DE4343074B4

DE4343074B4 - Schaltungsanordnung zur unterbrechungsfreien Stromversorgung von elektronischen Schaltungen

Info

Publication number: DE4343074B4
Application number: DE4343074A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Abert; Siegfried Dipl.-Ing. Block; Johannes Dipl.-Ing. Bozenhardt; Franz Leigsnering; Werner Dipl.-Ing. Pfatteicher; Franz-Clemens Schewe
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1992-12-16
Filing date: 1993-12-16
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2013-12-17
Also published as: DE4343074A1; DE9217199U1

Abstract

Schaltungsanordnung zur unterbrechungsfreien Stromversorgung von elektronischen Schaltungen mit einer Betriebsspannungsquelle (NT) und zwei Pufferbatterien (B1, B2), von denen die eine als Hauptbatterie bei Ausfall der Betriebsspannungsquelle (NT) die Mindeststromversorgung der elektronischen Schaltungen aufrechterhält und die andere als Reservebatterie bei Erschöpfung der Hauptbatterie die Mindeststromversorgungübernimmt, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erschöpfung der Hauptbatterie die bisherige Reservebatterie als Hauptbatterie und die als Ersatz für die bisherige Hauptbatterie eingesetzte Batterie als Reservebatterie geschaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Stromversorgung von elektronischen Schaltungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der DE 34 16 780 A1 und der DE 39 08 324 A1 ist jeweils eine Batteriepufferung zur Stromversorgung eines Halbleiterspeichers mit einer Haupfund einer Ersatzbatterie beschrieben. Sinkt die Spannung der Hauptbatterie unter einen vorgegebenen Wert, übernimmt die Ersatzbatterie die Stromversorgung des Halbleiterspeichers. Der Stromfluß aus der Ersatzbatterie oder das Absinken der Spannung der Hauptbatterie unter eine Referenzspannung dient als Meldesignal für die Entladung und den erforderlichen Ersatz der Hauptbatterie. Von den beiden Batterieplätzen ist einer der Hauptbatterie, der andere der Ersatzbatterie zugeordnet. Dies kann im Betrieb dazu führen, daß die Hauptbatterie puffert, dabei entladen wird und die Ersatzbatterie eine Zeitlang die Pufferung übernimmt, bis die Hauptbatterie ausgetauscht ist. Danach puffert die ausgetauschte Batterie, sie wird entladen, und die Ersatzbatterie puffert erneut. Nach mehrmaligem Wiederholen dieses Vorhanges, der selbstverständlich immer wieder durch normale Betriebsphasen unterbrochen sein wird, in denen keiner der beiden Batterien Strom entnommen wird, ist die Ersatzbatterie so weit entladen, daß, wenn sie die Pufferung übernimmt, bald darauf erschöpft ist, bevor die Hauptbatterie ausgetauscht ist. Der Halbleiterspeicher erhält dann nicht mehr eine ausreichende Spannung und die gespeicherten Daten gehen verloren. Dies könnte dadurch vermieden werden, daß man frühzeitig die Ersatzbatterie austauscht und dabei in Kauf nimmt, daß unter Umständen eine nahezu volle Batterie ausgewechselt wird, was nicht nur höhere Betriebskosten verursacht, sondern auch hinsichtlich des Umweltschutzes unerwünscht ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Stromversorgung von elektronischen Schaltungen zu schaffen, bei der nur völlig entleerte Batterien ausgetauscht werden und die dennoch eine unterbrechungsfreie Stromversorgung der angeschlossenen Schaltungen gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

In der neuen Schaltungsanordnung sind Haupt- und Reservebatterie nicht an einen festen Einbauplatz gebunden, und es wird nicht mehr die Batterie eines bestimmten Einbauplatzes bevorzugt zur Pufferung herangezogen.

