DE19916020A1 - Leistungsversorgungsschaltung und elektrische Ausrüstung unter Verwendung derselben - Google Patents

Abstract

Ein Transformator besitzt eine Primärseite, die über einen Leistungsversorgungsschalter mit einem Versorgungsstecker verbunden ist, und eine Hauptleistungsversorgungsschaltung zur Lieferung von elektrischer Leistung zur Primärschaltung ist mit einer Sekundärseite des Transformators verbunden. Eine Hilfsleistungsversorgungsschaltung zur Versorgung der Hilfsschaltung, die eine Bereitschafts- bzw. Stützleistung während eines AUS-Zustandes des Leistungsversorgungsschalters erfordert, weist eine Gleichrichterschaltung auf, um elektrische Leistung gleichzurichten, die über zertifizierte Kondensatoren von Knoten herausgezogen wird, die mit dem Stecker verbunden sind, und weiter eine stabilisierte Leistungsversorgung. Diese Anordnung sieht eine Leistungsversorgungsschaltungsstruktur vor, die während des AUS-Zustandes der Leistungsversorgungsschaltung eine stabile Bereitschaftsleistung mit minimiertem Leistungsverlust liefern kann, genauso wie eine gut arbeitende elektrische Ausrüstung, die eine solche Leistungsversorgungsschaltungsstruktur verwendet.

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Ausrüstungsgegenstände, die die Lieferung einer elektri­ schen Stütz- bzw. Bereitschaftsleistung während eines AUS-Zustandes eines Leistungsversorgungsschalters erfor­ dern, und auf Leistungsversorgungsschaltungsstrukturen zur Anwendung bei solcher elektrischer Ausrüstung.

In den letzten Jahren sind zahlreiche elektrische Ausrü­ stungsgegenstände, die einen Mikrocomputer und einen Halbleiterspeicher enthalten, im praktischen Gebrauch ge­ wesen. Bei elektrischen Ausrüstungsgegenständen dieser Bauart, wie beispielsweise bei DSP-Verstärkern erfordert der Halbleiterspeicher, wie beispielsweise ein S-RAM (SRAM = static random access memory = statischer Arbeits­ speicher) der in dem Mikrocomputer oder getrennt davon vorgesehen ist, normalerweise die Lieferung einer elek­ trischen Backup- bzw. Stütz- oder Bereitschaftsleistung, um zumindest einen Teil seiner Speicherfunktion beizube­ halten, auch nachdem der Leistungsversorgungsschalter des Ausrüstungsgegenstandes abgeschaltet ist.

Typische Beispiele des herkömmlich bekannten Stütz- bzw. Bereitschaftsleistungsversorgungsschemas sind folgende:

• (a) ein Beispiel wie in Fig. 7 gezeigt ist, daß wenn ein Leistungsversorgungsschalter SW, der mit der Primärwin­ dung eines Transformators T verbunden ist, abgeschaltet ist, die elektrische Ladung, die in einem Kondensator- oder einer Kondensatorvorrichtung c gespeichert ist, die mit der Sekundärwindung (oder einen getrennten sekundären Zelle) verbunden ist, als eine Stütz- bzw. Bereitschafts­ leistungsversorgung für einen Mikrocomputer und ähnliches verwendet wird.
• (b) ein Beispiel wie in Fig. 8 gezeigt ist, daß ein Un­ tertransformator T2 vorgesehen ist, und zwar getrennt von einem Transformator T der Hauptleistungsversorgung, um eine Hilfs- oder Stütz- bzw. Bereitschaftsleistungsver­ sorgung aufzuweisen. Hier ist eine Primärwindung des Un­ tertransformators mit einem Versorgungsstecker an einem Punkt näher als an einem Leistungsversorgungsschalter SW verbunden. Somit bleibt die Bereitschafts- bzw. Stützlei­ stungsversorgung so lange aktiv, wie der Stecker in Ver­ bindung mit dem elektrischen Auslaß gehalten wird, auch nachdem der Leistungsversorgungsschalter SW ausgeschaltet ist.
• (c) ein Kompromiß zwischen den oben erwähnten zwei Sche­ mata, bei dem der Untertransformator eine Stütz- bzw. Be­ reitsschaftsleistung liefert, während der Versorgungs­ stecker in Verbindung mit dem elektrischen Auslaß ist, und wobei bewirkt wird, daß der Kondensator eine Stütz- bzw. Bereitschaftsleistung nur dann liefert, wenn der Versorgungsstecker von dem elektrischen Auslaß getrennt ist.

