WO2020152340A1 - Power supply device and method for supplying power in a controlled fashion to at least one electric load - Google Patents

Power supply device and method for supplying power in a controlled fashion to at least one electric load Download PDF

Info

Publication number
WO2020152340A1
WO2020152340A1 PCT/EP2020/051782 EP2020051782W WO2020152340A1 WO 2020152340 A1 WO2020152340 A1 WO 2020152340A1 EP 2020051782 W EP2020051782 W EP 2020051782W WO 2020152340 A1 WO2020152340 A1 WO 2020152340A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
current
power supply
supply device
value
current limit
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/051782
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Nicola HERBST
Jochen Zeuch
Bruno Muth
Original Assignee
Phoenix Contact Gmbh & Co.Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102019101939.7A external-priority patent/DE102019101939A1/en
Priority claimed from BE20195049A external-priority patent/BE1026994B1/en
Application filed by Phoenix Contact Gmbh & Co.Kg filed Critical Phoenix Contact Gmbh & Co.Kg
Publication of WO2020152340A1 publication Critical patent/WO2020152340A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers

Definitions

  • the invention relates to a power supply device and a method for the regulated energy supply of at least one electrical consumer.
  • An industrial control cabinet is usually powered by a dangerous voltage of 120VAC / 230VAC, a battery
  • a control cabinet such as a controller (for example a PLC), sensors and / or
  • SELV Safety Extra Low Voltage
  • the task of a power supply is the dangerous one Separate input voltage V IN from the touchable output voltage V OU T safely and a constant
  • the line losses PV In order to keep the losses over the supply voltage lines low, correspondingly large cable cross sections are required, with the line losses PV according to the equation
  • a power supply is usually with a transformer operated at mains frequency or a
  • the transformer galvanically separates the input voltage from the output voltage and reduces the input voltage with the ratio of the turns.
  • the size of the transformer depends on the frequency of the AC voltage. Accordingly, at
  • Mains frequency 50/60 Hz operated transformers are significantly larger, heavier and more expensive than with a much higher frequency (e.g. 20 kHz) clocked transformers of a switching power supply.
  • 50Hz / 60Hz transformer power supplies can usually not regulate the voltage, but transform it with a fixed ratio and are assigned to the respective
  • Power supply device known, which can be designed as a switching power supply.
  • Power supply device has a device for limiting the output current of the
  • Power supply device to a first predetermined value. Furthermore, a device is provided which, in response to the detection of an electrical fault, sets the output current for a predetermined time to a second predetermined value which is greater than the first value. In addition, a limiting device is provided, which the output current after the
  • predetermined time is suddenly formed to the first predetermined value.
  • WO 2015/082207 A1 is a
  • Power supply device has one
  • circuit breakers can be triggered magnetically quickly.
  • Time of several seconds can be reduced.
  • Fig. 1 an exemplary system is shown, which, shown as block diagrams, one
  • Power supply device 100 at the output of which, for example, two electrical consumers RI and RN are connected in parallel, each with the
  • Output voltage V 0UT of the power supply device 100 are fed.
  • the power supply device 100 is one of the
  • Component dimensioning corresponding current ready or available which is specified as the nominal current I N0M of the switching power supply. Will be more than that by consumers
  • the maximum output current I MAX is only slightly above the nominal current, and advantageously between 110% and 150% of the nominal current INOM
  • Short-term current increase which provide a maximum of a current up to 2.5 times the nominal current for a few seconds.
  • FIG. 2 the exemplary system shown in FIG. 1 has been modified in such a way that a protective device Fl to F N is connected upstream of each consumer RI to R N. As seen in FIG. 2, the power supply device 100 is different
  • Power supply device 100 are supplied centrally.
  • an input-side fuse can be connected in at least some of the consumers, which should trigger in the event of internal short circuits.
  • the invention has for its object a
  • output short circuit can trigger both a magnetically triggered protective device and a thermally triggered protective device.
  • FIG. 1 shows an exemplary power supply device
  • Fig. 3 is a block diagram of that shown in FIG. 1
  • FIG. 4 shows an exemplary circuit structure of the one in FIG.
  • Fig. 5 a voltage divider for providing the
  • Fig. 6 shows an exemplary current limiting characteristic according to the invention
  • Fig. 7 shows an analog circuit arrangement for generating
  • Fig. 8 shows a digital circuit arrangement for generating current limiting values, for example in FIG.
  • the power supply device 100 is, for example, a primary clocked AC / DC switching power supply, the
  • Power supply device can also be designed as a DC or AC switching power supply.
  • the primary-clocked switching power supply 100 can be fed on the primary side from a DC input voltage V IN, which can be applied to input terminals 101, 102 and measured by a voltmeter (not shown) for further use.
  • V IN DC input voltage
  • an input AC voltage V INAC can be connected via input terminals 103, 104 V INAC to a primary side
  • Rectifier Dl can be connected, wherein the input terminals 103, 104 and the rectifier Dl can be omitted in a DC / DC switching power supply.
  • the input voltage V IN is smoothed with a capacitor CI, which is connected in parallel to the input terminals 101, 102, and
  • one connection of a primary winding of the transformer Tri to the input terminal 101 and the other connection of the primary winding of the transformer Tri is via one
  • Circuit breaker Sl which is clocked at high frequency, connected to the input terminal 102. Furthermore, a
  • Temperature sensor 150 can be provided, which can measure the temperature of the transformer Tri.
  • the circuit breaker S1 is arranged on the primary side
  • Control device 201 controlled which works for example as a pulse width modulator.
  • the control device 201 is connected to the input terminals 101 and 102.
  • the control signal for the control device 201 is provided by a control device 202 arranged on the secondary side generated and via a separation circuit 106 to the
  • Isolation circuit 106 may be an optocoupler OC1.
  • Isolation circuit 105 and transformer Tri thus provide galvanic isolation, i.e. they separate that
  • Switched-mode power supply 100 in one primary side and one
  • the diode D10 is preferably a
  • the voltage smoothed by the capacitor CIO is made available as output voltage V 0U T at the output of the power supply device 100.
  • the control device 202 preferably detects the
  • Power supply device 100 and regulates to a constant output voltage V 0U T in normal operation. It should already be mentioned at this point that the control device 202 can be designed to determine the average current load of the output current I 0U T from the detected
  • Current measuring device 142 which can be electrically connected to the control device 202, can be measured.
  • the control device 202 preferably has one
  • Control and / or evaluation device for example the microcontroller shown in FIG. 8, with which the
  • Current measuring device 142 can be connected.
  • the output voltage V 0U T can be measured with a voltage measuring device 141, which can be electrically connected to the control device 202.
  • the microcontroller shown in FIG. 8 can preferably also be connected to the voltage measuring device 141
  • Voltage measuring device 140 which can also be connected to the microcontroller shown in FIG. 8, can be provided, which measures the input voltage V IN .
  • the switching power supply 100 can according to known
  • Switching power supply 100 have several switching stages in series connection.
  • An upstream PFC stage is known which ensures a sinusoidal input current consumption.
  • Other basic circuit concepts such as 2-transistor converters or a parallel connection of the switching stages as
  • Fig. 3 shows a galvanically isolated switching power supply 100.
  • this can also be a non-galvanically isolated switching power supply, e.g. a step-down converter, step-up converter or an inverse converter.
  • the circuit breaker S1 is a semiconductor switch that can be switched on and off regardless of the switch technology used and can e.g. as a MOSFET or
  • Bipolar transistor or IGBT or GAN-FET or SiC-FET can be realized.
  • the separating device 106 functioning as a feedback element can also act as the actual one Optocouplers as well as magnetic couplers can be realized.
  • the circuit breaker S1 can be activated, for example, hard switching with PWM pulse width modulation or
  • the switching power supply 100 can be sinusoidal
  • the switching power supply 100 can be controlled both analog and digital. With constant input voltage V IN , the detection of the output voltage and the
  • FIG. 4 shows in particular an exemplary implementation of the control device 202. If the switched-mode power supply 100 is viewed from a control point of view of the output variables “constant voltage” and “current limitation”, this exists
  • Voltage measuring device 141 or current measuring device 142 measured. These signals are optionally forwarded to the secondary control device 202 in an amplified manner.
  • the secondary control device 202 has
  • At least two regulators namely a voltage regulator 302 and a current regulator 301.
  • Both controllers 301 and 302 can be implemented discretely as so-called PI controllers.
  • the exemplary current controller 301 has an operational amplifier ICH, at whose non-inverting input a setpoint IOUTLIM is present and at its inverting input a voltage signal corresponding to the current output current is applied, which is tapped, for example, via a shunt resistor R13 and then via an amplifier ICI2 and one to it Series connected resistor RI1 to the
  • the exemplary voltage regulator 302 has an operational amplifier ICV1, at whose non-inverting input a setpoint IOUTNOM is present and at its inverting input a voltage corresponding to the current output voltage is present, which voltage is connected, for example, to the output terminals of the power supply device 100
  • the voltage divider is tapped and then applied to the inverting input via an amplifier.
  • Voltage divider can have two resistors R11 and R12
  • the output of the operational amplifier ICV1 is connected in series from a resistor R6 and a capacitor C3 to the inverting input
  • the output signals of the two controllers 302 and 301 are linked via a diode D vi or Du OR and, if necessary, via the optocoupler OC1 to the primary side
  • the OR combination of the two output signals ensures that the controller that has the larger error signal, in the example shown, the operational amplifier ICV1 of the voltage regulator 302 or the operational amplifier ICH of the current controller 301 with the lower output voltage limits the control device 201 or that
  • a setpoint VOUTNOM for the voltage regulator 302 and a setpoint IOUTLIM serving for the current limitation for the current regulator 201 can, for example, by means of a
  • adjustable voltage divider can be specified.
  • a suitable exemplary voltage divider is shown in FIG. 5.
  • the voltage divider can be replaced by a
  • a resistor RI10 a resistor Rill and a potentiometer RI12 can be formed.
  • the setpoint VOUTNOM can be set with a potentiometer RV12, while the current limitation, i.e. the setpoint IOUTLIM internally with a trim potentiometer RI12
  • the voltage regulator shown in FIG. 5 can be part of the control device 202.
  • Setpoints can be set with fixed resistors. Also a setpoint specification from timers or one
  • the current limitation of the control device 202 and in particular of the current controller 302 is modified such that, for example, in the event of a short-circuit on the output side, for example in a supply line or in one of the consumers, for example the consumer RI in FIG. 2, for example the protective device Fl is preferably fast and
  • the protective device Fl can be a line circuit breaker with a magnetic and thermal release mechanism or a magnetic release fuse and a separate thermal release fuse.
  • Control device 202 is designed to briefly provide an output current IOUT that is clearly above the nominal current INOM. Of this, the actual regulation generally remains. unchanged.
  • the setpoint specification IOUTLIM is changed so that the current ILIM provided is significantly increased for a certain time. If this current, which is above the nominal current, is actually required, it is used to prevent overloading of consumers and
  • the power supply device can be flexible the ambient temperature and / or the current input voltage and / or component temperatures and / or the average current load react to
  • Step-like course which the control device 202 or the current controller 301 can take into account for limiting the output current, is shown in FIG. 6.
  • Other current limiting characteristics that have a section with a negative slope that can be adjusted
  • the total duration for example from tLl to tL3, may have the control device 202
  • a first current limit value IL1 is continuous in time and value or continuous in time and is discreet in value up to a second current limit value IMAX above the adjustable one
  • the power supply device 100 can have an interface 160, via which a first Current limit value for the current IL1 and second
  • Current limiting values IL1, 112, IL3, which act as setpoints for the current regulator 301, can also be set, for example, via potentiometers or resistors, as is shown by way of example in FIGS. 5 and 7.
  • the times tLl, tL2 and tL3, at which the setpoints are lowered, can be optionally through
  • the power supply device 100 can output the current corresponding to that shown by way of example in FIG. 6
  • the first current limit IL1 is set to 5-10 times the rated current of the circuit breaker, for a period of approx. 5-15ms. After that, the electricity provided is reduced to the lower
  • Current value IL2 limited, for example to trigger a quick fuse within approx. 20ms.
  • the current provided is limited to the even lower current value IL3, for example to trigger a slow fuse.
  • the current can then reach the usual maximum Output current IMAX or, for example, can also be limited to a current, for example to support the starting of difficult loads or the rapid charging of (storage) capacitors.
  • the trigger times can be found in the data sheets or
  • the series of standards are specified: The miniature circuit breakers are specified in the EN 60898 series, the fuses in EN60127.
  • the components of a power supply are usually permanently designed for the nominal output current at maximum ambient temperature and can handle higher peak currents
  • Output voltage VOUT converts the power supply device, in particular on the primary side, to a lower power compared to a higher-impedance short circuit with a higher output voltage VOUT.
  • the resistance in the event of a short circuit is largely determined by the lead resistance.
  • the input voltage can also be taken into account. Especially with DC / DC converters with lower
  • Input voltage can change with higher output voltage, e.g. high impedance short circuit, a significantly higher one
  • the provided output current ILIM can be influenced by e.g. ambient temperature TA,
  • the limit values can occur multiple times and by e.g. several temperature sensors 150 to 152 with different weightings are detected. Depending on the circuit concept, it may also be necessary to take additional parameters into account.
  • the following basic circuit devices which are shown by way of example in FIGS. 7 and 8, represent a corresponding control for generating the current limit value IOUTLIM, which is applied as a setpoint to the non-inverting input of the operational amplifier ICH.
  • IOUTLIM current limit value
  • FIGS. 7 and 8 circuit devices 500 and 600 are each designed to generate the current limiting characteristic shown by way of example in FIG. 6. It should also be noted that the circuit devices 500 and 600 are implemented in the power supply device and can be part of the control device 202 or the controller 301.
  • the current limit values and times are again e.g. adjustable via potentiometer.
  • Sensor circuit 401 can e.g. reinforced
  • Component temperatures influence the output signal.
  • Input voltage or the average current load are indicated in the sensor circuits 400 and 402.
  • Circuit device for providing a
  • Circuit device 500 for setting the current limit value can become very complex, a digital solution of a circuit device with a microprocessor can optionally or additionally be used, which is shown in FIG. 8 and is provided with reference number 600.
  • a microprocessor or microcontroller m ⁇ 3 which may also regulate the switching power supply 100, detects the electrical parameters of the switching power supply 100, such as the current output voltage VOUTACT or the current output current IOUTACT, which are measured, for example, by the voltage measuring device 141 or by the current measuring device 142.
  • the microcontroller can also process pC sensor data such as the aforementioned temperatures of the environment and / or components of the
  • the power supply device 100 Take into account the power supply device 100, which are measured, for example, by means of the temperature sensors 150 to 152.
  • the fixed limit values such as current surge limits and time periods e.g. via a PC or a smartphone, the
  • Power supply device 100 or the PC have any interface, for example the interface 160.
  • the pC of the circuit device 600 can be designed to determine, for example, the average current utilization in response to the detected output current I 0UT Z U and taking into account the
  • Ambient temperature and / or component temperatures and / or the input voltage and / or the determined average current load and further variables each have a maximum pulse duration t Li , t L2, t L3 for one
  • the microcontroller can be designed to fully calculate the current limiting characteristic curve, which is shown by way of example in FIG. 6.
  • the user can alternatively according to the
  • Plant structure such as the wiring and the respective
  • Pulse durations can be specified via the interface 160.
  • the microcontroller generates the current limiting characteristic shown in FIG. 6 in response to the
  • microcontroller can, for example, execute firmware and under
  • the pC of the circuit device 600 or a separate control and / or evaluation device can e.g. monitor the component temperatures and / or the input voltage level and / or the ambient temperature and / or the average current load and limit the duration of the current surge in good time so that when a limit value is reached the
  • Power supply device 100 can deliver correspondingly lower current pulses.
  • Firmware eg the thermal capacity of the components or a characteristic of the current-dependent losses.
  • the current limiting values for example the discrete setpoints I Li , I L2 , I L 3 and I MAX, the associated time periods, which together define the current limiting characteristic, continuously during the operation of the
  • a critical operating state is recognized, for example, when the currently measured
  • Component temperature exceed a critical value, which is for example from the microcontroller
  • Circuit device 600 or a separate control and / or evaluation device can be determined.
  • the critical values are, for example, maximum values for ambient temperatures, component temperatures, the
  • Average current load can be stored in a memory of the power supply device 100, which can be accessed, for example, by the microcontroller of the circuit device 600 or a separate control and / or evaluation device.
  • the characteristic of the current-dependent losses is linear to the current load in a first approximation with a constant voltage drop.
  • the resistances rise Losses squared with the current.
  • inductors such as transformers or coils, the losses increase at a relatively high level with third power.
  • Heat capacity usually increases with the size of the component, but here the speed of heat dissipation is e.g. to be taken into account within semiconductor packages.
  • microcontroller can execute the
  • Firmware during operation measures the respective temperatures, for example the temperatures of the components Tri and D10 and the environment and save them.
  • the data obtained in this way can then be firmware or
  • Microcontroller independently when calculating the
  • Circuit device 500 or 600 which is designed to provide a first current limiting value 111, and
  • control device 202 which is designed to limit the output current that can be supplied by the power supply device to the first current limit value IL1 for a period of time tL1 as a function of the first current limit value provided by the circuit device 500 or 600,
  • the power supply device 100 is configured to detect the ambient temperature and / or the input voltage Vin and / or the temperature of at least one component TRI, D10 of the power supply device and / or the average current load of the
  • circuit device 500 or 600 is further configured to change the first current limiting value IL1 continuously and value-continuously or time-continuously and
  • Control device 202 is further configured, in response to the current limiting values provided by the circuit device 500 or 600, the output current provided by the power supply device continuously or value continuously or time continuously and value-discretely depending on the ambient temperature and / or the input voltage (Vin) and / or Temperature of at least one component Tri, D10
  • circuit device 500 or 600 can be part of the control device 202.
  • the ambient temperature can be continuously or too discrete by a temperature sensor 152, for example
  • Points of time are measured while, for example, the temperature of the transformer Tri by a
  • Temperature sensor 150 and / or the temperature of diode D10 by a temperature sensor 151 for example
  • the temperature of the other electrical and / or electronic components or components of the power supply device can also be determined accordingly and taken into account. Furthermore, in the
  • Power supply device for measuring the input voltage and a device for determining the average
  • a voltage proportional to the output current can be measured, for example by means of a shunt resistor R13
  • microcontroller for example the
  • the output current IOUT can also be detected using a current measuring device 142 shown in FIG. 3 and for example the
  • Microcontroller of the circuit device 600 are transferred, which, among other things, from the current measured values.
  • Output voltage can be from one shown in FIG.
  • Microcontrollers of the circuit device 600 are transferred for further use.
  • the Input voltage VIN is measured by a voltage measuring device 140 and transferred to the microcontroller of the circuit device 600. All these measured values can also be a separate control and / or evaluation device
  • Power supply device 100 are supplied, for example, the operating state of the
  • the first current limiting value IL1 is advantageously between 5 times and 10 times the value of the
  • Power supply device 100 available nominal current, wherein the second current limit value IMAX is greater than the nominal current and less than twice the nominal current.
  • the circuit device 500, 600 is preferably designed to provide the first current limiting value for 5 to 15 ms. Thanks to these dimensions, for example, a circuit breaker can be safely triggered magnetically.
  • the power supply device 100 can expediently be designed as a switched-mode power supply and in particular as a primary-clocked switched-mode power supply.
  • Circuit device 500, 600 is designed to continuously and value-continuously or value-continuously and discreetly up to the second current limit value during an adjustable the first current limit value
  • the total duration can be specified, for example, via the interface 160.
  • Circuit device 500, 600 to be designed, depending on an application and / or depending on the ambient temperature and / or the input voltage Vin and / or the temperature of at least one component Tri, D10 of the power supply device and / or
  • An application is, for example, by several parameters that can be stored in the power supply device
  • Power supply device the circuit device 500, 600 can be configured to the first
  • circuit device 500, 600 also being able to be designed as a function of the
  • Power supply device the first current limit value and determine the length of time during which the first current limiting value is to be provided and the amount of each step-by-step reduced current limiting value and the respective time duration during which the step-by-step reduced current limiting value is to be provided.
  • Power supply device have a device RI12, 160, via which the first and second
  • the circuit device 500, 600 can be designed to continuously and discretely value the first current limit value in several steps up to the second current limit value as a function of the set current limit values and the set time periods or pulse durations that correspond to the respective
  • the device can be a potentiometer for setting the current limit values, while the time periods can be set using appropriate time elements.
  • a corresponding potentiometer RI12 is shown in Fig.
  • an interface 160 can also be provided, via which defined values for the
  • Circuit device 500, 600 generates in dependence on the entered current limiting values and the time periods or pulse durations which are assigned to the respective current limiting values. Is from the
  • control device 202 Detected operating state, the control device 202 is provided with the current limiting characteristic curve
  • Circuit device 500, 600 depending on the
  • a method for the regulated energy supply of at least one electrical consumer is made available, in particular with the aid of the power supply device 100, the method comprising the following steps: providing an output current;
  • the first current limiting value is preferably between 5 times and 10 times the value of the
  • the output current is the
  • Power supply device 100 limited to the first current limit value for a period of 5 to 15 ms.
  • the output current of the power supply device 100 is preferably made responsive to a staircase
  • adjustable total time (tLl to tL3) is reduced. This means that the current limiting characteristic has a section with a negative slope, which can therefore be used to represent a staircase function.
  • Power supply device connectable computer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

