DE19713174A1

DE19713174A1 - Verfahren und Anordnung zur Stromversorgung eines Kommunikationsendgerätes

Info

Publication number: DE19713174A1
Application number: DE1997113174
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dipl Ing Hofmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 1998-10-01

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anord nung zur Stromversorgung von Kommunikationsendgeräten, insbe sondere Kommunikationsendgeräten, die in Zeitschlitzen sen den.

Stromversorgungsverfahren in Kommunikationsendgeräten werden bislang üblicherweise derart realisiert, daß das Sende-, Emp fangs- und Signalverarbeitungsteil des Kommunikationsendgerä tes direkt an der Versorgungsspannung betrieben wird.

Dabei müssen allerdings die empfindlichen Bauteile moderner Kommunikationsendgeräte vor zu hohen Überspannungen geschützt werden. Ein Schutz vor Überspannungen in der Versorgungsspan nung wird bisher in der Regel durch das Ansprechen von Siche rungen oder das Abbrennen von Leiterbahnen gewährleistet. Diese Sicherungen bzw. Leiterbahnen müssen allerdings nach einer derartigen Überspannung ausgewechselt bzw. repariert werden, was jeweils mit großem Aufwand verbunden ist und sehr unpraktisch ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Stromversorgung eines Kommunikationsendgerätes und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit de nen die Bauteile mit geringem Aufwand und möglichst großer Zuverlässigkeit vor zu großen Überspannungen geschützt werden können.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit Merkmalen nach An spruch 1 gelöst. Dabei können zumindest wesentliche Elemente des Sende-, Empfangs- und Signalverarbeitungsteils eines Kom munikationsendgerätes über einen Hauptschalter von der Ver sorgungsspannung getrennt werden, wobei der Hauptschalter von dem Ausgangssignal einer Steuerschaltung gesteuert wird, und dieses Ausgangssignal von einer logischen Verknüpfung unter schiedlicher Abschaltkriterien abhängt.

Die Steuerschaltung ist dabei eine Schaltung, deren Ausgang (Ausgangssignal) A von einer logischen Kombination unter schiedlicher Abschaltkriterien E_i abhängt:

Beispiel

A = E₁

∧ (E₂

∨ E₃

)
1 = 1 ∧ (1 ∨ 0)

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eines dieser Abschaltkriterien dann erfüllt ist, wenn ein Si gnalverarbeitungsteil des Kommunikationsendgerätes die Ab schaltfreigabe erteilt.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß eines der Abschaltkriterien dann erfüllt, wenn die Versorgungsspannung eine bestimmte Schwelle überschreitet.

Dadurch ist es möglich die empfindlichen Bauteile vor zu ho hen Überspannungen zu schützen.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, daß bei einem kurzzeitigen Öffnen des durch die Steuerschaltung gesteuerten Hauptschalters - beispielsweise aufgrund kurzzei tiger Überspannungen - das Sende-, Empfangs- und Signalverar beitungsteil des Kommunikationsendgerätes mit der Energie ei nes aufgeladenen Bufferkondensators weiter betrieben werden kann.

Durch diesen Bufferkondensator wird außerdem erreicht, daß trotz hoher Pulsströme des Sendeverstärkers, wie sie bei spielsweise bei einer Übertragung im Zeitmultiplex während eines Sendezeitschlitzes auftreten, die Dropoutspannung (Spannungsabfall), die aufgrund von Längswiderständen in der Versorgungsspannung entsteht, deutlich reduziert werden kann. Zu hohe Dropoutspannungen können zu erheblichen Funktionsstö rungen des Kommunikationsendgerätes führen. Dies ist im Zu sammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren um so wichti ger, als die Schaltung zur aktiven Spannungsüberwachung (Schaltung zur Überspannungserkennung und Hauptschalter, der von einer Steuerschaltung gesteuert wird) einen erheblichen Längswiderstand darstellt.

Die Vermeidung von hohen Dropoutspannungen kann noch verbes sert werden, wenn der Bufferkondensator durch einen strombe grenzten Spannungskonstanter aufgeladen wird.

