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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgungsvorrichtung
und genauer gesagt auf eine Stromversorgungsvorrichtung, die eine Lebenszeitdiagnose
eines Glättungskondensators durchgeführt, der
eine gleichgerichtete Ausgabe eines Wechselstroms glättet,
und ein Sequenzersystem, das die Stromversorgungsvorrichtung beinhaltet.
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STAND DER TECHNIK
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Bislang
sind eine Anzahl von Einmalkomponenten mit einer begrenzten Lebenserwartung,
wie etwa elektrolytische Aluminiumkondensatoren, in Stromversorgungsvorrichtungen
verwendet worden, so dass die Stromversorgungsvorrichtung selbst
als eine Komponente angesehen worden ist, die ihre gegebene Lebenszeit
hatte.
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Falls
eine Stromversorgungsvorrichtung das Ende ihres Lebens erreicht
oder falls eine Stromversorgungsvorrichtung unerwartet kaputt geht,
was zu einem Systemausfall führt, stoppt eine Produktionslinie,
was zu einem großen Einfluss auf Anwender führt,
beispielsweise zu einer verlängerten Standzeit führt.
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Weiterhin
gibt es in den jüngsten Jahren im Markt einen ständig
steigenden Bedarf seitens der Anwender, dass eine Lebenszeitdiagnosefunktion
in einer Stromversorgungsvorrichtung vorgesehen ist und die Wartungskosten
durch präventive Wartung während des Betriebs
gesenkt werden, um die Standzeit zu verkürzen.
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Eine
Gleichstrom-Stromversorgungsvorrichtung, die einen Zeitpunkt für
ein Ersetzen eines Glättungskondensators aufgrund seiner
Lebenserwartung detektieren kann und die Lebenserwartung des Glättungskondensators
vorhersagen kann, ist im Patentdokument 1 offenbart.
- Patentdokument
1: Japanische Patentanmeldung
mit der Offenlegungsnummer H11-356036
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDES
PROBLEM
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Jedoch
wird bei der offenbarten konventionellen Technologie, beispielsweise
in Patentdokument 1, die Lebenszeitdiagnose der Stromversorgungsvorrichtung
ausschließlich basierend auf einer Brummspannung in einer
Ausgangsspannung eines Glättungskondensators, einer Direktmessung
der Temperatur des Kondensators und einer akkumulierten verstrichenen
Zeit durchgeführt. Dementsprechend werden die Charakteristika
eines mit einer Strom-führenden Leitung verbundenen Kondensators
nicht direkt gemessen und somit ist die Vorhersagegenauigkeit der
Lebenszeitdiagnose unzureichend. Daher sollte beispielsweise selbst
bei einer Stromversorgungsvorrichtung mit einer erwarteten Lebenszeit
von 10 Jahren eine präventive Wartung, wie etwa ein Ersetzen
der Stromversorgungsvorrichtung, in einem frühen Stadium
durchgeführt werden, was nachteiliger Weise ursächlich
für gestiegene Wartungskosten ist.
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Eine
andere konventionelle Stromversorgungsvorrichtung weist eine Konfiguration
auf, bei der, anders als im in Patentdokument 1 offenbarten System,
die Kapazität eine Glättungskondensators tatsächlich
dann gemessen wird, wenn die Stromversorgungsvorrichtung offline
ist und verbleibende Lebenszeit wird durch Vergleichen der gemessenen Kapazität
mit einer Anfangskapazität abgeschätzt. Obwohl
diese Technik dahingehend vorteilhaft ist, dass hohe Genauigkeit
der Lebenszeitdiagnose erzielt werden kann, leidet die Technik an
dem Problem, dass, da die Lebenszeitdiagnose nicht während
des Betriebs der Stromversorgungsvorrichtung durchgeführt
werden kann (nachfolgend ”online”) die Lebenszeitdiagnose
dazu führt, dass die Produktionslinie einmal gestoppt werden
muss, was zu einer verlängerten Standzeit führt.
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Die
vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die obigen Aspekte gemacht
worden und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
einer Stromversorgungsvorrichtung, die bei Durchführung
einer Lebenszeitdiagnose der Stromversorgungsvorrichtung eine Online-Lebenszeitdiagnose realisieren
kann, während die Vorhersagegenauigkeit der Lebenszeitdiagnose
sichergestellt ist, und die Bereitstellung eines Sequenzersystems,
das eine solche Stromversorgungsvorrichtung beinhaltet.
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MITTEL ZUM LÖSEN
DES PROBLEMS
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Um
die obigen Probleme zu lösen und die Aufgabe zu bewältigen,
führt die Stromversorgungsvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung eine Degradierungs- bzw. Verschlechterungsdiagnose
eines Glättungskondensators durch, der in einer Glättungseinheit
vorgesehen ist, welche die gleichgerichtete Ausgabe eines Wechselstroms
glättet. Die Stromversorgungsvorrichtung beinhaltet, als
Glättungskondensator in der Glättungseinheit,
einen ersten Glättungskondensator und einen zweiten Glättungskondensator,
sowie einen ersten Entladungswiderstand und einen zweiten Entladungswiderstand, die
parallel zu beiden Enden des ersten Glättungskondensators
bzw. beiden Enden des zweiten Glättungskondensators geschaltet
sind. Während eines normalen Betriebs sind sowohl der erste
Glättungskondensator als auch der zweite Glättungskondensator
elektrisch mit einer stromführenden Leitung verbunden.
Jedoch sind während einer Degradierungsdiagnose der erste
Glättungskondensator und der zweiten Glättungskondensator
alternierend elektrisch mit der stromführenden Leitung
bei einem vorgegebenen Timing verbunden und die Degradierungsdiagnose
wird an dem Glättungskondensator durchgeführt,
der nicht elektrisch mit der stromführenden Leitung verbunden
ist.
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EFFEKT DER ERFINDUNG
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Bei
einer Stromversorgungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung wird, wenn ein erster Glättungskondensator und
ein zweiter Glättungskondensator, die in einer Glättungseinheit
vorgesehen sind, welches die gleichgerichtete Ausgabe des Wechselstroms
glättet, alternierend elektrisch mit einer stromführenden
Leitung bei einem vorgegebenen Timing verbunden sind, eine Degradierungsdiagnose an
demjenigen Glättungskondensator durchgeführt, der
nicht elektrisch mit der stromführenden Leitung verbunden
ist. Mittels dieser Konfiguration ist die Stromversorgungsvorrichtung
dahingehend vorteilhaft, dass eine Online-Lebenszeitdiagnose durchgeführt
werden kann, während die Vorhersagegenauigkeit der Lebenszeitdiagnose
sichergestellt ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration einer Stromversorgungsvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
ein Timingdiagramm zum Erläutern des Betriebs der Stromversorgungsvorrichtung,
die in 1 gezeigt ist.
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3 ist
ein Graph, der eine Statusklassifikation eines Kondensators zeigt,
bereitgestellt auf einer Degradierungskurve für die Kapazität
des Kondensators.
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4 ist
ein Flussdiagramm, das einen Steuerfluss der Anzeigesteuerung für
die Stromversorgungsvorrichtung zeigt.
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5 ist
ein Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration eine Stromversorgungsvorrichtung
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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6 ist
ein Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration einer Stromversorgungsvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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7 ist
ein Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration einer Stromversorgungsvorrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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8 ist
ein Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration einer Stromversorgungsvorrichtung gemäß einer
fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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9 ist
ein Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration einer Stromversorgungsvorrichtung gemäß einer
sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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10 ist
eine Graphik, die Lebenszeitdegradierungscharakteristika eines Kondensators,
der direkt einer Degradierungsdiagnose unterworfen wird und eines
Kondensators, der nicht direkt der Degradierungsdiagnose unterworfen
ist, zeigt.
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11 ist
ein Schaltungsdiagramm, welches die Konfiguration einer Stromversorgungsvorrichtung gemäß einer
siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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12 ist
eine Graphik, die eine Lebenszeitdegradierungscharakteristik unter
Verwendung der Temperatur als Parameter zeigt.
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13 ist
ein Graph, der Temperaturcharakteristika von zwei Kondensatoren
zeigt, die unterschiedliche Lebenszeitdegradierungscharakteristika haben,
in Relation zu den in 10 gezeigten Lebenszeitdegradierungscharakteristika.
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14 ist
ein Diagramm, welches die Konfiguration der Konfiguration der Stromversorgungsvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform mit
einer Temperaturdetektionseinheit, die zusätzlich im Kondensator
vorgesehen ist, der direkte einer Degradierungsdiagnose unterworfen
wird, zeigt.