The invention relates to a power supply device (100) for supplying power in a controlled fashion to at least one electric load R1-RN, which power supply device is designed to determine the ambient temperature and/or the input voltage (Vin) and/or the temperature of at least one component (TR1, D10) of the power supply device and/or the average current load of the power supply device. The power supply device has a circuit unit (500, 600), which is designed to reduce a first current limit value as far as a second current limit value in a time-continuous and value-continuous manner or in a time-continuous and value-discrete manner as a function of the ambient temperature and/or the input voltage (Vin) and/or the temperature of at least one component (Tr1, D10) of the power supply device and/or the average current load of the power supply device. A control unit (201, 202) is designed, in response to the current limit values provided by the circuit device (500, 600), to reduce the output current provided by the power supply device from the first current limit value (IL1) to the second current limit value (IMAX) in a time-continuous and value-continuous manner or in a time-continuous and value-discrete manner.

Description

Stromversorgungsvorrichtung und Verfahren zur geregelten Energieversorgung wenigstens eines elektrischen Power supply device and method for regulated energy supply of at least one electrical
Verbrauchers Consumer
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsvorrichtung und ein Verfahren zur geregelten Energieversorgung wenigstens eines elektrischen Verbrauchers. The invention relates to a power supply device and a method for the regulated energy supply of at least one electrical consumer.
Stromversorgungen haben die Aufgabe, die Power supplies do the job
Versorgungsspannung an den jeweiligen Verbraucher Supply voltage to the respective consumer
anzupassen. Je nach speisender Quelle ist die adapt. Depending on the feeding source, the
Eingangsspannung im berührgefährlichen Bereich oberhalb einer gewissen Spannungsgrenze. So wird ein industrieller Schaltschrank üblicherweise von einer berührgefährlichen Spannung von 120VAC/230VAC, einer batteriegespeisten Input voltage in the hazardous area above a certain voltage limit. An industrial control cabinet is usually powered by a dangerous voltage of 120VAC / 230VAC, a battery
Gleichspannung von 11 OVDC/220VDC oder Niederspannungen bis 1000VAC/1500VDC gespeist. Hierzu sind Anforderungen an die elektrische Sicherheit, wie Isolationsabstände oder - materialien und der Berührschutz einzuhalten. Die DC voltage of 11 OVDC / 220VDC or low voltages up to 1000VAC / 1500VDC. For this purpose, requirements regarding electrical safety, such as insulation distances or materials and protection against accidental contact, must be observed. The
Verbraucher in einem Schaltschrank, wie zum Beispiel eine Steuerung (zum Beispiel eine SPS), Sensoren und/oder Consumers in a control cabinet, such as a controller (for example a PLC), sensors and / or
Aktoren, werden von einer berührungefährlichen Sicherheits- Kleinspannung (SELV = Safety Extra Low Voltage) , die kleiner als 60VDC ist, gespeist. Dadurch müssen keine erhöhten Anforderungen an die elektrische Sicherheit in dem Verbraucher oder dessen Anschlüssen umgesetzt werden. Actuators are powered by a safety extra low voltage (SELV = Safety Extra Low Voltage) that is less than 60VDC. As a result, no increased requirements for electrical safety in the consumer or its connections have to be implemented.
Üblicherweise werden industrielle Verbraucher mit einer konstanten Gleichspannung VOUT von 24VDC versorgt. Industrial consumers are usually supplied with a constant DC voltage VOUT of 24VDC.
Aufgabe einer Stromversorgung ist es, die berührgefährliche Eingangsspannung VIN von der berührbaren Ausgangsspannung VOUT sicher zu trennen und eine konstante The task of a power supply is the dangerous one Separate input voltage V IN from the touchable output voltage V OU T safely and a constant
Versorgungsspannung zur Verfügung zu stellen. Nachteilig an der geringen Versorgungsspannung sind die bei gleicher Leistung P = U*I -> 12 = U1/U2 * II umgekehrt proportional steigenden Ströme, die üblicherweise bis in den Bereich von einigen 10A, typisch bis 40A gehen können. Um die Verluste über den Versorgungsspannungsleitungen gering zu halten, sind entsprechend große Kabelquerschnitte erforderlich, wobei die Zuleitungsverluste PV gemäß der Gleichung To provide supply voltage. A disadvantage of the low supply voltage is that the currents P = U * I -> 12 = U1 / U2 * II, which increase in inverse proportion with the same power, can usually go up to the range of a few 10A, typically up to 40A. In order to keep the losses over the supply voltage lines low, correspondingly large cable cross sections are required, with the line losses PV according to the equation
Pv = I2 * Reu quadratisch mit dem Strom steigen. Pv = I 2 * Reu increase quadratically with the current.
Eine Stromversorgung wird üblicherweise mit einem bei Netzfrequenz betriebenen Transformator oder einem A power supply is usually with a transformer operated at mains frequency or a
Schaltnetzteil realisiert. Der Transformator trennt die Eingangsspannung galvanisch von der Ausgangsspannung und setzt die Eingangsspannung mit dem Verhältnis der Windungen herunter. Die Größe des Transformators ist abhängig von der Frequenz der Wechselspannung. Entsprechend sind bei Switching power supply realized. The transformer galvanically separates the input voltage from the output voltage and reduces the input voltage with the ratio of the turns. The size of the transformer depends on the frequency of the AC voltage. Accordingly, at
Netzfrequenz 50/60 Hz betriebene Transformatoren deutlich größer, schwerer und teurer als bei einer wesentlich höheren Frequenz (z. B. 20 kHz) getaktete Transformatoren eines Schaltnetzteils. Mains frequency 50/60 Hz operated transformers are significantly larger, heavier and more expensive than with a much higher frequency (e.g. 20 kHz) clocked transformers of a switching power supply.
50Hz/ 60Hz-Transformatornetzteile können üblicherweise die Spannung nicht regeln, sondern sie transformieren diese mit einem festen Verhältnis und werden an die jeweilige 50Hz / 60Hz transformer power supplies can usually not regulate the voltage, but transform it with a fixed ratio and are assigned to the respective
Eingangsspannung angepasst. Auch kann ein Transformator nicht mit Gleichspannung versorgt werden. Adjusted input voltage. A transformer cannot be supplied with DC voltage either.
Netzspannungsschwankungen führen zu Mains voltage fluctuations lead to
Versorgungsspannungsschwankungen an den Verbrauchern. Supply voltage fluctuations at the consumers.
Insbesondere bei kleinen Leistungen ist die This is particularly the case for small services
Ausgangsspannung eines Transformators abhängig von der Auslastung. Eine nachfolgende sekundärseitige elektronische Regelung hat den Nachteil, dass diese mit sehr großen Output voltage of a transformer depending on the Workload. A subsequent electronic control on the secondary side has the disadvantage that it is very large
Strömen arbeitet und daher stark verlustbehaftet ist. Stream works and is therefore very lossy.
Aufgrund dieser Nachteile wurden primär-getaktete Because of these disadvantages, primary clocked
Stromversorgungen entwickelt. Diese erzeugen üblicherweise eine Gleichspannung von 24VDC und stellen eine Leistung bis zu wenigen kW bzw. Ströme bis 60A zu Verfügung, die durch den maximal üblichen 16mm2 Kabelquerschnitt begrenzt werden . Power supplies developed. These usually generate a DC voltage of 24VDC and provide a power of up to a few kW or currents up to 60A, which are limited by the maximum usual 16mm 2 cable cross-section.
Aus der DE 10 2005 031 833 Al ist eine elektronische DE 10 2005 031 833 A1 describes an electronic one
Stromversorgungsvorrichtung bekannt, die als Schaltnetzteil ausgebildet sein kann. Die bekannte Power supply device known, which can be designed as a switching power supply. The well-known
Stromversorgungsvorrichtung weist eine Einrichtung zum Begrenzen des Ausgangsstroms der Power supply device has a device for limiting the output current of the
Stromversorgungsvorrichtung auf einen ersten vorbestimmten Wert auf. Ferner ist eine Einrichtung vorgesehen, die unter Ansprechen auf das Erfassen eines elektrischen Störfalls den Ausgangsstrom für eine vorbestimmte Zeit auf einen zweiten vorbestimmten Wert einstellt, der größer als der erste Wert ist. Zudem ist eine Begrenzungseinrichtung vorgesehen, die den Ausgangsstrom nach Ablauf der Power supply device to a first predetermined value. Furthermore, a device is provided which, in response to the detection of an electrical fault, sets the output current for a predetermined time to a second predetermined value which is greater than the first value. In addition, a limiting device is provided, which the output current after the
vorbestimmten Zeit sprunghaft auf den ersten vorbestimmten Wert ausgebildet ist. predetermined time is suddenly formed to the first predetermined value.
Aus der WO 2015/082207 Al ist eine WO 2015/082207 A1 is a
Stromversorgungseinrichtung zum Begrenzen des Power supply device for limiting the
Ausgangsstroms bekannt. Die bekannte Output current known. The well-known
Stromversorgungseinrichtung weist eine Power supply device has one
Strombegrenzungsschaltung auf, die einen Ausgangsstrom der Stromversorgungseinrichtung zunächst für einen Zeitraum auf einen erhöhten Maximalstrom begrenzt und danach sprunghaft auf einen regulären Maximalström begrenzt, wobei der Current limiting circuit which initially limits an output current of the power supply device to an increased maximum current for a period of time and then abruptly limited to a regular maximum flow, the
Zeitraum. Für den der Ausgangsstrom auf den erhöhten Period. For which the output current on the increased
Maximalstrom begrenzt ist, von der Höhe des Ausgangsstroms abhängig ist. Maximum current is limited, depends on the level of the output current.
Mit den beiden bekannten Stromversorgungseinrichtungen gemäß der DE 10 2005 031 833 Al und der WO 2015/082207 Al können Leitungsschutzschalter schnell magnetisch ausgelöst werden . With the two known power supply devices according to DE 10 2005 031 833 Al and WO 2015/082207 Al, circuit breakers can be triggered magnetically quickly.
Aus der EP 1 971 021 A2 ist eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Schaltnetzteils bekannt, dessen From EP 1 971 021 A2 a circuit arrangement for controlling a switching power supply is known, the
Ausgangsstrom bei Bedarf auf den dreifachen Nennstrom erhöht und anschließend stufenförmig während einer Output current increased to three times the nominal current if necessary and then in stages during one
Zeitdauer von mehreren Sekunden abgesenkt werden kann. Time of several seconds can be reduced.
In Fig. 1 ist eine beispielhafte Anlage abgebildet, die, dargestellt als Blockschaltbilder, eine In Fig. 1 an exemplary system is shown, which, shown as block diagrams, one
Stromversorgungsvorrichtung 100 aufweist, an deren Ausgang beispielsweise zwei elektrische Verbraucher RI und RN parallel angeschlossen sind, die jeweils mit der Power supply device 100, at the output of which, for example, two electrical consumers RI and RN are connected in parallel, each with the
Ausgangsspannung V0UT der Stromversorgungsvorrichtung 100 gespeist werden. Output voltage V 0UT of the power supply device 100 are fed.
Die Stromversorgungsvorrichtung 100 stellt einen der The power supply device 100 is one of the
Bauteiledimensionierung entsprechenden Strom bereit bzw. zur Verfügung, der als Nennstrom IN0M des Schaltnetzteiles angegeben wird. Wird durch Verbraucher mehr als der Component dimensioning corresponding current ready or available, which is specified as the nominal current I N0M of the switching power supply. Will be more than that by consumers
Nennstrom IN0M aufgenommen, begrenzt das Schaltnetzteil 100 den Ausgangstrom auf einen etwas höheren maximalen Rated current I N0M recorded, the switching power supply 100 limits the output current to a somewhat higher maximum
Ausgangsstrom IMAX· Hierdurch werden Toleranzen in der Strombegrenzung ausgeglichen und sichergestellt, dass der Nennstrom immer erreicht wird. Da die Bauteile des Schaltnetzteils oder die Verbindungsleitungen zu Output current IM A X · This compensates for tolerances in the current limitation and ensures that the nominal current is always reached. Since the components of the Switching power supply or the connecting cables too
angeschlossenen Verbrauchern auf diesen maximalen Strom, der im Kurzschlussfall fließen kann, auszulegen sind, liegt der maximale Ausgangsstrom IMAX insbesondere bei größeren Stromversorgungen nur knapp über dem Nennstrom, und zwar vorteilhafterweise zwischen 110% und 150% des Nennstroms INOM · connected consumers to this maximum current, which can flow in the event of a short circuit, the maximum output current I MAX, especially in the case of larger power supplies, is only slightly above the nominal current, and advantageously between 110% and 150% of the nominal current INOM
Um zum Beispiel ein Starten schwerer Lasten wie Motoren zu ermöglichen, besitzen viele Stromversorgungen eine For example, to enable starting heavy loads such as motors, many power supplies have one
kurzzeitige Stromüberhöhung, die maximal einen Strom bis zum 2,5-fachen des Nennstromes für wenige Sekunden zur Verfügung stellen. Short-term current increase, which provide a maximum of a current up to 2.5 times the nominal current for a few seconds.
Entsprechend den allgemeinen elektrischen According to the general electrical
Installationsvorschiften können Leitungsquerschnitte nach einer Sicherung reduziert werden. Neben Schmelzsicherungen werden insbesondere auch häufig Leitungsschutzschalter hierfür verwendet. In Fig. 2 ist die in Fig. 1 gezeigte beispielhafte Anlage dahingehend verändert worden, dass jedem Verbraucher RI bis RN eine Schutzeinrichtung Fl bis FN vorgeschaltet ist. Wie in Fig. 2 zu sehen, sind an die Stromversorgungsvorrichtung 100 die verschiedenen Installation regulations can reduce cable cross-sections after a fuse. In addition to fuses, circuit breakers are often used for this purpose. In FIG. 2, the exemplary system shown in FIG. 1 has been modified in such a way that a protective device Fl to F N is connected upstream of each consumer RI to R N. As seen in FIG. 2, the power supply device 100 is different
Verbraucher, die durch unterschiedliche Lastwiderstände RI bis RN gekennzeichnet angeschlossen, die mit Consumers connected by different load resistors RI to R N connected with
unterschiedlichen Strömen von der different currents from the
Stromversorgungsvorrichtung 100 zentral versorgt werden. Power supply device 100 are supplied centrally.
Bei zumindest einem Kurzschluss einer Zuleitung zu dem jeweiligen Verbraucher oder bei einem Kurzschluss innerhalb wenigstens eines der Verbraucher werden jedoch alle In the event of at least one short circuit of a supply line to the respective consumer or in the event of a short circuit within at least one of the consumers, however, all are
Verbraucher nicht mehr ausreichend mit Strom versorgt. Um die Anlage jedoch weiter versorgen und um Consumers no longer supplied with sufficient electricity. To continue to supply the system and around
Leitungsquerschnitte reduzieren zu können, werden die verschiedenen Strompfade, in denen die Verbraucher liegen, einzeln abgesichert. Ebenso kann in zumindest einigen der Verbrauchern jeweils eine eingangsseitige Sicherung geschaltet sein, die bei internen Kurzschlüssen auslösen soll . To be able to reduce cable cross-sections different current paths in which the consumers lie, individually protected. Likewise, an input-side fuse can be connected in at least some of the consumers, which should trigger in the event of internal short circuits.
Nachteilig hat sich jedoch dabei herausgestellt, dass die Sicherungen oder Leitungsschutzschalter bei einem geringen Überstrom nicht nur relativ langsam auslösen. Die It has turned out to be disadvantageous, however, that the fuses or circuit breakers not only trip relatively slowly with a low overcurrent. The
Verbraucher können kurze Unterbrechungen der Consumers can take short breaks
Eingangsspannung überbrücken, z.B. 20ms entsprechend Bridge input voltage, e.g. 20ms accordingly
EN61000-6-2 (Fachgrundnorm Störfestigkeit für industrielle Verbraucher) . Hierzu besitzen Leitungsschutzschalter normalerweise zwei Auslösemechanismen: Bei hohen EN61000-6-2 (generic standard interference immunity for industrial consumers). Miniature circuit breakers normally have two tripping mechanisms for this purpose: At high
Überströmen eine schnelle magnetische Auslösung innerhalb von 10ms und bei geringeren Überströmen wie auch Overflow a fast magnetic release within 10ms and with lower overcurrents as well
Schmelzsicherungen eine langsamere thermische Auslösung. Fuses a slower thermal trip.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine The invention has for its object a
Stromversorgungsvorrichtung und ein Verfahren zur Power supply device and a method for
geregelten Energieversorgung wenigstens eines elektrischen Verbrauchers zur Verfügung zu stellen, die in einem elektrischen Störfall, insbesondere bei einem to provide regulated energy supply to at least one electrical consumer in the event of an electrical fault, in particular in the event of a
ausgangsseitigen Kurzschluss, sowohl eine magnetisch auslösbare Schutzeinrichtung als auch eine thermisch auslösbare Schutzeinrichtung auslösen kann. output short circuit, can trigger both a magnetically triggered protective device and a thermally triggered protective device.
Das technische Problem wird durch die Merkmale des The technical problem is caused by the characteristics of the
Anspruchs 1 und durch die Merkmale des Anspruchs 9 gelöst. Claim 1 and solved by the features of claim 9.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Advantageous further developments are the subject of
Unteransprüche . Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen : Subclaims. The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment in conjunction with the accompanying figures. Show it :
Fig. 1 eine beispielhafte Stromversorgungvorrichtung 1 shows an exemplary power supply device
