DE3044658C2 - Circuit arrangement for uninterrupted switching of a consumer to a reserve power source - Google Patents
Circuit arrangement for uninterrupted switching of a consumer to a reserve power sourceInfo
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Description
— der Verbraucher (9) ist mit der Reserve-Stromquelle (6) über den Kanal eines selbstleitenden FET (Feldeffekttransistor) (Il; 11') verbunden,- The consumer (9) is connected to the reserve power source (6) via the channel of a self-conducting FET (field effect transistor) (II; 11 ') connected,
— das Gate des FET (11; W) ist mit dem Ausgang einer spannungsabhängigen Schaltung (13; 13') verbunden, deren Eingang an der Betriebs- π Stromquelle (3) liegt, und- The gate of the FET (11; W) is connected to the output of a voltage-dependent circuit (13; 13 '), the input of which is connected to the operating π current source (3), and
— die spannungsabhängige Schaltung (13; 13') gibt ein den Kanal des FET (11; 11') sperrendes Signal ab, wenn und solange ihre Eingangsspannung über einer vorgegebenen Schwelle liegt.- The voltage-dependent circuit (13; 13 ') is the channel of the FET (11; 11') blocking Signal off if and as long as your input voltage is above a specified threshold.
2,Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang der spannungsabhängigen Schaltung (13; 13') ein Transistor (17; 17') angeordnet ist, dessen Arbeitswiderstand (18: 18') parallel zu der Source-Gate-Strecke des FET (11; W) liegt und der sich im leitenden Zustand befindet', solange die Eingangsspannung der Schaltung (13; 13') über einer vorgegebenen Schwelle liegt.2, circuit arrangement according to claim!, Characterized in that a transistor (17; 17 ') is arranged at the output of the voltage-dependent circuit (13; 13'), the working resistance (18: 18 ') of which is parallel to the source-gate path of the FET (11; W) is and is in the conductive state 'as long as the input voltage of the circuit (13; 13') is above a predetermined threshold.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangskreis der spannungszbhängigen Schaltung (13) eine die Spannungsschwelle bestimmende Zener-Diode (15) enthält.3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the input circuit of the voltage-dependent circuit (13) a Zener diode (15) which determines the voltage threshold contains.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch I oder 2, ji dadurch gekennzeichnet, daß ct Eingangskreis der spannungsabhängigen Schaltung (13') einen Spannungskomparator (19) enthält, dessen Eingänge an eine die Schwelle bestimmende Referenzspannung (22) bzw. einen an der Betriebs-Stromquelle (3) liegenden Spannungsteiler (20/21) angeschlossen sind.4. Circuit arrangement according to claim I or 2, ji characterized in that ct input circuit of the voltage-dependent circuit (13 ') a voltage comparator (19), the inputs of which are connected to a reference voltage (22) which determines the threshold or one to the operating current source (3) lying voltage divider (20/21) are connected.
5.Schaltungsanordnung nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß auch im Strompfad der Reserve-Stromquelle (6) eine Diode (12) angeordnet ist.5. Circuit arrangement according to claim! .Due to this characterized in that a diode (12) is also arranged in the current path of the reserve current source (6) is.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum unterbrechungsfreien Umschalten eines Verbrauchers, der über eine Diode mit einer Betriebs-Stromquelle (Gleichstromquelle) verbunden ist, auf eine Reserve-Stromquelle.The invention relates to a circuit arrangement for uninterrupted switching of a Consumer, which is connected to an operating current source (direct current source) via a diode, to a Reserve power source.
Anordnungen dieser Gattung werden beispielsweise bei Datenverarbeitungseinheiten benötigt, deren Stromversorgung im Normalbetrieb durch Fernspeisung seitens einer Betriebs-Stromquelle erfolgt und dann, wenn deren Spannung unter einen zulässigen Wert absinkt oder ausfällt, durch eine interne Reserve-Stromquelle übernommen werden soll.Arrangements of this type are required, for example, for data processing units whose Power supply in normal operation takes place by remote feed from an operating power source and when their voltage drops below a permissible value or fails, by an internal Reserve power source is to be taken over.