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15 ist
ein Diagramm, welches die Konfiguration der Stromversorgungsvorrichtung
gemäß der zweiten Ausführungsform mit
einer zusätzlich in demjenigen Kondensator vorgesehenen
Temperaturdetektionseinheit, der direkt einer Degradierungsdiagnose
unterworfen wird, zeigt.
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16 ist
ein Diagramm, welches die Konfiguration der Stromversorgungsvorrichtung
gemäß der dritten Ausführungsform mit
einer zusätzlich in demjenigen Kondensator vorgesehen Temperaturdetektionseinheit,
der direkt einer Degradierungsdiagnose unterworfen wird, zeigt.
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17 ist
ein Diagramm, welches die Konfiguration der Stromversorgungsvorrichtung
gemäß der vierten Ausführungsform mit
einer zusätzlich in demjenigen Kondensator vorgesehen Temperaturdetektionseinheit,
der direkt einer Degradierungsdiagnose unterworfen wird, zeigt.
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18 ist
ein Diagramm, welches die Konfiguration der Stromversorgungsvorrichtung
gemäß der fünften Ausführungsform
mit einer zusätzlich in demjenigen Kondensator vorgesehen
Temperaturdetektionseinheit, der direkt einer Degradierungsdiagnose
unterworfen wird, zeigt.
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19 ist
ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Konfiguration eines Sequenzersystems zeigt,
bei dem die Stromversorgungsvorrichtung gemäß der
ersten bis siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
angewendet wird.
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BESTE MODI ZUM AUSFÜHREN
DER ERFINDUNG
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Beispielhafte
Ausführungsformen der Stromversorgungsvorrichtung und eines
Sequenzersystems gemäß der vorliegenden Erfindung
werden im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
erläutert. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass die
vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen
beschränkt ist.
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Erste Ausführungsform
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1 ist
ein Schaltungsdiagramm, welches die Konfiguration einer Stromversorgungsvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In dieser Ausführungsform wird in der Stromversorgungsvorrichtung
auf ihrer Sekundärseite (eine Stromversorgungsvorrichtung
auf einer Lastseite bei Sicht von einem Leistungstransformator aus)
eine in einer Glättungseinheit vorgesehener Glättungskondensator,
der den gleichgerichteten Ausgang des Wechselstroms glättet,
geduplext und es wird eine Degradierungsdiagnose des geduplexten
Glättungskondensators durchgeführt, wodurch eine
Online-Lebenszeitdiagnose der Stromversorgungsvorrichtung per se
durchgeführt werden kann.
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Als
Nächstes wird die Schaltungskonfiguration der in 1 gezeigten
Stromversorgungsvorrichtung erläutert. In dieser Zeichnung
ist ein Transformator 10 zum Zuführen eines vorgegebenen
Wechselstroms an eine Sekundärschaltung in der Stromversorgungsvorrichtung
vorgesehen. Es wird eine Diode 11 als Gleichrichter auf
einer Lastverbindungsleitung 12 als eine Hochpotentialseitenstromführungsleitung
zum Verbinden eines Endes des Transformators 10 mit einer
Last 19 eingefügt. An einer Position eher nahe
der Last 19 als an der Diode 11 ist ein Glättungskondensator 15a,
beispielsweise ein Elektrolytkondensator (Elko) zwischen der Lastverbindungsleitung 12 auf
einer Hochpotentialseite und einer Lastverbindungsleitung 13 auf
einer Niederpotentialstromführungsleitung über
ein Schaltelement 14a, beispielsweise einen P-Kanal-Typ-MOS-Schalter
so eingefügt, dass ein Negativpolanschluss des Glättungskondensators 15a per
se mit der Lastverbindungsleitung 13 auf der Niederpotentialseite
verbunden ist. Weiterhin ist ein Entladungswiderstand 16a zum
Durchführen einer Lebenszeitdiagnose des Kondensators mit
beiden Enden des Glättungskondensators 15a verbunden.
Dieselbe Verbindungskonfiguration wird zwischen Schaltelement 14b,
einem Glättungskondensator 15b und einem Entladungswiderstand 16b eingenommen
und wird zwischen der Lastverbindungsleitung 12 auf der
Hochpotentialseite und der Lastverbindungsleitung 13 auf der
Niederpotentialseite eingefügt. Das heißt, dass bei
der Stromversorgungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform
die Glättungskondensatoren 15a, 15b,
die Schaltelemente 14a, 14b, die in Reihe mit den
Glättungskondensatoren 15a bzw. 15b geschaltet
sind, und die Entladungswiderstände 16a, 16b, die
parallel zu den Schaltungskondensatoren 15a bzw. 15b geschaltet
sind, die Glättungseinheit bilden. Weiterhin kann die Leitfähigkeit
beider Schaltelemente 14a, 14b, die in der Glättungseinheit
vorgesehen sind, eine Duplexkonfiguration der Glättungseinheit durch
die Glättungskondensatoren 15a, 15b realisieren.
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Zum
Steuern der Sekundärschaltung wird ein Mikrocomputer 17 als
Steuereinheit vorgesehen. Genauer gesagt führt der Mikrocomputer 17 eine Ein-Aus-Steuerung
der Schaltelemente 14a, 14b durch, die jeweils
mit den Glättungskondensatoren 15a, 15b verbunden
sind, basierend auf Informationen 21 über die
Spannung der Glättungskondensatoren 15a, 15b (nachfolgend ”Kondensatorspannungsinformation”).
Der Mikrocomputer 17 führt eine Degradierungsdiagnose
der Glättungskondensatoren 15a, 15b durch,
basierend auf der Kondensatorspannungsinformation 21 und
informiert gleichzeitig einen Indikator, wie etwa eine (nicht gezeigte)
Licht emittierende Diode (LED) über die Ergebnisse der
Degradierungsdiagnose, um die Ergebnisse anzuzeigen.
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1 ist
ein Diagramm, welches ein Beispiel der Konfiguration der Ausführungsform
zeigt. Verschiedene Änderungen können daran gemacht
werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise
werden in der in 1 gezeigten Konfiguration die
Schaltelemente 14a, 14b, die auf der Hochpotentialseite
vorgesehen sind, als P-Kanal-Schaltelement erläutert. Im
Prinzip jedoch kann jegliche Art von Schaltelement verwendet werden.
In Verbindung damit ist es eine Selbstverständlichkeit, dass
aus Sicht der einfachen Konfiguration der Stromversorgungsvorrichtung
eine exemplarische Art von Schaltelement vorzugsweise abhängig
von beispielsweise der Position jedes angeordneten Schaltelementes
ausgewählt wird.
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Der
Betrieb der in 1 gezeigten Stromversorgungsvorrichtung
wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 erläutert. 2 ist
ein Zeitverlaufsdiagramm zum Erläutern des Betriebs der
in 1 gezeigten Stromversorgungsvorrichtung. In 2 wird
für eine Diagnosephase zum Durchführen einer Diagnose
des Glättungskondensators 15a, welches ein erster
Kondensator in dem Duplexkondensator ist, ein Numeral ”1” am
Ende der Buchstaben angefügt und für eine Diagnosephase
zum Durchführen einer Diagnose des Glättungskondensators 15b als einem
zweiten Kondensator wird ein Numeral ”2” zum Ende
der Buchstaben hinzugefügt. Beispielsweise sind ”Diagnose
1”, ”Diagnosesteuersignal 1” und ”Kondensatorspannungsinformation
1”, jeweils eine Diagnosephase, ein Diagnosesteuersignal
und eine Kondensatorspannungsinformation zum Durchführen
einer Diagnose des Glättungskondensators 15a.
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Zu
Beginn wird angenommen, dass die Stromversorgungsvorrichtung in
einem solchen Zustand befindlich ist, dass eine vorgegebene stromführende
Leitungsspannung (Vcc) an die Last angelegt wird und keinerlei Degradierungsdiagnose
für die Glättungskondensatoren 15a, 15b durchgeführt
wird (nachfolgend ”während eines Normalbetriebs”). Während
dieses Normalbetriebs werden beide Schaltelemente 14a, 14b in
einem ”Ein”-Zustand gehalten und die Glättungskondensatoren 15a, 15b sind
elektrisch zwischen der Lastverbindungsleitung 12 auf der
Hochpotentialseite (VCC) und der Lastverbindungsleitung 13 auf
der Niederpotentialseite (0 V) einverbunden.
