DE102014103926B4

DE102014103926B4 - Power supply device for a digital bus

Info

Publication number: DE102014103926B4
Application number: DE102014103926.2A
Authority: DE
Inventors: Peter Braunschmid; Elmar Hinrichs
Original assignee: Vossloh Schwabe Deutschland GmbH
Current assignee: Vossloh Schwabe Deutschland GmbH
Priority date: 2014-03-21
Filing date: 2014-03-21
Publication date: 2019-10-10
Anticipated expiration: 2034-03-22
Also published as: DE102014103926A1

Abstract

Spanungsversorgungsvorrichtung (10) für einen Digitalbus,mit einem ersten Busleitungsanschluss (15) für eine erste Busleitung (13) und einem zweiten Busleitungsanschluss (16) für eine zweite Busleitung (14),mit einer ersten Gleichspannungsquelle (11), die eine eingeprägte erste Gleichspannung (U1) bereitstellt und mit einer zweiten Gleichspannungsquelle (12), die eine eingeprägte zweite Gleichspannung (U2) bereitstellt, wobei der Betrag der zweiten Gleichspannung (U2) kleiner ist als der Betrag der ersten Gleichspannung (U1),mit einer einen Eingang (34) und einen Ausgang (20) aufweisenden Ausgangsschaltung (21), an deren Eingang (34) eine Eingangsspannung (UE) anliegt und deren Ausgang (20) mit dem ersten Busleitungsanschluss (15) verbunden ist,mit einer Steuerschaltung (30), die eine Schalteinrichtung (32) über eine Steuerleitung (31) abhängig von einer charakteristischen Größe (UB) zwischen zwei Schaltzuständen umschaltet, wobei die charakteristische Größe angibt, ob zwischen den Busleitungsanschlüssen (15, 16) ein Kurzschluss oder eine niederohmige Verbindung vorliegt, so dass ein maximaler Ausgangsstrom (IA) fließt,wobei abhängig vom Schaltzustand der Schalteinrichtung (32) die an dem Eingang (34) der Ausgangsschaltung (21) anliegende Eingangsspannung (UE) abhängig von der ersten Gleichspannung (U1) oder der zweiten Gleichspannung (U2) vorgegeben ist.A power supply apparatus (10) for a digital bus having a first bus line terminal (15) for a first bus line (13) and a second bus line terminal (16) for a second bus line (14) having a first DC voltage source (11) having an impressed first DC voltage (U1) and with a second DC voltage source (12), which provides an impressed second DC voltage (U2), wherein the amount of the second DC voltage (U2) is smaller than the amount of the first DC voltage (U1), with an input (34 ) and an output (20) having output circuit (21), at the input (34) an input voltage (UE) is applied and the output (20) to the first bus line terminal (15) is connected to a control circuit (30) having a Switching device (32) via a control line (31) depending on a characteristic size (UB) switches between two switching states, wherein the characteristic size indicates whether zwis The bus line terminals (15, 16) have a short circuit or a low-resistance connection, so that a maximum output current (IA) flows, whereby the input voltage (34) of the output circuit (21) depends on the switching state of the switching device (32). UE) depending on the first DC voltage (U1) or the second DC voltage (U2) is predetermined.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannungsversorgungsvorrichtung für einen Digitalbus, insbesondere für einen DALI-Bus. Bei der Erfindung geht es darum, die Verlustleistung zu minimieren.The invention relates to a power supply device for a digital bus, in particular for a DALI bus. The invention is concerned with minimizing the power loss.

Der Digitalbus weist eine erste und eine zweite Busleitung auf. An die Busleitung ist wenigstens ein Busteilnehmer angeschlossen. Der Busteilnehmer kann zur Kommunikation abhängig vom verwendeten Kommunikationsstandard einen Kurzschluss zwischen den beiden Busleitungen verursachen. Auf diese Weise kann durch die Modulation der zwischen den beiden Busleitungen anliegenden Busspannung eine Kommunikation über den Digitalbus erfolgen.The digital bus has a first and a second bus line. At least one bus subscriber is connected to the bus line. Depending on the communication standard used, the bus participant may cause a short circuit between the two bus lines for communication. In this way, the modulation of the bus voltage applied between the two bus lines can be used to communicate via the digital bus.

Eine Spannungsversorgungsvorrichtung mit verringerter Verlustleistung ist aus DE 10 2011 080 500 A1 bekannt. Dort wird der Kurzschluss zwischen den beiden Busleitungen erkannt. Die Spannungsversorgungsvorrichtung weist eine regelbare Spannungsquelle auf. Sobald ein Kurzschluss zwischen den Busleitungen erkannt wurde, wird die Spannung der regelbaren Spannungsquelle reduziert und vorzugsweise ganz abgeschaltet. Eine regelbare Spannungsquelle ist allerdings aufwendig. Diese könnte entfallen, wenn gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Versorgungsspannung der Spannungsquelle vollständig abgeschaltet wird. Allerdings kann bei vollständig abgeschalteter Versorgungsspannung nicht mehr festgestellt werden, ob der durch den Busteilnehmer zur Kommunikation verursachte temporäre Kurzschluss zwischen den Busleitungen noch besteht. Deshalb muss die Spannungsquelle wiederholt zyklisch eingeschaltet und anhand der Busspannung oder eines die Busspannung charakterisierenden Messwertes geprüft werden, ob die beiden Busleitungen nach wie vor kurzgeschlossen sind.A power supply device with reduced power dissipation is off DE 10 2011 080 500 A1 known. There, the short circuit between the two bus lines is detected. The power supply device has a controllable voltage source. As soon as a short circuit between the bus lines has been detected, the voltage of the controllable voltage source is reduced and preferably completely switched off. A controllable voltage source is however expensive. This could be omitted if according to the preferred embodiment, the supply voltage of the voltage source is completely switched off. However, when the supply voltage is completely disconnected, it can no longer be determined whether the temporary short circuit between the bus lines caused by the bus subscriber for communication still exists. Therefore, the voltage source must be repeatedly cyclically switched on and checked on the basis of the bus voltage or a measurement characterizing the bus voltage, if the two bus lines are still short-circuited.

Aus EP 1 050 825 A1 ist eine Spannungsversorgungsvorrichtung für einen Bus bekannt. Die Spannungsversorgungsvorrichtung weist eine Detektionsschaltung auf, die einen Kurschluss zwischen den Busleitungen feststellen kann. Tritt ein solcher Kurzschluss auf, wird die Spannungsversorgung des Busses abgeschaltet, so dass kein Strom mehr fließt.Out EP 1 050 825 A1 For example, a power supply device for a bus is known. The power supply device has a detection circuit which can detect a short circuit between the bus lines. If such a short circuit occurs, the power supply of the bus is switched off, so that no more current flows.

Zur Verbesserung der Energieeffizienz schlägt EP 2 739 123 A2 eine DALI-Spannungsversorgung vor, bei der der Ausgangsstrom reduziert wird, wenn ein Signal mit LOW-Pegel übertragen wird. Ein ähnlicher Vorschlag ist auch in DE 10 2013 202 877 A1 enthalten, wobei dort bei der Übertragung eines Signals mit LOW-Pegel eine vollständige Spannungsabschaltung vorgesehen ist.To improve energy efficiency suggests EP 2 739 123 A2 a DALI power supply, which reduces the output current when transmitting a low-level signal. A similar proposal is also in DE 10 2013 202 877 A1 contained, where there is provided during the transmission of a signal with LOW level, a complete voltage cut-off.

Ausgehend von diesem Stand der Technik kann es als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine andere energieeffiziente, verbesserte Spannungsversorgungsvorrichtung für einen Digitalbus zu schaffen.Starting from this prior art, it can be considered an object of the present invention to provide another energy efficient, improved power supply apparatus for a digital bus.

Die Aufgabe wird durch eine Spannungsversorgungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.The object is achieved by a power supply device having the features of claim 1.

Die Spannungsversorgungsvorrichtung weist einen ersten Busleitungsanschluss für eine erste Busleitung und einen zweiten Busleitungsanschluss für eine zweite Busleitung des Digitalbusses auf. Zu der Spannungsversorgungsvorrichtung gehört eine erste Gleichspannungsquelle, die eine eingeprägte erste Gleichspannung bereitstellt sowie eine zweite Gleichspannungsquelle, die eine eingeprägte zweite Gleichspannung bereitstellt. Der Betrag der zweiten Gleichspannung ist kleiner als der der ersten Gleichspannung.The power supply device has a first bus line connection for a first bus line and a second bus line connection for a second bus line of the digital bus. To the power supply device includes a first DC voltage source that provides an impressed first DC voltage and a second DC voltage source that provides an impressed second DC voltage. The amount of the second DC voltage is smaller than that of the first DC voltage.