Hohe Pulsströme treten insbesondere dann auf, wenn - wie bei spielsweise in GSM - die Daten in bestimmten Zeitschlitzen bzw. in bursts übertragen werden.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran sprüchen. Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens sind in den Ansprüchen 6 und 7 angegeben.

Zur Erläuterung von Ausführungsformen der Erfindung dienen die nachstehend aufgelisteten Figuren.

Es zeigen:

Fig. 1 den Ablauf beim Einschalten eines Kommunikationsendge rätes, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Strom ver sorgt wird,

Fig. 2 den Ablauf beim Abschalten eines Kommunikationsendgerä tes und beim Vorliegen einer Überspannung in der Versorgungs spannung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform ei ner erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausfüh rungsbeispiele und mit Hilfe der Figuren näher beschrieben. Die Abläufe, die in den Fig. 1 und 2 beschrieben sind, sind bei gleichzeitiger Betrachtung von Fig. 3 besser nach zuvollziehen.

Der Ablauf eines vorteilhaften Einschaltvorgangs eines Kommu nikationsendgerätes, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Strom versorgt wird, ist in Fig. 1 am Beispiel eines GSM-Endgerätes schematisch dargestellt.

In den folgenden Ausführungsbeispiele und den zugehörigen Bildern werden die Elemente des Sende-, Empfangs- und Signal verarbeitungsteils durch die Begriffe "Sendeverstärker, GSM- Teil und Logikteil" ersetzt bzw. als konkretes Beispiel ge nauer benannt. Die anderen Elemente des Sende-, Empfangs- und Signalverarbeitungsteils können von einem Fachmann anhand der vorliegenden Beschreibung leicht in das erfindungsgemäße Ver fahren und die erfindungsgemäße Anordnung integriert werden.

Man geht zunächst von einem abgeschalteten Zustand des GSM- Endgerätes aus. Sobald beispielsweise durch den Nutzer über die Tastatur ein Einschaltsignal (ES) gegeben wird, wird der Hauptschalter (HS) geschlossen und somit der Sendeverstärker (SV), das GSM-Teil (GSM) und der Logikteil (LT) mit der Ver sorgungsspannung (V) versorgt. Außerdem wird das Einschaltsi gnal an den Logikteil (LT) weitergegeben. Dann gibt der Lo gikteil ein EIN-Signal an das GSM-Teil und das Gerät ist so mit komplett eingeschaltet, mit Strom versorgt und betriebs bereit.

Der Ablauf eines vorteilhaften Abschaltvorgangs des Kommuni kationsendgerätes, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Strom versorgt wird, ist in Fig. 2 schematisch darge stellt. Man geht dabei von einem Kommunikationsendgerät aus, das sich bereits in einem eingeschalteten Zustand befindet. Es sind nun zwei unterschiedliche Fälle denkbar, die beide einzeln und zusammen gleichberechtigt die Trennung des Sende verstärkers, des GSM-Teils und des Logikteils von der Versor gungsspannung auslösen können:

- Regulärer Abschaltvorgang, der vom Nutzer beispielsweise über die Tastatur ausgelöst wird, und bei dem das GSM-Teil von der Versorgungsspannung getrennt wird, nachdem noch laufende Prozesse beendet sind: Sobald sich das Kommunika tionsendgerät in einem eingeschalteten Zustand befindet wird durch eine Überspannungserkennung (UE) überprüft, ob die Versorgungsspannung (V) eine bestimmte vorgegebene Schwelle, ab der bekanntermaßen Funktionsstörungen des Ge rätes auftreten oder Bauelemente zerstört werden über schreitet. Ist dies nicht der Fall, wird überprüft, ob das Einschaltsignal (ES) noch vorhanden ist. Wenn das Ein schaltsignal nicht mehr vorhanden ist - der Nutzer das Ge rät beispielsweise über ein Bedienelement ausgeschaltet hat - so wird ein Abschaltsignal an das Logikteil (LT) gegeben. Dieses gibt ein AUS-Signal an das GSM-Teil (GSM) weiter, worauf dieses die laufenden Prozesse beendet und eine Ab schaltfreigabe an die Steuerschaltung (SS) gibt. Bei feh lendem Einschaltsignal und Abschaltfreigabe durch das GSM- Teil gibt der Ausgang der Steuerschaltung (SS) das Signal, den Hauptschalter zu öffnen. Dadurch sind zumindest die we sentlichen Elemente der Geräteelektronik nicht mehr mit Strom versorgt und das Gerät ist abgeschaltet.kein Einschaltsignal (E₁ = 0)
Abschaltfreigabe des GSM-Teils (E₂ = 1)
(E₁ XOR E₂) ∧ E₂ = A
(O XOR 1) ∧ 1 = 1
⇒Signal zum Öffnen des Hauptschalters (A = 1)
- Abschaltvorgang aufgrund der Erkennung einer Überspannung in der Versorgungsspannung (V), bei der das GSM-Teil (GSM) von der Versorgungsspannung getrennt wird, noch bevor alle laufenden Prozesse beendet sind: Falls ein Einschaltsignal (ES) vorhanden ist und durch die Überspannungserkennung (UE) erkannt wird, daß die Versorgungsspannung (V) eine be stimmte vorgegebene Schwelle überschreitet, so wird ein Si gnal an die Steuerschaltung (SS) gegeben, den Hauptschalter (HS) zu öffnen. Damit werden wieder die wichtigen Elemente der Geräteelektronik zumindest kurzzeitig (solange bis die Schwelle wieder unterschritten ist) von der Versorgungs spannung (V) getrennt.Einschaltsignal (E₁ = 1)
Überspannung (E₃ = 1)
E₁ ∧ E₃ = A
1 ∧ 1 = 1
⇒ Signal zum Öffnen des Hauptschalters (A = 1)

Bei kurzzeitigen Trennungen von der Versorgungsspannung (V) kann das Gerät eventuell durch die Energie eines Bufferkon densators (BK) weiterbetrieben werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsvariante des erfindungsge mäßen Verfahren ist vorgesehen, daß ein Bufferkondensator (BK) parallel zum Sendeverstärker geschaltet ist und eventu ell über einen strombegrenzten Spannungskonstanter (SSK) auf geladen wird. Dieser Bufferkondensator ist in zwei Fällen von besonderem Vorteil:

- bei kurzzeitigen Überspannungen, die zu einer kurzzeitigen Trennung des Sendeverstärkers, des GSM-Teils und des Logik teils von der Versorgungsspannung führen, kann das Kommuni kationsendgerät mit der Energie des Bufferkondensators ohne Unterbrechung weiter betrieben werden.
- bei kurzzeitig hohen Stromflüssen beispielsweise während der Sendezeitschlitze (GSM-Sendebursts) erfolgt die wesent liche Stromversorgung des Sendeverstärkers durch den Buf ferkondensator. Dadurch werden hohe Stromflüsse in davorge schalteten Bauteilen (z. B. aktive Spannungsüberwachung durch Schaltung zur Überspannungserkennung und Hauptschal ter, der von einer Steuerschaltung gesteuert wird) vermie den und somit die Dropoutspannung reduziert.

Eine dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechende Anordnung sieht ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Die Stromver sorgung des Sendeverstärkers (SV), des GSM-Teils (GSM) und des Logikteils (LT) erfolgt über eine Versorgungsspannung (V), eine Eingangsdiode (ED) zum Schutz gegen Falschpolung und einen Hauptschalter (HS) zur Trennung des Sendeverstär kers (SV) und des GSM-Teils (GSM) von der Versorgungsspannung (V). Der Ausgang der Steuerschaltung (SS) zur Steuerung des Hauptschalters (HS) hängt von unterschiedlichen Abschaltkri terien ab:

- Der Hauptschalter (HS) wird geöffnet, d. h. der Sendever stärker und das GSM-Teil (GSM) werden von der Versorgungs spannung getrennt, wenn die Einschalterkennung (EE) signa lisiert, daß das Gerät eingeschalten ist, also ein Ein schaltsignal vorliegt, und die Überspannungserkennung (UE) das Vorliegen einer Überspannung anzeigt.
- Beim üblichen Abschaltvorgang wird der Hauptschalter geöff net, d. h. der Sendeverstärker und das GSM-Teil werden von der Versorgungsspannung getrennt, wenn die Einschalterken nung (EE) signalisiert, daß kein Einschaltsignal mehr vor liegt und das GSM-Teil die Abschaltfreigabe erteilt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zumindest die Schaltung zur Überspannungserkennung (UE) und die Steuerschaltung (SS) in einem Bauelement integriert.

Der Fachmann kann anhand der vorliegenden Beschreibung leicht weitere logische Verknüpfungen auch anderer, eventuell mehre rer Abschaltkriterien konzipieren und ausführen. So sind eine Reihe anderer Kriterien (Bsp: Versorgungsspannung unter schreitet bestimmte Schwelle, Temperatur überschreitet be stimmte Schwelle, Illegaler Betrieb, . . .) denkbar, die allei ne oder in Kombination mit anderen Kriterien zur Trennung des Sende-, Empfangs- und Signalverarbeitungsteils des Kommunika tionsendgerätes von der Versorgungsspannung führen sollen.

Eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Kommunikation sendgerätes sieht außerdem einen Bufferkondensator (BK) vor über den der Sendeverstärker (SV), das GSM-Teil (GSM) und das Logikteil (LT) mit Strom versorgt werden kann.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung besitzt das Kommuni kationsendgerät einen strombegrenzten Spannungskonstanter (SSK) zur Aufladung des Bufferkondensators.

Bezugszeichenliste

V Versorgungsspannung
ES Einschaltsignal
EE Einschaltsignalerkennung
UE Überspannungserkennung
ED Eingangsdiode
HS Hauptschalter
SS Steuerschaltung
SSK strombegrenzter Spannungskonstanter
BK Bufferkondensator
SV Sendeverstärker
GSM GSM-Teil
LT Logikteil

Claims

1. Verfahren zur Stromversorgung eines Kommunikationsendgerä tes, das in Zeitschlitzen sendet, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest wesentliche Elemente des Sende-, Empfangs- und Signalverarbeitungsteils des Kommunikationsendgerätes über einen Hauptschalter von der Versorgungsspannung getrennt wer den können, wobei dieser Hauptschalter vom Ausgangssignal ei ner Steuerschaltung gesteuert wird, und dieses Ausgangssignal von einer logischen Verknüpfung unterschiedlicher Abschalt kriterien abhängt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Abschaltkriterien dann erfüllt ist, wenn ein Signalverarbeitungsteil des Kommunikationsendgerätes die Ab schaltfreigabe erteilt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Abschaltkriterien dann erfüllt ist, wenn die Versorgungsspannung eine bestimmte Schwelle überschreitet.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei kurzzeitiger Trennung des Sende-, Empfangs- und Si gnalverarbeitungsteils von der Versorgungsspannung durch den Hauptschalter oder bei kurzzeitig hohen Stromflüssen das Sen de-, Empfangs- und Signalverarbeitungsteil unter anderem mit der Energie eines aufgeladenen Bufferkondensators weiter be trieben wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bufferkondensator über einen strombegrenzten Span nungskonstanter aufgeladen wird.

6. Kommunikationsendgerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit

a) einem Sende- und Empfangsteil für Daten, die in Zeit schlitzen übertragen werden
b) einem Signalverarbeitungsteil
c) einem Hauptschalter zur Trennung wesentlicher Elemente des Sende-, Empfangs- und Signalverarbeitungsteils von der Ver sorgungsspannung
d) Steuerschaltung zur Steuerung des Hauptschalters

7. Kommunikationsendgerät nach Anspruch 6 mit

a) einem Bufferkondensator über den das Sende-, Empfangs- und Signalverarbeitungsteil mit Strom versorgt werden kann
b) einem strombegrenzten Spannungskonstanter zur Aufladung des Bufferkondensators.