gemäß der Erfindung, an welcher mehrere according to the invention, on which several
elektrische Verbraucher parallel angeschlossen sind, electrical consumers are connected in parallel,
Fig . 2 die in Fig. 1 gezeigte Fig. 2 that shown in Fig. 1
Stromversorgungsvorrichtung, wobei jedem elektrischen Verbraucher eine Schutzeinrichtung vorgeschaltet ist, Power supply device, with a protective device being connected upstream of each electrical consumer,
Fig . 3 ein Blockschaltbild der in Fig. 1 gezeigten Fig. 3 is a block diagram of that shown in FIG. 1
StromversorgungsVorrichtung, Power supply device,
Fig. 4 einen beispielhaften Schaltungsaufbau der in Fig. FIG. 4 shows an exemplary circuit structure of the one in FIG.
3 gezeigten Regelungseinrichtung mit einem Spannungsregler und einem Stromregler, 3 control device shown with a voltage regulator and a current regulator,
Fig . 5 ein Spannungsteiler zum Bereitstellen der Fig. 5 a voltage divider for providing the
Sollwerte für die in Fig. 4 gezeigten Setpoints for those shown in FIG. 4
Regelungseinrichtung, Control device,
Fig . 6 eine beispielhafte Strombegrenzungskennlinie gemäß der Erfindung, Fig. 6 shows an exemplary current limiting characteristic according to the invention,
Fig . 7 eine analoge Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Fig. 7 shows an analog circuit arrangement for generating
Strombegrenzungswerten beispielsweise in Abhängigkeit der in Fig. 6 gezeigten Current limiting values, for example depending on those shown in FIG. 6
Strombegrenzungskennlinie, und Current limiting characteristic, and
Fig . 8 eine digitale Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Strombegrenzungswerten beispielsweise in Fig. 8 shows a digital circuit arrangement for generating current limiting values, for example in FIG
Abhängigkeit der in Fig. 6 gezeigten Dependency of those shown in Fig. 6
Strombegrenzungskennlinie . Current limiting characteristic.
Fig. 3 zeigt als Blockschaltbild einen beispielhaften 3 shows an exemplary block diagram
Aufbau der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Stromversorgungsvorrichtung 100, in der die Structure of those shown in Figures 1 and 2 Power supply device 100 in which the
erfindungsgemäße Strombegrenzung verwirklicht ist. Die Stromversorgungsvorrichtung 100 ist beispielsweise ein primär-getaktetes AC/DC-Schaltnetzteil , wobei die Current limitation according to the invention is realized. The power supply device 100 is, for example, a primary clocked AC / DC switching power supply, the
Stromversorgungsvorrichtung auch als DC- oder AC- Schaltnetzteil ausgebildet sein kann. Power supply device can also be designed as a DC or AC switching power supply.
Das primär-getaktete Schaltnetzteil 100 kann primärseitig aus einer Eingangsgleichspannung VIN gespeist werden, die an Eingangsklemmen 101, 102 angelegt und von einem nicht dargestellten Spannungsmesser zur weiteren Verwendung gemessen werden kann. Bei dem beispielhaften AC/DC- Schaltnetzteil 100 kann eine Eingangswechselspannung VINAC über Eingangsklemmen 103, 104 VINAC mit einem primärseitigenThe primary-clocked switching power supply 100 can be fed on the primary side from a DC input voltage V IN, which can be applied to input terminals 101, 102 and measured by a voltmeter (not shown) for further use. In the exemplary AC / DC switching power supply 100, an input AC voltage V INAC can be connected via input terminals 103, 104 V INAC to a primary side
Gleichrichter Dl verbunden sein, wobei die Eingangsklemmen 103, 104 und der Gleichrichter Dl bei einem DC/DC- Schaltnetzteil entfallen können. Die Eingangsspannung VIN wird mit einem Kondensator CI geglättet, der parallel an die Eingangsklemmen 101, 102 angeschlossen ist, und Rectifier Dl can be connected, wherein the input terminals 103, 104 and the rectifier Dl can be omitted in a DC / DC switching power supply. The input voltage V IN is smoothed with a capacitor CI, which is connected in parallel to the input terminals 101, 102, and
anschließend einem Transformator Tri zugeführt. Hierzu ist ein Anschluss einer Primärwicklung des Transformators Tri mit der Eingangsklemme 101 und der andere Anschluss der Primärwicklung des Transformators Tri über einen then fed to a transformer Tri. For this purpose, one connection of a primary winding of the transformer Tri to the input terminal 101 and the other connection of the primary winding of the transformer Tri is via one
Leistungsschalter Sl, der hochfrequent getaktet wird, mit der Eingangsklemme 102 verbunden. Ferner kann ein Circuit breaker Sl, which is clocked at high frequency, connected to the input terminal 102. Furthermore, a
Temperatursensor 150 vorgesehen sein, der die Temperatur der Transformators Tri messen kann. Der Leistungsschalter Sl wird von einer primärseitig angeordneten Temperature sensor 150 can be provided, which can measure the temperature of the transformer Tri. The circuit breaker S1 is arranged on the primary side
Ansteuerungseinrichtung 201 angesteuert, die beispielsweise als Pulsweitenmodulator arbeitet. Die Ansteuereinrichtung 201 ist mit den Eingangsklemmen 101 du 102 verbunden. Das Steuersignal für die Ansteuerungseinrichtung 201 wird von einer sekundärseitig angeordneten Regelungseinrichtung 202 erzeugt und über eine Trennschaltung 106 auf die Control device 201 controlled, which works for example as a pulse width modulator. The control device 201 is connected to the input terminals 101 and 102. The control signal for the control device 201 is provided by a control device 202 arranged on the secondary side generated and via a separation circuit 106 to the
Primärseite des Schaltnetzteils 100 geleitet. Die Primary side of the switching power supply 100 passed. The
Trennschaltung 106 kann ein Optokoppler OC1 sein. Die Isolation circuit 106 may be an optocoupler OC1. The
Trennschaltung 105 und der Transformator Tri sorgen somit für eine galvanische Trennung, d.h. sie trennen das Isolation circuit 105 and transformer Tri thus provide galvanic isolation, i.e. they separate that
Schaltnetzteil 100 somit in eine Primärseite und eine Switched-mode power supply 100 in one primary side and one
Sekundärseite, was symbolisch durch die Strichpunktlinie 105 dargestellt ist. Über die galvanische Trennung wird die Energie des Transformator Tri auf die sekundärseitige Secondary side, which is symbolically represented by the chain line 105. The energy of the transformer Tri is transferred to the secondary side via electrical isolation
Wicklung gegeben und mit einer Diode D10 gleichgerichtet. Wenn gewünscht, kann ein Temperatursensor 151 zur Messung der Temperatur der Diode D10 in der Given winding and rectified with a diode D10. If desired, a temperature sensor 151 for measuring the temperature of the diode D10 in the
Stromversorgungsvorrichtung 100 implementiert sein. Bei der Diode D10 handelt es sich vorzugsweise um eine Power supply device 100 may be implemented. The diode D10 is preferably a
sekundärseitige Gleichrichterdiode. Die vom Kondensator CIO geglättet Spannung wird als Ausgangsspannung V0UT am Ausgang der Stromversorgungsvorrichtung 100 zur Verfügung gestellt. secondary rectifier diode. The voltage smoothed by the capacitor CIO is made available as output voltage V 0U T at the output of the power supply device 100.
Die Regelungseinrichtung 202 erfasst vorzugsweise die The control device 202 preferably detects the
Ausgangsspannung V0UT und den Ausgangsstrom I0UT der Output voltage V 0U T and the output current I 0U T
Stromversorgungseinrichtung 100 und regelt im Normalbetrieb auf eine konstante Ausgangsspannung V0UT· Bereits an dieser Stelle sei erwähnt, dass die Regelungseinrichtung 202 dazu ausgebildet sein kann, aus dem erfassten Ausgangsstrom I0UT die durchschnittliche Strombelastung der Power supply device 100 and regulates to a constant output voltage V 0U T in normal operation. It should already be mentioned at this point that the control device 202 can be designed to determine the average current load of the output current I 0U T from the detected
Stromversorgungsvorrichtung 100 zu ermitteln. To determine power supply device 100.
Beispielsweise kann der Ausgangsstrom I0UT mit einem For example, the output current I 0U T with a
Strommessgerät 142, welches mit der Regelungseinrichtung 202 elektrisch verbunden sein kann, gemessen werden. Current measuring device 142, which can be electrically connected to the control device 202, can be measured.
Vorzugsweise weist die Regelungseinrichtung 202 eine The control device 202 preferably has one
Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung, zum Beispiel den in Fig. 8 gezeigten Mikrocontroller auf, mit dem das Control and / or evaluation device, for example the microcontroller shown in FIG. 8, with which the
Strommessgerät 142 verbunden sein kann. In ähnlicher Weise kann die Ausgangsspannung V0UT mit einem Spannungsmessgerät 141, welches mit der Regelungseinrichtung 202 elektrisch verbunden sein kann, gemessen werden. Vorzugsweise kann zum Beispiel den in Fig. 8 gezeigten Mikrocontroller auch mit dem Spannungsmessgerät 141. Ferner kann ein weiteres Current measuring device 142 can be connected. In a similar way the output voltage V 0U T can be measured with a voltage measuring device 141, which can be electrically connected to the control device 202. For example, the microcontroller shown in FIG. 8 can preferably also be connected to the voltage measuring device 141
Spannungsmessgerät 140, welches ebenfalls mit dem in Fig. 8 gezeigten Mikrocontroller verbunden sein kann, vorgesehen sein, welches die Eingangsspannung VIN misst. Voltage measuring device 140, which can also be connected to the microcontroller shown in FIG. 8, can be provided, which measures the input voltage V IN .
Das Schaltnetzteil 100 kann nach bekannten The switching power supply 100 can according to known
Schaltungsgrundprinzipien realisiert werden, z.B. als Basic circuit principles are implemented, e.g. as
Sperrwandler, Flusswandler, als Halbbrücken- oder Flyback converter, flux converter, as half-bridge or
Vollbrücken- oder Resonanzwandler. Ebenso kann das Full bridge or resonance converter. It can also
Schaltnetzteil 100 mehrere Schaltstufen in Reihenschaltung besitzen. Bekannt ist eine vorgeschaltete PFC-Stufe, die für eine sinusförmige Eingangsstromaufnahme sorgt. Auch weitere Schaltungsgrundkonzepte wie 2-Transistor-Wandler oder eine Parallelschaltung der Schaltstufen als Switching power supply 100 have several switching stages in series connection. An upstream PFC stage is known which ensures a sinusoidal input current consumption. Other basic circuit concepts such as 2-transistor converters or a parallel connection of the switching stages as
interleaved Wandler oder bei hohen Spannungen eine interleaved converter or one at high voltages
Reihenschaltung als Kaskade sind der Fachliteratur zu entnehmen . Series connection as a cascade can be found in the specialist literature.
Fig. 3 zeigt ein galvanisch getrenntes Schaltnetz 100. Dies kann aber auch genauso ein nicht galvanisch getrenntes Schaltnetzteil sein, z.B. ein Tiefsetzer, Hochsetzer oder ein Inverswandler. Fig. 3 shows a galvanically isolated switching power supply 100. However, this can also be a non-galvanically isolated switching power supply, e.g. a step-down converter, step-up converter or an inverse converter.
Der Leistungsschalter S1 ist unabhängig von der verwendeten Schaltertechnologie ein beliebig ein- und ausschaltbarer Halbleiterschalter und kann z.B. als MOSFET oder The circuit breaker S1 is a semiconductor switch that can be switched on and off regardless of the switch technology used and can e.g. as a MOSFET or
Bipolartransistor oder IGBT oder GAN-FET oder SiC-FET realisiert werden. Auch kann die als Rückkoppelelement fungierende Trenneinrichtung 106 sowohl als eigentlicher Optokoppler als auch als magnetischer Koppler realisiert werden. Das Ansteuerung des Leistungsschalters S1 kann z.B. hartschaltend mit Pulsweitenmodulation PWM oder bei Bipolar transistor or IGBT or GAN-FET or SiC-FET can be realized. The separating device 106 functioning as a feedback element can also act as the actual one Optocouplers as well as magnetic couplers can be realized. The circuit breaker S1 can be activated, for example, hard switching with PWM pulse width modulation or
resonanten Wandlertopologien mit Pulsfrequenzmodulation PEM erfolgen . resonant converter topologies with pulse frequency modulation PEM.
Ebenso kann das Schaltnetzteil 100 eine sinusförmige Likewise, the switching power supply 100 can be sinusoidal
Ausgangsspannung erzeugen, wie bei einem Wechselrichter. Hierzu wird z.B. weniger ausgangsseitig geglättet und die Ausgangsspannung sinushalbwellenförmig mit 100/120Hz moduliert und anschließend mit einer sogenannten H-Brücke die Polarität gewechselt. Generate output voltage like an inverter. For this, e.g. less smoothed on the output side and the output voltage is sine-wave modulated with 100 / 120Hz and then the polarity is changed using a so-called H-bridge.
Die Regelung des Schaltnetzteiles 100 kann sowohl analog als auch digital erfolgen. Bei konstanter Eingangsspannung VIN kann die Erfassung der Ausgangsspannung und des The switching power supply 100 can be controlled both analog and digital. With constant input voltage V IN , the detection of the output voltage and the
Ausgangsstroms auch primärseitig erfolgen, mit jedoch deutlich größeren Toleranzen. Das Schaltnetzteil kann vollständig primärseitig geregelt werden. Daher wird in einigen Schaltnetzteilen die Ausgangsspannung Output current also take place on the primary side, but with significantly larger tolerances. The switching power supply can be completely regulated on the primary side. Therefore, in some switching power supplies the output voltage
sekundärseitig erfasst und geregelt, der Strom aber recorded and regulated on the secondary side, but the electricity
primärseitig begrenzt. limited on the primary side.
Bezuggenommen wird nunmehr auf Fig. 4, die insbesondere eine beispielhafte Realisierung der Regelungseinrichtung 202 zeigt. Betrachtet man das Schaltnetzteils 100 aus regelungstechnischer Sicht der Ausgangsgrößen „Konstante Spannung" und „Strombegrenzung", so besteht das Reference is now made to FIG. 4, which shows in particular an exemplary implementation of the control device 202. If the switched-mode power supply 100 is viewed from a control point of view of the output variables “constant voltage” and “current limitation”, this exists
Schaltnetzteil 100 aus einem Leistungspfad, mit dem die Eingangsenergie auf die Ausgangsseite transformiert wird. Ausgangsseitig wird die aktuelle Ausgangsspannung VQUTACT und der aktuelle Ausgangsstrom IQUTACT zum Beispiel mittels desSwitching power supply 100 from a power path with which the input energy is transformed to the output side. On the output side, the current output voltage VQ UTACT and the current output current I QUTACT are, for example, by means of the
Spannungsmessgeräts 141 bzw. des Strommessgeräts 142 gemessen. Diese Signale werden ggf. verstärkt an die sekundärseitige Regelungseinrichtung 202 weitergeleitet.Voltage measuring device 141 or current measuring device 142 measured. These signals are optionally forwarded to the secondary control device 202 in an amplified manner.
Die sekundärseitige Regelungseinrichtung 202 weist The secondary control device 202 has
wenigstens zwei Regler auf, nämlich einen Spannungsregler 302 und einen Stromregler 301. at least two regulators, namely a voltage regulator 302 and a current regulator 301.
Beide Regler 301 und 302 können diskret als sogenannte PI- Regler realisiert werden. Hierzu weist der beispielhafte Stromregler 301 einen Operationsverstärker ICH auf, an dessen nicht-invertierenden Eingang ein Sollwert IOUTLIM und an dessen invertierenden Eingang ein dem aktuellen Ausgangsstrom entsprechendes Spannungssignal anliegt, welches beispielsweise über einen Shuntwiderstand R13 abgegriffen und dann über einen Verstärker ICI2 und einen dazu in Reihe geschalteten Widerstand RI1 an den Both controllers 301 and 302 can be implemented discretely as so-called PI controllers. For this purpose, the exemplary current controller 301 has an operational amplifier ICH, at whose non-inverting input a setpoint IOUTLIM is present and at its inverting input a voltage signal corresponding to the current output current is applied, which is tapped, for example, via a shunt resistor R13 and then via an amplifier ICI2 and one to it Series connected resistor RI1 to the
invertierenden Eingang angelegt wird. Der Ausgang des Operationsverstärkers ICI1 ist über eine Reihenschaltung aus einem Widerstand und RI2 und einen Kondensator CI1 auf den invertierenden Eingang rückgekoppelt. Der beispielhafte Spannungsregler 302 weist einen Operationsverstärker ICV1 auf, an dessen nicht-invertierenden Eingang ein Sollwert IOUTNOM und an dessen invertierenden Eingang eine der aktuellen Ausgangsspannung entsprechende Spannung anliegt, welche beispielsweise über einen an die Ausgangsklemmen der Stromversorgungsvorrichtung 100 angeschlossenen inverting input is applied. The output of the operational amplifier ICI1 is fed back to the inverting input via a series circuit comprising a resistor and RI2 and a capacitor CI1. The exemplary voltage regulator 302 has an operational amplifier ICV1, at whose non-inverting input a setpoint IOUTNOM is present and at its inverting input a voltage corresponding to the current output voltage is present, which voltage is connected, for example, to the output terminals of the power supply device 100
Spannungsteiler abgegriffen und dann über einen Verstärker an den invertierenden Eingang angelegt wird. Der The voltage divider is tapped and then applied to the inverting input via an amplifier. Of the
Spannungsteiler kann zwei Widerstände R11 und R12 Voltage divider can have two resistors R11 and R12
aufweisen. Der Ausgang des Operationsverstärkers ICV1 ist über eine Reihenschaltung aus einem Widerstand R6 und einen Kondensator C3 auf den invertierenden Eingang exhibit. The output of the operational amplifier ICV1 is connected in series from a resistor R6 and a capacitor C3 to the inverting input
rückgekoppelt . Die Ausgangssignale der beiden Regler 302 und 301 werden über eine Dioden Dvi bzw. Du Oder-verknüpft und ggf. über den Optokoppler OC1 auf die primärseitige fed back. The output signals of the two controllers 302 and 301 are linked via a diode D vi or Du OR and, if necessary, via the optocoupler OC1 to the primary side
