DE3689434T2 - Redundantes Stromversorgungssystem. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen geregelte (DC) Gleichstromversorgungen, und im einzelnen redundante Gleichstromversorgungen für ein digitales MULTI-BUS-System mit verhältnismäßig hohem Strombedarf.
• Viele Anwendungen elektrischer Steuersysteme erfordern einen hohen Grad an Zuverlässigkeit. Wenn z. B. ein elektrisches Steuersystem in einer feindlichen Umgebung arbeitet, wie z. B. in einem nuklearen Kraftwerk oder im Weltraum, ist die Zuverlässigkeit des Steuersystems von überragender Bedeutung. Ein Verfahren zur Erhöhung der Zuverlässigkeit ist die Einrichtung einer Art Redundanz. Auch bei Anwendungen, die verhältnismäßig unkritisch sind, werden häufig redundante Komponenten eingesetzt, um eine ununterbrochene Dienstleistung zu erzielen.
• Eine der schwächsten Komponenten bei vielen Steuersystemen, die mit Halbleitervorrichtungen arbeiten, ist die Stromversorgung für dieses System. Bisher gab es die unterschiedlichsten Versuche, die Zuverlässigkeit der Stromversorgung durch den Einsatz redundanter Komponenten zu erhöhen. Es ist jedoch keine Konstruktion bekannt, die in der Lage wäre, eine gut geregelte Spannung, z. B. ± 0,1% Spannung für 10% Veränderung eines verhältnismäßig starken Stroms, z. B. 30 oder 40 Ampere, ohne einen komplizierten Steuerschaltkreis vorzusehen, der die inhärente Zuverlässigkeit des Stromversorgungssystems mit der redundanten Stromversorgung seinerseits nicht wieder reduziert. Wenn z. B. verhältnismäßig starke Ströme aus einem Stromversorgungssystem entnommen werden durch ein Steuersystem, das verhältnismäßig lange Verdrahtungen aufweist, z. B. im Prozeßsteuersystem einer Industrieanlage oder in einem nuklearen Kraftwerksystem, ermöglicht es eine Fernablesung der Spannung möglichst nahe am Verbraucher, eine bessere Spannungsregelung vorzusehen, als wenn das örtliche Erfassen des Spannungsausgangs durch das Stromversorgungssystem eingesetzt wird. Die meisten bekannten redundanten Stromversorgungssysteme lassen jedoch eine Fernerfassung nicht zu.
• Beispiele auf dem Stand der Technik zur Verbesserung der Zuverlässigkeit sind u. a. US-Patent 4,075,502 von Walley, Jr., das einen komplexen Steuerstromkreis einsetzt, um eine von zwei DC-Stromversorgungsanlagen anzuwählen, um eine Spannung zu liefern, die der voreingestellten Standardspannung näher kommt. So benutzt das redundante Stromversorgungssystem nach der Lehre von Walley, Jr., eine zusätzliche Einheit, den Steuerschaltkreis, der eine Störanfälligkeit aufweist und somit die inhärente Zuverlässigkeit reduziert, die durch Anwendung der redundanten Stromversorgung gewonnen wird. Auf ähnliche Weise benutzt ein Stromversorgungssystem nach der Lehre des US-Patents 4,096,394 von Ullmann et al. aktive Elemente, um ein Umschalten von einer Stromversorgung auf eine andere zu bewirken. Das von Ullmann et al. gelehrte System setzt ferner einen Energiespeicher ein, der die Spannung beibehält, die beim Umschalten von einem Energieversorgungssystem auf das andere an den Verbraucher geliefert wird, und verbessert auf diese Weise die Fähigkeit des Stromversorgungssystems, einen kontinuierlichen Betrieb bei in etwa der erwünschten Spannungshöhe aufrechtzuerhalten. Jedoch ist das System nach der Lehre von Ullmann et al. auf die Unterstützung eines Wechselstromsystems (AC) durch einen Dieselgenerator gerichtet, nicht auf ein Niederspannungs-Hochstrom-Gleichstromsystem (DC).
• Ein weiteres redundantes Stromversorgungssystem, das ebenfalls mit entsprechender aktiver Umschaltung arbeitet, wird im US-Patent 3,912,940 von Vince geoffenbart, das die Notwendigkeit eines zusätzlichen Energiespeichers aus schaltet und doch einen kontinuierlichen Betrieb gewährleistet. Das von Vince geoffenbarte Stromversorgungssystem ist in der Lage, die Spannung bei Ausfall der aktiven Stromversorgung in etwa auf der vorgegebenen Höhe beizubehalten durch ständiges Eingeschaltetlassen der Reservestromversorgung, wenn auch mit verringerter Ausgangsleistung. Wenn die aktive Stromversorgung ausfällt, wird die Reservestromversorgung voll hochgefahren. Zusätzlich zur Zuverlässigkeit der aktiven Schaltelemente, z. B. Transistoren, ist das System nach Vince nicht auf die spezifischen Forderungen eines Niederspannungs- Hochstromsystems oder auf eine Anwendung, die mehr als eine Stromversorgung benötigt, ausgerichtet.
