DE602005006380T2

DE602005006380T2 - Unterspannungsunterdrückungsschaltung

Info

Publication number: DE602005006380T2
Application number: DE602005006380T
Authority: DE
Inventors: Daniel 22300 Peron; Gilbert 22300 Lucas
Original assignee: Alcatel Lucent SAS
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2005-03-08
Filing date: 2005-03-08
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2025-03-09
Also published as: CN1835361A; ATE394010T1; EP1701531B1; EP1701531A1; US20060203413A1; CN100479305C; DE602005006380D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherungsvorrichtung, die es einer Ladung ermöglicht, einem vorübergehenden Ausfall der Stromversorgung standzuhalten. Eine solche Vorrichtung ist insbesondere in einer Schaltungseinrichtung für Telekommunikation einsetzbar, die eine stets über einem festgelegten Mindestwert liegende Versorgungsspannung benötigt. Eine solche Telekommunikationseinrichtung besteht aus Elektronikkarten, die in die Verbinder einer Grundplatine eingesetzt sind, wobei diese Grundplatine für die Stromversorgung einer Vielzahl von Karten im Allgemeinen mit einer Gleichspannung von 48 V sorgt.
Alle diese Karten sind zwecks ihrer Stromversorgung parallel geschaltet. Wenn ein Kurzschluss an einer Karte auftritt, und er den Versorgungseingang der Karte kurzschließt, bringt er eine dieser Karte eigene Sicherung zum Schmelzen. Auf Grund des Schmelzens der Sicherung wird die Karte nach einem Zeitraum in der Größenordnung von einigen Millisekunden von der Stromversorgungsquelle getrennt. Während dieses Zeitraums kann die Spannung der Stromversorgungsquelle wegen des Kurzschlusses praktisch null sein. Da die Karten alle parallel gespeist werden, können sie während dieses Zeitraums nicht korrekt arbeiten, wenn sie nicht gegen einen solchen vorübergehenden Ausfall der Stromversorgung gesichert sind.
Diese Karten schließen im Allgemeinen mehrere parallel geschaltete Filterkondensatoren am Versorgungseingang der Karte ein, und einen Gleichspannungswandler, der die 48 V-Spannung in eine oder mehrere niedrigere Gleichspannungen umwandelt, beispielsweise 5 V und 3,3 V. Dieser Wandler kann nur in einem genau definierten Eingangsspannungsbereich, beispielsweise 36 V bis 72 V, korrekt arbeiten.
Die Versorgungseingänge jeder Karte sind mit der Stromversorgungsquelle (oder mit den Stromversorgungsquellen) über ein Schaltsystem verbunden, das im Allgemeinen aus Dioden besteht, so dass diese Filterkondensatoren sich aufladen können, wenn die Stromversorgungsquelle normal funktioniert und sich nicht entladen können, wenn die Stromversorgungsquelle kurzgeschlossen ist. Um einem Ausfall der Stromversorgungsquelle abzuhelfen, besteht diese im Allgemeinen aus zwei Quellen, die über Dioden parallel geschaltet sind.
Um zu verhindern, dass die Spannung am Eingang des Wandlers während eines vorübergehenden Ausfalls der Versorgungsspannung unter den zulässigen Mindestwert fällt, erhöht man bekanntermaßen die Kapazität der Filterkondensatoren, damit sie ausreichend Ladung speichern, damit die Eingangsspannung des Wandlers während der gesamten Dauer des Ausfalls über dem Mindestwert bleibt.
Die Filterkondensatoren, die am Versorgungseingang jeder Karte parallel angeordnet sind, haben eine sehr hohe Gesamtkapazität, beispielsweise 10.000 Mikrofarad bei einer Karte, die 200 W verbraucht. Das von diesen Kondensatoren eingenommene Volumen ist also sehr groß und diese Kondensatoren erhöhen die Kosten der Karte beachtlich.
Dokument US 5.973.547 beschreibt eine Vorrichtung zur Spannungsregelung, die Eingänge einschließt, welche an eine Stromversorgungsquelle angeschlossen sind, Ausgänge, die an eine Ladung angeschlossen sind, zwei Speicherkondensatoren, Mittel zur Umschaltung und Mittel zur Steuerung der Mittel zur Umschaltung. Diese beiden Speicherkondensatoren sind:

– an mindestens eine Stromversorgungsquelle parallel geschaltet, wenn mindestens eine Stromversorgungsquelle normal funktioniert;
– von jeglicher Stromversorgungsquelle isoliert und an den Ausgängen der Vorrichtung in Reihe geschaltet, wenn keine Stromversorgungsquelle normal funktioniert.

