DE19945869A1 - Mehrkanalige Strombegrenzungseinrichtung - Google Patents

Abstract

Eine redundante Stromversorgungsschaltung weist wenigstens zwei Netzgeräte 1, 2 auf, die an eine mehrkanalige Strombegrenzungseinrichtung 3 angeschlossen sind. Mit Hilfe der Strombegrenzungseinrichtung 3 wird dafür gesorgt, dass der Strom am Ausgang 12a einen vorgegebenen Maximalwert nicht unterschreiten kann. Dieser Maximalwert wird entweder von einem der Kanäle 4, 5 alleine geliefert, wenn der andere Kanal 4, 5 bzw. das andere Netzgerät 1, 2 ausgefallen ist oder er wird anteilig von je einem Netzgerät 1, 2 und je einem Kanal 4, 5 dem Ausgang 12a zugeführt.

Description

In elektrischen Anlagensteuerungen gibt es sensible Bereiche und weniger sensible Bereiche. Bei Störungen in den sensiblen Bereichen ist im allgemeinen umgehend die gesamte, gesteuerte Anlage stillzusetzen, während in den weniger sensiblen Bereichen zumindest ein Notbetrieb auf­ recht erhalten bleiben kann, bis der Schaden behoben ist.

Unter diesen Umständen gehen die Bemühungen dahin, den sensiblen Bereich möglichst störunanfällig auszulegen. Hierzu gehört auch die redundante Bestückung mit Stromver­ sorgungsgeräten, da auch diese nur eine beschränkte Zuver­ lässigkeit haben. Die Stromversorgungsgeräte sind so dimen­ sioniert, dass jedes für sich in der Lage ist, den Gesamt­ strombedarf der angeschlossenen Geräte zu decken. Die Parallelschaltung von zwei Stromversorgungsgeräten gestat­ tet demgemäß natürlich die Abgabe des doppelten Stromes. Aus Sicherheitsgründen müssen folglich Leitungen und Kon­ takte für den doppelten Strom ausgelegt werden.

Im ex-gefährdeten Bereich kommen weitere Schwierig­ keiten dazu, wenn es sich um den Explosionsschutz nach der Schutzgruppe "eigensicher" handelt. Die Verdopplung des Stromes bei der Funktionsfähigkeit beider Netzteile oder Stromversorgungsgeräte führt zu einer Reduktion der zuläs­ sigen Werte von anschließbaren Induktivitäten oder zu einer Verschlechterung der Gasgruppe, in der an solche Netzgeräte angeschlossene Sensoren oder Stellglieder betrieben werden dürfen.

Auch die Erwärmung ist im Ex-Bereich zusätzlich zu beachten.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine mehrkanalige Strombegrenzungseinrichtung zu schaffen, die es gestattet, den am Ausgang maximal abgegebenen Strom un­ abhängig von der Anzahl der speisenden Netzteile oder Stromversorgungsgeräte auf einen Höchstwert zu begrenzen.

Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine redundante Stromversorgung zu schaffen, die es gestattet, einen kon­ stanten Maximalstrom liefern zu können, unabhängig von der Anzahl der funktionsfähigen Netzteile.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Strom­ begrenzungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. die redundante Stromversorgungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 22 gelöst.

Die erfindungsgemäße, mehrkanalige Strombegrenzungs­ einrichtung enthält wenigstens zwei im Wesentlichen gleich aufgebaute Kanäle. Jeder der Kanäle weist zwischen seinem Ein- und seinem Ausgang eine Strombegrenzungsschaltung auf, die zusätzlich mit einem Steuereingang und einem Signal­ ausgang versehen ist. Über den Steuereingang erhält die Regelschaltung ein zusätzliches Signal, um den Wert des durch den jeweiligen Kanal fließenden Stroms zusätzlich von außen her zu beeinflussen. An dem Signalausgang steht ein Signal an, das für den durch den Kanal fließenden Strom repräsentativ ist.

