DE19728634A1 - Stromversorgungseinheit für einen Satellitenempfangssignalverteiler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungseinheit für einen aktiven Satellitenempfangssignalverteiler, welcher seine Betriebsspannung von dieser Stromversorgungseinheit erhält und diese Betriebsspannung weiterhin an mindestens einen rauscharmen Frequenzumsetzer bzw. LNC (low noise converter) an einer zugeordneten Satellitenempfangsantenne weiterleiten kann.

Satellitenempfangsanlagen bestehen aus mindestens einer Außeneinheit mit einer Satellitenempfangsantenne und einem oder mehreren LNC, sowie einer inneren Einheit zur Umsetzung und/oder Weiterleitung der Satellitenempfangssignale. Zumin­ dest bei Satellitenempfangsanlagen, die mehr als eine Satel­ litenempfangsantenne und/oder mehr als ein internes Empfangs­ gerät umfassen, ist ein Satellitenempfangssignalverteiler vorgesehen, der die von der Antenne zur Verfügung gestellten Signale an mehrere Satellitenempfangsgeräte verteilt und/oder die Auswahl zwischen mehreren Satellitenempfangsantennen ermöglicht. Üblicherweise handelt es sich dabei um aktive Satellitenempfangssignalverteiler die für ihre Arbeit wenig­ stens eine Betriebsspannung benötigen. Diese Betriebsspannung wird von einem externen Netzteil bzw. einer Stromversorgungs­ einheit geliefert.

In der Deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 296 11 630 ist eine Abzweigeinrichtung für eine Satellitenempfangsanlage gezeigt, die für den Anschluß eines oder mehrerer Satelli­ tenempfangsgeräte und eines oder mehrerer LNC vorgesehen ist und darüber hinaus eine Spannungsversorgungseinrichtung aufweist. Die gezeigte Abzweigeinrichtung stellt eine manuell betätigbare Umschalteinrichtung zur Verfügung, durch welche Spannungssignale zur Umschaltung zwischen mehreren ange­ schlossenen LNC erzeugt werden können. Allgemein ist aus dieser Schrift das Problem bekannt, daß mit zunehmender Senderdichte bei einer Satellitenempfangsanlage der Bedarf besteht, auf mehrere Empfangsantennen und/oder mehrere LNC zuzugreifen. Außerdem sollen mit den vorhandenen Antennen bzw. LNC immer mehr Teilnehmer mit Satellitenempfangsgeräten versorgt werden, womit die durch die Abzweigeinrichtung zur Verfügung gestellten Ausgänge in größerer Anzahl benötigt werden.

Damit besteht das Problem, daß die Abzweigeinrichtungen bzw. Empfangssignalverteiler unter unterschiedlichen Umgebungsbe­ dingungen zum Einsatz kommen. Aus Kostengründen besteht ein erheblicher Standardisierungsbedarf, wobei durch ein und denselben Satellitenempfangssignalverteiler unterschiedliche Konfigurationen mit variabler Anzahl von angeschalteten LNC und variabler Anzahl von gespeisten Signalempfängern versorgt werden sollen. Der Empfangssignalverteiler hat je nach ange­ schlossener Anzahl der zu bedienenden Geräte einen unter­ schiedlichen Leistungsbedarf, welcher von der zugeordneten Stromversorgungseinheit abgedeckt werden muß. Wie in der DE 296 11 630 detailliert beschrieben ist, leitet der Empfangs­ signalverteiler auch die erforderliche Betriebsspannung an die angeschlossenen LNC weiter, womit auch dieser wechselnde Leistungsbedarf von der zugeordneten Stromversorgungseinheit realisiert werden muß. Herkömmliche bekannte Stromversor­ gungseinheiten weisen einen Linearregler zur Spannungsstabi­ lisierung auf, der für einen relativ begrenzten Arbeitsbe­ reich ausgelegt ist. Um so unterschiedlicher die Leistungsan­ forderungen an die Stromversorgungseinheit sind, je größer ist der zu realisierende Regelungsbereich, was bei den bekannten Stromversorgungseinheiten im Fall der geringen Leistungsabnahme zu einer starken Erwärmung führt, da die am Reglereingang eingespeißte Rohspannung die abgegriffene stabilisierte Spannung an dessen Ausgang übersteigt und die nicht abgeforderte Leistung in Wärme umgesetzt wird. Daher können die bekannten Stromversorgungseinheiten entweder nur für exakt vorherbestimmte Betriebsbedingungen und Leistungs­ anforderungen dimensioniert werden, wodurch nur ein begrenz­ ter Einsatzbereich gegeben ist und gegebenenfalls für abge­ wandelte Satellitenempfangsanlagen andere Stromversorgungs­ einheiten eingesetzt werden müssen, oder für einen größeren Arbeitsbereich dimensioniert werden, was in vielen Einsatz­ fällen einen schlechten Wirkungsgrad, hohe Wärmeentwicklung und allgemein aufgrund notwendiger Kühlkörper und für größere Stromstärken ausgelegter Transformatoren große Bauformen mit sich bringt. Diese in der DE 296 11 630 aufgezeigten Probleme werden von der dort beschriebenen Abzweigeinrichtung nicht gelöst.

