DE4203829A1 - Gleichspannungs-speiseschaltung - Google Patents
Gleichspannungs-speiseschaltungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Gleichspannungs-Speise
schaltung mit einem Gleichspannungsausgang, der aus
einer ersten Gleichspannungsquelle über eine Koppeldi
ode und aus mindestens einer zweiten Gleichspannungs
quelle mit gegenüber der ersten Gleichspannungsquelle
höherer Nennspannung über ein Koppelglied alternativ
gespeist werden kann.
Eine derartige Speiseschaltung ist beispielsweise aus
der GB 20 13 048 A bekannt. Das dort verwendete Koppel
glied besteht aus einer Diode, die ebenso wie die Kop
peldiode zur Stromspeisung in Durchlaßrichtung betrie
ben wird. Die Diode mit höherer Anodenspannung arbeitet
im Durchlaßbetrieb, während die andere Diode sperrt.
Der Gleichspannungsausgang wird also aus der Gleich
spannungsquelle gespeist, die den jeweils höheren Span
nungspegel hat.
Eine solche Speiseschaltung hat zwar einen sehr einfa
chen Aufbau, besitzt jedoch erhebliche Nachteile, was
am Beispiel einer Gleichspannungsversorgung für einen
tragbaren Personalcomputer erläutert werden soll. Bei
einem derartigen Personalcomputer ist an den Gleich
spannungsausgang normalerweise ein verlustarmer Schalt
regler angeschlossen, der die Elektronikkomponenten und
die Speicherlaufwerke mit elektrischer Energie ver
sorgt. Als erste Gleichspannungsquelle ist in den Per
sonalcomputer eine Gerätebatterie fest eingebaut, die
die Stromversorgung bei nicht verfügbarer Netzspannung
übernimmt. Diese Gerätebatterie hat im allgemeinen eine
geringe Kapazität und soll möglichst wenig belastet
werden.
Je nach Ladezustand kann die Gerätebatterie eine nied
rige Spannung, entsprechend einem nahezu entladenen
Zustand, bzw. eine hohe Spannung abgeben, die einem
voll geladenen Zustand entspricht. Wenn ein Netzan
schluß zur Verfügung steht, wird der Personalcomputer
zur Schonung der Gerätebatterie vorrangig über ein
Netzgerät mit Strom versorgt. Dieses Netzgerät muß eine
höhere Betriebs- oder Nennspannung als die Gerätebatte
rie besitzen, damit, wie oben ausgeführt ist, die vor
rangige Stromspeisung erreicht wird. Die Differenz zwi
schen der niedrigsten Betriebsspannung der Gerätebatte
rie und der Nennspannung des Netzgeräts kann relativ
groß sein - bei praktischen Anwendungsfällen kann sie
50% der Nennspannung des Netzgerätes betragen.
Ein Verbraucher, beim vorliegenden Beispiel die Gesamt
heit der Elektronikkomponenten des Personalcomputers,
benötigt im allgemeinen eine Versorgung mit konstanter
elektrischer Leistung. Dies bedeutet, daß der Schalt
regler des Personalcomputers der Gerätebatterie bzw.
dem Netzgerät je nach angebotener Spannung einen Strom
unterschiedlicher Stärke entnimmt, d. h. bei Stromspei
sung aus der Gerätebatterie im entladenen Zustand einen
deutlich höheren Strom als im voll geladenen Zustand.
Dies hat bei bekannten Speiseschaltungen zur Folge, daß
die zweite Gleichspannungsquelle für einen störungs
freien Betrieb der Speiseschaltung ebenfalls für diesen
hohen Strombetrag ausgelegt sein muß, was anhand des
folgenden Beispiels näher erläutert wird.
Bei diesem Beispiel wird der Schaltregler über den
Gleichspannungsausgang zunächst aus dem Netzgerät ver
sorgt. Wenn ein Netzausfall auftritt, übernimmt die in
terne Gerätebatterie die Stromversorgung und entlädt
sich in der Folgezeit. Mit zunehmender Betriebsdauer
sinkt die Spannung der Gerätebatterie ab, wobei der
Strom wegen der konstanten Leistungsaufnahme des
Schaltreglers zunimmt. Bei Wiederkehr der Netzspannung
steigt die Spannung am Ausgang des Netzgerätes in
nerhalb einer anfänglichen Hochlaufphase bis zur fest
gelegten Nennspannung an. So lange die Spannung des
Netzgeräts in dieser Hochlaufphase unterhalb der Span
nung der Gerätebatterie liegt, speist die Gerätebatte
rie allein den Schaltregler und der gesamte Strom
fließt weiterhin über die Koppeldiode.