Eine Ausgangsschaltung ist vorhanden, an deren Eingang eine Eingangsspannung anliegt und deren Ausgang mit dem ersten Busleitungsanschluss verbunden ist. Die Verbindung des Ausgangs der Ausgangsschaltung mit dem ersten Busleitungsanschluss erfolgt vorzugsweise über einen Ausgangswiderstand. Die Ausgangsschaltung kann beispielsweise als Linearregler und insbesondere als Längsregler ausgeführt sein. Die Ausgangsschaltung dient zur Bereitstellung von elektrischer Energie an den Busleitungsanschlüssen. Bei einem Kurzschluss zwischen den Busleitungsanschlüssen wird die am Ausgang der Ausgangsschaltung bereitgestellte Energie im Wesentlichen in Wärme umgewandelt.An output circuit is present at the input of which an input voltage is applied and whose output is connected to the first bus line terminal. The connection of the output of the output circuit to the first bus line connection preferably takes place via an output resistance. The output circuit can be designed for example as a linear regulator and in particular as a longitudinal regulator. The output circuit serves to provide electrical energy to the bus line terminals. In the event of a short circuit between the bus line terminals, the energy provided at the output of the output circuit is essentially converted into heat.

Die Eingangsspannung kann auf Basis der ersten Gleichspannung oder der zweiten Gleichspannung vorgegeben sein und im Wesentlichen entweder der ersten oder der zweiten Gleichspannung entsprechen. Eine Steuerschaltung ist über eine Steuerleitung mit einer Schalteinrichtung verbunden. Über die Steuerleitung wird die Schalteinrichtung durch ein Schaltsignal angesteuert. Die Steuerschaltung ist dazu eingerichtet, eine charakteristische elektrische Größe zu ermitteln, die angibt, ob zwischen den Busleitungsanschlüssen ein Kurzschluss vorliegt. Als charakteristische elektrische Größe kann die zwischen den beiden Busleitungsanschlüssen anliegende Busspannung oder eine davon abgeleitete elektrische Größe (Strom oder Spannung) ermittelt werden. Abhängig von dieser charakteristischen elektrischen Größe wird das Schaltsignal über die Steuerleitung an die Schalteinrichtung übermittelt. Über das Schaltsignal wird die Schalteinrichtung zwischen einem ersten Schaltzustand und einem Schaltzustand umgeschaltet. Im ersten Schaltzustand wird die Eingangsspannung am Eingang der Ausgangsschaltung durch die erste Gleichspannung vorgegeben, während im zweiten Schaltzustand die Eingangsspannung durch die zweite Gleichspannung vorgegeben ist.The input voltage may be predetermined based on the first DC voltage or the second DC voltage and may correspond substantially to either the first or the second DC voltage. A control circuit is connected via a control line to a switching device. The switching device is controlled by a switching signal via the control line. The control circuit is configured to determine a characteristic electrical quantity that indicates whether there is a short circuit between the bus line terminals. As a characteristic electrical variable, the bus voltage applied between the two bus line terminals or an electrical variable derived therefrom (current or voltage) can be determined. Depending on this characteristic electrical variable, the switching signal is transmitted via the control line to the switching device. About the switching signal, the switching device is switched between a first switching state and a switching state. In the first switching state, the input voltage at the input of the output circuit is predetermined by the first DC voltage, while in the second switching state, the input voltage is predetermined by the second DC voltage.

Erfindungsgemäß kann somit bei einem Kurzschluss bzw. einer niederohmigen Verbindung zwischen den beiden Busleitungsanschlüssen die Schalteinrichtung umgeschaltet werden. Wenn zwischen den Busleitungen oder den Busleitungsanschlüssen ein Kurzschluss bzw. eine niederohmige Verbindung besteht, wird der Ausgangsstrom aus der Ausgangsschaltung maximal und die Busspannung wird auf einen vom Kommunikationsstandard vorgegebenen Minimalwert (digital „LOW“) reduziert. Dann kann die zweite Gleichspannung, deren Betrag kleiner ist als der der ersten Gleichspannung, zur Bildung der Eingangsspannung dienen. An der Ausgangsschaltung wird in beiden Schaltzuständen der Schalteinrichtung elektrische Energie abgegeben. Es kann somit zu jedem Zeitpunkt unmittelbar erkannt werden, wenn der Kurzschluss zwischen den beiden Busleitungen bzw. Busleitungsanschlüssen aufgehoben wird. Dann erfolgt unmittelbar das Umschalten der Schalteinrichtung, so dass wieder eine ausreichend große Busspannung auf Basis der ersten Gleichspannung erzeugt werden kann. Dadurch ist eine sichere und fehlerfreie Kommunikation über die Busleitungen gewährleistet. Die Kommunikation kann über die Busleitung ungehindert nach dem vorgegebenen Kommunikationsprotokoll erfolgen. According to the invention, the switching device can thus be switched over in the event of a short circuit or a low-resistance connection between the two bus line connections. If a short circuit or a low-resistance connection exists between the bus lines or the bus line terminals, the output current from the output circuit becomes maximum and the bus voltage is reduced to a minimum value (digital "LOW") specified by the communication standard. Then, the second DC voltage whose amount is smaller than that of the first DC voltage, serve to form the input voltage. At the output circuit electrical energy is emitted in both switching states of the switching device. It can thus be detected immediately at any time when the short circuit between the two bus lines or bus line connections is canceled. Then, the switching of the switching device takes place directly, so that again a sufficiently large bus voltage can be generated on the basis of the first DC voltage. This ensures safe and error-free communication via the bus lines. The communication can be carried out unhindered via the bus line according to the given communication protocol.

Außerdem ist bei der vorliegenden Erfindung keine Spannungsquelle erforderlich, deren Versorgungsspannung einstellbar ist. Vielmehr können zwei eingeprägte Gleichspannungen mit einfachen Standardschaltungen aus einer Netzspannung erzeugt werden, beispielsweise über zwei parallel geschaltete oder in Reihe geschaltete Wandler. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die erste Gleichspannung über einen Sperrwandler erzeugt. Die zweite Gleichspannung kann über denselben Sperrwandler durch eine zweite Sekundärwicklung erzeugt werden. Bevorzugt wird die zweite Gleichspannung durch einen Abwärtswandler erzeugt, dem die erste Gleichspannung eingangsseitig zugeführt wird. Auch andere Wandlertopologien sind in Abwandlung zu den bevorzugten Ausführungsbeispielen verwendbar.In addition, in the present invention, no voltage source is required whose supply voltage is adjustable. Rather, two impressed DC voltages can be generated with simple standard circuits from a mains voltage, for example via two parallel-connected or series-connected converter. In a preferred embodiment, the first DC voltage is generated across a flyback converter. The second DC voltage can be generated via the same flyback converter by a second secondary winding. Preferably, the second DC voltage is generated by a down converter, to which the first DC voltage is supplied on the input side. Other transducer topologies are also usable as a modification to the preferred embodiments.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Schalteinrichtung durch die Steuerschaltung in den zweiten Schaltzustand umgeschaltet, wenn ein Kurzschluss bzw. eine niederohmige Verbindung zwischen den beiden Busleitungsanschlüssen ermittelt wurde. Vorzugsweise befindet sich die Schalteinrichtung in ihrem zweiten Schaltzustand in einem sperrenden Zustand, in dem eine Verbindung zwischen dem Eingang der Ausgangsschaltung und der ersten Gleichspannungsquelle unterbrochen wird.In a preferred embodiment, the switching device is switched by the control circuit in the second switching state when a short circuit or a low-resistance connection between the two bus line terminals has been determined. Preferably, the switching device is in its second switching state in a blocking state in which a connection between the input of the output circuit and the first DC voltage source is interrupted.

Die Schalteinrichtung kann beispielsweise durch einen ansteuerbaren ersten Halbleiterschalter gebildet sein, vorzugsweise durch einen Feldeffekttransistor.The switching device may be formed for example by a controllable first semiconductor switch, preferably by a field effect transistor.

