DE60223957T2 - Rundfunkdatenempfänger und Verfahren zur Steuerung der Spannungsversorgung - Google Patents

Rundfunkdatenempfänger und Verfahren zur Steuerung der Spannungsversorgung Download PDF

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Description

  • Die Erfindung, die Gegenstand dieser Anmeldung ist, betrifft einen Rundfunkdatenempfänger zur Steuerung und Bereitstellung einer Spannungsversorgung für Komponenten eines Rundfunkdatenempfängersystems, das entweder eine, einzelnen Low-Noise Block (LNB) oder eine Kombination als Teil des Rundfunkdatenempfängers einsetzt.
  • Normalerweise enthält ein Rundfunkdatenempfänger eine Vorrichtung zum Empfang von Daten, die von einem entfernten Ort (dem Kopfende) an mehrere Orte mit dem vorgenanntem Rundfunkdatenempfänger übertragen werden, die jeweils mit der Vorrichtung ausgerüstet sind. Bei einem System werden die Daten über ein Satelittenübertragungssystem übertragen, wobei die Daten an mehreren Orten empfangen werden, die je eine Antenne mit mindestens einem LNB zum Empfang von Daten aufweisen, die auf bestimmten Frequenzen übertragen werden. Bei Empfang durch den LNB werden die Daten an einen an diesem Ort installierten Rundfunkdatenempfänger (BDR) weitergeleitet, der eine Vorrichtung zum Entschlüsseln und Verarbeiten der Daten aufweist, zum Erzeugen von Video-, Audio- und anderen Dienstleistungen auf normalerweise einem Fernsehgerät, an das der BDR angeschlossen ist oder in dem der BDR vorgesehen ist.
  • Derzeitig wird der BDR benötigt um den LNB oder die LNBs mit genügend Strom für den Betrieb zu versorgen. Normalerweise weden herkömmliche LNB-Netzteile mit dem BDR benötigt, um die beiden spezifischen Ausgangsspannungen – normalerweise 13 V und 18 V – zu erzeugen. Jedoch liegen wegen der sich ergebenden Verlustleistung die zu erzeugenden Spannungspegel bei normalerweise zwei unregulierten Leistungsschienen von 16 Volt bzw. 20 Volt.
  • Bei relativ extremen Lasten wie 400 mA kann übrigens eine Verlustleistung von bis zu 1,2 Watt im Regler für den LNB entstehen. Diese wird typisch in Form von Wärme abgegeben und es ist daher offensichtlich, dass es derzeit die Konstruktion des eingesetzten Netzteils erforderlich macht, dass die Schienen des ungeregelten Netzteilschienen von ausreichender Höhe sein müssen, um eine ausreichende Leistungskapazität bei extremen Lasten auf anderen Netzteilschienen zu gewährleisten.
  • Es ist daher das Ziel der Erfindung, einen Rundfunkdatenempfänger mit einem Netzteil für einen LNB zu bieten, wobei das benötigte Netzteil Toleranzen reduzieren kann, während sichergestellt wird, dass das Gerät Schwankungen in der gelieferten Leistung verträgt.
  • Eine erste Ausgestaltung der Erfindung bietet einen Rundfunkdatenempfänger, wobei das genannte Gerät einen Rundfunkdatenempfänger (BDR) aufweist der zumindest mit einem LNB verbunden ist, wobei der genannte BDR ein Netzteil zum Betrieb des genannten LNBs aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsabfall über einen Linearregler des LNBs bemessen wird, sowie Steuervorrichtungen, die eine Modulationsimpulsquelle als Antwort auf den genannten Spannungsmessungsabfall erzeugen, um einen Spannungsschalter zu regeln.
  • Ein Ausführungsbeispiel weist zumindest zwei Analog-Digital-Umsetzer- (ADC-) Abtastpunkte auf, womit die Eingangs- und Ausgangsspannungswerte am LNB gemessen werden können, wodurch der Spannungsabfall bemessen werden kann.
  • Normalerweise wird das Netzteil geregelt, um den Spannungsabfall zu minimieren und somit die Betriebsleistungsfähigkeit zu steigern.
  • Ein Ausführungsbeispiel weist einen Mikroregler auf, zur Regelung eines Spannungsschalters zur Reduzierung des Einsatzes der Netzteilschiene und somit des Stromverbrauchs indem das Netzteil so geregelt wird, dass es einen Mindestspannungsabfall über dem Linearregler beibehält, der für die Erzeugung der LNB-Spannung benötigt wird.
  • Normalerweise wird ein Spannungserhöhungsschalter eingesetzt und durch die Kontrolle der Eingangs- und Ausgangsspannungen kann ein Spannungsabfall auf einen vorbestimmten Wert oder Grenzwert im Mikroregler eingestellt werden, wobei dieser auch das Netzteil regelt, so dass ein Mindestspannungsabfall über den Linearregler beibehalten werden kann. Hierdurch wird der gesamte Stromverbrauch des STB auf ein Mindestmass beschränkt und die Anzahl der im STB benötigten Spannungsschienen reduziert.
  • Ein Verfahren zur Regelung des Netzteils von einem BDR zu mindestens einem daran angeschlossenen Low Noise Block (LNB), wobei der genannte BDR ein Neztteil zum Betrieb des genannten LNBs aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte der Spannungsmessung über einen Linienregler (8) des LNB aufweist, die Berechnung des Spannungsabfalls über den Linienregler (8) und der Erzeugung einer Modulierungsimpulsquelle als Antwort auf die genannte Spannungsmessung, die vorgenommen wird um einen Spannungsschalter zu regeln.
  • Ein spezifisches Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun nachstehend anhand der anliegenden Zeichnungen erläutert; wobei
  • 1 einen Blockschaltplan einer Ausführung der Erfindung darstellt.