Übersteigt die Spannung des Netzgeräts die Spannung der
Gerätebatterie, so wird die Koppeldiode in Sperrichtung
und die Diode in Durchlaßrichtung vorgespannt. Demzu
folge schaltet die Koppeldiode in den Sperrzustand und
die Diode übernimmt nunmehr den gesamten Strom. Bei
diesem Umschaltvorgang muß das Netzgerät den hohen
Strom aufrechterhalten, der zuvor von der Gerätebatte
rie bei niedriger Spannung abgegeben worden ist. Dies
bedeutet, daß das Netzgerät für eine hohe Strombela
stung ausgelegt sein muß. In der weiteren Hochlaufphase
nimmt die Spannung des Netzgeräts zu und folglich der
Strom ab, bis er bei Erreichen der Nennspannung einen
der geforderten Leistung entsprechenden kleinen Betrag
hat, der den Normalbetrieb des Netzgeräts kennzeichnet.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine einfache Gleichspan
nungs-Speiseschaltung anzugeben, bei der die Strombela
stung der zweiten Gleichspannungsquelle beim Umschalten
von der ersten Gleichspannungsquelle auf die zweite
Gleichspannungsquelle verringert ist.
Diese Aufgabe wird für eine Gleichspannungs-Speise
schaltung eingangs genannter Art dadurch gelöst, daß
das Koppelglied durch eine steuerbare elektronische
Schalteranordnung gebildet ist, die mit einer vorgege
benen Schaltgeschwindigkeit leitend geschaltet wird,
nachdem mindestens die zweite Gleichspannungsquelle
aktiv geschaltet ist, und die in den Sperrzustand ge
schaltet wird, wenn der Gleichspannngsausgang nur aus
der ersten Gleichspannungsquelle gespeist wird.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei einer
konventionellen Gleichspannungs-Speiseschaltung die
höchste Strombelastung in der Phase des Umschaltens von
der ersten Gleichspannungsquelle auf die zweite Gleich
spannungsquelle entsteht. Demzufolge läßt sich eine
Überlastung vermeiden, wenn in dieser Phase stromsteu
ernd eingegriffen wird. Hierzu sieht die Erfindung eine
steuerbare elektronische Schalteranordnung vor, bei der
das Umschalten vom sperrenden in den leitenden Zustand
gezielt verzögert wird, d. h. mit einer vorgegebenen
Schaltgeschwindigkeit erfolgt. Der durch diese Schal
teranordnung fließende Strom kann so auf einen Wert be
grenzt werden, der im Normalbereich der zweiten Gleich
spannungsquelle liegt und bei Nennspannung definiert
ist. Diese Nennspannung liegt wie erwähnt höher als die
Spannung der ersten Gleichspannungsquelle beim Umschal
ten. Durch die Verzögerung wird erreicht, daß die Span
nung der zweiten Gleichspannungsquelle ohne Stromüber
lastung auf ihren hohen Nennspannungswert ansteigen
kann. Die zweite Gleichspannungsquelle kann somit hin
sichtlich ihrer Strombeanspruchung kleiner dimensio
niert werden als bei der Verwendung der bekannten Spei
seschaltung.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfin
dung ist an die Verbindungsstelle zwischen der Schal
teranordnung und der zweiten Gleichspannungsquelle ein
Kondensator geschaltet. Dieser Kondensator speichert
elektrische Energie, die er als Stromimpuls beim Um
schalten der Schalteranordnung aus dem sperrenden in
den leitenden Zustand an den Gleichspannungsausgang ab
gibt. Die zweite Gleichspannungsquelle wird dadurch in
der Umschaltphase weiter entlastet und am Gleichspan
nungsausgang steht auch während des Umschaltens eine
gleichbleibende elektrische Leistung zur Verfügung.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist dadurch gekenn
zeichnet daß die Schalteranordnung nach dem Erreichen
einer vorgegebenen Spannung der zweiten Gleichspan
nungsquelle voll leitend geschaltet wird. Dadurch wird
erreicht, daß die zweite Gleichspannungsquelle erst ab
der vorgegebenen Spannung voll belastet wird, bei der
die Gleichspannungsquelle eine hohe Leistung ohne
Stromüberlastung abgeben kann.