Es ist vorteilhaft, wenn die erste Gleichspannungsquelle über die Schalteinrichtung mit dem Eingang der Ausgangsschaltung verbunden ist, wobei in dieser Verbindung vorzugsweise keine weiteren Bauelemente vorhanden sind.It is advantageous if the first DC voltage source is connected via the switching device to the input of the output circuit, wherein in this connection preferably no further components are present.

Es ist bevorzugt, wenn die zweite Gleichspannungsquelle über eine erste Diode mit dem Eingang der Ausgangsschaltung verbunden ist. Wenn sich die Schalteinrichtung in ihrem ersten Schaltzustand, vorzugsweise im leitenden Zustand, befindet, ist die Eingangsspannung abhängig von der ersten Gleichspannung gebildet und insbesondere größer als die zweite Gleichspannung. Somit sperrt die erste Diode. Befindet sich die Schalteinrichtung hingegen in ihrem zweiten Schaltzustand, vorzugsweise einem sperrenden Zustand, dann wird die zweite Gleichspannung der zweiten Gleichspannungsquelle über die erst Diode an den Eingang der Ausgangsschaltung angelegt. Über die erste Diode ist daher ein besonders einfaches Mittel bereitgestellt, um die zweite Gleichspannungsquelle mit dem Eingang der Ausgangsschaltung elektrisch zu verbinden oder elektrisch zu sperren.It is preferred if the second DC voltage source is connected via a first diode to the input of the output circuit. When the switching device is in its first switching state, preferably in the conducting state, the input voltage is formed as a function of the first direct voltage and in particular is greater than the second direct voltage. Thus, the first diode blocks. On the other hand, if the switching device is in its second switching state, preferably a blocking state, then the second DC voltage of the second DC voltage source is applied via the first diode to the input of the output circuit. Therefore, a particularly simple means is provided via the first diode for electrically connecting or electrically blocking the second DC voltage source with the input of the output circuit.

Bei dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Ausgangsschaltung einen Steuereingang auf. Dem Steuereingang wird eine vom Ausgangsstrom am Ausgang der Ausgangsschaltung abhängende elektrische Größe übermittelt. Beispielsweise kann ein Ohm'scher Widerstand und insbesondere der Ausgangswiderstand den Ausgang der Ausgangsschaltung mit dem Steuereingang verbinden, wobei die am Widerstand anliegende Spannung als Maß für den Ausgangsstrom verwendet werden kann. Die Ausgangsschaltung hat vorzugsweise eine Strombegrenzungsfunktion, um den Ausgangsstrom am Ausgang zu begrenzen. Wie erläutert, kann die Ausgangsschaltung beispielsweise als Längsregler ausgeführt sein.In the preferred embodiment described herein, the output circuit has a control input. The control input is transmitted from the output current at the output of the output circuit dependent electrical variable. For example, an ohmic resistor and in particular the output resistance connect the output of the output circuit to the control input, wherein the voltage applied to the resistor can be used as a measure of the output current. The output circuit preferably has a current limiting function to limit the output current at the output. As explained, the output circuit can be designed, for example, as a series regulator.

Die Steuerschaltung kann einen ansteuerbaren zweiten Halbleiterschalter aufweisen. Dabei handelt es sich bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel um einen Bipolartransistor. Der Steuereingang des zweiten Halbleiterschalters, beispielsweise die Basis des Bipolartransistors, ist vorzugsweise unmittelbar oder über eine Koppelschaltung mit dem ersten Busleitungsanschluss verbunden. Über die Koppelschaltung kann sichergestellt werden, dass der zweite Halbleiterschalter in einem vorgegebenen Schaltzustand verbleibt, auch wenn die Spannung am ersten Busleitungsanschluss beispielsweise aufgrund von Störungen schwankt. Über die Koppelschaltung kann sozusagen ein Spannungsschwellenwert definiert werden, den die Busspannung überschreiten muss, bevor der zweite Halbleiterschalter seinen Schaltzustand ändert und insbesondere seinen leitenden Schaltzustand einnimmt. Dadurch kann ein versehentliches, ungewolltes Umschalten des zweiten Halbleiterschalters in seinen leitenden Zustand verhindert werden.The control circuit may have a controllable second semiconductor switch. In a preferred embodiment, this is a bipolar transistor. The control input of the second semiconductor switch, for example the base of the bipolar transistor, is preferably connected directly or via a coupling circuit to the first bus line connection. It can be ensured via the coupling circuit that the second semiconductor switch remains in a predetermined switching state, even if the voltage at the first bus line terminal, for example due to disturbances, fluctuates. By way of the coupling circuit, so to speak, a voltage threshold value can be defined which the bus voltage must exceed before the second semiconductor switch changes its switching state and, in particular, assumes its conducting switching state. This may result in accidental, accidental switching of the second semiconductor switch are prevented in its conductive state.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Merkmale der Erfindung. Im Anschluss werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel einer Spannungsversorgungsvorrichtung in Form eines Blockschaltbildes,
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Spannungsversorgungsvorrichtung in Form eines Blockschaltbildes,
3 Ausführungsbeispiele für eine erste Gleichspannungsquelle und eine zweite Gleichspannungsquelle der Spannungsversorgungsvorrichtung gemäß der 1 und 2 in Form eines Blockschaltbildes,
4 einen beispielhaften schematischen zeitlichen Verlauf des Ausgangsstromes, der Busspannung sowie der Eingangsspannung und
5 einen beispielhaften schematischen zeitlichen Verlauf der Verlustleitung.

Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description. The description is limited to essential features of the invention. In the following, preferred embodiments of the invention will be explained in detail with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 An embodiment of a power supply device in the form of a block diagram,
2 a further embodiment of a power supply device in the form of a block diagram,
3 Embodiments for a first DC voltage source and a second DC voltage source of the power supply device according to the 1 and 2 in the form of a block diagram,
4 an exemplary schematic timing of the output current, the bus voltage and the input voltage and
5 an exemplary schematic time course of the loss line.

In 1 ist ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer Spannungsversorgungsvorrichtung 10 veranschaulicht. Die Spannungsversorgungsvorrichtung 10 weist eine erste Gleichspannungsquelle 11 und eine zweite Gleichspannungsquelle 12 auf. Die erste Gleichspannungsquelle 11 stellt eine eingeprägte erste Gleichspannung U1 und die zweite Gleichspannungsquelle 12 eine eingeprägte zweite Gleichspannung U2 zur Verfügung.In 1 is a block diagram of a first embodiment of a power supply device 10 illustrated. The power supply device 10 has a first DC voltage source 11 and a second DC voltage source 12 on. The first DC voltage source 11 represents an impressed first DC voltage U1 and the second DC voltage source 12 an impressed second DC voltage U2 to disposal.

Die Spannungsversorgungsvorrichtung 10 dient zur elektrischen Versorgung eines Digitalbusses mit einer ersten Busleitung 13 und einer zweiten Busleitung 14. Die erste Busleitung 13 ist an einen ersten Busleitungsanschluss 15 und die zweite Busleitung 14 an einen zweiten Busleitungsanschluss 16 der Spannungsversorgungsvorrichtung 10 angeschlossen. Bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der zweite Busleitungsanschluss 16 mit Masse GND verbunden.The power supply device 10 serves for the electrical supply of a digital bus with a first bus line 13 and a second bus line 14 , The first bus line 13 is connected to a first bus line connection 15 and the second bus line 14 to a second bus line connection 16 the power supply device 10 connected. In the embodiments described here, the second bus line connection 16 with mass GND connected.