Die Ausgänge der Kanäle sind zusammen geschaltet, so dass jeder Kanal zur Stromversorgung des oder der an­ geschlossenen Geräte beiträgt.

Mit der Hilfe der wechselweisen Verkopplung der Kanäle über die Steuereingänge und Signalausgänge könnte gewähr­ leistet werden, dass jeder Kanal einen entsprechenden Bruchteil des Gesamtstromes liefert.

Die Regelschaltung des Kanals ist so gestaltet, dass sie in der Lage ist, jeden Stromwert bis zu einem dem Ge­ samtstrom entsprechenden Maximalwert zu zulassen.

Die Strombegrenzungsschaltung enthält vorzugsweise wenigstens ein einen Steuereingang aufweisendes Längsstell­ glied. Dieses Längsstellglied besteht im einfachsten Fall aus einem einzigen Transistor.

An dem Längsstellglied ist ein an dem Steuereingang aufweisendes Regelglied angeordnet, dessen Steuereingang ein Signal aus einem Stromsensor erhält. Der Stromsensor liefert ein Signal, das für den Strom durch den jeweiligen Kanal kennzeichnend ist.

Auch das Steuerglied ist von einem Transistor gebil­ det. Damit die Schaltung selbstanlaufend ist, ist das Längsstellglied entweder selbstleitend, oder es wird durch die äußere Beschaltung entsprechend funktionsfähig, bei­ spielsweise durch einen Pull-Up-Widerstand, der den Steu­ ereingang mit jener Elektrode des Längsstellglieds verbin­ det, das dem Eingang des Kanals benachbart ist.

Der Stromfühler gibt ein den fließenden Strom reprä­ sentierendes Signal sowohl an das Regelglied des eigenen Kanals als auch an den Signalausgang des anderen Kanals ab. Hingegen ist der Steuereingang zusätzlich mit dem Regel­ glied des betreffenden Kanals verbunden. Bei Zusammenschal­ tung von zwei Kanälen ergibt sich dadurch eine kreuzweise Verknüpfung der beiden Kanäle in dem Sinne, dass jeder Ka­ nal weiß, wie groß der Strom durch den jeweils anderen Ka­ nal ist und dementsprechend seinen eigenen Stromgrenzwert einregelt.

Die Zuverlässigkeit der Strombegrenzungseinrichtung kann weiter erhöht werden, indem jeder Kanal für sich re­ dundant aufgebaut ist. Diese Redundanz wird erhalten, wenn jeder Kanal mehr als ein Längsstellglied enthält. Für den Fall, dass eines der Längsstellglieder nicht mehr ab­ zuschalten ist, kann der Strom nach wie vor über das andere Längsstellglied beeinflusst werden. Außerdem sind die Regelglieder ebenfalls redundant aufgebaut in der Weise, dass jedes Längsstellglied durch zwei Regelglieder ange­ steuert wird. Sollte eines der Regelglieder in der Weise nicht mehr beeinflussbar sein, dass es im vollständig ge­ sperrten Zustand bleibt, kann die Regelung immer noch über das andere Regelglied erfolgen.

Um Überlastung zu verhindern, enthält jeder Kanal im Bereich seines Eingangs wenigstens eine Spannungsbegren­ zungseinrichtung.

Dioden im Eingang dienen der Rückwärtsentkopplung und dem Schutz der Kanäle, wenn beispielsweise ein Stromversor­ gungsgerät an einem Kanal ausfällt. Mit Hilfe der Dioden wird zuverlässig eine unerwünschte Rückspeisung vermieden, die eventuell Bauteile in dem betreffenden Kanal mit dem gestörten Netzgerät beschädigen oder zu fehlerhaften Strom­ werten führen könnte.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine komplette redundante Stromversorgung, bestehend aus mehreren Strom­ versorgungs- oder Netzgeräten und einer Strombegrenzungs­ einrichtung, die für jedes Stromversorgungs- oder Netzgerät einen eigenen Kanal enthält, wobei sämtliche Kanalausgänge ausgangsseitig zueinander parallel geschaltet sind.

