DE10212164B4 - Aktiver Schaltungsschutz für ein geschaltetes Leistungsversorgungssystem - Google Patents

Aktiver Schaltungsschutz für ein geschaltetes Leistungsversorgungssystem Download PDF

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Abstract

Aktive Schutzschaltung (160) für ein MOSFET-isoliertes geschaltetes Leistungsversorgungssystem (100), wobei das System (100) eine erste Leistungsversorgung (112), die mit einem Knoten (130) über einen ersten Isolationsschalter (124) wirksam verbunden ist, und eine zweite Leistungsversorgung (114), die mit dem Knoten (130) über einen zweiten Isolations-Schalter (174) wirksam verbunden ist, aufweist, wobei die aktive Schutzschaltung (160) folgende Merkmale aufweist:
eine Leistungsversorgungs-Überwachungsschaltung (161), die eine erste Leistungsversorgungs-Ausgangsspannung (120) der ersten Leistungsversorgung (112) überwacht und ein erstes Ausgangssignal erzeugt, das anzeigt, ob die erste Leistungsversorgungs-Ausgangsspannung (120) von einem ersten vorausgewählten Spannungspegel um einen ersten vorausgewählten Betrag abweicht; und
eine Steuerung (162, 156, 196), die verschaltet ist, um den ersten Isolations-Schalter (124) und den zweiten Isolationsschalter (174) zu steuern, wobei die Steuerung (162, 156, 196) verschaltet ist, um das erste Ausgangssignal (120) zu empfangen und, wenn die erste Leistungsversorgungs-Ausgangsspannung (120) von dem ersten vorausgewählten Spannungspegel um den ersten vorausgewählten Betrag abweicht, um den...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf geschaltete Leistungsversorgungen, die mit einer gemeinsamen Last parallel geschaltet sind, und spezieller auf eine Schutzlogik, die den Schalt-Schaltungsaufbau schützt und verhindert, daß die momentan aktive Leistungsversorgung eines geschalteten Leistungsversorgungssystems entweder einen Stromgrenzzustand erreicht oder eine große Spannungsabweichung an der Last bewirkt.
  • Bei vielen elektronischen Schaltungsanwendungen sind mehrere Leistungsversorgungen parallel geschaltet, um eine gemeinsame Last während unterschiedlicher Betriebszeiten zu treiben. Ein Anwendungsbeispiel ist eine Vorrichtung, die einen Standby- oder „Schlaf"-Modus implementiert. Während des Standby-Modus könnte eine solche Vorrichtung eine Niederleistungs-Gleichstromversorgung, wie z. B. eine Batterie oder einen Gleichstrom-Gleichstromwandler verwenden, um den minimalen Schaltungsaufbau, der zum „Aufwecken" der Vorrichtung erforderlich ist, mit Leistung zu versorgen, und um beim Aufwachen auf eine Gleichstromversorgung einer höheren Leistung zu schalten, die die Stromanforderungen des funktionellen Schaltungsaufbaus unterstützt.
  • Bei geschalteten Leistungsversorgungssystemen werden Schaltungsvorrichtungen verwendet, um unterschiedliche Leistungsversorgungen zu schalten, um eine Leistung einer gemeinsamen Last aktiv zuzuführen. Diese Schaltungsvorrichtungen werden unter Verwendung einer reservierten Steuerlogik gesteuert, die nur einer Spannungsquelle erlaubt, der gemeinsamen Last Leistung zuzuführen. Bei vielen Anwendungen reagiert die Last sensible auf große Spannungsabweichungen. Folglich ist es wichtig, die Spannungsabweichung, die an der Last beobachtet wird, einzuschränken, auch wenn die Quelle der Leistung von einer Leistungsversorgung auf eine andere geschaltet wird.
  • Bei spannungsabweichungssensiblen Lasten wird die Wahl der Implementierung der Schaltvorrichtungen zu einer wichtigen Angelegenheit. Schaltrelais schalten zu langsam, um strikte Einschränkungsanforderungen an die Spannungsabweichung zu erfüllen, wenn sie alleine verwendet werden. Die Schaltungsleistung kann durch Verwendung von sehr großen Kondensatoren verbessert werden. Dies erhöht jedoch die Ausgaben und Größe des Gesamtsystems.
  • Analogschalter sind ebenfalls eine schlechte Wahl für spannungsabweichungssensible Lasten. Analogschalter sind durch einen hohen internen Widerstand gekennzeichnet, der einen Spannungsabfall an der Last erzeugen kann, der größer als die zulässige Spannungsabweichung während eines Normalbetriebs ist.
  • Seit kurzem werden N-Kanal-MOSFETs verwendet, um zwischen mehreren unterschiedlichen Leistungsversorgungen zu schalten, um eine gemeinsame Last aktiv mit Leistung zu versorgen. Bei einer solchen Schaltanordnung sind die MOSFETs verbunden, wobei ihre Drain-Anschlüsse an der Last miteinander verbunden sind und ihre jeweiligen Sourcen mit dem Ausgang ihrer jeweiligen Leistungsversorgungen verbunden sind.
  • Gemäß der hierin verwendeten Terminologie wird, wenn ein MOSFET-Schalter, der einer speziellen Leistungsversorgung zugeordnet ist, AUS geschaltet wird, um seine jeweilige Leistungsversorgung von der Last zu isolieren, die jeweiligen Leistungsversorgung als eine „isolierte Leistungsversorgung" bezeichnet. Wenn der MOSFET-Schalter EIN geschaltet wird, um seine jeweilige Leistungsversorgung mit der Last zu verbinden, wird die jeweilige Leistungsversorgung hierin als eine „aktive Leistungsversorgung" bezeichnet.
  • Fachleute werden darauf hingewiesen, daß bei einem geschalteten Leistungsversorgungssystem alle Leistungsversorgungen, die mit der Last schaltbar verbunden sind, weiterhin im EIN-Zustand mit Leistung versorgt bleiben. Folglich kann sie, obwohl eine isolierte Leistungsversorgung von der Last isoliert ist, an ihrem Ausgang immer noch Leistung liefern.
  • Aufgrund seiner Konstruktion ist ein N-Kanal-MOSFET durch eine Intrinsic-Body-Diode über der Source und dem Drain gekennzeichnet. Spezieller ist die Anode der Intrinsic-Body-Diode am Source-Knoten verbunden, und die Kathode ist am Drain-Knoten verbunden. Bei der soeben beschriebenen MOSFET-Anordnung, bei der die Drains von jedem Schalt-MOSFET miteinander verbunden sind, sind die Kathoden der Intrinsic-Body-Dioden in den MOSFETs miteinander verbunden. Diese Entwurfskonfiguration erzeugt das Auftreten einer Verwendung von ODER-Verknüpfungs-Dioden. Die Spannungsquellen-Ausgangssignale müssen sich innerhalb eines Diodenabfalls (annäherungsweise 0,6 Volt) voneinander befinden, weil, wenn die Ausgangsspannung einer isolierten Leistungsversorgung größer als ein Diodenabfall einer aktiven Leistungsversorgung ist, diesselbe die Intrinsic-Body-Diode im zugeordneten MOSFET-Schalter der isolierten Leistungsversorgung in Durchlaßrichtung vorspannen und auch an die Last Leistung liefern wird. Folglich, wenn die Ausgangsspannungen von jeder der Leistungsversorgungen sich nicht innerhalb eines Diodenabfalls voneinander befinden, werden ihr zugeordneten MOSFET-Schalter keine Trennung liefern, selbst wenn ein MOSFET-Schalter ein- und der andere ausgeschaltet ist. Spezieller wird die Leistungsversorgung mit einer Ausgangsspannung, die größer als ein Diodenabfall einer anderen Leistungsversorgung ist, Strom an die Last liefern, selbst wenn ihr MOSFET-Schalter durch die Durchlaßvorspannung, die durch die Spannungsdifferenz über der Intrinsic-Body-Diode ihres Schalters erzeugt wird, ausgeschaltet ist.