• Weitere Stromversorgungssysteme, ähnlich wie das von Vince gelehrte, sind bei Powertec, Inc. erhältlich. Das PS4001 von Powertec arbeitet mit voller Lastverteilung; das heißt, es gibt keine "Reserve"-Stromversorgung, sondern beide Stromversorgungssysteme liefern die Leistung gleichzeitig. Jedoch ist das PS4001 Stromversorgungssystem nicht mit einer Istwert-Fernerfassung ausgestattet und daher ist die Spannung nicht optimal geregelt.
• Die Powertec Baureihe 29D fügt die Istwert-Fernerfassung und eine "unbeschränkte" Erweiterung zu den Merkmalen des PS4001 hinzu. Aber die Verwirklichung dieser zusätzlichen Merkmale setzt eine komplexe Schaltung voraus, mit einer daraus folgenden erhöhten Fehleranfälligkeit, wie schon oben gesagt wurde. Zusätzlich sind die Stromversorgungen der Baureihe 29D nicht leicht gesondert zu installieren, so daß sie gleichzeitig mit dem Betrieb eines MULTI-BUS-Systems gewartet werden können.
• Ein Stromversorgungssystem, das nicht der Betätigung aktiver Schaltelemente zur Beibehaltung der Spannungshöhe während des Umschaltens von einem Stromversorgungssystem zum anderen bedarf, ist in US-Patent 3,641,570 von Thompson geoffenbart. Das von Thompson gelehrte System nutzt einen Filterkondensator, der die Schwankungen auf dem positiven Leistungsbus minimiert. Jedoch nutzt das von Thompson gelehrte Stromversorgungssystem keine Istwert-Fernerfassung bzw. liefert keine durch andere Mittel geregelte Spannung.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Vorsehen eines redundanten Stromversorgungssystems, das Istwert-Fernerfassungsmittel und ein Steuersystem einsetzt, die die an einen Verbraucher gelieferte Spannung kontinuierlich auf einer im wesentlichen vorgegebenen Höhe beibehalten. Die Erfindung sieht ferner ein redundantes Stromversorgungssystem vor, das verhältnismäßig starke Ströme mit verhältnismäßig niedrigen Spannungen liefert und Istwert-Fernerfassungsmittel einschließlich einer Fernerfassung der Stromversorgungsanschlüsse zwecks Anzeige der wahren Ausgangsspannung durch die Stromversorgungen einsetzt.
• Die Erfindung in ihrer breitesten Form beruht auf einem redundanten DC-Stromversorgungssystem, das elektrische Leistung an einen Verbraucher liefert, an dem eine Spannung liegt, und das besteht aus
• ersten und zweiten Stromversorgungsmitteln, die parallel in Wirkverbindung am Verbraucher anschließbar sind, um den Verbraucher mit Leistung zu versorgen, wobei diese ersten und zweiten Stromversorgungsmittel erste bzw. zweite Bezugsspannungshöhen aufweisen, wobei die erste Bezugsspannungshöhe im wesentlichen gleich, jedoch höher als die zweite Bezugsspannungshöhe liegt, und diese ersten und zweiten Stromversorgungsmittel Leistung nur dann abgeben, wenn die am Verbraucher liegende Spannung geringer oder gleich der ersten bzw. zweiten Bezugsspannungshöhe ist;
• erste und zweite unidirektionale Strommittel in Wirkverbindung an den Verbraucher anschließbar und an die ersten und zweiten Stromversorgungsmittel in Wirkverbindung angeschlossen sind, um den Stromfluß zwischen dem Verbraucher und diesem ersten bzw. zweiten Stromversorgungsmittel zu steuern;
• erste und zweite Spannungsfernfühlermittel in Wirkverbindung an den Verbraucher anschließbar und an die ersten bzw. zweiten Stromversorgungsmittel in Wirkverbindung angeschlossen sind zum Fühlen einer Ausgangsspannung an einer Verbraucherseite dieser ersten und zweiten unidirektionalen Strommittel in nächster Nähe am Verbraucher;
• Energiespeichermittel, die in Parallelschaltung in Wirkverbindung mit dem Verbraucher anschließbar sind, zur Beibehaltung der Spannung am Verbraucher auf im wesentlichen der Höhe der zweiten Bezugsspannung beim Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Stromversorgungsmittel;