Ansteuerungseinrichtung 201 des Leistungspfades gegeben. Durch die Oder-Verknüpfung der beiden Ausgangssignale wird erreicht, dass der Regler, der das größere Fehlersignal hat, im gezeichneten Beispiel der Operationsverstärker ICV1 des Spannungsreglers 302 oder der Operationsverstärker ICH des Stromreglers 301 mit der geringeren Ausgangsspannung die Ansteuerungseinrichtung 201 begrenzt bzw. das Control device 201 of the power path given. The OR combination of the two output signals ensures that the controller that has the larger error signal, in the example shown, the operational amplifier ICV1 of the voltage regulator 302 or the operational amplifier ICH of the current controller 301 with the lower output voltage limits the control device 201 or that
Tastverhältnis reduziert. Duty cycle reduced.
Ein Sollwert VOUTNOM für den Spannungsregler 302 und ein der Strombegrenzung dienender Sollwert IOUTLIM für den Stromregler 201 können zum Beispiel mittels eines A setpoint VOUTNOM for the voltage regulator 302 and a setpoint IOUTLIM serving for the current limitation for the current regulator 201 can, for example, by means of a
einstellbaren Spannungsteilers vorgegeben werden. Ein geeigneter beispielhafter Spannungsteiler ist in Fig. 5 gezeigt. Der Spannungsteiler kann durch eine adjustable voltage divider can be specified. A suitable exemplary voltage divider is shown in FIG. 5. The voltage divider can be replaced by a
Reihenschaltung aus Widerständen, beispielsweise den Series connection of resistors, such as the
Widerständen RV10, RV11 und einem Potentiometer RV12 und einer dazu parallelgeschalteten Reihenschaltung aus Resistors RV10, RV11 and a potentiometer RV12 and a series circuit connected in parallel
beispielsweise einem Widerstand RI10, einem Widerstand Rill und einem Potentiometer RI12 gebildet werden. Der Sollwert VOUTNOM kann mit einem Potentiometer RV12 eingestellt werden, während die Strombegrenzung, d.h. der Sollwert IOUTLIM intern mit einem Trimmpotentiometer RI12 For example, a resistor RI10, a resistor Rill and a potentiometer RI12 can be formed. The setpoint VOUTNOM can be set with a potentiometer RV12, while the current limitation, i.e. the setpoint IOUTLIM internally with a trim potentiometer RI12
abgeglichen werden kann, um Toleranzen der Strommessung auszugleichen. Angemerkt sei, dass der in Fig. 5 gezeigte Spannungsregler Bestandteil der Regelungseinrichtung 202 sein kann. can be adjusted to compensate for tolerances in the current measurement. It should be noted that the voltage regulator shown in FIG. 5 can be part of the control device 202.
Ebenso ist als einfachste Möglichkeit eine feste Likewise, the easiest option is a fixed one
Einstellung der Sollwerte mit festen Widerständen möglich. Auch eine Sollwertvorgabe aus Zeitgliedern oder einem Setpoints can be set with fixed resistors. Also a setpoint specification from timers or one
Prozessor ist denkbar, um z.B. Kurzzeitstromüberhöhungen für schwere Lasten, wie z.B. für Motoren mit hohen Processor is conceivable to e.g. Short-time current increases for heavy loads, such as for engines with high
Anlaufströmen, zu ermöglichen. Starting currents to enable.
Die Strombegrenzung der Regelungseinrichtung 202 und insbesondere des Stromreglers 302 wird derart modifiziert, dass zum Beispiel bei einem ausgangsseitigen Kurzschluss zum Beispiel in einer Zuleitung oder einem der Verbraucher, beispielsweise der Verbraucher RI in Fig. 2, beispielsweise die Schutzeinrichtung Fl vorzugsweise schnell und The current limitation of the control device 202 and in particular of the current controller 302 is modified such that, for example, in the event of a short-circuit on the output side, for example in a supply line or in one of the consumers, for example the consumer RI in FIG. 2, for example the protective device Fl is preferably fast and
zuverlässig magnetisch und thermisch ausgelöst werden. Die Schutzeinrichtung Fl kann ein Leitungsschutzschalter mit magnetischem und thermischem Auslösemechanismus oder eine magnetisch auslösende Sicherung und eine davon getrennte thermisch auslösende Schmelzsicherung sein. Die can be reliably triggered magnetically and thermally. The protective device Fl can be a line circuit breaker with a magnetic and thermal release mechanism or a magnetic release fuse and a separate thermal release fuse. The
Regelungseinrichtung 202 ist dazu ausgebildet, kurzzeitig einen Ausgangsstrom IOUT, der deutlich über dem Nennstrom INOM liegt, bereitzustellen. Hiervon bleibt die eigentliche Regelung i.A. unverändert. Die Sollwertvorgabe IOUTLIM wird so verändert, dass der bereitgestellte Strom ILIM für eine bestimmte Zeit deutlich erhöht ist. Wird dieser über dem Nennstrom liegende Strom tatsächlich benötigt, so wird zur Verhinderung der Überlastung von Verbrauchern und Control device 202 is designed to briefly provide an output current IOUT that is clearly above the nominal current INOM. Of this, the actual regulation generally remains. unchanged. The setpoint specification IOUTLIM is changed so that the current ILIM provided is significantly increased for a certain time. If this current, which is above the nominal current, is actually required, it is used to prevent overloading of consumers and
Verdrahtung der maximal bereitgestellte Strom ILIM in Wiring the maximum provided current ILIM in
Abhängigkeit einer geeigneten Strombegrenzungskennlinie beispielsweise nach Ablauf von bestimmten Zeiten Schritt für Schritt in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und/oder der Eingangsspannung (Vin) und/oder der Temperatur wenigstens eines Bauteils Tri, D10 der Dependency of a suitable current limiting characteristic, for example after expiry of certain times, step by step depending on the ambient temperature and / or the input voltage (Vin) and / or the temperature of at least one component Tri, D10
Stromversorgungseinrichtung und/oder der durchschnittlichen Strombelastung der Stromversorgungseinrichtung abgesenkt. Hierdurch kann die Stromversorgungsvorrichtung flexible auf die Umgebungstemperatur und/oder die aktuelle Eingangsspannung und/oder Bauteiltemperaturen und/oder die durchschnittliche Strombelastung reagieren, um Power supply device and / or the average current load of the power supply device lowered. As a result, the power supply device can be flexible the ambient temperature and / or the current input voltage and / or component temperatures and / or the average current load react to
Beschädigungen der Stromversorgungsvorrichtung und Damage to the power supply device and
angeschlossener Verbraucher zu verhindern. prevent connected consumers.
Eine beispielhafte Strombegrenzungskennlinie mit An exemplary current limiting characteristic with
treppenförmigem Verlauf, die die Regelungseinrichtung 202 bzw. der Stromregler 301 zur Ausgangstrombegrenzung berücksichtigen kann, ist in Fig. 6 dargestellt. Andere Strombegrenzungskennlinien, die einen Abschnitt mit negativer Steigung, der sich über eine einstellbare Step-like course, which the control device 202 or the current controller 301 can take into account for limiting the output current, is shown in FIG. 6. Other current limiting characteristics that have a section with a negative slope that can be adjusted
GesamtZeitdauer, zum Beispiel von tLl bis tL3, erstreckt, aufweisen, können der Regelungseinrichtung 202 The total duration, for example from tLl to tL3, may have the control device 202
bereitgestellt werden. Angemerkt ist, dass der Abschnitt mit negativer Steigung derart verläuft, dass ein erster Strombegrenzungswert IL1 zeit- und wertkontinuierlich oder zeitkontinuierlich und wertdiskret bis zu einem zweiten Strombegrenzungswert IMAX über die einstellbare to be provided. It is noted that the section with a negative slope runs in such a way that a first current limit value IL1 is continuous in time and value or continuous in time and is discreet in value up to a second current limit value IMAX above the adjustable one
GesamtZeitdauer abgesenkt wird. Total time is reduced.
Angenommen sei, dass zum Zeitpunkt tO ein erhöhter Assume that at time tO there is an increased
Strombedarf durch z.B. eine Störung auftritt. Die Electricity requirements e.g. a malfunction occurs. The
Strombegrenzung des Stromreglers 301, d.h. der Current limitation of current regulator 301, i.e. of the
bereitgestellte Strom ILIM, ist auf einen wesentlich über dem Nennstrom INOM liegenden Wert IL1 eingestellt. Zum Zeitpunkt tLl wird der zur Verfügung gestellte Strom auf einen Wert IL2 abgesenkt. Dies wiederholt sich zumindest nach einer weiteren Zeitdauer. Zum Zeitpunkt tL2 wird der zur Verfügung gestellte Strom auf den Wert IL3 abgesenkt und zum Zeitpunkt tL3 wird der Strom weiter auf den Wert IMAX eingestellt. Die Stromversorgungseinrichtung 100 kann eine Schnittstelle 160 aufweisen, über die ein erster Strombegrenzungswert für den Strom IL1 und zweite provided current ILIM, is set to a value IL1 which is significantly higher than the nominal current INOM. At time tLl, the current made available is reduced to a value IL2. This is repeated at least after a further period of time. At time tL2, the current made available is reduced to the value IL3 and at time tL3, the current is further set to the value IMAX. The power supply device 100 can have an interface 160, via which a first Current limit value for the current IL1 and second
Strombegrenzungswert für den Strom IMAY sowie mehrere diskrete unterschiedliche Strombegrenzungswerte für die beispielhaften Ströme IL2 und IL3, die zwischen dem ersten und zweiten Strombegrenzungswerten liegen, und mehrere Zeitdauern tLl, tL2 und tL3 die jeweils die zeitliche Dauer des ersten und zweiten Strombegrenzungswertes und der mehreren diskreten unterschiedlichen Strombegrenzungswerte definieren, extern eingebbar sind. Die diskreten Current limit value for the current I MAY and several discrete different current limit values for the exemplary currents IL2 and IL3 , which lie between the first and second current limit values, and several time periods tLl, tL2 and tL3, each of which is the time duration of the first and second current limit values and the several discrete ones define different current limit values, can be entered externally. The discrete
Strombegrenzungswerte IL1, 112, IL3, die als Sollwerte für den Stromregler 301 fungieren, können zum Beispiel auch über Potentiometer oder Widerstände fest eingestellt werden, wie dies beispielhaft in den Figuren 5 und 7 gezeigt ist. Die Zeitpunkte tLl, tL2 und tL3, zu denen die Sollwerte abgesenkt werden, können optional durch Current limiting values IL1, 112, IL3, which act as setpoints for the current regulator 301, can also be set, for example, via potentiometers or resistors, as is shown by way of example in FIGS. 5 and 7. The times tLl, tL2 and tL3, at which the setpoints are lowered, can be optionally through
entsprechende Zeitglieder (nicht dargestellt) fest corresponding timers (not shown)
eingestellt werden. Unter Ansprechen auf diese Parameter kann die Stromversorgungsvorrichtung 100 den Ausgangsstrom entsprechend der in Fig. 6 beispielhaft gezeigten can be set. In response to these parameters, the power supply device 100 can output the current corresponding to that shown by way of example in FIG. 6
Strombegrenzungskennlinie absenken . Reduce the current limiting characteristic.
Damit z.B. Leitungsschutzschalter zuverlässig schnell magnetisch ausgelöst werden können, wird z.B. die erste Strombegrenzung IL1 je nach Charakteristik auf den 5-10- fachen Nennstrom des Leitungsschutzschalters eingestellt, und zwar für eine zeitliche Dauer von ca. 5-15ms. Danach wird der bereitgestellte Strom auf den niedrigeren So that e.g. Miniature circuit breakers can be reliably and quickly triggered magnetically, e.g. Depending on the characteristics, the first current limit IL1 is set to 5-10 times the rated current of the circuit breaker, for a period of approx. 5-15ms. After that, the electricity provided is reduced to the lower
Stromwert IL2 begrenzt, um z.B. eine flinke Sicherung innerhalb von ca. 20ms auszulösen. In einer weiteren Stufe wird der bereitgestellte Strom auf den noch niedrigeren Stromwert IL3 begrenzt, um z.B. eine träge Sicherung auszulösen. Danach, zum Beispiel nach der Zeitdauer tL3, kann dann der Strom auf den üblichen maximalen Ausgangsstrom IMAX oder z.B. auch auf einen Strom begrenzt werden, um z.B. das Starten von schwierigen Lasten oder z.B. das schnelle Laden von (Speicher-) Kondensatoren zu unterstützen . Current value IL2 limited, for example to trigger a quick fuse within approx. 20ms. In a further stage, the current provided is limited to the even lower current value IL3, for example to trigger a slow fuse. Then, for example after the time period tL3, the current can then reach the usual maximum Output current IMAX or, for example, can also be limited to a current, for example to support the starting of difficult loads or the rapid charging of (storage) capacitors.
Die Auslösezeiten können den Datenblättern oder The trigger times can be found in the data sheets or
Normenreihen entnommen werden: Die Leitungsschutzschalter sind in der Normenreihe EN 60898, die Schmelzsicherungen in der EN60127 spezifiziert. The series of standards are specified: The miniature circuit breakers are specified in the EN 60898 series, the fuses in EN60127.
Die Bauteile einer Stromversorgung sind üblicherweise auf den Nennausgangsstrom bei maximaler Umgebungstemperatur dauerhaft ausgelegt und können höhere Spitzenströme The components of a power supply are usually permanently designed for the nominal output current at maximum ambient temperature and can handle higher peak currents
liefern. Hierbei spielt z.B. eine Rolle, welchen deliver. Here, e.g. a role which
Ausgangsstrom die Stromversorgung vor dem erhöhten Output current the power supply before the increased
Strombedarf lieferte, oder bei welcher Umgebungstemperatur TA die Stromversorgung betrieben wird, oder auch wie niederohmig der jeweilige Kurzschluss ist. Bei sehr Delivered current demand, or at which ambient temperature TA the power supply is operated, or also how low-resistance the respective short circuit is. At very
niederohmigem Kurzschluss mit einer sehr geringen low impedance short circuit with a very low
Ausgangsspannung VOUT setzt die Stromversorgungsvorrichtung insbesondere auf der Primärseite eine geringere Leistung im Vergleich zu einem hochohmigerem Kurzschluss mit höherer Ausgangsspannung VOUT um. Der Widerstand im Kurzschlussfall wird maßgeblich bestimmt von den Zuleitungswiderständen. Output voltage VOUT converts the power supply device, in particular on the primary side, to a lower power compared to a higher-impedance short circuit with a higher output voltage VOUT. The resistance in the event of a short circuit is largely determined by the lead resistance.
Ebenso kann die Eingangsspannung berücksichtigt werden. Insbesondere bei DC/DC-Wandlern mit niedriger The input voltage can also be taken into account. Especially with DC / DC converters with lower
Eingangsspannung kann sich bei höherer Ausgangsspannung, z.B. hochohmigem Kurzschluss, eine deutlich höhere Input voltage can change with higher output voltage, e.g. high impedance short circuit, a significantly higher one
Stromaufnahme ergeben. Diese führt aufgrund des Current consumption result. This leads due to the
Zuleitungswiderstandes zu einem Absinken der Lead resistance to a decrease in
Eingangsspannung und in Folge zu einer noch höheren Input voltage and subsequently to an even higher one
Eingangsstromaufnahme . Der bereitgestellte Ausgangsstrom ILIM kann beeinflusst werden durch z.B. Umgebungstemperatur TA, Input current consumption. The provided output current ILIM can be influenced by e.g. ambient temperature TA,
Bauteiletemperaturen TC, verbleibende Ausgangsspannung VOUTLIM, Historie des Ausgangsstromes IOUTHIST, die Component temperatures TC, remaining output voltage VOUTLIM, history of the output current IOUTHIST, the
insbesondere durch die durchschnittliche Strombelastung der Stromversorgungsvorrichtung gegeben ist, oder der is given in particular by the average current load of the power supply device, or the
Eingangsspannung VIN. Input voltage V IN .
Die Begrenzungsgrößen können hierbei beliebig mehrfach Vorkommen und durch z.B. mehrere Temperaturfühler 150 bis 152 mit unterschiedlichen Gewichtungen erfasst werden. Auch kann je nach Schaltungskonzept eine Berücksichtigung weiterer Parameter erforderlich sein. The limit values can occur multiple times and by e.g. several temperature sensors 150 to 152 with different weightings are detected. Depending on the circuit concept, it may also be necessary to take additional parameters into account.
Die nachfolgenden prinzipiellen Schaltungseinrichtungen, die in den Figuren 7 und 8 beispielhaft dargestellt sind, geben eine entsprechende Ansteuerung zur Erzeugung des Stromgrenzwertes IOUTLIM, der als Sollwert an den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers ICH angelegt wird, wieder. Mit anderen Worten: Die in den The following basic circuit devices, which are shown by way of example in FIGS. 7 and 8, represent a corresponding control for generating the current limit value IOUTLIM, which is applied as a setpoint to the non-inverting input of the operational amplifier ICH. In other words, those in the
Figuren 7 und 8 gezeigten Schaltungseinrichtungen 500 und 600 sind jeweils dazu ausgebildet, die beispielhaft in Fig. 6 gezeigte Strombegrenzungskennlinie zu erzeugen. Angemerkt sei noch, dass die Schaltungseinrichtungen 500 und 600 in der Stromversorgungsvorrichtung implementiert sind und Bestandteil der Regelungseinrichtung 202 oder des Reglers 301 sein können. FIGS. 7 and 8 circuit devices 500 and 600 are each designed to generate the current limiting characteristic shown by way of example in FIG. 6. It should also be noted that the circuit devices 500 and 600 are implemented in the power supply device and can be part of the control device 202 or the controller 301.
In dem ersten in Fig. 7 gezeigten Beispiel wird eine analoge Lösung einer Schaltungseinrichtung 500 zur In the first example shown in FIG. 7, an analog solution of a circuit device 500 is used