  • Selbst wenn sich die Ausgangsspannungen von jeder geschalteten Leistungsversorgung innerhalb eines Diodenabfalls voneinander befinden, bewirkt ein Ausfall der aktiven Leistungsversorgung eine Durchlaßvorspannung der Intrinsic-Body-Diode des Isolationsschalters der isolierten Leistungsversorgung, wodurch bewirkt wird, daß die isolierte Leistungsversorgung direkt an die ausgefallene Leistungsversorgung die Leistung liefert. Die aktive Leistungsversorgung kann dann in die Stromgrenze gehen. Wenn die aktive Leistungsversorgung weiterhin in der Stromgrenze arbeiten darf, kann sie schließlich den MOSFET-Schalter der isolierten Leistungsversorgung aufgrund der exzessiven Verlustleistung in ihrer Intrinsic-Body-Diode beschädigen.
  • Daher besteht ein Bedarf, die MOSFET-Isolationsschalter in einem MOSFET-geschalteten Leistungsversorgungssystem zu schützen, wenn in einer der Leistungsversorgungen ein Ausfall auftritt. Es besteht ebenfalls ein Bedarf, die verbleibenden, nicht fehlerhaften Leistungsversorgungen zu schützen, um sicherzustellen, daß die verbleibenden Leistungsversorgungen und daher die Last, sich weiterhin innerhalb der spezifizierten Toleranzgrenzen befinden.
  • Aus der EP 0 954 081 A2 sind eine aktive Schutzschaltung und ein Verfahren zum Schutz eines MOSFET-isolierten geschalteten Leistungsversorgungssystems bekannt. Das System hat zwei Leistungsversorgungen. Eine erste Leistungsversorgung ist mit einem Knoten über einen ersten Isolationsschalter verbunden. Eine zweite Leistungsversorgung ist mit dem Knoten über einen zweiten Isolationsschalter verbunden. Das System umfasst eine Überwachungsschaltung für eine Ausgangsspannung der ersten Leistungsversorgung, welche anspricht, wenn diese von einem vorausgewählten Spannungspegel um einen bestimmten Betrag abweicht. Das System umfasst ferner eine Steuerschaltung, die bei Abweichung des ersten Spannungspegels um den vorgegebenen Betrag die Isolationsschalter ansteuert, um den ersten Isolationsschalter auszuschalten und um den zweiten Isolationsschalter einzuschalten.
  • Ähnliche aktive Schutzschaltungen sind aus der JP 07170676 A , aus der US 4,788,450 und aus der DE 38 16 944 A1 bekannt.
  • Aus der US 5,654,859 A sowie aus der US 5,945,816 A sind Isolationsschalter für Leistungsversorgungssysteme bekannt, die bei der Detektion eines Rückstroms abschalten.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und Verfahren zu schaffen, die einen zuverlässigen Schutz von MOSFET-Isolations-Schaltern und Leistungsversorgungen in einem MOSFET-geschalteten Leistungsversorgungssystem gegen Überschreiten der Toleranzgrenzen und gegen Rückströme ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung löst die Probleme des Stands der Technik, indem sie verhindert, daß die aktive Leistungsversorgung eines geschalteten Leistungsversorgungssystems einen Stromgrenzezustand erreicht oder eine große Spannungsabweichung an ihrem Ausgang und an der Last bewirkt. Die Erfindung schützt die Schalt-Schaltungskomponente davor, beschädigt zu werden. Die Erfindung stellt ebenfalls sicher, daß das System weiterhin ohne Unterbrechung läuft, selbst wenn in der aktiven Leistungsversorgung, die momentan die Last mit Leistung versorgt, ein Ausfall auftritt.
  • Gemäß der Erfindung arbeitet eine aktive Schutzschaltung, um das Schalten der MOSFET-Isolationsschalter zu steuern. Eine Überwachungsschaltung arbeitet, um den Isolationsschalter der momentan aktiven Leistungsversorgung abzutasten und abzuschalten, wenn sie einen Rückwärtsstrom, der durch den Schalter fließt, erfaßt. Gleichzeitig empfängt eine Steuerung einen Hinweis, daß sich die aktive Leistungsversorgung außerhalb der Spezifikation befindet und verschaltet die Systemspannungsquelle aktiv mit der anderen Leistungsversorgung. Die Steuerung stellt aktiv sicher, daß der Isolationsschalter der fehlerhaften Leistungsversorgung ausgeschaltet bleibt, bis sie anderes bestimmt.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen.
  • 1 ein schematisches Blockdiagramm eines geschalteten Leistungsversorgungssystems, das eine aktive Schutzschaltung gemäß der Erfindung umfaßt;
  • 2 ein Betriebsflußdiagramm eines exemplarischen Ausführungsbeispiels des Verfahrens der Erfindung;
  • 3 ein schematisches Blockdiagramm, das ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
  • 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines dualen Leistungsversorgungssystems 100, das eine Schaltsteuerlogik, die gemäß der Erfindung implementiert ist, aufweist. Das System 100 umfaßt eine erste und eine zweite Leistungsversorgung 112 und 114, die wirksam mit einer gemeinsamen Last 110 parallel geschaltet ist, die elektronische Bauteile aufweist. Die erste Leistungsversorgung 112 liefert an einem Ausgang 120 Leistung. In ähnlicher Weise liefert die zweite Leistungsversorgung 114 an einem Ausgang 170 Leistung. Ein Paar von Isolationsschaltern 124 und 174 ist wirksam zwischen den jeweiligen Leistungsversorgungen 112 und 114 geschaltet, wobei beide mit Ausgängen versehen sind, die mit der gemeinsamen Last 110 am Knoten 130 verbunden sind. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben ist, sind die Ausgänge der ersten Leistungsversorgung 112 und der zweiten Leistungsversorgung 114 wirksam miteinander parallel geschaltet, jedoch können sie durch Betrieb der Isolationsschalter 124 und 174 voneinander isoliert werden.
