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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zum dezentralen
Leistungsversorgen in Telekommunikationssystemen.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Beim
einfachen Fernsprechdienst (POTS) werden Telefone dezentral durch
Elektroenergie gespeist, die von der Vermittlungsstelle (CO) abgezapft wird,
und die Elektroenergieversorgung der Telefone ist daher von der
Versorgung mit Elektroenergie aus dem herkömmlichen Wechselstromnetz (AC)
zu den Abonnentenstandorten unabhängig. Die Weiterentwicklung
neuer ausgeklügelter
Telefon- und Datendienste hat neue Geräte eingeführt, darunter neue Kommunikationsschnittstellen
am oder in der Nähe des
Abonnentenstandorts, die ebenfalls eine Elektroenergieversorgung
benötigen.
Die Nachfrage nach Elektroenergie ist daher gestiegen.
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Die
Elektroenergieversorgung, die auf Kupferleitungspaaren befördert wird,
ist aufgrund von Sicherheitsanforderungen beschränkt, wie im Telekommunikationsstandard
IEC60950-21 zu Sicherheitsanforderungen im dezentralen Elektroenergieversorgen und
für elektrische
Parameter beschrieben. Verbesserte Verfahren zum dezentralen Liefern
von Elektroenergie an Geräte
am oder in der Nähe
des Abonnentenstandorts sind daher unter Einhaltung der Sicherheitsvorschriften
und Normen erforderlich.
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Das
Dokument des früheren
Stands der Technik
EP-A-1 347 607 beschreibt
eine Lösung,
die auf der dezentralen Seite (zum Beispiel eine Straßengehäuse) einen
Leistungsstufenwandler für
jedes Leitungspaar erfordert. Dieser Ansatz führt zu einer kostspieligen
Lösung,
weil die Wand ler zu den teuersten Geräten des Systems gehören. Ferner
bedingt sie, dass bei einer Wandlerpanne auf einem spezifischen
Leitungspaar an dem dezentralen Standort das Leitungspaar nicht
mehr verwendet werden kann, außer
wenn Ersatzwandler verfügbar sind.
Ebenso wird beim Öffnen
eines Leitungspaars der an dem Leitungspaar verbundene Wandler nutzlos.
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Aufgaben der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein verbessertes Verfahren
und Gerät
zur dezentralen Leistungsversorgung von Geräten an oder in der Nähe von Abonnentenstandorten
bereitzustellen, um die Probleme der Lösungen des früheren Stands
der Technik zu überwinden,
während
gleichzeitig die Sicherheitsvorschriften und Normen aufrechterhalten und
die Systemkosten in Kontrolle gehalten werden.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum dezentralen Leistungsversorgen
in einem Telekommunikationsnetz, die folgenden Schritte umfassend:
- – Speisen
entlang jedes Leitungspaars in einer Vielzahl von Leitungspaaren,
die für
den Gebrauch in dem Telekommunikationsnetz geeignet sind, von Gleichstrom
I mit einer Eingangsspannung, die einen Wert innerhalb des Bereichs
von VA bis VB hat,
um Elektroenergie über
eine Vielzahl von Leitungspaaren zu liefern,
- – Kumulieren
der Elektroenergie, die über
die mehreren Leitungspaare geliefert wird, um eine Versorgungsspannung
Vout1 zum Versorgen eines Geräts zu liefern.
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Es
weist ferner die folgenden Schritte auf:
- – Erfassen
auf der Leitungspaarseite, an der die Elektroenergie injiziert wird,
ob die Elektroenergie einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet
und
- – bei
Bedarf, Beschränken
der Elektroenergie, die über
jedes Leitungspaar der mehreren Leitungspaare geliefert wird.
Vorzugsweise,
VA ≤ 100
V DC, VB ≤ 400
V DC, und I ≤ 60
mA DC.
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Vorzugsweise
wird die Elektroenergie beschränkt,
indem unabhängig
die Spannung beschränkt
wird, die an jedes Leitungspaar angelegt wird und/oder des Stroms,
der in jedes Leitungspaar injiziert wird.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform weist
das Verfahren ferner Schritte des Erfassens auf einem Leitungspaar
eines Leckstroms zu der Erde und danach permanentes Verringern der
Spannung des Leitungspaars auf.