Bereitstellung eines Stromgrenzwertes IOUTLIM dargestellt. Der Maximalwert der Strombegrenzung wird mit einem Potenziometer RI12 eingestellt. Von diesem Maximalwert werden mit einem Subtrahierer IC401 einzelne verstärkte und gewichtete Sensorgrößen, die von Sensorschaltungen 400 bis 402 bereitgestellt werden, subtrahiert, wodurch der Provision of a current limit value IOUTLIM shown. The maximum value of the current limit is with a Potentiometer RI12 set. Individual amplified and weighted sensor sizes, which are provided by sensor circuits 400 to 402, are subtracted from this maximum value with a subtractor IC401, whereby the
Stromgrenzwert sinkt. Die einzelnen Stromüberhöhungen werden z.B. von den Sensorschaltungen 400 bis 402 Current limit drops. The individual current increases are e.g. from sensor circuits 400 to 402
generiert. Hierbei sind die Stromgrenzwerte und Zeiten wieder z.B. über Potenziometer einstellbar. In der generated. The current limit values and times are again e.g. adjustable via potentiometer. In the
Sensorschaltung 401 können z.B. verstärkte Sensor circuit 401 can e.g. reinforced
Temperaturmesssignale für die vom Temperatursensor 152 gemessene Umgebungstemperatur oder die vom Temperature measurement signals for the ambient temperature measured by the temperature sensor 152 or that of
Temperartursensor 150 und/oder 151 gemessene Temperature sensor 150 and / or 151 measured
Bauteiletemperaturen das Ausgangssignal beeinflussen. Component temperatures influence the output signal.
Weitere Sensoren z.B. zur Berücksichtigung der Other sensors e.g. to take into account the
Eingangsspannung oder der durchschnittlichen Strombelastung sind in den Sensorschaltung 400 und 402 angedeutet. Input voltage or the average current load are indicated in the sensor circuits 400 and 402.
Alternativ kann die in Fig. 7 gezeigte eine Alternatively, the one shown in FIG. 7 may be used
Schaltungseinrichtung zur Bereitstellung eines Circuit device for providing a
Strombegrenzungswerts IOUTLIM anstelle eines Subtrahierers einen Addierer verwenden. Wird der normale Grenzwert der Strombegrenzung IMAX erreicht, wird der einstellbare Current limit value IOUTLIM use an adder instead of a subtractor. If the normal limit of the current limit IMAX is reached, the adjustable one
Grenzwert für eine einstellbare Zeit erhöht. Werden wieder mehrere Sensor-Schaltungsblöcke parallelgeschaltet, können mehrere Stromgrenzwerte und Zeiten dazu eingestellt werden, wie dies durch die Eingangssignale des Schaltungsblocks 400 angedeutet ist. Limit for an adjustable time increased. If several sensor circuit blocks are again connected in parallel, several current limit values and times can be set, as indicated by the input signals of the circuit block 400.
Da jedoch die diskret aufgebaute analoge However, since the discrete analog
Schaltungseinrichtung 500 zur Stromgrenzwerteinstellung sehr komplex werden kann, kann eine digitale Lösung einer Schaltungseinrichtung mit einem Mikroprozessor optional oder zusätzlich verwendet werden, die in Fig. 8 dargestellt und mit Bezugszeichen 600 versehen ist. Circuit device 500 for setting the current limit value can become very complex, a digital solution of a circuit device with a microprocessor can optionally or additionally be used, which is shown in FIG. 8 and is provided with reference number 600.
Ein Mikroprozessor oder Mikrocontroller m<3, der ggf. auch das Schaltnetzteil 100 regelt, erfasst die elektrischen Parameter des Schaltnetzteils 100, wie z.B. die aktuelle Ausgangsspannung VOUTACT oder den aktuellen Ausgangsstrom IOUTACT, die beispielsweise vom Spannungsmessgerät 141 bzw. vom Strommessgerät 142 gemessen werden. Ebenso kann der Mikrocontroller pC Sensordaten wie z.B. die zuvor genannten Temperaturen der Umgebung und/oder Bauteile der A microprocessor or microcontroller m <3, which may also regulate the switching power supply 100, detects the electrical parameters of the switching power supply 100, such as the current output voltage VOUTACT or the current output current IOUTACT, which are measured, for example, by the voltage measuring device 141 or by the current measuring device 142. The microcontroller can also process pC sensor data such as the aforementioned temperatures of the environment and / or components of the
Stromversorgungsvorrichtung 100 berücksichtigen, die beispielsweise mittels der Temperatursensoren 150 bis 152 gemessen werden. Für eine komfortable Eingabe der fester Grenzwerte wie Stromüberhöhungsgrenzen und Zeitdauern z.B. über einen PC oder ein Smartphone, kann die Take into account the power supply device 100, which are measured, for example, by means of the temperature sensors 150 to 152. For a comfortable entry of the fixed limit values such as current surge limits and time periods e.g. via a PC or a smartphone, the
Stromversorgungsvorrichtung 100 bzw. der pC über eine beliebige Schnittstelle, zum Beispiel die Schnittstelle 160 verfügen . Power supply device 100 or the PC have any interface, for example the interface 160.
Der pC der Schaltungseinrichtung 600 kann dazu ausgebildet sein, zum Beispiel die durchschnittliche Stromauslastung unter Ansprechen auf den erfassten Ausgangsstrom I0UT ZU ermitteln und unter Berücksichtigung der The pC of the circuit device 600 can be designed to determine, for example, the average current utilization in response to the detected output current I 0UT Z U and taking into account the
Umgebungstemperatur und/oder von Bauteiletemperaturen und/oder der Eingangsspannung und/oder der ermittelten durchschnittlichen Stromauslastung sowie weiterer Größen jeweils eine maximale Impulsdauer tLi, tL2, tL3 für eine Ambient temperature and / or component temperatures and / or the input voltage and / or the determined average current load and further variables each have a maximum pulse duration t Li , t L2, t L3 for one
Stromüberhöhung bzw. für jeden Strombegrenzungswert ILi,Current increase or for each current limit value I Li ,
IL2, IL3 berechnen, wobei auch die Strombegrenzungswerte ILi, IL2, IL3 in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur Calculate I L2 , I L 3, the current limit values I Li , I L2 , I L 3 also depending on the ambient temperature
und/oder von Bauteiletemperaturen und/oder der and / or component temperatures and / or the
Eingangsspannung und/oder der ermittelten Input voltage and / or the determined
durchschnittlichen Stromauslastung sowie weiterer Größen vom Mikrocontroller berechnet werden können. Mit anderen Worten: Der Mikrocontroller kann dazu ausgebildet sein, die Strombegrenzungskennlinie, die beispielhaft in Fig. 6 gezeigt ist, vollständig zu berechnen. average power utilization and other sizes can be calculated by the microcontroller. In other words: the microcontroller can be designed to fully calculate the current limiting characteristic curve, which is shown by way of example in FIG. 6.
Der Benutzer kann alternativ entsprechend dem The user can alternatively according to the
Anlagenaufbau, wie der Verdrahtung und den jeweiligen Plant structure, such as the wiring and the respective
Sicherungscharakteristiken, die beispielhaft in Fig. 6 gezeigte Strombegrenzungskennlinie definieren, indem Fuse characteristics that exemplify the current limiting characteristic shown in FIG. 6 by
Stromhöhen bzw. Strombegrenzungswerte und deren Current levels or current limit values and their
Maximalzeiten, d.h. Impulsdauern, beispielsweise über die Schnittstelle 160 vorgeben werden. In diesem Fall erzeugt der Mikrocontroller die beispielsweise in Fig. 6 gezeigte Strombegrenzungskennlinie unter Ansprechen auf die Maximum times, i.e. Pulse durations, for example, can be specified via the interface 160. In this case, the microcontroller generates the current limiting characteristic shown in FIG. 6 in response to the
vorgegebenen Werte. Hierbei kann der Mikrocontroller zum Beispiel unter Ausführung einer Firmware und unter given values. Here, the microcontroller can, for example, execute firmware and under
Berücksichtigung der angegebenen Umgebungstemperatur prüfen, dass die Stromversorgungsvorrichtung nicht Taking into account the specified ambient temperature, check that the power supply device is not
wesentlich, z.B. maximal 10%, mehr belastet wird als die Nenndaten . essential, e.g. maximum 10%, more is charged than the nominal data.
Im Betrieb der Stromversorgungsvorrichtung 100 kann der pC der Schaltungseinrichtung 600 oder eine separate Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung z.B. die Bauteiletemperaturen und/oder Eingangsspannungshöhe und/oder Umgebungstemperatur und/oder durchschnittliche Strombelastung überwachen und rechtzeitig die Stromüberhöhungsdauer begrenzen, so dass bei Erreichen eines Grenzwertes die In operation of the power supply device 100, the pC of the circuit device 600 or a separate control and / or evaluation device can e.g. monitor the component temperatures and / or the input voltage level and / or the ambient temperature and / or the average current load and limit the duration of the current surge in good time so that when a limit value is reached the
Stromversorgungsvorrichtung 100 entsprechend niedrigere Stromimpulse abgeben kann. Hierbei berücksichtigt die Power supply device 100 can deliver correspondingly lower current pulses. The
Firmware z.B. die Wärmekapazität der Bauteile oder eine Charakteristik der stromabhängigen Verluste. In der Praxis werden die Strombegrenzungswerte, z.B. die diskreten Sollwerte ILi, IL2, IL3 und IMAX die dazugehörenden Zeitdauern, die zusammen die Strombegrenzungskennlinie definieren, fortlaufend während des Betriebs der Firmware eg the thermal capacity of the components or a characteristic of the current-dependent losses. In practice, the current limiting values, for example the discrete setpoints I Li , I L2 , I L 3 and I MAX, the associated time periods, which together define the current limiting characteristic, continuously during the operation of the
Stromversorgungsvorrichtung 100 gemessen. Für den Fall, dass zusätzlich feste Sollwerte für die Power supply device 100 measured. In the event that additional fixed setpoints for the
Strombegrenzungswerte und deren Impulsdauern eingestellt bzw. eingegeben worden sind, werden die fest eingestellten Sollwerte von der Regelungseinrichtung 202 bzw. vom Current limit values and their pulse durations have been set or entered, the fixed setpoints are set by the control device 202 or
Stromregler 301 berücksichtigt, solange zum Beispiel der Mikrocontroller der Schaltungseinrichtung 600 keinen kritischen Betriebszustand erkannt hat. In diesem Fall würde der Mikrocontroller die berechnete Current controller 301 is taken into account as long as, for example, the microcontroller of circuit device 600 has not recognized a critical operating state. In this case, the microcontroller would calculate the
Strombegrenzungskennlinie berücksichtigen, um Take current limiting characteristic into account
Beschädigungen insbesondere der Stromversorgungsvorrichtung 100 zu verhindern. Ein kritischer Betriebszustand wird zum Beispiel erkannt, wenn die aktuell gemessene To prevent damage to the power supply device 100 in particular. A critical operating state is recognized, for example, when the currently measured
Umgebungstemperatur oder eine aktuell gemessene Ambient temperature or a currently measured
Bauteiletemperatur einen kritischen Wert übersteigen, was beispielsweise vom Mikrocontroller der Component temperature exceed a critical value, which is for example from the microcontroller
Schaltungseinrichtung 600 oder einer separaten Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung festgestellt werden kann. Die kritischen Werte, das sind beispielsweise Maximalwerte für Umgebungstemperaturen, Bauteiletemperaturen, die Circuit device 600 or a separate control and / or evaluation device can be determined. The critical values are, for example, maximum values for ambient temperatures, component temperatures, the
durchschnittliche Strombelastung, können in einem Speicher der Stromversorgungsvorrichtung 100, auf den zum Beispiel der Mikrocontroller der Schaltungseinrichtung 600 oder eine separate Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung zugreifen kann, gespeichert werden. Average current load can be stored in a memory of the power supply device 100, which can be accessed, for example, by the microcontroller of the circuit device 600 or a separate control and / or evaluation device.
Die Charakteristik der stromabhängigen Verluste ist z.B. an Dioden in erster Näherung bei konstantem Spannungsabfall linear der Strombelastung. An Widerständen steigen die Verluste quadratisch mit dem Strom. Bei Induktivitäten wie Transformatoren oder Spulen steigen die Verluste bei relativ hoher Aussteuerung mit dritter Potenz. Die The characteristic of the current-dependent losses, for example on diodes, is linear to the current load in a first approximation with a constant voltage drop. The resistances rise Losses squared with the current. In the case of inductors such as transformers or coils, the losses increase at a relatively high level with third power. The
Wärmekapazität steigt üblicherweise mit der Bauteilegröße, jedoch ist hier die Geschwindigkeit der Wärmeabfuhr z.B. innerhalb von Halbleitergehäusen zu berücksichtigen. Heat capacity usually increases with the size of the component, but here the speed of heat dissipation is e.g. to be taken into account within semiconductor packages.
Aufgrund der Komplexität sind relativ umfangreiche Daten z.B. durch Messungen oder Simulation zu ermitteln, die im Berechnungsprogramm für die Stromgrenzwerte als Gleichungen oder Tabellen hinterlegt werden können. Due to the complexity, relatively extensive data is e.g. to be determined by measurements or simulation, which can be stored in the calculation program for the current limit values as equations or tables.
Ebenso kann der Mikrocontroller unter Ausführung der Likewise, the microcontroller can execute the
Firmware im Betrieb die jeweiligen Temperaturen, das sind beispielsweise die Temperaturen der Bauteile Tri und D10 sowie der Umgebung messen und diese speichern. Die so gewonnenen Daten kann dann die Firmware bzw. der Firmware during operation measures the respective temperatures, for example the temperatures of the components Tri and D10 and the environment and save them. The data obtained in this way can then be firmware or
Mikrocontroller selbstständig bei Berechnung der Microcontroller independently when calculating the
Strombegrenzungswerte und/oder der dazugehörenden Current limit values and / or the associated
Impulsdauern berücksichtigen. Take pulse durations into account.
Einige der Aspekte der Erfindung werden nachfolgend zusammengefasst . Some of the aspects of the invention are summarized below.
Es ist eine beispielhaft in Fig. 3 gezeigte It is one shown by way of example in FIG. 3
Stromversorgungsvorrichtung 100 zur geregelten Power supply device 100 for regulated
Energieversorgung wenigstens eines elektrischen Energy supply of at least one electrical
Verbrauchers Rl-RN vorgesehen, die folgende Merkmale aufweisen kann: Consumer Rl-RN provided, which can have the following features:
eine Einrichtung Tri zur Umwandlung einer Eingangsspannunga device Tri for converting an input voltage
Vin in eine Ausgangsspannung Vout, Vin into an output voltage Vout,
eine beispielhaft in Fig. 7 und 8 gezeigte one shown by way of example in FIGS. 7 and 8
Schaltungseinrichtung 500 bzw. 600, die zum Bereitstellen eines ersten Strombegrenzungswertes 111 ausgebildet ist, und Circuit device 500 or 600, which is designed to provide a first current limiting value 111, and
eine Regelungseinrichtung 202, die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit des den von der Schaltungseinrichtung 500 oder 600 bereitgestellten ersten Strombegrenzungswerts den von der Stromversorgungsvorrichtung lieferbaren Ausgangsstrom für eine Zeitdauer tLl auf den ersten Strombegrenzungswert IL1 zu begrenzen, a control device 202, which is designed to limit the output current that can be supplied by the power supply device to the first current limit value IL1 for a period of time tL1 as a function of the first current limit value provided by the circuit device 500 or 600,
wobei die Stromversorgungsvorrichtung 100 dazu ausgebildet ist, die Umgebungstemperatur und/oder die Eingangsspannung Vin und/oder die Temperatur wenigstens eines Bauteils TRI, D10 der Stromversorgungsvorrichtung zu erfassen und/oder die durchschnittliche Strombelastung der wherein the power supply device 100 is configured to detect the ambient temperature and / or the input voltage Vin and / or the temperature of at least one component TRI, D10 of the power supply device and / or the average current load of the
Stromversorgungsvorrichtung zu ermitteln, To determine power supply device
wobei die Schaltungseinrichtung 500 oder 600 ferner dazu ausgebildet ist, den ersten Strombegrenzungswert IL1 zeit- und wertkontinuierlich oder zeitkontinuierlich und wherein the circuit device 500 or 600 is further configured to change the first current limiting value IL1 continuously and value-continuously or time-continuously and
wertdiskret bis zu einem zweiten Strombegrenzungswert IMAX insbesondere während einer vorzugsweise einstellbaren value-discrete up to a second current limit value IMAX, especially during a preferably adjustable one
GesamtZeitdauer von tLi bis tL3 abzusenken, wobei die Decrease the total time from t Li to tL3, the
Regelungseinrichtung 202 ferner dazu ausgebildet ist, unter Ansprechen auf die von der Schaltungseinrichtung 500 oder 600 bereitgestellten Strombegrenzungswerte den von der Stromversorgungsvorrichtung bereitgestellten Ausgangsstrom zeit- und wertkontinuierlich oder zeitkontinuierlich und wertdiskret in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und/oder der Eingangsspannung (Vin) und/oder der Temperatur wenigstens eines Bauteils Tri, D10 der Control device 202 is further configured, in response to the current limiting values provided by the circuit device 500 or 600, the output current provided by the power supply device continuously or value continuously or time continuously and value-discretely depending on the ambient temperature and / or the input voltage (Vin) and / or Temperature of at least one component Tri, D10
Stromversorgungseinrichtung und/oder der durchschnittlichen Strombelastung der Stromversorgungseinrichtung vom ersten Strombegrenzungswert IL1 bis zum zweiten Power supply device and / or the average current load of the power supply device from the first current limit value IL1 to the second