Bei einer Weiterbildung des vorgenannten Beispiels ist
als zweite Gleichspannungsquelle ein Netzgerät vorgese
hen, dessen niedrigste Nennspannung der vorgegebenen
Spannung entspricht. Netzgeräte haben üblicherweise
eine rückgezogene Strom-Spannungskennlinie, d. h. bei
Netzgeräten mit einem mehrere Volt überdeckenden Nenn
spannungsbereich ist einer niedrigen Nennspannung auch
ein niedriger Nennstromwert zugeordnet. Bei solchen
Netzgeräten ist die Gefahr einer Stromüberlastung be
sonders groß. Durch die vorgenannten Maßnahmen wird
eine Überlastung des Netzgeräts vermieden, da die
Schalteranordnung erst nach dem Erreichen des Nennspan
nungsbereichs voll durchschaltet und das Netzgerät erst
bei hoher Spannung und damit niedrigem Strom die gefor
derte Leistung abgeben muß.
Ein anderes vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist da
durch gekennzeichnet, daß zwischen die Schalteranord
nung und die zweite Gleichspannungsquelle eine Diode in
Durchlaßrichtung geschaltet ist und der Kondensator an
die Verbindung zwischen Schalteranordnung und Diode ge
schaltet ist.
Dadurch wird erreicht, daß die zweite Gleichspannungs
quelle nicht aus der ersten Gleichspannungsquelle rück
gespeist wird, wenn ihre Spannung unter die der ersten
Gleichspannungsquelle absinkt. Ein solcher Fall kann
z. B. vorkommen, wenn die zweite Gleichspannungsquelle
ein Netzgerät ist und die Netzspannung ausfällt, wäh
rend das Netzgerät noch an die Gleichspannungs-Speise
schaltung angeschlossen ist.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der ein
gangsseitige Anschluß der Schalteranordnung bzw. der
eingangsseitige Anschluß der Diode mit einer weiteren
Diode verbunden, über die eine weitere Gleichspannungs
quelle mit gegenüber der ersten Gleichspannungsquelle
höherer Nennspannung anschließbar ist.
Als weitere Gleichspannungsquelle kann z. B. eine Auto
batterie vorgesehen sein, die beim Betrieb eines mit
Strom zu versorgenden Geräts in einem Kraftfahrzeug die
elektrische Versorgungsleistung liefert. Durch die vor
genannten Maßnahmen wird erreicht, daß auch die Strom
belastung der weiteren Gleichspannungsquelle durch die
selbe Schalteranordnung in der Phase des Umschaltens
von der ersten Gleichspannungsquelle auf die weitere
Gleichspannungsquelle in der vorher beschriebenen Weise
verringert ist.
Ausführungsbeispiele von Gleichspannungs-
Speiseschaltungen werden im folgenden an Hand der
Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 eine konventionelle Speiseschaltung
mit drei über Koppeldioden speisenden
Gleichspannungsquellen,
Fig. 2 eine Speiseschaltung nach der Erfin
dung mit drei Gleichspannungsquellen,
Fig. 3 Kennlinienverläufe beim Umschalten
der Schalteranordnung nach Fig. 2
über der Zeit, und
Fig. 4 eine durch MOS-Feldeffekt-
Transistoren gebildete Schalteranord
nung.
Eine in Fig. 1 dargestellte bekannte Gleichspannungs-
Speiseschaltung für einen tragbaren Personalcomputer
hat als Gleichspannungsquellen zum alternativen Speisen
eine interne Gerätebatterie 10, ein extern anschließba
res Netzgerät 12 sowie eine externe Autobatterie 14.
Die Gerätebatterie 10 besteht aus 6 NiCd-Zellen, die
zusammen je nach Ladezustand eine Spannung zwischen 6
und 12 V abgeben. Das Netzgerät 12 hat eine Nennspan
nung von 12 V und die Autobatterie je nach Ladezustand
eine Betriebsspannung zwischen 12 und 15 V.