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Alternativ
weist es ferner den Schritt des vorübergehenden Verringerns der
Spannung mehrerer Leitungspaare auf, wenn ein Leckstrom erfasst
wird, um das Leitungspaar zu identifizieren, auf dem der Leckstrom
fließt.
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Bei
einer weiteren Alternative und wenn ein Leckstrom in der Vielzahl
von Leitungspaaren erfasst wird, wird das Leitungspaar, auf dem
der Leckstrom fließt,
durch vorübergehendes
Verringern der Spannung auf jedem Leitungspaar einzeln identifiziert.
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Vorzugsweise
wird der Schritt des Kumulierens der Elektroenergie, die über die
mehreren Leitungspaaren geliefert wird, um die Leitungsspannung Vout1 bereitzustellen, mit mehreren Gleichrichtvorrichtungen,
wie zum Beispiel Halbleiterdioden ausgeführt, die vorzugsweise als mehrere
Diodenbrücken angeordnet
sind, um die Polung der Verkabelung der mehreren Leitungspaare neutral
zu machen.
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Vorzugsweise
werden mehrere zusätzliche Gleichrichtvorrichtungen
in Serie mit den mehreren Gleichrichtvorrichtungsbrücken verwendet,
um das System für
einen Fehler in den Gleichrichtvorrichtungen der Brücken tolerant
zu machen.
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Die
Versorgungsspannung Vout1 liegt typisch innerhalb
eines Bereichs von etwa 100 VDC bis etwa 400
VDC. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird
die Versorgungsspannung Vout1 ferner durch
den Einsatz eines Leistungsstufenwandlers (DC/DC-Wandler) in eine
Versorgungsspannung Vout2 umgewandelt. Alternativ
können
mehrere DC/DC-Wandler verwendet werden. Vorzugsweise isolieren diese
Leistungsstufenwandler die Versorgungsspannung Vout2 von
der kumulierten Versorgungsspannung Vout1.
Die Versorgungsspannung Vout2 liegt vorzugsweise
innerhalb eines Bereichs von etwa 40 VDC zu
etwa 72 VDC.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
wird die Spannungsversorgung Vout1 verwendet,
um Geräte
direkt zu speisen, die ein Netzteil aufweisen, das normalerweise
für Netzwechselspannung
bestimmt ist, das aber auch Gleichspannungen in dem Bereich VA bis VB akzeptieren
kann.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung betrifft ein Gerät zum dezentralen Leistungsversorgen
in einem Telekommunikationsnetz, wobei das Gerät Folgendes aufweist:
- – mehrere
Leitungspaarabschlüsse,
die mehrere entsprechende Leitungspaare abschließen, die für den Gebrauch in dem Telekommunikationsnetz
geeignet sind, wobei die Leitungspaare betrieben werden können, um
Elektroenergie zu befördern,
die von mehreren entsprechenden Leistungsquellen geliefert wird,
- – einen
Elektroenergiekumulator, der mehrere Diodenbrücken aufweist, die betrieben
werden können,
um die Elektroenergie, die über
die mehreren Leitungspaare geliefert wird, zu kumulieren, um eine
Versorgungsspannung Vout1 zu liefern, die zum
Speisen eines Geräts
geeignet ist.
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Das
Gerät weist
vorzugsweise ein Kommunikationsgerät auf, und jedes der mehreren
Leitungspaare weist vorzugsweise verdrillte Telefonleitungspaare
auf.
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Bei
einer spezifischen Ausführungsform weist
das Gerät
ferner einen DC/DC-Wandler auf. Vorzugsweise weist es mehrere DC/DC-Wandler
auf. Der oder die DC/DC-Wandler können eine Redundanzdiode aufweisen.
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Vorteilhaft
weist das Gerät
ferner mehrere zusätzliche
Dioden in Serie mit den mehreren Diodenbrücken auf.
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Vorteilhaft
weisen die mehreren Elektroenergiequellen mehrere getrennte Leistungsstufenwandler
auf, wobei jeder Leistungsstufenwandler betrieblich mit einem entsprechenden
der mehreren getrennten Controller verbunden ist und betrieben werden
kann, um einen Gleichstrom oder einen Wechselstrom in eine (Gleichstrom)-Spannung
im Bereich VA bis VB umzuwandeln.