Im Übrigen sind Weiterbildungen der Erfindung Gegen­ stand von Unteransprüchen. In der Zeichnung sind Ausfüh­ rungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt; es zeigen:

Fig. 1 eine redundante Stromversorgungseinrichtung gemäß der Erfindung, bestehend aus zwei Netzgeräten und ei­ ner erfindungsgemäßen Strombegrenzungseinrichtung,

Fig. 2 das Schaltbild eines der Kanäle der Strombe­ grenzungseinrichtung nach Fig. 1 mit redundanter Ausführung des Längsstellgliedes und

Fig. 3 einen der Kanäle der Strombegrenzungseinrich­ tung nach Fig. 1 mit redundanter Ausführung hinsichtlich der Regelglieder.

Fig. 1 zeigt eine redundante Stromversorgungseinrich­ tung, zu der zwei Netz- oder Stromversorgungsgeräte 1 und 2 sowie eine zweikanalige Strombegrenzungseinrichtung 3 gehö­ ren.

Die Strombegrenzungseinrichtung setzt sich aus zwei Kanälen 4 und 5 zusammen, die einen identischen Aufbau ha­ ben. Es wird deswegen nachstehend der Aufbau des Kanals 4 erläutert, wobei für den Kanal 5 dieselben Bezugszeichen für die entsprechenden Bauteile verwendet werden, jeweils ergänzt durch den Buchstaben b.

Der Kanal beginnt an zwei Eingangsanschlüssen 6a und 7a, zu denen eingangsseitig zur Spannungsbegrenzung zwei Z- Dioden 8a und 9a parallel geschaltet sind. Der Eingang 7a ist galvanisch zu einem Ausgang 11a durchverbunden, während ein weiterer Ausgang 12a mit dem Eingang 6a über eine Strombegrenzungsschaltung 13a verbunden ist.

Die Strombegrenzungsschaltung 13a enthält eingangs­ seitig zwei in Serie geschaltete Dioden 14a und 15a, an die ein NPN-Transistor 16a kollektorseitig angeschlossen ist. Der Emitter des NPN-Transistors 16a liegt über einen als Stromsensor dienenden Gegenkopplungswiderstand 17a an dem Ausgang 12a.

Um den Transistor 16a aufzusteuern, ist ein Widerstand 18a vorhanden, der den Kollektor des Transistors 16a mit dessen Basis verbindet. Ein weiterer, als Regelglied dienen­ der NPN-Transistor 19a liegt emitterseitig an dem Ausgang 12a und kollektorseitig an der Basis des Transistors 16a. Von der Basis des Transistors 19a führt ein Widerstand 21a zu dem Emitter des Transistors 16a.

Die beiden Kanäle 4 und 5 sind über zwei Widerstände 22a und 22b kreuzweise mit einander verkoppelt, und zwar verbindet der Widerstand 22a die Basis des Transistors 19a mit dem Emitter des Transistors 16b, während der Widerstand 22b und dem Emitter des Transistors 16a zu der Basis des Transistors 19b führt.

Die beschriebene Schaltung arbeitet wie folgt, wobei zunächst die beiden Widerstände 22a und 22b weggedacht wer­ den. Im Übrigen sind alle Bauelemente in den Kanälen 4 und 5 gleich bemessen.

Wenn zwischen die beiden Ausgangsanschlüsse 12a und 11a ein Verbraucher angeschaltet wird, beginnt beispiels­ weise aus dem Netzgerät 1 Strom zu dem Verbraucher zu flie­ ßen. Solange der Spannungsabfall an dem Widerstand 17a kleiner ist, als die Basisemitterspannung des Transistors 19a, bleibt der Transistor 19a gesperrt. Durch den Pull-Up- Widerstand 18a wird der Transistor 16a im durchgesteuerten Zustand gehalten und ist in der Lage, Strom zu dem Verbrau­ cher an dem Ausgangsanschluss 12a durchzulassen.