  • 1 zeigt einen programmierbarem Mikroreglerblock (PIC) 2, der jeweils Daten von den ersten und zweiten Rückkopplungsschleifen 4, 6 empfängt um einen Mindestspannungsabfall an einem Linearregler 8 zur LNB-Stromzufuhr 10 aufrecht zu erhalten.
  • Gemäss der Erfindung kann eine Schiene mit relativ niedriger Spannung in einem BDR eingesetzt werden, um die jeweiligen Spannungen zu erzeugen, die zum Betrieb des LNBs benötigt werden.
  • Durch genaue Überwachung der Spannung kann ein möglichst geringer Verlust innerhalb des LNB-Reglerkreises erreicht werden, so dass der BDR weniger Strom verbraucht und weniger Wärme abgibt. Durch Einsatz von nur einer Spannungsschiene zur Erzeugung der Spannung, anstatt von einer Anordnung mit zwei oder mehreren Spannunsschienen, wie dies normalerweise der Fall ist, können im Netzteil im BDR bis zu zwei Spannungsschienen weniger eingesetzt wenden. Die eingesparten Spannungsschienen können entfernt werden um Kosten zu sparen oder dazu eingesetzt werden, um niedrigere Kernspannungen wie 2,1 Volt oder 1,8 Volt zu erzeugen, wodurch sich auch die gesamte Leistungsfähigkeit erhöht und Strom im BDR gespart wird.
  • Während der Kontrolle der Spannung erzeugt der Mikroregler eine Modulierungsimpulsquelle (MPS) wie eine Impulspositionsmodulation (PPM) oder, wie in diesem Ausführungsbeispiel beschrieben, eine Impulsbreitenmodulation (PWM variable Lastspiel-Rechteckschwingungsform) 12, wobei das Schalten zum Beispiel bei 100 kHz stattfindet. Diese Schwingungsform wird zum Antrieb eines Schaltreglers 14 zur Gleichspannungswandlung (spannungsniedrigend) eingesetzt. Eine Aufwärts- oder Abwärtskonfiguration kann eingesetzt werden.
  • Die erzielte Spannung wird in einen ADC 16 innerhalb des Mikroreglers zurückgeführt. Sie wird anschliessend in einen Digitalwert umgewandelt, womit die Lastspiellast auf der PWM erhöht oder herabgesetzt wird. Ein Erhöhen der Last führt zu einer Reduzierung der Ausgangsspannung und des Analogwertes des ADC. Hierdurch erhöht die Software den Lastspiel, bis die gewünschte Spannung erreicht ist.
  • Eine Reihe von Sicherheitsvorkehrungen kann eingesetzt werden, um Systemversagen zu verhindern, einschliesslich der folgenden. Ein langsamer Anstieg der PWM während des Schaltens vom Aus- in den Ein-Zustand oder von vertikaler auf horizontale Polarität stellt sicher, dass die große Strommenge nicht sofort vom Netzteil aufgenommen wird, wodurch hohe vorübergehende Stromabweichungen reduziert werden. Falls keine Rückmeldung vom ADC empfangen wird, wird der PWM zur Sicherung gegen Fehlerzustände abgeschaltet und kann einen Kurzschlusszustand anzeigen. Ähnlich wird der PWM abgeschaltet falls die Ausgangsspannung den eingestellten Höchstwert überschreitet, wodurch die Spannung bis auf ein wünschenswerteres Niveau sinken kann. Um Überstrom durch den Schalter zu vermeiden, wird ein Höchstlastspiel in der Software eingestellt, so dass der Schalter unter keinen Umständen ausserhalb seines normal akzeptablen Bereichs betrieben werden kann. Zusätzlich ist eine Hardware-Stromüberwachung im Linearregler eingebaut um die LNB-Stromzufuhr während Fehlerzustände aktiv abzuschalten.
  • Die Ausgangsspannung hinter dem Linearregler wird von einem zweiten ADC 18 überwacht. Hierdurch kann der Schalter jederzeit den Mindestspannungsabfall über den Regler beibehalten und den Verlust reduzieren. Falls der Spannungsabfall über den Linearregler zu hoch wird, ist anzunehmen, dass der Linearregler seine aktuelle Grenze erreicht hat und daher die Ausgangsspannuing begrenzt. Bei Erreichen dieses Punktes kann der Schalter und Linearregler ausgeschaltet und in regelmässigen Abständen wieder eingeschaltet werden, unter genauer Überwachung des Fehlerzustands bis zur Behebung des Fehlers.
  • Bevorzugterweise weist der Mikroregler die folgenden Funktionen zur Regelung des Schalters in der geeigneten Weise auf;
    • 1. Erfassungsport für modulierende Impulsquelle (PWM) in Form eines Stiftes auf dem Mikroregler, der eine Reihe von Impulsen ausgibt um die Ausgangsspannung vom Gleichspannungsumformer zu regeln.
    • 2. Drehstrom-/Gleichstrom-Umformer
  • Obgleich es Alternativen zu diesen besondern Merkmalen gibt, ist dies mit zusätzlicher Hardware und Kosten verbunden. Viele derzeitig vertriebene Mikroregler weisen die gewünschten Merkmale auf, die den Einsatz derselben ermöglichen.
  • Somit kann gemäss der Erfindung eine Niedrigstromschiene in der BDR dazu eingesetzt werden, um die Spannungen zu erzeugen, die zum Betrieb derselben benötigt werden. Die genaue Überwachung dieser Spannung ermöglicht einen minimalen Verlust im LNB-Regelkreis und folglich verbraucht der BDR weniger Strom und verliert weniger Wärme. Durch Einsatz einer einzelnen Schiene zur Erzeugung dieser Spannung können eine Anzahl derzeitig benötigter Spannungsschienen im Netzteil erspart werden. Hierdurch können Kosten erspart oder niederige Kernspannungen erzeugt werden. Auch kann die gesamte Leistungsfähigkeit erhöht und Strom in der BDR eingespart werden, während sichergestellt wird, dass der Spannungsabfall über den Linearregler niedrig gehalten wird.