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Als
Nächstes wird ein Diagnosesteuersignal 1, das aus dem Mikrocomputer 17 an
das Schaltelement 14a ausgegeben wird, von ”L” zu ”H” geändert. In
diesem Fall wird das Schaltelement 14a von dem ”Ein”-Zustand
zu einem ”Aus”-Zustand verändert und der
Glättungskondensator 15a wird elektrisch von der
Lastverbindungsleitung getrennt. Wenn das Schaltelement 14a ”Aus”-geschaltet
wird, werden in dem Glättungskondensator 15a akkumulierte
Ladungen durch den Entladungswiderstand 16a entladen. Wenn
ein Signal ”H” aus dem Mikrocomputer 17 an das
Schaltelement 14 ausgegeben wird, wird keinerlei Signal ”H” als
Diagnosesteuersignal 2 aus dem Mikrocomputer 17 an das
Schaltelement 14b ausgegeben. Das heißt, die beiden
Glättungskondensatoren 15a und 15b sind
nicht gleichzeitig elektrisch von der Lastverbindungsleitung getrennt.
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Wenn
der Widerstand des Schaltelementes 14a in einem Leitzustand
als ”0 Ω” angenommen wird und die für
die Spannung des Glättungskondensators 15a notwendige
Zeit, um von Vcc (der Spannung der stromführenden Leitung)
zu Vref (beispielsweise einer vorgegebenen spezifischen Spannung
von 0 bis Vcc) abzusinken, als Entladungsreferenzzeit T1 bezeichnet
wird, kann die Entladungsreferenzzeit T1 durch die folgende Gleichung
ausgedrückt werden. T1 =
C1·R1·ln(Vcc/Vref) (1)
- C1:
- Kapazität
des Glättungskondensators 15a
- R1:
- Widerstand des Entladungswiderstandes 16a
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Der
Mikrocomputer 17 misst die Zeit Tm1, die genommen wird
bis, beim Starten der Entladung, die Spannung des Glättungskondensators 15 Vref
ab Vcc erreicht, und hält die Messzeit Tm1. Weiterhin gibt
der Mikrocomputer 17 Informationen bezüglich des
Zustandes einer Degradierung im Glättungskondensator 15a aus,
basierend auf der Messzeit Tm1, an einen Indikator, wie etwa eine
LED.
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Im
in 2 gezeigten Zeitverlaufsdiagramm wird, nachdem
die Entladung des Glättungskondensators 15a zu
einem gewissen Ausmaß fortschreitet, das aus dem Mikrocomputer 17 an
das Schaltelement 14a ausgegebene Diagnosesteuersignal
1 von ”H” zu ”L” verändert,
um die Diagnose 1 zu beenden. In diesem Fall wird das Umschaltelement 14a vom ”Aus”-Zustand
zu einem ”Ein”-Zustand geändert und der
Glättungskondensator 15a wird elektrisch zwischen
den Lastverbindungsleitungen einverbunden. Wenn das Schaltelement 14a ”Ein”-geschaltet
wird, wird der Glättungskondensator 15a geladen,
und nach Verstreichen einer vorgegebenen Zeitperiode kehrt die Spannung
zur ursprünglichen Spannung Vcc zurück.
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Anschließend
wird eine Degradierungsdiagnose des Glättungskondensators 15b durchgeführt. Die
Degradierungsdiagnose des Glättungskondensators 15b kann
bei jeglichem gewünschten Timing durchgeführt
werden. Diese Degradierungsdiagnose wird jedoch vorzugsweise durchgeführt,
nachdem das an das Schaltelement 14a ausgegebene Diagnosesteuersignal
1 auf ”L” gebracht wird und sich eine zufriedenstellende
Spannung im Glättungskondensator 15a akkumuliert
hat, um die stromführende Leitungsspannung der Last verbindenden
Leitung zufrieden stellend stabil zu machen.
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Dann
wird die Degradierungsdiagnose des Glättungskondensators 15b durchgeführt.
Diese Degradierungsdiagnose ist dieselbe wie die des Glättungskondensators 15a und
somit wird deren detaillierte Erläuterung weggelassen.
Wie bei der Entladungsreferenzzeit T1 kann die Entladungsreferenzzeit
T2, die dafür notwendig ist, dass die Spannung des Glättungskondensators 15b von
Vcc auf Vref abfällt, durch die folgende Gleichung ausgedrückt
werden. T2 = C2·R2·ln(Vcc/Vref) (2)
- C2:
- Kapazität
des Glättungskondensators 15b
- R2:
- Widerstand des Entladungswiderstands 16b
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Bei
der Degradierungsdiagnose misst der Mikrocomputer 17 eine
Zeit Tm1, die genommen wird, bis die Spannung des Glättungskondensators 15a von
Vcc aus Vref erreicht, und weiterhin wird die Degradierungsdiagnose
des Glättungskondensators 15a basierend auf der
Messzeit Tm1 durchgeführt. Alternativ kann ebenfalls ein
Verfahren angenommen werden, bei dem die Anschlussspannung Vm1 des Glättungskondensators 15a nach
Verstreichen der Entladungsreferenzzeit T1 ab dem Start der Entladung
gemessen wird und die Degradierungsdiagnose des Glättungskondensators 15a basierend
auf der gemessenen Anschlussspannung Vm1 durchgeführt wird.
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3 ist
ein Graph, der Statusklassen eines Kondensators auf eine Degradierungskurve
für die Kapazität des Kondensators zeigt. In der
Zeichnung ist eine durchgehende Linie K1 eine Degradierungskurve,
die eine Degradierung bei der Kapazität zeigt, aufgetragen
gegen die Dauer des Dienstes des Kondensators, und eine gestrichelte
Linie M1 repräsentiert eine Kapazitätsgrenzlinie,
die die Kapazitätsgrenze zeigt, an der die Verwendung der
Stromversorgungsvorrichtung unmöglich wird. Eine gestrichelte
Linie M2, die durch einen Schnittpunkt Q zwischen der gestrichelten
Linie M1 und der Degradierungslinie K1 verläuft und rechtwinklig
zur gestrichelten Linie M1 ist, repräsentiert eine Verwendungsgrenzlinie, welche
eine Begrenzung der Dienstperiode des Kondensators zeigt. Da der
Kondensator eine beschränkte Lebenszeit hat, wie bei der
Degradierungskurve K1, sinkt die Kapazität mit Einsatzdauer und
als Ergebnis wird das gespeicherte Ladungsvolumen vermindert. Wenn
die Einsatzdauer die Dienstgrenze, die durch die Verwendungsgrenzlinie
M2 spezifiziert wird, überschreitet, erreicht die Kapazität des
Kondensators einen Wert unter der durch die Kapazitätsgrenzlinie
M1 spezifizierten Grenze, was es unmöglich macht, eine
hochstabile elektrische Leistung an die Last zu liefern.
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Die
in 3 gezeigte Degradierungskurve K1 zeigt allgemein
(oder ideal) Degradierungscharakteristika der Kapazität
des Kondensators. Dementsprechend ist ein Kondensator bei tatsächlicher Verwendung
nicht immer in Übereinstimmung mit der Degradierungskurve
K1. Daher sind bei dieser Ausführungsform Grenzlinien L1,
L2 parallel zu der Kapazitätsgrenzlinie M1 vorgesehen, über
der Kapazitätsgrenzlinie M1 auf ihrer Seite entfernt vom
Ursprung und die folgenden vier Abschnitte A, B, C und D, unterteilt
durch die Grenzlinien L1, L2 und M1, werden definiert (siehe 3).
- (1) Abschnitt A: Normalbereich (anfängliche
Fluktuationsperiode: Teil über L1)
- (2) Abschnitt B: Normalbereich (kapazitätsstabile Periode:
Teil zwischen L1 und L2)
- (3) Abschnitt C: Ersatzempfehlungsbereich (Teil zwischen L2
und M1)
- (4) Abschnitt D: Degradierter Bereich (Teil unter M1)
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Im
in 3 gezeigten Beispiel wird die Kapazität
des Kondensators, der die Grenzlinie L1 bestimmt, beispielsweise
auf 90% der Entladungsreferenzzeit T1 (Punkt P in der Zeichnung)
eingestellt, repräsentiert durch Gleichung (1), es wird
die Kapazität, welche die Grenzlinie L2 bestimmt, auf beispielsweise
82,5% der Entladungsreferenzzeit T1 eingestellt, und es wird die
Kapazität, welche die Grenzlinie M1 bestimmt, beispielsweise
auf 80% der Entladungsreferenzzeit T1 gesetzt. Die Kapazitäten
können selbstverständlich auf andere Werte gesetzt
werden.