Die DE 43 16 800 beschreibt einen Satellitenempfänger mit einer Vorrichtung zur Erzeugung von Gleichspannungen mit oder ohne überlagerter Wechselspannung zur Steuerung der Außenein­ heit einer Satellitenempfangsanlage. Auch aus dieser Druck­ schrift ist bekannt, daß eine externe Stromversorgungseinheit die erforderlichen Betriebsspannungen u. a. für die Außenein­ heit zur Verfügung stellt. Zur Lösung der genannten Probleme, die bei derartigen Anlagen im Zusammenhang mit der Stromver­ sorgungseinheit stehen, gibt dieses Dokument keine Lösungs­ möglichkeiten an.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, die genannten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Stromversorgungseinheit für Satellitenempfangs­ signalverteiler zur Verfügung zu stellen, die in standardi­ sierter Form mit verschiedenen Empfangssignalverteilern und unterschiedlichsten Gerätekonfigurationen zusammenarbeiten kann.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Strom­ versorgungseinheit gelöst. Durch die sekundärseitig vom Transformator angeordnete getaktete Spannungsstabilisierung wird die in Wärme umgesetzte Leistung drastisch verringert, was sich aus dem an sich bekannten Regelungsprinzip ergibt. Die Spannungsstabilisierungsschaltung kann zur Bereitstellung der gewünschten Ausgangsspannung mit einer höheren Eingangs­ spannung versorgt werden, wodurch geringere Baugrößen für den Transformator erzielbar sind, da kleiner Stromstärken und somit ein geringerer Drahtquerschnitt für die Sekundärwick­ lung notwendig sind. Die bislang erforderlichen großflächigen Kühlkörper können entweder vollständig entfallen oder drastisch verkleinert werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strom­ versorgungseinheit zeichnet sich dadurch aus, daß der Trans­ formator weiterhin eine zweite Sekundärwicklung besitzt, die eine zweite Eingangsspannung an die erste Stabilisierungs­ schaltung liefert. Auf diese Weise kann eine symmetrische Versorgungsspannung an die Spannungsstabilisierungsschaltung geliefert werden, womit die erforderlichen Stromstärken noch­ mals verringert werden können.