Rs ist bekannt, zu diesem Zweck den Verbraucher über je eine Diode sowohl mit der Bctriebs-Stromquellc als auch mit der Reserve-Stromquelle zu verbinden, so 6> daß der Laststrom von der S;romquclle mit der jeweils heberen Spannung übernommen wird. Hierbei ist erforderlich, daß die Spannung der Reserve-Stromquelle nicht unwesentlich niedriger bemessen ist als die vorgesehene Spannung der Betriebs-Stromquelle, weil andernfalls der Laststrom vorzeitig von der Reserve-Stromquelle übernommen würde. Dadurch kann, unter Berücksichtigung der Mindestbetriebsspannung des Verbrauchers, die Kapazität jedenfalls der Reserve-Stromquelle nicht voll ausgenützt werden.Rs is known, for this purpose, the consumer via a diode each with both the Bctriebs-Stromquellc as well as to the reserve power source, so 6> that the load current from the S; romquclle with the respectively higher tension is taken over. Here it is necessary that the voltage of the reserve power source is not insignificantly lower than the intended voltage of the operating power source, because otherwise the load current would be taken over prematurely by the reserve power source. This allows, under Consideration of the minimum operating voltage of the consumer, in any case the capacity of the reserve power source not be fully exploited.
Weiterhin ist aus der DE-OS 21 52 175 bekannt, die Batterie eines batteriebetriebenen Gerätes bei Anlegen einer externen, mit der Batterie gleiches Bezugspotential aufweisenden Spannungsquelle, deren Spannung z"mindest gleich der Batteriespannung ist, mittels eines mit der Last und der Batterie in Reihe liegenden Transistors abzuschalten, indem bei Verwendung eines pnp-Transistors dessen Emitter an die positive Batterieelektrode und dessen Basis an das positive Potentiel der Spannungsquelle angeschlossen wird, so daß die in Reihe mit der Last liegende Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors gesperrt wird; daraufhin wird die Last allein aus der Spannungsquelle stromversorgt. Hierzu ist parallel zur Last eine Reihenschaltung aus einer für die Bauericspannung in Sperrichtung gcpolicn Diode und einem Widerstand vorgesehen, deren gemeinsamer Verbindungspunkt mit der Basis des Transistors sowie mit dem positiven Potential der Spannungsquelle verbunden ist.It is also known from DE-OS 21 52 175, the battery of a battery-powered device when creating an external voltage source, which has the same reference potential as the battery, whose voltage z "is at least equal to the battery voltage, by means of a with the load and the battery in series transistor by using a pnp transistor whose emitter is connected to the positive battery electrode and whose base is connected to the positive potential the voltage source is connected, so that the emitter-collector path in series with the load the transistor is blocked; then the load is supplied with power from the voltage source alone. For this parallel to the load is a series connection of a diode gcpolicn for the Baueric voltage in the reverse direction and a resistor is provided whose common connection point to the base of the transistor as well is connected to the positive potential of the voltage source.
Schließlich ist aus der DE-OS 28 4.? 671 bekannt, die Beleuchtungsanlage eines Fahrzeuges, beispielsweise eines Fahrrades, von Generatcrbetrieb (Dynamobetrieb) auf Batteriebetrieb automatisch umzuschalten und umgekehrt. Hierzu ist eine Regenschaltung vorgesehen, die die Batterie von der Stromversorgung der Beleuchtungseinrichtung abschaltet, wenn die Batteriespannung unter einen vorgegebenen Wert fällt, sowie ein Umschalter mit mindestens drei Schaltstellungen, der in der ersten Schaltstellung die automatische Umschaltung von Generatorbetrieb auf Batteriebetrieb und umgekehrt unter Einschluß der Regelschaltung ermöglicht, in der zweiten Schaltstellung die Regelschaltung unter Beibehaltung der automatischen Umschaltung ausschaltet und in der dritten Schaltstellung die automatische Umschaltung und die Regelschaltung für eine ausschließlich unmittelbare Versorgung der Beleuchtungseinrichtung durch den Generator abschaltet. Finally, from DE-OS 28 4.? 671 known to the Lighting system of a vehicle, for example a bicycle, from generator operation (dynamo operation) to automatically switch to battery operation and vice versa. A rain circuit is provided for this purpose, which disconnects the battery from the power supply of the lighting device when the battery voltage falls below a specified value, as well as a changeover switch with at least three switch positions, which in the first switch position automatically switches from generator operation to battery operation and conversely, including the control circuit, enables the control circuit in the second switch position switches off while maintaining the automatic switchover and in the third switch position the automatic switchover and the control circuit for an exclusively direct supply of the Lighting device switched off by the generator.
