DE9300863U1

DE9300863U1 - Schaltungsanordnung mit mehreren Anschlüssen für unterschiedliche Spannungsquellen und einem Anschluß für einen Verbraucher

Info

Publication number: DE9300863U1
Application number: DE9300863U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1993-01-22
Filing date: 1993-01-22
Publication date: 1993-03-18
Anticipated expiration: 2003-01-23

Description

GR 93 G 4401 DE

Siemens Aktiengesellschaft

Schaltungsanordnung mit mehreren Anschlüssen für unterschiedliche Spannungsquellen und einem Anschluß für einen Verbraucher

Elektronische Baugruppen, beispielsweise der Automatisierungstechnik, werden häufig redundant aus zwei oder mehr Quellen mit Spannung versorgt, damit sie auch bei Ausfall einer Spannungsquelle weiterarbeiten. Es werden z. B. aus dem Netz betriebene Stromversorgungen mit Batterien gepuffert, die bei Netzausfall die Stromversorgung übernehmen. Die unterschiedlichen Spannungsquellen haben im allgemeinen verschiedene Ausgangsspannungen, &zgr;. B. ist die Batteriespannung kleiner als die aus dem Netz erzeugte Spannung, so daß beim Umschalten von einer Spannungsquelle auf eine andere erhebliche Ausgleichsströme austreten können, vor allem, wenn eine große kapazitive Last, wie Siebkondensatoren, vorhanden sind. Man hat daher die Bauelemente des Eingangskreises, wie Dioden, Sieb, Drosselsicherungen, für höhere Ströme dimensioniert, als es für den Normalbetrieb notwendig gewesen wäre.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung mit mehreren Eingängen zum Anschluß unterschiedlicher Spannungsquellen und mindestens einem Ausgang zum Anschluß eines Verbrauchers zu schaffen, mit der die Ausgleichsströme auf einen Wert begrenzt sind, der keine Überdimensionierung von Bauelementen erfordert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Bevorzugt wird die neue Schaltungsanordnung in einer unterbrechungsfreien Stromversorgung eingesetzt, in der sie zwischen die Spannungsquellen und einen Spannungs-

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wandler oder Stabilisator geschaltet ist, der eine oder mehrere Baugruppen mit Speisespannung versorgt.

Anhand der Zeichnung werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ausgestaltungen näher beschrieben und erläutert.

An Eingänge El, M und E2, M sind unterschiedliche Spannungsquellen anschließbar, deren Ausgangsspannungen bzw. Ströme über Entkopplungsdioden Dl, D2 auf einen Summierpunkt S geführt sind. Diesem ist ein Hochfrequenzfilter mit Kondensatoren Cl, C2, C3 und Induktivitäten Ll, L2, L3 nachgeschaltet. Da es sich um ein Hochfrequenzfilter handelt, sind die Induktivitäts- und Kapazitätswerte sehr klein. Daran anschließend liegt im Strompfad einerseits ein Transistor TS2, insbesondere ein Transistor vom MOS-FET-Typ, und andererseits ein Strommeßwiderstand Rl. Die an diesem abfallende Spannung wird in einem Differenzverstärker DV verstärkt, der über ein RC-Glied R3, CA gegengekoppelt ist. Seine Ausgangsspannung wird von einem Komparator K, der mit Widerständen RA, R5 beschaltet ist, mit einer Referenzspannung U_{R f} verglichen. Die Widerstände RA, R5 sorgen einerseits für ein rasches Umschalten beim Über- oder Unterschreiten der Referenzspannung U_R ~, andererseits bewirken sie eine Hysterese. Der Differenzverstärker DV und der Komparator K bilden einen Diskriminator. Dessen Ausgangssignal wird von einem Transistor TSl verstärkt, in dessen Kollektorkreis die Lumineszenzdiode eines Optokopplers OK liegt. Die Versorgungsspannung für den Optokoppler OK und den Transistor TSl wird in einer Hilfsspannungsquelle SQ aus der am Ausgang des Hochfrequenzfilters liegenden Spannung erzeugt. Diese Hilfsspannungsquelle SQ erzeugt ferner eine Steuerspannung für den Transistor TS2, die über einen Widerstand R2 geführt ist. Eine Zenerdiode Z3 begrenzt diese Spannung. Der Phototransistor des Optokopplers OK liegt parallel zur Zenerdiode Z3, so daß diese, wenn der Spannungsabfall am

