BE1029405B1 - Circuit arrangement for the redundant supply of at least two circuits - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur redundanten Strom- und/oder Spannungsversorgung mindestens zweier Stromkreise. Die Schaltungsanordnung (1) umfasst eine erste Spannungsversorgung (3a) zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für eine in einem ersten Stromkreis (2a) angeordnete Last (7). Die Schaltungsanordnung umfasst ferner eine im ersten Stromkreis (2a) angeordnete Entkopplungseinrichtung (6), die ausgebildet ist, die erste Spannungsversorgung (3a) bei eingangsseitigem Anliegen einer Fehlspannung an der Entkopplungseinrichtung (6) von dem ersten Stromkreis (2a) zu entkoppeln. Die Schaltungsanordnung umfasst ferner eine zweite Spannungsversorgung zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für einen zweiten Stromkreis. Erfindungsgemäß sind der erste Stromkreis (2a) und der zweite Stromkreis (2b; 2c) über einen bidirektionalen Gleichspannungswandler (8) koppelbar und/oder gekoppelt zur Leistungsversorgung der Stromkreise (2a; 2b) bei Ausfall einer der Spannungsversorgungen (3a; 3b).The invention relates to a circuit arrangement for the redundant power and/or voltage supply of at least two circuits. The circuit arrangement (1) comprises a first voltage supply (3a) for providing electrical power for a load (7) arranged in a first circuit (2a). The circuit arrangement also includes a decoupling device (6) arranged in the first circuit (2a), which is designed to decouple the first voltage supply (3a) from the first circuit (2a) when an incorrect voltage is applied to the decoupling device (6) on the input side. The circuit arrangement also includes a second voltage supply for providing electrical power for a second circuit. According to the invention, the first circuit (2a) and the second circuit (2b; 2c) can be coupled via a bidirectional DC-DC converter (8) and/or are coupled to supply power to the circuits (2a; 2b) if one of the power supplies (3a; 3b) fails.

Description

BESCHREIBUNG Schaltungsanordnung zur redundanten Versorgung mindestens zweier Stromkreise Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur redundanten Strom- und/oder Spannungs- versorgung mindestens zweier Stromkreise. In elektrischen Anlagen, Maschinen und Geräten werden in vielen Anwendungsfällen hohe An- forderungen bezüglich Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit gestellt. Hierzu sind aus der Praxis ver- schiedene Techniken bekannt, die in den Figuren 1 bis 6 illustriert sind.DESCRIPTION Circuit arrangement for the redundant supply of at least two electric circuits The invention relates to a circuit arrangement for the redundant current and/or voltage supply of at least two electric circuits. In electrical systems, machines and devices, there are high demands in terms of availability and reliability in many applications. For this purpose, various techniques are known from practice, which are illustrated in FIGS.

Figur 1 zeigt hierbei die einfachste Anwendung. In Figur 1 ist eine Schaltungsanordnung 20 mit einer AC/DC-Stromversorgung dargestellt, welche am AC-Netz angeschlossen ist und mit der Aus- gangspannung eine Last 7 versorgt. In diesem Beispiel benötigt die Last 144W. Die installierte Versorgungsleistung ist 240W. (244W / 144W = 1,6).Figure 1 shows the simplest application. FIG. 1 shows a circuit arrangement 20 with an AC/DC power supply, which is connected to the AC network and supplies a load 7 with the output voltage. In this example, the load requires 144W. The installed supply power is 240W. (244W / 144W = 1.6).

Für eine kurzzeitige Absicherung der Versorgungsspannung kann auch eine USV-Lösung (USV = Unterbrechungsfreie Stromversorgung) verwendet werden. Figur 2 zeigt eine Schaltungsanord- nung 21 mit einer AC/DC-Stromversorgung, welche am AC-Netz angeschlossen ist und mit der Ausgangspannung eine USV 27 versorgt. Die USV 27 lädt eine Pufferbatterie 3c mit einer einge- bauten Ladevorrichtung und überwacht die Versorgung der Last 7. Im Fall eines Phasenausfalls (L1) oder eines Defektes der AC/DC-Stromversorgung übernimmt die USV 27 zeitlich begrenzt die Versorgung der Last 7, dabei wird die Pufferbatterie 3c entladen.A UPS solution (UPS = uninterruptible power supply) can also be used to temporarily protect the supply voltage. FIG. 2 shows a circuit arrangement 21 with an AC/DC power supply, which is connected to the AC network and supplies a UPS 27 with the output voltage. The UPS 27 charges a backup battery 3c with a built-in charging device and monitors the supply to the load 7. In the event of a phase failure (L1) or a defect in the AC/DC power supply, the UPS 27 takes over the supply of the load 7 for a limited period of time the backup battery 3c is discharged.

Ein weiterer Lösungsansatz ist der Aufbau einer redundanten Stromversorgung. Dieser Lösungs- ansatz ist in Figur 3 dargestellt. Figur 3 zeigt eine Schaltungsanordnung 22 mit zwei AC/DC-Strom- versorgungen mit unterschiedlichen AC-Versorgungsspannungen, hier beispielhaft realisiert mit- tels unterschiedlicher AC-Phasen.Another solution is to set up a redundant power supply. This solution approach is shown in FIG. FIG. 3 shows a circuit arrangement 22 with two AC/DC power supplies with different AC supply voltages, realized here by way of example using different AC phases.

Die parallel geschalteten AC/DC-Strom- bzw. Spannungsversorgungen sind zu einem gemeinsa- men Stromknoten geführt, von dem aus die gesamte bereitgestellte elektrische Leistung an die Last 7, z. B. an die jeweiligen Verbraucher einer Anlage, einer Maschine oder eines Geräts verteilt wird. Damit der gemeinsame Stromknoten bei einem ausgangsseitigen Kurzschluss in einem der AC/DC-Stromversorgungen, der in Folge eines Defekts, z. B. in einem Netzteil oder einer An-The AC/DC power or voltage supplies connected in parallel are led to a common power node, from which the entire electrical power provided is fed to the load 7, e.g. B. is distributed to the respective consumers of a system, a machine or a device. In order for the common current node to function in the event of a short circuit on the output side in one of the AC/DC power supplies, which occurs as a result of a defect, e.g. B. in a power pack or an

schlussleitung, auftreten könnte, nicht durch den resultierenden Kurzschlussstrom belastet wer- den kann, ist es erforderlich, den speisenden Stromkreis (Quelle) von dem Last-Stromkreis zu ent- koppeln. In der Regel werden hierfür sogenannte Redundanzmodule 26 verwendet. Der Minuspol der beiden Spannungsversorgungen ist parallelgeschaltet und an die Last 7 ange- schlossen. Der Pluspol der beiden Spannungsversorgungen ist über ein sog. Redundanzmodul 26 entkoppelt und danach an die Last angeschlossen. Das Redundanzmodul 26, wie in Figur 3 darge- stellt, stellt für jedes der parallel zuschaltenden Strom- bzw. Spannungsversorgungen einen se- paraten Eingang bereit, wobei jeder dieser Eingänge über eine Entkopplungsvorrichtung (im ein- fachsten Fall eine Diode) auf einen gemeinsamen Ausgang geführt ist.terminating line, could occur, cannot be loaded by the resulting short-circuit current, it is necessary to decouple the feeding circuit (source) from the load circuit. As a rule, so-called redundancy modules 26 are used for this. The negative pole of the two voltage supplies is connected in parallel and connected to the load 7 . The positive pole of the two voltage supplies is decoupled via a so-called redundancy module 26 and then connected to the load. The redundancy module 26, as shown in FIG. 3, provides a separate input for each of the current or voltage supplies to be connected in parallel, each of these inputs being connected to a common output via a decoupling device (in the simplest case a diode). is led.

Eine solche auch als O-Ringschaltung bekannte Schaltung entkoppelt eine kurzgeschlossene spei- sende Spannungs- bzw. Stromversorgung von dem gemeinsamen Stromknoten am Ausgang des Redundanzmoduls 26, in den alle parallelen speisenden Spannungs- bzw. Stromversorgungen ih- ren Ausgangsstrom im Normalbetrieb einspeisen.Such a circuit, also known as an O-ring circuit, decouples a short-circuited feeding voltage or current supply from the common current node at the output of the redundancy module 26, into which all parallel feeding voltage or current supplies feed their output current in normal operation.

Fällt z. B. die Ausgangsspannung eines Netzteils im Kurzschlussfall auf Nullpotential ab, so ent- steht zwischen dem zugehörigen Eingang und dem Stromknoten am Ausgang des Redundanzmo- duls 26 ein negativer Spannungsabfall, so dass die Entkopplungsvorrichtung (z. B. die Entkopp- lungsdiode) einen möglichen Kursschlussstrom sperrt, d. h. den Eingang des Redundanzmoduls 26 von dem Ausgang des Redundanzmoduls 26 entkoppelt. Anders ausgedrückt: Sollte ein spei- sender Stromkreis einen niederohmigen Kurzschluss haben, wird dieser speisende Stromkreis von der Last 7 bzw. dem Verbraucher und der weiteren speisenden Quelle durch das Redundanzmo- dul 26 entkoppelt und somit wird weiter ein Betrieb für die Last/Verbraucher ermöglicht.falls e.g. If, for example, the output voltage of a power supply unit drops to zero potential in the event of a short circuit, a negative voltage drop occurs between the associated input and the current node at the output of the redundancy module 26, so that the decoupling device (e.g. the decoupling diode) has a possible Short-circuit current blocks, d. H. the input of the redundancy module 26 is decoupled from the output of the redundancy module 26 . In other words: If a feeding circuit has a low-impedance short-circuit, this feeding circuit is decoupled from the load 7 or the consumer and the other feeding source by the redundancy module 26 and the load/consumer can therefore continue to operate .

In Figur 4 ist eine Schaltungsanordnung 23 gezeigt, die im Prinzip die gleiche Funktionsweise wie in Figur 3 darstellt. Im Unterschied zur Figur 4 ist die Funktion des Redundanzmoduls 6 separiert. An jedem Redundanzmodul 6 ist jeweils ein Pluspol einer AD/DC-Spannungsversorgung ange- schlossen. In einfachen Anwendungen können die Redundanzmodule durch eine Diode ersetzt werden. Im Fall eines Phasenausfalls oder eines Defektes einer der AC/DC-Stromversorgungen wird diese durch das nachgeschaltete Redundanzmodul vom Laststromkreis entkoppelt und es übernimmt die nicht betroffene AC/DC-Stromversorgung die Versorgung der Last 7. In den Bei- spielen der Figuren 3 und 4 hat die Last 144W und die installierte Versorgungsleistung ist 480W (480W / 144W = 3,3).FIG. 4 shows a circuit arrangement 23 which, in principle, represents the same mode of operation as in FIG. In contrast to FIG. 4, the function of the redundancy module 6 is separate. A positive pole of an AD/DC voltage supply is connected to each redundancy module 6 . In simple applications, the redundancy modules can be replaced by a diode. In the event of a phase failure or a defect in one of the AC/DC power supplies, this is decoupled from the load circuit by the downstream redundancy module and the unaffected AC/DC power supply takes over the supply of the load 7. In the examples in Figures 3 and 4 the load is 144W and the installed supply power is 480W (480W / 144W = 3.3).