In einer abgewandelten Ausführungsform besitzt die Stromver­ sorgungseinheit eine zweite Stabilisierungsschaltung, die eine zweite Ausgangsspannung an den Satellitenempfangssignal­ verteiler abgibt. Derzeit verfügbare Satellitenempfangs­ signalverteiler benötigen teilweise eine zweite Ausgangsspan­ nung, die sich von der ersten Ausgangsspannung unterscheidet. Auch derartige Signalverteiler können von der erfindungsge­ mäßen Versorgungseinheit mit den erforderlichen Betriebsspan­ nungen versorgt werden.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn das Gehäuse der Stromver­ sorgungseinheit ein Standardtransformatorgehäuse ist, welches in seiner äußeren Bauform an die äußere Bauform des Satelli­ tenempfangssignalverteilers angepaßt ist. Damit ist eine unmittelbar aneinander angrenzende und Platz sparende Montage von Stromversorgungseinheit und Satellitenempfangssignalver­ teiler in einem Gesamtgerät möglich. Es besteht allgemein der Bedarf, möglichst kleine Geräte bereitzustellen, wobei die vorgeschlagene Gehäusegestaltung diesem Ziel dient.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn an der Stromversorgungs­ einheit integrierte elektrische Kontaktelemente vorgesehen sind, die bei der Montage im Gesamtgeräte lösbar mit elektri­ schen Kontaktelementen des Satellitenempfangssignalverteilers in Verbindung gebracht werden. Durch diese Ausgestaltung entfallen flexible elektrische Verbindungen, die einen erhöh­ ten Montageaufwand und damit höhere Produktionskosten erfor­ dern.

Bei einer geeigneten Ausführungsform ist der Transformator im Gehäuse durch Vergießen mit einer Vergußmasse befestigt. Die Stabilisierungsschaltung ist zweckmäßigerweise auf einer Leiterplatte bzw. gedruckten Schaltung angeordnet, welche unmittelbar mechanisch und elektrisch mit dem Transformator verbunden ist. Diese Ausgestaltung erhöht die Betriebssicher­ heit und verringert den Montageaufwand.

Weitere Vorteile, Weiterbildungen und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zei­ gen:

Fig. 1 eine Stromversorgungseinheit für einen Satellitenemp­ fangssignalverteiler in einer seitlichen Schnittan­ sicht;

Fig. 2 einen Schaltplan für eine Spannungsstabilisierungs­ schaltung mit einem getakteten Regler.

In Fig. 1 ist in einer seitlichen Schnittansicht eine Strom­ versorgungseinheit 1 dargestellt, die für einen nicht gezeichneten aktiven Satellitenempfangssignalverteiler die erforderliche Betriebsspannung bereit stellen soll. Die Stromversorgungseinheit besitzt ein äußeres Gehäuse 2, welches vorzugsweise ein Standardtransformatorgehäuse ist. Im Inneren des Gehäuses 2 sind ein Transformator 3 und auf einer Leiterplatte 4 eine Spannungsstabilisierungsschaltung 5 ange­ ordnet.

Der Transformator 3 besitzt eine Primärwicklung 6 und eine Sekundärwicklung 7, wobei letztere aus mehreren Teilwicklun­ gen bestehen kann. Die Primärwicklung 6 wird über ein Netzka­ bel 8 mit der Betriebsspannung versorgt, welche beispiels­ weise die übliche Netzspannung mit 220 Volt ist. Das Netzka­ bel 8 kann unter Verwendung einer Zugentlastung 9 mit dem Gehäuse 2 verankert sein. Bei abgewandelten Ausführungsformen ist es auch möglich, die primärseitige Versorgungsspannung über Steckkontakte zuzuführen.

Der Transformator 3 ist unter Vermittlung einer Vergußmasse 10 im Gehäuse 2 befestigt. Die Sekundärwicklung 7 liefert die in ihr induzierte Wechselspannung über elektrische Kontakte an die Spannungsstabilisierungsschaltung 5. Die Leiterplatte 4 trägt neben einer Reihe passiver Bauelemente eine inte­ grierte Schaltung 11, die mit einem Kühlkörper 12 zur Wärme­ ableitung verbunden ist. In der dargestellten Ausführungsform ist die Leiterplatte 4 auch mechanisch mit dem Transformator 3 verbunden und weiterhin zumindest über den Kühlkörper 12 ebenfalls in der Vergußmasse 10 arretiert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Aufbauten ist nur eine geringe Menge der Vergußmasse 10 erforderlich, wodurch das Gewicht der Strom­ versorgungseinheit reduziert wird.