Strombegrenzungswert IMAX abzusenken, beispielsweise während einer GesamtZeitdauer von tLi bis tL3 abzusenken. Angemerkt sei, dass die Schaltungseinrichtung 500 oder 600 Bestandteil der Regelungseinrichtung 202 sein kann. To lower the current limit value IMAX, for example during a total time period from t Li to t L 3. It should be noted that the circuit device 500 or 600 can be part of the control device 202.
Die Umgebungstemperatur kann durch einen Temperatursensor 152 beispielsweise kontinuierlich oder zu diskreten The ambient temperature can be continuously or too discrete by a temperature sensor 152, for example
Zeitpunkten gemessen werden, während beispielsweise die Temperatur des Transformators Tri durch einen Points of time are measured while, for example, the temperature of the transformer Tri by a
Temperatursensor 150 und/oder die Temperatur der Diode D10 durch einen Temperatursensor 151 beispielsweise Temperature sensor 150 and / or the temperature of diode D10 by a temperature sensor 151, for example
kontinuierlich oder zu diskreten Zeitpunkten gemessen werden kann. Auch die Temperatur der übrigen elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente bzw. Bauteile der Stromversorgungsvorrichtung können entsprechend ermittelt und mitberücksichtigt werden. Ferner kann in der can be measured continuously or at discrete times. The temperature of the other electrical and / or electronic components or components of the power supply device can also be determined accordingly and taken into account. Furthermore, in the
Stromversorgungsvorrichtung ein Spannungsmesser (nicht dargestellt) zum Messen der Eingangsspannung und eine Einrichtung zum Ermitteln der durchschnittlichen Power supply device, a voltmeter (not shown) for measuring the input voltage and a device for determining the average
Strombelastung vorgesehen sein. Hierzu kann beispielsweise mittels eines Shuntwiderstands R13 eine dem Ausgangsstrom proportionale Spannung gemessen werden, wobei Current load may be provided. For this purpose, a voltage proportional to the output current can be measured, for example by means of a shunt resistor R13
beispielsweise ein Mikrocontroller, zum Beispiel der for example a microcontroller, for example the
Mikrocontroller der Schaltungseinrichtung 600, in Microcontroller of the circuit device 600, in
Abhängigkeit von der gemessenen Spannung die Dependence on the measured voltage
durchschnittliche Strombelastung ermittelt. Alternativ kann der Ausgangsstrom IOUT auch mit einem in Fig. 3 gezeigten Strommessgerät 142 erfasst und beispielsweise dem average current load determined. Alternatively, the output current IOUT can also be detected using a current measuring device 142 shown in FIG. 3 and for example the
Mikrocontroller der Schaltungseinrichtung 600 übergeben werden, der aus den Strommesswerten u.a. eine Microcontroller of the circuit device 600 are transferred, which, among other things, from the current measured values. a
durchschnittliche Strombelastung ermitteln kann. Die can determine average current load. The
Ausgangsspannung kann von einem in Fig. 3 gezeigten Output voltage can be from one shown in FIG
Spannungsmessgerät 141 gemessen und ebenfalls dem Tension meter 141 measured and also the
Mikrocontroller der Schaltungseinrichtung 600 zur weiteren Verwendung übergeben werden. Zudem kann die Eingangsspannung VIN von einem Spannungsmessgerät 140 gemessen und dem Mikrocontroller der Schaltungseinrichtung 600 übergeben werden. All diese Messwerte können auch einer separaten Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung der Microcontrollers of the circuit device 600 are transferred for further use. In addition, the Input voltage VIN is measured by a voltage measuring device 140 and transferred to the microcontroller of the circuit device 600. All these measured values can also be a separate control and / or evaluation device
Stromversorgungsvorrichtung 100 zugeführt werden, um beispielsweise den Betriebszustand der Power supply device 100 are supplied, for example, the operating state of the
Stromversorgungsvorrichtung überwachen und, sofern Monitor power supply device and, if
erforderlich, eine Strombegrenzung des Ausgangsstroms beispielsweise gemäß der in Fig. 6 gezeigten required a current limitation of the output current, for example according to that shown in FIG. 6
Strombegrenzungskennlinie durchzuführen . Current limiting characteristic.
Vorteilhafterweise liegt der erste Strombegrenzungswert IL1 zwischen dem 5-fachen und 10-fachen Wert des von der The first current limiting value IL1 is advantageously between 5 times and 10 times the value of the
Stromversorgungsvorrichtung 100 lieferbaren Nennstroms, wobei der zweite Strombegrenzungswert IMAX größer als der Nennstrom und kleiner als der 2-fache Nennstrom ist. Power supply device 100 available nominal current, wherein the second current limit value IMAX is greater than the nominal current and less than twice the nominal current.
Vorzugsweise ist die Schaltungseinrichtung 500, 600 dazu ausgebildet ist, den ersten Strombegrenzungswert für 5 bis 15 ms bereitzustellen. Dank dieser Dimensionierungen kann beispielsweise ein Leitungsschutzschalter sicher magnetisch ausgelöst werden. The circuit device 500, 600 is preferably designed to provide the first current limiting value for 5 to 15 ms. Thanks to these dimensions, for example, a circuit breaker can be safely triggered magnetically.
Zweckmäßigerweise kann die Stromversorgungsvorrichtung 100 als Schaltnetzteil und insbesondere als primär-getaktetes Schaltnetzteil ausgebildet sein. The power supply device 100 can expediently be designed as a switched-mode power supply and in particular as a primary-clocked switched-mode power supply.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die According to an advantageous embodiment, the
Schaltungseinrichtung 500, 600 dazu ausgebildet ist, den ersten Strombegrenzungswert zeit- und wertkontinuierlich oder zeitkontinuierlich und wertdiskret bis zu dem zweiten Strombegrenzungswert während einer einstellbaren Circuit device 500, 600 is designed to continuously and value-continuously or value-continuously and discreetly up to the second current limit value during an adjustable the first current limit value
GesamtZeitdauer abzusenken. Die Gesamtdauer kann beispielsweise über die Schnittstelle 160 vorgegeben werden . Reduce total time. The total duration can can be specified, for example, via the interface 160.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die According to an alternative embodiment, the
Schaltungseinrichtung 500, 600 dazu ausgebildet sein, in Abhängigkeit von einer Anwendung und/oder in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und/oder der Eingangsspannung Vin und/oder der Temperatur wenigstens eines Bauteils Tri, D10 der Stromversorgungseinrichtung und/oder der Circuit device 500, 600 to be designed, depending on an application and / or depending on the ambient temperature and / or the input voltage Vin and / or the temperature of at least one component Tri, D10 of the power supply device and / or
durchschnittlichen Strombelastung der average current load of the
Stromversorgungseinrichtung eine GesamtZeitdauer zu Power supply device to a total period of time
ermitteln und den ersten Strombegrenzungswert zeit- und wertkontinuierlich oder zeitkontinuierlich und wertdiskret bis zu dem zweiten Strombegrenzungswert während der determine and the first current limit value continuously and value continuously or time continuously and value discretely up to the second current limit value during the
ermittelten GesamtZeitdauer abzusenken. lower the total time determined.
Eine Anwendung wird beispielsweise durch mehrere in der Stromversorgungsvorrichtung speicherbare Parameter An application is, for example, by several parameters that can be stored in the power supply device
festgelegt, die zum Beispiel einen bestimmten Motor, der an die Stromversorgungsvorrichtung 100 anschließbar ist, definieren . that define, for example, a particular motor that is connectable to the power supply device 100.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der According to a further alternative embodiment of the
Stromversorgungsvorrichtung kann die Schaltungseinrichtung 500, 600 dazu ausgebildet sein, den ersten Power supply device, the circuit device 500, 600 can be configured to the first
Strombegrenzungswert zeitkontinuierlich und wertdiskret in mehreren Schritten bis zu dem zweiten Strombegrenzungswert abzusenken, wobei die Schaltungseinrichtung 500, 600 ferner dazu ausgebildet sein kann, in Abhängigkeit von der Lowering the current limiting value continuously and discreetly in several steps up to the second current limiting value, the circuit device 500, 600 also being able to be designed as a function of the
Umgebungstemperatur und/oder der Eingangsspannung Vin und/oder der Temperatur wenigstens eines Bauteils Tri, D10 der Stromversorgungseinrichtung und/oder der Ambient temperature and / or the input voltage Vin and / or the temperature of at least one component Tri, D10 of the power supply device and / or the
durchschnittlichen Strombelastung der average current load of the
Stromversorgungseinrichtung den ersten Strombegrenzungswert und die zeitliche Dauer, während der der erste Strombegrenzungswert bereitgestellt werden soll, und die Höhe jedes schrittweise abgesenkten Strombegrenzungswerts sowie die jeweilige zeitliche Dauer, während der der schrittweise abgesenkte Strombegrenzungswert bereitgestellt werden soll, zu ermitteln. Power supply device the first current limit value and determine the length of time during which the first current limiting value is to be provided and the amount of each step-by-step reduced current limiting value and the respective time duration during which the step-by-step reduced current limiting value is to be provided.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die According to an advantageous embodiment, the
Stromversorgungseinrichtung eine Einrichtung RI12, 160 aufweisen, über die der erste und zweite Power supply device have a device RI12, 160, via which the first and second
Strombegrenzungswert, mehrere diskrete unterschiedliche Strombegrenzungswerte, die zwischen dem ersten und zweiten Strombegrenzungswerten liegen, und mehrere Zeitdauern, die jeweils die zeitliche Dauer des ersten und zweiten Current limit value, a plurality of discrete different current limit values, which lie between the first and second current limit values, and a plurality of time periods, each the time duration of the first and second
Strombegrenzungswertes und der mehreren diskreten Current limit value and the multiple discrete
unterschiedlichen Strombegrenzungswerte definieren, auf definierte Werte einstellbar sind, wobei define different current limit values, can be set to defined values, whereby
die Schaltungseinrichtung 500, 600 dazu ausgebildet sein kann, den ersten Strombegrenzungswert zeitkontinuierlich und wertdiskret in mehreren Schritten bis zu dem zweiten Strombegrenzungswert in Abhängigkeit von den eingestellten Strombegrenzungswerten und den eingestellten Zeitdauern bzw. Impulsdauern, die den jeweiligen the circuit device 500, 600 can be designed to continuously and discretely value the first current limit value in several steps up to the second current limit value as a function of the set current limit values and the set time periods or pulse durations that correspond to the respective
Strombegrenzungswerten zugeordnet sind, abzusenken. Bei der Einrichtung kann es sich um Potentiometer zur Einstellung der Strombegrenzungswerte handeln, während die Zeitdauern über entsprechende Zeitglieder einstellbar sind. Ein entsprechendes Potentiometer RI12 ist zum Beispiel in Fig. Current limit values are assigned to lower. The device can be a potentiometer for setting the current limit values, while the time periods can be set using appropriate time elements. A corresponding potentiometer RI12 is shown in Fig.
5 gezeigt. Alternativ kann auch eine Schnittstelle 160 vorgesehen sein, über die definierte Werte für die 5 shown. Alternatively, an interface 160 can also be provided, via which defined values for the
Strombegrenzungswerte und Zeitdauern einstellbar sind, indem sie beispielsweise dem Mikrocontroller der in Fig. 8 gezeigten Schaltungseinrichtung 600 übergeben werden. Zweckmäßigerweise sorgt die Stromversorgungsvorrichtung 100 bzw. die Schaltungseinrichtung 500, 660 in diesem Fall dafür, dass von der Regelungseinrichtung 202 die Current limit values and time durations can be set, for example, by transferring them to the microcontroller of the circuit device 600 shown in FIG. 8. In this case, the power supply device 100 or the circuit device 500, 660 expediently ensures that from the control device 202 the
Strombegrenzungskennlinie bereitgestellt wird, die die Schaltungseinrichtung 500, 600 in Abhängigkeit von den eingegebenen Strombegrenzungswerten und den Zeitdauern bzw. Impulsdauern, die den jeweiligen Strombegrenzungswerten zugeordnet sind, erzeugt. Wird von der Current limiting characteristic is provided, which the circuit device 500, 600 generates in dependence on the entered current limiting values and the time periods or pulse durations which are assigned to the respective current limiting values. Is from the
Stromversorgungsvorrichtung jedoch ein kritischer Power supply device, however, is a critical one
Betriebszustand erkannt, wird der Regelungseinrichtung 202 die Strombegrenzungskennlinie bereitgestellt, die die Detected operating state, the control device 202 is provided with the current limiting characteristic curve
Schaltungseinrichtung 500, 600 in Abhängigkeit von derCircuit device 500, 600 depending on the
Umgebungstemperatur und/oder der Eingangsspannung Vin und/oder der Temperatur wenigstens eines Bauteils Tri, D10 der Stromversorgungseinrichtung und/oder der Ambient temperature and / or the input voltage Vin and / or the temperature of at least one component Tri, D10 of the power supply device and / or the
durchschnittlichen Strombelastung ermittelt. average current load determined.
Zudem wird ein Verfahren zur geregelten Energieversorgung wenigstens eines elektrischen Verbrauchers insbesondere mit Hilfe der Stromversorgungsvorrichtung 100 zur Verfügung gestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bereitstellen eines Ausgangsstroms; In addition, a method for the regulated energy supply of at least one electrical consumer is made available, in particular with the aid of the power supply device 100, the method comprising the following steps: providing an output current;
Begrenzen des Ausgangsstrom für eine Zeitdauer auf einen ersten Strombegrenzungswert ILi; und Limiting the output current to a first current limiting value I Li for a period of time; and
anschließend Absenken des Ausgangsstroms zeit- und then lowering the output current in time and
wertkontinuierlich oder zeitkontinuierlich und wertdiskret vom ersten Strombegrenzungswert bis zu einem zweiten Continuous in value or continuous in time and discreet in value from the first current limit value to a second
Strombegrenzungswert IMAX in Abhängigkeit von der Current limit value I MAX depending on the
Umgebungstemperatur und/oder der Eingangsspannung Vin und/oder der Temperatur wenigstens eines Bauteils Tri, D10 der Stromversorgungseinrichtung und/oder der Ambient temperature and / or the input voltage Vin and / or the temperature of at least one component Tri, D10 of the power supply device and / or the
durchschnittlichen Strombelastung der Stromversorgungseinrichtung . average current load of the Power supply facility.
Vorzugsweise liegt der erste Strombegrenzungswert zwischen dem 5-fachen und 10-fachen Wert des von der The first current limiting value is preferably between 5 times and 10 times the value of the
Stromversorgungsvorrichtung lieferbaren Nennstroms, und der zweite Strombegrenzungswert ist größer als der Power supply device available rated current, and the second current limit value is greater than that
Nennstrom und kleiner als der 2-fache Nennstrom ist. Nominal current and less than twice the nominal current.
Beispielsweise wird der Ausgangsstrom der For example, the output current is the
Stromversorgungsvorrichtung 100 für eine Zeitdauer von 5 bis 15ms auf dem ersten Strombegrenzungswert begrenzt. Power supply device 100 limited to the first current limit value for a period of 5 to 15 ms.
Der Ausgangsstrom der Stromversorgungsvorrichtung 100 wird vorzugsweise unter Ansprechen auf eine treppenförmige The output current of the power supply device 100 is preferably made responsive to a staircase
Strombegrenzungskennlinie zeitkontinuierlich und Current limiting characteristic continuous and
wertdiskret vom ersten Strombegrenzungswert IL1 bis zum zweiten Strombegrenzungswert IMAX während einer value-discrete from the first current limit value IL1 to the second current limit value IMAX during one
einstellbaren GesamtZeitdauer (tLl bis tL3) abgesenkt. Das heißt, die Strombegrenzungskennlinie weißt einen Abschnitt mit negativer Steigung auf, der somit eine Treppenfunktion abgebildet werden kann. adjustable total time (tLl to tL3) is reduced. This means that the current limiting characteristic has a section with a negative slope, which can therefore be used to represent a staircase function.
In vorteilhafter Weise kann in Abhängigkeit von einer Advantageously, depending on one
Anwendung und/oder in Abhängigkeit von der Application and / or depending on the
Umgebungstemperatur und/oder der Eingangsspannung Vin und/oder der Temperatur wenigstens eines Bauteils Tri, D10 der Stromversorgungseinrichtung und/oder der Ambient temperature and / or the input voltage Vin and / or the temperature of at least one component Tri, D10 of the power supply device and / or the
durchschnittlichen Strombelastung der average current load of the
Stromversorgungseinrichtung eine GesamtZeitdauer ermittelt werden, wobei der Ausgangsstrom zeit- und Power supply device a total period of time can be determined, the output current time and
wertkontinuierlich oder zeitkontinuierlich und wertdiskret vom ersten Strombegrenzungswert bis zu dem zweiten Strombegrenzungswert während der ermittelten Continuous in value or continuous in time and discreet in value from the first current limiting value to the second Current limit value during the determined
GesamtZeitdauer abgesenkt wird. Total time is reduced.