Anhand der Zeichnung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel mit Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung näher beschrieben und erläutert.
Ein Bus BL weist u. a. zwei Stromversorgungsleitungen VS1, VS2 auf, die an Eingänge 5 V und 0 V eines Netzteiles NT angeschlossen sind. Bei normalem ungestörtem Betrieb gibt das Netzteil NT eine Spannung von 5 V ab. An den Bus BL sind Halbleiterschaltungen angeschlossen, die über die Leitungen VS1, VS2 mit Strom versorgt werden. Halbleiterschaltungen, die auch bei Ausfall des Netzteiles NT mit Strom versorgt werden sollen, z. 8. Speicher, sind gegebenenfalls zusätzlich an eine Leitung BAT angeschlossen. Spannung und Strom auf dieser Leitung brauchen nur so groß zu sein, daß die gespeicherten Daten erhalten bleiben.
Das Netzteil NT speist ferner zwei Steuereinheiten STl, ST2 mit 5 Volt. Die Einheit ST1 steuert einen ersten Schalter S1, mit dem die Spannung einer Batterie B1 über eine Entkopplungsdiode D1 auf die Leitung BAT des Busses BL geschaltet werden kann. Auf dieselbe Leitung BAT kann ferner die Spannung einer Batterie B2 über eine Diode D2 mit einem ebenfalls von der Steuereinheit ST1 gesteuerten Schalter S2 geschaltet werden. Auch die Ausgangsspannung des Netzteiles NT, die größer ist als die der Batteriespannungen, wird über eine Diode D3 der Leitung BAT zugeführt. Im Normalfall, wenn das Netzteil NT nicht gestört ist, sind die Dioden D1 und D2 gesperrt, und der von den Halbleiterspeichern benötigte Strom wird allein vom Netzteil NT über die Versorgungsleitungen VS1, VS2 und die Leitung BAT geliefert.
Die auf die Leitung BAT geschaltete Spannung wird auch der Steuereinheit ST1 zugeführt, damit diese bei Ausfall des Netzteiles NT in Betrieb bleibt und damit die Schalter S1, S2 steuern sowie deren Schaltzustände speichern kann. Die Spannungen der Batterien B1, B2 werden von Spannungsüberwachungseinheiten K1, K2 überwacht, die, wenn die jeweilige Spannung auf einen Wert sinkt, bei dem die in den Halbleiterspeichern gespeicherten Daten nicht mehr sicher erhalten werden, ein Meldesignal an die Steuereinheit ST1 gibt. Jeweils eine der beiden Batterien B1, B2 ist als Hauptbatterie, die andere als Reservebatterie geschaltet. Zunächst sei die Batterie B1 die Hauptbatterie. Der Schalter S1 ist daher geschlossen, so daß im Falle des Ausfalls des Netzteiles NT die Batterie B1 an die Leitung BAT des Busses BL geschaltet ist. Ist die Batterie B1 erschöpft, meldet dies die Spannungsüberwachung K1 der Steuereinheit ST1, die darauf mit dem Schalter S2 die Batterie B2 an die Leitung BAT schaltet. Der Schalter S1 kann dann geöffnet werden. Ist das Netzteil NT wieder in Betrieb, wird die Steuereinheit ST2 mit Spannung versorgt. Ferner meldet ihr die Steuereinheit ST1, daß die Batterie B1 erschöpft ist, mit der Folge, daß die Steuereinheit ST2 eine Lumineszenz diode LED1 zum Aufleuchten bringt und ferner ein Meldesignal über eine Leitung BFS an eine Zentrale schaltet. Dort wird erkannt, daß eine Batterie erschöpft ist und ausgetauscht werden muß. Die Lumineszenzdiode LED1 zeigt an, welche der beiden Batterien auszutauschen ist. Nach dem Austausch, der durch Betätigen einer Taste T quittiert wird, worauf die Lumineszenzdiode LED1 erlöscht, bleibt die Batterie B2, die zuletzt an die Leitung BAT angeschlossen war, als Hauptbatterie geschaltet, und die neue Batterie B1 dient als Reservebatterie, d. h., der Schalter S2 bleibt geschlossen und der Schalter S1 geöffnet.
Ist die Batterie B2 leer, meldet dies die Spannungsüberwachung K2 der Steuereinheit ST1, die darauf den Schalter S1 schließt und den Schalter S2 öffnet; der Versorgungsstrom wird daher nun von der noch vollen Batterie B1 geliefert. Bei Wiederkehr der 5 V-Versorgungsspannung bringt die Steuereinheit ST2 die Lumineszenzdiode LED2 zum Leuchten, und es wird ferner ein Meldesignal über die Leitung BFS an die Zentrale gegeben, mit dem der notwendig gewordene Austausch einer Batterie gemeldet wird. Die Lumineszenzdiode LED2 zeigt an, daß die Batterie B2 ausgewechselt werden muß.
Die Steuereinheit ST1, die auch dann mit Spannung versorgt wird und arbeitet, wenn das Netzteil NT ausgefallen ist, enthält einen Speicher, der entweder festhält, aus welcher Batterie zuletzt der Pufferstrom entnommen wurde und dann diese Batterie als Hauptbatterie schaltet, oder der speichert, welche Batterie zuletzt gesteckt wurde und diese Batterie als Reservebatterie schaltet.
Sind nach einem langen Ausfall des Netzteiles NT beide Batterien B1, B2 leer, leuchten beide Lumineszenzdioden LED1, LED2 auf und es wird ferner ein Alarmsignal auf eine Leitung BF des Busses gegeben, das anzeigt, daß die Span nung auf der Leitung BAT so weit abgesunken war, daß der Erhalt der Daten in den Halbleiterspeichern nicht mehr sicher ist.

Claims

Schaltungsanordnung zur unterbrechungsfreien Stromversorgung von elektronischen Schaltungen mit einer Betriebsspannungsquelle (NT) und zwei Pufferbatterien (B1, B2), von denen die eine als Hauptbatterie bei Ausfall der Betriebsspannungsquelle (NT) die Mindeststromversorgung der elektronischen Schaltungen aufrechterhält und die andere als Reservebatterie bei Erschöpfung der Hauptbatterie die Mindeststromversorgung übernimmt, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erschöpfung der Hauptbatterie die bisherige Reservebatterie als Hauptbatterie und die als Ersatz für die bisherige Hauptbatterie eingesetzte Batterie als Reservebatterie geschaltet ist.