In vielen Fällen gibt es mehrere Laststromkreise u.U. mit unterschiedlichen Versorgungsspannun- gen bzw. mit unterschiedlichen Bezugsmassen. Ein Beispiel ist in der Figur 5 dargestellt. Zusammengefasst zeigt die Schaltungsanordnung 24 acht Module (vier AC/DC-Stromversorgun- gen, vier Redundanzmodule 6), mit in Summe 980W installierter Leistung, welche auf vier AC/DC- Stromversorgungen verteilt ist. Lediglich beispielhaft könnte es sich bei der in Figur 5 dargestell- ten oberen Last 7 um eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) handeln und bei der unte- ren Last 7 um einen Motor. Im dargestellten Beispiel müsste die 48V-Versorgungsleistung sogar noch leistungsstärker ausgelegt werden, da die Motorlast beim Anlaufen mehr Leistung benötigt (Anlaufstrom) und für den Bremsbetrieb der Motorlast müsste ein Bremschopper eingebaut wer- den. Dieser setzt die zurückgewonnene Energie aus dem Bremsbetrieb/Generatorbetrieb in Wärme um. Die Bremsenergie kann nicht anders verwendet werden.In many cases there are several load circuits, possibly with different supply voltages or with different reference grounds. An example is shown in FIG. In summary, the circuit arrangement 24 shows eight modules (four AC/DC power supplies, four redundancy modules 6), with a total of 980W installed power, which is distributed over four AC/DC power supplies. The upper load 7 shown in FIG. 5 could be a programmable logic controller (PLC) and the lower load 7 could be a motor, purely by way of example. In the example shown, the 48V power supply would have to be even more powerful, since the motor load requires more power when starting (starting current) and a brake chopper would have to be installed for braking the motor load. This converts the recovered energy from braking/generator operation into heat. The braking energy cannot be used in any other way.

Ein entsprechendes Beispiel mit erhöhter Versorgungsleistung und Bremschopper 28 ist anhand der Schaltungsanordnung 25 in der Figur 6 dargestellt. Zusammengefasst sind es hier neun Mo- dule, mit in Summe 1440W installierte Leistung.A corresponding example with an increased supply power and brake chopper 28 is shown in FIG. 6 with reference to the circuit arrangement 25 . All in all, there are nine modules here, with a total installed capacity of 1440W.

Nachteilig bei den bekannten Ansätzen zur Bereitstellung einer redundanten Strom- und/oder Spannungsversorgung ist daher die hohe Anzahl benötigter Komponenten und vergleichsweise hohe installierte Leistung, die zur redundanten Absicherung vonnöten ist, insbesondere dann, wenn mehrere Laststromkreise mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen abgesichert wer- den sollen.The disadvantage of the known approaches to providing a redundant current and/or voltage supply is therefore the high number of components required and the comparatively high installed power that is required for redundant protection, particularly when a number of load circuits with different supply voltages are to be protected.

Es ist eine daher Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Technik zur redundanten Spannungs- und/oder Stromversorgung mindestens zweier Stromkreise bereitzustellen, mit der Nachteile herkömmlicher Ansätze vermieden werden können. Die Aufgabe der Erfindung ist es insbeson- dere, eine solche Technik zur redundanten Spannungs- und/oder Stromversorgung mindestens zweier Stromkreise bereitzustellen, die mit weniger Komponenten auskommt.It is therefore an object of the invention to provide improved technology for the redundant voltage and/or power supply of at least two circuits, with which disadvantages of conventional approaches can be avoided. The object of the invention is, in particular, to provide such a technique for the redundant voltage and/or power supply of at least two circuits, which manages with fewer components.

Diese Aufgaben werden durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Be- schreibung angegeben.These objects are solved by a circuit arrangement having the features of the independent claim. Advantageous developments are specified in the dependent claims and the description.

Gemäß einem allgemeinen Gesichtspunkt wird ein bidirektionaler Gleichspannungswandler (nachfolgend auch als DC/DC-Wandler bezeichnet) in Redundanzanwendungen als koppelndes Glied zwischen unterschiedlichen Stromkreisen, vorzugsweise Laststromkreisen, verwendet.According to a general point of view, a bidirectional DC-DC converter (hereinafter also referred to as a DC/DC converter) is used in redundancy applications as a coupling element between different circuits, preferably load circuits.

Ein erster Aspekt betrifft eine Vorrichtung zur redundanten Spannungs- und/oder Stromversor- gung mindestens zweier Stromkreise.A first aspect relates to a device for the redundant voltage and/or current supply of at least two circuits.

Die Vorrichtung kann eine Schaltungsanordnung zur re- dundanten Spannungs- und/oder Stromversorgung mindestens zweier Stromkreise sein.The device can be a circuit arrangement for the redundant voltage and/or current supply of at least two circuits.

Die Vorrichtung umfasst eine erste Spannungsversorgung zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für eine in einem ersten Stromkreis angeordnete Last (erste Last). Ferner umfasst die Vorrichtung eine im ersten Stromkreis angeordnete Entkopplungseinrichtung., die ausgebildet ist, die erste Spannungsversorgung bei eingangsseitigem Anliegen einer Fehlspannung, z.The device includes a first voltage supply for providing electrical power for a load arranged in a first electric circuit (first load). Furthermore, the device comprises a decoupling device arranged in the first circuit, which is designed to switch off the first voltage supply when an incorrect voltage is present on the input side, e.g.

B. eines Kurzschlusses, an der Entkopplungseinrichtung von dem ersten Stromkreis zu entkoppeln.B. a short circuit to decouple the decoupling device from the first circuit.

Diese Entkopplungseinrichtung kann auch als erste Entkopplungseinrichtung bezeichnet werden zur besseren Unterscheidung weiterer Entkopplungseinrichtungen, die in anderen Laststromkreisen angeordnet sein können, was nachfolgend noch erläutert ist.This decoupling device can also be referred to as the first decoupling device for better differentiation of further decoupling devices that can be arranged in other load circuits, which is explained below.

Ferner umfasst die Vorrichtung eine zweite Spannungsversorgung zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für einen zweiten Stromkreis.Furthermore, the device includes a second power supply for providing electrical power for a second circuit.

Der erste und/oder der zweite Stromkreis können auch als Laststromkreise bezeich- net werden.The first and/or the second circuit can also be referred to as load circuits.

Ferner umfasst die Vorrichtung einen bidirektionalen Gleichspannungswandler, wobei der erste Stromkreis und der zweite Stromkreis über den bidirektionalen Gleichspannungswandler koppel- bar sind und/oder gekoppelt sind zur Leistungsversorgung der Stromkreise bei Ausfall einer der Spannungsversorgungen.The device also includes a bidirectional DC-DC converter, the first circuit and the second circuit being able to be coupled via the bidirectional DC-DC converter and/or being coupled to supply power to the circuits if one of the voltage supplies fails.

Der bidirektionale DCDC-Wandler verbindet somit unterschiedliche Laststromkreise und ermög- licht einen Leistungsfluss zwischen den Laststromkreisen, insbesondere bei Ausfall der Span- nungsversorgung in einem Laststromkreis.The bidirectional DCDC converter thus connects different load circuits and enables power to flow between the load circuits, in particular if the voltage supply fails in one load circuit.

Dadurch ist eine Redundanz für die jeweiligen Strom- kreise gegeben.This provides redundancy for the respective circuits.

Folgende Vorteile ergeben sich gegenüber der eingangs im Rahmen der Figuren 5 und 6 illustrier- ten herkömmlichen Ansätze: Es wird eine redundante Spannungs- und/oder Stromversorgung mindestens zweier Stromkreise mit einer reduzierten Anzahl von Komponenten ermöglicht.The following advantages result compared to the conventional approaches illustrated at the outset in the context of FIGS. 5 and 6: A redundant voltage and/or current supply of at least two circuits is made possible with a reduced number of components.

So wird beispielsweise eine verringerte Anzahl an Entkopplungseinrichtungen, z.For example, a reduced number of decoupling devices, e.g.

B.B.

Redundanzmo- dule, benötigt.Redundancy modules required.

Bei Anwendungen, bei denen in kurzer Zeit viel Energie durch einen Verbraucher in den Laststromkreis zurückgespeist wird, z. B. eine elektrische Maschine im regenerativen Bremsbetriebs, kann die Energie über den DC/DC-Wandler auf die unterschiedlichen Laststrom- kreise aufgeteilt werden, so dass ggf. auf einen Bremschopper verzichtet werden kann. Ein weiter Vorteil ist, dass die Leistung der Stromversorgungen (z. B. AC/DC-Wandler) in jeweiligen Last- 5 stromkreisen zusammengefasst werden können. Insgesamt können dadurch Kosteneinsparungen erzielt und der benötigte Bauraum reduziert werden. Die vorstehend beschriebene (erste oder zweite) Spannungsversorgung kann auch als Stromver- sorgung angesehen und bezeichnet werden, weil diese eine Stromversorgung für den Laststrom- kreis bereitstellt. Die Laststromkreise werden mit Gleichspannung und Gleichstrom versorgt. Die Entkopplungseinrichtungen sind bevorzugt jeweils zwischen der Kopplungsstelle des Gleichspan- nungswandlers und der jeweiligen Spannungsversorgung angeordnet.For applications in which a large amount of energy is fed back into the load circuit by a consumer in a short period of time, e.g. B. an electrical machine in regenerative braking mode, the energy can be divided via the DC / DC converter to the different load circuits, so that it may be possible to dispense with a brake chopper. A further advantage is that the power of the power supplies (e.g. AC/DC converters) can be combined in respective load circuits. Overall, cost savings can be achieved and the required installation space can be reduced. The (first or second) voltage supply described above can also be viewed and referred to as a power supply because it provides a power supply for the load circuit. The load circuits are supplied with DC voltage and direct current. The decoupling devices are preferably arranged between the coupling point of the DC voltage converter and the respective voltage supply.