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Widerstand Rl einen Wert übersteigt, bei dem der Komparator K den Transistor TSl in den leitenden Zustand schaltet, die Zenerdiode Z3 kurzschließt und der Transistor TS2 gesperrt wird. Dieser Fall tritt z. B. dann ein, wenn an einem der beiden Eingänge El, E2 eine Spannungsquelle zugeschaltet wird, deren Ausgangsspannung höher als die der anderen zuvor angeschlossenen ist. In diesem Falle würde ein Siebkondensator C5 großer Kapazität auf die höhere Spannung rasch aufgeladen, so daß ein sehr großer Strom die Dioden, Sicherungen, die hier nicht eingezeichnet sind, und Drosseln belasten würde. Die beschriebene Schaltung verhindert eine Überlastung, indem der Strom mit dem Transistor TS2 unterbrochen wird, nach Absinken des Spannungsabfalls am Meßwiderstand Rl wieder eingeschaltet und nach erneutem Überschreiten wieder unterbrochen wird. Dieser Vorgang wiederholt sich zyklisch, bis der Kondensator C5 auf etwa die Spannung der zugeschalteten Spannungsquelle aufgeladen ist und der Strom einen für die Bauelemente ungefährlichen Wert einnimmt. Die im Strompfad liegenden Bauelemente brauchen daher nur für den Normalbetrieb, also den Strom ausgelegt werden, den ein an den Ausgang Al, A2 angeschlossener Verbraucher im Normalfalle benötigt. Eine Überdimensionierung der Dioden, der Sicherung und der Drosseln ist nicht erforderlich.

Als Verbraucher ist an den Ausgang Al, A2 bevorzugt ein Spannungswandler oder Spannungskonstanthalter angeschlossen, der eine oder mehrere elektronische Baugruppen mit Spannung versorgt.

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Claims

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Schutzansprüche

1. Schaltungsanordnung mit mehreren Eingängen (El, M; E2, M) zum Anschluß an unterschiedliche Spannungsquellen und mit mindestens einem Ausgang (Al, A2) zum Anschluß eines Verbrauchers

- mit Entkopplungsdioden (Dl, D2), die einerseits mit den Eingängen, andererseits mit einem Summierpunkt (S) verbunden sind,

_ mit einem die Eingänge mit dem Ausgang verbindenden, im Hauptstrompfad liegenden Schalter (TS2) und einem im Hauptstrompfad liegenden Strommeßwiderstand (Rl),

- mit einem Diskriminator (DV, K), der in Abhängigkeit der am Strommeßwiderstand (Rl) abfallenden Spannung den Schalter (TS2) im Sinne einer Begrenzung des mittleren, im Hauptstrompfad fließenden Stromes auf einen vorgegebenen Wert betätigt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Diskriminator einen Differenzverstärker (DV), dem als Eingangsspannung der Spannungabfall am Strommeßwiderstand (Rl) zugeführt ist, und einen diesem nachgeschalteten Komparator (K) enthält, der die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers (DV) mit einer Referenzspannung (U_R -) vergleicht.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter ein Feldeffekttransistor (TS2), insbesondere vom MOS-FET-Typ ist, zwischen dessen Gate- und Source-Elektrode ein steuerbarer Widerstand (OK) liegt und dessen Gate-Elektrode über einen Widerstand (R2) an einer den Transistor (T2) in den Durchlaßzustand steuernden Hilfsspannung liegt, und daß, wenn der Spannungsabfall am Strommeßwiderstand (Rl) den vorgegebenen Wert überschreitet, der steuerbare Widerstand (OK) niederohmig geschaltet ist.

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A. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der steuerbare Widerstand der Transistor eines Opto-Kopplers (OK) ist, dessen Lumineszenzdiode im Kollektorkreis eines vom Komparator

(K) gesteuerten Transistors (TSl) liegt.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis A, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang ein Siebkondensator (C5) liegt.

6. Unterbrechungsfreie Stromversorgungseinheit mit einer Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei an die Eingänge (El, E2) unterschiedliche Spannungsquellen und an den Ausgang ein Spannungswandler oder -kon- stanthalter zur Stromversorgung von elektronischen Baugruppen angeschlossen ist.

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