Alternativ können der erste und zweite Alternatively, the first and second
Strombegrenzungswert, mehrere diskrete unterschiedlicheCurrent limit value, several discrete different ones
Strombegrenzungswerte, die zwischen dem ersten und zweiten Strombegrenzungswerten liegen, und mehrere Zeitdauern, die jeweils die zeitliche Dauer des ersten und zweiten Current limit values that lie between the first and second current limit values and a plurality of time periods, each of which is the time duration of the first and second
Strombegrenzungswertes und der mehreren diskreten Current limit value and the multiple discrete
unterschiedlichen Strombegrenzungswerte definieren, fest eingestellt, d.h. vorzugsweise von einer Bedienperson beispielsweise mittels eines an die define different current limit values, fixed, i.e. preferably by an operator, for example by means of a
Stromversorgungsvorrichtung anschließbaren Rechners Power supply device connectable computer
eingegeben und in der Stromversorgungsvorrichtung entered and in the power supply device
gespeichert werden, wobei der Ausgangsstrom be saved, with the output current
zeitkontinuierlich und wertdiskret in mehreren Schritten bis zu dem zweiten Strombegrenzungswert in Abhängigkeit von den eingegebenen Strombegrenzungswerten und den Zeitdauern, die den jeweiligen Strombegrenzungswerten zugeordnet sind, abgesenkt wird. continuously and discreetly in several steps down to the second current limit value depending on the entered current limit values and the time periods which are assigned to the respective current limit values.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Stromversorgungsvorrichtung (100) zur geregelten 1. Power supply device (100) for regulated
Energieversorgung wenigstens eines elektrischen Energy supply of at least one electrical
Verbrauchers (Rl-RN) , aufweisend Consumer (Rl-RN), showing
eine Einrichtung (Tri) zur Umwandlung einer a device (tri) for converting a
Eingangsspannung (Vin) in eine Ausgangsspannung Input voltage (Vin) into an output voltage
(Vout) , (Vout),
eine Schaltungseinrichtung (500, 600), die zum a circuit device (500, 600) which for
Bereitstellen eines ersten Strombegrenzungswertes ausgebildet ist, und Providing a first current limiting value, and
eine Regelungseinrichtung (202), die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit des den von der a control device (202), which is designed in dependence on that of the
Schaltungseinrichtung (500, 600) bereitgestellten ersten Strombegrenzungswerts den von der Circuit device (500, 600) provided first current limiting value that of the
Stromversorgungsvorrichtung lieferbaren Ausgangsstrom für eine Zeitdauer auf den ersten Strombegrenzungswert zu begrenzen, Limiting the power supply device's available output current to the first current limiting value for a period of time,
wobei die Stromversorgungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, die Umgebungstemperatur und/oder die wherein the power supply device is configured to the ambient temperature and / or the
Eingangsspannung (Vin) und/oder die Temperatur Input voltage (Vin) and / or the temperature
wenigstens eines Bauteils (TRI, D10) der at least one component (TRI, D10) of
Stromversorgungsvorrichtung und/oder die Power supply device and / or the
durchschnittliche Strombelastung der average current load of the
Stromversorgungsvorrichtung zu ermitteln, To determine power supply device
wobei die Schaltungseinrichtung (500, 600) ferner dazu ausgebildet ist, den ersten Strombegrenzungswert zeit- und wertkontinuierlich oder zeitkontinuierlich und wertdiskret in Abhängigkeit von der wherein the circuit device (500, 600) is further configured to change the first current limiting value continuously and value-continuously or time-continuously and discretely depending on the
Umgebungstemperatur und/oder der Eingangsspannung (Vin) und/oder der Temperatur wenigstens eines Ambient temperature and / or the input voltage (Vin) and / or the temperature of at least one
Bauteils (Tri, D10) der Stromversorgungseinrichtung und/oder der durchschnittlichen Strombelastung der Stromversorgungseinrichtung bis zu einem zweiten Strombegrenzungswert abzusenken, wobei die Component (Tri, D10) of the power supply device and / or the average current load of the Lower power supply device to a second current limit, the
Regelungseinrichtung (201, 202) ferner dazu Control device (201, 202) furthermore
ausgebildet ist, unter Ansprechen auf die von der Schaltungseinrichtung (500, 600) bereitgestellten is formed in response to that provided by the circuit device (500, 600)
Strombegrenzungswerte den von der Current limit values that of the
StromversorgungsVorrichtung bereitgestellten Power supply device provided
Ausgangsstrom zeit- und wertkontinuierlich oder zeitkontinuierlich und wertdiskret vom ersten Output current continuous in time and value or continuous in time and value-discrete from the first
Strombegrenzungswert bis zum zweiten Current limit value up to the second
Strombegrenzungswert abzusenken. Lower the current limit value.
2. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2. Power supply device according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der erste Strombegrenzungswert zwischen dem 5-fachen und 10-fachen Wert des von der the first current limit value between 5 times and 10 times the value of the
Stromversorgungsvorrichtung lieferbaren Nennstroms liegt, und dass Power supply device available rated current, and that
der zweite Strombegrenzungswert größer als der the second current limit value is greater than that
Nennstrom und kleiner als der 2-fache Nennstrom ist. Nominal current and less than twice the nominal current.
3. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass 3. Power supply device according to claim 1 or 2, characterized in that
die Schaltungseinrichtung (500, 600) dazu ausgebildet ist, den ersten Strombegrenzungswert für 5 bis 15 ms bereitzustellen. the circuit device (500, 600) is designed to provide the first current limiting value for 5 to 15 ms.
4. Stromversorgungsvorrichtung nach einem der 4. Power supply device according to one of the
vorstehenden Ansprüche, preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Schaltungseinrichtung (500, 600) dazu ausgebildet ist, den ersten Strombegrenzungswert zeit- und wertkontinuierlich oder zeitkontinuierlich und wertdiskret bis zu dem zweiten Strombegrenzungswert während einer einstellbaren GesamtZeitdauer the circuit device (500, 600) is designed to change the first current limit value continuously or continuously or time continuously and discretely up to the second current limit value for an adjustable total time
abzusenken . lower.
5. Stromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , 5. Power supply device according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Schaltungseinrichtung (500, 600) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einer Anwendung und/oder in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und/oder der Eingangsspannung (Vin) und/oder der Temperatur the circuit device (500, 600) is designed to function as a function of an application and / or as a function of the ambient temperature and / or the input voltage (Vin) and / or the temperature
wenigstens eines Bauteils (Tri, D10) der at least one component (Tri, D10)
Stromversorgungseinrichtung und/oder der Power supply device and / or the
durchschnittlichen Strombelastung der average current load of the
Stromversorgungseinrichtung eine GesamtZeitdauer zu ermitteln und den ersten Strombegrenzungswert zeit- und wertkontinuierlich oder zeitkontinuierlich und wertdiskret bis zu dem zweiten Strombegrenzungswert während der ermittelten GesamtZeitdauer abzusenken. Power supply device to determine a total period of time and to lower the first current limit value continuously or continuously or time continuously and value-discretely up to the second current limit value during the determined total period.
6. Stromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , 6. Power supply device according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Schaltungseinrichtung (500, 600) dazu ausgebildet ist, den ersten Strombegrenzungswert the circuit device (500, 600) is designed to adjust the first current limiting value
zeitkontinuierlich und wertdiskret in mehreren Continuous in time and discreet in several
Schritten bis zu dem zweiten Strombegrenzungswert abzusenken, wobei die Schaltungseinrichtung (500, 600) ferner dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und/oder der Eingangsspannung (Vin) und/oder der Temperatur wenigstens eines Lowering steps up to the second current limiting value, the circuit device (500, 600) being further configured to, depending on the ambient temperature and / or the input voltage (Vin) and / or the temperature, at least one
Bauteils (Tri, D10) der Stromversorgungseinrichtung und/oder der durchschnittlichen Strombelastung der Stromversorgungseinrichtung den ersten Strombegrenzungswert und die zeitliche Dauer, während der der erste Strombegrenzungswert bereitgestellt werden soll, und die Höhe jedes schrittweise Component (Tri, D10) of the power supply device and / or the average current load of the power supply device the first Current limit value and the amount of time that the first current limit value is to be provided and the amount of each step
abgesenkten Strombegrenzungswerts sowie die jeweilige zeitliche Dauer, während der der schrittweise lowered current limit value and the respective time duration during which the gradual
abgesenkte Strombegrenzungswert bereitgestellt werden soll, zu ermitteln. reduced current limit value is to be provided.
7. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , 7. Power supply device according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Stromversorgungseinrichtung eine Einrichtung the power supply device is a device
(RI12, 160) aufweist, über die der erste und zweite Strombegrenzungswert, mehrere diskrete (RI12, 160), over which the first and second current limiting value, several discrete
unterschiedliche Strombegrenzungswerte, die zwischen dem ersten und zweiten Strombegrenzungswerten liegen, und mehrere Zeitdauern, die jeweils die zeitliche Dauer des ersten und zweiten Strombegrenzungswertes und der mehreren diskreten unterschiedlichen different current limit values, which lie between the first and second current limit values, and a plurality of time periods, each of which is the time duration of the first and second current limit values and the plurality of discrete different ones
Strombegrenzungswerte definieren, auf definierte Werte einstellbar sind, und dass Define current limit values, can be set to defined values, and that
die Schaltungseinrichtung (500, 600) dazu ausgebildet ist, den ersten Strombegrenzungswert the circuit device (500, 600) is designed to adjust the first current limiting value
zeitkontinuierlich und wertdiskret in mehreren Continuous in time and discreet in several
Schritten bis zu dem zweiten Strombegrenzungswert in Abhängigkeit von den eingestellten Steps up to the second current limit value depending on the set
Strombegrenzungswerten und den eingestellten Current limit values and the set
Zeitdauern, die den jeweiligen Strombegrenzungswerten zugeordnet sind, abzusenken. Reduce time periods that are assigned to the respective current limit values.
8. Stromversorgungsvorrichtung nach einem der 8. Power supply device according to one of the
vorstehenden Ansprüche, preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungsvorrichtung als Schaltnetzteil und insbesondere als primär-getaktetes Schaltnetzteil ausgebildet ist. characterized in that the power supply device is designed as a switching power supply and in particular as a primary clocked switching power supply.
9. Verfahren zur geregelten Energieversorgung wenigstens eines elektrischen Verbrauchers insbesondere mit Hilfe einer Stromversorgungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verfahren folgende 9. A method for regulated energy supply of at least one electrical consumer, in particular with the aid of a power supply device (100) according to one of claims 1 to 5, the method following
Schritte aufweist: Steps comprises:
a) Bereitstellen eines Ausgangsstroms; a) providing an output current;
b) Begrenzen des Ausgangsstrom für eine Zeitdauer auf einen ersten Strombegrenzungswert; und b) limiting the output current to a first current limiting value for a period of time; and
c) anschließend Absenken des Ausgangsstroms zeit- und wertkontinuierlich oder zeitkontinuierlich und c) then lowering the output current over time and value continuously or over time and
wertdiskret vom ersten Strombegrenzungswert bis zu einem zweiten Strombegrenzungswert in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und/oder der Eingangsspannung (Vin) und/oder der Temperatur wenigstens eines value-discrete from the first current limiting value to a second current limiting value depending on the ambient temperature and / or the input voltage (Vin) and / or the temperature of at least one
Bauteils (Tri, D10) der Stromversorgungseinrichtung und/oder der durchschnittlichen Strombelastung der Stromversorgungseinrichtung . Component (Tri, D10) of the power supply device and / or the average current load of the power supply device.
10. Verfahren nach Anspruch 9, 10. The method according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste characterized in that the first
Strombegrenzungswert zwischen dem 5-fachen und 10- fachen Wert des von der Stromversorgungsvorrichtung lieferbaren Nennstroms liegt, und Current limit value is between 5 times and 10 times the value of the rated current available from the power supply device, and
der zweite Strombegrenzungswert größer als der the second current limit value is greater than that
Nennstrom und kleiner als der 2-fache Nennstrom ist. Nominal current and less than twice the nominal current.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, 11. The method according to claim 9 or 10,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
in Schritt b) der Ausgangsstrom für eine Zeitdauer von 5 bis 15ms auf dem ersten Strombegrenzungswert begrenzt wird. in step b) the output current for a period of 5 to 15ms is limited to the first current limit value.
12. Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 11, 12. The method according to claim 9, 10 or 11,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Ausgangsstrom der Stromversorgungsvorrichtung (100) unter Ansprechen auf eine treppenförmige the output current of the power supply device (100) in response to a staircase
Strombegrenzungskennlinie zeitkontinuierlich und wertdiskret vom ersten Strombegrenzungswert bis zum zweiten Strombegrenzungswert während einer Current limiting characteristic is continuous in time and value-discrete from the first current limiting value to the second current limiting value during one
einstellbaren GesamtZeitdauer (tLl bis tL3) abgesenkt wird . adjustable total time (tLl to tL3) is reduced.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, 13. The method according to any one of claims 9 to 11,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
in Abhängigkeit von einer Anwendung und/oder in depending on an application and / or in
Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und/oder der Eingangsspannung (Vin) und/oder der Temperatur wenigstens eines Bauteils (Tri, D10) der Dependence on the ambient temperature and / or the input voltage (Vin) and / or the temperature of at least one component (Tri, D10)
Stromversorgungseinrichtung und/oder der Power supply device and / or the
durchschnittlichen Strombelastung der average current load of the
Stromversorgungseinrichtung eine GesamtZeitdauer ermittelt wird, und dass der Ausgangsstrom zeit- und wertkontinuierlich oder zeitkontinuierlich und Power supply device a total time is determined, and that the output current is continuous in time and value or continuous in time and
wertdiskret vom ersten Strombegrenzungswert bis zu dem zweiten Strombegrenzungswert während der ermittelten GesamtZeitdauer abgesenkt wird. is discreetly reduced from the first current limit value to the second current limit value during the determined total time period.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, 14. The method according to any one of claims 9 to 11,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der erste und zweite Strombegrenzungswert, mehrere diskrete unterschiedliche Strombegrenzungswerte, die zwischen dem ersten und zweiten Strombegrenzungswerten liegen, und mehrere Zeitdauern, die jeweils die zeitliche Dauer des ersten und zweiten the first and second current limit values, a plurality of discrete different current limit values, between the first and second current limit values lie, and several time periods, each the time duration of the first and second
Strombegrenzungswertes und der mehreren diskreten unterschiedlichen Strombegrenzungswerte definieren, fest eingestellt und in der Define current limit value and the several discrete different current limit values, fixed and set in the
Stromversorgungsvorrichtung gespeichert werden, und dass Power supply device can be stored, and that
der Ausgangsstrom zeitkontinuierlich und wertdiskret in mehreren Schritten bis zu dem zweiten the output current is continuous in time and discreet in several steps up to the second
Strombegrenzungswert in Abhängigkeit von den Current limit value depending on the
eingegebenen Strombegrenzungswerten und den entered current limit values and the
Zeitdauern, die den jeweiligen Strombegrenzungswerten zugeordnet sind, abgesenkt wird. Time periods that are assigned to the respective current limit values is reduced.
PCT/EP2020/051782 2019-01-25 2020-01-24 Power supply device and method for supplying power in a controlled fashion to at least one electric load WO2020152340A1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEDE102019101939.7 2019-01-25
DE102019101939.7A DE102019101939A1 (en) 2019-01-25 2019-01-25 Power supply device and method for regulated energy supply of at least one electrical consumer
BEBE2019/5049 2019-01-29
BE20195049A BE1026994B1 (en) 2019-01-29 2019-01-29 Power supply device and method for the regulated energy supply of at least one electrical consumer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020152340A1 true WO2020152340A1 (en) 2020-07-30