Vorzugsweise können
die mehreren getrennten Leistungsstufen in kompletter elektrischer
Isolierung voneinander betrieben werden.
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Das
Gerät kann
zusätzlich
eine Alarm- und Logikeinheit aufweisen, die betrieben werden kann, um
einen Alarm zu erzeugen, der ein Leitungspaar in offener Schaltung
anzeigt und identifiziert.
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Die
Alarm- und Logikeinheit kann zusätzlich betrieben
werden, um einen Alarm zu erzeugen, der ein überlastetes oder kurzgeschlossenes
Leitungspaar anzeigt und identifiziert.
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Die
Alarm- und Logikeinheit kann zusätzlich betrieben
werden, um einen Alarm zu erzeugen, der ein Leitungspaar anzeigt
und identifiziert, an dem ein Leckstrom zur Erde größer als
ein gegebener Schwellenwert besteht.
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Die
Alarm- und Logikeinheit kann zusätzlich betrieben
werden, um vorübergehend
die Spannung zu verringern, die an die mehreren Leitungspaare angelegt
wird, um das Leitungspaar zu identifizieren, an dem ein Leckstrom
zur Erde größer als
ein gegebener Schwellenwert besteht.
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Die
Alarm- und Logikeinheit kann zusätzlich betrieben
werden, um vorübergehend
die Spannung zu verringern, die an jedes Leitungspaar der mehreren
Leitungspaare einzeln angelegt wird, um das Leitungspaar zu identifizieren,
das einen Leckstrom zur Erde größer als
ein gegebener Schwellenwert aufweist.
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Die
Alarm- und Logikeinheit kann zusätzlich betrieben
werden, um die Spannung auf einem Leitungspaar der mehreren Leitungspaare
zu verringern, auf dem ein Alarmzustand erfasst wurde.
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Das
Gerät gehört vorzugsweise
zu einem Kommunikationssystem, das ferner die mehreren Leitungspaare
und die mehreren Leitungsquellen aufweist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein vereinfachtes Blockschaltbild, das eine mögliche Umsetzung des Geräts, das
das erfindungsgemäße Verfahren
umsetzt, darstellt.
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2 und 3 sind
vereinfachte Blockschaltbilder, die zwei bevorzugte Ausführungsformen des
dezentralen Leistungsversorgungsgeräts der vorliegenden Erfindung
veranschaulichen.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Weitere
Objekte und Merkmale der Erfindung ergeben sich für den Fachmann
aus der folgenden Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen.
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Telekommunikationssysteme
weisen gewöhnlich
Vermittlungsstellen (CO) und Straßengehäuse oder unterirdische Gehäuse auf.
Straßen-
und Untergrundgehäuse
werden typisch in Telekommunikationssystemen als Kumulatoren und
Verteiler für Kommunikationskabel
verwendet, die gewöhnlich benutzt
werden, um Telefon- und Datendienste mehreren Abonnenteneinheiten
an Abonnentenstandorten an verschiedenen Orten bereitzustellen.
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In
dem Fall, in dem die Kommunikationskabel Leitungspaare sind, sollten
die Leitungspaare auch verwendet werden, um die Abonnenteneinheit dezentral
mit Leistung zu versorgen, zum Beispiel ausgehend von einer Vermittlungsstelle
(CO) des Telekommunikationssystems. Der Begriff „Leitungspaar" wird in dieser Spezifikation
und IN den Ansprüchen
verwendet und umfasst verdrillte Telefonleitungspaare, darunter
typisch Kupferleitungspaare. Eine Verbindung, die zwischen der Vermittlungsstelle und
einer Abonnenteneinheit über
ein Leitungspaar hergestellt wird, wird typisch „lokale Schleife" oder „Abonnentenschleife" genannt. Jede lokale
Schleife erlaubt die Kommunikation von Daten, Sprache und Signalgebung über das
entsprechende Leitungspaar.