Hierdurch ist der Betrieb der Beleuchtungsanlage auch bei Langsamfahrt bzw. Stillstand bis zur Erschöpfung der Batterie einerseits und die Nachladung der Batterie bei ausreichender Generatorspannung gewährleistet; in der ersten Schaltstellung wird bei Batteriebetrieb die Batterie zu ihrer Schonung automatisch abgeschaltet, wenn ihre Spannung wegen teilweiser Fntladung einen vorgegebenen Wert unterschreitet, z. B. 50% der Nennspannung. In der zweiten Schaltstellung kann sie bis zur Erschöpfung entladen werden. In der dritten Schaltstellung ist alleiniger Generatorbetrieb möglich, der z. B. dann erforderlich wird, wenn ein Defekt in der Batterieladeschaltung oder in der Regelschaltung auftritt. Bei Stillstand erlischt dann natürlich die Beleuchtung.As a result, the lighting system can also be operated at slow speed or at a standstill until exhaustion the battery on the one hand and the recharging of the battery is guaranteed when the generator voltage is sufficient; In the first switch position, the battery is automatically switched on to protect it switched off if their voltage falls below a specified value due to partial discharge, z. B. 50% of the nominal voltage. In the second switch position, it can be discharged until it is exhausted. In the third switching position is only possible generator operation, the z. B. is required when a There is a defect in the battery charging circuit or in the control circuit. When it comes to a standstill then goes out of course the lighting.
Die vorstehend druckschriftlich als bekannt nachgewiesenen Schaltungsanordnungcn sind ersichtlich nicht zum Einsatz in Datenverarbeitungseinheiten geeignet, weil sie gleichfalls nicht die bestmögliche Ausnutzung der Kapazitäten der Betriebs- und Rescrvcstromquellen gestatten.The circuit arrangements which have been shown to be known in printed writing are not apparent suitable for use in data processing units because they also do not make the best possible use the capacities of the operating and backup power sources allow.
Der Erfindung liegt die Atfgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der genannten Gattung zu schaf-The invention is based on the Atfgabe a Circuit arrangement of the type mentioned to create
fen, die ebenfalls eine unterbrechungsfreie Umschaltung bewirkt, jedoch darüber hinaus eine bestmögliche Ausnutzung der Kapazität sowohl der Betriebs- als auch der Reserve-Stromquelle gestattet.fen, which also causes an uninterrupted switchover, but also the best possible Use of the capacity of both the operating and the reserve power source is permitted.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in der gemeinsamen Anwendung der im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale.The inventive solution to this problem consists in the joint application of the im Patent claim 1 characterized features.
Verschiedene Möglichkeiten zur Ausgestaltung der Erfindung im Sinne der Unteransprüche ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, die in F i g. 1 ein erstes und in F i g. 2, teilweise schematisch, ein zweites Ausführungsbeispiel einer derartigen Schaltungsanordnung zeigt.Various possibilities for the embodiment of the invention in the sense of the subclaims result from the following description in connection with the drawing shown in FIG. 1 a first and in FIG. 2, partly schematically, a second exemplary embodiment shows such a circuit arrangement.