Diese Vorrichtung sichert die Ladung gegen einen Spannungsabfall, weil das In-Reihe-Schalten der beiden Filterkondensatoren kurzfristig eine Spannungsquelle schafft, deren Anfangsspannung theoretisch gleich der Summe der Ladespannungen dieser zwei Kondensatoren ist.
Zweck der Erfindung ist eine Verbesserung dieser bekannten Vorrichtung.
Gemäß der Erfindung eine Sicherungsvorrichtung, die es einer Ladung ermöglicht, einem vorübergehenden Ausfall der Versorgungsspannung standzuhalten, wobei diese Vorrichtung folgendes einschließt:

– Eingänge, die an mindestens eine Stromversorgungsquelle angeschlossen sind, und Ausgänge, die an diese Ladung angeschlossen sind;
– mindestens zwei Speicherkondensatoren, erste Mittel zur Umschaltung und Mittel zur Steuerung der ersten Mittel zur Umschaltung, wie diese zwei Speicherkondensatoren sind:
– parallel an mindestens eine Stromversorgungsquelle angeschlossen, wenn mindestens eine Stromversorgungsquelle normal funktioniert;
– von jeglicher Stromversorgungsquelle isoliert und in Reihe an die Ausgänge der Vorrichtung angeschlossen, wenn keine Stromversorgungsquelle normal funktioniert

– ein erster Speicherkondensator eine erste Klemme hat, die mit einem positiven Ausgang der Vorrichtung verbunden ist, und eine zweite Klemme, die mit dem negativen Ausgang der Vorrichtung über einen ersten Widerstand verbunden ist;
– ein zweiter Speicherkondensator eine erste Klemme hat, die mit dem negativen Ausgang der Vorrichtung verbunden ist, und eine zweite Klemme, die mit dem positiven Ausgang der Vorrichtung über einen zweiten Widerstand verbunden ist;
– ein elektronischer Schalter die zweite Klemme des ersten Kondensators mit der zweiten Klemme des zweiten Speicherkondensators verbindet;

Die so gekennzeichnete Vorrichtung weist den Vorteil auf, lediglich einen elektronischen Schalter einzuschließen anstatt drei in der Vorrichtung, welche durch das Dokument US 5.973.547 bekannt ist, wobei gleichzeitig die gleiche Fähigkeit zum Schutz vor Spannungsabfall beibehalten wird.
Mit Hilfe der unten stehenden Beschreibung und der beigefügten Figuren lässt sich die Erfindung besser verstehen und weitere Kennzeichen treten zutage:
1 stellt das Blockschema eines Beispiels für die Ausführung einer bekannten Sicherungsvorrichtung dar, und zwar in dem Zustand, in dem sie sich befindet, wenn die Stromversorgungsquelle normal funktioniert.
2 stellt das Blockschema dieses Ausführungsbeispiels der bekannten Vorrichtung dar, in dem Zustand, in dem sie sich befindet, wenn die Stromversorgungsquelle einen Ausfall hat.
3 stellt das Blockschema einer Variante dieses Ausführungsbeispiels der bekannten Vorrichtung dar, die eine anders ausgeführte Steuerungseinheit einschließt.
4 stellt das Blockschema eines Beispiels für die Ausführung der Sicherungsvorrichtung gemäß der Erfindung dar, und zwar in dem Zustand, wo sie sich befindet, wenn die Stromversorgungsquelle eine normale Funktionsweise hat.
5 stellt das Blockschema dieses Ausführungsbeispiels der Sicherungsvorrichtung gemäß der Erfindung dar, in dem Zustand, in dem sie sich befindet, wenn die Stromversorgungsquelle einen Ausfall hat.
6 stellt das Blockschema einer Variante dieses Ausführungsbeispiels der Sicherungsvorrichtung gemäß der Erfindung dar.
Ein Ausführungsbeispiel PD1 der bekannten Vorrichtung wird auf 1 dargestellt. Es beinhaltet:

– zwei positive Eingänge, die jeweils mit den positiven Klemmen von zwei Stromversorgungsquellen B1 und B2 verbunden sind;
– zwei negative Eingänge, die jeweils mit den negativen Klemmen der zwei Stromversorgungsquellen B1 und B2 verbunden sind;
– zwei Dioden D1 und D3, deren Anoden jeweils mit den zwei positiven Eingängen verbunden sind, durch eine Schmelzsicherung F1 beziehungsweise eine Schmelzsicherung F3;
– zwei Dioden D2 und D4, deren Kathoden jeweils mit den beiden negativen Eingängen verbunden sind, über eine Schmelzsicherung F2 beziehungsweise eine Schmelzsicherung F4;
– einen positiven Ausgang und einen negativen Ausgang, die mit einem positiven Eingang beziehungsweise einem negativen Eingang einer Ladung L verbunden sind, wobei der positive Ausgang mit den Kathoden der Dioden D1 und D3 verbunden ist;
– eine langsame Anlasserschaltung SSC mit drei Zugängen, die verbunden sind mit dem positiven Ausgang der Vorrichtung PD1, dem negativen Ausgang der Vorrichtung PD1 beziehungsweise den Anoden der Dioden D2 und D4;
– einen Speicherkondensator SC1 mit einer ersten Klemme, die mit dem positiven Ausgang der Vorrichtung PD1 verbunden ist, und mit einer zweiten Klemme, die mit dem negativen Ausgang der Vorrichtung PD1 über einen elektronischen Schalter SW1 verbunden ist;
– einen Speicherkondensator SC2 mit einer ersten Klemme, die mit dem negativen Ausgang der Vorrichtung PD1 verbunden ist und mit einer zweiten Klemme, die mit dem positiven Ausgang der Vorrichtung PD1 über einen elektronischen Schalter SW2 verbunden ist;
– einen dritten elektronischen Schalter SW3, der die zweite Klemme des Kondensators SC1 mit der zweiten Klemme des Speicherkondensators SC2 verbindet;
– eine Steuereinheit CU1:
– mit Ausgängen, die jeweils mit Steuerungseingängen der elektronischen Schalter SW1, SW2, SW3 verbunden sind;
– und mit zwei Paar Eingängen, die jeweils mit den Klemmen der Quelle B1 und den Klemmen der Quelle B2 verbunden sind,
– und mit einem dritten Paar Eingänge, die zum einen mit den Kathoden der Dioden D1 und D3 verbunden sind, und zum anderen mit den Anoden der Dioden D2 und D4.

Die Ladung L ist beispielsweise eine Elektronikkarte mit einer Reihe von Filterkondensatoren C1, ..., Cn und einem Gleichspannungswandler CV, die alle parallel an den zwei Eingängen der Ladung L geschaltet sind.
Die langsame Anlasserschaltung SSC ist eine herkömmliche elektronische Schaltung, deren Funktion es ist, die Überstromstärke zu begrenzen, die durch die Ladung der nachgelagert gelegenen Kondensatoren, insbesondere SC1, SC2, C1, ..., Cn beim Einfügen der Karte in eine Grundplatine oder beim Einschalten der Grundplatine bewirkt wird.
Die Quellen B1 und B2 bestehen jeweils aus zwei 48 V-Batterien, die ständig durch (nicht dargestellte) Ladevorrichtungen, welche durch das Netz versorgt werden, wieder aufgeladen werden. Sie versorgen parallel mehrere Ladungen wie z. B. die allein dargestellte Ladung L. Jede Ladung, die eine Sicherung gegen vorübergehenden Ausfall der Stromversorgung benötigt, wird über eine Vorrichtung vergleichbar mit der Vorrichtung PD1 mit den zwei Quellen B1, B2 verbunden. Die Dioden D1, ... D4 ermöglichen es, eine erste Quelle, zum Beispiel B1, durch die andere Quelle, B2, unterbrechungsfrei zu gestalten, wenn ein anhaltender Ausfall die erste Quelle selbst betrifft. Hingegen können diese Dioden einen Ausfall der Versorgungsspannung nicht verhindern, wenn ein Kurzschluss eine der anderen Ladungen betrifft, die parallel an diese zwei Quellen geschaltet sind. Ein solcher Kurzschluss kann nämlich die Spannung der zwei Quellen B1 und B2 gleichzeitig absinken lassen. Dann greift die Steuerungseinheit CU ein, die ständig folgendes misst:

– die Spannung V1 an den Klemmen der Quelle B1,
– die Spannung V2 an den Klemmen der Quelle B2,
– die Spannung Ve an den Eingängen der Vorrichtung PD1 unmittelbar den Dioden D1, ..., D4 und den Schmelzsicherungen F1, ..., F4 nachgelagert.

1 stellt den Zustand dar, in dem sich diese Schalter befinden, wenn jede Stromversorgungsquelle B1, B2 eine normale Funktion hat. Die Steuerungseinheit CU1 erfasst, dass Ve einen Wert (circa 47 V) niedriger als V1 und V2 (circa 48 V) hat, das heißt, dass die Dioden D1 bis D4 durchlassend sind. Sie steuert die Schalter SW1 und SW2, damit sie geschlossen werden und SW3, damit er geöffnet wird, damit die Kondensatoren SC1 und SC2 beide parallel an den Ausgängen der Vorrichtung PD1 geschaltet werden. Die Kondensatoren SC1 und SC2 werden mit der Spannung geladen, welche von den Quellen B1 und B2 geliefert wird, durch die Dioden D1, ..., D4, das heißt circa 47 V. Während dieser normalen Funktionsweise fügen sie einen gewissen Filtereffekt zu demjenigen der Kondensatoren C1, ..., Cn hinzu.
2 stellt das Schema eben dieses Ausführungsbeispiels der bekannten Vorrichtung dar, und zeigt dabei den Zustand der Schalter SW1, SW2, SW3, wenn jede Stromversorgungsquelle B1, B2 einen vorübergehenden Ausfalls auf Grund eines Kurzschlusses an einer ihrer Ladungen außer L hat. Da bei der Sicherungsvorrichtung PD1 die Spannungen V1 und V2 plötzlich unter der Spannung Ve liegen, werden die Dioden D1, D2, D3, D4 blockiert und sie trennen die Vorrichtung PD1 von den Quellen B1 und B2, die kurzgeschlossen sind. Sie verhindern, dass der Kurzschluss die Kondensatoren SC1 und SC2 entlädt. Die Spannung an den Klemmen der Kondensatoren SC1, SC2, C1, ..., Cn nimmt allmählich ab, denn sie entladen sich indem der Wandler CV versorgt wird.
Wenn die Spannung Ve (circa 47 V) größer als V1 wird, wird das Diodenpaar D1–D2 blockiert. Wenn die Spannung Ve größer als V2 wird, wird das Diodenpaar D3–D4 blockiert. Wenn Ve größer wird als V1 und V2, schließt die Steuerungseinheit CU1 daraus, dass ein Ausfall der Quellen B1 und B2 vorliegt; und sie steuert dann die Schalter SW1 und SW3, damit sie geöffnet werden. Nach einem für diesen Öffnungsvorgang erforderlichen Zeitraum (beispielsweise 10 Mikrosekunden) steuert sie den Schließvorgang des Schalters SW2, damit die Kondensatoren SC1 und SC2 in Reihe geschaltet werden. Dieser Komplex ist dann parallel an den Ausgängen der Vorrichtung PD1, und liefert theoretisch (wenn es die Filterkondensatoren C1, ..., Cn nicht gäbe) eine Spannung gleich der Summe der Ladespannung des Kondensators C1 und der Ladespannung des Kondensators C2 zum Zeitpunkt der Umschaltung, das heißt ungefähr 94 V. Diese Spannung wird in Wirklichkeit durch die Filterkondensatoren C1, ..., Cn abgeschwächt. Die Ladungszufuhr zu diesen Kondensatoren C1, ..., Cn liefert bei einem Ausführungsbeispiel eine Anfangsspannung von 82 V. Diese Spannung nimmt anschließend ab, aber sie ermöglicht es, der Ladung L eine Spannung größer als 36 V innerhalb eines Zeitraums von mindestens gleich 5 ms (Zeitraum, der durch die Norm ATCA, Advanced Telecommunication Computing Architecture, festgelegt ist) zu liefern, wobei 36 V der Mindestwert ist, der für die einwandfreie Funktion des Wandlers CV bei diesem Beispiel notwendig ist.
Die Zeitkonstanten werden so gewählt, dass die drei Transistoren, die die Schalter SW1, SW2, SW3 bilden, nicht gleichzeitig Leiter sein können.