Der erste Busleitungsanschluss 15 ist mit einem Ausgang 20 einer Ausgangsschaltung 21 verbunden. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Verbindung über einen Ausgangswiderstand 22 hergestellt. Der erste Busleitungsanschluss 15 ist außerdem mit einem Steuereingang 23 der Ausgangsschaltung 21 verbunden. Somit besteht auch eine Verbindung zwischen dem Ausgang 20 und dem Steuereingang 23 über den Ausgangswiderstand 22. Die am Ausgangswiderstand 22 anliegende Spannung dient als Messspannung UM für die Ausgangsschaltung 21. Die Messspannung UM charakterisiert den Ausgangsstrom IA am Ausgang 20 der Ausgangsschaltung 21.The first bus line connection 15 is with an exit 20 an output circuit 21 connected. In the embodiment described here, the connection is via an output resistance 22 produced. The first bus line connection 15 is also with a control input 23 the output circuit 21 connected. Thus, there is also a connection between the output 20 and the control input 23 over the output resistance 22 , The at the output resistance 22 The applied voltage serves as the measuring voltage UM for the output circuit 21 , The measuring voltage UM characterizes the output current IA at the exit 20 the output circuit 21 ,

Zwischen den beiden Busleitungsanschlüssen 15, 16 ist außerdem ein Ausgangskondensator 24 und parallel dazu eine Ausgangsdiode 25 geschaltet. Die Kathode der Ausgangsdiode 25 ist dabei mit dem ersten Busleitungsanschluss 15 verbunden. Der Ausgangskondensator 24 dient zur Stabilisierung bzw. Glättung der jeweils zwischen den beiden Busleitungsanschlüssen 15, 16 anliegenden Busspannung UB.Between the two bus line connections 15 . 16 is also an output capacitor 24 and in parallel an output diode 25 connected. The cathode of the output diode 25 is with the first bus line connection 15 connected. The output capacitor 24 serves to stabilize or smooth the respectively between the two bus line connections 15 . 16 applied bus voltage UB ,

Die zwischen den Busleitungsanschlüssen 15, 16 anliegende Busspannung UB oder eine davon abhängende elektrische Größe wird an eine Steuerschaltung 30 angelegt. Die Steuerschaltung 30 erzeugt ein Schaltsignal S, das über eine Steuerleitung 31 an eine Schalteinrichtung 32 übermittelt wird. Über das Schaltsignal S kann die Schalteinrichtung 32 zwischen zwei Schaltzuständen umgeschaltet werden - beispielsgemäß zwischen einem leitenden Zustand und einem sperrenden Zustand.The between the bus line connections 15 . 16 applied bus voltage UB or an electric quantity dependent thereon is sent to a control circuit 30 created. The control circuit 30 generates a switching signal S, via a control line 31 to a switching device 32 is transmitted. About the switching signal S, the switching device 32 be switched between two switching states - example, between a conductive state and a blocking state.

Der Anschluss höheren Potenzials der ersten Gleichspannungsquelle 11 ist über eine Verbindungsleitung 33 mit dem Eingang 34 der Ausgangsschaltung 21 verbunden. In der Verbindungsleitung 33 sitzt die Schalteinrichtung 32. Über die Schalteinrichtung 32 kann die Verbindungsleitung 33 unterbrochen werden oder die erste Gleichspannungsquelle 11 kann mit dem Eingang 34 der Ausgangsschaltung 21 elektrisch verbunden werden.The connection of higher potential of the first DC voltage source 11 is via a connection line 33 with the entrance 34 the output circuit 21 connected. In the connection line 33 sits the switching device 32 , About the switching device 32 can the connection line 33 be interrupted or the first DC voltage source 11 can with the entrance 34 the output circuit 21 be electrically connected.

Das höhere Potenzial der zweiten Gleichspannungsquelle 12 ist über eine erste Diode 35 mit dem Eingang 34 der Ausgangsschaltung 21 verbunden. Dabei ist die Kathode dem Eingang 34 zugeordnet, während die Anode der ersten Diode 35 der zweiten Gleichspannungsquelle 12 zugeordnet ist.The higher potential of the second DC voltage source 12 is over a first diode 35 with the entrance 34 the output circuit 21 connected. The cathode is the entrance 34 assigned while the anode of the first diode 35 the second DC voltage source 12 assigned.

Die Spannungsversorgungsvorrichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 arbeitet wie nachfolgend beschrieben, wobei auf die in den 4 und 5 dargestellten, beispielhaften zeitlichen Verläufe der elektrischen Größen aus Bezug genommen wird:The power supply device 10 according to the embodiment according to 1 works as described below, with the in the 4 and 5 is shown, exemplary time profiles of the electrical quantities are referred to:

An die Busleitungen 13, 14 ist wenigstens ein Busteilteilnehmer angeschlossen. Die Kommunikation des Digitalbusses mit den Busleitungen 13, 14 erfolgt nach einem Kommunikationsprotokoll, beispielsweise gemäß dem DALI-Standard. Bei einer solchen digitalen Kommunikation kann der Busteilnehmer eine niederohmige Verbindung bzw. einen Kurzschluss zwischen den beiden Busleitungen 13, 14 herstellen (erster Zeitpunkt t1 in 4). Der Ausgangsstrom IA steigt dann auf einen maximalen Wert IA_max an, beispielsweise auf etwa 250mA. Dabei entsteht aufgrund der von der Spannungsversorgungsvorrichtung 10 an den Busleitungsanschlüssen 15, 16 angelegten Spannung eine hohe elektrische Verlustleistung PV, die in Wärme umgewandelt wird. Diese Verlustleistung PV wird erfindungsgemäß reduziert.To the bus lines 13 . 14 At least one bus subscriber is connected. The communication of the digital bus with the bus lines 13 . 14 takes place according to a communication protocol, for example according to the DALI standard. In such a digital communication, the bus subscriber can have a low-resistance connection or a short circuit between the two bus lines 13 . 14 produce (first time t1 in 4 ). The output current IA then rises to a maximum value IA _Max at, for example, about 250mA. This is due to the voltage supply device 10 at the bus line connections 15 . 16 applied voltage high electrical power dissipation PV which is converted into heat. This power loss PV is reduced according to the invention.

Über die Steuerschaltung 30 wird die Busspannung UB oder eine damit korrelierte elektrische Größe erfasst. Wenn ein Busteilnehmer einen Kurzschluss bzw. eine niederohmige Verbindung zwischen den Busleitungsanschlüssen 15, 16 erzeugt, wird dies durch die Steuerschaltung 30 erkannt (zweiter Zeitpunkt t2). Die Steuerschaltung 30 erzeugt bei einem erkannten Kurzschluss bzw. bei einer erkannten niederohmigen Verbindung ein Schaltsignal S, durch das die Schalteinrichtung 32 in den zweiten Schaltzustand, beispielsgemäß den sperrenden Schaltzustand, umgeschaltet wird. Die Verbindungsleitung 33 ist somit unterbrochen.About the control circuit 30 becomes the bus voltage UB or an electrical quantity correlated therewith. If a bus participant has a short circuit or a low-resistance connection between the bus line connections 15 . 16 generated, this is done by the control circuit 30 detected (second time t2 ). The control circuit 30 generates at a detected short circuit or at a detected low-resistance connection a switching signal S, through which the switching device 32 in the second switching state, for example, the blocking switching state, is switched. The connection line 33 is thus interrupted.

Bei unterbrochener Verbindungsleitung 33 wird an den Eingang 34 der Ausgangsschaltung 21 die zweite Gleichspannung U2 über die erste Diode 35 angelegt. Der Betrag der zweiten Gleichspannung U2 - beispielsweise 5,0 V - ist geringer als der der ersten Gleichspannung U1 - beispielsweise 17,0 V. Dadurch wird die Verlustleistung PV bei einem Kurzschluss oder einer niederohmigen Verbindung zwischen den beiden Busleitungen 13, 14 reduziert, beispielsgemäß von etwa 4,0 W auf etwa 0,5 W. Die Energieeinsparung ist in 5 durch die schraffierte Fläche veranschaulicht. Dennoch steht auch bei einem Kurzschluss zwischen den Busleitungsanschlüssen 15, 16 eine elektrische Leistung für die Busleitungen 13, 14 zur Verfügung, so dass die Steuerschaltung 30 sofort erkennen kann, wenn der Kurzschluss bzw. die niederohmige Verbindung zwischen den beiden Busleitungen 13, 14 durch den Busteilnehmer wieder aufgehoben wird. Beispielsgemäß steigt die Busspannung ab einem dritten Zeitpunkt t3 an, was zeitverzögert zu einem vierten Zeitpunkt t4 erkannt wird. Dann wird durch die Steuerschaltung 30 ein Schaltsignal S erzeugt, wodurch die Schalteinrichtung 32 wieder in ihren ersten Schaltzustand, beispielsgemäß den leitenden Schaltzustand, umgeschaltet wird. Weil der Strom durch die Steuerleitung 31 ausreichend groß ist, kann die Schalteinrichtung 32 schnell umschalten. Da die Busspannung UB aus der Eingangsspannung UE gebildet wird, ist dieser schnelle Umschaltvorgang zum vierten Zeitpunkt t4 vorteilhaft, um die Funktion und die Geschwindigkeit bei der Übertragung von Daten über die Busleitungen 13, 14 nicht zu beeinträchtigen.With interrupted connection line 33 will be at the entrance 34 the output circuit 21 the second DC voltage U2 over the first diode 35 created. The amount of the second DC voltage U2 - For example, 5.0 V - is less than that of the first DC voltage U1 - For example, 17.0 V. This is the power loss PV in the event of a short circuit or a low-resistance connection between the two bus lines 13 . 14 reduced, for example, from about 4.0 W to about 0.5 W. The energy saving is in 5 illustrated by the hatched area. Nevertheless, there is also a short circuit between the bus line connections 15 . 16 an electrical power for the bus lines 13 . 14 available, so the control circuit 30 Immediately detect if the short circuit or the low-resistance connection between the two bus lines 13 . 14 is canceled again by the bus subscriber. By way of example, the bus voltage increases from a third point in time t3 which is delayed by a fourth time t4 is recognized. Then by the control circuit 30 generates a switching signal S, whereby the switching device 32 is switched back to its first switching state, for example, the conductive switching state. Because the current through the control line 31 is sufficiently large, the switching device 32 switch quickly. Because the bus voltage UB from the input voltage UE is formed, this is fast switching at the fourth time t4 advantageous to the function and speed of transferring data over the bus lines 13 . 14 not to interfere.