• Anzeigemittel zum Anzeigen, welches dieses ersten und dieses zweiten Anzeigemittels gerade Leistung an den Verbraucher abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß dieses erste und dieses zweite Stromversorgungsmittel auf leicht unterschiedliche Bezugsspannungen eingestellt sind, so daß während des Normalbetriebs nur das eine Stromversorgungsmittel mit der höheren Bezugsspannung Leistung abgibt, und das andere, das die höhere Spannung an seinen Fühleranschlüssen aufnimmt, durch dieses erste und dieses zweite unidirektionale Strommittel daran gehindert wird, Leistung an den Verbraucher abzugeben.
• Eine hier beschriebene bevorzugte Ausführungsform liefert ein redundantes Stromversorgungssystem zur Abgabe elektrischer Leistung an einen Verbraucher, wie z. B. Primär- und Sekundär Stromversorgungsbusse, wobei das redundante Stromversorgungssystem erste und zweite Stromversorgungen zur Abgabe elektrischer Leistung an den Verbraucher beinhaltet. Diese erste und diese zweite Stromversorgung haben entsprechende erste und zweite Bezugsspannungshöhen, die mit einer Spannung am Verbraucher verglichen werden, so daß nur eine dieser ersten bzw. zweiten Stromversorgung zu jedem gegebenen Zeitpunkt Leistung an den Verbraucher abgibt. Das redundante Stromversorgungssystem beinhaltet auch erste und zweite Fernfühler zum Erfassen der am Verbraucher stehenden Spannung, erste und zweite unidirektionale Stromvorrichtungen zum Steuern des Stromflusses zwischen dem Verbraucher und der ersten bzw. zweiten Stromversorgung, sowie eine Energiespeichervorrichtung zum Beibehalten der Spannung am Verbraucher auf im wesentlichen der zweiten Bezugsspannungshöhe während des Umschaltens zwischen dieser ersten und dieser zweiten Stromversorgung.
• Die Stromversorgung gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet auch Anzeigemittel zum Anzeigen, welche dieser ersten und dieser zweiten Stromversorgung gerade Leistung an den Verbraucher abgibt. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform beinhaltet jede der Stromversorgungen primäre, positive sekundäre und negative sekundäre Leistungsausgänge zur Abgabe von Leistung an die Primär- und Sekundär-Stromversorgungsbusse. In dieser Ausführungsform hält der Primärleistungsausgang eine auf dem primären Leistungsversorgungsbus liegende Primärspannung auf der Höhe der ersten bzw. der zweiten Bezugsspannung.
• Die Erfindung wird deutlicher durch die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die beispielhaft gegeben wird und anhand der begleitenden Zeichnungen untersucht werden soll; in diesen Zeichnungen bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils gleiche Bauteile und
• Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer MULTI-BUS-Rückwandplatine;
• Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
• Fig. 3 ist ein Blockschaltbild, das die Anschlüsse zwischen der MULTI-BUS-Rückwandplatine und einer der Stromversorgungen in einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;
• Fig. 4 ist eine Vorderansicht eines Rahmens, der Stromversorgungsgruppen aufnimmt, die in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden; und
• Fig. 5 ist ein Blockschaltbild wieder einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform.
• In digitalen Steuersystemen, die mit verhältnismäßig starken Strömen arbeiten müssen, wie z. B. in vielen industriellen Anlagen und in Kernkraftwerken, werden allgemein bestimmte Busstrukturen benutzt, um die elektronischen Bauteile von einzelnen Stromversorgungen mit Leistung zu versorgen. Eine solche Struktur ist der Standard IEEE-796, der von INTEL als MULTI-BUS-Rückwandplatine erhältlich ist. MULTI-BUS-Rückwandplatinen sind für unterschiedliche Stromanforderungen erhältlich. Eine solche MULTI-BUS-Rückwandplatine, die einen linken 10 und einen rechten 15 Leistungsbus aufweist, wird in Fig. 1 beispielhaft dargestellt. Beide, der linke 10 und der rechte 15 Bus, liefern Leistung für jeweils acht Einbauplätze 20, die Leiterplatten mit MULTI-BUS-Steckerleisten aufnehmen. Alle Einbauplätze lassen sich an einen einzigen Datenbus 25 anschließen, oder aber der Datenbus 25 kann auch in einen linken und einen rechten Datenbus unterteilt sein, wie durch die gestrichelte Linie angezeigt ist.