  • Speziell der erste Isolationsschalter 124 (der manchmal als der erste Isolations-MOSFET bezeichnet wird) weist einen Eingang (Source S), der mit dem Ausgang 120 der ersten Leistungsversorgung 112 verbunden ist, einen Ausgang (Drain D) der mit der gemeinsamen Last 110 am Knoten 130 verbunden ist, und eine Steuerung (Gate G) auf, die die wirksame Verbindung der ersten Leistungsversorgung 112 mit dem Knoten 130 ermöglicht oder nicht ermöglicht. In ähnlicher Weise weist der zweite Isolationsschalter 174 (der manchmal als der zweite Isolations-MOSFET bezeichnet wird) einen Eingang (Source S), der mit dem Ausgang 170 der zweiten Leistungsversorgung 114 verbunden ist, einen Ausgang (Drain D), der mit der gemeinsamen Last 110 am Knoten 130 verbunden ist, und eine Steuerung (Gate G) auf, die die wirksame Verbindung der zweiten Leistungsversorgung 114 mit dem Knoten 130 ermöglicht oder nicht ermöglicht.
  • Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind der erste und der zweite Isolationsschalter 124, 174 jeweils mit einem N-Kanal-MOSFET implementiert, der eine Intrinsic-Body-Diode aufweist. Durch Verbinden der Drains des ersten und des zweiten Isolations-MOSFETs 124, 174 liefert die Intrinsic-Diode in jedem MOSFET die Funktionalität einer Dioden-ODER-Verknüpfungs-Anordnung, um eine Isolation zu den Ausgängen zu liefern, wie nachstehend ausführlich beschrieben ist. Speziell die Source S des ersten Isolations-MOSFET 124 ist mit dem Ausgang 120 der ersten Leistungsversorgung 112 elektrisch verbunden, und sein Drain D ist mit der Last am Knoten 130 verbunden. Der Drain-zu-Source-Strom IDS im ersten Isolations-MOSFET 124 ist zwischen einem EIN-Modus und einem AUS-Modus durch Anwendung einer Vorspannung am Gate schaltbar. Im EIN-Modus fließt der Strom von der Source zum Drain, und eine Spannung, die dem Stromfluß entspricht, wird zwischen der Source S und dem Drain D erzeugt. Wie nachstehend ausführlich beschrieben ist, wird diese Spannung verwendet, um den Stromfluß einschließlich der Richtung des Stromflusses durch den ersten Isolations-MOSFET 124 zu bestimmen. Wie im Hintergrundabschnitt beschrieben ist, weist ein N-Kanal-MOSFET eine Intrinsic-Body-Diode auf, die zwischen der Source und dem Drain arbeitet, wobei die Anode der Diode mit der Source verbunden ist, und die Kathode mit dem Drain verbunden ist. Die Intrinsic-Body-Diode des ersten Isolations-MOSFETs 124 dient dazu, die erste Leistungsversorgung 112 vom Knoten 130 zu isolieren, wenn die Spannung am Ausgang 120 weniger als einen Diodenabfall beträgt, der größer als die am Knoten 130 anliegende Spannung ist.
  • Der Betrieb des zweiten Isolationsschalters 174 ist ähnlich dem des ersten Isolationsschalters 124, jedoch isoliert er die zweite Leistungsversorgung 114 vom Knoten 130, wenn die Spannung am Ausgang 170 weniger als einen Diodenabfall beträgt, der größer als die am Knoten 130 anliegende Spannung ist.
  • Eine erste Überwachungsschaltung 116 ist wirksam zwischen dem Eingang S und dem Ausgang D des ersten Isolationsschalters 124 geschaltet, um die Steuerung des ersten Isolationsschalters 124 zu liefern, und daher die wirksame Verbindung der ersten Leistungsversorgung 112 mit dem Knoten 130.
  • Die erste Überwachungsschaltung 116 umfaßt einen ersten Differenzverstärker 140 und einen ersten Spannungskomparator 150. Der nicht invertierende Eingang 142 des ersten Differenzverstärkers 140 ist mit der Source S des ersten Isolations-MOSFET 124 elektrisch verbunden, und der invertierende Eingang 144 ist mit dem Drain D des ersten Isolations-MOSFET 124 elektrisch verbunden. Es wird darauf hingewiesen, daß andere Bauteile, die in 1 nicht gezeigt sind, dem ersten Differenzverstärker 140 zugeordnet sein können. Der erste Differenzverstärker 140 dient dazu, den Spannungsabfall zwischen der Source S und dem Drain D des ersten Isolations-MOSFET 124 zu messen. Es wird darauf hingewiesen, daß die Verwendung eines Differenzverstärker, um eine Spannung zu messen, ausschließlich veranschaulichenden Zwecken dient, und daß andere Spannungsmeßvorrichtungen verwendet werden können, um den Spannungsabfall zwischen der Source und dem Drain des ersten Isolations-MOSFET 124 zu messen. Der Ausgang des ersten Differenzverstärkers 140 ist mit dem nicht invertierenden Eingang 151 eines ersten Spannungskomparators 150 über eine Leitung 152 elektrisch verbunden. Eine vorausgewählte Spannung VREF wird in den invertierenden Eingang 153 des ersten Spannungskomparators 150 eingegeben. Der erste Spannungskomparator 150 vergleicht das Ausgangssignal des ersten Differenzverstärkers 140 mit der vorausgewählten Spannung VREF. Der Ausgang des ersten Spannungskomparators 150 ist mit dem Gate des ersten Isolations-MOSFET 124 über eine Leitung 154 elektrisch verbunden. Es wird darauf hingewiesen, daß andere elektronische Bauteile, die in 1 nicht gezeigt sind, dem ersten Spannungskomparator 150 zugeordnet sein können.
  • Bei der Beschreibung der Verbindungen mit der zweiten Leistungsversorgung 114, die nun folgt, ist eine zweite Überwachungsschaltung 118 wirksam zwischen den Eingang S und den Ausgang D des zweiten Isolationsschalters 174 geschaltet, um die Steuerung des zweiten Isolationsschalters 174 zu liefern, und daher die wirksame Verbindung der zweiten Leistungsversorgung 114 mit dem Knoten 130.
  • Die zweite Überwachungsschaltung 118 umfaßt einen zweiten Differenzverstärker 180 und einen zweiten Spannungskomparator 190. Der nicht invertierende Eingang 182 des zweiten Differenzverstärkers 180 ist mit der Source S des zweiten Isolations-MOSFETs 174 elektrisch verbunden, und der invertierende Eingang 184 ist mit dem Drain D des zweiten Isolations-MOSFETs 174 elektrisch verbunden. Der zweite Differenzverstärker 180 dient dazu, den Spannungsabfall zwischen der Source und dem Drain des zweiten Isolations-MOSFETs 174 zu messen. Es wird darauf hingewiesen, daß die Verwendung des zweiten Differenzverstärkers 180 ausschließlich zu veranschaulichenden Zwecken dient und daß andere Spannungsmeßvorrichtungen verwendet werden können, um den Spannungsabfall zwischen der Source und dem Drain des zweiten Isolations-MOSFETs 174 zu messen. Es wird ebenfalls darauf hingewiesen, daß andere Bauteile, die nicht gezeigt sind, dem zweiten Differenzverstärker 180 zugeordnet sein können. Der Ausgang des zweiten Differenzverstärkers 180 ist mit dem nicht invertierenden Eingang 191 des zweiten Spannungskomparators 190 mittels einer Leitung 192 elektrisch verbunden. Die vorausgewählte Spannung VREF wird in den invertierenden Eingang 193 des zweiten Spannungskomparators 190 eingegeben. Der zweite Spannungskomparator 190 vergleicht das Ausgangssignal des zweiten Differenzverstärkers 180 mit der vorausgewählten Spannung VREF. Der Ausgang des ersten Spannungskomparators 190 ist mit dem Gate des zweiten Isolations-MOSFETs 174 über eine Leitung 194 elektrisch verbunden. Es wird darauf hingewiesen, daß andere elektronische Bauteile, die in 1 nicht gezeigt sind, dem zweiten Spannungskomparator 190 zugeordnet sein können.