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Es
wird nun auf 1 Bezug genommen, die ein vereinfachtes
Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform für ein dezentrales
Leistungsversorgungsgerät
ist, das Leistung in die Kupferpaare injiziert. Das Gerät weist
Schaltungen auf, die eingerichtet sind, um zu erfassen, ob die Elektroenergie auf
jedem Paar einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Die Schaltungen,
die in 1 gezeigt sind, werden bei dem Verfahren zum dezentralen Leistungsversorgen
in einem Telekommunikationssystem wie in der vorliegenden Erfindung
offenbart verwendet.
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Das
Gerät 1 befindet
sich vorzugsweise in der Vermittlungsstelle (CO) (nicht gezeigt).
Versorgungswechselstrom und/oder Backup-DC-Leistung werden leicht
verfügbar
an der Vermittlungsstelle verwendet und können zum Versorgen des Geräts 1 verwendet
werden.
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Das
Verfahren zum dezentralen Leistungsversorgen weist die folgenden
Schritte auf
- – Speisen entlang jedes Leitungspaar
in einer Vielzahl von Leitungspaaren, die für den Gebrauch in dem Telekommunikationsnetz
geeignet sind, von Gleichstrom I mit einer Eingangsspannung, die
einen Wert innerhalb des Bereichs von VA bis
VB hat, um Elektroenergie über die
Vielzahl von Leitungspaaren zu liefern,
- – Kumulieren
der Elektroenergie, die über
die mehreren Leitungspaare geliefert wird, um eine Versorgungsspannung
Vout1 zum Versorgen eines Geräts zu liefern.
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Anders
als bei den Lösungen
des früheren Stands
der Technik sind die nächsten
Schritte des Verfahrens die Folgenden:
- – Erfassen
auf der Leitungspaarseite, an der die Elektroenergie injiziert wird,
ob die Elektroenergie einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet,
und
- – bei
Bedarf, Beschränken
der Elektroenergie, die über
jedes Leitungspaar der mehreren Leitungspaare geliefert wird.
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1 stellt
eine Schaltung dar, die zum Ausführen
der letzteren Schritte des Verfahrens für die dezentrale Leistungsversorgung
eingerichtet ist. Das Gerät 1 besteht
vorzugsweise aus mehreren identischen Einheiten 5, wobei
alle Einheiten vorzugsweise aber nicht zwingend mit der gleichen
Stromquelle (nicht gezeigt) auf einer Seite verbunden sind, und jede
Einheit vorzugsweise mit einem Leitungspaar 25 auf der
anderen Seite verbunden ist.
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Jede
Einheit 5 besteht vorzugsweise aus einem Leistungsstufenwandler 30,
einem Controller (Modulator) 35, einem symmetrischen Stromdetektor 80,
einem unsymmetrischen Stromdetektor 90, zwei Spannungsreferenzen 60 und 70 und
einem Spannungsregler 50. Der Spannungs-/Stromregler 50 überwacht
die Ausgangsspannung, die an das Leitungspaar 25 angelegt
wird, und vergleicht sie mit der Referenzspannung 60 oder 70.
Das Ergebnis des Vergleichs ist ein Fehlersignal, das den Optokoppler 40 speist,
der auf den Modulator 35 einwirkt.
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Unter
normalen Bedingungen, das heißt, wenn
keiner der Stromdetektoren 80 oder 90 reagiert,
wird die Referenzspannung 60 verwendet, und das erhält die Ausgangsspannung,
die an das Leitungspaar 25 angelegt wird, auf einen Wert
zwischen VA und VB.
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Wenn
der Strom durch das Leitungspaar 25 über ein gegebenes Niveau Imax steigt (zum Beispiel aber nicht zwingend
60 mA), kann der symmetrische Stromdetektor 80 auf den
Spannungs-Stromregler 50 einwirken und die Ausgangsspannung
verringern, die an das Leitungspaar 25 angelegt wird, um
den Strom unter oder bei Imax zu halten.
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Wenn
der Strom durch das Leitungspaar 25 unter ein gegebenes
Niveau Iopen sinkt, kann der symmetrische
Stromdetektor 80 von einer ersten Spannungsreferenz 60 zu
einer zweiten Spannungsreferenz 70 umschalten, die die
Ausgangsspannung verringert, die an das Leitungspaar 25 angelegt
wird, vorzugsweise aber nicht zwingend unter 60 VDC, und kann ein Alarmsignal 105 durch
den Optokoppler 100 erzeugen und eine LED-Alarmleuchte
(nicht gezeigt) aktivieren.