Da wie zuvor erwähnt, die Bauelemente in den beiden Kanälen 4 und 5 gleich bemessen sind, wird sich der Strom, bis zum Einsetzen der Begrenzungswirkung in einem der Kanä­ le 4, 5, entsprechend der Leerlaufspannung und dem Innen­ widerstand der Netzgeräte 1 und 2 auf die beiden Kanäle 4 und 5 aufteilen, weil der Kanal 5 in der selben Weise ar­ beitet, wie dies zuvor für den Kanal 4 beschrieben ist. Bei Strömen kleiner dem Begrenzungsstromwert sind die Kanäle 4, 5 aus der Sicht des Verbrauchers ähnlich, wie bei transisto­ risierten Sicherheitsbarrieren unsichtbar bzw. wirkungslos.

Sobald an dem Ausgang 12a ein Strom entsprechend dem maximal zulässigen Gesamtstrom abgenommen wird, wird der Spannungsabfall an dem als Stromsensor dienenden Widerstand 17a so groß, wie diejenige Spannung, die erforderlich ist, um den Transistor 19a in den leitenden Zustand zu bringen. Der Transistor 19a übernimmt dementsprechend einen Teil des aus dem Widerstand 18a fließenden Stroms, wodurch der Tran­ sistor 16a entsprechend zugesteuert wird. Je größer der Strom an dem Ausgangsanschluss 12a zu werden bestrebt ist, umso stärker ist die Stromübernahme des Transistors 19a des aus dem Widerstand 18a fließenden Stroms. Dies wiederum führt zu einem weiteren Zusteuern des Transistors 16a mit der Wirkung, dass die Gegenkopplung über den Transistor 19a und den Widerstand 17a den zulässigen Strom auf den zuläs­ sigen Maximalwert begrenzt.

In exakt gleicher Weise verhält sich der Kanal 5, so dass an dem Ausgang 12a die Summe der beiden Ströme aus den Kanälen 4 und 5 abgenommen werden kann. Der Strom an dem Ausgang 12a ist also auf die Summe der beiden Maximalwerte jedes der beiden Kanäle 4 und 5 beschränkt.

Wenn nun in dieser Betriebssituation angenommen wird, dass die beiden Widerstände 22a und 22b enthalten sind, ergibt sich kein anderes Schaltungsverhalten, da der Span­ nungsabfall an dem Widerstand 17a und der Spannungsabfall an dem Widerstand 17b gleich sind. Der Transistor 19a bzw. der Transistor 19b wird keine andere Steuerspannung erhal­ ten, gleichgültig, ob die Widerstände 22a und 22b enthalten sind oder nicht.

Sinngemäß dasselbe Schaltungsverhalten hinsichtlich der beiden Widerstände 22a und 22b stellt sich bei Strömen ein, die kleiner sind, als der jeweilige Maximalwert pro Kanal, denn wenn der Spannungsabfall an dem Widerstand 17a kleiner ist, als die minimale Steuerspannung für den Tran­ sistor 19a, ist sie auch kleiner, als die minimale Steuer­ spannung für den Transistor 19b und wird diesen nicht auf­ steuern.

Wenn nun angenommen wird, dass das speisende Netzgerät 1 versagt und keinen Strom mehr liefert, wird auch an dem Widerstand 17a kein Spannungsabfall mehr entstehen. Nunmehr kommt der Widerstand 22b zur Wirkung. Da der Wert des Stromfühlerwiderstandes 17a und 17b um wenigstens eine bis zwei Zehnerpotenzen kleiner ist, als der Betrag des Wider­ standswertes des Widerstandes 22b, der wiederum betrags­ mäßig gleich dem Wert des Widerstandes 21a bzw. 21b ist, wird zu der Basisemitterstrecke des Transistors 19b die Serienschaltung aus dem Widerstand 22b und 17a parallel geschaltet.