Claims (14)

  1. Rundfunkdatenempfänger, wobei das Gerät einen Rundfunkdatenempfänger (BDR) aufweist, der an mindestens einen LNB angeschlossen ist, wobei der genannte BDR ein Netzteil zum Betrieb des genannten LNBs enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsabfall über einen Linearregler des LNB bemessen wird, sowie Regelvorrichtungen zur Erzeugung einer Modulierungsimpulsquelle als Antwort auf die genannten Spannungsmessungs-Abfallwerte zur Regelung eines Spannungsschalters.
  2. Rundfunkdatenempfänger gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung den Spannungsabfall über den Linienregler auf dem LNB minimiert.
  3. Rundfunkdatenempfänger gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere vorbestimmte Spannungsabfälle im Mikroregler (2) zur Regelung des Spannungsschalters (14) eingestellt werden.
  4. Rundfunkdatenempfänger gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufspannungsschalter eingesetzt wird.
  5. Rundfunkdatenempfänger gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abspannungsschalter eingesetzt wird.
  6. Rundfunkdatenempfänger gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein langsamer Anstieg der Modulierungsimpulsquelle (12) erzielt wird, während der Schaltung des Spannungsschalters (14) vom Ein- zum Aus-Zustand bzw. von einer vertikalen zu einer horizontalen Polarität erfolgt.
  7. Rundfunkdatenempfänger gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein langsamer Anstieg der Modulierungsimpulsquelle (12) sich ausschaltet, wenn keine Spannungsmessungen über einen ADC empfangene werden.
  8. Rundfunkdatenempfänger gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische bzw. Tonanzeige vorgesehen wird, die anzeigt, wenn die genannte Modulierungsimpulsquelle (12) ausgeschaltet wird.
  9. Rundfunkdatenempfänger gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Stromüberwachungs-Hardware im Linearregler (8) vorgesehen sind, um die LNB-Stromzufuhr während eines erkannten Fehlerzustands abzuschalten.
  10. Rundfunkdatenempfänger gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei ADC (16, 18) zum Empfang von Spannungsdaten von zwei Rückkopplungsschleifen (4, 6) vorgesehen sind.
  11. Rundfunkdatenempfänger gemäss Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass einer der genannten ADC Spannungsrückkopplungsdaten vom Spannungsschalter (14) erhält und die andere ADC die Spannungsrückkopplung über den Linearregler (8) auf dem LNB erhält.
  12. Rundfunkdatenempfänger gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannungsschiene vorgesehen ist um Spannung von der BDR auf den LNB zu erzeugen.
  13. Rundfunkdatenempfänger gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Abtastpunkte für Drehstrom-Gleichstrom-Umrichter (ADC) vorgesehen sind, die ein Messen der Eingangs- und Ausgangsspannungswerte am LNB ermöglichen, wodurch der Spannungsabfall bezüglich der erhaltenen Messwerte berechnet werden kann.
  14. Verfahren zur Regelung des Netzteils eines Rundfunkdatenempfängers (BDR) zu einem an diesen angeschlossenen mindestens einem Low-Noise-Block (LNB), wobei der genannte BDR ein Netzteil aufweist Betrieb des LNB zum, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte des Messens der Spannung über einen Linearregler (8) auf dem LNB, des Messens des Spannungsabfalls über den Linearregler (8) und der Erzeugung einer Modulierungsimpulsquelle aufweist, als Antwort auf die zur Regelung eines Spannungsschalters erhaltenen genannten Spannungsmessungen.
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