Vorstehend wurde bereits festgestellt, dass die Entkopplungseinrichtung, wie sie hierin verwen- det wird, ausgebildet ist, eine eingangsseitig an der Entkopplungseinrichtung anliegende Span- nungs- bzw. Stromversorgung vom Laststromkreis zu entkoppeln, falls eingangsseitig an der Ent- kopplungseinrichtung eine Fehlspannung, z. B. ein Kurzschluss, anliegt. Auf diese Weise wird ver- hindert, dass der DC/DC-Wandler im Kurzschlussfall nicht gegen einen Kurzschlussstrom arbeiten muss. Die Entkopplungseinrichtung dient somit dazu, einen speisenden Stromkreis, falls dieser einen niederohmigen Kurzschluss erleidet, von dem Laststromkreis bzw. der darüber versorgten Last zu entkoppeln.It was already established above that the decoupling device, as used here, is designed to decouple a voltage or current supply present on the input side of the decoupling device from the load circuit if there is an incorrect voltage on the input side of the decoupling device, e.g. B. a short circuit is present. This prevents the DC/DC converter from having to work against a short-circuit current in the event of a short-circuit. The decoupling device thus serves to decouple a feeding circuit from the load circuit or the load supplied via it if it suffers a low-impedance short circuit.

In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner eine im zweiten Stromkreis angeord- nete Entkopplungseinrichtung, die ausgebildet ist, die zweite Spannungsversorgung bei eingangs- seitigem Anliegen einer Fehlspannung an der Entkopplungseinrichtung von dem zweiten Strom- kreis zu entkoppeln. Diese Entkopplungseinrichtung kann auch als zweite Entkopplungseinrich- tung bezeichnet werden. Sie hat die gleiche Funktion wie die erste Entkopplungseinrichtung, ist jedoch im zweiten (Last-)Stromkreis angeordnet.In one embodiment, the device also includes a decoupling device arranged in the second circuit, which is designed to decouple the second voltage supply from the second circuit when an incorrect voltage is present on the input side of the decoupling device. This decoupling device can also be referred to as a second decoupling device. It has the same function as the first decoupling device, but is located in the second (load) circuit.

Die im ersten Stromkreis angeordnete Entkopplungseinrichtung kann ein Redundanzmodul sein. Alternativ oder zusätzlich kann die im zweiten Stromkreis angeordnete Entkopplungseinrichtung ein Redundanzmodul sein.The decoupling device arranged in the first circuit can be a redundancy module. Alternatively or additionally, the decoupling device arranged in the second circuit can be a redundancy module.

Die Entkopplungseinrichtung kann jedoch auch als Sicherung, z. B. eine Schmelzsicherung, oder als ein wiedereinlegbarer Leitungsschutzschalter ausgeführt sein. Die Entkopplungseinrichtung kann ferner als Leistungs-Relais ausgeführt sein. Lediglich beispielhaft kann bei dieser Ausfüh- rungsform durch Überwachung eines sog. „DC-OK-Signals“ der Spannungsversorgung im Falle des Wegfalls des DC-OK-Signals das eingangsseitige Anliegen einer Fehlspannung erkannt werden, und in diesem Fall das Leistungs-Relais durch entsprechende Ansteuerung geöffnet werden.However, the decoupling device can also be used as a backup, e.g. B. a fuse, or be designed as a reinsertable circuit breaker. The decoupling device can also be designed as a power relay. In this embodiment, only as an example, by monitoring a so-called “DC-OK signal” from the power supply, if the DC-OK signal is lost, the presence of an error voltage on the input side can be detected, and in this case the power relay can be detected accordingly control are opened.

Gemäß einer Ausführungsform kann die erste Spannungsversorgung optional einen Spannungs- wandler (erster Spannungswandler) umfassen, der an eine erste Spannungsversorgung ange- schlossen ist zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für eine in einem ersten Stromkreis angeordnete Last. Die erste Spannungsversorgung kann ein übergeordnetes Spannungsnetz sein. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Spannungsversorgung einen Spannungswandler (zwei- ter Spannungswandler) umfassen, der an eine zweite Spannungsversorgung angeschlossen ist zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für eine in einem zweiten Stromkreis angeordnete Last. Die zweite Spannungsversorgung kann ein übergeordnetes Spannungsnetz sein. Im Normalbe- trieb kann der jeweilige Laststromkreis somit aus der diesem Laststromkreis zugeordneten Span- nungsversorgung versorgt werden. Bei Ausfall oder bei einem Fehler in dieser Spannungsversor- gung kann der Laststromkreis über den die Laststromkreise koppelnden bidirektionalen Gleich- spannungswandler aus dem anderen Laststromkreis und der diesem anderen Laststromkreis zu- geordneten Spannungsversorgung versorgt werden. Beispielhaft kann der Spannungswandler ein AC/DC-Wandler oder ein DC/DC-Wandler sein, je nach Art der Spannungsquelle bzw. des übergeordneten Spannungsnetzes (Wechselspannungs- versorgung oder Gleichspannungsversorgung). Der AC/DC-Wandler kann ein 1-phasiger oder 3- phasiger AC/DC-Wandler sein. Die vorliegende Basiskonfiguration zweier über einen DC/DC-Wandler gekoppelter Laststrom- kreise mit jeweils zugeordneter Spannungsversorgung kann zweckmäßig beliebig auf mehrere Stromkreise erweitert werden, wobei jeweils zwei Stromkreise über einen DC/DC-Wandler kop- pelbar sind bzw. gekoppelt sind, um mittels des DC/DC-Wandlers einen elektrischen Leistungs- fluss zwischen den gekoppelten Stromkreisen zur redundanten Versorgung zu ermöglichen. In einer weiteren Ausführungsform kann eine Spannungsversorgung, z. B. die vorstehend be- schriebene zweite Spannungsversorgung, ein aufladbarer Speicher für elektrische Energie, z. B. eine Batterie, sein. Ferner kann in dem Stromkreis, an den der aufladbare Speicher angeschlossen ist, ein Batterielade-Managementmodul vorgesehen sein, dass den Ladezustand des aufladbaren Energiespeichers überwacht und steuert.According to one embodiment, the first voltage supply can optionally include a voltage converter (first voltage converter) which is connected to a first voltage supply in order to provide electrical power for a load arranged in a first circuit. The first voltage supply can be a higher-level voltage network. In addition or as an alternative, the second voltage supply can include a voltage converter (second voltage converter), which is connected to a second voltage supply to provide electrical power for a load arranged in a second electric circuit. The second voltage supply can be a higher-level voltage network. In normal operation, the respective load circuit can thus be supplied from the voltage supply assigned to this load circuit. In the event of failure or an error in this voltage supply, the load circuit can be supplied via the bidirectional DC voltage converter coupling the load circuits from the other load circuit and the voltage supply assigned to this other load circuit. For example, the voltage converter can be an AC/DC converter or a DC/DC converter, depending on the type of voltage source or the superordinate voltage network (AC voltage supply or DC voltage supply). The AC/DC converter can be a 1-phase or 3-phase AC/DC converter. The present basic configuration of two load circuits coupled via a DC/DC converter, each with an assigned voltage supply, can be extended to several circuits as desired, with two circuits being able to be coupled or coupled via a DC/DC converter in order to be of the DC/DC converter to enable an electrical power flow between the coupled circuits for redundant supply. In a further embodiment, a power supply, e.g. B. the second voltage supply described above, a rechargeable storage for electrical energy, z. B. be a battery. Furthermore, in the circuit to which the chargeable storage device is connected, a battery charge management module can be provided that monitors and controls the state of charge of the chargeable energy storage device.

In einer Ausführungsvariante dieser Ausführungsform kann die Vorrichtung ferner mindestens einen weiteren Stromkreis und mindestens eine weitere Spannungsversorgung zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für eine in dem weiteren Stromkreis angeordnete Last aufweisen.In an embodiment variant of this embodiment, the device can also have at least one additional electric circuit and at least one additional voltage supply for providing electrical power for a load arranged in the additional electric circuit.

Hierbei ist in jedem der weiteren Stromkreise (Laststromkreise) jeweils eine Entkopplungseinrich- tung angeordnet.A decoupling device is arranged in each of the additional circuits (load circuits).

Die Entkopplungseinrichtung ist wiederum ausgebildet, die weitere Spannungs- versorgung bei eingangsseitigem Anliegen einer Fehlspannung an der Entkopplungseinrichtung von dem weiteren Stromkreis zu entkoppeln.The decoupling device is in turn designed to decouple the further voltage supply from the further circuit when an incorrect voltage is present at the decoupling device on the input side.

Die Entkopplungseinrichtung kann wiederum bei- spielsweise als Redundanzmodul, als Sicherung, Leitungsschutzschalter, oder als Leistungs-Relais ausgeführt sein.The decoupling device can in turn be designed, for example, as a redundancy module, as a fuse, circuit breaker, or as a power relay.

Hierbei ist der weitere Stromkreis (oder jeweils jeder der weiteren Stromkreise, falls mehrere vorhanden sind) über einen bidirektionalen Gleichspannungswandler mit dem zwei- ten Stromkreis gekoppelt zur Leistungsversorgung des weiteren Stromkreises bei Ausfall von des- sen Spannungsversorgung.In this case, the further circuit (or each of the further circuits if there are several) is coupled to the second circuit via a bidirectional DC-DC converter to supply power to the further circuit if its power supply fails.

Ein besonderer Vorzug hiervon ist, dass somit mehrere Laststromkreise von einem zentralen Energiespeicher für elektrische Energie (z.A particular advantage of this is that several load circuits can be controlled from a central energy store for electrical energy (e.g.

B: Batterie) und/oder einer zentralen unterbrechungs- freien Stromversorgung im Redundanzfall versorgt werden können.B: battery) and/or a central uninterruptible power supply in case of redundancy.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann die weitere Spannungsversorgung eines weiteren Laststrom- kreises einen Spannungswandler, z.According to a further aspect, the further power supply of a further load current circuit can have a voltage converter, e.g.

B.B.

AC/DC-Wandler, umfassen, der an eine weitere Span- nungsversorgung angeschlossen ist.AC/DC converter, which is connected to a further voltage supply.

Die weitere Spannungsversorgung kann ein übergeordnetes Spannungsnetz sein.The additional voltage supply can be a higher-level voltage network.

Beispielsweise kann die übergeordnete Spannungsversorgung jeweils eine Wechselspannungsversorgung sein.For example, the higher-level power supply can be an AC power supply.

Wechselspannungsversorgungen unterschiedlicher Strom- kreise können optional durch unterschiedliche AC-Phasen der gleichen Wechselspannungsquelle bereitgestellt sein, wodurch auf einfache Weise eine redundante Spannungsversorgung realisiert ist.AC voltage supplies for different circuits can optionally be provided by different AC phases of the same AC voltage source, as a result of which a redundant voltage supply is implemented in a simple manner.