Die Gleichspannungsquellen 10, 12, 14 sind über Steck
verbindungen 16, 18, 20 jeweils mit einem Anodenan
schluß von Koppeldioden 22, 24, 26 verbindbar, deren
jeweiligen Kathodenanschlüsse miteinander verbunden und
zu einem Gleichspannungsausgang 28 geführt sind. An
diesen Gleichspannungsausgang 28 ist ein Schaltregler
30 angeschlossen, der die empfindlichen elektronischen
Bauelemente des Personalcomputers mit der erforderli
chen präzisen Gleichspannung versorgt.
Wenn kein Wechselspannungsnetz oder keine Autobatterie
14 zur Verfügung steht, wird der Gleichspannungsausgang
28 aus der Gerätebatterie 10 gespeist, wie in Fig. 1
dargestellt ist. Bei Netzbetrieb wird die Steckverbin
dung 18 geschlossen. Wegen der höheren Spannung des
Netzgeräts 12 gegenüber der Spannung der Gerätebatterie
10 schaltet die Koppeldiode 24 in den leitenden Zu
stand, während die Koppeldiode 22 sperrt. Analoges gilt
für ein Zuschalten der Autobatterie 14. Der Gleichspan
nungsausgang 28 wird somit jeweils aus der Gleichspan
nungsquelle 10, 12, 14 gespeist, die den höheren Span
nungspegel hat. Obwohl das Netzgerät 12 und auch die
Autobatterie 14 eine höhere Nennspannung haben als die
Gerätebatterie 10 müssen sie bei gleicher abzugebender
Leistung für eine höhere Strombelastung ausgelegt sein,
als es der jeweiligen Nennspannung bei der geforderten
Leistung entspricht. Dies soll an einem praxisnahen
Beispiel erläutert werden.
Der Gleichspannungsausgang 28 wird bei diesem Beispiel
zunächst aus dem Netzgerät 12 gespeist. Der Schaltregler
30 arbeitet so, daß er unabhängig von der ihm angebote
nen Spannung im allgemeinen eine konstante Leistung
aufnimmt. Bei einer Leistung von 30 Watt bedeutet dies,
daß das Netzgerät 12 bei einer Nennspannung von 12 V
einen Strom von 2,5 A abgibt. Wenn die Netzspannung
ausfällt, sinkt die Spannung des Netzgerätes 12 auf
einen Pegel unterhalb der Spannung der Gerätebatterie
10 ab, woraufhin die Koppeldiode 22 den Strom führt und
die Koppeldiode 24 sperrt.
Der gesamte Strom zur Speisung des Schaltreglers 30
wird nun der Gerätebatterie 10 entnommen, die sich
dabei entlädt. Wenn die Spannung auf einen Wert von
beispielsweise 6 Volt abgesunken ist, muß die Geräte
batterie 10 zur Aufrechterhaltung der Leistung von 30 W
einen Strom von 5 A liefern. Bei Wiederkehr der Netz
spannung steigt die Ausgangsspannung des Netzgerätes 12
an. Bei Erreichen eines Wertes von ca. 6 V wird die
Koppeldiode 24 leitend, während die Koppeldiode 22 in
den Sperrzustand schaltet. Um bei diesem Betriebszu
stand an den Schaltregler 30 die geforderte Leistung
von 30 Watt zu liefern, muß der gleiche Strom wie zuvor
fließen, d. h. 5 A. Dieser Strom ist doppelt so hoch wie
der oben genannte Nennstromwert von 2,5 A des Netzgerä
tes 12 bei Nennspannung. Um einen solchen Betriebszu
stand sicher zu beherrschen, muß das Netzgerät 12 also
für die doppelte Strombelastung ausgelegt werden, wie
es für einen normalen Betriebszustand unter Nennspan
nung erforderlich wäre. Ein konventionelles Netzgerät
muß demzufolge überdimensioniert werden, was hohen
Raumbedarf, hohes Gewicht und hohe Kosten zur Folge
hat.