Im ersten Schaltzustand besteht zwischen der ersten Gleichspannungsquelle 11 und dem Eingang 34 der Ausgangsschaltung 21 eine elektrisch leitende Verbindung. Da der Betrag der ersten Gleichspannung U1 größer ist als der Betrag der zweiten Gleichspannung U2, vorzugsweise mindestens um den Faktor 2 bis 5, sperrt die erste Diode 35. An dem Eingang 34 der Ausgangsschaltung 21 steht somit eine Eingangsspannung UE zur Verfügung, die in etwa der eingeprägten ersten Gleichspannung U1 entspricht. Wird hingegen die erste Verbindungsleitung 33 unterbrochen, wird die erste Diode 35 leitend und die Eingangsspannung UE am Eingang 34 der Ausgangsschaltung 21 wird durch die zweite Gleichspannung U2 bestimmt.In the first switching state exists between the first DC voltage source 11 and the entrance 34 the output circuit 21 an electrically conductive connection. Since the amount of the first DC voltage U1 is greater than the amount of the second DC voltage U2 , preferably at least by the factor 2 to 5 , locks the first diode 35 , At the entrance 34 the output circuit 21 is thus an input voltage UE available in about the impressed first DC voltage U1 equivalent. Will, however, the first connection line 33 interrupted, becomes the first diode 35 conductive and the input voltage UE at the entrance 34 the output circuit 21 is due to the second DC voltage U2 certainly.

Somit kann mit sehr einfachen Mitteln die Eingangsspannung UE entweder durch den ersten Gleichspannungswert U1 oder durch den zweiten Gleichspannungswert U2 vorgegeben sein.Thus, with very simple means the input voltage UE either by the first DC voltage value U1 or by the second DC voltage value U2 be predetermined.

Die Ausgangsschaltung 21 ist beispielsgemäß durch einen Linearregler und insbesondere durch einen Längsregler gebildet. Die am Ausgangswiderstand 22 anliegende Messspannung UM ist dabei charakteristisch für den am Ausgang 22 der Ausgangsschaltung 21 zur Verfügung gestellten Ausgangsstrom IA. Die Ausgangsschaltung 21 verfügt über eine Spannungsbegrenzungsschaltung, mittels der der Ausgangsstrom IA auf einen Maximalwert begrenzt werden kann.The output circuit 21 is for example formed by a linear regulator and in particular by a longitudinal regulator. The at the output resistance 22 applied measuring voltage UM is characteristic of the output 22 the output circuit 21 provided output current IA , The output circuit 21 has a voltage limiting circuit, by means of which the output current IA can be limited to a maximum value.

Wie in dem Blockschaltbild gemäß 2 veranschaulicht, kann die Steuerschaltung 32 beispielsweise einen Feldeffekttransistor 40 aufweisen. Die Drain-Source-Verbindung des Feldeffekttransistors 40 ist in die Verbindungsleitung 33 eingesetzt. Das Gate des Feldeffekttransistors 40 ist mit der Steuerleitung 31 verbunden. Außerdem ist das Gate des Feldeffekttransistors 40 über einen Steuerwiderstand 41 mit dem höheren Potenzial der ersten Gleichspannungsquelle 11 verbunden.As in the block diagram according to 2 illustrates, the control circuit 32 for example, a field effect transistor 40 exhibit. The drain-source connection of the field effect transistor 40 is in the connection line 33 used. The gate of the field effect transistor 40 is with the control line 31 connected. In addition, the gate of the field effect transistor 40 via a control resistor 41 with the higher potential of the first DC source 11 connected.

Die Steuerleitung 31 führt vom Gate des Feldeffekttransistors 40 zu einem Kollektoranschluss eines Bipolartransistors 42, der beim Ausführungsbeispiel nach 2 die Steuerschaltung 30 bildet. Der Emitter des Bipolartransistors 42 ist mit Masse GND verbunden. Die Basis des Bipolartransistors 42 ist unmittelbar oder mittelbar und beim Ausführungsbeispiel über eine Koppelschaltung 43 mit dem ersten Busleitungsanschluss 15 verbunden.The control line 31 leads from the gate of the field effect transistor 40 to a collector terminal of a bipolar transistor 42 , which according to the embodiment 2 the control circuit 30 forms. The emitter of the bipolar transistor 42 is with mass GND connected. The base of the bipolar transistor 42 is directly or indirectly and in the embodiment via a coupling circuit 43 with the first bus line connection 15 connected.

Zur Koppelschaltung 43 gehören beim Ausführungsbeispiel ein Reihenwiderstand 44 und eine zweite Diode 45. Der Reihenwiderstand 44 ist mit der Basis des Bipolartransistors 42 verbunden. In Reihenschaltung ist der Reihenwiderstand 44 über die zweite Diode 45 mit dem ersten Busleitungsanschluss 15 verbunden. Dabei ist die Anode der zweiten Diode 45 dem Reihenwiderstand 44 und die Kathode dem ersten Busleitungsanschluss 15 zugeordnet. Beispielsweise kann es sich bei der zweiten Diode 45 um eine Zenerdiode oder auch alternativ auch um eine Schottkydiode handeln.To the coupling circuit 43 belong in the embodiment, a series resistance 44 and a second diode 45 , The series resistance 44 is with the base of the bipolar transistor 42 connected. In series connection is the series resistance 44 via the second diode 45 with the first bus line connection 15 connected. In this case, the anode of the second diode 45 the series resistance 44 and the cathode the first bus line connection 15 assigned. For example, the second diode may be 45 to act a Zener diode or alternatively also a Schottky diode.

Im Übrigen entspricht der Aufbau der Spannungsversorgungsvorrichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 2 dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel gemäß 1. Insoweit kann auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen werden. Auch die Funktionsweise ist im Wesentlichen identisch. Auf die Besonderheiten des Ausführungsbeispiels nach 2 wird nachfolgend eingegangen. Incidentally, the structure of the power supply device corresponds 10 according to the embodiment according to 2 the above-described embodiment according to 1 , In that regard, reference may be made to the above description. The functionality is essentially identical. On the peculiarities of the embodiment 2 will be discussed below.

Es sei zunächst angenommen, dass sich der Feldeffekttransistor 40 in seinem leitenden Zustand befindet. Dies ist dann der Fall, wenn ein Strom durch den Steuerwiderstand 41 fliest und dort eine Widerstandsspannung UR anliegt. Der Feldeffekttransistor 40 ist als p-Kanal-Feldeffekttransistor ausgeführt und leitet, da die Gate-Source-Spannung dem negativen Wert der Widerstandsspannung UR entspricht. Wenn der Feldeffekttransistor leitet, befindet sich die Schalteinrichtung 32 ist in dem ersten Schaltzustand, so dass die Eingangsspannung UE durch die erste Gleichspannung U1 vorgegeben ist und im Wesentlichen der ersten Gleichspannung U1 entspricht.It is first assumed that the field effect transistor 40 is in its conducting state. This is the case when a current through the control resistor 41 flies and there a resistance voltage UR is applied. The field effect transistor 40 is designed as a p-channel field effect transistor and conducts, since the gate-source voltage to the negative value of the resistance voltage UR equivalent. When the field effect transistor conducts, the switching device is located 32 is in the first switching state, so that the input voltage UE through the first DC voltage U1 is predetermined and essentially the first DC voltage U1 equivalent.