Zusätzlich oder alternativ können auch unterschiedliche Trafostationen verwendet werden, um unterschiedliche Versorgungsspannungen bereitzustellen.Additionally or alternatively, different transformer stations can also be used in order to provide different supply voltages.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann der bidirektionale Gleichspannungswandler so angesteuert werden, dass bei Ausfall der Spannungsversorgung eines der beiden Stromkreise, die über den Gleichspannungswandler gekoppelt und/oder koppelbar sind, der Gleichspannungswandler un- terbrechungsfrei einen elektrischen Leistungsfluss zwischen diesen beiden Stromkreisen zur Leis- — tungsversorgung der Lasten ermöglicht.According to a further aspect, the bidirectional DC-DC converter can be controlled in such a way that if the voltage supply fails in one of the two circuits which are coupled and/or can be coupled via the DC-DC converter, the DC-DC converter initiates an electrical power flow between these two circuits for the power supply without interruption of loads allows.

Hierzu kann beispielsweise die Schaltungsanordnung eine Steuereinrichtung umfassen, die ausgebildet ist, den Gleichspannungswandler anzusteuern.For this purpose, for example, the circuit arrangement can include a control device that is designed to control the DC-DC converter.

Die Steuereinrichtung kann ausgebildet sein, den Ausfall der Spannungsversorgung zu überwa- chen, z.The control device can be designed to monitor the failure of the power supply, e.g.

B. durch Überwachung der eingangsseitig am Gleichspannungswandler anliegenden Spannung, und bei Ausfall der Spannungsversorgung in einem der beiden durch den Gleichspan- nungswandler gekoppelten Stromkreise, den Gleichspannungswandler derart anzusteuern, dass er einen elektrischen Leistungsfluss zwischen den beiden durch den Gleichspannungswandler ge- koppelten Stromkreisen ermöglicht, um auch die Last in demjenigen Stromkreis, in welchem die Spannungsversorgung ausgefallen ist, mit elektrischer Leistung zu versorgen.B. by monitoring the voltage present on the input side of the DC-DC converter, and in the event of a power supply failure in one of the two circuits coupled by the DC-DC converter, to control the DC-DC converter in such a way that it enables electrical power to flow between the two circuits coupled by the DC-DC converter, to also supply electrical power to the load in the circuit in which the power supply has failed.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann der bidirektionale Gleichspannungswandler so angesteuert werden, dass der Gleichspannungswandler bei Auftreten eines kurzzeitigen Leistungsanstiegs, beispielsweise bei Auftreten einer kurzzeitigen elektrischen Peak-Leistung, in einem der beiden Stromkreise, einen Transfer zumindest eines Teils des Leistungsanstiegs in den anderen der bei- den Stromkreise bewirkt.According to a further aspect, the bidirectional DC-DC converter can be controlled in such a way that the DC-DC converter, when a short-term increase in power occurs, for example when a short-term electrical peak power occurs, in one of the two circuits, transfers at least part of the power increase to the other of the two causes the circuits.

Eine kurzzeitige elektrische Peak-Leistung kann beispielsweise dann vorliegen und/oder erkannt werden, wenn ein pulsartiger schneller Anstieg der elektrischen Leis- tung auftritt.A short-term electrical peak power can be present and/or recognized, for example, when a pulse-like, rapid increase in the electrical power occurs.

Die Steuereinrichtung kann ausgebildet sein, das Austreten solcher Peak-Leistungen zu überwachen und bei deren Auftreten den Gleichspannungswandler derart anzusteuern, dass er einen elektrischen Leistungsfluss zwischen den beiden durch den Gleichspannungswandler ge- koppelten Stromkreisen ermöglicht, um den Transfer zumindest eines Teils des Leistungsanstiegs, der in dem einem Stromkreis aufgetreten ist, in den anderen der beiden Stromkreise zu bewirken.The control device can be designed to monitor the emergence of such peak powers and, when they occur, to control the DC-DC converter in such a way that it enables an electrical power flow between the two circuits coupled by the DC-DC converter in order to transfer at least part of the power increase that occurred in one circuit to cause in the other of the two circuits.

Alternativ oder zusätzlich kann der bidirektionale Gleichspannungswandler so ausgeführt sein, dass bei Ausfall der Spannungsversorgung eines der beiden Stromkreise, die über den Gleichspan- nungswandler gekoppelt und/oder koppelbar sind, der Gleichspannungswandler automatisch, d. h. selbsttätig, unterbrechungsfrei einen elektrischen Leistungsfluss zwischen diesen beiden Stromkreisen zur Leistungsversorgung der Lasten ermöglicht.Alternatively or additionally, the bidirectional DC-DC converter can be designed such that if the power supply fails in one of the two circuits that are and/or can be coupled via the DC-DC converter, the DC-DC converter automatically, d. H. automatically, without interruption, enables an electric power flow between these two circuits for the power supply of the loads.

Hier ist ein Schaltungsaufbau des Gleichspannungswandler so auszuführen, dass bei Wegfall der Spannungsversorgung an einem der Eingänge des Gleichspannungswandlers der Gleichspannungswandler selbsttätig in einen Be- triebsmodus schaltet (wechselt), bei dem ein gerichteter elektrischer Leistungsfluss in den Strom- kreis, dessen Spannungsversorgung ausgefallen ist, durch den Gleichspannungswandler bereitge- stellt wird.Here, a circuit design of the DC-DC converter is to be designed in such a way that if the voltage supply fails at one of the inputs of the DC-DC converter, the DC-DC converter automatically switches (changes) to an operating mode in which a directed electrical power flow into the circuit whose voltage supply has failed provided by the DC-DC converter.

Alternativ oder zusätzlich kann der bidirektionale Gleichspannungswandler so ausgeführt sein, dass der Gleichspannungswandler bei Auftreten eines kurzzeitigen Leistungsanstiegs, beispiels-Alternatively or additionally, the bidirectional DC-DC converter can be designed in such a way that the DC-DC converter is switched off when a brief power increase occurs, for example

weise bei Auftreten einer kurzzeitigen Peak-Leistung, in einem der beiden Stromkreise, automa- tisch, d. h. selbsttätig, einen Transfer zumindest eines Teils des Leistungsanstiegs in den anderen der beiden Stromkreise bewirkt.wise when a brief peak power occurs in one of the two circuits, automatically, i. H. automatically, causes a transfer of at least part of the power increase in the other of the two circuits.

Hier ist ein Schaltungsaufbau des Gleichspannungswandler so auszuführen, dass bei Auftreten derartiger Leistungspeaks in einem der beiden Stromkreise der Gleichspannungswandler selbsttätig die beiden Stromkreise koppelt, um zumindest einen Teil des Leistungsanstiegs abzufangen, indem elektrische Leistung in den anderen der beiden Stromkreise transferiert wird.Here, a circuit design of the DC-DC converter is to be designed in such a way that when such power peaks occur in one of the two circuits, the DC-DC converter automatically couples the two circuits in order to absorb at least part of the power increase by transferring electrical power to the other of the two circuits.

Gemäß einem weiteren Aspekt können die Spannungsversorgungen der Stromkreise in Abhän- gigkeit von Leistungsanforderungen der Lasten in den Stromkreisen so ausgelegt sein, dass jede der Spannungsversorgungen bei Ausfall einer anderen Spannungsversorgung ausreichend elekt- rische Leistung bereitstellen kann, um alle Lasten oder zumindest eine Last eines anderen Strom- kreises mit elektrischer Leistung zu versorgen.According to a further aspect, the power supplies of the circuits can be designed as a function of the power requirements of the loads in the circuits such that each of the power supplies can provide sufficient electrical power if another power supply fails to power all loads or at least one load of another Circuit to supply electrical power.

Entsprechend wird gemäß diesem Aspekt eine Spannungsversorgung in Bezug auf die bereitgestellte Leistung größer dimensioniert ausgelegt, als es für die Versorgung der Last in unmittelbar angeschlossenen Laststromkreis vonnöten wäre, um im Redundanzfall auch eine Last in einem über den DC/DC-Wandler angeschlossenen weite- ren Laststromkreis mitversorgen zu können.Correspondingly, according to this aspect, a power supply is dimensioned larger in relation to the power provided than would be necessary for the supply of the load in the directly connected load circuit in order to also supply a load in a further circuit connected via the DC/DC converter in the event of redundancy to be able to supply the load circuit.

In einer weiteren Ausführungsform können der Gleichspannungswandler und/oder das Redun- danzmodul jeweils einen Montageadapter zur Befestigung an einer Tragschiene, vorzugsweise einer Hutschiene, und/oder zur Wandmontage aufweisen.In a further embodiment, the DC-DC converter and/or the redundancy module can each have a mounting adapter for attachment to a mounting rail, preferably a top-hat rail, and/or for wall mounting.

Dadurch kann der Einsatz in industri- ellen Anwendungen erleichtert werden.This can facilitate use in industrial applications.

Der Gleichspannungswandler, der vorliegend zur Kopplung zweier Stromkreise verwendet wird, kann ein galvanisch getrennter Gleichspannungswandler sein.The DC-DC converter, which is used here to couple two circuits, can be a galvanically isolated DC-DC converter.

Es ist jedoch eine Ausführung des Gleichspannungswandlers als nicht-galvanisch getrennter Wandler möglich.However, an embodiment of the DC-DC converter as a non-galvanically isolated converter is possible.

Entsprechend kön- nen die über den Gleichspannungswandler gekoppelten Stromkreise ein unterschiedliches Be- zugspotential oder das gleiche Bezugspotential aufweisen.Correspondingly, the circuits coupled via the DC-DC converter can have a different reference potential or the same reference potential.

In einer weiteren Ausführungsform weist der bidirektionale Gleichspannungswandler ein-/aus- gangsseitig, weiter vorzugsweise in den Gleichspannungswandler baulich integriert, jeweils ein Funktionsmodul zur Entkopplung von Kurzschlussströmen auf.In a further embodiment, the bidirectional DC-DC converter has a functional module for decoupling short-circuit currents on the input/output side, further preferably structurally integrated into the DC-DC converter.

Da der Gleichspannungswandler bidirektional ist, kann je nach Betriebsmodus ein Eingang als Ausgang fungieren und umgekehrt.Since the DC-DC converter is bidirectional, depending on the operating mode, an input can function as an output and vice versa.