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Eine
Anzeigesteuerfunktion des Indikators, etwa LED, wird unter Bezugnahme
auf jede der 1 bis 4 erläutert. 4 ist
ein Flussdiagramm, welches einen Steuerfluss in der Anzeigesteuerung
der Stromversorgungsvorrichtung zeigt. Als Beispiel wird eine Anzeigesteuerfunktion
bei der Degradierungsdiagnose des Glättungskondensators 15a erläutert.
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In 4 wird
ein Diagnosesteuersignal zuerst aus dem Mikrocomputer 17 ausgegeben.
Die Entladungszeit Tm1 des Glättungskondensators 15a wird
gemessen und der Bereich der Kapazität des Kondensators
wird identifiziert (Schritt S101). Wenn beispielsweise die Entladungszeit
Tm1 des Glättungskondensators 15a innerhalb eines
Werts fällt, zwischen der Entladungsreferenzzeit T1 und
90% der Entladungsreferenzzeit T1, wird die Kapazität des
Glättungskondensators 15a als innerhalb des Bereichs
des Abschnitts A fallend identifiziert. Weiterhin, beispielsweise
wenn die Entladungszeit T1 des Glättungskondensators 15a nicht
größer als der eingestellte Wert 80% der Entladungsreferenzzeit
T1 ist, wird die Kapazität des Glättungskondensators 15a als
innerhalb des Bereichs von Abschnitt D fallend identifiziert.
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Ob
die Kapazität des Kondensators, die in Schritt S101 identifiziert
ist, innerhalb eines Bereichs von Abschnitt A fällt, wird
dann festgestellt (Schritt S102). Wenn die identifizierte Kapazität
des Kondensators innerhalb des Bereichs von Abschnitt A fällt (Schritt
S102, Ja), wird diese Tatsache angezeigt, beispielsweise in einer
grünen Farbe mit einer Anzeige wie etwa einer LED (Schritt
S103). Andererseits, wenn die identifizierte Kapazität
des Kondensators nicht in den Bereich von Abschnitt A fällt
(Schritt S102, Nein), wird bestimmt, ob die identifizierte Kapazität
des Kondensators innerhalb des Bereichs von Abschnitt B fällt
(Schritt S104). Wenn die identifizierte Kapazität des Kondensators
in den Bereich von Abschnitt B fällt (Schritt S104, Ja),
wird diese Tatsache angezeigt, beispielsweise in einer orangenen
Farbe mit einer Anzeige wie etwa einer LED (Schritt S105). Wenn
andererseits die identifizierte Kapazität des Kondensators
nicht in den Bereich von Abschnitt B fällt (Schritt S104,
Nein), wird bestimmt, ob die identifizierte Kapazität des
Kondensators in den Bereich von Abschnitt C fällt (Schritt
S106). Wenn die identifizierte Kapazität des Kondensators
in den Bereich von Abschnitt C fällt (Schritt S106, Ja),
wird diese Tatsache angezeigt, beispielsweise in einer roten Farbe mit
einer Anzeige wie etwa einer LED (Schritt S107). Wenn andererseits
die identifizierte Kapazität des Kondensators nicht in
den Bereich von Abschnitt C fällt (Schritt S106, Nein),
wird diese Tatsache angezeigt, beispielsweise durch Blinken in roter
Farbe mit einer Indikation wie etwa einer LED (Schritt S108). Diese
Indikation kann durch einen 7-Segment-LED-Indikator verwendende
digitale Anzeige ausgeführt werden.
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Ein
Anwender kann die Zeit zum Ersetzen des Glättungskondensators
korrekt erfassen, der in der Stromversorgungsvorrichtung verwendet
wird, oder die Zeit des Ersetzens der Stromversorgungsvorrichtung
per se, durch die Anzeigesteuerungsprozessierung in den Schritten
S101 bis S108.
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Schließlich
wird bezüglich der ersten Ausführungsform die
Kapazität jedes der geduplexten Glättungskondensatoren
(Glättungskondensatoren 15a, 15b) erläutert.
Beispielsweise beim Trennen des Glättungskondensators 15a von
der stromführenden Leitung (Lastverbindungsleitung 12)
verlässt sich der Last 19 zugeführte
elektrische Leistung nur auf den Glättungskondensator 15b,
obwohl dies vorübergehend ist. Wenn die Anzahl der Glättungskondensatoren
von zwei auf eins reduziert wird, steigt das Brummen in der stromführenden
Leitung, was zu einer verschlechterten Qualität der Stromversorgungsspannung
führt. Dementsprechend haben bei der Stromversorgungsvorrichtung
der Ausführungsform vorzugsweise beide Glättungskondensatoren 15a, 15b Kapazitätscharakteristika
auf einem zufrieden stellenden Pegel, so dass, selbst wenn die Glättungskondensatoren 15a, 15b einzeln
betrieben werden, elektrische Leistung der Last hochstabil zugeführt werden
kann.
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Zweite Ausführungsform
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5 ist
ein Schaltungsdiagramm, welches die Konfiguration einer Stromversorgungsvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bei der Stromversorgungsvorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform, wie in 1 gezeigt,
hat der Glättungskondensator eine geduplexte Konfiguration.
Andererseits weist die in 5 gezeigte
Stromversorgungsvorrichtung gemäß der zweiten
Ausführungsform eine Konfiguration auf, die eine Anforderung
für das Bereitstellen von drei oder mehr Glättungskondensatoren
berücksichtigen kann. Spezifisch ist bei der in 5 gezeigten
Schaltungskonfiguration jeder der Glättungskondensatoren
(15a, 15b, ..., 15k, ..., 15p,
...) zwischen einer Lastverbindungsleitung 12 auf einer
Hochpotentialseite und einer Lastverbindungsleitung 13 auf
einer Niederpotentialseite über ein Schaltelement (14a, 14b,
..., 14k, ..., 14p, ...) eingefügt. Weiterhin
ist ein Entladungswiderstand (16a, 16b, ..., 16k,
..., 16p, ...) für eine Lebenszeitdiagnose mit
beiden Enden jedes der Glättungskondensatoren verbunden.
Es sind nicht immer alle parallel miteinander verbundenen Glättungskondensatoren
notwendig, um eine Degradierungsdiagnose zu durchlaufen, und es
können Glättungskondensatoren, die keiner Degradierungsdiagnose
unterworfen werden, beispielsweise Glättungskondensatoren
(15t, ... 15z), wie in 5 gezeigt,
existieren.
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Auch
kann bei der Stromversorgungsvorrichtung gemäß der
Ausführungsform die Degradierungsdiagnose jedes Glättungskondensators
in derselben Weise wie in der ersten Ausführungsform vorgenommen
werden. Bei der Stromversorgungsvorrichtung gemäß der
Ausführungsform sind jedoch, wie oben beschrieben, drei
oder mehr Glättungskondensatoren zwischen der Last-verbindenden
Leitung 12 auf der Hochpotentialseite und der Last-verbindenden
Leitung 13 auf der Niederpotentialseite eingefügt.
Daher weist die Stromversorgungsvorrichtung gemäß der
zweiten Ausführungsform andere Merkmale auf als die Stromversorgungsvorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform. Die Merkmale der Stromversorgungsvorrichtung
gemäß der zweiten Ausführungsformen werden
erläutert.
-
(Verkürzung von Diagnoseintervallen)
-
Bei
der Stromversorgungsvorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform, wie oben erläutert, wird beim
Durchführen einer Degradierungsdiagnose eines zweiten Glättungskondensators
nach einer Degradierungsdiagnose eines ersten Glättungskondensators
die Degradierungsdiagnose des zweiten Glättungskondensators
vorzugsweise durchgeführt, nachdem die Spannung der stromführenden
Leitung in zufriedenstellender Weise stabilisiert ist. Andererseits
kann bei der Stromversorgungsvorrichtung gemäß der
Ausführungsform, selbst wenn ein Glättungskondensator
von der stromführenden Leitung getrennt ist, eine Fluktuation
bei der Spannung der stromführenden Leitung auf ein niedrigeres
Pegel durch die anderen Glättungskondensatoren unterdrückt
werden. Dementsprechend können die Intervalle der Degradierungsdiagnose
der Glättungskondensatoren im Vergleich mit den Intervallen
in der ersten Ausführungsform abgekürzt werden.
