DE3919250A1 - No-break power supply device for data processing systems - Google Patents
No-break power supply device for data processing systemsInfo
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- G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
- G06F1/30—Means for acting in the event of power-supply failure or interruption, e.g. power-supply fluctuations
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine unterbrechungsfreie Stromversorgungsvorrichtung für Datenverarbeitungsanlagen, die zwischen dem Netzanschluß und den Eingängen der Strom versorgung der Datenverarbeitungsanlage im Dauerbetrieb ge schaltet ist und einen Gleichrichter, einen Akkumulator so wie Steuereinrichtungen und gegebenenfalls eine Wechsel richterschaltung aufweist.The invention relates to an uninterruptible Power supply device for data processing systems, between the mains connection and the inputs of the current Supply of the data processing system in continuous operation is switched and a rectifier, an accumulator like that such as control devices and possibly a change has a judge circuit.
Es ist bislang üblich, für Datenverarbeitungsanlagen als se paraten Teil eine Stromversorgungsvorrichtung einzusetzen, die bei Netzspannungsausfall- oder Störungen dafür sorgt, daß die einzelnen Einrichtungen der Datenverarbeitungsanlage unterbrechungslos mit Energie versorgt werden. Es handelt sich hierbei also um Einrichtungen, die der Betreiber einer Datenverarbeitungsanlage sich besorgt und für die er, nicht der Lieferant der Datenverarbeitungsanlage selbst, verant wortlich ist.So far it has been common for data processing systems as se separate part to use a power supply device, which ensures in the event of a power failure or malfunction, that the individual facilities of the data processing system be supplied with energy without interruption. It deals These are facilities that the operator of a Data processing system worried and for whom he, not the supplier of the data processing system itself, responsible is literal.
Es gibt die beiden Möglichkeiten, derartige unterbrechungs freie Stromversorgungsanlagen im By-Pass-Betrieb oder im Dauerbetrieb zu schalten. Im By-Pass-Betrieb entsteht jedoch der Nachteil, daß Oberwellen, Störungen und dgl., die im Versorgungsnetz vorhanden sind, in die Datenverarbeitungsan lage gelangen und dort zu Problemen führen. Günstiger ist daher der sog. Dauerbetrieb, durch den - wenn auch mit ge wissem Aufwand - sichergestellt werden kann, daß Störungen durch Oberwellen oder dgl. vom speisenden Netz nicht in die Datenverarbeitungsanlage gelangen. Der Nachteil des Dauerbe triebes ist jedoch, daß der Wirkungsgrad der Stromversor gungsvorrichtung die Betriebskosten der Datenverarbeitungs anlage erhöht, da die Stromversorgungseinrichtung permanent im Einsatz ist.There are two options for switching such uninterruptible power supply systems in by-pass operation or in continuous operation. In by-pass operation, however, there is the disadvantage that harmonics, interference and the like, which are present in the supply network, get into the data processing system and lead to problems there. Cheaper is therefore the so-called continuous operation, by the -. Can be assured that interference will not pass through harmonics or the like from the supply system in the data processing system - albeit with ge wissem effort.. The disadvantage of the permanent operation, however, is that the efficiency of the power supply device increases the operating costs of the data processing system, since the power supply device is in permanent use.