In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt, bei dem eine hohe Strombelastung des Netz
gerätes 12 vermieden wird. In der Fig. 2 sind Teile,
die mit denen der Fig. 1 übereinstimmen, gleich be
zeichnet.
Das Netzgerät 12 ist über eine Diode 32 mit dem Drain
anschluß D eines n-Kanal MOS-Feldeffekt-Transistors 34
verbunden, dessen Sourceanschluß S mit dem Kathodenan
schluß der Koppeldiode 22 verbunden ist und den Gleich
spannungsausgang 28 bildet. Der Kathodenanschluß der
Koppeldiode 26 ist an den Anodenanschluß der Diode 32
geführt. An die Verbindungsstelle zwischen der Diode 32
und dem Transistor 34 ist ein Pufferkondensator C1
gegen Masse geschaltet. Ein weiterer Kondensator C2 ist
zum Abblocken von hochfrequenten Störsignalen an den
Gleichspannungsausgang 28 geschaltet.
Zwischen die Anodenanschlüsse der Diode 32 und der Kop
peldiode 22 ist ein Ladegerät 36 geschaltet. Es dient
zum Laden der wiederaufladbaren Akkumulatoren der Gerä
tebatterie 10, während das Netzgerät 12 oder die Auto
batterie 14 den Speisestrom liefern.
Der Gateanschluß G des Transistors 34 ist mit einem
Kondensator C3 und einem Widerstand R1 verbunden. Der
Widerstand R1 und der Kondensator C3 bilden ein Verzö
gerungsglied, das von einem Komparator K1 angesteuert
wird. Der invertierende Eingang des Komparators K1 ist
an den Mittelabgriff eines aus Widerständen R4 und R5
bestehenden Spannungsteilers angeschlossen, der an
einem Ende mit dem Kathodenanschluß der Koppeldiode 26
verbunden ist. Die Spannung am Mittelabgriff des Span
nungsteilers R4, R5 ist proportional der Spannung des
Netzgeräts 12 bzw. der Autobatterie 14.
Der nicht invertierende Eingang des Komparators K1 ist
mit der Kathode einer Zenerdiode 38 verbunden, die zu
sammen mit einem in Reihe geschalteten Widerstand R6
eine Referenzspannung Ur erzeugt. Der Ausgang des Kom
parators K1 ist über einen Widerstand R3 mit seinem
nicht invertierenden Eingang verbunden und über einen
Widerstand R2 an einen Verbindungspunkt 44 geschaltet,
der mit je einem Kathodenanschluß einer Diode 40 bzw.
einer Diode 42 verbunden ist. Der Widerstand R3 legt
das Hystereseverhalten des Komparators K1 fest und
verhindert ein Schwingen im Übergangsbereich der
Schaltschwelle des Komparators K1. Die Diode 42 ist mit
der Kathode der Koppeldiode 26 verbunden. An den An
odenanschluß der Diode 40 ist eine Hilfsspannung Uh ge
führt, die vom Schaltregler 30 (in Fig. 2 nicht darge
stellt) erzeugt wird.
Dem Komparator K1 wird eine positive Versorgungsspan
nung über einen Schalter 46 zugeführt, der in der Stel
lung a entweder annähernd das Potential der Hilfsspan
nung Uh oder das des Netzgeräts 12 hat. In der in Fig.
2 eingezeichneten anderen Stellung wird dem Schalter 46
die Spannung des Netzgeräts 12 bzw. der Autobatterie 14
zugeführt.
Im folgenden wird die Funktionsweise der Speiseschal
tung nach Fig. 2 erläutert. Wenn die Steckverbindungen
18 und 20 nicht geschlossen sind, wird der Gleich
spannungsausgang 28 allein aus der internen Gerätebat
terie 10 versorgt. Der Transistor 34 sperrt, da seinem
Gateanschluß über die Widerstände R1/R3/R5 oder
dem Komparator K1 annähernd Massepotential zugeführt
wird.
Wird das Netzgerät 12 zugeschaltet, so wird über die
Diode 42 dem Komparator K1 die erforderliche Versor
gungsspannung von U<2V zugeführt. Dieser schaltet
seinen Ausgang nach OV. Der Transistor 34 bleibt zu
nächst gesperrt, da sein Gateschwellspannungswert
Us=U28+UGS oberhalb der Ausgangsspannung U28
von Umin=6V liegt. UGS beträgt 2V bis 4V.