Da der Strom durch den Widerstand 17a praktisch zu null geworden ist, weil das Netzgerät 1 keinen Strom lie­ fert, wirkt die Serienschaltung aus dem Widerstand 21b und dem Widerstand 22b als Spannungsteiler für die Spannung, die an dem Widerstand 17b abfällt. Wegen der Gleichheit der beiden Widerstandswerte der beiden Widerstände 21b und 22b wird die an dem Widerstand 17b abfallende Spannung durch die Serienschaltung der beiden Widerstände 21b und 22b hal­ biert. Der Transistor 19b bekommt also nur noch die halbe Spannung, die an dem Widerstand 17b abfällt. Die Folge da­ von ist, dass nunmehr der Kanal 5 in die Lage versetzt wird, den doppelten Wert eines ursprünglichen Maximalstroms zu liefern, ehe die Begrenzungswirkung durch die Regel­ schaltung aus den Transistoren 16b und 19b einsetzt, und zwar in der zuvor beschriebenen Weise.

Wie sich aus der Funktionsbeschreibung ergibt, ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in der Lage, an dem Ausgang 12a einen Gesamtmaximalstrom zu liefern, dessen Betrag unabhängig davon ist, ob beide Netzgeräte 1 und 2 in der Lage sind, Strom zu liefern, oder ob eines der beiden Netzgeräte ausgefallen ist. Dazu dient die Verbindung zwi­ schen dem Widerstand 17a und dem Widerstand 22b aus der Sicht des Kanals 4 als Signalausgang 24b, um den anderen Kanal 5 darüber zu informieren, wie groß der Strom durch den Kanal 4 ist. Aus der Sicht des Kanals 5 ist die Verbin­ dung ein Steuereingang 24b zum Steuern der Empfindlichkeit des Regeltransistors 19b.

Es leuchtet ohne weiteres ein, dass auch dann der Ge­ samtmaximalstrom an dem Ausgang 12a abgenommen werden kann, wenn in einem der Hauptstrompfade der beiden Kanäle 4 und 5 eine Stromunterbrechung auftritt.

Die beiden Dioden 14a und 15a, die in Serie mit den Transistor 16a liegen, haben bei dem angenommenen Fehler den Zweck, zu verhindern, dass der von dem noch arbeitenden Netzgerät 2 gelieferte Strom möglicherweise über den in Rückwärtsrichtung betrieben Transistor 16a in das Netzgerät 1 fließt bzw. dieser Strom wegen der verkehrten Polarität der Spannung die Transistoren 16a und 19a beschädigen kann oder an dem Sensorwiderstand 17a einen Spannungsabfall er­ zeugt.

Die parallel geschalteten Z-Dioden 8a und 9a sollen unzulässige Überspannungen von den beiden Kanälen 4 und 5 fernhalten.

Die gezeigte Strombegrenzungseinrichtung 3 wird zu einer zweikanalig redundanten Sicherheitsbarriere gemäß der Zündschutzart "Eigensicherheit", wenn zwischen dem Netzge­ rät 1 und dem Eingang 6a und zwischen dem Netzgerät 2 und dem Eingang 6b jeweils eine Schmelzsicherung 25a bzw. 25b eingefügt wird, wie dies gestrichelt angedeutet ist.

In Fig. 2 ist eine Variante für die Kanäle 4 und 5 gezeigt, die hinsichtlich des Transistors 16a redundant ist und somit weniger störanfällig. Dabei wird als wahrschein­ licher Fehler für den Transistor 16a ein Durchlegieren an­ genommen, d. h. der Transistor 16a verliert die Fähigkeit, steuerbar zu sein und verhält sich zwischen seinem Kollek­ tor und Emitter wie ein Kurzschluss. Wenn dieser Fehler bei der Ausführungsform nach Fig. 1 auftritt, wäre der Strom auch durch den zweiten Kanal 5 nicht mehr zu begrenzen. Um diesen Fehler zu vermeiden, werden gemäß dem Ausführungs­ beispiel nach Fig. 2 im Hauptstrompfad zwei Transistoren verwendet, d. h. zusätzlich zu dem Transistor 16a wird ein weiterer Transistor 16c geschaltet.