Die Spannungsstabilisierungsschaltung 5 gibt eine stabili­ sierte Ausgangsspannung über nicht gezeigte Kontaktelemente oder Drähte an den Satellitenempfangssignalverteiler ab. Das Gehäuse 2 ist vorzugsweise derart gestaltet, daß eine unmit­ telbare räumliche Verbindung mit dem Gehäuse des Satelli­ tenempfangssignalverteilers möglich ist.

In Fig. 2 ist ein Schaltplan der Spannungsstabilisierungs­ schaltung 5 gezeigt. Als aktives Bauelement enthält die Span­ nungsstabilisierungsschaltung 5 die integrierte Schaltung 11, bei der es sich um einen getakteten Spannungsregler handelt. Beispielsweise kommt ein IC mit der Typenbezeichnung L 4960 von der Firma SGS Thomson Microelectronics zum Einsatz. Die Spannungsstabilisierungsschaltung 5 empfängt an ihrem Eingang von der Sekundärwicklung des Transformators an den Klemmen X1, X2 und X3 eine symmetrische Wechselspannung von zwei einzelnen Sekundärteilwicklungen. Durch die Dioden D1 und D2 wird diese Wechselspannung gleichgerichtet und mit Hilfe des Kondensators C1 geglättet. Der getaktete Spannungsregler L 4960 kann Eingangsspannungen im Bereich von 5,1 bis 40 Volt verarbeiten und ausgangsseitig eine Stromstärke von bis zu 2,5 Ampere bereitstellen. Die weiteren passiven Bauelemente R1, R2, R3, R4, C3, C4, C5, C9, D3 und L1 sind so dimensio­ niert, daß sie die von der integrierten Schaltung L 4960 geforderten Betriebsparameter ermöglichen. An den Ausgangs­ klemmen X4 und X5 wird eine stabilisierte Ausgangsspannung von beispielsweise 18 Volt bereitgestellt.

In der nachstehenden Tabelle sind vorteilhafte Dimensionie­ rungen bzw. Typenbezeichnungen für die einzelnen Bauelemente angegeben:

Durch die Verwendung des getakteten Schaltreglers als Span­ nungsstabilisierungsschaltung kann ein Wirkungsgrad von ca. 80% erreicht werden. Demgegenüber weisen die bislang einge­ setzten Linearregler max. 40-50% Wirkungsgrad auf. Daher kann der erforderliche Kühlkörper 12 deutlich geringer dimensio­ niert werden, was sowohl zu einer verringerten Baugröße führt als auch keine besonderen Maßnahmen für die Wärmeableitung erfordert.

Auf der Leiterplatte 4 kann bei einer abgewandelten Ausfüh­ rungsform eine zweite Spannungsstabilisierungsschaltung vor­ gesehen sein, die beispielsweise die häufig von Satellitenem­ pfangssignalverteilern benötigte zweite Spannung von 14 Volt bereitstellt und ähnlich der ersten Spannungsstabilisierungs­ schaltung aufgebaut ist. Modernere Satellitenempfangssignal­ verteiler benötigen jedoch zumeist nur eine Betriebsspannung von 18 Volt.

Aufgrund der relativ hohen Eingangsspannungen, die der Span­ nungsstabilisierungsschaltung 5 von der Sekundärwicklung 7 zugeführt werden können, kann zur Bereitstellung der gefor­ derten Leistung mit relativ geringen Sekundärströmen gearbei­ tet werden, wodurch die Baugröße des Transformators 3 stark verringert werden kann.