Wenn der Kurzschluss beendet ist, erfasst die Steuerungseinheit CU1, dass die Spannung Ve einen Wert (circa 47 V) hat, der wieder größer als V1 und V2 geworden ist, während eines Zeitraums, der über einer festgelegten Schwelle (beispielsweise 5 ms) liegt. Sie steuert zunächst den Schalter SW3, damit er geöffnet wird. Nach einem für diesen Öffnungsvorgang erforderlichen Zeitraum (beispielsweise 100 Mikrosekunden) steuert sie die Schalter SW1 und SW2, damit sie geschlossen werden, damit die Kondensatoren SC1 und SC2 beide parallel an die Ausgänge der Vorrichtung PD1 geschaltet werden. Sie werden mit der Spannung wieder aufgeladen, die von den Quellen B1 und B2 durch die Dioden D1, ..., D4 geliefert wird, das heißt ungefähr 47 V.
3 stellt das Blockschema einer Variante PD1' dieses Ausführungsbeispiels der bekannten Vorrichtung dar. Die Steuerungseinheit CU1 wird ersetzt durch eine Steuerungseinheit CU1', die nur ein einziges Paar Eingänge hat, das zum einen mit den Kathoden der Dioden D1 und D3 verbunden ist, und zum anderen mit den Anoden der Dioden D2 und D4. Wenn die Spannung Ve kleiner wird als ein festgesetzter Schwellenwert, 41 V, steuert die Steuerungseinheit CU1' die Schalter SW1 und SW3, damit sie geöffnet werden. Nach einem für diesen Öffnungsvorgang erforderlichen Zeitraum (beispielsweise 10 Mikrosekunden) steuert sie den Schließvorgang des Schalters SW2, damit die Kondensatoren SC1 und SC2 in Reihe geschaltet werden. Dieser Komplex ist dann parallel an den Ausgängen der Vorrichtung PD1 und liefert eine Spannung gleich der Summe der Ladespannung des Kondensators C1 und der Ladespannung des Kondensators C2, zum Zeitpunkt der Umschaltung, das heißt anfangs circa 82 V.
Wenn der Kurzschluss beendet ist, erfasst die Steuerungseinheit CU1', dass die Spannung Ve einen Wert (circa 47 V) hat, der wieder größer als der Schwellenwert (41 V) geworden ist, während eines Zeitraums, der über einer festgelegten Schwelle (beispielsweise 5 ms) liegt. Sie steuert zunächst den Schalter SW3, damit er geöffnet wird. Nach einem für diesen Öffnungsvorgang erforderlichen Zeitraum (beispielsweise 100 Mikrosekunden) steuert sie die Schalter SW1 und SW2, damit sie geschlossen werden, damit die Kondensatoren SC1 und SC2 beide parallel an die Ausgänge der Vorrichtung PD1 geschaltet werden. Sie werden mit der Spannung wieder aufgeladen, die von den Quellen B1 und B2 durch die Dioden D1, ..., D4 geliefert wird, das heißt ungefähr 47 V.
4 stellt das Blockschema eines Ausführungsbeispiels PD2 der Sicherungsvorrichtung gemäß der Erfindung dar. Ihre Ausführung ist einfacher als diejenige der bekannten Vorrichtung, denn sie schließt lediglich einen elektronischen Schalter SW3 ein. Sie unterscheidet sich von der bekannten Vorrichtung durch die Tatsache, dass die elektronischen Schalter SW1 und SW2 ersetzt werden durch Widerstände R1 beziehungsweise R2. Die Steuerungseinheit CU2 ist vergleichbar mit der Steuerungseinheit CU1 des Ausführungsbeispiels PD1, beispielsweise, hat aber einen einzigen Ausgang, der den Schalter SW3 steuert.
Diese 4 stellt den Zustand dar, in dem sich der Schalter SW3 befindet, wenn jede Stromversorgungsquelle B1, B2 eine normale Funktionsweise hat. Die Steuerungseinheit CU2 erfasst, dass die Spannung Ve einen Wert (circa 47 V) unter V1 und V2 (circa 48 V) hat, das heißt, dass die Dioden D1 bis D4 durchlassend sind. Sie steuert den Schalter SW3, damit er geöffnet wird, damit die Kondensatoren SC1 und SC2 alle beide durch die Widerstände R1 beziehungsweise R2 parallel an den Ausgängen der Vorrichtung PD1 geschaltet werden. Die Kondensatoren SC1 und SC2 werden mit der Spannung geladen, die von den Quellen B1 und B2 durch die Dioden D1, ..., D4 geliefert wird, d. h. circa 47 V.