Jedoch sind die oben erwähnten drei herkömmlichen Bereit­ schafts- bzw. Stützleistungsversorgungsschemata aus den folgenden Gründen nicht zufriedenstellend. Erstens zeigt das unter Punkt (a) oben erwähnte Schema das Problem, daß wenn der Leistungsversorgungsschalter für eine lange Zeitperiode ausgeschaltet bleibt, der Kondensator oder ähnliches Elektrizität ablassen bzw. sich entladen würde, wodurch ein unerwünschter Verlust von gespeicherten Daten begünstigt wird, obwohl keine wesentliche Elektrizität durch die Stütz- bzw. Bereitschaftsleistungsversorgung verbraucht wird. Zusätzlich würde die Verschlechterung des Kondensators usw., die mit dem Verlauf der Zeit auf­ tritt, zu einer verringerten Stütz- bzw. Bereitschafts­ zeit führen. Daher sind die beiden anderen Schemata, die den Untertransformator einsetzen, die unter den Punkten (b) und (c) oben erwähnt wurden, heutzutage die populär­ sten.

Bei den Schemata unter den Punkten (b) und (c) jedoch wird das Problem angetroffen, daß ein wesentlicher elek­ trischer Verbrauch durch den Untertransformator unver­ meidlich ist, auch wenn die Stütz- bzw. Bereitschaftslei­ stung zurück gehalten werden kann, solange der Stecker in Verbindung mit dem elektrischen Auslaß gehalten wird. Während der notwendige Leistungsverbrauch zum Halten der gespeicherten Daten im Mikrocomputer usw. nominell bzw. ein Nenn-Verbrauch ist, üblicherweise in der Größenord­ nung von maximal einem µA muß der Erregungsstrom konstant an den Untertransformator geliefert werden, und zwar auch während eines AUS-Zustandes des Leistungsversorgungs­ schalters, was einen Leistungsverlust von bis zu mehreren hundert mW zur Folge hätte, was vom Standpunkt der Ener­ gieeinsparung nicht ignoriert werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Leistungsversorgungsschaltungsstruktur vorzusehen, die während eines AUS-Zustandes eines Leistungsversorgungs­ schalters eine stabile Stütz- bzw. Bereitschaftsleistung liefern kann, und zwar mit minimiertem Leistungsverlust, und genauso elektrische Ausrüstungsgegenstände mit guter Leistung, die eine solche Leistungsversorgungsschaltungs­ struktur verwenden.

Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung ist eine Leistungsversorgungsschaltungsstruktur vorgesehen, die ein Hauptleistungsversorgungssystem aufweist, um elektri­ sche Hauptleistung zu elektrischen Ausrüstungsgegenstän­ den zu liefern, und ein Hilfleistungsversorgungssystem, um eine Stütz- bzw. Bereitschaftshilfsleistung an die elektrischen Ausrüstungsgegenstände während eines AUS- Zustandes des Hauptleistungsversorgungssystems zu lie­ fern, und dabei ist diese gekennzeichnet dadurch, daß das Hauptleistungsversorgungssystem eine Hauptleistungsver­ sorgungsschaltung aufweist, einen Transformator, der eine Wechselstromleistung liefert, die über einen Versorgungs­ stecker zur Hauptleistungsversorgungsschaltung eingelei­ tet wird, und einen Leistungsversorgungsschalter, der zwischen einer Primärwindung des Transformators und dem Versorgungsstecker angeordnet ist, und wobei das Hilfs­ leistungsversorgungssystem eine Hilfsleistungsversor­ gungsschaltung und einen zertifizierten bzw. geprüften Kondensator aufweist, der vorbestimmte Sicherheitsanfor­ derungen erfüllt, und der die Wechselstromleistung, die über den Versorgungsstecker in die Hilfsleistungsversor­ gungsschaltung ohne Einwirkung des Leistungsversorgungs­ schalters liefert.

Hier bezieht sich der Ausdruck "zertifizierter Kondensa­ tor" auf einen Keramikkondensator, einen Filmkondensator oder ähnliches, der zumindest eine der vier internationa­ len Sicherheitsanforderungen erfüllt: UL(UL1414); CSA(C22.2 Nr. O, Nr. 1); BSI(BS EN60065 (1994)); und IEC384-14 Version 2 (1993) und dessen stabiler Betrieb un­ ter einer Nennspannung von beispielsweise 125 VAC garan­ tiert wird.