  • Bei einem geschalteten Leistungsversorgungssystem ist es normalerweise wünschenswert, daß nur die eine oder die andere der Leistungsversorgungen 112, 114 die Last zu einem beliebigen Zeitpunkt bei Normalbetrieb mit Leistung versorgt. Angenommen, daß z. B. die Last 110 eine Vorrichtung ist, die einen Standby- oder „Schlaf-Modus" umfaßt, der ei ne Niederleistungs-Batterie oder einen Gleichstrom-Gleichstromwandler als die erste Leistungsversorgung 112 nutzt, um +3,3 Volt an den Schaltungsaufbau (in der Last 110, die jedoch nicht gezeigt ist) zu liefern, der überwacht, wann die Vorrichtung aufzuwecken ist, und der die Aufweckfunktionen ausführt. Bei diesem Beispiel ist eine der Funktionen, die durch die Aufweckfunktion ausgeführt wird, daß die aktive Leistungsquelle von der ersten Niederleistungs-Leistungsversorgung 112 zu einer zweiten Hochleistungs-Leistungsversorgung 114 geschaltet wird, um die Leistungsanforderungen der voll funktionierenden Last 110 zu erfüllen. Folglich ist es während des ordnungsgemäßen Normalbetriebs wünschenswert, daß nur die eine oder die andere der Leistungsversorgungen 112, 114 die Last 110 zu einem beliebigen Zeitpunkt mit Leistung versorgt. Wenn jedoch bei der momentan aktiven Leistungsversorgung ein Fehler auftritt, dann schaltet die aktive Schutzschaltung der Erfindung, die nachstehend beschrieben ist, die momentane aktive Versorgung von der fehlerhaften Leistungsversorgung auf die verbleibende gute Leistungsversorgung.
  • 2 ist ein Flußdiagramm, daß ein exemplarisches Ausführungsbeispiel der Verfahren der Erfindung darstellt. Wie dargestellt ist, ist beim Einschalten, wie in Schritt 202 gezeigt ist, eine der Leistungsversorgungen mit der Last wirksam verbunden, um die Last 110 aktiv mit Leistung zu versorgen, und die anderen Leistungsversorgungen sind von der Last isoliert oder ausgeschaltet. Der Systemstatus wird dann überwacht 204, wobei die Überwachung der Ausgangsspannung der aktivierten Leistungsversorgung (Schritt 204A), die Überwachung des Rückwärtsstroms im Isolationsschalter der aktiven Leistungsversorgung (Schritt 204B) und die Überwachung des anderen Systemsstatus, wie z. B. des Systemmodus („Sleep" gegenüber Aufwachen) (Schritt 204C), eingeschlossen ist. Wenn eine Statusveränderung im Systemmodus erfaßt wird (z. B., daß das System aufwachen soll), wie sie in Schritt 206C erfaßt wird, wird die momentan aktive Leistungsversorgung von der Last durch AUS-Schalten 208 des Isolationsschalters der aktiven Leistungsversorgung isoliert, und eine der verbleibenden guten Leistungsversorgungen wird mit der Last wirksam verbunden, um die Last aktiv mit Leistung zu versorgen, indem der Isolationsschalter einer ausgewählten verbleibenden guten Leistungsversorgung EIN-geschaltet wird 210.
  • Wenn bei der Ausgangsspannung der aktiven Leistungsversorgung ein Ausfall auftritt, wie er bei Schritt (206A) erfaßt wird, oder wenn ein Rückwärtsstrom im Isolationsschalter 174 der aktiven Leistungsversorgung 114 erfaßt wird, wie er bei Schritt (206B) erfaßt wird, wird der Isolationsschalter der aktiven Leistungsversorgung AUS-geschaltet, um den Rückwärtsstrom zu blockieren, daß dieser nicht zur aktiven Leistungsversorgung fließt, und der Isolationsschalter einer ausgewählten verbleibenden guten Leistungsversorgung wird EIN-geschaltet um der ausgewählten Leistungsversorgung zu ermöglichen, die Last aktiv mit Leistung zu versorgen.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 1 wird nun die aktive Schutzschaltung der Erfindung, die bei 160 gezeigt ist, ausführlich beschrieben. Speziell bei dem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel ist die aktive Schutzschaltung 160 mit den Steuerleitungen 154 und 194 verbunden, und daher mit den Gates G der ersten und zweiten Isolations-MOSFETs 124 und 174. Bei dem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel weist die aktive Schutzschaltung 160 eine Steuerung 162 auf, die als eine Zustandsmaschine (nicht gezeigt) in einem frei programmierbaren Gatter-Array (FPGA; FPGA = Field Programmable Gate Array) implementiert ist. Eine Leistungsversorgungs-Überwachungsschaltung 161 überwacht die Spannungen an den Ausgängen 120 und 170 und gibt (ein) Statussignal(e) 163 aus, das anzeigt/die anzeigen, ob sich die eine oder die andere der Spannungen an den Ausgängen 120, 170 der Leistungsversorgungen 112, 114 außerhalb der Spezifikation befindet. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel steht die Spezifikation für +3,3 Volt plus oder minus einen vorausgewählten Toleranzbetrag. Die Steuerung 162 empfängt die Statussignale 163. Die Steuerung 162 kann auch andere Systemstatus-Informationssignale, wie z. B. ein Aufwachsignal 164, daß verwendet werden kann, um zu bestimmen, wann die Leistungsversorgungsquellen während des Normalbetriebs geschaltet werden sollen, empfangen. Es wird darauf hingewiesen, daß andere Systemstatussignale, die in 1 nicht gezeigt sind, in die Steuerung 162 eingegeben werden können, um dadurch zum Steuern der Isolationsschalter 124, 174 verwendet werden zu können.
  • Bei dem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel erzeugt die Steuerung 162 ein Ausgangssignal auf der Leitung 165, das verwendet wird, um eine erste Steuerschaltvorrichtung 156 zu steuern. Die erste Steuerschaltvorrichtung 156 weist einen Eingang (Source S), der mit einer Niederspannungs-Quelle (z. B. Masse) verbunden ist, einen Ausgang (Drain D), der mit dem Ausgang des Komparators 150 und einem Steuereingang G des ersten Isolations-MOSFETs 124 verbunden ist, und einen Steuereingang (Gate G) die durch die Steuerung 162 auf der Leitung 165 gesteuert wird, auf. Wie nachstehend ausführlich beschrieben wird, liefert die erste Steuerschaltvorrichtung 156 einen Mechanismus für die Steuerung 162, um die Isolationsschalter 124, 174 von der Steuerung 162 EIN- oder AUS auszuschalten.