In diesem Sinne ist der Begriff „ein-/ausgangsseitig“ als die je nach Betriebsmodus als Eingang oder Ausgang dienende Kopplungsstelle des Gleichspannungswandlers mit dem jeweiligenIn this sense, the term "input/output side" is the coupling point of the DC/DC converter with the respective operating mode, which serves as input or output depending on the operating mode

Stromkreis zu verstehen. Entsprechend kann auch in den Gleichspannungswandler eine Funktion integriert sein, die analog die Funktion eines Redundanzmoduls bereitstellt. In einer Ausführungsvariante dieser Ausführungsform kann das Funktionsmodul ferner ausgebil- det sein, in an sich bekannter Weise eine Einschaltstrombegrenzung und einen Verpolschutz be- reitzustellen. Eine beispielhafte Realisierung des Funktionalmoduls kann eine anti-serielle Reihen- schaltung zweier MOSFETs umfassen. In einer Ausführungsform kann das Redundanzmodul mindestens eine Diode als entkoppelndes Element aufweisen, was eine baulich sehr einfache Realisierung des Redundanzmoduls darstellt. Ferner kann in einer Ausführungsform das Redundanzmodul als ein aktiv schaltbares Redundanz- modul ausgeführt sein und beispielsweise mindestens einen MOSFET als entkoppelndes Element aufweisen. Im Vergleich zu einer Entkopplungsdiode kann die Verlustleistung stark reduziert wer- den. Das Redundanzmodul kann hierbei ausgeführt sein, im störungsfreien Betrieb den MOSFET durchzusteuern und im Fehlerfall wird der MOSFET hochohmig geschaltet und somit wird der Ausgang von dem Eingang des Redundanzmoduls entkoppelt.understand circuit. Correspondingly, a function can also be integrated into the DC-DC converter, which analogously provides the function of a redundancy module. In an embodiment variant of this embodiment, the function module can also be designed to provide inrush current limitation and reverse polarity protection in a manner known per se. An exemplary implementation of the functional module can include an anti-serial series connection of two MOSFETs. In one embodiment, the redundancy module can have at least one diode as a decoupling element, which represents a structurally very simple implementation of the redundancy module. Furthermore, in one embodiment, the redundancy module can be designed as an actively switchable redundancy module and have, for example, at least one MOSFET as a decoupling element. Compared to a decoupling diode, the power loss can be greatly reduced. The redundancy module can be designed here to turn on the MOSFET in trouble-free operation and in the event of a fault the MOSFET is switched to high resistance and the output is thus decoupled from the input of the redundancy module.

In einer Ausführungsform können das Redundanzmodul und/oder der bidirektionale Gleichspan- nungswandler jeweils als geschlossenes Modul ausgeführt sein, welches ein Gehäuse umfasst, in dem alle elektrische Funktionskomponenten angeordnet sind.In one embodiment, the redundancy module and/or the bidirectional DC-DC converter can each be designed as a closed module, which includes a housing in which all electrical functional components are arranged.

In einer Ausführungsform kann das Redundanzmodul einen Signalausgang aufweisen zur Ausgabe eines Betriebsstatussignals des Redundanzmoduls, z. B. an eine Steuerung. Alternativ oder zu- sätzlich kann das Redundanzmodul eine Anzeige, vorzugsweise eine LED-Statusanzeige, aufwei- sen zur Anzeige eines Betriebsstatussignals des Redundanzmoduls. Dies erleichtert die Überwa- chung der redundanten Strom- bzw. Spannungsversorgung, dass Fehlerfälle vom Redundanzmo- dul frühzeitig signalisiert bzw. ausgegeben werden, so dass eine defekte Spannungsversorgung zeitnah ersetzt bzw. repariert werden kann.In one embodiment, the redundancy module can have a signal output for outputting an operating status signal of the redundancy module, e.g. B. to a controller. Alternatively or additionally, the redundancy module can have a display, preferably an LED status display, for displaying an operating status signal of the redundancy module. This makes it easier to monitor the redundant current or voltage supply, since faults are signaled or output by the redundancy module at an early stage, so that a defective voltage supply can be replaced or repaired promptly.

Alternativ oder zusätzlich kann das Redundanzmodul Anschlussklemmen für eine DC-Eingangs- spannung und Anschlussklemmen für eine DC-Ausgangsspannung aufweist. Dies erleichtert die schnelle Montage.Alternatively or additionally, the redundancy module can have connection terminals for a DC input voltage and connection terminals for a DC output voltage. This facilitates quick assembly.

Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind be- liebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Fol- genden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 bis 6 aus dem Stand der Technik bekannte Schaltungsanordnungen zur Stromversor- gung, Fig. 7 eine Schaltungsanordnung zur redundanten Spannungs- und/oder Stromversor- gung mindestens zweier Stromkreise gemäß einer Ausführungsform der Erfin- dung; und Fig. 8 eine Schaltungsanordnung zur redundanten Spannungs- und/oder Stromversor- gung mindestens zweier Stromkreise gemäß einer Ausführungsform der Erfin- dung.The preferred embodiments and features of the invention described above can be combined with one another as desired. Further details and advantages of the invention are described below with reference to the accompanying drawings. 1 to 6 show circuit arrangements known from the prior art for the power supply, FIG. 7 shows a circuit arrangement for the redundant voltage and/or power supply of at least two circuits according to an embodiment of the invention; and FIG. 8 shows a circuit arrangement for the redundant voltage and/or current supply of at least two circuits according to an embodiment of the invention.

Gleiche oder äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und zum Teil nicht gesondert beschrieben.Identical or equivalent elements are denoted by the same reference symbols in all figures and some of them are not described separately.

Fig. 7 zeigt eine Schaltungsanordnung 1 zur redundanten Spannungs- und/oder Stromversorgung mindestens zweier Stromkreise gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Schal- tungsanordnung 1 stellt einen alternativen Lösungsansatz für den in den Figuren 5 und 6 beschrie- benen Anwendungsfall dar.FIG. 7 shows a circuit arrangement 1 for the redundant voltage and/or power supply of at least two circuits according to a first embodiment of the invention. The circuit arrangement 1 represents an alternative solution for the application described in FIGS. 5 and 6.

Die Schaltungsanordnung 1 umfasst eine erste Spannungsversorgung bzw. Stromversorgung 3a zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für eine in einem ersten Laststromkreis 2a angeord- nete Last 7. Die erste Spannungsversorgung 3a umfasst beispielhaft einen AC/DC-Wandler 5, der an eine erste Wechselspannungsversorgung 4a, hier eine erste AC-Phase L1 einer Wechselspan- nungsquelle angeschlossen ist. Lediglich beispielhaft kann es sich bei der Last 7 im ersten Last- stromkreis 2a um eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) handeln.The circuit arrangement 1 comprises a first voltage supply or power supply 3a for providing electrical power for a load 7 arranged in a first load circuit 2a. The first voltage supply 3a comprises, for example, an AC/DC converter 5 which is connected to a first AC voltage supply 4a, a first AC phase L1 of an AC voltage source is connected here. The load 7 in the first load current circuit 2a can be a programmable logic controller (PLC) merely by way of example.

Ferner umfasst die Schaltungsanordnung 1 eine zweite Spannungsversorgung bzw. Stromversor- gung 3b zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für eine in einem zweiten Laststromkreis 2b angeordnete Last 7. Die zweite Spannungsversorgung 3b umfasst hier beispielhaft einen AC/DC-Wandler 5, der aus Redundanzgründen an eine zweite Wechselspannungsversorgung 4b,The circuit arrangement 1 also includes a second power supply or power supply 3b for providing electrical power for a load 7 arranged in a second load circuit 2b second AC power supply 4b,

hier eine zweite AC-Phase L2 der gleichen Wechselspannungsquelle, angeschlossen ist zur Bereit- stellung einer elektrischen Leistung. Lediglich beispielhaft kann es sich bei der Last 7 im zweiten Laststromkreis 2b um einen Motor handeln. Im ersten Laststromkreis 2a ist ein Redundanzmodul 6 angeordnet, das ausgebildet ist, die erste Spannungsversorgung 3a bei eingangsseitigem Anliegen einer Fehlspannung, z. B. eines Kurz- schlusses, an dem Redundanzmodul 6 von dem ersten Laststromkreis 2a zu entkoppeln. Entspre- chend analog ist im zweiten Laststromkreis 2b ebenfalls ein Redundanzmodul 6 angeordnet, das ausgebildet ist, die zweite Spannungsversorgung 3b bei eingangsseitigem Anliegen einer Fehl- spannung, z. B. eines Kurzschlusses, an dem Redundanzmodul 6 von dem zweiten Laststromkreis 2b zu entkoppeln.here a second AC phase L2 of the same AC voltage source is connected to provide electrical power. The load 7 in the second load current circuit 2b can be a motor, purely by way of example. In the first load circuit 2a, a redundancy module 6 is arranged, which is designed to switch off the first power supply 3a when an incorrect voltage is present on the input side, e.g. B. a short circuit to decouple the redundancy module 6 from the first load circuit 2a. Correspondingly, a redundancy module 6 is also arranged in the second load current circuit 2b, which is designed to switch off the second voltage supply 3b when an incorrect voltage is present on the input side, e.g. B. a short circuit to decouple the redundancy module 6 from the second load circuit 2b.

Ferner sind der erste Laststromkreis 2a und der zweite Laststromkreis 2b über einen bidirektio- nalen DC/DC-Wandler 8 gekoppelt. Der Gleichspannungswandler ist ausgebildet, bei Ausfall einer der Spannungsversorgungen die Last 7 in demjenigen Laststromkreis, in dem die Spannungsver- sorgung ausgefallen ist, mit elektrischer Leistung mitzuversorgen.Furthermore, the first load circuit 2a and the second load circuit 2b are coupled via a bidirectional DC/DC converter 8 . If one of the power supplies fails, the DC-DC converter is designed to also supply electrical power to the load 7 in that load circuit in which the power supply has failed.

Der bidirektionaler DC/DC-Wandler 8 verbindet somit unterschiedliche Laststromkreise 2a, 2b und ermöglicht bei Bedarf einen Leistungsfluss zwischen den Lastkreisen. Dadurch ist eine Redun- danz für die jeweiligen Laststromkreise 2a, 2b gegeben. Generell kann der bidirektionale DC/DC- Wandler 8 als nicht galvanisch getrennter Wandler oder als galvanisch getrennter Wandler aus- geführt werden, je nach technischer Anforderung durch die Laststromkreise. Im Ausführungsbei- spiel der Figur 7 ist der DC/DC-Wandler 8 als galvanisch getrennter Wandler ausgeführt. Die Last- stromkreise 2a, 2b liegen auf unterschiedlichem Bezugspotential GND1, GND2.The bidirectional DC/DC converter 8 thus connects different load circuits 2a, 2b and, if necessary, enables power to flow between the load circuits. This provides redundancy for the respective load circuits 2a, 2b. In general, the bidirectional DC/DC converter 8 can be designed as a non-galvanically isolated converter or as a galvanically isolated converter, depending on the technical requirements of the load circuits. In the exemplary embodiment in FIG. 7, the DC/DC converter 8 is designed as a galvanically isolated converter. The load circuits 2a, 2b are at different reference potentials GND1, GND2.