In einer Situation, wo der Versorgungsstecker keinen sei­ ner Anschlüsse als einen Erdungsanschluß festgelegt hat, weist die Hilfsleistungsversorgungsschaltung vorzugsweise eine Vollwellen-Gleichrichterschaltung auf, die die Wech­ selstromleistung gleichrichtet, die über den zertifizier­ ten Kondensator vom Versorgungsstecker geliefert wird. Im Gegensatz dazu weist in einer Situation, wo der Versor­ gungsstecker einen seiner Anschlüsse als einen Erdungsan­ schluß festgelegt hat, die Hilfsleistungsversorgungs­ schaltung vorzugsweise eine Halbwellen-Gleichrichter­ schaltung auf, die aus einer Gleichrichterdiode herge­ stellt ist, die die Wechselstromleistunghalbwellen gleichrichtet, die über den zertifizierten Kondensator von einem Nicht-Erdungsanschluß eines Versorgungssteckers geliefert wird, und aus einer Ladungspumpdiode, die ange­ schlossen ist zwischen einem Verbindungsknoten, der zwi­ schen der Gleichrichterdiode und dem zertifizierten Kon­ densator gelegen ist, und dem Erdungsanschluß des Versor­ gungssteckers.

In einem Fall, wo eine solche Leistungsversorgungsstruk­ tur auf elektrische Ausrüstungsgegenstände angewandt wird, weist sie weiter ein Fernsteuer-Leistungsversor­ gungssystem auf, welches folgendes aufweist: eine Steuer­ schaltung, die ein Radio- bzw. Funksignal von einer Fern­ steuervorrichtung empfängt und ein Leistungsversorgungs­ steuersignal basierend auf dem Funksignal ausgibt; eine Fernsteuerleistungsversorgungsschaltung, die die Steuer­ schaltung mit elektrischer Leistung versorgt, die zum Be­ trieb der Steuerschaltung notwendig ist; einen Untertransformator, der die über den Versorgungs­ stecker 10 eingeleitete Wechselstromleistung zur Fern­ steuer-Leistungsversorgungsschaltung liefert; und einen Leistungsversorgungsschalter, der zwischen einer Primär­ wicklung des Transformators und dem Versorgungsstecker vorgesehen ist. In diesem Fall wird das EIN/AUS-Schalten des Leistungsversorgungsschalters in dem Hauptleistungs­ versorgungssystem gemäß des Leistungsversorgungssteuersi­ gnals gesteuert, welches von der Steuerschaltung ausgege­ ben wird.

Die vorliegende Erfindung sieht weiter elektrische Ausrü­ stungsgegenstände vor, die folgendes aufweisen:
eine Primärschaltung, die mit elektrischer Leistung nur dann beliefert wird, wenn eine Leistungsversorgung in ei­ nem AN-Zustand ist; ein Hauptleistungsversorgungssystem zum Liefern von elektrischer Hauptleistung an die Haupt­ schaltung; Hilfsschaltungen, die-mit elektrischer Lei­ stung versorgt werden müssen, und zwar auch wenn die Lei­ stungsversorgung in einem AUS-Zustand ist; und ein Hilfs­ leistungsversorgungssystem zum Liefern von Backup- bzw. Stütz- oder Bereitschaftshilfsleistung an die Hilfsschal­ tung während der AUS-Periode der Leistungsversorgung und dies wird dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptleistungs­ versorgungssystem eine Hauptleistungsversorgungsschaltung aufweist, einen Transformator, der über einen Versor­ gungsstecker eingeleitete Wechselstromleistung an die Hauptleistungsversorgungsschaltug liefert, und einem Lei­ stungsversorgungsschalter, der zwischen einer Primärwin­ dung des Transformators und dem Versorgungsstecker vorge­ sehen ist, und wobei das Hilfsleistungsversorgungssystem eine Hilfsleistungsversorgungsschaltung und einen zerti­ fizierten Kondensator aufweist, der vorbestimmte Sicher­ heitsanforderungen erfüllt, und die über den Versorgungs­ stecker eingeleitete Wechselstromleistung an die Hilfs­ leistungsversorgungsschaltung ohne Einwirkung des Lei­ stungsversorgungsschalters liefert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die notwendige Stütz- bzw. Bereitschaftsleistung ohne Einsatz eines Un­ tertransformators, auch während des AUS-Zustands des Lei­ stungsversorgungsschalters geliefert werden, und zwar durch die Hilfsleistungsversorgungsschaltung, die die Wechselstromleistung verwendet, die über dem zertifizier­ ten Kondensator herausgezogen wird. Der zertifizierte Kondensator darf keine sehr große Kapazität haben, und zwar aufgrund von Sicherheitsanforderungen, so daß es normalerweise nicht möglich ist, große elektrische Lei­ stung von der Leistungsversorgung abzuziehen. Da jedoch die notwendige Stütz- bzw. Bereitschaftsleistung nur in der Größenordnung von mehreren µA ist, kann die herausge­ zogene Wechselstromleistung ausreichend für die Bereit­ schaft bzw. Stützzwecke sein. Da im wesentlichen keine Leistung durch den Leistung herausziehenden zertifizier­ ten Kondensator und die Dioden einer Gleichrichterschal­ tung verbraucht wird, die die Hilfsleistungsversorgungs­ schaltung bilden, kann der Gesamtleistungsverbrauch auf einen beträchtlichen Grad verringert werden, um Vergleich zu den herkömmlich bekannten Techniken, die einen Unter­ transformator einsetzen. Zusätzlich kann die vorliegenden Erfindung Stütz- bzw. Bereitschaftsleistung liefern, die für eine lange Zeitperiode im Vergleich zu den bekannten Techniken stabil bleibt.