  • Die aktive Schutzschaltung 160 kann ferner eine zweite Steuerschaltvorrichtung 196 aufweisen. Bei der zweiten Steuerschaltvorrichtung 196 ist die Source S mit einer Niedrig-Spannungs-Quelle (z. B. Masse) verbunden, und ihr Drain D ist mit der Leitung 194 verbunden (und daher mit dem Gate G des zweiten Isolations-MOSFETs 174). Das Gate G der zweiten Steuerschaltvorrichtung 196 ist mit dem Drain D der ersten Steuerschaltvorrichtung 156 verbunden, die wiederum durch die Steuerung 162 auf der Leitung 165 gesteuert wird. Die erste Steuerschaltvorrichtung 156 und eine zweite Steuerschaltvorrichtung 196 steuern den ersten und den zweiten Isolations-MOSFET 124 und 174 derart, daß beide Schalt-Isolations-MOSFETs 124, 174 nicht gleichzeitig EIN- geschaltet werden.
  • Bei der Erläuterung des Betriebs der aktiven Schutzschaltung geht man von folgenden Annahmen aus: (1) Beim Einschalten des Systems werden beide Leistungsversorgungen 112, 114 anfänglich eingeschaltet. (2) Während des Normalbetriebs liefert nur eine Leistungsversorgung 112, 114 auf einmal aktiv Leistung an die Last. (3) Das System wird beim Einschalten zuerst in einen Standby-Modus versetzt, der die erste Leistungsversorgung 112 nutzt und später auf die Verwendung der zweiten Leistungsversorgung 114 schaltet, wenn eine volle Funktionsfähigkeit erforderlich ist. Beim Betrieb, beim Einschalten des Systems gibt die Steuerung 162 auf der Leitung 165 eine Niedrig-Spannung aus. Während der ersten Momente des Einschaltverfahrens, stellt ein Pull-Down-Widerstand 155 sicher, daß die Leitung 165 auf einen tiefen Zustand gezogen wird. Folglich wird die erste Steuerschaltvorrichtung 156 AUS-geschaltet, was die Leitung 154 von der Source S (Masse) der ersten Steuerschaltvorrichtung 154 isoliert. Die Leitung 154 wird durch den Pull-Up-Widerstand 164 auf einen hohen Zustand gezogen, der den ersten Isolations-MOSFET 124 EIN-schaltet. Beim Einschalten des Systems wird die zweite Steuerschaltvorrichtung 196 ebenfalls EIN-geschaltet, da die Leitung 154 durch den Pull-Up-Widerstand 164 auf VCC gezogen wird, wodurch die Leitung 194 auf einen tiefen Zustand gezogen wird und sichergestellt wird, daß der zweite MOSFET-Isolationsschalter 174 AUS-geschaltet ist.
  • Folglich liefert die erste Leistungsversorgung 112 beim Einschalten des Systems aktiv Leistung an die Last 110, während die zweite Leistungsversorgung 114 von der Last isoliert ist. Während dieses Zustands weist die Source des ersten Isolations-MOSFETs 124 eine Spannung von +3,3 Volt auf, die am nicht invertierenden Eingang 142 des ersten Differenzverstärkers 140 anliegt. Die Spannung an der Source S ist etwas höher als die Spannung an der Drain D, was bedeutet, daß der Strom von der ersten Leistungsversorgung 112 zu Last 110 fließt. Folglich liegen näherungsweise +3,3 Volt am nicht invertierenden Eingang 142 des Differenzverstärkers 140 an und eine etwas geringere Spannung liegt am invertierenden Eingang 144 des Differenzverstärkers 140 an. Die Verstärkung des ersten Differenzverstärkers 140 wird vorausgewählt, so daß er in der Lage ist, die kleine Spannungsdifferenz zwischen der Source S und dem Drain D des ersten Isolations-MOSFETs 124 zu messen. Die Verstärkung des ersten Differenzverstärkers 140 ist ebenfalls hoch genug, um zu bewirken, daß das Ausgangssignal des ersten Differenzverstärkers 140 höher als die Spannung VREF ist, wenn eine leichte Spannungsdifferenz zwischen der Source S und dem Drain D des ersten Isolations-MOSFETs 124 gemessen wird. Folglich behält der erste Spannungskomparator 150 eine hohe Spannung auf der Leitung 154 bei und daher am Gate G des ersten Isolations-MOSFETs 124, was den ersten Isolations-MOSFET 124 EIN-geschaltet hält.
  • Während des Zeitraums, in dem die erste Leistungsversorgung 112 das System aktiv mit Leistung versorgt, ist die zweite Leistungsversorgung 114 von der Last isoliert. Weil jedoch die zweite Leistungsversorgung 114 eingeschaltet ist, liegen näherungsweise +3,3 Volt am nicht invertierenden Eingang 182 des Differenzverstärkers 180 an. Wie vorstehend erläutert wurde, steht am Knoten 130 eine leicht geringere Spannung an, die durch die erste Leistungsversorgung 112 geliefert wurde, und diese leicht geringere Spannung liegt am invertierenden Eingang 184 des Differenzverstärkers 180 an. Infolge dessen gibt der zweite Differenzverstärker 180 eine hohe Spannung auf der Leitung 192 aus. Die hohe Spannung, die durch den Differenzverstärker 180 ausgegeben wird, wird mit der positiven Referenzspannung VREF durch den zweiten Spannungskomparator 190 verglichen, was bewirkt, daß auf die Leitung 194 eine hohe Spannung ausgegeben wird. Weil sich jedoch die zweite Steuerschaltvorrichtung 196 im EIN-Zustand befindet, wird die Leitung 194 auf eine niedrige Spannung gezogen. Die niedrige Spannung auf der Leitung 194 liegt am Gate G des zweiten Isolationsschalters 174 an, wodurch sichergestellt wird, daß sie im AUS-Zustand verbleibt, und daß die zweite Leistungsversorgung 114 von der Last 110 isoliert ist. Die Intrinsic-Body-Diode des zweiten Isolations-MOSFETs 174 blockiert den Strom von der ersten Leistungsversorgung 112 und verhindert, daß dieser in die zweite Leistungsversorgung 114 fließt, um die Isolation zu erzeugen.
  • Wenn aus irgend einem Grund (z. B. wenn die Vorrichtung aus einem Standby-Modus in einen vollen Funktionsfähigkeitsmodus schaltet) die Source der Leistung von der ersten Leistungsversorgung 112 zur zweiten Leistungsversorgung 114 geschaltet werden soll, legt die Steuerung 162 eine hohe Spannung auf die Leitung 165, die am Gate G der ersten Steuerschaltvorrichtung 156 anliegt. Folglich wird die erste Steuerschaltvorrichtung 156 EIN-geschaltet, wodurch dem Strom ermöglicht wird, durch dieselbe zu fließen. Da sich die Source S auf einem niedrigen Spannungspegel (z. B. Masse) befindet, wird die Leitung 154 in den L-Zustand gezogen, wodurch der erste Isolations-MOSFET 124 AUS- geschaltet wird.