Die Redundanzmodule 6 sind jeweils zwischen dem AC/DC-Wandler 5 der jeweiligen Spannungs- versorgung und der Kopplungsstelle des DC/DC-Wandlers 8 an den jeweiligen Laststromkreis an- geordnet. Vorstehend wurde bereits festgestellt, dass das Redundanzmodul 6 des ersten Last- stromkreises 2a ausgebildet ist, die eingangsseitig am Redundanzmodul 6 anliegende Spannungs- bzw. Stromversorgung 3a vom Laststromkreis 2a zu entkoppeln, falls eingangsseitig am Redun- danzmodul 6 eine Fehlspannung, z. B. ein Kurzschluss, anliegt.The redundancy modules 6 are each arranged between the AC/DC converter 5 of the respective power supply and the coupling point of the DC/DC converter 8 to the respective load circuit. It has already been established above that the redundancy module 6 of the first load circuit 2a is designed to decouple the voltage or power supply 3a present on the input side of the redundancy module 6 from the load circuit 2a if there is an incorrect voltage on the input side of the redundancy module 6, e.g. B. a short circuit is present.

Auf diese Weise wird verhindert, dass der DC/DC-Wandler 8 im Kurzschlussfall nicht gegen einen Kurzschlussstrom arbeiten muss. Das Redundanzmodul 6 dient somit dazu, einen speisendenThis prevents the DC/DC converter 8 from having to work against a short-circuit current in the event of a short-circuit. The redundancy module 6 thus serves a feeding

Stromkreis, falls dieser einen niederohmigen Kurzschluss erleidet, von dem Laststromkreis bzw. der darüber versorgten Last zu entkoppeln.Circuit, if it suffers a low-impedance short circuit, to be decoupled from the load circuit or the load supplied via it.

Tritt beispielsweise durch Ausfall der ersten Spannungsversorgung 3a eingangsseitig, d.h. auf der Versorgungsseite, am Redundanzmodul 6 ein Kurzschluss auf, blockt/entkoppelt somit das Re- dundanzmodul 6, so dass der DC/DC-Wandler 8, der in diesem Fall die elektrische Leistung aus dem zweiten Laststromkreis 2b in den ersten Laststromkreis 2a transferiert, nicht gegen den Kurz- schluss speist, sondern weiterhin sicher die Last 7 in beiden Laststromkreisen 2a, 2b versorgen kann.If, for example, a short circuit occurs on the input side, i.e. on the supply side, of the redundancy module 6 due to a failure of the first voltage supply 3a, the redundancy module 6 blocks/decouples, so that the DC/DC converter 8, which in this case generates the electrical power transferred from the second load circuit 2b to the first load circuit 2a, does not feed against the short circuit, but can continue to safely supply the load 7 in both load circuits 2a, 2b.

Das Redundanzmodul 6 kann somit zumindest einen der folgenden Fehler erkennen: einen Fehler in der versorgenden Phase L1, einen Fehler in der Versorgungsleitung zwischen Phase L1 und AC/DC-Wandler 5, einen Fehler im AC/DC-Wandler 5 oder einen Fehler in der Verdrahtung zwischen AC/DC-Wandler und dem angeschlossenen Redundanzmodul 6. Die Funktion des Redundanzmoduls 6 im zweiten Laststromkreis ist entsprechend analog zum Referenzmodul 6 des ersten Laststromkreises ausgebildet, die eingangsseitig am Redundanzmo- dul 6 anliegende Spannungs- bzw.The redundancy module 6 can thus detect at least one of the following errors: an error in the supplying phase L1, an error in the supply line between phase L1 and AC/DC converter 5, an error in the AC/DC converter 5 or an error in the Wiring between the AC/DC converter and the connected redundancy module 6. The function of the redundancy module 6 in the second load circuit is configured analogously to the reference module 6 of the first load circuit, the voltage or

Stromversorgung 3b vom Laststromkreis 2b zu entkoppeln, falls eingangsseitig am Redundanzmodul 6 eine Fehlspannung, z.Power supply 3b to be decoupled from the load circuit 2b if an incorrect voltage, e.g.

B. ein Kurzschluss, anliegt.B. a short circuit is present.

Die primäre Funktion der Redundanzmodule 6 ist daher die Entkopplung zwischen einem der speisenden Stromkreise (Quelle) und den Last-Stromkreisen (d.h. die Entkopplung des Eingangs des Redundanzmoduls von dem Ausgang des Redundanzmoduls im Falle einer eingangsseitig an- liegenden Fehlspannung, insbesondere eines Kurzschlussstroms). Sollte eine Spannungsversor- gung bzw. ein speisender Stromkreis einen niederohmigen Kurzschluss haben, wird diese Span- nungsversorgung bzw. der speisende Stromkreis von der Last und der weiteren Spannungsver- sorgung bzw. der weiteren speisenden Quelle durch das Redundanzmodul entkoppelt und somit wird weiter ein Betrieb für die Last/den Verbraucher ermöglicht.The primary function of the redundancy modules 6 is therefore the decoupling between one of the feeding circuits (source) and the load circuits (i.e. the decoupling of the input of the redundancy module from the output of the redundancy module in the event of an incorrect voltage present on the input side, in particular a short-circuit current). If a power supply or a feeding circuit has a low-impedance short-circuit, this power supply or the feeding circuit is decoupled from the load and the other power supply or the other feeding source by the redundancy module and operation continues for the load/consumer.

Das entkoppelnde Element zwischen Eingang und Ausgang des Redundanzmoduls 6 ist im ein- fachsten Fall eine Diode (Anode am Eingang, Kathode am Ausgang). Effektiver, da geringere Ver- lustleistung, ist der Einsatz eines MOSFETs.In the simplest case, the decoupling element between the input and output of the redundancy module 6 is a diode (anode at the input, cathode at the output). The use of a MOSFET is more effective because the power loss is lower.

Dabei ist die Body-Diode des MOSFETs genau so aus- gerichtet, wie in der einfachen Dioden-Lösung.The body diode of the MOSFET is aligned in exactly the same way as in the simple diode solution.

Im störungsfreien Betrieb wird der MOSFET durch- gesteuert und der Spannungsabfall an der Diode wird überbrückt.In trouble-free operation, the MOSFET is turned on and the voltage drop across the diode is bridged.

Im Fehlerfall wird der MOSFET hochohmig gemacht und somit wird der Ausgang von dem Eingang entkoppelt.In the event of an error, the MOSFET is made high-impedance and thus the output is decoupled from the input.

Bei Ausfall einer der Spannungsversorgungen übernimmt der DC/DC-Wandler 8 automatisch die Versorgung der Last 7 in demjenigen Laststromkreis, in dem die Spannungsversorgung ausgefal- len ist. Hierzu müssen die Spannungsversorgungen der Stromkreise in Abhängigkeit von Leis- tungsanforderungen der Lasten in den Stromkreisen so ausgelegt sein, dass jede der Spannungs- —versorgungen bei Ausfall einer anderen Spannungsversorgung ausreichend elektrische Leistung bereitstellen kann, um alle Lasten oder zumindest eine Last eines anderen Stromkreises mit elektrischer Leistung zu versorgen. Wie in Figur 7 erkennbar ist, sind die AC/DC-Wandler 5 leis- tungsmäßig jeweils so ausgelegt, um im Redundanzfall alleine die Lasten 7 sowohl im ersten 2a als auch im zweiten 2b Laststromkreis ausreichend versorgen zu können.If one of the voltage supplies fails, the DC/DC converter 8 automatically takes over the supply of the load 7 in that load circuit in which the voltage supply has failed. For this purpose, the voltage supplies of the circuits must be designed depending on the power requirements of the loads in the circuits in such a way that each of the voltage supplies can provide sufficient electrical power if another voltage supply fails to power all loads or at least one load of another circuit to supply electrical power. As can be seen in FIG. 7, the AC/DC converters 5 are each designed in terms of output in such a way that, in the case of redundancy, the loads 7 alone can be sufficiently supplied both in the first 2a and in the second 2b load circuit.

Der bidirektionale DC/DC-Wandler 8 kann ferner eine technische Funktion analog zu den Redun- danzmodulen 6 enthalten, d.h. der Gleichspannungswandler 8 kann ein-/ausgangsseitig jeweils ein Funktionsmodul 11 zur Entkopplung von Kurzschlussströmen aufweisen. Gleichzeitig kann das Funktionsmodul 11 ferner ausgebildet sein, eine Einschaltstrombegrenzung und einen Verpol- schutz bereitzustellen. Diese Funktionen können beispielsweise durch zweckmäßige Ansteuerung einer anti-seriellen Reihenschaltung zweier MOSFETS realisiert werden.The bidirectional DC/DC converter 8 can also contain a technical function analogous to the redundancy modules 6, i.e. the DC voltage converter 8 can have a function module 11 on the input/output side for decoupling short-circuit currents. At the same time, the function module 11 can also be designed to provide inrush current limitation and reverse polarity protection. These functions can be implemented, for example, by expediently driving an anti-serial series connection of two MOSFETS.

Der DC/DC-Wandler 8 und das Redundanzmodul 6 können jeweils einen Montageadapter zur Be- festigung an einer Tragschiene, vorzugsweise einer Hutschiene, und/oder zur Wandmontage auf- weisen.The DC/DC converter 8 and the redundancy module 6 can each have a mounting adapter for attachment to a mounting rail, preferably a top-hat rail, and/or for wall mounting.

Ein Vergleich der technischen Ansätze der Figuren 5 und 6 mit dem Ansatz der Figur 7 zeigt, dass die redundante Spanungs- bzw. Stromversorgung mit einer reduzierten Anzahl an Komponenten realisiert werden kann. Es werden nur zwei Redundanzmodule 6 benötigt und z. B. kein Bremschopper, so dass bei einer optionalen Anwendung, bei der die Last 7 im zweiten Laststrom- kreis ein E-Motor ist, Energie aus dem Bremsbetrieb besser genutzt werden, da der DC/DC-Wand- ler 8 diese auf zwei Laststromkreise aufteilen kann und nicht thermisch als Verlustenergie verlo- ren geht. In Summe werden in der Ausführungsform der Figur 7 nur 5 Module (2 Redundanzmo- dule 6, zwei AC/DC-Wandler 5 und einen DC/DC-Wandler 8) benötigt. Die in Summe installierte Leistung ist 960 W. Ferner können Kosten für Module und entsprechender Bauraum eingespart werden. Ferner kann die Leistung der Stromversorgungen (im Beispiel die ACDC-Wandler 5) in jeweiligen Laststromkreisen zusammengefasst werden. Dadurch wird eine weitere Kosteneinspa- rung und die Reduzierung des benötigten Bauraums erreicht.A comparison of the technical approaches in FIGS. 5 and 6 with the approach in FIG. 7 shows that the redundant voltage or power supply can be implemented with a reduced number of components. Only two redundancy modules 6 are required and z. B. no brake chopper, so that in an optional application in which the load 7 in the second load circuit is an electric motor, energy from the braking operation can be better used since the DC/DC converter 8 converts this to two load circuits can split up and is not lost thermally as energy loss. In total, only 5 modules (2 redundancy modules 6, two AC/DC converters 5 and one DC/DC converter 8) are required in the embodiment of FIG. The total installed power is 960 W. Furthermore, costs for modules and the corresponding installation space can be saved. Furthermore, the power of the power supplies (in the example the ACDC converter 5) can be combined in the respective load circuits. This achieves further cost savings and a reduction in the required installation space.