Steigt die Spannung des Netzgeräts 12 weiter an und
übersteigt die Spannung am nicht invertierenden Eingang
des Komparator K1 schließlich die Referenzspannung Ur,
so schaltet der Komparator K1 in seinen anderen Schalt
zustand um, in dem sein Ausgang hohes Spannungspotenti
al führt. Die Spannung am Kondensator C3 steigt darauf
hin exponentiell mit einer Geschwindigkeit an, die
durch die Dimensionierung des aus Widerstand R1 und
Kondensator C3 gebildeten Verzögerungsgliedes definiert
ist.
Entsprechend der Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung
am Kondensator C3 wird der Transistor 34 leitend ge
steuert. In dieser Phase wird dem Pufferkondensator C1
Strom entnommen, der das Netzgerät 12 entlastet. Nach
Ablauf der Verzögerungszeit ist der Transistor 34 voll
leitend. Das Netzgerät 12 hat seine Nennspannung er
reicht und liefert einen der geforderten Leistung ent
sprechenden relativ niedrigen Strom.
Wenn der Betriebsfall eintritt, bei dem die Netzspan
nung am Netzgerät 12 nach Netzausfall wiederkehrt, so
arbeitet die Speiseschaltung in gleicher Weise wie vor
her beschrieben, d. h. der Transistor 34 schaltet erst
dann voll durch, wenn sichergestellt ist, daß das Netz
gerät 12 seine Nennspannung erreicht hat. Das Netzgerät
12 wird daher in allen Betriebszuständen vor einer
Stromüberlastung geschützt. Es kann somit hinsichtlich
seiner Strombeanspruchung für Nennspannungsbedingungen
dimensioniert werden - eine Überdimensionierung ist
nicht erforderlich.
Der Transistor 34 ist ein selbstsperrender n-Kanal-MOS-
Feldeffekt-Transistor, der nur in Drain-Source-Richtung
sperren kann. In der Gegenrichtung ist dieser Transi
stor 34 über seine gestrichelt eingezeichnete Inversdi
ode 48 leitend. Die in den Strompfad des Transistor 34
geschaltete Diode 32 verhindert, daß bei betriebsbereit
geschaltetem Netzgerät 12 die Gerätebatterie 10 bela
stet wird, falls das Netzgerät 12 eine kleinere Span
nung als die Gerätebatterie 10 hat.
Wenn der Personalcomputer in einem Kraftfahrzeug einge
setzt wird und die Autobatterie 14 angeschlossen ist,
wird dem Gleichspannungsausgang 28 Strom über die Kop
peldiode 26, die Diode 32 und dem Transistor 34 zu
geführt. Das verzögerte Durchschalten des Transistor
beim Zuschalten der Autobatterie bzw. bei Spannungswie
derkehr nach Unterbrechung der Verbindung zwischen
Autobatterie 14 und Koppeldiode 26 funktioniert in der
gleichen bereits beschriebenen Weise.
Fig. 3 zeigt den Verlauf der vom Netzgerät 12 abgebenen
Spannung U sowie die Spannung U28 über der Zeit
während des Umschaltens. Zum Zeitpunkt t0 wird das
Netzgerät 12 zugeschaltet. Wenn die Spannung U den
Schwellwert Ur erreicht, schaltet der Komparator K1 um,
und der Transistor 34 wird nach und nach mit einer vor
gegebenen Schaltgeschwindigkeit leitend gesteuert. Die
Schaltgeschwindigkeit ist durch das Verzögerungsglied
bestehend aus Widerstand R1 und Kondensator C3 be
stimmt. Zum Zeitpunkt t2 hat der Transistor 34 seine
maximale Leitfähigkeit erreicht - das Netzgerät 12 be
findet sich im Normalbetrieb.
