DE3408167A1

DE3408167A1 - Schaltungsanordnung zum ueberwachen von versorgungsspannungen

Info

Publication number: DE3408167A1
Application number: DE19843408167
Authority: DE
Inventors: Hans-Robert Dipl.-Ing. Schemmel; Hermann 8500 Nürnberg Schönamsgruber
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1984-03-06
Filing date: 1984-03-06
Publication date: 1985-09-12
Also published as: DE3408167C2

Description

Schaltungsanordnung zum Überwachen von n Versor-
gungsspannungen Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Überwachen von n Versorgungsspannungen, die innerhalb vorgebbarer Grenzen von ihrem Sollwert abweichen dürfen. Eine derartige Schaltungsanordnung soll ein Alarmsignal abgeben, wenn eine der zu überwachenden Versorgungsspannungen über die vorgegebenen Toleranzgrenzen hinaus von ihrem Sollwert abweicht.
Für die Überwachung einer einzigen Versorgungsspannung eignet sich ein sogenannter Fensterkomparator (vergleiche z.B. Funkschau 3/1984, Seite 53, Bild 18), der ein Signal abgibt, wenn seine Eingangsspannung in einen Spannungsbereich (Fenster) fällt, dessen obere und untere Grenze einstellbar ist. Sind n - n ist eine natürliche Zahl mit n # 1 - Versorgungsspannungen zu überwachen, so ist es naheliegend, n bekannte Fensterkomparatoren zu verwenden und ihre Ausgänge durch ein Gatter zu verknüpfen, um eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu erhalten.
Allerdings wäre bei einer solchen Anordnung der Bauteileaufwand erheblich. Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanord- nung der eingangs genannten Art anzugeben, die sich besonders für größere n durch einen geringen Bauteileaufwand auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch die Maßnahmen gelöst, die dem Kennzeichen des Anspruchs 1 zu entnehmen sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen enthalten die Unteransprüche.
Anhand der Figur soll die Erfindung näher erläutert werden.
Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Überwacht werden n Versorgungsspannungen U1 bis Un, die an n Klemmen anliegen. Für die Überwachung sind erfindungsgemäß zwei praktisch identische Gleichspannungsteiler T1 und T2 mit jeweils n Abgriffen A1 bis An und B1 bis Bn vorgesehen; die Gleichspannunqsteiler T1 und T2 liegen als Parallelschaltung zwischen den Polen einer Spannungsauelle. Da auf die Widerstände der Spannungsteiler nicht weiter eingegangen wird, sind sie nicht mit Bezugszeichen versehen.
Die Formulierung praktisch identisch" bedeutet, daß zwischen den beiden Gleichspannungsteilern T1 und T2 geringe Unterschiede bestehen können und -wie weiter unten noch dargelegt wird - bei manchen Ausführungsheispielen auch bestehen müssen. Die Unterschiede führen u.a. dazu, daß z. B. am k-ten Abgriff AK des ersten Spannungsteilers T1 - k steht stellvertretend für eine der Zahlen von 1 bis n; in der Figur ist k als Zahl zwischen 1 und n angenommen - nicht genau die gleiche Spannung auftritt wie am k-ten Abgriff Bk des zweiten Spannungsteilers T2. Jedoch sollen diese Spannungsunterschiede klein sein gegenüber den Toleranzen der Versorgungsspannungen U1 bis Un. Wenn im folgenden der Einfachheit halber von der Spannung an einem Abgriff, einem Eingang oder einer Klemme gesprochen wird, so ist damit die Spannung zwischen diesem Punkt und einem Bezugspunkt gemeint. Im Beispiel nach der Figur ist dieser Bezugspunkt der Minuspol der Spannungsquelle.
Ausgehend von der k-ten Klemme führt ein erster Zweig an den k-ten Abgriff Ak des ersten Spannungsteilers T1 und zweiter Zweig an den k-ten Abgriff Bk des zweiten Spannungsteilers T2. Beide Zweige enthalten eine Diode. Bei der Diode Dk1 des ersten Zweiges ist die Anode und bei der Diode Dk2 ist die Kathode mit dem Abgriff verbunden.
Der Abgriff An des ersten Spannungsteilers T1 ist zusätzlich mit dem invertierenden Eingang und der Abgriff Bn des zweiten Spannungsteilers T2 zusätzlich mit dem nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers OP verbunden. Die Versorgungsanschlüsse des Operationsverstärkers OP sind an die gleiche Spannungsquelle angeschlossen, an der auch die Spannungsteiler T1 und T2 liegen. Der Ausgang des Operationsverstärkers ist über einen Widerstand und eine Leuchtdiode LED an den Minuspol der Spannungsquelle geführt. Im Ruhezustand der Schaltung, d.h. im Zustand, in dem alle Dioden D11 bis Dnl und D12 bis Dn2 nicht leitend sind, darf kein Strom über die Leuchtdiode LED fließen.
Leuchtet die Diode dennoch, so ist - wenn man zunächst die völlige Identität der Spannungsteiler T1 und T2 unterstellt - die Offset-Spannung des Operationsverstärkers OP von Null verschieden. In diesem Fall müssen die Teiler T1 und T2 unterschiedlich gemacht werden, und zwar derart, daß im Ruhezustand eine Öffnungsspannung zwischen den beiden Eingängen des Operationsverstärkers OP anliegt. Die Öffnungsspannung ist größer als die Offset-Spannung.
Hat die Offset-Spannung die Größenordnung von lmV, soll die Spannung am Abgriff An nur bis auf die Öffnungsspannung von etwa 20 mV genau mit der Spannung am Abgriff Bn übereinstimmen.
Sind die Spannungsteiler T1 und T2 nun so dimensioniert, daß z.B. an den Abgriffen Ak und Bk -bis auf die Öffnungsspannuns genau - die Sollspannung der Versorgungsspannung Uk anliegt, so wird die Diode Dk1 leitend, wenn die Versorgungsspannung Uk etwa 0,7 V unter ihren Sollwert fällt.
Dieser Umstand führt zu einer Spannunqsahsenkunq an allen Abgriffen A1 bis An des Spannungsteilers T1. Am Eingang des Operationsverstärkers OP entsteht somit ein Spannungsabfall vom nicht invertierenden zum invertierenden Eingang. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers springt damit auf ihren Höchstwert und die Leuchtdiode LED wird zum Leuchten gebracht.
Steigt die Versorgungsspannung Uk etwa um 0,7 V über ihren Sollwert, so wird die Diode Dk2 leitend. Hierdurch wird die Spannung an allen Abgriffen B1 bis Bn angehoben. Wiederum entsteht zwischen den Eingängen des Operationsverstärkers OP ein Spannungsabfall mit der gleichen Richtung wie im zuvor erläuterten Fall. Die Leuchtdiode LED wird also zum Leuchten gebracht, wenn eine der Versorgungsspannungen U1 bis Un um mehr als 0,7 V von ihrem Sollwert abweicht.
Die Toleranzgrenzen für die Versorgungsspannung Uk werden durch die Wahl der Dioden Dkl und Dk2 festqelegt. Statt gleicher Dioden können auch Dioden mit unterschiedlicher Durchlaßspannung z.B. eine Germanium- und eine Schottky-Dioden eingesetzt werden, so daß die Toleranzgrenzen unsymmetrisch zur Sollspannung liegen. Weiterhin können zur beliebigen Festlegung der Toleranzgrenzen an die Stelle der Diode Dk1 oder der Diode Dk2 Serienschaltungen von Dioden oder Zener-Dioden eingesetzt werden.
Eine Parallelverschiebung der Toleranzgrenzen relativ zur Sollspannung ist durch die Dimensionierung der Teiler T1 und T2 möglich. Sind z.B. die Teiler T1 und T2 so dimensioniert, daß an den Abgriffen Ak und Bk ein Spannungswert auftritt, der praktisch um einen vorgegebenen Betrag von der Sollspannung abweicht, so entspricht das einer Parallelverschiebung der Toleranzgrenzen um diesen Betraa.