  • Wenn die Leitung 154 durch Einschalten der ersten Steuerschaltvorrichtung 156 in den L-Zustand gezogen wird, liegt die niedrige Spannung am Gate G der zweiten Steuerschaltvorrichtung 196 an, wodurch bewirkt wird, daß sich die Vorrichtung 196 AUS-schaltet. Der Pull-up-Widerstand 166 zieht die Leitung 194 in den H-Zustand, was den zweiten Isolations-MOSFET 174 EIN-schaltet, um der zweiten Leistungsversorgung 114 zu ermöglichen, die Last 110 aktiv mit Leistung zu versorgen.
  • Wenn der zweite Isolations-MOSFET 174 EIN-geschaltet ist, wird die Spannung an der Source S etwas höher als die Spannung am Drain D sein, wenn der Strom durch die zweite Leistungsversorgung 114 fließt. Die Verstärkung des zweiten Differenzverstärkers 180 wird vorausgewählt, so daß er in der Lage ist, die kleine Spannungsdifferenz zwischen der Source und dem Drain des zweiten Isolations-MOSFETs 174 zu messen. Die Verstärkung des zweiten Differenzverstärkers 180 ist ebenfalls hoch genug, um zu bewirken, daß das Ausgangssignal des zweiten Differenzverstärkers 180 größer als die Spannung VREF ist, wenn die leichte Spannungsdifferenz zwischen der Source und dem Drain des zweiten Isolations-MOSFETs 174 gemessen wird. Folglich gibt der zweite Spannungskomparator 190 eine hohe Spannung an das Gate des zweiten Isolations-MOSFETs 174 aus, was den zweiten Isolations-MOSFET 174 EIN-geschaltet läßt, wann immer die zweite Leistungsversorgung 114 als die aktive Leistungsversorgung durch die Steuerung ausgewählt wird (in dem die zweite Steuerschaltvorrichtung 196 AUS-geschaltet wird).
  • Teilweise aufgrund der niedrigen Ausgangswiderstände von herkömmlichen Leistungsversorgungen, wenn eine Leistungsversorgung in einem geschalteten Leistungsversorgungssystem ausfällt, kann ihre Ausgangsspannung die Spezifikation unterschreiten, wodurch bewirkt wird, daß sie Strom von den verbleibenden Leistungsversorgungen verbraucht. Wenn während des Normalbetriebs ein Fehler in der zweiten Leistungsversorgung 114 derart, daß die Spannung an der Source S des zweiten Isolations-MOSFETs 174 tief genug abfällt, daß die erste Leistungsversorgung 112 beginnt, Strom an die zweite Leistungsversorgung 114 zu liefern, wird die Spannung an der Drain D des zweiten Isolations-MOSFETs 174 größer sein als die Spannung an der Source S des zweiten Isolations-MOSFETs 174. Folglich fließt Strom von der ersten Leistungsversorgung 112 durch die Intrinsic-Body-Diode des ersten Isolations-MOSFETs 124, durch den zweite Isolations-MOSFET 174 und in die zweite Leistungsversorgung 114. Die Spannung an der Source S des zweiten Isolations-MOSFETs 174 wird unter die Spannung an der Drain D abfallen, und der Differenzverstärker 180 wird die negative Differenz erfassen und einen Niedrig-Spannungspegel auf der Leitung 192 ausgeben. Der Niedrig-Spannungspegel, der auf der Leitung 192 ausgegeben wurde, wird die Differenzspannung VREF unter schreiten, was bewirkt, daß der zweite Spannungskomparator 190 einen Niedrig-Spannungspegel auf Leitung 192 ausgibt, wodurch der zweite Isolationsschalter 174 AUS-geschaltet wird. Wenn der Isolationsschalter 174 ausgeschaltet ist, blockiert die Intrinsic-Body-Diode den Rückwärtsstrom und verhindert, daß er durch den Schalter zur ausgefallenen zweiten Leistungsversorgung 114 fließt. Dies schützt die verbleibende erste Leistungsversorgung 112 davor, in die Stromgrenze zu gehen, und verhindert eine ziemlich große Spannungsabweichung an ihrem Ausgang 120, was einen Ausfall in der Last 110 bewirken könnte.
  • Jedoch war zum Zeitpunkt des Ausfalls der Leistungsversorgung 114 der erste Isolations-MOSFET 124 immer noch AUS-geschaltet. Wenn dem ersten Isolations-MOSFET 124 ermöglicht wird, AUS-geschaltet zu bleiben, nachdem der zweite Isolations-MOSFET 114 ansprechend auf einen Ausfall der zweiten Leistungsversorgung 114 AUS-geschaltet worden ist, wird der gesamte Strom in der Last 110 durch die erste Leistungsversorgung 112 ausgegeben und fließt durch die Intrinsic-Body-Diode des ersten Isolations-MOSFET 124 und erzeugt Wärme, was den ersten Isolations-MOSFET 124 beschädigen könnte. Folglich arbeitet die aktive Schutzschaltung, um den ersten Isolations-MOSFET 124 nach dem Erfassen eines Ausfalls in der zweiten Leistungsversorgung 114 EIN-zuschalten. Speziell überwacht eine Versorgungsüberwachungsschaltung 161, die vorzugsweise durch einen Spannungskomparator (nicht gezeigt) implementiert ist, die Ausgangsspannungen 120, 170 der ersten und der zweiten Leistungsversorgung 112, 114, erfaßt, wann die Ausgangsspannungen 120, 170 die Spezifikation unterschreiten (z.B. +3,3 Volt +/– einen vorbestimmten Toleranzbetrag) und gibt das (die) Statussignal(e) 163 aus. Die Steuerung 162 empfängt das (die) Statussignal(e) 163 und bestimmt, ob die aktive Schutzschaltung 160 zu aktivieren ist oder nicht und zu welchem Zeitpunkt (indem auf die Leitung 165 ein Niedrig-Spannungspegel plaziert wird, der am Gate G der ersten Steuerschaltvorrichtung 156 anliegt). Wenn in der zweiten Leistungsversorgung 114 ein Ausfallzustand entdeckt wird, gibt die Steuerung 162 auf der Leitung 165 einen Niedrig-Spannungspegel aus, der am Gate G der ersten Steuerschaltvorrichtung 156 anliegt, um den Schalter 156 AUS-zuschalten. Folglich wird die Leitung 154, die sowohl mit dem Gate G des ersten Isolations-MOSFETs 124 als auch dem Gate G der zweiten Steuerschaltvorrichtung 196 verbunden ist, über den Pull-Up-Widerstand 164 auf einen hohen Spannungspegel gezogen. Der erste Isolations-MOSFET 124 schaltet sich dann EIN, um der ersten Leistungsversorgung 112 zu ermöglichen, die Last 110 aktiv mit Leistung zu versorgen. Durch AUS-schalten der ersten Steuerschaltvorrichtung 156 wird auch bewirkt, daß sich die zweite Steuerschaltvorrichtung 196 EIN-schaltet, was die Leitung 194 in einen Niedrig-Spannungspegel (z.B. Masse) zieht und dadurch sicherstellt, daß der zweite Isolations-MOSFET 174 ungeachtet der Spannungsdifferenz, die durch die Überwachungsschaltung 118 erfaßt wurde, AUS-geschaltet bleibt. Der zweite Isolations-MOSFET 174 bleibt AUS-geschaltet, bis die Steuerung 162 ihm ermöglicht, sich einzuschalten (z. B. wenn er erfaßt, daß sich die zweite Leistungsversorgung 114 wieder innerhalb der Spezifikation befindet (z. B. +3,3 Volt +/– Toleranz)).