-
(Simultane Degradierungsdiagnose einer
Mehrzahl von Glättungskondensatoren)
-
Bei
der Stromversorgungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform
kann eine simultane Degradierungsdiagnose einer Mehrzahl von Glättungskondensatoren
durchgeführt werden, obwohl, ob die simultane Degradierungsdiagnose
möglich ist, von beispielsweise der Anzahl der zwischen
den Stromverbindungsleitungen eingefügten Glättungskondensatoren
und der Kapazität der Glättungskondensatoren per
se abhängt. Beispielsweise können in 5 eine
Degradierungsdiagnose des Glättungskondensators 15a und
eine Degradierungsdiagnose des Glättungskondensators 15b simultan
durchgeführt werden (ungefähr zur selben Zeit).
Daher steigt die für die Degradierungsdiagnose notwendige
Zeit nicht immer proportional mit der Anzahl von Glättungskondensatoren
und die Gesamtzeit der Degradierungsdiagnose kann gemäß der
Anzahl und Kapazität der Glättungskondensatoren
effektiv vermindert werden.
-
(Reduktion bei der Kapazität
der Glättungskondensatoren)
-
Bei
der Stromversorgungsvorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform, wie oben beschrieben, haben vorzugsweise
die Glättungskondensatoren alle Kapazitätscharakteristika
auf einen zufrieden stellenden Pegel, bei dem, wenn nur einer dieser Glättungskondensatoren 15a, 15b betrieben
wird, elektrische Leistung hochstabil der Last zugeführt werden
kann. Andererseits kann bei der Stromversorgungsvorrichtung gemäß der
Ausführungsform, selbst wenn ein Glättungskondensator
von der stromführenden Leitung zur Degradierungsdiagnose getrennt
wird, eine Fluktuation bei der Spannung der stromführenden
Leitung auf ein niedrigeres Pegel durch Kooperation mit den anderen
Glättungskondensatoren unterdrückt werden. Dementsprechend kann
die Kapazität jedes der Glättungskondensatoren
niedriger als die Kapazität bei der ersten Ausführungsform
sein.
-
Dritte Ausführungsform
-
6 ist
ein Schaltungsdiagramm, welches die Konfiguration einer Stromversorgungsvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bei der Stromversorgungsvorrichtung gemäß der
in 6 gezeigten dritten Ausführungsform ist
die Konfiguration einer Starterschaltung, welche jedes Schaltelement
startet und steuert, um einen Glättungskondensator zwischen
Last verbindenden Leitungen einzubinden, gezeigt. Spezifisch ist
bei der in 6 gezeigten Schaltungskonfiguration
für die Schaltelemente 14a, 14b eine
Startschaltung einschließlich einer Kombination eines Schaltelements
mit einem Kondensator und einem Widerstand konfiguriert. In 5,
welches die Konfiguration der zweiten Ausführungsform zeigt,
und 6, welche die Konfiguration der dritten Ausführungsform
zeigt, weisen identische oder äquivalente Konfigurationen
dieselben Bezugszeichen auf und eine überlappende Beschreibung
derselben wird weggelassen. Hier wird nur eine Prozessierung, die sich
von der Prozessierung bei den ersten und zweiten Ausführungsformen
unterscheidet, erläutert.
-
In 6 ist
ein Verzögerungskondensator 31a mit einem Ende
(beispielsweise einem Quellenende eines MOSFET) und einem Steuerende
(beispielsweise einem Gatterende des MOSFET) des Schaltelements 14a,
verbunden. Ein Widerstand 32a ist mit beiden Enden des
Verzögerungskondensators 31a verbunden. Der Widerstand 32a ist
in Reihe zu einem Widerstand 33a geschaltet, um eine Spannungsteilerschaltung
zu bilden, welche die Spannung der stromführenden Leitung
teilt. Enden eines Schaltelements 34a (beispielsweise ein
Kollektorende und ein Emitterende in einem bipolaren Transistor)
sind mit entsprechenden Enden des Verzögerungskondensators 31a verbunden.
Ein Ende eines Kopplungskondensators 36a, der die Eingabe
eines Diagnosesteuersignals 22, das aus dem Mikrocomputer 17 ausgegeben
wird, mediiert, und ein Ende des Widerstands 35a zum Anlegen
einer Vorspannung an das Schaltelement 34a sind mit dem
Steuerende verbunden (Basisende). Dieselbe Startabschaltung ist für
das Umschaltelement 14b konfiguriert.
-
Als
Nächstes werden zwei charakteristische Funktionen (Funktion
des Verzögerungskondensators und Funktion des Kopplungskondensators)
in der Einschaltschaltung erläutert.
-
(Funktion des Verzögerungskondensators)
-
Der
Verzögerungskondensator 31 schaltet einerseits
langsam das Schaltelement 14a an und schaltet andererseits
das Schaltelement 14a rasch ab. Spezifisch, wenn der Glättungskondensator 15a mit
der stromführenden Leitung verbunden ist, wird der Betrieb
des Schaltelements 14a von ”Aus” auf ”Ein” langsam
durchgeführt. Andererseits, wenn der Glättungskondensator 15a von
der stromführenden Leitung getrennt wird, wird der Betrieb
des Schaltelements 14a von ”Ein” zu ”Aus” mit
hoher Geschwindigkeit durchgeführt.
-
Wenn
die Glättungskondensatoren mit der stromführenden
Leitung verbunden sind, tritt eine Spannungsfluktuation auf, weil
die Spannung der stromführenden Leitung sich von der Spannung
der Glättungskondensatoren unterscheidet. Diese Spannungsfluktuation
ist signifikant, wenn die Anzahl von Glättungskondensatoren,
die miteinander parallel geschaltet sind, klein ist, wie in der
in 1 gezeigten Stromversorgungsvorrichtung. Andererseits,
wie oben erläutert, verbindet der Verzögerungskondensator
die Glättungskondensatoren langsam mit der stromführenden
Leitung. Dementsprechend kann eine Spannungsfluktuation bei der
Verbindung der Glättungskondensatoren mit der stromführenden
Leitung unterdrückt werden. Wenn die Glättungskondensatoren
von der stromführenden Leitung getrennt werden, wie oben
beschrieben, trennt der Verzögerungskondensator die Glättungskondensatoren
von der stromführenden Leitung mit hoher Geschwindigkeit.
Dementsprechend kann bei Aufrechterhalten der Spannung beim Trennen
die nachfolgende Operation einer Degradierungsdiagnose rasch durchgeführt
werden.
-
(Funktion des Kopplungskondensators)
-
Der
Kopplungskondensator 36a hat die Funktion des Blockierens
von Gleichstromsignalen und somit kann das Schaltelement 14a nur
bei Änderung im Diagnosesteuersignal 22 gesteuert
werden. Daher kann der Übergang zu einer Diagnosephase zum
Durchführen der Diagnose des Glättungskondensators 15a zuverlässig
durchgeführt werden und die Wahrscheinlichkeit eines irrtümlichen Übergangs in
die Diagnosephase kann vermindert werden.
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Vierte Ausführungsform
-
7 ist
ein Schaltungsdiagramm, welches die Konfiguration einer Stromversorgungsvorrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In jeder der obigen Ausführungsformen ist die geduplexte
Konfiguration des Glättungskondensators auf Sekundärseite
der Stromversorgungsvorrichtung vorgesehen. In der Ausführungsform
ist die geduplexte Konfiguration des Glättungskondensators
auf der Primärseite der Stromversorgungsvorrichtung vorgesehen.
Die fundamentale Verbindungskonfiguration ist dieselbe wie diejenige jeder
der obigen Ausführungsformen. Beispielsweise ist bei der
in 7 gezeigten Stromversorgungsvorrichtung eine geduplexte
Schaltung von Glättungskondensatoren, wie in 1 gezeigt,
zwischen einer Vollwellengleichrichterschaltung 41 zum
Umwandeln eines Wechselstroms zu einem Gleichstrom und eine Umschaltsteuerschaltung 45 zum
Rekonvertieren des konvertierten Gleichstroms zum Wechselstrom konfiguriert,
und ein Mikrocomputer 47 ist dafür konfiguriert,
die geduplexte Schaltung zu steuern. In diesem Fall sollte jedoch
angemerkt werden, dass sich der Spannungspegel auf der stromführenden
Leitung auf der Primärseite in der Stromversorgungsvorrichtung
von dem Spannungspegel der stromführenden Leitung auf der
Sekundärseite in der Stromversorgungsvorrichtung unterscheidet
und somit Schaltungskomponenten wie etwa Schalter und Glättungskondensatoren
unter Berücksichtigung des Unterschieds im Spannungspegel
ausgewählt werden sollten.