Das Grundprinzip bei der Stromversorgungsvorrichtung im Dauerbetrieb beruht auf der Verwendung eines Gleichrichters, der aus der Netzwechselspannung einer Gleichspannung er zeugt, die einerseits zum Aufladen eines Akkumulators und andererseits zu einem Wechselrichter geführt wird. Der Wechselrichter erzeugt wiederum aus der Gleichspannung ge eignete Wechselspannungen, die in die Datenverarbeitungsan lage überführt wird. Dort wird wiederum aus der Wechselspan nung je nach dem Einsatzzweck eine Gleichspannung herge stellt. Es liegt auf der Hand, daß durch mehrmaliges Umfor men des Stromes Verluste entstehen, und es kommt noch hinzu, daß die Ausgangswechselspannung der Stromversorgungsvorrich tung über relativ große Induktivität der Idealform der Si nuskurve genähert wird, was ebenfalls Verlustleistungen be dingt.The basic principle in the power supply device in Continuous operation is based on the use of a rectifier, that from the mains AC voltage of a DC voltage testifies to the one hand for charging a battery and on the other hand is led to an inverter. The Inverters in turn generate ge from the DC voltage suitable AC voltages that are used in the data processing an location is transferred. There, in turn, the exchange chip DC voltage depending on the application poses. It is obvious that through repeated changes losses of electricity, and there is also that the AC output voltage of the power supply device tion about relatively large inductance of the ideal shape of the Si nut curve is approximated, which also results in power losses things.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im sog. Dauerbe trieb geschaltete Stromversorgungsvorrichtungen von Daten verarbeitungsanlagen zu verbessern, insbesondere bei Netz spannungsausfall die Stromversorgung ausreichend lange sicherzustellen, ohne relativ hohe Verluste im störungs freien Betrieb hinnehmen zu müssen. Nach einem Unterproblem, das auch durch die Erfindung gelöst werden soll, soll dieses Ziel auch bei bereits vorhandenen Datenverarbeitungsanlagen erreicht werden, die bislang über externe Stromversorgungs vorrichtungen versorgt werden. Auch soll dabei das Betriebs verhalten der Stromversorgungsvorrichtung im Störungsfall verbessert werden.The invention is based, in the so-called powered data switching devices to improve processing systems, especially in the network power failure the power supply is long enough ensure without relatively high losses in the fault have to accept free operation. After a sub-problem, that should also be solved by the invention, this is intended Target also with existing data processing systems achieved so far via external power supply devices are supplied. The operation should also behavior of the power supply device in the event of a fault be improved.
Die Aufgaben werden durch die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale gelöst.The tasks are defined by those in the claims Features solved.
Bei der Lösung nach dem Patentanspruch 1 entfällt durch die Integration in die Datenverarbeitungsanlage ein Wechsel richter, was zur Erhöhung des Wirkungsgrades beiträgt. Al lerdings kann eine solche Lösung praktisch nur bei Neubauten von Datenverarbeitungsanlagen eingesetzt werden, da die Her stellung der Gleichspannungsverbindungen der Gleichspan nungswandler in der Stromversorgungsvorrichtung zu den ein zelnen Gleichspannungsverbrauchern der Datenverarbeitungsan lage schwierig ist. In diesem Zusammenhang wird durch die Ausführungsform nach dem Anspruch 2 Abhilfe geschaffen. Durch diese Lösung werden die gleichen bereits genannten Vorteile erzielt, darüber hinaus wird jedoch eine neuartige Wechselrichterschaltung eingesetzt, die eine sehr gute Annä herung an die ideale Sinuskurve erzeugt, ohne daß dazu In duktivitäten notwendig sind. Wollte man Induktivitäten ein setzen, so könnte es sich hierbei um relativ kleine und ver lustarme handeln, was im Vergleich zum Stand der Technik eine deutliche Verbesserung bedeutet.In the solution according to claim 1 is eliminated by the Integration into the data processing system a change judge, which contributes to increasing the efficiency. Al However, such a solution can practically only be used in new buildings of data processing systems are used because the Her position of the DC voltage connections of the DC voltage voltage converter in the power supply device to the one individual DC consumers of the data processing system location is difficult. In this context, the Embodiment according to claim 2 remedy. With this solution, the same ones are already mentioned Benefits are achieved, but beyond that a novel one Inverter circuit used, which is a very good Annä The ideal sine curve is generated without In ductivities are necessary. If you wanted inductors set, it could be relatively small and ver poor pleasure act what compared to the state of the art means a significant improvement.
Die unterbrechungsfreien Stomversorgungsvorrichtungen gemäß der Erfindung sind mit solchen Steuereinrichtungen ausge stattet, die im Falle eines Stromausfalls oder einer Störung nicht nur die Stromversorgung übernehmen, sondern auch dafür sorgen, daß, im Fall, daß die Kapazität des Akkumulators sich erschöpft, noch bestimmte Operationen durchgeführt wer den, die einen gewissen Abschluß darstellen, und daß erst danach der weitere Betrieb in der Datenverarbeitungsanlage beendet wird.The uninterruptible power supplies according to the invention are out with such control devices in the event of a power failure or malfunction not only take over the power supply, but also for it ensure that, in the event that the capacity of the accumulator oneself exhausted, certain operations still performed those that represent a certain degree, and that only then the further operation in the data processing system is ended.