5 stellt das Blockschema dieses Ausführungsbeispiels PD2 dar, in dem Zustand, in dem es sich befindet, wenn die Stromversorgungsquelle B1, B2 einen vorübergehenden Ausfall auf Grund eines Kurzschlusses an einer der Ladungen außer L hat. Da bei der Sicherungsvorrichtung PD2 die Spannungen V1 und V2 plötzlich niedriger werden als die Spannung Ve, werden die Dioden D1, D2, D3, D4 blockiert und trennen die Vorrichtung PD2 von den Quellen B1 und B2, die kurzgeschlossen sind. Sie verhindern, dass der Kurzschluss die Kondensatoren SC1 und SC2 entlädt. Die Spannung an den Klemmen der Kondensatoren SC1, SC2, C1, ..., Cn beginnt allmählich zu sinken, denn sie entladen sich, wobei der Wandler CV versorgt wird.
Wenn die Spannung Ve (circa 47 V) größer als V1 wird, wird das Diodenpaar D1–D2 blockiert. Wenn die Spannung Ve größer als V2 wird, wird das Diodenpaar D3–D4 blockiert. Wenn Ve größer wird als V1 und V2, schließt die Steuerungseinheit CU2 daraus, dass ein Ausfall der Quellen B1 und B2 vorliegt; und sie steuert dann den Schalter SW3, damit er geöffnet wird. Die Kondensatoren SC1 und SC2 sind dann in Reihe geschaltet. Der Widerstand R1 befindet sich parallel zum Kondensator SC2. Der Widerstand R2 ist parallel mit dem Kondensator SC1. Die Zeitkonstanten R2 × SC1 und R1 × SC2 werden weit größer als 5 ms gewählt, damit die Entladung, die durch diese Widerstände ausgelöst wird, zu vernachlässigen ist.
Der Komplex aus den zwei Kondensatoren SC1–SC2, die in Reihe geschaltet sind, ist dann parallel an den Ausgängen der Vorrichtung PD1 und liefert eine Spannung gleich der Summe der Ladespannung des Kondensators C1 und der Ladespannung des Kondensators C2, zum Zeitpunkt der Umschaltung, d. h. anfangs circa 82 V.
Wenn der Kurzschluss beendet ist, erfasst die Steuerungseinheit CU2, dass die Spannung Ve einen Wert (circa 47 V) hat, der wieder größer als V1 und V2 geworden ist, während eines Zeitraums, der über einer festgelegten Schwelle (beispielsweise 5 ms) liegt. Sie steuert den Schalter SW3, damit er geöffnet wird. Die Kondensatoren SC1 und SC2 werden erneut alle beide parallel an die Ausgänge der Vorrichtung PD2 geschaltet. Sie werden mit der Spannung wieder aufgeladen, die von den Quellen B1 und B2 durch die Dioden D1, ..., D4 geliefert wird, das heißt ungefähr 47 V.
Die unter Bezugnahme auf 3 beschriebene Steuerungseinheit CU1' könnte auch anstelle der Einheit CU2 dafür verwendet werden, den Schalter SW3 aus diesem Ausführungsbeispiel zu steuern.
6 stellt das Blockschema einer Variante PD3 dieses Ausführungsbeispiels dar, die es ermöglicht, Speicherkondensatoren SC1 und SC2 zu verwenden, die für eine geringere Betriebsspannung konzipiert sind, was es erlaubt, deren Kosten und deren Platzbedarf merklich zu senken. Zu diesem Zweck wird eine Zener-Diode Z1 parallel an den Kondensator C1 angeschlossen und eine Zener-Diode Z2 wird parallel an den Kondensator C2 angeschlossen. Die Zener-Diode Z1 wirkt mit dem Widerstand R1 zusammen, um den Kondensator C1 zu laden, wobei die Ladespannung auf 47 V begrenzt wird. Ebenso wirkt die Zener-Diode Z2 mit dem Widerstand R2 zusammen, um den Kondensator C2 zu laden, wobei die Ladespannung auf 47 V begrenzt wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel verwendet man Widerstände R1 = R2 = 10 Kilo-Ohm und Speicherkondensatoren SC1 = SC2 = 220 Mikrofarad, die für eine Betriebsspannung von 50 V anstelle von 80 V oder 100 V bei Nichtvorhandensein der Zener-Dioden konzipiert sind.
Für alle oben stehend beschriebenen Varianten werden die Kapazitäten der Speicherkondensatoren SC1 und SC2 gewählt in Abhängigkeit von:

– der Dauer des Ausfalls, den es auszugleichen gilt;
– der für den Wandler CV erforderlichen Mindestspannung;
– der Höchstspannung, die vom Wandler CV ertragen werden kann;
– dem Höchstverbrauch der Ladung L;
– und der Kapazität der Filterkondensatoren C1 ..., Cn.

Zum Beispiel kann man für die oben unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschriebenen Varianten und für:

– eine Dauer des Ausfalls gleich 5 ms,
– eine Mindestspannung gleich 36 V,
– eine ertragbare Höchstspannung gleich 72 V,
– eine Ladespannung Vin der Kondensatoren gleich 43 V zum Zeitpunkt der Auslösung (bei der Entdeckung der Störung der Quellen B1 und B2),
– einen Höchstverbrauch gleich 195 W,
– eine Gesamtkapazität der Filterkondensatoren C1, ..., Cn gleich 220 Mikrofarad,

_BOOST

Allgemeiner gesagt, wenn man die Kapazität jedes der Kondensatoren SC1 und SC2 mit C bezeichnet und wenn die Gesamtkapazität der Filterkondensatoren C1, ..., Cn gleich n × C ist, kann man beweisen, dass die Spannung V_BOOST, die tatsächlich von den beiden Kondensatoren in Reihe geliefert wird, direkt nach dem In-Reihe-Schalten, angegeben wird durch die Formel:
wobei V_in die Ladespannung der Kondensatoren zum Zeitpunkt der Auslösung (bei der Erfassung der Störung der Quellen B1 und B2) ist.
Man kann auch beweisen, dass die Gesamtkapazität C_tot von SC1 in Reihe mit SC2 und von C1, ..., Cn, die erforderlich ist, um einen die Leistung P verbrauchenden Ausfall mit der
Dauer Δt mit einer Ladung L, zu überwinden, gleich:
ist, wobei V_min die Mindestspannung ist, die für die Funktion des Wandlers CV erforderlich ist.
Daraus leitet man die Kapazität C jedes Kondensators SC1 und SC2 her:
Man kann auch die maximale Dauer eines ertragbaren Ausfalls berechnen, anhand der Formel:
Die Herstellung der elektronischen Schalter SW1, SW2, SW3 ist für den Fachmann verständlich. Sie schließen herkömmlich MOS-Transistoren ein. Die Vorrichtung zur Umschaltung der Quellen, welche durch die Dioden D1, ..., D4 gebildet wird, kann auch mit MOS-Transistoren ausgeführt werden.