-
Fünfte Ausführungsform
-
8 ist
ein Schaltungsdiagramm, welches die Konfiguration einer Stromversorgungsvorrichtung gemäß einer
fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigt. Bei der Konfiguration der vierten Ausführungsform
ist die geduplexte Konfiguration von Glättungskondensatoren
auf der Primärseite der Stromversorgungsvorrichtung vorgesehen
und weiterhin ist der Mikrocomputer zum Steuern der Degradierungsdiagnose
der Glättungskondensatoren auch auf der Primärseite
der Stromversorgungsvorrichtung vorgesehen. Andererseits ist bei
der fünften Ausführungsform ein Mikrocomputer
zum Steuern der Degradierungsdiagnose von Glättungskondensatoren
auf der Sekundärseite der Stromversorgungsvorrichtung vorgesehen.
In 7, welche die Konfiguration der vierten Ausführungsform
zeigt, und 8, welche die Konfiguration
der fünften Ausführungsform zeigt, wird, haben
identische oder äquivalente Konfigurationen dieselben Bezugszeichen
und die überlappende Beschreibung derselben wird weggelassen.
Hier wird nur die sich von der Prozessierung von der vierten Ausführungsform
unterscheidende Prozessierung erläutert.
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In 8 ist
ein Mikrocomputer 53 auf der Sekundärseite der
Stromversorgungsvorrichtung vorgesehen. Spannungsdetektionsschaltungen 54a, 54b, welche
jede Schaltung von Glättungskondensatoren 43a, 43b detektieren,
und Isolationsschaltungen 56a, 56b, 57a, 57b,
welche das Senden von Information zu und Empfangen von Information
aus dem Mikrocomputer 53 mediieren, der auf der Schaltungsseite vorgesehen
ist, die auf der Sekundärseite der Stromversorgungsvorrichtung
lokalisiert sind, sind auf der Primärseite der Stromversorgungsvorrichtung
vorgesehen. Jede der Isolationsschaltungen hat die Funktion des
Absorbierens eines Unterschieds bei der Betriebsspannung und im
Signalisieren des Formates (analog oder digital) zwischen der Primärschaltung und
der Sekundärschaltung. Beispielsweise werden bei der in 8 gezeigten
Konfiguration eine Kondensatorspannungsinformation 52 für
den Wertungskondensator 43a und die Kondensatorspannungsinformation 52 für
den Glättungskondensator 43b, die durch die Spannungsdetektionsschaltung 54a, 54b detektiert
werden, an den Mikrocomputer 53 jeweils durch die Isolationsschaltungen 56a, 56b übertragen.
Ein aus dem Mikrocomputer 53 ausgegebenes Steuersignal
für die Degradierungsdiagnose des Glättungskondensators 43a und
ein aus dem Mikrocomputer 53 ausgegebenes Steuersignal
für die Degradierungsdiagnose des Glättungskondensators 53b werden
jeweils durch die Isolationsschaltung 57a, 57b in
ein Diagnosesteuersignal 51 gewandelt, welche dann zu den
Schaltelementen 42a, 42b ausgegeben werden.
-
Sechste Ausführungsform
-
9 ist
ein Schaltungsdiagramm, welches die Konfiguration einer Stromversorgungsvorrichtung gemäß einer
sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ein Vergleich der Stromversorgungsvorrichtung gemäß der
Ausführungsform mit der Stromversorgungsvorrichtung gemäß der
in 5 gezeigten zweiten Ausführungsform zeigt, dass
die Verbindung sowohl des Kondensators, der direkt einer Degradierungsdiagnose
unterworfen ist, als auch des Kondensators, der nicht direkt einer
Degradierungsdiagnose unterworfen ist, mit den stromführenden
Leitern, der zweiten und sechsten Ausführungsform gemein
sind. Andererseits unterscheiden sich die Stromversorgungsvorrichtung
gemäß der zweiten Ausführungsform und
die Stromversorgungsvorrichtung gemäß der sechsten
Ausführungsform voneinander in den folgenden Punkten.
- (1) Die zweite Ausführungsform basiert
auf der Annahme, dass der mit der stromführenden Leitung
(Lastverbindungsleitung 12) über ein Schaltelement
verbundene Kondensator und der mit der stromführenden Leitung
nicht über ein Schaltelement verbundene Kondensator im
Wesentlichen zueinander hinsichtlich Lebenszeit und Lebenszeit-Degradierungscharakteristika
identisch sind. Bei der sechsten Ausführungsform unterscheiden sich
andererseits ein mit der stromführenden Leitung über
ein Schaltelement verbundener Kondensator (ein Kondensator 65a in
dem in 9 gezeigten Beispiel) und mit der stromführenden Leitung
nicht über ein Umschaltelement verbundene Kondensatoren
(Kondensatoren 15t, ..., 15z in dem in 9 gezeigten
Beispiel) voneinander hinsichtlich der Lebenszeitdegradierungscharakteristika
(während die Lebenszeit gleich oder unterschiedlich sein
kann). Spezifisch werden bei der Stromversorgungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform
zwei voneinander in den Lebenszeit-Degradierungscharakteristika
unterschiedliche Kondensatoren verwendet.
- (2) Bei der zweiten Ausführungsform sollte eine Mehrzahl
von Kondensatoren, die direkt der Degradierungsdiagnose unterworfen
werden, vorgesehen sein. Andererseits erfordert die sechste Ausführungsform
nicht die Bereitstellung einer Mehrzahl von Kondensatoren, die direkt
der Degradierungsdiagnose unterworfen werden, und die Bereitstellung
eines Kondensators ist zufriedenstelllend. Das heißt, die
Bereitstellung eines Umschaltelements entsprechend dem einen Kondensator
reicht für die Ausführungsform. Folglich kann
im Vergleich mit der in 2 gezeigten Stromversorgungsvorrichtung
die Stromversorgungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform eine
vereinfachte Schaltungskonfiguration realisieren.
-
In
der in 9 gezeigten Konfiguration sind eine Mehrzahl von
Kondensatoren (15t, ..., 15z), die nicht direkt
einer Degradierungsdiagnose unterworfen werden und nicht über
ein Schaltelement verbunden sind, vorgesehen. Jedoch reicht die
Bereitstellung eines Kondensators für die Ausführungsform.
-
(Lebenszeit-Degradierungscharakteristika
jedes Kondensators)
-
10 ist
ein Graph, der Lebenszeit-Degradierungscharakteristika eines Kondensators,
der direkt einer Degradierungsdiagnose unterworfen ist, und eines
Kondensators, der nicht direkt einer Degradierungsdiagnose unterworfen
ist, zeigt. In 10 entsprechen durch eine abwechselnd
lang und kurz gestrichelte Linie angezeigte Degradierungscharakteristika
R1 dem Kondensator, der direkt der Degradierungsdiagnose unterworfen
ist (Kondensator 65a in 9) und durch
eine dicke durchgezogene Linie angezeigte Degradierungscharakteristika
Q1 entsprechen dem Kondensator, der nicht direkt der Degradierungsdiagnose
unterworfen ist (Kondensator 15t in 9). In 10 beziehen
sich die Degradierungscharakteristika auf die in 3 gezeigte
Degradierungskurve und die Degradierungscharakteristika des Kondensators 65a sind
gezeigt als:
- (1) Anfangs- bis Mittelstufe:
eine Kapazitätsabnahmerate im Bereich von 0% bis –10%;
- (2) Zweite mittlere Stufe: eine Kapazitätsabnahmerate
im Bereich von –10% bis –17,5%, und
- (3) Endstufe: eine Kapazitätsabnahmerate von nicht
mehr als –20%.
-
Diese
Klassifizierungen dienen der Bequemlichkeit und es kann jedwede
Klassifizierung angenommen werden.
-
In 10 sind
die Degradierungscharakteristika R1 so, dass die Kapazität
des Kondensators langsam mit Zeitverstreichen abnimmt (entsprechend
der Dienstzeit), während die Degradierungscharakteristika
Q1 so sind, dass die Kapazität des Kondensators im Wesentlichen
durch die Anfangsphase hindurch, die erste Mittelstufe und die zweite Mittelstufe
konstant ist, und in der Endstufe der verstrichenen Zeit rapide
sinkt.