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Wenn
die an das Leitungspaar 25 angelegte Spannung unter ein
gegebenes Niveau sinkt, zum Beispiel aber nicht zwingend VB, kann der Spannungs-/Stromregler 50 ein
Alarmsignal 105 durch den Optokoppler 100 erzeugen
und eine LED-Alarmlampe (nicht gezeigt) aktivieren.
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Wenn
der Leckstrom zwischen dem Leitungspaar 25 und der Erde über einen
weiteren Pegel Ileak steigt, kann der asymmetrische
Stromdetektor 90 von einer ersten Referenzspannung 60 auf
eine zweite Referenzspannung 70 umschalten, was die Ausgangsspannung
verringert, die an das Leitungspaar 25 angelegt wird, vorzugsweise
aber nicht zwingend unter 60 VDC, und kann
ein Alarmsignal 105 durch den Optokoppler 100 erzeugen
und eine LED-Alarmleuchte (nicht gezeigt) aktivieren.
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Der
asymmetrische Stromdetektor 90 kann auch vorübergehend
die Ausgangsspannung verringern, die an das Leitungspaar 25 angelegt
wird, um zu prüfen,
ob das Leitungspaar 25 das Leck zur Erde erzeugt, und kann
erst dann die Ausgangsspannung, die an das Leitungspaar 25 angelegt
wird, permanent verringern.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum dezentralen Leistungsversorgen stellt daher die folgenden Vorteile
bereit:
- (1) Einschränken des Stroms in einem Leitungspaar
auf einen Wert, der den Sicherheitsanforderungen und Normen entspricht.
- (2) Erfassen des anormalen Zustands einer Leitungspaarüberlast,
zum Beispiel aber nicht zwingend erzeugt durch ein kurzgeschlossenes
Leitungspaar, und Erzeugen eines Alarms, der diesen Zustand identifiziert.
- (3) Erfassen des anormalen Zustands eines anormal niedrigen
Stroms durch ein Leitungspaar, der zum Beispiel aber nicht zwingend
durch ein Abstecken eines Leitungspaars erzeugt wird, und Erzeugen
eines Alarms, der diesen Zustand identifiziert.
- (4) Verringern der Spannung, die an ein abgestecktes Leitungspaar
angelegt wird, was die Elektroschockgefahr für Personal verringert, das ein
abgestecktes Leitungspaar zufällig
berührt.
- (5) Erfassen des anormalen Zustands eines Leckens von einem
Leitungspaar zur Erde, der zum Beispiel aber nicht zwingend von
einer Person erzeugt wird, die einen Draht des Paars berührt, und Erzeugen
eines Alarms, der diesen Zustand identifiziert.
- (6) Verringern der Spannung, die an ein Leitungspaar angelegt
wird, das einen anormal hohen Leckstrom zur Erde aufweist, und dadurch
Verringern der Elektroschockgefahr für Personal, das zufällig einen
Draht des Leitungspaars berührt.
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In 2 und 3 ist
ein Gerät
zum dezentralen Leistungsversorgen 10 dargestellt, das
sich vorzugsweise in der Nähe
des Abonnentenstandorts (nicht gezeigt) oder an Orten nahe dem Abonnentenstandort
befindet, wie zum Beispiel in einem Straßengehäuse (nicht gezeigt) oder in
einem unterirdischen Gehäuse
(nicht gezeigt).
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Zum
Beispiel und ohne Einschränken
des allgemeinen Geltens des oben gesagten unter Bezugnahme auf das
Gerät 10,
das sich in einem Straßengehäuse oder
an einer beliebigen mit dem Abonnenten verbundenen Einheit befindet, das
Leitungspaare kumuliert und verteilt, kann das Gerät 10 vorzugsweise
mit mehreren Leitungspaaren (nicht gezeigt) verbunden sein. Die
mehreren Leitungspaare können vorzugsweise
verwendet werden, um Elektroenergie zum Speisen von Geräten, wie
unten beschrieben, verwendet werden. Die über mehrere Leitungspaare gelieferte
Elektroenergie kann von mehreren entsprechenden Leistungsquellen
geliefert werden, die sich zum Beispiel an der Vermittlungsstelle
befinden. Vorzugsweise sind die mehreren Leitungspaare herkömmliche
Leitungspaare, die für
den Gebrauch in einem Telekommunikationsnetz geeignet sind, zum Beispiel
verdrillte Telefonleitungspaare.