  • Anhand der vorstehenden Beschreibung wird darauf hingewiesen, daß die aktive Schutzschaltung 160 die MOSFET-Isolationsschalter 124 und 174 aktiv davor schützt, aufgrund eines Ausfalls in einer der Leistungsversorgungen 112, 114 beschädigt zu werden, und auch sicherstellt, daß die an die Last 110 gelieferte Leistung nicht unterbrochen wird.
  • Die aktive Schutzschaltung 160 liefert einen weiteren Schutz. In dem Fall, daß die Last 110 übermäßig Strom zieht und die zweite Leistungsversorgung 114 zur gemeinsamen Last 110 geschaltet wird und die zweite Leistungsversorgung strombegrenzt ist, beginnt die erste Leistungsversorgung 112, Strom durch die Intrinsic-Body-Diode des ersten Isolations-MOSFETs 124 derart auszugeben, daß beide Leistungs versorgungen 112 und 114 Strom an die Last 110 ausgeben. Da die zweite Leistungsversorgung 114 als die aktive Leistungsversorgung ausgewählt wird, wird ihr Isolations-MOSFET 174 EIN-geschaltet sein, und daher ist der Drain-zu-Source-Widerstand RDS der Intrinsic-Body-Diode des zweiten Isolations-MOSFETs 174 niedriger sein als der Drain-zu-Source-Widerstand RDS der Intrinsic-Body-Diode des ersten Isolations-MOSFETs 124. Folglich erreicht die zweite Leistungsversorgung 114 eine Stromgrenze und unterschreitet die Spezifikation vor der ersten Leistungsversorgung 112. Wenn die zweite Leistungsversorgung 114 die Spezifikation unterschreitet, erfaßt die Versorgungsüberwachungsschaltung 161 diesen Zustand und informiert die Steuerung 162 über die Statusleitung(en) 163. Die Steuerung 162 schaltet dann die erste Steuerschaltvorrichtung 156 durch Plazieren einer Niedrig-Spannung am Gate G der Vorrichtung 156 AUS, was der Leitung 154 ermöglicht, durch den Pull-up-Widerstand 164 in den H-Zustand gezogen zu werden, um den ersten Isolations-MOSFET 124 EIN zu schalten, um dem Strom zu ermöglichen, durch den MOSFET 124 an sich zu fließen und nicht durch die Intrinsic-Body-Diode. Die stellt sicher, daß der MOSFET 124 aufgrund einer exzessiven Verlustleistung nicht beschädigt wird.
  • Es wird darauf hingewiesen, daß eine beliebige Anzahl von Leistungsversorgungen mit zugeordnetem Überwachungsschaltungsaufbau und Schaltsteuerungs-Schaltungsaufbau parallel geschaltet werden kann. Es wird ebenfalls darauf hingewiesen, daß nur Leistungsversorgungen, die von anderen Bauteilen der Leistungsversorgungsschaltung 110 isoliert sein müssen, Überwachungsschaltungen sowie eine Schaltsteuerlogik, die ihnen zugeordnet ist, aufweisen müssen.
  • 3 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel des ersten Isolationsschalters 124. Wie gezeigt ist, ersetzt ein Paar von Rücken-an-Rücken-N-Kanal-MOSFETs 124a, 124b den ersten Isolations-MOSFET 124 von 1. Wie dargestellt ist, sind die N-Kanal-MOSFETs 124a und 124b miteinander verbunden, wobei ihre Drains D miteinander verbunden sind. Die Source des MOSFETs 124a ist mit dem Ausgang 120 der ersten Leistungsversorgung 112 elektrisch verbunden, und die Source des MOSFETs 124b ist mit dem Knoten 130 elektrisch verbunden. Die Gates G von beiden MOSFETs 124a und 124b sind miteinander verbunden und mit der Leitung 154 elektrisch verbunden. Während des Betriebs, wenn die zweite Leistungsversorgung 114 ausgewählt worden ist, um die Last 110 aktiv mit Leistung zu versorgen, ist der zweite Isolations-MOSFET 174 EIN-geschaltet, und die Leitung 154 befindet sich in einer niedrigen Spannung, um beide MOSFETs 124a und 124b abzuschalten, um die erste Leistungsversorgung 112 von der Last 110 zu isolieren. Wenn ein Ausfall an der Last 110 auftritt, kann der Strom aufgrund der Sperrvorspannung auf der Intrinsic-Diode des MOSFETs 124b nicht durch den MOSFET 124a fließen. In der Zwischenzeit bleibt, wie vorstehend beschrieben, der Schalt-Isolations-MOSFET 174 eingeschaltet, bis die Steuerung 162 erfaßt, daß die zweite Leistungsversorgung 114 die Spezifikation unterschritten hat, und folglich den zweiten Isolations-MOSFET 174 AUS-schaltet und gleichzeitig beide MOSFETs 124a und 124b AUS-schaltet, wodurch dem Strom ermöglicht wird von der Leistungsversorgung 112 zu fließen.
  • Anhand der obigen ausführlichen Beschreibung wird darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung mehrere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik liefert. Bei der aktiven Schutzsteuerschaltung der Erfindung wird der Ausfall der aktiven Leistungsversorgung oder das Erfassen eines Kurzschlusses innerhalb der Last sofort entdeckt, was der aktiven Schutzsteuerschaltung ermöglicht, die momentan aktiven Leistungsversorgungen zu schalten. Dieses Verfahren schützt die Isolations-MOSFETs und verhindert, daß die verbleibende gute Leistungsversorgung weder einen Stromgrenzzustand erreicht noch eine große Spannungsabweichung an ihrem Ausgang bewirkt.

Claims (10)

  1. Aktive Schutzschaltung (160) für ein MOSFET-isoliertes geschaltetes Leistungsversorgungssystem (100), wobei das System (100) eine erste Leistungsversorgung (112), die mit einem Knoten (130) über einen ersten Isolationsschalter (124) wirksam verbunden ist, und eine zweite Leistungsversorgung (114), die mit dem Knoten (130) über einen zweiten Isolations-Schalter (174) wirksam verbunden ist, aufweist, wobei die aktive Schutzschaltung (160) folgende Merkmale aufweist: eine Leistungsversorgungs-Überwachungsschaltung (161), die eine erste Leistungsversorgungs-Ausgangsspannung (120) der ersten Leistungsversorgung (112) überwacht und ein erstes Ausgangssignal erzeugt, das anzeigt, ob die erste Leistungsversorgungs-Ausgangsspannung (120) von einem ersten vorausgewählten Spannungspegel um einen ersten vorausgewählten Betrag abweicht; und eine Steuerung (162, 156, 196), die verschaltet ist, um den ersten Isolations-Schalter (124) und den zweiten Isolationsschalter (174) zu steuern, wobei die Steuerung (162, 156, 196) verschaltet ist, um das erste Ausgangssignal (120) zu empfangen und, wenn die erste Leistungsversorgungs-Ausgangsspannung (120) von dem ersten vorausgewählten Spannungspegel um den ersten vorausgewählten Betrag abweicht, um den ersten Isolationsschalter (124) in einen AUS-Modus zu schalten, um zu verhindern, daß Strom durch denselben fließt, und um den zweiten Isolationsschalter (174) in einen EIN-Modus zu schalten, um zu ermöglichen, daß Strom durch denselben von der zweiten Leistungsversorgung (114) fließt; wobei die Schutzschaltung ferner eine erste Rückwärtsstrom-Überwachungsschaltung (116) aufweist, die einen Rückwärtsstrom, der durch den ersten Isolationsschalter (124) fließt, erfaßt und einen Rückwärtsstromindikator (154) erzeugt, wenn der Rückwärtsstrom erfaßt wird; wobei, wenn der Rückwärtsstrom durch den ersten Isolationsschalter (124) fließend erfaßt ist, die erste Rückwärtsstrom-Überwachungsschaltung (116) den ersten Isolationsschalter (124) in den AUS-Modus schaltet und den zweiten Isolationsschalter (174) in den EIN-Modus schaltet.