-
Die
Degradierungscharakteristika werden im Hinblick auf die Vorhersagegenauigkeit
der Degradierungsdiagnose der Stromversorgungsvorrichtung betrachtet.
Beim Kondensator mit der Degradierungscharakteristik Q1 tritt in
der Entladungszeit in der ersten Mittelstufe bis zur zweiten Mittelstufe
nur eine kleine Variation auf und somit ist es schwierig, einen degradierten
Status zu detektieren und eine für die Detektion des degradierten
Status notwendige Vorhersagegenauigkeit bereitzustellen. Andererseits
tritt beim Kondensator mit Degradierungscharakteristika R1 eine
große Variation bei der Entladungszeit in derselben Periode
auf. Entsprechend kann eine Änderung bei der Entladungszeit
rasch erfasst werden. Somit kann ein degradierter Zustand leicht
detektiert werden und eine für die Detektion eines detektierten Zustandes
notwendige Vorhersagegenauigkeit kann bereitgestellt werden.
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Die
Degradierungscharakteristika werden im Hinblick auf die Leistung
der Stromversorgungsvorrichtung betrachtet. Beim Kondensator mit
der Degradierungscharakteristika R1 sinkt die Kapazität
mit dem Verstreichen von Zeit. Dementsprechend sinkt die Stromversorgungskapazität
der Stromversorgungsvorrichtung abhängig von den Degradierungscharakteristika.
Andererseits weist der Kondensator mit den Degradierungscharakteristika
Q1 eine im Wesentlichen konstante Kapazität in der ersten
mittleren Stufe zur zweiten mittleren Stufenperiode auf und kann
somit eine stabile Stromversorgungskapazität aufrechterhalten.
-
Bei
der Stromversorgungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform
werden der Kondensator, der direkt einer Degradierungsdiagnose unterworfen ist,
und der Kondensator, der nicht direkt einer Degradierungsdiagnose
unterworfen wird, so ausgewählt, dass bezüglich
der Lebenszeit-Degradierungscharakteristika die verstrichene Zeit,
bei der die Kapazitätsabnahme des Kondensators, der direkt
einer Degradierungsdiagnose unterworfen ist, –20% ist,
im Wesentlichen dieselbe wie die verstrichene Zeit ist, bei der
die Kapazitätsabnahme des Kondensators, der nicht direkt
der Degradierungsdiagnose unterworfen ist, –20% ist. Jedoch
sollte erwähnt werden, dass die Kondensatoren nicht auf
Kondensatoren beschränkt sind, die diese Lebenszeit-Degradierungscharakteristikbeziehung
aufweisen. Wenn beispielsweise die Lebenszeit des Kondensators,
der direkt einer Degradierungsdiagnose unterworfen ist, kürzer ist
als die Lebenszeit des Kondensators, der nicht direkt einer Degradierungsdiagnose
unterworfen ist, kann die Degradierungsdiagnose an einem vorbestimmten
Schwellenwert der Kapazitätsabnahme durchgeführt
werden, die niedriger ist als –20%. Wenn andererseits die
Lebenszeit des Kondensators, der direkt einer Degradierungsdiagnose
unterworfen ist, länger ist als die Lebenszeit des Kondensators,
der nicht direkt einer Degradierungsdiagnose unterworfen ist, kann
die Degradierungsdiagnose an einem vorbestimmten Schwellenwert der
Kapazitätsabnahme durchgeführt werden, die höher
ist als –20%.
-
In
der Ausführungsform wird die Konfiguration, in der die
Degradierungsdiagnose des in der Glättungseinheit bereitgestellten
Kondensators auf der Sekundärseite der Stromversorgungsvorrichtung vorgesehen.
Alternativ, wie bei der vierten Ausführungsform, kann diese
Konfiguration auf der Primärseite der Stromversorgungsvorrichtung
vorgesehen sein. Weiterhin, wie bei der fünften Ausführungsform, kann
der Mikrocomputer zum Steuern der Degradierungsdiagnose auf der
Sekundärseite der Stromversorgungsvorrichtung angeordnet
sein.
-
Siebte Ausführungsform
-
11 ist
ein Schaltungsdiagramm, welches die Konfiguration einer Stromversorgungsvorrichtung gemäß einer
siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Stromversorgungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform
weist dieselbe Konfiguration wie die Stromversorgungsvorrichtung gemäß der
sechsten Ausführungsform auf, wie in 9 gezeigt,
außer dass weiter eine Temperaturdetektoreinheit 66,
welche die Temperatur des Kondensators 65a oder die Temperatur
einer Umgebung um den Kondensator 65a messen kann, vorgesehen
ist, und des weiteren werden die Ergebnisse durch die Temperaturdetektoreinheit 66 in
einem Mikrocomputer 17 eingegeben. In 9,
welche die Konfiguration der sechsten Ausführungsform zeigt,
und 11, welche die Konfiguration der siebten Ausführungsform
zeigt, haben die identischen oder äquivalenten Konfigurationen
dieselben Bezugszeichen und die überlappende Beschreibung
derselben wird weggelassen. Hier werden nur charakteristische Merkmale der
siebten Ausführungsform, die sich von jenen der sechsten
Ausführungsform unterscheiden, erläutert.
-
12 ist
ein Diagramm, welches Lebenszeit-Degradierungscharakteristika unter
Verwendung der Temperatur als ein Parameter zeigt. Genauer gesagt
sind in 12 als Lebenszeit-Degradierungscharakteristika
R1 in 10 gezeigte Lebenszeit-Degradierungscharakteristika
als Lebenszeit-Degradierungscharakteristika S1 (Niedrigtemperaturseite)
gezeigt, und weiterhin werden Lebenszeit-Degradierungscharakteristika
S2 (intermediäre Temperaturseite) und Lebenszeit-Degradierungscharakteristika
S3 (Hochtemperaturseite), die mit ansteigender Temperatur einer
Umgebung um den Kapazitätskondensator fluktuieren, ebenfalls
gezeigt. Wie in 12 gezeigt, variieren die Lebenszeit-Degradierungscharakteristika
des Kondensators abhängig von der Umgebungstemperatur.
Beispielsweise stellen unterschiedliche Lebenszeit-Degradierungscharakteristika
eine große Differenz bei der verstrichenen Zeit bereit,
was eine identische Kapazitätsabnahmerate ergibt. Entsprechend
ist eine kontinuierliche Messung der Umgebungstemperatur um den Kondensator
herum eine bevorzugtere Ausführungsform vom Standpunkt
der Durchführung der Degradierungsdiagnose des Kondensators
bei hoher Genauigkeit.
-
13 ist
ein Graph, der die Temperaturcharakteristika von zwei Kondensatoren
mit unterschiedlichen Lebenszeitcharakteristika in Bezug auf die
in 10 gezeigte Lebenszeit-Degradierungscharakteristika
zeigt. In 13 entsprechen die Lebenszeit-Degradierungscharakteristika
Q1, R1 den Lebenszeit-Degradierungscharakteristika Q1 bzw. R1, die
in 10 gezeigt sind. Andererseits sind die Lebenszeit-Degradierungscharakteristika
Q1', R1' beispielsweise Lebenszeit-Degradierungscharakteristika
in kontinuierlicher Verwendung der Kondensatoren unter einer Umgebung
einer Temperatur über der Temperatur, bei der die Kondensatoren
die Lebenszeit-Degradierungscharakteristika Q1, R1 zeigen. Wie in 13 gezeigt,
wenn die Charakteristika eines Kondensators, der nicht direkte einer
Degradierungsdiagnose unterworfen wird, (beispielsweise der Kondensator 15t:
der hier als ”ein Kondensator” bezeichnet wird)
abhängig von der Temperaturumgebung variieren, ist es wahrscheinlich,
dass die Charakteristika des Kondensators, der direkt einer Degradierungsdiagnose
unterworfen wird (beispielsweise Kondensator 65a: hier
als ”der andere Kondensator” bezeichnet) fluktuieren,
wie bei den Charakteristika des einen Kondensators. Dementsprechend kann
die Vorhersagegenauigkeit der Lebenszeit-Degradierungsdiagnose des
Kondensators durch Erfassen einer Änderung bei den Lebenszeit-Degradierungscharakteristika,
die durch die Umgebungstemperatur des anderen Kondensators verursacht
werden, verbessert werden.