Um den Feldeffekttransistor 40 in dem leitenden Zustand zu halten, muss auch der Bipolartransistor 42 leiten. Der Bipolartransistor 42 leitet, wenn die Busspannung UB des Digitalbusses ihren hohen digitalen Wert („HIGH“) einnimmt, also kein Kurzschluss oder keine niederohmige Verbindung (digitaler Wert der Busspannung UB ist niedrig, d.h. „LOW“) zwischen den beiden Busleitungen 13, 14 vorliegt.To the field effect transistor 40 To keep in the conducting state, must also be the bipolar transistor 42 conduct. The bipolar transistor 42 conducts when the bus voltage UB of the digital bus assumes its high digital value ("HIGH"), ie no short circuit or low-resistance connection (digital value of the bus voltage UB is low, ie "LOW") between the two bus lines 13 . 14 is present.

Sinkt die Busspannung UB aufgrund einer niederohmigen Verbindung bzw. eines Kurzschlusses auf sehr kleiner Werte oder auf 0 Volt ab, so sperrt der Bipolartransistor 42. Dieser sperrende Zustand wird durch die Koppelschaltung 43 aufrechterhalten, selbst wenn die Busspannung um ihren niedrigen Wert zwischen 0 und beispielsgemäß etwa 0,5 Volt herum schwankt. Sperrt der Bipolartransistor 42, ist die Widerstandsspannung UR ebenfalls gleich 0, da durch den Steuerwiderstand 41 kein Strom fließt. Der Feldeffekttransistor 40 geht in seinen sperrenden Zustand über, so dass die Schalteinrichtung den zweiten Schaltzustand einnimmt. Die Verbindungsleitung 33 wird unterbrochen. Somit kann die erste Diode 35 leiten und die Eingangsspannung UE wird durch die zweite Gleichspannung U2 vorgegeben.Decreases the bus voltage UB due to a low-impedance connection or a short circuit at very low values or to 0 volts, so locks the bipolar transistor 42 , This blocking state is achieved by the coupling circuit 43 even if the bus voltage fluctuates around its low value between 0 and, for example, about 0.5 volt. Locks the bipolar transistor 42 , is the resistance voltage UR also 0, because of the control resistor 41 no electricity flows. The field effect transistor 40 goes into its blocking state, so that the switching device assumes the second switching state. The connection line 33 will be interrupted. Thus, the first diode 35 conduct and the input voltage UE is due to the second DC voltage U2 specified.

Beim Umschalten des Feldeffekttransistors 40 von seinem sperrenden in seinen leitenden Zustand wird durch den Bipolartransistor 42 ein verhältnismäßig großer Strom durch die Steuerleitung 31 erzeugt, wodurch die Gatekapazität des Feldeffekttransistors 40 ab dem vierten Zeitpunkt t4 schnell geladen werden kann, um das Umschalten des Feldeffekttransistors 40 vom sperrenden in den leitenden Zustand schnell durchzuführen, beispielsgemäß schneller als das Umschalten von dem leitenden in den sperrenden Zustand ab dem zweiten Zeitpunkt t2.When switching the field effect transistor 40 from its blocking to its conducting state is through the bipolar transistor 42 a relatively large current through the control line 31 generated, whereby the gate capacitance of the field effect transistor 40 from the fourth time t4 can be charged quickly to switch the field effect transistor 40 from the blocking to the conductive state quickly, for example, faster than the switching from the conductive to the blocking state from the second time t2 ,

Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 kann die Ausgangsschaltung 21 der Spannungsversorgungsvorrichtung 10 eine Strombegrenzungsfunktion aufweisen. Vorzugsweise ist die Ausgangsschaltung 21 bei beiden Ausführungsbeispielen durch einen Linearregler und insbesondere einen Längsregler mit Strombegrenzungsfunktion ausgeführt.Also in the embodiment according to 2 can the output circuit 21 the power supply device 10 have a current limiting function. Preferably, the output circuit 21 executed in both embodiments by a linear regulator and in particular a longitudinal regulator with current limiting function.

In 3 sind beispielhaft zwei Möglichkeiten zur Realisierung der beiden Gleichspannungsquellen 11, 12 veranschaulicht. Beispielsweise kann die erste Gleichspannungsquelle 11 durch einen Sperrwandler 50 und die zweite Gleichspannungsquelle 12 durch einen nachgeschalteten Abwärtswandler 51 gebildet sein. Der Sperrwandler 50 und der Abwärtswandler 51 sind in bekannter Weise aufgebaut. Zu dem Sperrwandler 50 gehört eine Gleichrichterschaltung 52, ein Transformator mit einer Primärwicklung 53 und wenigstens einer Sekundärwicklung 54 und ein in Reihe zur Primärwicklung geschalteter ansteuerbarer Schalter 55. Die Sekundärwicklung 54 ist mit einer Sekundärdiode 56 und einem Sekundärkondensator 57 zu einem geschlossenen Sekundärkreis verbunden. Am Sekundärkondensator 57 liegt die erste Gleichspannung U1 an.In 3 are two examples of ways to realize the two DC sources 11 . 12 illustrated. For example, the first DC voltage source 11 through a flyback converter 50 and the second DC voltage source 12 through a downstream down converter 51 be formed. The flyback converter 50 and the down converter 51 are constructed in a known manner. To the flyback converter 50 includes a rectifier circuit 52 , a transformer with a primary winding 53 and at least one secondary winding 54 and a controllable switch connected in series with the primary winding 55 , The secondary winding 54 is with a secondary diode 56 and a secondary capacitor 57 connected to a closed secondary circuit. At the secondary capacitor 57 is the first DC voltage U1 at.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird anhand der ersten Gleichspannung U1 über den Abwärtswandler 51 die zweite Gleichspannung U2 erzeugt. Die erste Gleichspannung liegt eingangsseitig am Abwärtswandler 51 an. Dieser kann beispielsweise einen gesteuerten Schalter 58 und eine in Reihe dazu geschaltete Wandlerinduktivität 59 aufweisen. Die Reihenschaltung aus dem gesteuerten Schalter 58 und der Wandlerinduktivität 59 verbindet das höhere Potenzial der ersten Gleichspannung U1 mit dem höheren Potenzial der am Ausgang des Abwärtswandlers 51 anliegenden zweiten Gleichspannung U2. Parallel zu den beiden Ausgangsanschlüssen des Abwärtswandlers 51 ist ein Wandlerkondensator 60 geschaltet. Eine Wandlerdiode 61 verbindet den Knotenpunkt zwischen dem gesteuerten Schalter 58 und der Wandlerinduktivität 59 mit dem Anschluss niedrigeren Potenzials der zweiten Gleichspannung U2 am Ausgang des Abwärtswandlers 51. Dabei ist die Anode der Wandlerdiode 61 diesem Anschluss niedrigeren Potenzials am Ausgang des Abwärtswandlers 51 zugeordnet.In the preferred embodiment is based on the first DC voltage U1 over the down converter 51 the second DC voltage U2 generated. The first DC voltage is the input side of the buck converter 51 at. This can, for example, a controlled switch 58 and a series connected converter inductor 59 exhibit. The series connection from the controlled switch 58 and the transducer inductance 59 connects the higher potential of the first DC voltage U1 with the higher potential at the output of the buck converter 51 applied second DC voltage U2 , Parallel to the two output terminals of the buck converter 51 is a converter capacitor 60 connected. A converter diode 61 connects the node between the controlled switch 58 and the transducer inductance 59 with the connection of lower potential of the second DC voltage U2 at the output of the buck converter 51 , In this case, the anode of the converter diode 61 this lower potential connection at the output of the buck converter 51 assigned.

Die Funktion des Sperrwandlers 50 und des nachgeschalteten Abwärtswandlers 51 sind an sich bekannt, so dass auf eine Erläuterung hierzu verzichtet werden kann.The function of the flyback converter 50 and the downstream buck converter 51 are known per se, so that an explanation can be omitted.