Die Wechselstromleistung des Hilfleistungsversorgungssy­ stems wird aus einem Knoten herausgezogen, der näher zum Versorgungsstecker gelegen ist als der Leistungsversor­ gungsschalter, der mit der Primärwindung des Transforma­ tors verbunden ist, und zwar über dem zertifizierten Kon­ densator, der eine vorbestimmte Sicherheitsanforderung erfüllt, die der Primärseite der Leistungsversorgung auf­ erlegt ist, und zwar abhängig vom tatsächlichen Lei­ stungsverbrauch durch die elektrische Ausrüstung. Durch eine solche Intervention bzw. eine Anordnung des zertifi­ zierten Kondensators können die auf den Kondensator fol­ genden Schaltungen so behandelt werden, als daß sie mit der Sekundärseite verbunden sind, was dadurch wesentlich Beabstandungen zwischen der Verkabelung und zwischen den Komponenten wie beispielsweise Dioden in der Gleich­ richterschaltung verengt bzw. zusammenrücken läßt.

Zum besseren Verständnis des Ziels und der anderen Merk­ male der vorliegenden Erfindung werden ihre bevorzugten Ausführungsbeispiele im folgenden genauer mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen die Fi­ guren folgendes darstellen.

Fig. 1 ein Blockdiagramm, welches einen beispielhaften Aufbau einer Leistungsversorgungsschal­ tungsstruktur gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung und der elektrischen Ausrüstung darlegt, die die Leistungsversor­ gungsschaltungsstruktur einsetzt;

Fig. 2 ein Diagramm, welches eine Struktur der Hilfs­ leistungsversorgungsschaltung der Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 ein Diagramm, welches eine Modifikation einer stabilisierten Leistungsversorgungsschaltung der Fig. 1 zeigt;

Fig. 4 ein Diagramm, welches eine Modifikation einer Gleichrichterschaltung zeigt;

Fig. 5 ein Blockdiagramm, welches eine Leistungsver­ sorgungsschaltung zeigt, die eine Fernsteuer­ leistungsversorgung unter Verwendung eines Un­ tertransformators aufweist;

Fig. 6 ein Diagramm, welches ein weiteres Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 7 ein Diagramm, welches ein herkömmliches bekann­ tes Stütz- bzw. Bereitschaftsleistungsversor­ gungsschema zeigt; und

Fig. 8 ein Diagramm, welches ein weiteres herkömmli­ ches bekanntes Stütz- bzw. Bereitsschaftslei­ stungsversorgungsschema zeigt.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, welches einen beispielhaf­ ten Aufbau einer Leistungsversorgungsschaltungsstruktur gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfin­ dung und die elektrische Ausrüstung darlegt, die die Lei­ stungsversorgungsschaltungstruktur einsetzt. Die Primär­ windung eines Transformators 1 ist an einem Ende mit ei­ nem Versorgungsstecker 3 verbunden, und zwar zur Verbin­ dung mit einem (nicht gezeigten) elektrischen Auslaß, und zwar über einen Leistungsversorgungsschalter 2, und das andere Ende ist direkt mit dem Stecker 3 verbunden. Eine Hauptleistungsversorgungsschaltung 4 ist mit einer Sekun­ därwindung des Transformators 1 verbunden, und diese Hauptleistungsversorgungsschaltung 4 liefert elektrische Betriebsleistung an die Hauptschaltung wie beispielsweise eine Leistungsverstärker und einen DSP der elektrischen Ausrüstung. Die Hauptleistungsversorgungsschaltung 4 wird durch den Leistungsversorgungsschalter 2 EIN und AUS ge­ schaltet, der mit der Primärseite verbunden ist. Somit bilden diese Komponenten, die zusammenarbeiten, um die Betriebsleistung zusammen an die Hauptschaltung zu lie­ fern, ein Hauptleistungsversorgungssystem.