Gemäß der Erfindung wird bei einer kurzzeitigen Netzstörung oder einem kurzzeitigen Ausfall der Speisespannung die Da tenverarbeitungsanlagen bzw. der Rechner über den Akkumula tor gespeist. Stellt die Stromversorgungsvorrichtung gemäß der Erfindung jedoch eine längerfristige Störung fest, so wird ein weiteres Störungssignal an den Rechner gegeben. Dieser führt einen gerade begonnenen oder noch nicht beendeten Arbeitsvorgang bis zum Ende durch. Anschließend wird eine Datensicherung durchgeführt und ein entsprechendes Datensicherungssignal vom Rechner erzeugt.According to the invention, in the event of a brief network fault or a brief failure of the supply voltage processing plants or the computer over the accumulator gate powered. Adjusts the power supply device according to the invention, however, a longer-term disruption, so another fault signal is sent to the computer. This leads a person who has just started or not yet finished work to the end. Subsequently a data backup is carried out and a corresponding one Data backup signal generated by the computer.
Aufgrund des Datensicherungssignals wird nunmehr der Ausgangswandler bzw. die Stromversorgungseinrichtung abgeschaltet. Dadurch kann erreicht werden, daß die Ausgangsspannung des Akkumulators durch längere Störung nicht unter die sogenannte Entladeschlußspannung fällt, so daß die Kapazität des Akkumulators rasch wieder aufgebaut werden kann, wenn die Netzspannung wiederkehrt.Due to the data backup signal, the Output converter or the power supply device switched off. This can be achieved that the Output voltage of the accumulator due to a longer fault does not fall below the so-called final discharge voltage, so that the capacity of the accumulator quickly rebuilt can be when the mains voltage returns.
Kehrt die Netzspannung wieder, nachdem die Störung behoben worden ist, so wird zunächst einmal kontrolliert, ob der Akkumulator vollständig aufgeladen ist, und erst danach wird das System wieder anlaufen gelassen.The mains voltage returns after the fault has been rectified has first been checked whether the Accumulator is fully charged, and only after that restarted the system.
Durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann erreicht wer den, daß bedingt durch Netzspannungsfälle oder -störungen die sich im Betrieb des Rechners einstellenden Störungen ohne jede Bedeutung sind und darüber hinaus der Betrieb auch nur für eine minimale Zeitdauer gestört wird.Who can be achieved by the device according to the invention the one that is caused by mains voltage drops or malfunctions the faults that occur during the operation of the computer are without any meaning and also the operation is disturbed for only a minimal amount of time.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung bei spielsweise erläutert. The invention is described below with reference to the drawing explained for example.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer integrierten un terbrechungsfreien Stromversorgungsvorrichtung. Fig. 1 shows a block diagram of an integrated un uninterruptible power supply device.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Wechselrichter schaltung einer unterbrechungsfreien Stromver sorgungsvorrichtung. Fig. 2 shows a block diagram of the inverter circuit of an uninterruptible power supply device.
In Fig. 1 sind die einzelnen Teile der Vorrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Durch den großen Block wird versinnbildlicht, daß die Stromversorgungsvorrichtung in eine EDV-Anlage integriert worden ist. In Fig. 1 the individual parts of the device according to the invention are shown schematically. The large block symbolizes that the power supply device has been integrated into a computer system.
Links oben wird die Spannung des Netzes eingeführt, sie gelangt zunächst zu einem Gleichrichter mit einem Wir kungsgrad von 85%. Die Ausgangsspannung von 48 V wird einer seits dem Akkumulator zugeführt und andererseits gelangt diese Gleichspannung zu zwei Gleichspannungswandlern. Der eine Gleichspannungswandler erzeugt aus der Eingangs spannung von 48 V eine Ausgangsspannung von 5 V, die beispiels weise in der CPU-Einheit der Datenverarbeitungsanlage be nötigt wird. Der andere Gleichspannungswandler erzeugt aus der Eingangsspannung von 48 V eine Ausgangsspannung von 12 V, die beispielsweise bei den Floppy-Disk-Antrieben benötigt wird. Die Gleichspannungswandler bedürfen hinsichtlich der Isolation nur geringere Ansprüche, der Gleichrichter müßte größere Ansprüche in diesem Zusammenhang erfüllen.The voltage of the network is introduced at the top left it first arrives at a rectifier with a we efficiency of 85%. The output voltage of 48 V becomes one supplied to the accumulator and on the other hand this DC voltage to two DC / DC converters. The one DC converter generates from the input voltage of 48 V an output voltage of 5 V, the example example in the CPU unit of the data processing system is required. The other DC-DC converter generates from the input voltage of 48 V an output voltage of 12 V, which is required, for example, with the floppy disk drives becomes. The DC-DC converters require in terms of Isolation only less demanding, the rectifier would have to meet greater demands in this context.