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Typisch
werden die mehreren Leitungspaare in dem Telekommunikationssystem
verwendet, um Daten, Sprache, Signalgebung, Elektroenergie zum Speisen
von Geräten
oder für
irgendwelche Kombinationen davon zu befördern. Der Gebrauch der mehreren
Leitungspaare zum Speisen allein ist typisch machbar, weil das Straßengehäuse oder
der Abonnent, der zu dieser Einheit gehört, typisch mit der Vermittlungsstelle über ein
Bündel
Leitungspaare verbunden ist, das Reserveleitungspaare aufweist, die
für die
Kommunikation von Daten, Sprache und Signalgebung nicht verwendet
werden. Diese Reserveleitungspaare sind typisch die oben genannten mehreren
Leitungspaare.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung werden mehr Leitungspaare als strikt erforderlich,
um die nötige
Leistung für
das Gerät
zu liefern, verwendet, so dass eine Anzahl von Paaren ausfallen
kann, ohne den Betrieb des Geräts
zu beeinträchtigen.
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Nun
wird auf 2 Bezug genommen. Vorzugsweise
weist das Gerät 10 jeweils
mehrere Leitungspaarabschlüsse 20 auf,
die die mehreren Leitungspaare abschließen, und einen elektrischen Leistungsakkumulator 15.
Der elektrische Leistungsakkumulator 15 kann vorzugsweise
betrieben werden, um die Elektroleistung zu kumulieren, die über die
mehreren Leitungspaare geliefert wird, um eine Versorgungsspannung
Vout1 bereitzustellen, die für das Speisen
einer Vorrichtung (150) geeignet ist. Die über jedes
Leitungspaar der mehreren Leitungspaare gelieferte Elektroenergie
entspricht daher den Anforderungen zum Beispiel der internationalen
Norm IEC60950-21. Das Gerät
kann vorzugsweise aber nicht zwingend ein Kommunikationsgerät enthalten, das
eine Kommunikationsschnittstelle aufweist.
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Der
Elektroenergiekumulator 15 weist vorzugsweise mehrere Gleichrichtvorrichtungen 130 auf,
die in einer Brückenkonfiguration
eingerichtet sind, und eine zusätzliche
Reihe Gleichrichtvorrichtungen 140. Jede der mehreren getrennten
Brücken der
Gleichrichtvorrichtungen und jede der zusätzlichen Reihen Gleichrichtvorrichtungen
ist vorzugsweise einem entsprechenden Leitungspaarabschluss 20 zugewiesen,
der ein einzelnes Leitungspaar abschließt. Typisch können sich
in einem Elektroleistungsakkumulator 16 oder mehr Gleichrichtvorrichtungen 130 befinden.
Die Ausgänge
aller Reihen von Gleichrichtvorrichtungen sind vorzugsweise parallel
verbunden und erzeugen kumulierte Sammlung Vout1.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird die kumulierte Spannung Vout1 direkt
in ein Gerät 150 eingespeist,
das selbst mit einem Paar Leistungsstufenwandler 160 ausgestattet
ist, das in dem Bereich VA bis VB funktionieren kann und möglicherweise
aber nicht zwingend in der Hauptsache konzipiert ist, um auch mit
der Netzwechselstromspannung zu funktionieren.
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Nun
wird auf 3 Bezug genommen, die eine vereinfachte
Blockschaltbildveranschaulichung einer weiteren bevorzugten Umsetzung
des Geräts 10 ist.
Vorzugsweise weist das Gerät 10 mehrere
Leitungspaarabschlüsse 20 auf,
die jeweils die mehreren Leitungspaare beenden, und einen Elektroenergiekumulator 15.