Ein Hilfsleistungsversorgungssystem, welches unten be­ schrieben wird, liefert Backup- bzw. Bereitsschafts- oder Stützleistung an die Hilfsschaltung 6 der elektrischen Ausrüstung. Die Hilfsschaltung 6 weist beispielsweise ei­ nen Mikrocomputer, eine CPU oder einen SRAM (Arbeits­ speicher) auf, welche Stütz- bzw. Bereitschaftsleistung erfordern, während die Hauptleistungsversorgungsschaltung 4 im AUS-Zustand ist. Somit ist eine Hilfsleistungsver­ sorgungsschaltung 7 vorgesehen, und zwar zusätzlich zur Hauptleistungsversorgungsschaltung 4, und zwar als eine Stütz- bzw. eine Bereitschaftsleistungsversorgung für die Hilfsschaltung 6. Die Hilfsleistungsversorgungsschaltung 7 wird mit Wechselstromleistung versorgt, die aus einem ersten Knoten N1 herausgezogen worden ist, der zwischen dem Leistungsversorgungsschalter 2, der mit dem einen En­ de der Primärseite des Transformators 1 verbunden ist, und dem Stecker 3 gelegen ist, und von einem zweiten Kno­ ten N2, der zwischen dem anderen Ende der Primärseite des Transformators 1 und dem Stecker 3 gelegen ist. In diesem veranschaulichten Beispiel werden die ersten und zweiten zertifizierten Kondensatoren C1 und C2 zwischen den Kno­ ten N1, N2 und der Hilfsleistungsversorgungsschaltung 7 verbunden bzw. angeschlossen, um zu gestatten, daß die Hilfsleistungsversorgungsschaltung 7 als Sekundärlei­ stungsversorgung funktioniert oder als solche behandelt wird, und zwar getrennt von der Hauptleistungsversorgung, was die Bedingungen erfüllt, die für die Primärseite er­ forderlich sind, und zwar gemäß der Sicherheitsstandards der elektrischen Ausrüstung. Im allgemeinen sind die zer­ tifizierten Kondensatoren C1 und C2 nicht geeignet, um große elektrische Leistung dort herauszuziehen, und zwar aufgrund ihrer kleinen Kapazität und der hohen inneren Impedanz, sie werden jedoch kein beträchtliches Problem darstellen, solange die Hilfschaltung 6 ein Mikroprozes­ sor oder ähnliches ist, was in geeigneter Weise mit seri­ ellem Leistungsverbrauch gestützt bzw. beliefert oder be­ trieben werden kann. Insbesondere können die zertifizier­ ten Kondensatoren C1 und C2 ein Keramikkondensator basie­ rend auf BaTiO₃ sein, und zwar mit einer Kapazität von mehreren Tausend F.

Die Hilfsleistungsversorgungsschaltung 7 weist eine Gleichrichterschaltung 71 und eine stabilisierte Lei­ stungsversorgung 72 auf, um eine gleichgerichtete Aus­ gangsgröße aus der Gleichrichterschaltung 71 zu stabili­ sieren; jedoch ist die stabilisierte Leistungsversorgung 72 in dem veranschaulichten Beispiel nicht notwendiger­ weise wichtig und kann falls nötig weggelassen werden.

Fig. 2 zeigt ein detailliertes Beispiel der oben erwähn­ ten Hilfsleistungsversorgungsschaltung 7. Die Gleich­ richterschaltung 71 weist eine herkömmliche Vollwellen- Gleichrichterschaltung auf, die aus vier Dioden D1 bis D4 aufgebaut ist, und einen Glättungskondensator CO. Wenn die Hilfsschaltung 6 ein Mikrocomputer oder ähnliches ist, dann kann ausreichende Bereitschafts- bzw. Stützlei­ stung durch eine Versorgungsspannung von nicht weniger als 2 Volt gegeben werden. Bei einer solchen Anwendung ist es vorzuziehen, daß die stabilisierte Leistungsver­ sorgung 72 eine hohe Eingangsimpedanz und einen hohen Druckwiderstand aufweist, beispielsweise kann die stabi­ lisierte Leistungsversorgung 72 einen Widerstand R und eine Zehner-Diode ZD. Alternativ kann die stabilisierte Leistungsversorgung 72 einen CMOS-Regler 73 mit drei An­ schlüssen aufweisen, wie in Fig. 3 gezeigt, der mit we­ niger Leistungsverbrauch arbeiten kann.

In diesem Ausführungsbeispiel verwendet die Hilfslei­ stungsversorgungsschaltung 7 zur Ausgabe der Stütz- bzw. Bereitschaftsleistung keinen Untertransformator, und so­ mit kann der Leistungsverbrauch, der für die Bereitschaft bzw. das Stützen notwendig ist, auf einen im wesentlichen vernachlässigbaren Grad verringert werden. In der Hilfs­ leistungsversorgungsschaltung 7, die in Fig. 2 veran­ schaulicht ist, ist dies im Endeffekt nur der Widerstand R und die Zehnerdiode ZD, die elektrische Leistung ver­ brauchen; da sehr kleine Leistung normalerweise für den Stütz- bzw. Bereitsschaftszweck ausreicht, kann der Lei­ stungsverbrauch auf ein extrem niedriges Niveau verrin­ gert werden, und zwar indem man den Widerstandswert des Widerstandes R ausreichend hoch macht.