Die Schaltungsanordnung der F i g. 1 hat Eingangsklemmen 1 und 2 für den Anschluß einer Betriebs-Stromquelle 3, Eingangsklemmen 4 und 5 für eine Reserve-Stromquelle 6 und Ausgangsklemmen 7 und 8 für den Anschluß eines Verbrauchers 9. Dieser ist mit der Betriebs-Stromquelle 3 in bekannter Weise über eine Diode 10, mit der Reserve-Stromquelle 6 hingegen über den Kanal eines selbstleitenden p-Kanal-FET (Feldeffekttransistors) 11 verbunden. Jm Strompfad der Reserve-Stromquelle 6 befindet sich eine weitere Jiode 12, die aber ebenso wie die Diode 10 nicht zur Steuerung des Umschaltvorganges dient, sondern nur eine weiter unten erläuterte Schutzfunktion hat. Das Gate des FET 11 ist mit dem Ausgang einer spannungsabhängigen Schaltung 13 verbunden, deren Eingang mit der Betriebs-Stromquelle 3 (Klemme 1) verbunden ist.The circuit arrangement of FIG. 1 has input terminals 1 and 2 for connecting an operating power source 3, input terminals 4 and 5 for a reserve power source 6 and output terminals 7 and 8 for the connection of a consumer 9. This is connected to the operating power source 3 in a known manner a diode 10, with the reserve current source 6, however, via the channel of a self-conducting p-channel FET (Field effect transistor) 11 connected. A further jiode is located in the current path of the reserve current source 6 12, which, like the diode 10, does not serve to control the switching process, but only one further has the protective function explained below. The gate of the FET 11 is connected to the output of a voltage-dependent Circuit 13 connected, the input of which is connected to the operating current source 3 (terminal 1).
Beim Ausführungsbeispiel enthält die spannungsabhängige Schaltung 13 einen aus einem Widerstand 14 und einer Zenerdiode 15 bestehenden Spannungsteiler, dessen Abgriff (Mittelanschluß) über einen Widerstand 16 mit der Basis eines pnp-Transistor 17 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 17 ist als Ausgang der Schaltung mit dem Gate des FET 11 verbunden und liegt über einen Widerstand 18 am gleichen Potential wie der Source-Anschluß des FET 11, nämlich dem Bezugspotential. In the exemplary embodiment, the voltage-dependent circuit 13 contains a resistor 14 and a Zener diode 15 existing voltage divider, whose tap (center connection) via a resistor 16 is connected to the base of a pnp transistor 17. The collector of transistor 17 is the output of Circuit connected to the gate of the FET 11 and is located Via a resistor 18 at the same potential as the source connection of the FET 11, namely the reference potential.
Damit ergibt sich die folgende Wirkungsweise.This results in the following mode of action.
Solange die spannung der Betriebs-Stromquelle 3 über einer durch die Zenerdiode 15 gegebenen Schwelle liegt, ist die Zenerdiode leitend, der Abgriff des Spannungsteilers 14/15 gegenüber dem Emitter des Transistors 17 negativ und damit auch dieser leitend. Hierdurch liegen sein Kollektor und mit diesem das Gate des FET 11 auf positivem Potential, so daß der FET gesperrt ist. Der Laststrom des Verbrauchers 9 wird über die Diode 10 von der Betriebs-Stromquelle 3 geliefert.As long as the voltage of the operating current source 3 is above a threshold given by the Zener diode 15 is, the Zener diode is conductive, the tap of the voltage divider 14/15 opposite the emitter of the Transistor 17 negative and thus also this conductive. This is where his collector lies, and with it that Gate of FET 11 at positive potential, so that the FET is blocked. The load current of the consumer 9 is supplied from the operating current source 3 via the diode 10.
Wird die Spannung der Betriebs-Stromquelle 3 kleiner als die Durchbruchspannung der Zenerdiode 15, so sperrt diese, der Transistor 17 wird gesperrt und d<is ί Ausgangssignal der Schaltung 13, bezogen auf den Gate-Anschluß des FET 11, wird zu Null. Der FET wird dadurch leitend und die Reserve-Stromquelle 6 übernimmt unterbrechungslos den Laststrom des Verbrauchers 9. Durch die Diode 10 wird verhindert,If the voltage of the operating power source 3 is less than the breakdown voltage of the Zener diode 15, so this blocks, the transistor 17 is blocked and d <is ί The output signal of the circuit 13, based on the gate terminal of the FET 11, becomes zero. The FET will thereby conductive and the reserve power source 6 takes over the load current of the without interruption Consumer 9. The diode 10 prevents
in daß in dieser Betriebsphase ein Rückstrom durch die Betriebs-Stromquelle 3 fließen kann.in that in this operating phase a reverse current through the Operating power source 3 can flow.