Der Elektroenergiekumulator 15 kann vorzugsweise betrieben
werden, um die Elektroenergie zu kumulieren, die über die
mehreren Leitungspaare geliefert wird, um eine Versorgungsspannung
Vout1 bereitzustellen, die zum Speisen eines
Geräts 150 geeignet
ist. Die Elektroenergie, die über
jedes Leitungspaar der mehreren Leitungspaare zugeführt wird, überschreitet
einen vorbestimmten Schwellenwert nicht, wie zum Beispiel den in
dem internationalen Standard IEC60950-21 definierten Schwellenwert.
Das Gerät
kann vorzugsweise aber nicht zwingend ein Kommunikationsgerät aufweisen, das
eine Kommunikationsschnittstelle aufweisen kann.
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Genau
wie in 2 weist der Elektroenergiekumulator 15 vorzugsweise
mehrere Gleichrichtvorrichtungen 130 auf, die in einer
Brückenkonfiguration angeordnet
sind, und kann in Serie eine zusätzliche Gleichrichtvorrichtung 140 aufweisen.
Jede der mehreren getrennten Brücken
von Gleichrichtvorrichtungen und jede der zusätzlichen Reihen Gleichrichtvorrichtungen
ist vorzugsweise einem entsprechendem Leitungspaarabschluss 20,
der ein einzelnes Leitungspaar abschließt, zugewiesen. Die Ausgänge aller
Reihen Gleichrichtvorrichtungen sind vorzugsweise parallel verbunden
und erzeugen kumulierte Spannung Vout1.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird die kumulierte Spannung Vout1 in
einen oder mehrere Leistungsstufenwandler 170 eingespeist,
deren Ausgänge
parallel verbunden werden können,
um eine gemeinsame Ausgangsspannung Vout2 bereitzustellen,
vorzugsweise in dem Bereich von 40 VDC bis
72 VDC. Sie können aber müssen nicht Redundanzdioden 180 in
Serie mit einer oder beiden ihrer zwei Ausgangsverbindungen aufweisen.
Die Ausgangsspannung Vout2 kann den Telekommunikationsnormempfehlungen, wie
zum Beispiel ETS 300 132-2 entsprechen und Geräte direkt speisen, die eine
Speisespannung, die solchen Normen entspricht, akzeptieren.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung werden mehr Leistungsstufenwandler 170 als
strikt erforderlich, um die für
das Gerät
nötige Leistung
zuzuführen,
verwendet, so dass eine Anzahl von Leistungsstufenwandlern versagen
kann, ohne den Betrieb des Geräts
zu beeinträchtigen.
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Das
Gerät 10 weist
daher die folgenden Vorteile auf:
- (1) Funktionale
Isolation der Leitungspaare voneinander, die das Gerät mit den
Sicherheitsvorschriften und Normen kompatibel macht, insbesondere
mit der Forderung, dass der Strom durch jedes Leitungspaar auf einen
gegebenen Wert unter, zum Beispiel 60 mA beschränkt sein sollte.
- (2) Ausfallssicherheit bei dem Versagen eines oder mehrerer
Leitungspaare wie zum Beispiel Kurzschluss, unerwünschtes
Abstecken oder Versagen des Leistungsstufenwandlers, der eine oder
mehrere Leitungen speist, das heißt, dass das Gerät in einem
solchen Fall betriebsfähig bleibt.
- (3) Ausfallssicherheit bei Bauteilversagen innerhalb einer der
Gleichrichterbrückenkonfigurationen
dank der zusätzlichen
Gleichrichtervorrichtung 140 in Serie.
- (4) Ausfallssicherheit bei dem Versagen eines oder mehrerer
Leistungsstufenwandler 170, das heißt, dass das Gerät in einem
solchen Fall betriebsfähig
bleibt.
- (5) Allgemeine Einfachheit, Kosteneffizienz und Zuverlässigkeit
im Vergleich zu Lösungen,
die pro Leitungspaar einen Leistungsstufenwandler verwenden.
- (6) Fähigkeit,
Geräte
zu verwenden, die Versorgungsspannungen erfordern, die den Telekommunikationsnormen
entsprechen müssen.
- (7) Fähigkeit,
Geräte
zu verwenden, die mit eigenen Leistungsstufenwandlern ausgestattet
sind und in der Hauptsache dazu konzipiert sind, mit Netzstrom zu
funktionieren.