• In der in Fig. 1 gezeigten Rückwandplatine werden wegen der hohen Stromanforderungen der an die Rückwandplatine angeschlossenen Schaltkreise zwei Leistungsbusse, 10 und 15, benutzt. Jeder dieser Leistungsbusse 10 und 15 muß an eine andere Stromversorgung angeschlossen sein. Somit ist die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform ein redundantes, duales Stromversorgungssystem. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch mit einem einzigen redundanten Stromversorgungssystem für ein Steuersystem mit geringeren Stromanforderungen realisiert werden. In diesem Falle wären die redundanten Stromversorgungssysteme parallel an einen einzigen Stromversorgungsbus angeschlossen.
• In der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind beide Rückwandplatinen, die linke 10 und die rechte 15, an zwei Stromversorgungen, 30 und 35 bzw. 40 und 45, angeschlossen. Die beiden Stromversorgungen können aus einem RT 301-118, erhältlich bei der ACDC Electronics, bestehen, das jeweils einen 5V DC Ausgang 50 und zwei 12V DC Ausgänge 55 und 60 aufweist. Die Stromversorgungen 30-45 erhalten AC-Leistung auf herkömmliche Art aus einer AC-Stromquelle, die durch die Stromverteilerbox 65 dargestellt wird. Jeder der Ausgänge 50, 55 und 60 ist geregelt, um den Spannungseingang zu den Fühlerklemmen S innerhalb 15% zu halten. Somit können die Fühlerklemmen S für die Fernerfassung eingesetzt werden, wie in den 5V Ausgängen 50 gezeigt wird, oder für örtliches Erfassen, wie in den 12V Ausgängen 55 und 60 gezeigt wird.
• Jeder der Leistungsbusse 10 und 15 beinhaltet einen positiven 5V Leistungsbus 70, der am positiven 5V Ausgang 50 von zwei der Stromversorgungen 30-45 über Auswahldioden 75 angeschlossen ist. Vorzugsweise sind die Auswahldioden 75, die an die positive Klemme POS des 5V-Ausgangs 50 angeschlossen sind, Schottky-Dioden, wie z. B. MBR6035 von Motorola, um den Spannungsabfall über die Dioden 75 zu minimieren. Die negative Klemme NEG des 5V Ausgangs liegt am Erdungsbus 80, der als zwei miteinander verbundene Erdungsbusse 80A und 80B dargestellt wird.
• Positive 85 und negative 90 12V Leistungsbusse in den Rückwandplatinen 10 und 15 liegen an den 12V Ausgängen 55 und 60 der Stromversorgungen 30-45 wie folgt: Die positive Klemme "+" eines der 12V Ausgänge, z. B. 60, ist über die Auswahldiode 95, wie z. B. eine 1N5821 von Motorola, an den positiven 12V Leistungsbus 85 angeschlossen. Der negative 12V Leistungsbus 90 ist über eine ähnliche Auswahldiode 100 an die negative Klemme "-" des anderen 12V Ausgangs, z. B. 55, angeschlossen. Die negative Klemme "-" des ersten 12V Ausgangs 60 und die positive Klemme "+" des zweiten 12V Ausgangs 55 sind beide an den Erdungsbus 80B angeschlossen und legen so positive und negative 12V auf die Leistungsbusse 85 bzw. 90.
• Die Fernerfassungsklemmen +S und -S des 5V Ausgangs 50 in jeder der Stromversorgungen 30-45 liegt über abgeschirmte, verlustarme Kabel 105 am positiven 5V Leistungsbus 70 und am Erdungsbus 80A, um die Fernerfassungsmöglichkeiten zu schaffen. Die Stromversorgungen 30-45 sind vorzugsweise so ausgelegt, daß sie bis 1 V über der Spannung abgeben, die an den Abtastklemmen +S und -S steht, um die eingegangene Spannung auf einer voreingestellten Bezugsspannung zu halten, trotz des Spannungsabfalls, der durch die Anschlußdrähte und die Dioden 75, 95 und 100 verursacht wird. Jede an einen der Leistungsbusse 10 oder 15 angeschlossene Stromversorgung ist auf eine leicht unterschiedlichen Spannung voreingestellt, so daß z. B. nur eine der Stromversorgungen 30 und 35 zu einer gegebenen Zeit Strom auf den 5V Leistungsbus 70 legt, weil die andere Stromversorgung an ihren Abtastklemmen +S und -S eine Spannung aufnimmt, die höher ist, als die darin voreingestellte Bezugsspannung. Die Auswahldioden 75, 95 und 100 verhindern, daß die nichtwirksame Stromversorgung eine Last auf die wirksame Stromversorgung legt.