Claims

Patentansprüche 1. Schaltungsanordnung zum Überwachen von n Versorungsspannunen, die innerhalb vorgebbarer Grenzen von ihrem Sollwert abweichen dürfen, dadurch gekennzeichnet, a) daß zwischen den Polen einer Spannungsquelle (+, -) zwei parallel geschaltete, praktisch identische Spannungsteiler (T1, T2) liegen, von denen jeder n Abgriffe (A1...An, B1...Bn) aufweist, b) daß eine Klemme, an der die k-te Versorgungsspannung (Uk) anliegt - k durchläuft die ganzen Zahlen von 1 bis n - über einen ersten Zweig, in dem eine oder mehrere Dioden (Dkl) liegen, mit dem k-ten Abgriff (Ak) des ersten Spannungsteilers (T1) verbunden ist und über einen zweiten Zweig, in dem ebenfalls eine oder mehrere Dioden (Dk2) liegen, auch mit dem k-ten Abgriff (Rk) des zweiten Spannungsteilers (T2) verbunden ist und daß die Dioden (Dkl) im ersten Zweig nur leitend werden können, wenn die k-te Versorgungsspannung (Uk) kleiner ist als die Spannung am k-ten Abgriff (Ak) des ersten Span- nungsteilers (T1) und daß die Dioden (Dk2) des zweiten Zweiges nur leitend werden können, wenn die k-te Versorgungsspannung (Uk) größer als die Spannung am k-ten Abgriff (Bk) des zweiten Spannungsteilers (T2) ist, c) daß ein Abgriff (An) des ersten Spannungsteilers (T1) mit dem ersten Eingang und der entsprechende Abgriff (Bn) des zweiten Spannungsteilers (T2) mit dem zweiten Eingang eines Differenzverstärkers (OP) verbunden ist, in dessen Ausgangskreis eine Anzeigevorrichtung (LED) liegt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Dioden (Dk1, Dk2) Zener-Dioden verwendet werden.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Differenzverstärker ein Operationsverstärker (OP) verwendet wird, dessen Versorgungsanschlüsse mit den Polen der Spannungsquelle (+, -) verbunden sind und dessen Ausgang über eine Leuchtdiode (LED) an den negativen Pol (-) der Spannungsquelle geführt ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spannungsteiler (T1, T2) sich gerade so weit unterscheiden, daß zwischen den Eingängen des Operationsverstärkers (OP) eine Öffnungsspannung anliegt, die größer als die Offsetspannung des Operationsverstarkers (OP) ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spannungsteiler (T1, T2) so dimensioniert ist, daß an seinem k-ten Abgriff (Ak, Bk) bei gesperrten Dioden (Dk1, Dk2) praktisch die Sollspannung der k-ten Versorgungsspannung (Uk) anliegt.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spannungsteiler (T1, T2) so dimensioniert ist, daß an seinem k-ten Abgriff (Ak, Bk) bei gesperrten Dioden (Dk1, Dk2) praktisch ein Spannungswert anliegt, der um einen vorgebenen Betrag von der Sollspannung der k-ten Versorgungsspannung (Uk) abweicht.