In Fig. 4 ist eine Schalteranordnung dargestellt, die
an Stelle des Transistors 34 in der Schaltung nach Fig. 2
verwendet werden kann. Bei dieser Anordnung sind zwei
Transistoren Ta und Tb mit ihren jeweiligen Source-
Elektroden zusammengeschaltet. Die zu den Transistoren
Ta und Tb gehörenden Inversdioden 50 bzw. 52 sind in
Fig. 4 zwischen den Drain-Source-Anschlüssen der Tran
sistoren Ta und Tb gestrichelt eingezeichnet. Durch
diese Art der Zusammenschaltung wird einer der Transi
storen Ta bzw. Tb invers betrieben. Im spannungslosen
Zustand sperrt mindestens eine Drain-Source-Strombahn,
so daß auf die Diode 32 in Fig. 2 verzichtet werden
kann.
Claims (12)
1. Gleichspannungs-Speiseschaltung mit einem Gleich
spannungsausgang, der aus einer ersten Gleichspan
nungsquelle über eine Koppeldiode und aus minde
stens einer zweiten Gleichspannungsquelle mit ge
genüber der ersten Gleichspannungsquelle höherer
Nennspannung über ein Koppelglied alternativ ge
speist werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß
das Koppelglied durch eine steuerbare elektroni
sche Schalteranordnung (34) gebildet ist, die mit
einer vorgegebenen Schaltgeschwindigkeit leitend
geschaltet wird, nachdem mindestens die zweite
Gleichspannungsquelle (12) aktiv geschaltet ist,
und die in den Sperrzustand geschaltet wird, wenn
der Gleichspannngsausgang (28) nur aus der ersten
Gleichspannungsquelle (10) gespeist wird.
2. Speiseschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß an die Verbindungsstelle zwischen
der Schalteranordnung (34) und der zweiten Gleich
spannungsquelle (12) ein Kondensator (C1) geschal
tet ist.
3. Speiseschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schalteranordnung (34)
nach dem Erreichen einer vorgegebenen Spannung
(Un) der zweiten Gleichspannungsquelle (12) voll
leitend geschaltet wird.
4. Speiseschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß als zweite Gleichspannungsquelle
(12) ein Netzgerät (12) vorgesehen ist, dessen
niedrigste Nennspannung (Un) der vorgegebenen
Spannung entspricht.
5. Speiseschaltung nach einem der vorhergehenden An
sprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwi
schen die Schalteranordnung (34) und die zweite
Gleichspannungsquelle (12) eine Diode (32) in
Durchlaßrichtung geschaltet ist und der Kondensa
tor (C1) an die Verbindung zwischen der Schalter
anordnung (34) und Diode (32) geschaltet ist.
6. Speiseschaltung nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter
anordnung (34) aus einem oder mehreren parallelge
schalteten Transistoren besteht.
7. Speiseschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Schalteranordnung (34) aus einem-
oder mehreren parallelgeschalteten Paaren von n-
Kanal-MOS-Feldeffekttransistoren (Ta, Tb) besteht,
deren Source-Elektroden miteinander verbunden
sind.
8. Speiseschaltung nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter
anordnung (34) durch einen Komparatorbaustein (K1)
angesteuert wird, der wahlweise aus einer Hilfs
spannung (Uh) oder aus mindestens einer zweiten
Gleichspannungsquelle (12) gespeist wird.
9. Speiseschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Hilfsspannung (Uh) von einem
Schaltregler (30) erzeugt wird, der mit dem
Gleichspannungsausgang (28) der Speiseschaltung
verbunden ist.
10. Speiseschaltung nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor den
Steuereingang (G) der Schalteranordnung (34) ein
RC-Glied (R1, C3) geschaltet ist.
11. Speiseschaltung nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als erste
Gleichspannungsquelle (10) ein Akkumulator vorge
sehen ist, und daß zwischen den eingangsseitigen
Anschluß der Koppeldiode (22) und dem eingangssei
tigen Anschluß der Schalteranordnung (34) bzw. der
Diode (32) ein Ladegerät (36) geschaltet ist.
12. Speiseschaltung nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der eingangs
seitige Anschluß der Schalteranordnung (34) bzw.
der eingangsseitige Anschluß der Diode (32) mit
einer weiteren Diode (26) verbunden ist, über die
eine weitere Gleichspannungsquelle (14) mit gegen
über der ersten Gleichspannungsquelle (10) höherer
Nennspannung anschließbar ist.
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DE19924203829 DE4203829C2 (de) | 1992-02-10 | 1992-02-10 | Gleichspannungs-Speiseschaltung |
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