  2. Aktive Schutzschaltung (160) gemäß Anspruch 1, bei der der erste Isolationsschalter (124) und der zweite Isolationsschalter (174) jeweils einen N-Kanal-MOSFET aufweisen.
  3. Aktive Schutzschaltung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die erste Rückwärtsstrom-Überwachungsschaltung (116) folgende Merkmale aufweist: einen ersten Differenzverstärker (140), der zwischen einen ersten Eingang und einen ersten Ausgang des ersten Isolationsschalters (124) geschaltet ist, um ein erstes Differenzverstärker-Ausgangssignal, das einen Spannungsabfall zwischen dem ersten Eingang und dem ersten Ausgang darstellt, zu erzeugen; und einen ersten Spannungskomparator (150), der wirksam verschaltet ist, um das erste Differenzverstärker-Ausgangssignal und eine vorausgewählte Spannungsreferenz zu empfangen, um ein erstes Spannungskomparator-Ausgangssignal, das anzeigt, ob der Rückwärtsstrom durch den ersten Isolationsschalter (124) fließt, zu erzeugen.
  4. Aktive Schutzschaltung (160) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Leistungsversorgungs- Überwachungsschaltung (161) eine zweite Leistungsversorgungs-Ausgangsspannung (170) der zweiten Leistungsversorgung (114) überwacht und ein zweites Ausgangssignal erzeugt, das anzeigt, ob die zweite Leistungsversorgungs-Ausgangsspannung (170) von einem zweiten vorausgewählten Spannungspegel um einen zweiten vorausgewählten Betrag abweicht; wobei, wenn die zweite Leistungsversorgungs-Ausgangsspannung (170) von dem zweiten vorausgewählten Spannungspegel um zumindest den zweiten vorausgewählten Betrag abweicht, die Steuerung den zweiten Isolationsschalter (174) in einen AUS-Modus schaltet und den ersten Isolationsschalter (124) in den EIN-Modus schaltet.
  5. Aktive Schutzschaltung (160) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, die folgende Merkmale aufweist: eine zweite Rückwärtsstrom-Überwachungsschaltung (118), die den Rückwärtsstrom erfaßt, der durch den zweiten Isolationsschalter (174) fließt, und den Rückwärtsstrom-Indikator (194) erzeugt, wenn der Rückwärtsstrom erfaßt wird; wobei, wenn der Rückwärtsstrom durch den zweiten Isolationsschalter (174) fließend erfaßt wird, die zweite Rückwärtsstrom-Überwachungsschaltung (118) den zweiten Isolationsschalter (174) in den AUS-Modus schaltet und den ersten Isolationsschalter (124) in den EIN-Modus schaltet.
  6. Aktive Schutzschaltung (160) gemäß Anspruch 5, bei der die zweite Rückwärtsstrom-Überwachungsschaltung folgende Merkmale aufweist: einen zweiten Differenzverstärker (180), der wirksam zwischen einen zweiten Eingang und einen zweiten Aus gang des zweiten Isolationsschalters (174) geschaltet ist, um ein zweites Differenzverstärker-Ausgangssignal zu erzeugen, das einen Spannungsabfall zwischen dem zweiten Eingang und dem zweiten Ausgang darstellt; und einen zweiten Spannungskomparator (190), der wirksam verschaltet ist, um das zweite Differenzverstärker-Ausgangssignal und eine vorausgewählte Spannungsreferenz zu empfangen, um ein zweites Spannungskomparator-Ausgangssignal zu erzeugen, das anzeigt, ob der Rückwärtsstrom durch den zweiten Isolationsschalter (174) fließt.
  7. Verfahren, um Leistungsversorgungen in einem MOSFET-isolierten, geschalteten Leistungsversorgungssystem (100) davor zu schützen, eine Stromgrenze zu erreichen oder eine große Ausgangsspannungsabweichung zu bewirken, das folgende Schritte aufweist: a) – Überwachen (204 A) einer ersten Leistungsversorgungs-Ausgangsspannung (120) einer ersten Leistungsversorgung (112), wobei die erste Leistungsversorgung mit einem Knoten (130) durch einen ersten Isolationsschalter (124) wirksam verbunden ist; und – wenn die erste Leistungsversorgungs-Ausgangsspannung (120) von einem ersten vorausgewählten Spannungspegel um einen ersten vorausgewählten Betrag abweicht: – Schalten des ersten Isolationsschalters (124) in einen AUS-Modus, um zu verhindern, daß Strom in einer Durchlaßrichtung durch denselben fließt; und – Schalten eines zweiten Isolationsschalters (174) in einen EIN-Modus, um dem Strom zu ermöglichen, in einer Durchlaßrichtung durch denselben zu fließen, wobei der zweite Isolationsschalter eine zweite Leistungsversorgung (114) mit dem Knoten (130) wirksam verbindet; b) – Überwachen (204B) des ersten Isolationsschalters (124) bezüglich eines Rückwärtsstroms; – wenn der Rückwärtstrom erfaßt ist, Schalten des ersten Isolationsschalters (124) in den AUS-Modus; und – Schalten des zweiten Isolationsschalters (174) in den EIN-Modus.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 7, das folgende Schritte aufweist: Überwachen einer zweiten Leistungsversorgungs-Ausgangsspannung (170) der zweiten Leistungsversorgung (114); und wenn die zweite Leistungsversorgungs-Ausgangsspannung (170) von einem zweiten vorausgewählten Spannungspegel um einen zweiten vorausgewählten Betrag abweicht, Schalten des zweiten Isolationsschalters (174) in den AUS-Modus und Schalten des ersten Isolationsschalters (124) in den EIN-Modus.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, das folgende Schritte aufweist: Überwachen (204B) des zweiten Isolationsschalters (174) bezüglich eines Rückwärtsstroms; wenn der Rückwärtsstrom fließend durch den zweiten Isolationsschalter (174) erfaßt (206B) wird, Schalten (208) des zweiten Isolationsschalters (174) in einen AUS-Modus; und Schalten (208) des ersten Isolationsschalters (124) in einen EIN-Modus.
  10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem sich entweder nur der erste Isolationsschalter (124) oder der zweite Isolationsschalter zu einem gegebenen Zeitpunkt in einem EIN-Modus befindet.
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