Wie die Fig. 2 erkennen läßt, ist die Beschaltung des Transistors 16a identisch ausgeführt, wie bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 1. Zusätzlich liegt zu dem Transis­ tor 16a ein Transistor 16c in Serie, der über einen zugehö­ rigen Pull-Up-Widerstand 18c aufgesteuert wird. An der Ba­ sis des Transistors 16c ist ein weiterer Steuertransistor 19c angeschlossen, der so eine Steuerspannung über einen Vorwiderstand 21c aus dem gemeinsamen Stromfühlerwiderstand 17a erhält. Emitterseitig ist der Transistor 19c an den Ausgang 12a angeschaltet.

Um die zuvor erwähnte Veränderung des Strombegren­ zungsverhaltens zu bekommen, wenn der jeweils andere Kanal keinen Strom mehr führen kann, ist zusätzlich auch noch der Widerstand 22c vorhanden, der zu der Basis des Transistors 19c hin und an seinem von der Basis abliegenden Ende mit dem ebenfalls von der Basis abliegenden Ende des Widerstan­ des 22a verbunden ist.

Sinngemäß in der gleichen Weise ist der andere Kanal 5 gestaltet, von dem zum besseren Verständnis lediglich die beiden Widerstände 22b und 22d veranschaulicht sind.

Im Normalbetrieb erhalten in beiden Kanälen 4 und 5 beim Einsetzen der Begrenzung alle Transistoren 19 eine entsprechende Steuerspannung aus dem zugehörigen Stromfüh­ lerwiderstand 17a bzw. 17b. In der zuvor beschriebenen Wei­ se regelt daraufhin jeder der Transistoren 19 den Kollek­ torstrom des von ihm gesteuerten Transistors 16. Bei ord­ nungsgemäßen Arbeiten aller Netzgeräte 1 und 2 und der bei­ den Kanäle 4 und 5 wird jeder der beiden Kanäle 4 und 5 einen Teil des an dem Ausgang 12a abzunehmenden Gesamtmaxi­ malstroms liefern. Wie groß dieser Teil ist, hängt bis zum Einsetzen der Begrenzungswirkung in einem der Kanäle 4, 5, von der Leerlaufspannung und dem Innenwiderstand der Netz­ teile 1 und 2 ab.

Versagt eines der Netzgeräte, beispielsweise das Netz­ gerät, das an dem Eingang 6b angeschlossen ist, dann wird für die beiden Transistoren 19a und 19c, wie zuvor beschrie­ ben, die Steuerspannung, die dem Strom durch den Widerstand 17a proportional ist, jeweils halbiert, wodurch der Kanal 4 in die Lage versetzt wird, gegenüber zuvor nunmehr den dop­ pelten Maximalstrom zu liefern, womit der Gesamtmaximal­ strom an dem Ausgang 12a konstant gehalten werden kann.

Sollte wegen eines Fehlers einer der beiden Transisto­ ren 16a oder 16c durchlegieren d. h. den zuvor erwähnten Kurzschluss zwischen dem Kollektor und Emitter zeigen, bleibt der Kanal 4 trotzdem steuerbar. Im Falle des Durch­ legierens einer der beiden Transistoren wird die Strombe­ grenzungsfunktion von dem jeweils noch arbeitsfähigen Tran­ sistor 16 übernommen, der an der Basis des Spannungsabfalls an dem Stromfühlerwiderstand 17a von dem zugehörigen Tran­ sistor 19 entsprechend zugesteuert wird. Das grundsätzliche Schaltungsverhalten ändert sich nicht, wenn in dem jeweils anderen Kanal kein Strom mehr fließt.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das hinsicht­ lich des Regeltransistors 19 redundant ausgeführt ist. Der kritische Fehlerfall hinsichtlich des Regeltransistors 19 ist eine Unterbrechung zwischen dem Kollektor und dem Emit­ ter, d. h. die wegfallende Fähigkeit, zwischen dem Kollektor und dem Emitter in den leitfähigen Zustand gesteuert zu werden. Um mit diesem Fehler fertig zu werden, wird der Transistor 16a über zwei Regeltransistoren 19a und 19e an­ gesteuert. Der Regeltransistor 19e liegt mit seiner Basis über den Widerstand 21e ebenfalls an der Verbindungsstelle zwischen dem Emitter des Transistors 16a und dem Stromfüh­ lerwiderstand 17a. Die Schaltung arbeitet, wie zuvor be­ schrieben. Sollte einer der beiden Transistoren 19a oder 19e unsteuerbar werden, d. h. die Fähigkeit verlieren, den Strom des Pull-Up-Widerstandes 18a zu übernehmen, wenn die Strombegrenzung einsetzen soll, so übernimmt dies aus­ schließlich der noch funktionsfähige Transistor 19a oder 19e. Ansonsten arbeitet die Schaltung unverändert.