• In der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind die 12V Ausgänge 55 und 60 unabhängig vom 5V Ausgang 50 geregelt, geben aber Leistung nur dann ab, wenn der 5V Ausgang 50 in dieser Stromversorgung wirksam ist. Z.B. benutzt der RT 301-118 eine Schaltstromversorgung, um die 5V auf den Ausgang 50 zu legen, während die zwei 12V Ausgänge 55 und 60 durch Lineartransformatoren beliefert werden, die die 5V Schaltstromversorgung benutzen. Wenn also der 5V Ausgang 50 nicht wirksam ist, sind auch die 12V Ausgänge 55 und 60 für diese Stromversorgung unwirksam. Das ist akzeptabel, soweit die 12V Ausgänge 55 und 60 bei Vollast eine längere Lebenserwartung haben und eine kleinere Fraktion ihres Nennstroms genehmeren, als der 5V Ausgang 50. Andernfalls ist es auch möglich, die vorliegende Erfindung durch Verwendung unabhängiger 12V Stromversorgungen anstatt der 12V Ausgänge 55 und 60 durch Verändern der Anschlüsse der Diode 100 und Verwendung verlustarmer Verkabelung 105' auszuführen, um die Fernerfassung vorzusehen, wie in Fig. 3 dargestellt wird.
• Ein Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist zum kontinuierlichen Betrieb ausgelegt, auch wenn eine der Stromversorgungen 30-45 ausfällt, aufgrund des Einbaus von Kondensatoren 110- 0, die zwischen dem Erdungsbus 80 und dem positiven 5V 70, dem positiven 12V 85, bzw. dem 12V 90 Leistungsbussen in einer der linken 10 bzw. rechten 15 Rückwandplatinen liegen. Kapazitätswerte von 490 mF für Kondensator 110 zwischen dem positiven 5V Leistungsbus 70, und 17 mF für die Kondensatoren 115 und 120 zwischen dem positiven 85 und negativen 90 12V Leistungsbus reichen aus, einen um signifikanten Spannungsabfall auf den Leistungsbussen 70, 85 und 90 während der für die nichtwirksame oder auf Reserve stehende Stromversorgung zum Einschalten und Anlaufen der Stromversorgung benötigte Zeit, z. B. 700-1000 us, zu verhindern.
• Die in Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße Ausführungsform beinhaltet ein Anzeigetableau 125, auf dem Lampen 130 den Betrieb der jeweiligen Ausgänge 50, 55 und 60 in jeder der Stromversorgungen 30-45 anzeigen. Wenn durchweg 5V Lampen, wie die Anzeigelampe 130 benutzt werden, können Zenerdioden 135 wie gezeigt angeschlossen werden, um die von den positiven 60 und negativen 55 12V Ausgängen her eingehende Spannung zu reduzieren. Das Anzeigetableau 125 beinhaltet auch Prüfanschlußbuchsen 140, die an der positiven Klemme POS des positiven 5V Ausgangs 50, der positiven Klemme "+" einer der 12V Ausgänge 60, und der negativen Klemme "-" des anderen 12V Ausgangs 55 in jeder Stromversorgung 30-45 liegen, zusätzlich zum Erdbus 80 der beiden Rückwandplatinen 10 und 15. Es ist möglich, anstatt der Lampen 130 Meßgeräte einzusetzen, jedoch benutzt die bevorzugte Ausführung gemäß Fig. 2 die Prüfbuchsen 140, um eine genaue Messung der wahren Ausgänge der wirksamen Stromversorgung vorzunehmen, da genaue Messungen nur gelegentlich erforderlich sind.
• Einer der Vorteile der einfachen Struktur der vorliegenden Erfindung ist, daß die Stromversorgungen 30-45 für jede Rückwandplatine 10 und 15 in gesonderten Montagerahmen 200 und 205 montiert werden können, wie in Fig. 4 gezeigt wird. Die Stromversorgungen 30 und 35 geben hier zunächst Leistung auf die linke Rückwandplatine 10, wenn jetzt einige Zeit später die aktive Stromversorgung, z. B. 30, ausfällt, schaltet die Stromversorgung 35 ein und beginnt Strom auf die linke Rückwandplatine 10 zu geben, wie oben beschrieben ist. Wenn die Stromversorgungsanordnung gemäß Fig. 4 benutzt wird, kann der erste Montagerahmen 200 zur Wartung oder Austausch der rechten Stromversorgung 30 ausgebaut werden, während die Stromversorgung 35 Leistung auf die linke Rückwandplatine 10 gibt und die Stromversorgung 40 die Leistungsversorgung der rechten Rückwandplatine 15 übernimmt.
• Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in Fig. 5 gezeigt. In dieser Ausführungsform liegen die Stromversorgungen 30 und 45 an der linken bzw. rechten Rückwandplatine 10 bzw. 20 links vom Steckverbinder 210 (siehe Fig. 2B und 2C) . Jedoch, anstatt daß die Stromversorgungen 30 und 45 parallel mit einer gesonderten Stromversorgung 35 bzw. 40 verbunden sind, ist wie in der Ausführungsform gemäß Fig. 5 gezeigt wird, eine einzige Stromversorgung 215 für beide Stromversorgungen 30 und 45 vorgesehen. Wie gezeigt wird, ist die Stromversorgung 215 vorzugsweise nicht im gleichen Montagerahmen zusammen mit den Stromversorgungen 30 oder 45 montiert. Das läßt sich leicht erreichen, wenn eine dritte DC Spannung, wie z. B. 15V, im gleichen System benutzt wird. Die DC Stromversorgungen, die 15V ausgeben, können mit Stromversorgungen 30, 45 und 215, anstatt mit Stromversorgungen 30 und 35 in Fig. 4 gemischt werden.
