und wird von dem Busspannungsregler 108 durchgeführt. Im Vergleich zu dem Verfahren 600 kann der Busspannungsregler 108 in dem Verfahren 700 von ein zusätzliches Zeitmaß beim Betrieb des elektronischen Schalters 214 implementieren. Das Verfahren 700 kann die Verfahrensblöcke 702, 704, 706, 708, 710, 712, 714 und 716 (im Folgenden gemeinsam als Blöcke 702-716 bezeichnet) umfassen, die von der Verarbeitungsressource 116 durch Ausführen der in dem maschinenlesbaren Medium 118 gespeicherten Anweisungen 120 ausgeführt werden können. Die Blöcke 702, 704, 706, 708, 714 und 716 des Verfahrens 700 ähneln den Blöcken 602, 604, 606, 608, 610 bzw. 612 des Verfahrens 600 von , so dass die Beschreibung dieser Blöcke nicht wiederholt wird.
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In einigen Beispielen kann der Busspannungsregler 108 bei der Ausführung des Blocks 706 in Block 710 einen Timer beim Einschalten des elektronischen Schalters 214 (in Block 708) initiieren. Der Timer kann eine vorher festgelegte Zeit als Timeout-Wert haben. Der Timeout-Wert kann eine Dauer sein, für die das transiente Ereignis andauern kann, oder eine Zeit, die die Stromversorgung (nicht dargestellt) benötigt, um den gemeinsamen Energiebus 110 wiederherzustellen. In einigen Beispielen kann der Zeitüberschreitungswert vom Administrator-Benutzer eingestellt werden. In einigen Beispielen kann der Zeitüberschreitungswert vom Busspannungsregler 108 auf der Grundlage von Daten über die Dauer früherer transienter Ereignisse bestimmt werden. In einigen Beispielen kann der Busspannungsregler 108 den Time-Out-Wert auf eine durchschnittliche Dauer setzen, die allen vorherigen transienten Ereignissen entspricht. In bestimmten anderen Beispielen kann der Busspannungsregler 108 den Timeout-Wert auf eine durchschnittliche Dauer einstellen, die einer vordefinierten Anzahl von aufeinanderfolgenden vorherigen transienten Ereignissen entspricht (z. B. durchschnittliche Zeitdauer der letzten fünf transienten Ereignisse). Ferner kann in einigen Beispielen der Time-out-Wert vom Busspannungsregler 108 als die Zeit bestimmt werden, die die Stromversorgung zur Wiederherstellung des gemeinsamen Energiebusses 110 benötigen kann. Außerdem kann der Busspannungsregler 108 in Block 712 eine Prüfung durchführen, um festzustellen, ob der Zeitgeber den Timeout-Wert erreicht hat. Wenn in Block 712 festgestellt wird, dass der Zeitgeber den Zeitüberschreitungswert erreicht hat (d. h., der Zeitgeber ist abgelaufen), kann der Busspannungsregler 108 in Block 716 ein Verfahren durchführen (das später beschrieben wird). Wenn jedoch in Block 712 festgestellt wird, dass der Timer den Timeout-Wert noch nicht erreicht hat (d. h., der Timer ist noch nicht abgelaufen), kann der Busspannungsregler 108 in Block 714 eine weitere Prüfung durchführen, um festzustellen, ob das transiente Ereignis in ähnlicher Weise wie in Block 610 von beschrieben beendet worden ist.
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Wenn in Block 714 festgestellt wird, dass das transiente Ereignis nicht beendet wurde, kann der Busspannungsregler 108 erneut die Prüfung in Block 712 durchführen und dabei den elektronischen Schalter 214 weiterhin im AUS-Zustand betreiben. Wenn jedoch festgestellt wird, dass das transiente Ereignis beendet wurde, kann der Busspannungsregler 108 in Block 716 den elektronischen Schalter 214 im EIN-Zustand betreiben (z. B. den elektronischen Schalter 214 einschalten). Dementsprechend kann die Impedanz der Schaltung mit variabler Impedanz 210 zu der ersten Impedanz zurückkehren und ein normaler Betrieb der Schaltung mit variabler Impedanz 210 kann wieder aufgenommen werden.
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ist ein Blockdiagramm 800, das eine Verarbeitungsressource 802 und ein maschinenlesbares Medium 804 darstellt, das mit Beispielbefehlen zur Steuerung der Busspannung codiert ist, gemäß einem Beispiel. Das Blockdiagramm 800 kann repräsentativ für ein Beispiel des Busspannungsreglers 108 sein. Das maschinenlesbare Medium 804 kann nicht-transitory sein und wird alternativ als nicht-transitory maschinenlesbares Medium 804 bezeichnet. In einigen Beispielen kann auf das maschinenlesbare Medium 804 von der Verarbeitungsressource 802 zugegriffen werden. In einigen Beispielen kann die Verarbeitungsressource 802 ein Beispiel für die Verarbeitungsressource 116 des Busspannungsreglers 108 darstellen. Ferner kann das maschinenlesbare Medium 804 ein Beispiel für das maschinenlesbare Medium 118 des Busspannungsreglers 108 darstellen.