Weiter verwendet das veranschaulichte Beispiel die zerti­ fizierten Kondensatoren C1 und C2 anstelle eines Trans­ formators zum Herausziehen der Wechselstromleistung aus der Hilfsleistungsversorgungsschaltung 7. Wenn man dies so tut kann die Hilfsleistungsversorgungsschaltung 7 als eine getrennte Sekundärleistungsversorgung behandelt wer­ den, und zwar vom Gesichtspunkt der Sicherheitsstandards oder -anforderungen, so daß verschiedene Schaltungskompo­ nenten einschließlich der elektrischen Verdrahtung nahe aneinander sehr kleinen Beabstandungen ausgelegt werden können, beispielsweise in der Größenordnung von 0,5 Mil­ limeter. Die zertifizierten Kondensatoren C1 und C2 kön­ nen falls erwünscht weggelassen werden, ohne irgendwelche schweren Nachteile für die Schaltungsfunktionen mit sich zu bringen; in einem solchen Fall jedoch werden die Hilfsleistungsversorgungsschaltung 7 und andere Komponen­ ten, die dieser folgen, als mit der Primärseite verbunden behandelt werden, so daß es notwendig ist, eine spezielle isolierende Struktur vorzusehen, und wenn irgendein Aus­ gangsanschluß von einem speziellen Punkt ausgedehnt wird, erscheint die Notwendigkeit, an diesem Punkt eine solche Isolierung vorzusehen, die die Sicherheitsanforderungen für die Primär- und Sekundärseite erfüllt.

Die Gleichrichterschaltung 71 der Fig. 2 wird hier mit Bezug auf einen Fall gezeigt und beschrieben, wo keiner der zwei Anschlüsse des Versorgungssteckers 3 an einen Erdungsanschluß festgelegt ist, und somit die Vollwellen- Gleichrichterschaltung verwendet wird. In einer solchen Situation jedoch wo der Versorgungsstecker einen festge­ legten Erdungsanschluß hat, kann die Gleichrichterschal­ tung 71 von vereinfachter Struktur sein.

Fig. 4 zeigt einen beispielhaften Aufbau einer solchen Gleichrichterschaltung 71. Eine der zwei Leitungen Lei­ tung 1 und Leitung 2 (Leitung 2 im veranschaulichten Bei­ spiel) ist mit Erde verbunden, und ein Erdungsanschluß 10, der mit der Sekundärseite assoziiert ist, ist mit Er­ de verbunden. Hier ist der zweite Knoten N2 mit dem Er­ dungsanschluß 10 über den zweiten zertifizierten Konden­ sator C2 verbunden, und die Wechselstromleistung wird aus dem ersten Knoten N1 durch den ersten zertifizierten Kondensator C1 extrahiert und wird Halbwellen gleichge­ richtet über die Gleichrichterdiode D1.

Mit der Gleichrichterdiode D1 alleine jedoch tendiert die elektrische Ladung dazu, in dem ersten zertifizierten Kondensator C1 genauso gespeichert zu werden, weil auf­ grund der Spannungsteilung vom gleichgerichteten Aus­ gangskondensator C0 und aufgrund der kleinen Kapazität des zertifizierten Kondensators C1 eine große gleichge­ richtete Ausgangsspannung nicht erhalten werden kann. Um diesen Nachteil zu vermeiden wird die Ladungspumpdiode D2 zwischen einem Knoten angeschlossen, der zwischen dem zertifizierten Kondensator C1 und der gleichgerichteten Diode D1 gelegen ist, und dem Erdungsanschluß 10, um da­ durch eine Halbwellen-Gleichrichterschaltung mit einer Ladungspumpfunktion aufzuweisen bzw. zu bilden.

Bei dieser Gleichrichterschaltung wird die Ladungspump­ funktion so ausgeführt, daß die elektrische Ladung des Erdungsanschlußes 10 von der Diode D2 zum ersten zertifi­ zierten Kondensator C1 heraufgepumpt wird, wenn der erste Knoten N1 bei einer negativen Halbwellenphase ist, und dann wird die gepumpte elektrische Ladung über die Diode D1 zum Ausgangskondensator C0 in der nächsten Halbwellen­ phase übertragen.