Es leuchtet ohne weiteres ein, dass die Redundanzmaß­ nahmen nach Fig. 2 mit den Redundanzmaßnahmen nach Fig. 3 kombiniert werden können. Jeder Kanal enthält bei einer solchen Ausführungsform jeweils zwei Transistoren 16, von denen jeder in einer Weise angesteuert wird, wie es Fig. 3 zeigt, d. h. jeder Kanal enthält insgesamt vier Transistoren 19. Dementsprechend gibt es je Kanal vier Widerstände 22, die einends mit der Basis eines der Regeltransistoren 19 verbunden sind und anderenends zusammengeschaltet und ge­ meinsam an dem Stromfühlerwiderstand 17 des jeweils anderen Kanals angeschlossen sind, wie dies die beiden Fig. 2 und 3 zeigen.

Aufgrund dieser Kombination der Schaltbilder nach Fig. 2 und 3 ist jeder Kanal 4, 5 hinsichtlich des Längstransis­ tors 16 und des Regeltransistors 19 redundant aufgebaut.

Eine redundante Stromversorgungsschaltung weist we­ nigstens zwei Netzgeräte 1, 2 auf, die an eine mehrkanalige Strombegrenzungseinrichtung 3 angeschlossen sind. Mit Hilfe der Strombegrenzungseinrichtung 3 wird dafür gesorgt, dass der Strom am Ausgang 12a einen vorgegebenen Maximalwert nicht überschreiten kann. Dieser Maximalwert wird entweder von einem der Kanäle 4, 5 alleine geliefert, wenn der ande­ re Kanal 4, 5 bzw. das andere Netzgerät 1, 2 ausgefallen ist oder er wird anteilig von je einem Netzgerät 1, 2 und je einem Kanal 4, 5 dem Ausgang 12a zugeführt.

Claims (23)

1. Mehrkanalige Strombegrenzungseinrichtung (3) mit wenigstens zwei im Wesentlichen gleichen Kanälen (4, 5), von denen jeder aufweist:
einen Eingang (6),
einen Ausgang (12),
eine zwischen dem Eingang (6) und dem Ausgang (12) liegende Strombegrenzungsschaltung (13),
die dazu dient, den Strom von dem Eingang (6) zu dem Ausgang (12) auf einen Wert zu begrenzen,
die mit wenigstens einem Steuereingang (24) verse­ hen ist, über den der Stromwert, auf den der Strom be­ grenzt wird, zu verändern ist, und
die einen Signalausgang (24) aufweist, der ein Signal abgibt, das für den Strom kennzeichnend ist, der durch den Kanal (4, 5) fließt,
wobei die Ausgänge (12) der Kanäle (4, 5) zur Abgabe eines Gesamtstroms zusammengeschaltet sind und der Signal­ ausgang (24) eines Kanals (4, 5) mit dem wenigstens einen Steuereingang (24) des wenigstens einen weiteren Kanals (4, 5) verbunden ist.

2. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass bei voll funktionsfähiger und gleicher Stromversorgung an den Eingängen (6) aller Kanäle (4, 5) der Gesamtmaximalstrom auf die Kanäle (4, 5) im We­ sentlichen gleich aufgeteilt ist.

3. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass alle Kanäle (4, 5) derart bemes­ sen sind, dass jeder einzelne Kanal (4, 5) in der Lage ist, denjenigen Gesamtmaximalstrom alleine zu liefern, den bei voll funktionsfähiger Stromversorgung (1, 2) an den Eingän­ gen (6) aller Kanäle (4, 5) alle Kanäle (4, 5) gemeinsam lie­ fern.

4. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass der Stromwert jeden Wert bis zu einem dem Gesamtmaximalstrom entsprechenden Maximalwert annehmen kann.

5. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungsschaltung (13) wenigstens ein einen Steuereingang aufweisendes Längs­ stellglied (16) enthält.

6. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass das Längsstellglied (16) ein Transistor ist.

7. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass dem Längsstellglied (16) wenigs­ tens ein einen Steuereingang aufweisendes Regelglied (19) zugeordnet ist.

8. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass das Regelglied (19) von einem Transistor gebildet ist.

9. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass das Längsstellglied (16) derart beschaltet ist, dass es ohne Eingriff des Regelglieds (19) aufgesteuert ist.

10. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass dem Längsstellglied (16) ein Pull-Up-Widerstand (18) zugeordnet ist.

11. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungsschaltung (13) zwischen dem Längsstellglied (16) und dem Ausgang (12) einen Stromfühler (17) enthält.

12. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass mit dem Stromfühler (17) des jeweiligen Kanals (4, 5) der Steuereingang des Regelglieds (19) des jeweiligen Kanals (4, 5) und der Signalausgang (24) des jeweiligen Kanals (4, 5) verbunden ist.

13. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass der Stromfühler (17) ein linea­ rer Widerstand ist.

14. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass der Steuereingang des Regel­ glieds (19) des jeweiligen Kanals (4, 5) mit dem Stromfühler (17) des jeweiligen Kanals (4, 5) und dem Steuereingang (24) des jeweiligen Kanals (4, 5) verbunden ist.

15. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass der Steuereingang des Regel­ glieds (19) eines jeweiligen Kanals (4, 5) über einen ersten Widerstand (21) mit dem Stromfühler (17) des jeweiligen Kanals (4, 5) und mit einem weiteren Widerstand (22) mit dem Stromfühler (17) eines anderen Kanals (4, 5) verbunden ist.

16. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass der erste Widerstand (21) und der weitere Widerstand (22) denselben Widerstandswert auf­ weisen.

17. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass jeder Kanal (4, 5) für sich re­ dundant aufgebaut ist.

18. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass jeder Kanal (4, 5) wenigstens zwei in Serie geschaltete Längsstellglieder (16) enthält.

19. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass jeder Kanal (4, 5) zur Steuerung jedes Längsstellglieds (16) wenigstens zwei Regelglieder (19) enthält.

20. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass jeder Kanal (4, 5) zwischen sei­ nem Eingang (6) und der Strombegrenzungsschaltung (13) we­ nigstens eine Diode (14, 15) enthält, die für den Normal­ betrieb in Durchlassrichtung gepolt ist.

21. Strombegrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass jeder Kanal (4, 5) an seinem Ein­ gang (6) eine Spannungsbegrenzungseinrichtung (8, 9) ent­ hält.

22. Redundante Stromversorgungseinrichtung
mit wenigstens zwei Stromversorgungsteilen (1, 2), von denen jedes einen Stromausgang aufweist, und
mit einer Strombegrenzungseinrichtung (3) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
wobei jeder Eingang (6) der Strombegrenzungseinrich­ tung (3) mit einem zugehörigen Stromausgang eines zugehöri­ gen Stromversorgungsteils (1, 2) verbunden ist.

23. Sicherheitsbarriere, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Strombegrenzungseinrichtung nach einem oder mehre­ ren der Ansprüche 1 bis 21 enthält.