Alternativ zu der bevorzugten Ausführungsform kann die zweite Gleichspannungsquelle 12 über eine zweite Sekundärwicklung 54a, eine zweite Sekundärdiode 56a und einen zweiten Sekundärkondensator 57a gebildet werden, wie dies in 3 gestrichelt veranschaulicht ist. In diesem Fall kann der Abwärtswandler 51 entfallen.As an alternative to the preferred embodiment, the second DC voltage source 12 above a second secondary winding 54a , a second secondary diode 56a and a second secondary capacitor 57a be formed, as in 3 is illustrated by dashed lines. In this case, the down converter 51 omitted.

Durch die Verwendung des Abwärtswandlers 51 kann allerdings auf eine zweite Sekundärwicklung 54a verzichtet werden. Dadurch besteht die Möglichkeit, auf Standardkomponenten der Spannungsversorgungsvorrichtung 10 zurückgreifen zu können. Denn auch bei bisherigen Spannungsversorgungsvorrichtungen ohne energieeffiziente Umschaltung der eingeprägten Gleichspannung ist ein Sperrwandler 50 mit einer Sekundärwicklung 54 vorhanden. Bei Ausführungsformen, bei denen zusätzlich eine zweite Gleichspannung U2 zur Erhöhung der Energieeffizienz bereitgestellt werden soll, kann der Abwärtswandler 51 optional als Baugruppe in Reihe zur Sekundärseite des Sperrwandlers 50 geschaltet werden. Dadurch wird das zur Verfügung stellen unterschiedlicher Typen der Spannungsversorgungsvorrichtung 10 vereinfacht.By using the down converter 51 can, however, on a second secondary winding 54a be waived. This makes it possible to standard components of the power supply device 10 to be able to fall back. For even with previous power supply devices without energy-efficient switching of the impressed DC voltage is a flyback converter 50 with a secondary winding 54 available. In embodiments in which additionally a second DC voltage U2 To increase energy efficiency, the down-converter can 51 optionally as a module in series with the secondary side of the flyback converter 50 be switched. This will provide the different types of power supply device 10 simplified.

Bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen wird als ansteuerbarer Halbleiterschalter der Steuerschaltung 30 ein Bipolartransistor 42 verwendet und als ansteuerbarer Halbleiterschalter der Schalteinrichtung 32 ein Feldeffekttransistor 40. Es versteht sich, dass auch andere Halbleiterschalter eingesetzt werden könnten. Es hat sich allerdings gezeigt, dass der Feldeffekttransistor 40 wegen seiner geringen Verlustleistung besonders gut für den Einsatz in der Schalteinrichtung 32 geeignet ist. Durch die Verwendung eines Bipolartransistors 42 in der Steuerschaltung 30 kann ein zusätzlicher Widerstand gegen Masse GND entfallen.In the embodiments described here, the controllable semiconductor switch of the control circuit 30 a bipolar transistor 42 used and as a controllable semiconductor switch of the switching device 32 a field effect transistor 40 , It is understood that other semiconductor switches could be used. However, it has been shown that the field effect transistor 40 because of its low power dissipation particularly good for use in the switching device 32 suitable is. By using a bipolar transistor 42 in the control circuit 30 can be an additional resistance to mass GND omitted.

Die Erfindung betrifft eine Spannungsversorgungsvorrichtung 10 zur Versorgung eines Digitalbusses mit einer ersten Busleitung 13 und einer zweiten Busleitung 14. Die Spannungsversorgungsvorrichtung 10 weist zum Anschluss der ersten Busleitung 13 einen ersten Busleitungsanschluss 15 und zum Anschluss der zweiten Busleitung 14 einen zweiten Busleitungsanschluss 16 auf. Der erste Busleitungsanschluss 15 ist mittelbar oder unmittelbar an eine Steuerschaltung 30 angeschlossen, die ein Schaltsignal S für eine Schalteinrichtung 32 erzeugt. Die Schalteinrichtung 32 sitzt in einer Verbindungsleitung 33, die von einer ersten Gleichspannungsquelle 11 zu einem Eingang 34 einer Ausgangsschaltung 21 führt. Der Ausgang 20 der Ausgangsschaltung 21 ist vorzugsweise über einen Ausgangswiderstand 22 mit dem ersten Busleitungsanschluss 15 verbunden. Eine zweite Gleichspannungsquelle 12 ist über eine erste Diode 35 ebenfalls mit dem Eingang 34 der Ausgangsschaltung 21 verbunden. Wird durch eine Teilnehmereinheit eine niederohmige Verbindung oder ein Kurzschluss zwischen den Busleitungsanschlüssen 15, 16 erzeugt, schaltet die Steuerschaltung 30 die Schalteinrichtung 32 in ihren sperrenden Zustand um, so dass die Verbindungsleitung 33 unterbrochen wird. Dadurch wird die erste Diode 35 leitend, so dass anstelle der höheren ersten Gleichspannung U1 der ersten Gleichspannungsquelle 11 die geringere zweite Gleichspannung U2 der zweiten Gleichspannungsquelle 12 den Wert der Eingangsspannung UE am Eingang 34 der Ausgangsschaltung 21 vorgibt.The invention relates to a power supply device 10 for supplying a digital bus with a first bus line 13 and a second bus line 14 , The power supply device 10 indicates the connection of the first bus line 13 a first bus line connection 15 and to connect the second bus line 14 a second bus line connection 16 on. The first bus line connection 15 is indirectly or directly to a control circuit 30 connected, which is a switching signal S for a switching device 32 generated. The switching device 32 sits in a connecting line 33 from a first DC voltage source 11 to an entrance 34 an output circuit 21 leads. The exit 20 the output circuit 21 is preferably via an output resistance 22 with the first bus line connection 15 connected. A second DC voltage source 12 is over a first diode 35 also with the entrance 34 the output circuit 21 connected. Is by a subscriber unit a low-resistance connection or a short circuit between the bus line terminals 15 . 16 generates, switches the control circuit 30 the switching device 32 in their blocking state, so that the connection line 33 is interrupted. This will be the first diode 35 conductive, so instead of the higher first DC voltage U1 the first DC voltage source 11 the lower second DC voltage U2 the second DC voltage source 12 the value of the input voltage UE at the entrance 34 the output circuit 21 pretends.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: SpanungsversorgungsvorrichtungSpanungsversorgungsvorrichtung
1111: ersten Gleichspannungsquellefirst DC voltage source
1212: zweiten Gleichspannungsquellesecond DC voltage source
1313: erste Busleitungfirst bus line
1414: zweite Busleitungsecond bus line
1515: erster Busleitungsanschlussfirst bus line connection
1616: zweiter Busleitungsanschluss second bus cable connection
2020: Ausgang der AusgangsschaltungOutput of the output circuit
2121: Ausgangsschaltungoutput circuit
2222: Ausgangswiderstandoutput resistance
2323: Steuereingangcontrol input
2424: Ausgangskondensatoroutput capacitor
2525: Ausgangsdiode output diode
3030: Steuerschaltungcontrol circuit
3131: Steuerleitungcontrol line
3232: Schalteinrichtungswitching device
3333: Verbindungsleitungconnecting line
3434: Eingang der AusgangsschaltungInput of the output circuit
3535: erste Diode first diode
4040: FeldeffekttransistorField Effect Transistor
4141: Steuerwiderstandcontrol resistor
4242: Bipolartransistorbipolar transistor
4343: Koppelschaltungcoupling circuit
4444: Reihenwiderstandseries resistance
4545: zweite Diode second diode
5050: Sperrwandlerflyback converter
5151: Abwärtswandlerdown converter
5252: GleichrichterschaltungRectifier circuit
5353: Primärwicklungprimary
5454: Sekundärwicklungsecondary winding
5555: gesteuerter Schaltercontrolled switch
5656: Sekundärdiodesecondary diode
5757: Sekundärkondensatorsecondary capacitor
5858: gesteuerter Schaltercontrolled switch
5959: Wandlerinduktivitättransformer inductance
6060: Wandlerkondensatorconversion capacitor
6161: Wandlerdiode converter diode
GNDGND: MasseDimensions
IAIA: Ausgangsstromoutput current
IA_max IA _max: maximaler Ausgangsstrommaximum output current
PVPV: Verlustleistungpower loss
t1t1: erster Zeitpunktfirst time
t2t2: zweiter Zeitpunktsecond time
t3t3: dritter Zeitpunktthird time
t4t4: vierter Zeitpunktfourth time
U1U1: erste Gleichspannungfirst DC voltage
U2U2: zweite Gleichspannungsecond DC voltage
UBUB: Busspannungbus voltage
UCEUCE: Kollektor-Emitter-SpannungCollector-emitter voltage
UEUE: Eingangsspannunginput voltage
UNU.N.: Netzspannungmains voltage
URUR: WiderstandsspannungWithstand voltage