Mit der vorliegenden Erfindung ist daher eine Stromversor­ gungseinheit bereitgestellt, die über einen großen Leistungs­ bereich an unterschiedliche Satellitenempfangssignalverteiler eine oder zwei Betriebsspannungen abgeben kann. Trotz erhöh­ ter Leistung ist ein geringeres Bauvolumen erforderlich, so daß sowohl der Transformator 3 als auch die Spannungsstabili­ sierungsschaltung 5 in einem Standardtransformatorgehäuse untergebracht werden können. Die deutlich verringerte Wärme­ verlustleistung verringert die bislang bestehenden Schwierig­ keiten zur gesicherten Ableitung der Verlustwärme und verrin­ gert gleichzeitig den effektiven Energiebedarf.

Unter Einsatz der vorliegenden Erfindung können zukünftig verschiedenste Konfigurationen von Satellitenempfangssignal­ verteilern mit einer einzigen Stromversorgungseinheit konfi­ guriert werden.

Claims (7)

1. Stromversorgungseinheit (1) für einen aktiven Satelli­ tenempfangssignalverteiler bestehend aus

• - einem Transformator (3) mit einer netzspannungsge­ speisten Primärwicklung (6) und wenigstens einer ersten Sekundärwicklung (7),
• - wenigstens einer ersten Spannungsstabilisierungsschal­ tung (5), welche
  • - an ihrem Eingang (X1, X2, X3) eine erste von dieser ersten Sekundärwicklung (7) gelieferte Eingangsspan­ nung empfängt,
  • - eine integrierte Schaltung (11) umfaßt, die einen getakteten Regler zur Spannungsstabilisierung enthält,
  • - eine Vielzahl passiver Bauelemente zur Bereitstellung der Betriebsparameter für die integrierte Schaltung (11) aufweist,
  • - an ihrem Ausgang (X4, X5) eine im Arbeitsbereich lastunabhängige stabilisierte erste Ausgangsspannung an den Satellitenempfangssignalverteiler zu dessen Betrieb abgibt,
• - und einem Gehäuse (2), in welchem der Transformator (3) und die Spannungsstabilisierungsschaltung (5) angeordnet sind.

2. Stromversorgungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Transformator (3) weiterhin eine zweite Sekundärwicklung besitzt, die eine zweite Eingangsspannung an die erste Spannungsstabilisierungsschaltung (5) liefert.

3. Stromversorgungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zweite Spannungsstabilisie­ rungsschaltung umfaßt, die ähnlich der ersten Spannungs­ stabilisierungsschaltung (5) aufgebaut ist, die erste und/oder ggf. die zweite Eingangsspannung an ihrem Eingang empfängt und eine im Arbeitsbereich lastunabhängige stabi­ lisierte zweite Ausgangsspannung an den Satellitenem­ pfangssignalverteiler abgibt.

4. Stromversorgungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die erste Ausgangs­ spannung über den Satellitenempfangssignalverteiler an wenigstens eine erste Satellitenempfangsantenne weiterge­ leitet wird.

5. Stromversorgungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) ein Stan­ dardtransformatorgehäuse ist, welches in seiner äußeren Bauform an die äußere Bauform des Satellitenempfangs­ signalverteilers angepaßt ist, so daß eine unmittelbar aneinander angrenzende und platzsparende Montage von Stromversorgungseinheit (1) und Satellitenempfangssignal­ verteiler in einem Gesamtgerät möglich ist.

6. Stromversorgungseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste und ggf. die zweite Ausgangsspan­ nung an integrierte elektrische Kontaktelemente angeschal­ tet sind, die bei der Montage im Gesamtgerät lösbar mit elektrischen Kontaktelementen des Satellitenempfangs­ signalverteilers in Verbindung gebracht werden.

7. Stromversorgungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (3) im Gehäuse durch Vergießen mit einer Vergußmasse (10) befestigt ist, und daß die erste und ggf. die zweite Span­ nungsstabilisierungsschaltung (5) auf einer Leiterplatte (4) angeordnet ist, welche durch Verbindungselemente mir dem Transformator (3) verbunden sind, die sowohl die mechanische als auch die elektrische Verbindung herstel­ len.