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, welches ein weiteres Aus­ führungsbeispiel der Leistungsversorgungsschaltungsstruk­ tur der vorliegenden Erfindung zeigt, welches dadurch ge­ kennzeichnet wird, daß es zusätzlich zur Anordnung der Fig. 1 ein Fernsteuerleistungsversorgungssystem auf­ weist, welches hauptsächlich aus einem Untertansformator 12 aufgebaut ist, um einen Fernsteuerbetrieb vorzusehen.

Der Untertransformator 12 besitzt eine Primärwindung, die mit den ersten und zweiten Knoten N1 und N2 über einen Leistungsversorgungsschalter 11 verbunden ist, und eine Sekundärwindung, die mit einer Fernsteuerleistungsversor­ gungsschaltung 12 verbunden ist. Der Leistungsversor­ gungsschalter 2 im Hautpleistungsversorgungssystem wird an oder ausgeschaltet, und zwar ansprechend auf den AN/AUS-Betrieb des Leistungsversorgungsschalters 11, der mit dem Untertransformator verbunden ist. Die Fernsteuer­ leistungsversorgungsschaltung 13 weist verschiedene Schaltungen auf, um Radio- bzw. Funksignale oder optische Signale zu empfangen und zu verarbeiten, und zwar von ei­ ner (nicht gezeigten) Fernsteuereinheit, die normalerwei­ se von einem menschlichen Bediener bedient wird, und sie überträgt die verarbeiteten Ergebnisse an die Hilfsschal­ tung 6, wie beispielsweise einem Mikroprozessor um den Leistungsversorgungsschalter 2 des Hauptleistungsversor­ gungssystems an oder aus zu schalten. Solange der Lei­ stungsversorgungsschalter 11, der mit dem Untertransfor­ mator 12 verbunden ist, in dem AN-Zustand gehalten wird, kann der Leistungsversorgungsschalter 2 des Hauptlei­ stungsversorgungssystems über den Betrieb der Fernsteuer­ einheit an- oder ausgeschaltet werden.

Die Hilfsleistungsversorgungsschaltung zur Abgabe der notwendigen Stütz- bzw. Bereitschaftsleistung muß nicht notwendigerweise eine stabilisierte Leistungsversorgung erfordern, und zwar abhängig von der Natur der zu versor­ genden Schaltung. Alternativ kann ein zusätzlicher oder dritter zertifizierter Kondensator C3 zwischen den Ein­ gangsanschlüssen der Hilfsleistungsversorgungsschaltung 7 verbunden bzw. angeschlossen werden, um ein vorbestimmtes Spannungsniveau durch Spannungsteilung durch die drei zertifizierten Kondensatoren C1, C2 und C3 vorzusehen.

Zusammenfassend wird die Leistungsversorgungsschaltungs­ struktur der vorliegenden Erfindung primär dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie Backup- bzw. Stütz- oder Bereit­ schaftsleistung über eine Hilfsleistungsversorgungsschal­ tung liefert, und zwar unter Verwendung von elektrischer Leistung, die durch zertifizierte Kondensatoren herausge­ zogen wird, und zwar ohne Verwendung eines Untertransfor­ mators. Diese charakteristische Anordnung erreicht eine stabile Stütz- bzw. Bereitschaftsleistungsversorgung bei niedrigem Leistungsverbrauch. Weiterhin gestattet die Verwendung der zertifizierten Kondensatoren zum Heraus­ ziehen der elektrischen Leistung, daß die Hilfsleistungs­ versorgungsschaltung als Sekundärleistungsversorgungs­ schaltung getrennt von einer Hauptleistungsversorgung be­ handelt wird, was sehr das Layout bzw. die Anordnung der Schaltungskomponenten und der Verdrahtung erleichtert.

Claims (6)

1. Leistungsversorgungsschaltungsstruktur, die folgen­ des aufweist:
ein Hauptleistungsversorgungssystem zur Lieferung von elektrischer Hauptleistung an elektrische Ausrü­ stungsgegenstände; und
ein Hilfsleistungsversorgungssystem zum Liefern von Backup- bzw. Stütz- oder Bereitschaftshilfsleistung an die elektrische Ausrüstung während eines AUS-Zustandes des Hauptleistungsversorgungssystems, wobei das Hauptleistungsversorgungssystem eine Hauptleistungsversorgungsschaltung aufweist, einen Transformator, der Wechselstromleistung, die über einen Versorgungsstecker eingeleitet wird, an die Hauptleistungsversorgungsschaltung liefert, und ei­ nen Leistungsversorgungsschalter, der zwischen einer Primärwindung des Transformators und dem Versor­ gungsstecker vorgesehen ist,
wobei das Hilfsleistungsversorgungssystem eine Hilfsleistungsversorgungsschaltung aufweist, und ei­ nen zertifizierten Kondensator, der vorbestimmte Si­ cherheitsanforderungen erfüllt und die Wechselstrom­ leistung, die über den Versorgungsstecker eingelei­ tet wird, an die erwähnte Hilfsleistungsversorgungs­ schaltung ohne Einwirkung des Leistungsversorgung­ schalters liefert.