Claims

Spanungsversorgungsvorrichtung (10) für einen Digitalbus, mit einem ersten Busleitungsanschluss (15) für eine erste Busleitung (13) und einem zweiten Busleitungsanschluss (16) für eine zweite Busleitung (14), mit einer ersten Gleichspannungsquelle (11), die eine eingeprägte erste Gleichspannung (U1) bereitstellt und mit einer zweiten Gleichspannungsquelle (12), die eine eingeprägte zweite Gleichspannung (U2) bereitstellt, wobei der Betrag der zweiten Gleichspannung (U2) kleiner ist als der Betrag der ersten Gleichspannung (U1), mit einer einen Eingang (34) und einen Ausgang (20) aufweisenden Ausgangsschaltung (21), an deren Eingang (34) eine Eingangsspannung (UE) anliegt und deren Ausgang (20) mit dem ersten Busleitungsanschluss (15) verbunden ist, mit einer Steuerschaltung (30), die eine Schalteinrichtung (32) über eine Steuerleitung (31) abhängig von einer charakteristischen Größe (UB) zwischen zwei Schaltzuständen umschaltet, wobei die charakteristische Größe angibt, ob zwischen den Busleitungsanschlüssen (15, 16) ein Kurzschluss oder eine niederohmige Verbindung vorliegt, so dass ein maximaler Ausgangsstrom (IA_max) fließt, wobei abhängig vom Schaltzustand der Schalteinrichtung (32) die an dem Eingang (34) der Ausgangsschaltung (21) anliegende Eingangsspannung (UE) abhängig von der ersten Gleichspannung (U1) oder der zweiten Gleichspannung (U2) vorgegeben ist.A power supply apparatus (10) for a digital bus having a first bus line terminal (15) for a first bus line (13) and a second bus line terminal (16) for a second bus line (14) having a first DC voltage source (11) having an impressed first DC voltage (U1) and with a second DC voltage source (12), which provides an impressed second DC voltage (U2), wherein the amount of the second DC voltage (U2) is smaller than the amount of the first DC voltage (U1), with an input (34 ) and an output (20) having output circuit (21), at the input (34) an input voltage (UE) is applied and whose output (20) to the first bus line terminal (15) is connected to a control circuit (30) having a Switching device (32) via a control line (31) depending on a characteristic size (UB) switches between two switching states, wherein the characteristic size indicates whether a short circuit or a low-resistance connection is present between the bus line terminals (15, 16), so that a maximum output current (IA _max ) flows, wherein the input voltage (34) of the output circuit (21) depends on the switching state of the switching device (32) (UE) depending on the first DC voltage (U1) or the second DC voltage (U2) is predetermined.

Spanungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als charakteristische Größe die zwischen den Busleitungsanschlüssen (15, 16) anliegende Busspannung (UB) oder eine davon abhängige Spannung oder ein davon abhängiger Strom an die Steuerschaltung (30) übermittelt wird.Voltage supply device according to Claim 1 , characterized in that the bus voltage (UB) applied between the bus line terminals (15, 16) or a voltage dependent thereon or a current dependent thereon is transmitted to the control circuit (30) as a characteristic variable.

Spanungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Kurzschluss oder einer niederohmigen Verbindung zwischen den beiden Busleitungsanschlüssen (15, 16) die Schalteinrichtung (32) durch die Steuerschaltung (30) in einen zweiten Schaltzustand umgeschaltet wird, in dem die Verbindung zwischen dem Eingang (34) der Ausgangsschaltung (21) und der ersten Gleichspannungsquelle (11) getrennt wird.Voltage supply device according to Claim 1 or 2 , characterized in that in the case of a short circuit or a low - resistance connection between the two bus line terminals (15, 16), the switching device (32) is switched by the control circuit (30) to a second switching state in which the connection between the input (34) of the Output circuit (21) and the first DC voltage source (11) is disconnected.

Spanungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (32) einen ansteuerbaren ersten Halbleiterschalter (40) aufweist.Voltage supply device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the switching device (32) has a controllable first semiconductor switch (40).

Spanungsversorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gleichspannungsquelle (11) über die Schalteinrichtung (32) mit dem Eingang (34) der Ausgangsschaltung (21) verbindbar ist.Voltage supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the first DC voltage source (11) via the switching device (32) to the input (34) of the output circuit (21) is connectable.

Spanungsversorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gleichspannungsquelle (12) über eine erste Diode (35) mit dem Eingang (34) der Ausgangsschaltung (21) verbunden ist.Voltage supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the second DC voltage source (12) via a first diode (35) to the input (34) of the output circuit (21) is connected.

Spanungsversorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (20) der Ausgangsschaltung (21) über einen Ausgangswiderstand (22) mit dem ersten Busleitungsanschluss (15) verbunden ist.Voltage supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the output (20) of the output circuit (21) via an output resistor (22) to the first bus line terminal (15) is connected.

Spanungsversorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsschaltung (21) einen Steuereingang (23) aufweist, dem eine den Ausgangsstrom (IA) am Ausgang (20) der Ausgangsschaltung (21) charakterisierende elektrische Größe übermittelt wird.Voltage supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the output circuit (21) has a control input (23) to which an electrical variable characterizing the output current (IA) at the output (20) of the output circuit (21) is transmitted.

Spanungsversorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsschaltung (21) als Linearregler ausgeführt ist.Power supply device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the output circuit (21) is designed as a linear regulator.

Spanungsversorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsschaltung (21) dazu eingerichtet ist, eine Strombegrenzung des Ausgangsstromes (IA) am Ausgang (20) der Ausgangsschaltung (21) zu bewirken.Voltage supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the output circuit (21) is adapted to effect a current limiting of the output current (IA) at the output (20) of the output circuit (21).

Spanungsversorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (30) einen ansteuerbaren zweiten Halbleiterschalter (42) aufweist.Voltage supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the control circuit (30) has a controllable second semiconductor switch (42).

Spanungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Steueranschluss des zweiten Halbleiterschalters (42) mit dem ersten Busleitungsanschluss (15) verbunden ist.Voltage supply device according to Claim 11 , characterized in that the control terminal of the second semiconductor switch (42) is connected to the first bus line terminal (15).

Spanungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Steueranschluss des zweiten Halbleiterschalters (42) über eine Koppelschaltung (43) mit dem ersten Busleitungsanschluss (15) verbunden ist.Voltage supply device according to Claim 12 , characterized in that the control terminal of the second semiconductor switch (42) via a coupling circuit (43) to the first bus line terminal (15) is connected.

Spanungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelschaltung (43) einen Spannungsschwellenwert für die Busspannung (UB) vorgibt, der überschritten werden muss, bevor der zweite Halbleiterschalter (42) seinen leitenden Zustand einnimmt.Voltage supply device according to Claim 13 , characterized in that the coupling circuit (43) specifies a voltage threshold for the bus voltage (UB), which must be exceeded before the second semiconductor switch (42) assumes its conducting state.

Spanungsversorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gleichspannungsquelle (11) und/oder die zweite Gleichspannungsquelle (12) einen Sperrwandler (50) aufweist, an dessen Sekundärseite die erste Gleichspannung (U1) und/oder die zweite Gleichspannung (U2) anliegt.Voltage supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the first DC voltage source (11) and / or the second DC voltage source (12) comprises a flyback converter (50), on whose secondary side the first DC voltage (U1) and / or the second DC voltage (U2 ) is present.

Spanungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gleichspannungsquelle (12) einen Abwärtswandler (51) aufweist, der aus der ersten Gleichspannung (U1) der ersten Gleichspannungsquelle (11) die zweite Gleichspannung (U2) erzeugt.Voltage supply device according to Claim 15 , characterized in that the second DC voltage source (12) has a down converter (51) which generates the second DC voltage (U2) from the first DC voltage (U1) of the first DC voltage source (11).