• Stromversorgung 215 kann entweder Stromversorgung 30 oder Stromversorgung 45 versorgen infolge des Einbaus von Stromumschaltvorrichtungen wie die Relais 220 und 230. Relaisspulen 220c und 230c steuern das Umschalten des Stroms und werden aktiviert, wenn die Stromversorgungen 30 bzw. 45 im Betrieb sind. Daraus ergibt sich daß Relaisschließer 220a, 220b, 220j-220m, 230a, 230b und 230j-230m infolge der Aktivierung der Relaisspulen 220 und 230 geschlossen sind. Gleichzeitig sind Relais-Öffner 220d-220i und 230d-230i offen infolge der Aktivierung der Relaisspulen 220c und 230c. Diese Relaisspulen und Kontakte können aus vier (4) Relais des Vierzug-Umschalttyps (4 Form C Kontakt) bestehen, wie z. B. T60S17D11 von Potter & Brumfield. Bei Einsatz solcher Relais stellen die Spulen 220c und 230c jeweils zwei physikalische Spulen dar.
• Wenn also im normalen Betrieb beide Stromversorgungen 30 und 45 wirksam sind, liegen die Fühlerklemmen +S und -S des 5V Ausgangs 50 der Stromversorgung 215 über die Relaiskontakte 220a, 220b, und 230a und 230b am 5V Ausgang der Stromversorgung 30 (vor der Auswahldiode 75). Somit gibt die Stromversorgung 215 keinerlei Strom ab, weil ihre Fühlerklemmen +S und -S mit signifikant mehr als 5V belastet sind.
• Wenn nun eine der Stromversorgungen 30 oder 45, z. B. Stromversorgung 45, zusammenbricht, wird die zugeordnete Relaisspule, z. B. 230c, deaktiviert und die zugeordneten Relaiskontakte, z. B. 230a, 230b und 230d-m nehmen ihren Ruhezustand an. Somit öffnen die Relaiskontakte 230a, 230b und 230j-230m und schneiden die Stromzufuhr von der Stromversorgung 30 her zu den Fühlerklemmen +S und -S der Stromversorgung 215 und den Leistungsfluß aus den 12V Ausgängen 55 und 60 der Stromversorgung 40 zum rechten Leistungsbus der Rückwandplatine ab. Gleichzeitig schließen die Relais-Öffner 230d und 230e, so daß die Fühlerklemmen +S und -S für den 5V Ausgang 50 der Stromversorgung 215 an die 5V Fernfühlerleitungen der Stromversorgung 45 gelegt werden, die an den rechten Leistungsbus 15 der Rückwandplatine angeschlossen sind. Zusätzlich schließen auch die Relais-Öffner 230f-230i und verbinden die 12V Ausgänge 55 und 60 der Stromversorgung 215 mit dem rechten Leistungsbus 15 der Rückwandplatine.
• In dieser Ausführungsform sind Auswahldioden 75' zwischen dem positiven 5V Ausgang 50 der Stromversorgung 215 und den Kathoden der Auswahldioden 75 vorgesehen, die an die Stromversorgungen 30 und 45 angeschlossen sind. Somit ist nur eine einzige zustandanzeigende Leitung 240 mit dem Anzeigetableau verbunden, um den Zustand der Stromversorgung 215 anzuzeigen. Wenn also die Stromversorgung 215 arbeitet, zeigen die Anzeigelampen 130 der nichtarbeitenden Stromversorgung, z. B. Stromversorgung 45, den Zustand der 12V Ausgänge 55 und 60 der Stromversorgung 215 an. Auf Wunsch können auch zusätzliche Anzeigeleitungen 240 für die 12V Ausgänge 55 und 60 der Stromversorgung 215 vorgesehen werden. Auf ähnliche Weise könnten, wenn die Auswahldioden 95 und 100 für die 12V Ausgänge 55 und 60 der Stromversorgungen 30 und 45 von den Leistungsbussen 10 und 15 der Rückwandplatine weggenommen und auf die Stromversorgungsseite des Verbinders 210 (der die Schließer 220j-220m und 230j-230m ersetzt) gesetzt werden, die Relais-Öffner 220f-220i und 230f-230i auf ähnliche Weise wie die Auswahldioden 75' unter Beachtung der jeweils entsprechenden Polarität durch Auswahldioden ersetzt werden.
• In Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, mit der die Reserveversorgung 215 aktiv wird, muß möglicherweise ein spannungshaltender Kondensator 250 an die positive Klemme POS des 5V Ausgangs 50 für die Stromversorgung 215 angeschlossen werden. Ein typischer Wert für einen solchen Kondensator wäre 100 000 uF.
• Die vielen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung ersichtlich und somit wird beabsichtigt, durch die anliegenden Ansprüche alle solchen Merkmale und Vorteile des redundanten Stromversorgungssystems abzudecken, die unter den Umfang der Erfindung fallen.