-
Aus
diesem Grund misst bei der Stromversorgungsvorrichtung gemäß dieser
Ausführungsform die Temperaturdetektoreinheit 66 periodisch
die Temperatur des Kondensators 65a oder die Temperatur der
Umgebung um den Kondensator 65a und die gemessene Information 67 zur
Temperaturdetektion wird an einen Mikrocomputer 17 ausgegeben.
Der Mikrocomputer 17 kann eine Änderung bei den
Lebenszeit-Degradierungscharakteristika des Kondensators 65a,
der direkt einer Degradierungsdiagnose unterworfen wird, erfassen,
die von der Temperatur einer Umgebung um den Kondensator verursacht
ist, basierend auf der Eingabeinformation 67 zur Temperaturdetektion.
Die Änderung bei den Lebenszeit-Degradierungscharakteristika
kann leicht unter Verwendung einer Referenztabelle erfasst werden,
die eine Beziehung hält, beispielsweise zwischen den drei Elementen
Temperatur, verstrichene Zeit und Entladungszeit.
-
Die
Stromversorgungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform
hat dieselbe Konfiguration wie die Stromversorgungsvorrichtung gemäß der
in 9 gezeigten sechsten Ausführungsform,
außer dass zusätzlich die Temperaturdetektoreinheit 66 vorgesehen
ist. Die Degradierungskurve des in 2 gezeigten
Kondensators zeigt dieselbe Temperaturcharakteristika wie in 12 gezeigt.
Dementsprechend kann auch für die Stromversorgungsvorrichtungen
gemäß den ersten bis vierten Ausführungsformen,
wie sie in den 14 bis 18 gezeigt
sind, die Vorhersagegenauigkeit der Lebenszeitdiagnose des Kondensators
durch Bereitstellen derselben Temperaturdetektoreinheit, wie in 11 gezeigt,
in einem Kondensator, der direkt einer Degradierungsdiagnose unterworfen
wird, und Erfassen einer Änderung bei den durch die Temperatur
einer Umgebung um den Kondensator herum verursachten Änderung
der Lebenszeit-Degradierungscharakteristika, der direkt einer Degradierungsdiagnose
unterworfen wird, verbessert werden.
-
Achte Ausführungsform
-
19 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration eines Sequenzersystems
zeigt, bei dem eine der Stromversorgungsvorrichtungen gemäß der
ersten bis siebten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
angewendet wird. Bei dem in 19 gezeigten
Sequenzersystem ist ein erstes Steuersystem 100a einschließlich
einer Stromversorgungseinheit 102, einer CPU-Einheit 103,
einer E/A-Einheit 104, einer Netzwerkeinheit 105 und
einer anderen Einheit 106, die auf einer Basiseinheit 101 montiert
ist, konfiguriert, und ist über die Netzwerkeinheit 105 mit
anderen Steuersystemen verbunden, d. h. einem zweiten Steuersystem 100b und
einem dritten Steuersystem 100c.
-
Die
Stromversorgungseinheit 102 hat eine Lebenszeit-Diagnosefunktion.
Ein Lebenszeit-Detektionssignal 110, das die Ergebnisse
einer Lebenszeitdiagnose zeigt, wird beispielsweise durch einen
Verbinder 107 für eine externe Ausgabe, die in
der Stromversorgungseinheit 102 vorgesehen ist, und einen
Verbinder 108 für externe Eingabe, der in der E/A-Einheit 104 vorgesehen
ist, zur E/A-Einheit 104 übertragen. Die CPU-Einheit 103 kann
es gestatten, dass die Ergebnisse der durch die Stromversorgungseinheit 102 durchgeführten
Diagnose auf einem Indikator 109 angezeigt werden, indem
Informationen zu den Ergebnissen der an die E/A-Einheit 104 übertragenen
Diagnose eingelesen werden. Die Ergebnisse durch die Stromversorgungseinheit 102 durchgeführten
Diagnose können auch als Lebenszeit-Detektionssignal 120,
das in 19 als unterbrochener Linienpfeil
gezeigt ist, über die Basiseinheit 101 an die
CPU-Einheit 103 übertragen werden.
-
Selbst
bei nicht mit einer CPU-Einheit und einem Indikator – wie
im zweiten Steuersystem 100b und dem dritten Steuersystem 110 -
ausgestatteten Steuersystemen kann das Lebenszeit-Detektionssignal 110 als
die Ergebnisse der Lebenszeitdiagnose über die Netzwerkeinheit
an das erste Steuersystem übertragen werden. Auch bei dieser
Systemkonfiguration in dem in 19 gezeigten
Beispiel können Informationen zu der Ergebnissen der aus
dem zweiten Steuersystem 100b und dem dritten Steuersystem 100c über
die Netzwerkeinheit übertragenen Ergebnisse der Diagnose
auf dem Indikator 109 in dem ersten Steuersystem 100a angezeigt
werden, indem die Information durch die CPU-Einheit 103 im
ersten Steuersystem 100a gelesen wird.
-
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
-
Wie
oben beschrieben, sind die Stromversorgungsvorrichtung und das Sequenzersystem
gemäß der vorliegenden Erfindung als eine Vorrichtung nützlich,
die eine Online-Lebenszeitdiagnose realisieren kann und sind insbesondere
geeignet zum Beispiel dann, wenn es gewünscht wird, die
Vorhersagegenauigkeit der Lebenszeitdiagnose sicherzustellen, während
die Lebenszeitdiagnose online durchgeführt wird.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Es
wird eine Stromversorgungsvorrichtung bereitgestellt, die eine Online-Lebenszeitdiagnose realisieren
kann, während die Vorhersagegenauigkeit, die für
die Lebenszeitdiagnose erforderlich ist, sichergestellt ist. Eine
Glättungseinheit, welche die gleichgerichtete Ausgabe eines
Wechselstroms glättet, beinhaltet einen ersten und einen
zweiten Glättungskondensator 15a, 15b,
einen ersten Entladungswiderstand 16a und einen zweiten
Entladungswiderstand 16b, die parallel mit beiden Enden
des ersten Glättungskondensators 15a bzw. beiden
Enden des zweiten Glättungskondensators 15b parallel verbunden
sind, und ein erstes Umschaltelement 14a und ein zweites
Umschaltelement 14b, die parallel mit einem Ende des ersten
Glättungskondensators 15a bzw. einem Ende des
zweiten Glättungskondensators 15b verbunden sind.
Während eines Normalbetriebs sind sowohl der erste als
auch der zweite Glättungskondensator elektrisch mit einer
stromführenden Leitung 12 verbunden. Andererseits
sind während der Degradierungsdiagnose der erste und der
zweite Glättungskondensator alternativ elektrisch mit der
stromführenden Leitung 12 mit einem vorgegebenen
Timing verbunden und ein Glättungskondensator, der nicht
elektrisch mit der stromführenden Leitung verbunden ist,
ist der Degradierungsdiagnose unterworfen.
-
- 10
- Transformator
- 11
- Diode
- 12
- Lastverbindungsleitung (Hochpotentialseite)
- 13
- Lastverbindungsleitung (Niedrigpotentialseite)
- 14a,
14b, 14k, 14p, 34a, 34b, 42a, 42b
- Schaltelemente
- 15a,
15b, 15k, 15p, 15t, 15z, 43a, 43b
- Glättungskondensatoren
- 16a,
16b, 16k, 16p
- Entladungswiderstände
- 17,
47, 53
- Mikrocomputer
- 19
- Last
- 22,
52
- Kondensatorspannungsinformation
- 22,
51
- Diagnosesteuersignale
- 31a,
31b
- Verzögerungskondensatoren
- 32a,
32b, 33a, 33b, 35a, 35b
- Widerstände
- 36a,
36b
- Kopplungskondensatoren
- 41
- Vollwellengleichrichterschaltung
- 45
- Schaltsteuerschaltung
- 54a,
54b
- Spannungsdetektorschaltungen
- 56a,
56b, 57a, 57b, 70a, 70b
- Isolationsschaltungen
- 65
- Kondensator
- 66
- Temperaturdetektoreinheit
- 67
- Temperaturdetektionsinformation
- 100a,
100b, 100c
- Steuersysteme
- 101
- Basiseinheit
- 102
- Stromversorgungseinheit
- 103
- CPU-Einheit
- 104
- E/A-Einheit
- 105
- Netzwerkeinheit
- 105
- Andere
Einheit
- 107
- Externer
Ausgabeverbinder
- 108
- Externer
Eingabeverbinder
- 109
- Indikator
- 110,
120
- Lebenszeitdetektionssignale
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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