Claims

Sicherungsvorrichtung (PD2; PD3), die es einer Ladung (L) ermöglicht, einem vorübergehenden Ausfall der Versorgungsspannung standzuhalten, wobei diese Vorrichtung folgendes einschließt: – Eingänge, die an mindestens eine Stromversorgungsquelle (B1, B2) angeschlossen sind, und Ausgänge, die an diese Ladung (L) angeschlossen sind; – mindestens zwei Speicherkondensatoren (SC1, SC2), erste Mittel zur Umschaltung (D1, ..., D4, SW3) und Mittel (CU2) zur Steuerung der ersten Mittel zur Umschaltung, wie diese zwei Speicherkondensatoren sind: – parallel an mindestens eine Stromversorgungsquelle (B1, B2) angeschlossen, wenn mindestens eine Stromversorgungsquelle normal funktioniert; – von jeglicher Stromversorgungsquelle (B1, B2) isoliert und in Reihe an die Ausgänge der Vorrichtung (PD2) angeschlossen, wenn keine Stromversorgungsquelle (B1, B2) normal funktioniert; und dadurch gekennzeichnet, dass: – ein erster Speicherkondensator (SC1) eine erste Klemme hat, die mit einem positiven Ausgang der Vorrichtung verbunden ist, und eine zweite Klemme, die mit dem negativen Ausgang der Vorrichtung über einen ersten Widerstand (R1) verbunden ist; – ein zweiter Speicherkondensator (SC2) eine erste Klemme hat, die mit dem negativen Ausgang der Vorrichtung verbunden ist, und eine zweite Klemme, die mit dem positiven Ausgang der Vorrichtung über einen zweiten Widerstand (R2) verbunden ist; – ein elektronischer Schalter (SW3) die zweite Klemme des ersten Kondensators (SC1) mit der zweiten Klemme des zweiten Speicherkondensators (SC2) verbindet; und dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mittel zur Steuerung (CU2) Mittel zum Steuern des Schalters (SW3) einschließen, dergestalt, dass wenn keine Stromversorgungsquelle normal funktioniert, der Schalter (SW3) geschlossen wird; und dass wenn mindestens eine Stromversorgungsquelle normal funktioniert, der Schalter (SW3) geöffnet wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem zwei Zener-Dioden (Z1, Z2) einschließt, die jeweils parallel an jedem der Speicherkondensatoren (SC1, SC2) angeschlossen sind, um ihre jeweiligen Ladespannungen auf einen Wert zu begrenzen, der niedriger ist als die von einer Stromversorgungsquelle (B1, B2) gelieferte Spannung.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem eine langsame Anlasserschaltung (SSC) einschließt, die zwischen jede Stromversorgungsquelle (B1, B2) und die Speicherkondensatoren (SC1, SC2) zwischengeschaltet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem zweite Mittel zur Umschaltung (D1, D2, D3, D4) einschließt, die zwischen jede Stromversorgungsquelle (B1, B2) und die Speicherkondensatoren (SC1, SC2) zwischengeschaltet sind, wobei diese zweiten Mittel zur Umschaltung so aufgebaut sind, dass verhindert wird, dass ein Kurzschluss an einer Stromversorgungsquelle (B1, B2) die Speicherkondensatoren (SC1, SC2) entladen kann.