Claims (6)

1. Ein redundantes DC-Stromversorgungssystem, das elektrische Leistung an einen Verbraucher abgibt, an dem eine Spannung liegt, enthaltend:

erste und zweite Stromversorgungsmittel (45, 30; 35, 40), die parallel in Wirkverbindung am Verbraucher anschließbar sind, um den Verbraucher mit Leistung zu versorgen, wobei diese ersten und zweiten Stromversorgungsmittel (45, 30; 35, 40) erste bzw. zweite Bezugsspannungshöhen aufweisen, wobei die erste Bezugsspannungshöhe im wesentlichen gleich, jedoch höher als die zweite Bezugsspannungshöhe liegt, und diese ersten und zweiten Stromversorgungsmittel (45, 30; 35, 40) Leistung nur dann abgeben, wenn die am Verbraucher liegende Spannung geringer oder gleich der ersten bzw. zweiten Bezugspannungshöhe ist;

erste und zweite unidirektionale Strommittel (75) in Wirkverbindung an den Verbraucher anschließbar und an die ersten und zweiten Stromversorgungsmittel (45, 30; 35, 40) in Wirkverbindung angeschlossen sind, um den Stromfluß zwischen dem Verbraucher und diesem ersten bzw. zweiten Stromversorgungsmittel (45, 30; 35, 40) zu steuern;