Das vorliegende Konzept ist nicht auf die Kopplung nur zweier Laststromkreise beschränkt und kann auf mehrere Laststromkreise erweitert werden, wobei jeweils ein Laststromkreis mit einem weiteren durch einen DC/DC-Wandler gekoppelt ist, um im Redundanzfall hierüber mit elektri- scher Leistung versorgt werden zu können.The present concept is not limited to the coupling of just two load circuits and can be extended to several load circuits, with one load circuit being coupled to another by a DC/DC converter in order to be able to supply electrical power in the event of redundancy .

Fig. 8 zeigt eine Schaltungsanordnung 10 zur redundanten Spannungs- und/oder Stromversor- gung mindestens zweier Stromkreise gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Glei- che oder äquivalente Elemente zu der Figur 7 werden in der Figur 8 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und zum Teil nicht gesondert beschrieben. Die Besonderheit dieser Schaltungsanord- nung 10 hier liegt ferner darin, dass eine zentrale unterbrechungsfreie Stromversorgung in Form einer Batterie 3c bereitgestellt wird.FIG. 8 shows a circuit arrangement 10 for the redundant voltage and/or current supply of at least two circuits according to a further embodiment of the invention. Identical or equivalent elements to those in FIG. 7 are denoted by the same reference symbols in FIG. 8 and some of them are not described separately. The special feature of this circuit arrangement 10 here is also that a central uninterruptible power supply is provided in the form of a battery 3c.

Analog zu der Figur 7 ist wiederum ein erster Laststromkreis 2a mit einer Last 7, einem Redun- danzmodul 6 und einem AC/DC-Wandler 5 gezeigt. Ferner umfasst die Schaltungsanordnung 10 einen ersten weiteren Stromkreis 2d, eine erste weitere Spannungsversorgung 3d zur Bereitstel- lung einer elektrischen Leistung, und wiederum ein Redundanzmodul 6. Die erste weitere Span- nungsversorgung 3d umfasst einen AC/DC-Wandler 5, der an eine zweite Wechselspannungsver- sorgung 4d, hier eine zweite AC-Phase L2 einer Wechselspannungsquelle, angeschlossen ist. Ferner umfasst die Schaltungsanordnung 10 einen zweiten weiteren Stromkreis 2e, eine zweite weitere Spannungsversorgung 3e zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung, und wiederum ein Redundanzmodul 6. Die zweite weitere Spannungsversorgung 3e umfasst einen AC/DC-Wand- ler 5, der an eine dritte Wechselspannungsversorgung 4e, hier eine dritte AC-Phase L3 einer Wechselspannungsquelle, angeschlossen ist.Analogously to FIG. 7, a first load circuit 2a with a load 7, a redundancy module 6 and an AC/DC converter 5 is again shown. The circuit arrangement 10 also includes a first additional circuit 2d, a first additional power supply 3d for providing electrical power, and in turn a redundancy module 6. The first additional power supply 3d includes an AC/DC converter 5, which is connected to a second AC voltage supply 4d, here a second AC phase L2 of an AC voltage source, is connected. The circuit arrangement 10 also includes a second additional circuit 2e, a second additional power supply 3e for providing electrical power, and in turn a redundancy module 6. The second additional power supply 3e includes an AC/DC converter 5, which is connected to a third AC power supply 4e , here a third AC phase L3 of an AC voltage source is connected.

Ferner ist ein weiterer Stromkreis 2c vorgesehen, in dem ein aufladbarer Speicher 3c für elektri- sches Energie (Batterie) angeordnet ist, dessen Ladezustand von einem Batterielade-Manage- mentmodul 9 überwacht und gesteuert wird.Furthermore, a further circuit 2c is provided, in which a chargeable store 3c for electrical energy (battery) is arranged, the state of charge of which is monitored and controlled by a battery charge management module 9 .

Die Stromkreise 2a, 2d, und 2e sind jeweils über einen bidirektionalen Gleichspannungswandler 8 mit dem Stromkreis 2c gekoppelt, so dass diese durch die Batterie 3c und den entsprechenden DC/DC-Wandler 8 mit elektrischer Leistung versorgt werden können, falls die Spannungs- bzw. Stromversorgung eines der Stromkreise 2a, 2d und 2e ausfällt. Die DC/DC-Wandler können analog zu dem DC/DC-Wandler der Figur 7 ausgeführt sein.The circuits 2a, 2d, and 2e are each coupled to the circuit 2c via a bidirectional DC-DC converter 8, so that they can be supplied with electrical power by the battery 3c and the corresponding DC/DC converter 8 if the voltage or Power supply to one of circuits 2a, 2d and 2e fails. The DC/DC converters can be designed analogously to the DC/DC converter of FIG.

Die Batterie 3c kann in normaler Betriebsphase, d.h. nicht im Redundanzfall, mit Leistungsreser- ven geladen werden.The battery 3c can be charged with power reserves in the normal operating phase, i.e. not in the case of redundancy.

Die AC/DC-Wandler 5 können beispielhaft so ausgelegt sein, dass sie 2/3 der benötigten gesamten elektrischen Leistung bereitstellen können.The AC/DC converters 5 can, for example, be designed in such a way that they can provide 2/3 of the total electrical power required.

Zwar werden hier vier DC/DC-Wandler 8 und eine entsprechend leistungsmäRig ausreichend di- mensionierte Batterie 3c zur Bereitstellung der redundanten Versorgung benötigt, dies ist jedoch im Hinblick auf die Kosten, den Wartungsaufwand und den benötigten Bauraum vorteilhafter, als für jeden der Laststromkreise 2a, 2d und 2e eine separate Batterie bzw. unterbrechungsfreie Stromversorgung bereitzustellen.Although four DC/DC converters 8 and a correspondingly powerful battery 3c are required to provide the redundant supply, this is more advantageous than for each of the load circuits 2a in terms of costs, maintenance effort and the required installation space , 2d and 2e to provide a separate battery or uninterruptible power supply.

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben wor- den ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been described with reference to specific exemplary embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes may be made and equivalents substituted without departing from the scope of the invention.

Zusätzlich können viele Modifikationen ausgeführt werden, ohne den zugehörigen Bereich zu verlassen.In addition, many modifications can be made without leaving the associated area.

Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefüg- ten Patentansprüche fallen.Accordingly, the invention should not be limited to the disclosed embodiments, but should include all embodiments falling within the scope of the appended claims.

Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegen- stand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen An- sprüchen.In particular, the invention also claims protection for the subject matter and the features of the subclaims independently of the claims referred to.

Bezugszeichenliste 1 Schaltungsanordnung 2a Erster Stromkreis 2b Zweiter Stromkreis 3a Erste Spannungsversorgung 3b Zweite Spannungsversorgung 3c Zweite Spannungsversorgung (Batterie) 3d Dritte Spannungsversorgung 3e Vierte Spannungsversorgung 4a Erste Wechselspannungsversorgung 4b Zweite Wechselspannungsversorgung 4d Zweite Wechselspannungsversorgung 4e Dritte Wechselspannungsversorgung 5 AC/DC-Wandler 6 Entkopplungseinrichtung, z.LIST OF REFERENCE NUMERALS 1 Circuit arrangement 2a First circuit 2b Second circuit 3a First voltage supply 3b Second voltage supply 3c Second voltage supply (battery) 3d Third voltage supply 3e Fourth voltage supply 4a First AC voltage supply 4b Second AC voltage supply 4d Second AC voltage supply 4e Third AC voltage supply 5 AC/DC converter 6 Decoupling device, e.g.

B.B.

Redundanzmodul 7 Last 8 Bidirektionaler DC/DC-Wandler 9 Batterielade-Managementmodul 10 Schaltungsanordnung 11 Funktionsmodul 20-25 Schaltungsanordnung (Stand der Technik) 26 Redundanzmodul 27 Unterbrechungsfreie Stromversorgung 28 BremschopperRedundancy module 7 load 8 bidirectional DC/DC converter 9 battery charging management module 10 circuit arrangement 11 function module 20-25 circuit arrangement (prior art) 26 redundancy module 27 uninterruptible power supply 28 brake chopper

% x **% x **

Claims (16)