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Das maschinenlesbare Medium 804 kann ein beliebiges elektronisches, magnetisches, optisches oder anderes physikalisches Speichergerät sein, das Daten und/oder ausführbare Anweisungen speichern kann. Daher kann das maschinenlesbare Medium 804 z. B. ein RAM, ein EEPROM, ein Speicherlaufwerk, ein Flash-Speicher, eine CD-ROM und dergleichen sein. Wie hier im Detail beschrieben, kann das maschinenlesbare Medium 804 mit ausführbaren Anweisungen 806 und 808 zur Durchführung des in beschriebenen Verfahrens 500 kodiert sein. Obwohl nicht dargestellt, kann das maschinenlesbare Medium 804 in einigen Beispielen mit bestimmten zusätzlichen ausführbaren Anweisungen kodiert sein, um das Verfahren 600 von , das Verfahren 700 von und/oder andere vom Busspannungsregler 108 durchgeführte Operationen durchzuführen, ohne den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
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Die Verarbeitungsressource 802 kann ein physisches Gerät sein, z. B. eine oder mehrere CPUs, ein oder mehrere halbleiterbasierte Mikroprozessoren, eine oder mehrere GPUs, ASICs, FPGAs, andere Hardwaregeräte, die in der Lage sind, die im maschinenlesbaren Medium 804 gespeicherten Anweisungen 806, 808 abzurufen und auszuführen, oder Kombinationen davon. In einigen Beispielen kann die Verarbeitungsressource 802 die in dem maschinenlesbaren Medium 804 gespeicherten Anweisungen 806, 808 abrufen, dekodieren und ausführen, um zu bestimmen, ob die Busspannung gesteuert werden soll. In bestimmten Beispielen kann die Verarbeitungsressource 802 alternativ oder zusätzlich zum Abrufen und Ausführen der Anweisungen 806, 808 mindestens einen IC, eine andere Steuerlogik, andere elektronische Schaltungen oder Kombinationen davon enthalten, die eine Anzahl elektronischer Komponenten zum Ausführen der Funktionalitäten umfassen, die von dem Busspannungsregler 108 von ausgeführt werden sollen.
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Die Anweisungen 806 können, wenn sie von der Verarbeitungsressource 802 ausgeführt werden, die Verarbeitungsressource 802 veranlassen, das transiente Ereignis zu erkennen, das den Anstieg des Laststroms verursacht, der von einer Last 104 gezogen wird. Ferner können die Anweisungen 808, wenn sie von der Verarbeitungsressource 802 ausgeführt werden, die Verarbeitungsressource 802 veranlassen, als Reaktion auf die Erfassung des transienten Ereignisses eine Impedanz der Schaltung mit variabler Impedanz 112, 210 oder 304 zu ändern, um einen Eingangsstrom zu begrenzen, der über die Schaltung mit variabler Impedanz 112, 210 oder 304 fließt, wodurch die Spannung auf dem gemeinsamen Energiebus 110 innerhalb des vordefinierten Bereichs von dem ersten Spannungspegel gehalten wird.
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Obwohl in nicht dargestellt, kann das maschinenlesbare Medium 804 in einigen Beispielen Anweisungen enthalten, die, wenn sie von der Verarbeitungsressource 802 ausgeführt werden, die Verarbeitungsressource 802 veranlassen können, den elektronischen Schalter 214 in einem EIN-Zustand zu betreiben, wenn festgestellt wird, dass kein transientes Ereignis vorliegt (d.h. wenn die Busspannung innerhalb eines vordefinierten Bereichs von der ersten Spannung liegt). In einigen Beispielen kann das maschinenlesbare Medium 804 Anweisungen enthalten, die, wenn sie von der Verarbeitungsressource 802 ausgeführt werden, die Verarbeitungsressource 802 veranlassen können, den elektronischen Schalter 214 im AUS-Zustand zu betreiben, wenn ein transientes Ereignis erkannt wird. Wie bereits erwähnt, erhöht sich, wenn der elektronische Schalter 214 im AUS-Zustand arbeitet, eine Impedanz der Schaltung mit variabler Impedanz 112, 210, 302, was eine Verringerung des von der Schaltung mit variabler Impedanz 112, 210, 302 aufgenommenen Eingangsstroms verursachen kann. Vorteilhafterweise kann der Abfall der Busspannung minimiert werden und der Betrieb anderer an den gemeinsamen Energiebus 110 angeschlossener Verbraucher kann nicht beeinträchtigt werden. Darüber hinaus kann das maschinenlesbare Medium 804 in bestimmten Beispielen auch Befehle enthalten, die, wenn sie von der Verarbeitungsressource 802 ausgeführt werden, die Verarbeitungsressource 802 veranlassen können, den elektronischen Schalter 214 nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit (z. B. dem Timeout-Wert) ab dem Zeitpunkt der Erfassung des transienten Ereignisses vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand zu überführen.
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Während bestimmte Implementierungen oben gezeigt und beschrieben wurden, können verschiedene Änderungen in Form und Details vorgenommen werden. Beispielsweise können sich einige Merkmale und/oder Funktionen, die in Bezug auf eine Implementierung und/oder einen Prozess beschrieben wurden, auch auf andere Implementierungen beziehen. Mit anderen Worten: Prozesse, Merkmale, Komponenten und/oder Eigenschaften, die in Bezug auf eine Implementierung beschrieben wurden, können auch in anderen Implementierungen nützlich sein. Darüber hinaus ist zu beachten, dass die hier beschriebenen Systeme und Verfahren verschiedene Kombinationen und/oder Unterkombinationen der Komponenten und/oder Merkmale der verschiedenen beschriebenen Implementierungen umfassen können.