Sollte infolge mangelnder Wartung der betreffenden Anlage die Reserve-Stromquelle 6 z. B. durch Alterung erschöpft sein, so daß im Zeitpunkt der UmschaltungIf the reserve power source 6 z. B. by aging be exhausted so that at the time of switching
Ii ihre Spannung kleiner ist als diejenige der Betriebs-Stromquelle 3, so würde diese nicht nur weiterhin mit dem Verbraucher 9 belastet werden, sondern darüber hinaus einen Ladestrom durch die Reserve-Stromquelle 6 treiben. Durch die Diode 12 wird die letztgenannte Folge verhindert.Its voltage is lower than that of the operating current source 3, this would not only continue to be charged with the consumer 9, but also above In addition, a charging current through the reserve power source 6 drift. The latter sequence is prevented by the diode 12.
Das Ausführungsbeispiel der Fig.2 unterscheidet sich von dem der F i g. 1 dadurch, daß es einerseits eine andere spannungsabhängige Schaltung 13' mit noch präziserer Schaltschwelle und andererseits einen n-Kanal-FET 11' enthält. Einander entsprechende Elememe sind im übrigen mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1.The embodiment of Fig.2 differs differs from that of FIG. 1 in that on the one hand there is a another voltage-dependent circuit 13 'with an even more precise switching threshold and, on the other hand, an n-channel FET 11 'contains. Corresponding elements are otherwise provided with the same reference numerals as in FIG. 1.
Die spannungsabhängige Schaltung 13' enthält einen Operationsverstärker 19, dessen positiver Eingang mitThe voltage-dependent circuit 13 'contains an operational amplifier 19, whose positive input with
in dem Abgriff eines an die Betriebs-Stromquelle 3 angeschlossenen Spannungsteilers 20/21 und dessen negativer Eingang mit einer Referenz-Spannungsquelle 22 verbunden ist. Sein Ausgang ist mit der Basis eines npn-Transistors 17' verbunden, dessen Kollektor mitin the tap of a voltage divider 20/21 connected to the operating current source 3 and its negative input is connected to a reference voltage source 22. Its exit is with the base of one npn transistor 17 'connected, the collector of which with
!5 dem Gate des FET II' verbunden und über einen Widerstand 18' an die positive Betriebsspannung angeschlossen ist.! 5 is connected to the gate of the FET II 'and via a Resistor 18 'is connected to the positive operating voltage.
Die Ausgangsspannur.g des Operationsverstärkers 19 ist positiv, wenn die Spannung am Abgriff rfesThe output voltage of the operational amplifier 19 is positive when the voltage at the tap rfes
w Spannungsteilers 20/21 größer ist als die der Referenz-Spannungsquelle 22, und negativ, wenn sie kleiner ist. Solang· die Ausgangsspannung positiv ist, ist der Transistor 17' leitend und damit das Gate des FET 11' gegenüber dessen Source negativ, so daß der FET w voltage divider 20/21 is greater than that of the reference voltage source 22, and negative when it is smaller. As long as the output voltage is positive, the transistor 17 'is conductive and thus the gate of the FET 11' is negative with respect to its source, so that the FET
Ί3 gesperrt ist. Wird sie negativ, so kehren sich die entsprechenden Betriebszustände um und der Laststrom des Verbrauchers 9 wird wie in Fi g. 1 vom FET 1Γ übernommen.Ί3 is blocked. If it becomes negative, they are reversed corresponding operating states around and the load current of the consumer 9 is as in Fi g. 1 from FET 1Γ adopted.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (1)
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| DE3044658A DE3044658C2 (en) | 1980-11-27 | 1980-11-27 | Circuit arrangement for uninterrupted switching of a consumer to a reserve power source |
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| DE3044658A1 DE3044658A1 (en) | 1982-06-16 |
| DE3044658C2 true DE3044658C2 (en) | 1983-02-24 |
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Country Status (1)
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