ANSPRÜCHEEXPECTATIONS 1. Schaltungsanordnung (1; 10) zur redundanten Spannungs- und/oder Stromversorgung min- destens zweier Stromkreise, umfassend a) eine erste Spannungsversorgung (3a) zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für eine in einem ersten Stromkreis (2a) angeordnete Last (7); b) eine im ersten Stromkreis (2a) angeordnete Entkopplungseinrichtung (6), die ausge- bildet ist, die erste Spannungsversorgung (3a) bei eingangsseitigem Anliegen einer Fehlspan- nung an der Entkopplungseinrichtung (6) von dem ersten Stromkreis (2a) zu entkoppeln; c) eine zweite Spannungsversorgung (3b) zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für einen zweiten Stromkreis (2b), und d) wobei der erste Stromkreis (2a) und der zweite Stromkreis (2b; 2c) über einen bidi- rektionalen Gleichspannungswandler (8) koppelbar sind und/oder gekoppelt sind zur Leis- tungsversorgung der Stromkreise (2a; 2b) bei Ausfall einer der Spannungsversorgungen (3a; 3b).1. Circuit arrangement (1; 10) for the redundant voltage and/or current supply of at least two circuits, comprising a) a first voltage supply (3a) for providing electrical power for a load (7) arranged in a first circuit (2a) ; b) a decoupling device (6) arranged in the first circuit (2a), which is designed to decouple the first voltage supply (3a) from the first circuit (2a) when an incorrect voltage is applied to the decoupling device (6) on the input side; c) a second power supply (3b) for providing electrical power for a second circuit (2b), and d) wherein the first circuit (2a) and the second circuit (2b; 2c) can be coupled via a bidirectional DC-DC converter (8). are and/or are coupled to supply power to the circuits (2a; 2b) if one of the power supplies (3a; 3b) fails. 2. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die im ersten Stromkreis (2a) angeordnete Entkopplungseinrichtung (6) ein Redundanzmodul (6) ist.2. Circuit arrangement (1) according to Claim 1, in which the decoupling device (6) arranged in the first circuit (2a) is a redundancy module (6). 3. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend eine im zweiten Strom- kreis (2b) angeordnete Entkopplungseinrichtung (6), die ausgebildet ist, die zweite Span- nungsversorgung (3b) bei eingangsseitigem Anliegen einer Fehlspannung an der Entkopp- lungseinrichtung (6) von dem zweiten Stromkreis (2b) zu entkoppeln, wobei die im zweiten Stromkreis (2b) angeordnete Entkopplungseinrichtung (6) beispielsweise ein Redundanzmo- dul (6) ist.3. Circuit arrangement (1) according to claim 1 or 2, further comprising a decoupling device (6) which is arranged in the second circuit (2b) and is designed to switch off the second voltage supply (3b) when an incorrect voltage is applied to the decoupling on the input side. to decouple the development device (6) from the second circuit (2b), the second circuit (2b) arranged in the decoupling device (6), for example a redundancy module (6). 4. Schaltungsanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, a) wobei die erste Spannungsversorgung (3a) einen Spannungswandler (5) umfasst, der an ein erstes übergeordnetes Spannungsnetz (4a) angeschlossen ist zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für eine in einem ersten Stromkreis (2a) angeordneten Last (7); und b) wobei die zweite Spannungsversorgung (3b) einen Spannungswandler (5) umfasst, der an ein zweites übergeordnetes Spannungsnetz (4b) angeschlossen ist zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für eine in einem zweiten Stromkreis (2b) angeordnete Last (7).4. Circuit arrangement (1) according to one of the preceding claims, a) wherein the first voltage supply (3a) comprises a voltage converter (5) which is connected to a first higher-level voltage network (4a) to provide electrical power for a circuit in a first circuit (2a) arranged load (7); and b) the second voltage supply (3b) comprising a voltage converter (5) which is connected to a second higher-level voltage network (4b) to provide electrical power for a load (7) arranged in a second circuit (2b). 5. Schaltungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, a) wobei die zweite Spannungsversorgung (3c) ein aufladbarer Speicher (3c) für elektri- sche Energie ist, wobei die Schaltungsanordnung ferner umfasst: b) mindestens einen weiteren Stromkreis (2d; 2e) und mindestens eine weitere Span- nungsversorgung (3d, 3e) zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für eine in dem wei- teren Stromkreis (2d; 2e) angeordnete Last (7), c) wobei in dem weiteren Stromkreis (2d; 2e) jeweils eine Entkopplungseinrichtung (6), vorzugsweise ein Redundanzmodul (6), angeordnet ist, die ausgebildet ist, die weitere Span- nungsversorgung (3d, 3e) bei eingangsseitigem Anliegen einer Fehlspannung an der Entkopp- lungseinrichtung (6) von dem weiteren Stromkreis (2d; 2e) zu entkoppeln; und d) wobei der weitere Stromkreis (2d; 2e) jeweils über einen bidirektionalen Gleichspan- nungswandler (8) mit dem zweiten Stromkreis (2c) gekoppelt und/oder koppelbar ist zur Leis- tungsversorgung des weiteren Stromkreises (2d; 2e) bei Ausfall von dessen Spannungsver- sorgung (3e; 3d).5. Circuit arrangement (10) according to one of claims 1 to 3, a) wherein the second voltage supply (3c) is a chargeable store (3c) for electrical energy, the circuit arrangement further comprising: b) at least one further circuit (2d ; 2e) and at least one further voltage supply (3d, 3e) for providing electrical power for a load (7) arranged in the further circuit (2d; 2e), c) wherein in the further circuit (2d; 2e ) in each case one decoupling device (6), preferably a redundancy module (6), is arranged, which is designed to separate the further voltage supply (3d, 3e) from the further circuit ( 2d, 2e) to decouple; and d) wherein the further circuit (2d; 2e) is and/or can be coupled to the second circuit (2c) via a bidirectional DC-DC converter (8) in order to supply power to the further circuit (2d; 2e) in the event of failure of its power supply (3e; 3d). 6. Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 5, wobei die weitere Spannungsversorgung (3d; 3e) einen Spannungswandler (5) umfasst, der an ein weiteres übergeordnetes Spannungs- netz (4d; 4e) angeschlossen ist.6. Circuit arrangement (10) according to claim 5, wherein the further voltage supply (3d; 3e) comprises a voltage converter (5) which is connected to a further higher-level voltage network (4d; 4e). 7. Schaltungsanordnung (1; 10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der bidirektionale Gleichspannungswandler (8) so angesteuert wird und/oder so ausgeführt ist, dass bei Ausfall der Spannungsversorgung eines der beiden Stromkreise, die über den Gleichspannungs- wandler (8) gekoppelt und/oder koppelbar sind, der Gleichspannungswandler (8) unterbre- chungsfrei einen elektrischen Leistungsfluss zwischen diesen beiden Stromkreisen zur Leis- tungsversorgung der Lasten (7) bewirkt.7. Circuit arrangement (1; 10) according to any one of the preceding claims, wherein the bidirectional DC-DC converter (8) is controlled and / or is designed so that in the event of a failure of the power supply of one of the two circuits via the DC-DC converter (8) are coupled and/or can be coupled, the DC-DC converter (8) effects an uninterrupted electrical power flow between these two circuits for the power supply of the loads (7). 8. Schaltungsanordnung (1; 10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der bidirektionale Gleichspannungswandler (8) so angesteuert wird und/oder so ausgeführt ist, dass der Gleich- spannungswandler (8) bei Auftreten eines kurzzeitigen Leistungsanstiegs, beispielsweise bei8. Circuit arrangement (1; 10) according to any one of the preceding claims, wherein the bidirectional DC-DC converter (8) is controlled and / or is designed so that the DC voltage converter (8) when a brief increase in power occurs, for example Auftreten einer kurzzeitigen Peak-Leistung, in einem der beiden Stromkreise, einen Transfer zumindest eines Teils des Leistungsanstiegs in den anderen der beiden Stromkreise bewirkt.Occurrence of a brief peak power in one of the two circuits causes a transfer of at least part of the increase in power to the other of the two circuits. 9. Schaltungsanordnung (1; 10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Spannungs- versorgungen der Stromkreise in Abhängigkeit von Leistungsanforderungen der Lasten in den Stromkreisen so ausgelegt sind, dass jede der Spannungsversorgungen bei Ausfall einer an- deren Spannungsversorgung ausreichend elektrische Leistung bereitstellen kann, um alle Lasten oder zumindest eine Last eines anderen Stromkreises mit elektrischer Leistung zu ver- sorgen.9. Circuit arrangement (1; 10) according to one of the preceding claims, wherein the voltage supplies of the circuits are designed depending on the power requirements of the loads in the circuits such that each of the voltage supplies can provide sufficient electrical power if another voltage supply fails to supply all loads or at least one load of another circuit with electrical power. 10. Schaltungsanordnung (1; 10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Gleichspan- nungswandler (8) einen Montageadapter zur Befestigung an einer Tragschiene, vorzugsweise einer Hutschiene, und/oder zur Wandmontage aufweist.10. Circuit arrangement (1; 10) according to any one of the preceding claims, wherein the DC voltage converter (8) has a mounting adapter for attachment to a mounting rail, preferably a top-hat rail, and / or for wall mounting. 11. Schaltungsanordnung (1; 10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Gleichspan- nungswandler (8) ein galvanisch getrennter Gleichspannungswandler ist.11. Circuit arrangement (1; 10) according to any one of the preceding claims, wherein the DC voltage converter (8) is a galvanically isolated DC voltage converter. 12. Schaltungsanordnung (1; 10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Gleichspan- nungswandler (8) ein-/ausgangsseitig jeweils ein Funktionsmodul (11) zur Entkopplung von Kurzschlussströmen aufweist.12. Circuit arrangement (1; 10) according to one of the preceding claims, wherein the DC-DC converter (8) has a function module (11) on the input/output side for decoupling short-circuit currents. 13. Schaltungsanordnung (1; 10) nach Anspruch 12, wobei das Funktionsmodul (11) ferner aus- gebildet ist, eine Einschaltstrombegrenzung und einen Verpolschutz bereitzustellen, wobei das Funktionsmodul vorzugsweise eine anti-serielle Reihenschaltung zweier MOSFETs um- fasst.13. Circuit arrangement (1; 10) according to claim 12, wherein the functional module (11) is further designed to provide inrush current limitation and reverse polarity protection, wherein the functional module preferably comprises an anti-serial series connection of two MOSFETs. 14. Schaltungsanordnung (1; 10) nach einem der Ansprüche 2 bis 13, wobei das Redundanzmo- dul (6) ein aktiv schaltbares Redundanzmodul ist und vorzugsweise mindestens einen MOS- FET als entkoppelndes Element aufweist und/oder wobei das Redundanzmodul mindestens eine Diode als entkoppelndes Element aufweist.14. Circuit arrangement (1; 10) according to one of claims 2 to 13, wherein the redundancy module (6) is an actively switchable redundancy module and preferably has at least one MOSFET as a decoupling element and/or wherein the redundancy module has at least one diode as a has decoupling element. 15. Schaltungsanordnung (1; 10) nach einem der Ansprüche 2 bis 14, wobei das Redundanzmo- dul (6) und der Gleichspannungswandler (8) jeweils als geschlossenes Modul ausgeführt sind, welches ein Gehäuse umfasst, in dem alle elektrischen Funktionskomponenten angeordnet sind.15. Circuit arrangement (1; 10) according to any one of claims 2 to 14, wherein the redundancy module (6) and the DC voltage converter (8) are each designed as a closed module which comprises a housing in which all electrical functional components are arranged. 16. Schaltungsanordnung (1; 10) nach einem der Ansprüche 2 bis 15, wobei das Redundanzmo- dul (6) a) einen Signalausgang aufweist zur Ausgabe eines Betriebsstatussignals des Redun- danzmoduls, z. B. an eine Steuerung; und/oder b) eine Anzeige, vorzugsweise eine LED-Statusanzeige, aufweist zur Anzeige eines Be- triebsstatussignals des Redundanzmoduls; und/oder c) Anschlussklemmen für eine DC-Eingangsspannung und Anschlussklemmen für eine DC-Ausgangsspannung aufweist. kkk16. Circuit arrangement (1; 10) according to any one of claims 2 to 15, wherein the redundancy module (6) a) has a signal output for outputting an operating status signal of the redundancy module, e.g. B. to a controller; and/or b) a display, preferably an LED status display, for displaying an operating status signal of the redundancy module; and/or c) has connection terminals for a DC input voltage and connection terminals for a DC output voltage. kkk