Vergleicht man das Blockschaubild der Stromversorgungs vorrichtung nach Anspruch 1, so ergibt sich, daß hier der ansonsten bei bekannten Einrichtungen erforderliche Wechsel richter entfällt.If you compare the block diagram of the power supply device according to claim 1, it follows that here changes required otherwise in known devices judge omitted.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Wechselrichtschaltung sind die einzelnen Elemente bereits mit Symbolen und Beschriftungen versehen, so daß die Funktionsweise an und für sich bereits aus der Figur deutlich ist. Daher kann die nachfolgende Be schreibung sich auf einige wenige Einzelheiten beschränken.In the case of the inverter circuit shown in FIG. 2, the individual elements are already provided with symbols and inscriptions, so that the mode of operation in itself is already clear from the figure. Therefore, the following description can be limited to a few details.
Der Wechselrichter mit der Prozessorsteuerung arbeitet ohne 50 Hz-Induktivitäten, so daß auch eine Verringerung des Raumbedarfes und des Gewichtes entsteht, abgesehen von der bereits erwähnten Erhöhung des Wirkungsgrades. Der Wandlung kann mit Akkuspannungen betrieben werden, die die Form der Ausgangsspannung in die reine Sinusform bringen, wobei die Amplitude der Ausgangsspannung und die Frequenz vom Prozessor gesteuert wird. The inverter with the processor control works without 50 Hz inductors, so that a reduction in Space requirements and the weight arises, apart from the already mentioned increase in efficiency. The change can be operated with battery voltages that match the shape of the Bring the output voltage into the pure sine form, whereby the Output voltage amplitude and frequency from the processor is controlled.
Der DC/DC-Wandler erzeugt aus der Akkuspannung eine Zwischenkreisspannung vom 310 V Gleichspannung. Der Wandler arbeitet mit hoher Taktfrequenz und hat dadurch einen hohen Wirkungsgrad. Auch wird durch den DC/DC-Wandler eine ausrei chend gute Potentialtrennung sichergestellt, die über 5KV nach VDE liegt.The DC / DC converter generates one from the battery voltage DC link voltage of 310 V DC. The converter works with a high clock frequency and therefore has a high frequency Efficiency. The DC / DC converter will also suffice adequately good potential isolation ensured that over 5KV according to VDE.
Durch die VMOS-Vollbrücke wird die 310 V Gleichspannung über eine Pulsbreitenmodulation in eine Wechselspannung umge wandelt. Durch die Verwendung von Elementen der modernen Halbleitertechnologie ist ein hoher Wirkungsgrad und auch eine hohe Zuverlässigkeit gewährleistet.The VMOS full bridge turns the 310 V DC voltage converted into an AC voltage via pulse width modulation changes. By using elements of modern Semiconductor technology is a high level of efficiency and also one high reliability guaranteed.
Rechts in der Fig. 2 ist eine Drossel bzw. eine Filter einrichtung gezeigt, die der Glättung und Filtrierung der erzeugten WEchselspannung dient. Diese Einrichtung ist an und für sich nicht notwendig, wird sie indes verwendet, so wird eine Ausgangsspannung mit einem sehr geringen Klirrfaktor er zeugt.On the right in Fig. 2, a choke or a filter device is shown, which serves to smooth and filter the generated AC voltage. This device is in and of itself not necessary, but if it is used, an output voltage with a very low distortion factor is generated.