erste und zweite Spannungsfernfühlermittel (75) in Wirkverbindung an den Verbraucher anschließbar und an die ersten bzw. zweiten Stromversorgungsmittel (45, 30; 35, 40) in Wirkverbindung angeschlossen sind zum Fühlen einer Ausgangsspannung an einer Verbraucherseite dieser ersten und zweiten unidirektionalen Strommittel (75) in nächster Nähe am Verbraucher;

Energiespeichermittel, die in Parallelschaltung in Wirkverbindung mit dem Verbraucher anschließbar sind, zur Beibehaltung der Spannung am Verbraucher auf im wesentlichen der Höhe der zweiten Bezugsspannung beim Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Stromversorgungsmittel;

Anzeigemittel (125, 130) zum Anzeigen, welches dieses ersten und dieses zweiten Stromversorgungsmittels gerade Leistung an den Verbraucher abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß dieses erste und dieses zweite Stromversorgungsmittel (45, 30; 35, 40) aufleicht unterschiedliche Bezugsspannungen eingestellt sind, so daß während des Normalbetriebs nur das eine Stromversorgungsmittel mit der höheren Bezugsspannung Leistung abgibt, und das andere, das die höhere Spannung an seinen Fühleranschlüssen aufnimmt, durch dieses erste und dieses zweite unidirektionale Strommittel daran gehindert wird, Leistung an den Verbraucher abzugeben.

2. Ein Stromversorgungssystem gemäß Anspruch 1, bei dem erste und zweite unidirektionale Strommittel (75) an diese ersten und zweiten Stromversorgungsmittel (45, 30; 35, 40) an ersten bzw. zweiten Knotenpunkten angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese ersten und zweiten Stromversorgungsmittel (45, 30; 35, 40) in Wirkverbindung an eine gemeinsame Erdleitung angeschlossen sind, und

daß dieses redundante Stromversorgungssystem ferner umfaßt: erste und zweite Prüfbuchsen (140), die an den ersten und den zweiten Knotenpunkt angeschlossen sind, und eine dritte Prüfbuchse (14) in Wirkverbindung an Erde liegt.

3. Ein Stromversorgungssystem gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigemittel (130) an den ersten und den zweiten Knotenpunkt und an die Erde angeschlossen ist.

4. Ein Stromversorgungsmittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher primäre und sekundäre Verbraucher (70, 85, 90) beinhaltet; und

daß jedes dieser ersten und zweiten Stromversorgungsmittel (45, 30; 35, 40) umfaßt: Geregelte Primär-Leistungsausgangsmittel (50) zwecks Abgabe von Leistung an den Primärverbraucher (70) auf der ersten bzw. der zweiten Bezugsspannungshöhe; und ein Paar geregelter Sekundär-Leistungs- Ausgangsmittel (55, 60) jeweils zur Abgabe von Leistung an den Sekundärverbraucher (85, 90) auf im wesentlichen einer dritten Bezugsspannungshöhe, wobei eines dieser geregelten Sekundär-Leistungsausgangsmittel (60) eine positive Spannung, und das andere dieser geregelten Sekundär-Leistungsausgangsmittel (55) eine negative Spannung liefert.

5. Ein Stromversorgungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Stromversorgungsmittel (45, 30; 35, 40) jeweils enthalten: Primärleistungsausgangsmittel (50) zum Abgeben von Leistung, um die Primärspannungshöhe auf der ersten bzw. der zweiten Bezugsspannungshöhe entsprechend dem ersten und zweiten Stromversorgungsmittel zu halten; positive Sekundärleistungsausgangsmittel (60) zum Abgeben von Leistung an den Sekundärleistungsbus (85) auf der Sekundärspannungshöhe mit positiver Polarität; und negative Sekundärleistungsausgangsmittel (55) zum Abgeben von Leistung an den Sekundärleistungsbus (90) auf der Sekundärspannungshöhe mit negativer Polarität.

6. Stromversorgung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärleistungsbus (85, 90) Leistung mit positiver und negativer Sekundärspannung führt; und

daß das redundante Stromversorgungssystem ferner umfaßt: Erste und zweite positive und erste und zweite negative Sekundärfernerfassungsmittel (105), die in Wirkverbindung an den Sekundärleistungsbus und an die positiven Sekundärleistungsausgangsmittel (60) in den ersten und zweiten Stromversorgungsmitteln (45, 30; 35, 40) angeschlossen sind, und die negativen Sekundärleistungsausgangsmittel (55) an die ersten bzw. zweiten Stromversorgungsmittel (45, 30; 35, 40) angeschlossen sind, um die positive und die negative Sekundärspannung zu erfassen.