2. Leistungsversorgungsschaltungsstruktur nach Anspruch 1, wobei die Hilfsleistungsversorgungsschaltung eine Gleichrichterschaltung aufweist, die die Wechsel­ stromleistung gleichrichtet, die über den zertifi­ zierten Kondensator herausgezogen wird, und eine Stabilisierungsschaltung, die eine Ausgangsgröße aus der Gleichrichterschaltung stabilisiert.

3. Leistungsversorgungsschaltungsstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei in einer Situation, in der der Ver­ sorgungsstecker keinen seiner Anschlüsse als einen Erdungsanschluß festgelegt hat, die Hilfsleistungs­ versorgungsschaltung eine Vollwellen- Gleichrichterschaltung aufweist, die die Wechsel­ stromleistung gleichrichtet, die über den zertifi­ zierten Kondensator von dem Versorgungsstecker ge­ liefert wird.

4. Leistungsversorgungsschaltungsstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei in einer Situation, in der der Ver­ sorgungsstecker einen seiner Anschlüsse als einen Erdungsanschluß festgelegt hat, die Hilfsleistungs­ versorgungsschaltung eine Halbwellen- Gleichrichterschaltung aufweist, die aus einer Gleichrichterdiode aufgebaut ist, die die Wechsel­ stromleistung halbwellengleichrichtet, die über den zertifizierten Kondensator von einem Nicht- Erdungsanschluß des Versorgungssteckers geliefert wird, und eine Ladungspumpdiode, die angeschlossen bzw. verbunden ist zwischen einem Verbindungsknoten, der zwischen der Gleichrichterdiode und dem zertifi­ zierten Kondensator gelegen ist, und dem erwähnten Erdungsanschluß des Versorgungssteckers.

5. Leistungsversorgungsschaltungsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiter ein Fern­ steuerleistungsversorgungssystem aufweist, welches folgendes aufweist:
eine Steuerschaltung, die ein Radio- bzw. Funksignal von einer Fernsteuervorrichtung empfängt und ein Leistungsversorgungssteuersignal basierend auf dem Funksignal ausgibt;
eine Fernsteuerleistungsversorgungsschaltung, die die Steuerschaltung mit elektrischer Leistung ver­ sorgt, die zum Betrieb der Steuerschaltung erforder­ lich ist;
einen Untertransformator, der die über den Versor­ gungsstecker eingeleitete Wechselstromspannung zu der Fernsteuerleistungsversorgungsschaltung liefert; und
einen Leistungsversorgungsschalter, der zwischen ei­ ner Primärseite des Transformators und dem Versor­ gungsstecker vorgesehen ist,
und wobei das AN/AUS-Schalten des Leistungsversor­ gungsschalters in dem Hauptleistungsversorgungssy­ stem gemäß des Leistungsversorgungssteuersignals ge­ steuert wird, welches von der Steuerschaltung ausge­ geben wird.

6. Elektrische Ausrüstung, die folgendes aufweist:
eine Primärschaltung, die mit elektrischer Leistung nur dann versorgt wird, wenn eine Leistungsversor­ gung in einem AN-Zustand ist;
ein Hauptleistungsversorgungssysstem zum Liefern von elektrischer Hauptleistung an die Hauptschaltung;
eine Hilfsschaltung, die mit elektrischer Leistung auch dann zu versorgen ist, wenn die Leistungsver­ sorgungsschaltung in einem AUS-Zustand ist; und
ein Hilfsleistungsversorgungssystem zur Lieferung von Stütz- bzw. Bereitsschaftshilfsleistung an die Hilfsschaltung während der AUS-Periode der Lei­ stungsversorgung,
wobei das Hautpleistungsversorgungssystem eine Hauptleistungsversorgungsschaltung aufweist, einen Transformator, der über einen Versorgungsstecker eingeleitete Wechselstromleistung an die Hauptlei­ stungsversorgungsschaltung liefert, und einen Lei­ stungsversorgungsschalter, der zwischen einer Pri­ märwindung des Transformators und dem Versorgungs­ stecker vorgesehen ist,
wobei das Hilfsleistungsversorgungssystem eine Hilfsleistungsversorgungsschaltung und einen zerti­ fizierten Kondensator aufweist, der eine vorbestimm­ te Sicherheitsanforderung erfüllt und der die über den Versorgungsstecker eingeleitete Wechselstromlei­ stung an die Hilfsleistungsversorgungsschaltung ohne Einwirkung des Leistungsversorgungschalters liefert.