Der Prozessorboard übernimmt die Überwachungsfunktionen, er erkennt die Spannung des speisenden Netzes und stellt den Wechselrichter entsprechend ein. Zur Steuerung der Ausgangs frequenz erzeugt er ein bestimmtes Taktsignal und gibt dies an den Address-Timer weiter. Die Netzspannung, die Akkumula torenspannung und auch alle Wandlerfunktionen werden laufend überwacht. Störungen, die eine Abschaltung der angeschlossenen EDV-Anlage erfordern, werden über eine V24-Schnittstelle über geben.The processor board takes over the monitoring functions, it detects the voltage of the supply network and sets it Inverter accordingly. To control the output frequency it generates a specific clock signal and outputs it to the address timer. The mains voltage, the accumulator gate voltage and all converter functions are running supervised. Faults that result in a shutdown of the connected Computer systems require to be over a V24 interface give.
Der Address-Timer bekommt die vom Prozessor vorgegebene Taktfrequenz und liest bei dieser die im APROM abgelegten In formationen über die Sinuskurvenform aus. Der D/A-Wandler erzeugt einen frequenz- und amplitudenstabilen Referenzsinus.The address timer gets the one specified by the processor Clock frequency and reads the In stored in the APROM formations using the sinusoidal shape. The D / A converter generates a frequency and amplitude stable reference sine.
Die Steuerlogik arbeitet mit einem pulsweiten Modulator und regelt die Ausgangsspannung des Wechselrichters ent sprechend dem vom Prozessor erzeugten Referenzsinus. Durch die analoge Verarbeitung des Referenzsinus und durch die hohe Taktfrequenz ergibt sich eine sehr genaue Annäherung an die reine Sinusform, beispielsweise können im Gegensatz zum Stand der Technik 800 Stützstellen vorgesehen sein.The control logic works with a pulse-wide modulator and regulates the output voltage of the inverter speaking of the reference sine generated by the processor. Through the analog processing of the reference sine and due to the high Clock frequency results in a very accurate approximation the pure sinusoidal form, for example, can be in contrast 800 support points can be provided for the prior art.
Claims (5)
Einen Gleichspannungswandler, eine VMOS-Vollbrücke, die den Ausgang der Gleichspannungswandler über Pulsbreiten modulation in Wechselspannung umwandelt, und einen Adressiertimer, der bei der Taktfrequenz, die in einem EPROM-Speicher abgelegten Informationen über die Sinus kurve an einen D/A/Wandler abgibt, der eine Referenzsi nuskurve erzeugt, die ihrerseits dem Wechselspan nungseingang der Datenverarbeitungsanlage zugeführt wird.2. Uninterruptible power supply device for data processing systems, which is connected between the mains connection and the inputs of the power supply of the data processing system in continuous operation and has a rectifier, an accumulator as well as control devices and inverter circuits, characterized in that the power supply device integrates spatially outside the data processing system and the output of the rectifier is connected directly to the input of the inverter and that the inverter circuit has:
A DC voltage converter, a VMOS full bridge, which converts the output of the DC voltage converter to AC voltage via pulse width modulation, and an addressing timer, which outputs the information about the sine curve stored in an EPROM memory via a sine curve to a D / A / converter, at the clock frequency. which generates a reference curve, which in turn is fed to the AC voltage input of the data processing system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19893919250 DE3919250A1 (en) | 1988-06-14 | 1989-06-13 | No-break power supply device for data processing systems |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3820132 | 1988-06-14 | ||
| DE19893919250 DE3919250A1 (en) | 1988-06-14 | 1989-06-13 | No-break power supply device for data processing systems |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3919250A1 true DE3919250A1 (en) | 1990-01-25 |
Family
ID=25869080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19893919250 Withdrawn DE3919250A1 (en) | 1988-06-14 | 1989-06-13 | No-break power supply device for data processing systems |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3919250A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE9208762U1 (en) * | 1992-07-06 | 1992-08-27 | K & W Informatik Gmbh, O-9010 Chemnitz, De | |
| DE10025434A1 (en) * | 2000-05-23 | 2001-11-29 | Siemens Ag | Current supply for switch-off critical systems, has first timer started at mains drop-out, reset if mains restored in support period, otherwise second timer starts, generates interrupt signal |
| DE19836364C2 (en) * | 1997-08-11 | 2002-06-13 | Delta Electronics Inc | Method and device for uninterruptible power supply |
-
1989
- 1989-06-13 DE DE19893919250 patent/DE3919250A1/en not_active Withdrawn
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| DE-Z Design & Elektronik, Ausgabe 26, 22.12.1987 * |
| DIN VDE 0558, identisch mit IEC 146-4 1986 * |
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