Family

ID=71736094

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/051782 WO2020152340A1 (en) 2019-01-25 2020-01-24 Power supply device and method for supplying power in a controlled fashion to at least one electric load

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2020152340A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005031833A1 (en) 2005-07-06 2007-01-18 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Method and electronic power supply device for supplying power to a low-voltage load protected by a protective device
EP1971021A2 (en) 2007-02-14 2008-09-17 BLOCK Transformatoren-Elektronik GmbH &amp; Co. KG Switching assembly for actuating a switching power supply
WO2015082207A1 (en) 2013-12-06 2015-06-11 Weidmüller Interface GmbH & Co. KG Power supply device and method for limiting an output current of a power supply device
US20170338642A1 (en) * 2015-04-10 2017-11-23 Abb Schweiz Ag Method and device for supplying energy to a low-voltage load

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005031833A1 (en) 2005-07-06 2007-01-18 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Method and electronic power supply device for supplying power to a low-voltage load protected by a protective device
EP1971021A2 (en) 2007-02-14 2008-09-17 BLOCK Transformatoren-Elektronik GmbH &amp; Co. KG Switching assembly for actuating a switching power supply
WO2015082207A1 (en) 2013-12-06 2015-06-11 Weidmüller Interface GmbH & Co. KG Power supply device and method for limiting an output current of a power supply device
US20170338642A1 (en) * 2015-04-10 2017-11-23 Abb Schweiz Ag Method and device for supplying energy to a low-voltage load

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60306360T2 (en) POWER SUPPLY SYSTEM AND DEVICE
EP3078105B1 (en) Power supply device and method for limiting an output current of a power supply device
EP3059828B1 (en) Device and method for detecting residual curent
DE112015000604B4 (en) System of converter units and converter unit
DE2702511C2 (en) Control system for regulating the flow of current from a three-phase AC voltage source to a three-phase load
DE3828816A1 (en) METHOD FOR OPERATING A SWITCHING REGULATOR
DE69733679T2 (en) Switching Power Supply
DE102017006819A1 (en) System and method for operating a system
DE3116047A1 (en) POWER CONTROL CIRCUIT FOR INDUCTION MOTORS
DE102014201615B4 (en) Multiphase DC voltage converter and method for operating a multiphase DC voltage converter
DE102019101939A1 (en) Power supply device and method for regulated energy supply of at least one electrical consumer
DE2246505B2 (en) Circuit arrangement for the uninterruptible power supply of a direct current consumer with constant voltage
WO2020152340A1 (en) Power supply device and method for supplying power in a controlled fashion to at least one electric load
BE1026994B1 (en) Power supply device and method for the regulated energy supply of at least one electrical consumer
EP2093874A1 (en) Power supply, particularly for redundant operation with several power supplies coupled in parallel at the output
DE102013021975B4 (en) Electronic start-up circuit for a single-phase induction motor
DE102019129413B4 (en) Compensation device for leakage currents
DE102014219787A1 (en) Switching power supply with at least one power section and at least one auxiliary power supply
EP3826160B1 (en) Switching power supply and control method for a switching power supply
DE19857739A1 (en) Residual current protection circuit arrangement
DE1763746C3 (en) Current limiting arrangement in a DC voltage regulating circuit
EP3747118B1 (en) Synchronous converter having under- and overcurrent protection
EP3149834B1 (en) Elektrical power supply with output current dependent transitions between operation and stand-by
DE2062508A1 (en) Semiconductor AC actuator
DE3227252C2 (en) Device for remote feeding of electrical consumers

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20701080

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20701080

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1