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Hintergrund
der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Schaltbetriebsart-Energieversorgung
gemäß dem Oberbegriff
des zugehörigen
Anspruchs 1.
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Die Erfindung betrifft besonders
eine Schaltbetriebsart-Energieversorgungsanordnung
mit zumindest zwei parallel geschalteten Energieversorgungen vom
Schaltbetriebsart-Typ.
Eine Überwachung
von Ausgangsspannungen derartiger parallel zu schaltender Energieversorgungen
vom Schaltbetriebsart-Typ erfordert üblicherweise die Verwendung
einer sogenannten Trenndiode. Eine derartige Anordnung ist z. B.
aus der US-5122726 bekannt. Eine derartige Trenndiode verringert
jedoch erheblich die Effizienz der Energieversorgung, insbesondere
bei Energieversorgungen mit einer geringen Ausgangsspannung (z.
B. 2,1 V und 3,3 V), die immer geläufiger verwendet werden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht
darin, eine Schaltbetriebsart-Energieversorgungsanordnung bereitzustellen,
bei der einzelne Energieversorgungen vom Schaltbetriebsart-Typ ohne
das Erfordernis nach einer Trenndiode am Ausgang jeder Energieversorgung
parallel geschaltet werden können.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltbetriebsart-Energieversorgungsanordnung
bereitzustellen, die eine Steuerung des Betriebs jeder parallel
geschalteten Schaltbetriebsart-Energieversorgung mit einfachen Mitteln ermöglicht und
in Bezug auf unterschiedliche Störungsarten
Alarm gibt.
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Anordnungen zur parallelen Ankopplung
von Schaltbetriebsart-Energieversorgungen sind aus der US-4371919
und der US-4425613 bekannt. Bei diesen Anordnungen wurden separate
Transformatoren verwendet, die in Verbindung mit dem Transformator
der Energieversorgung angeschlossen sind, um die Ausgangsspannung
bzw. den an der Last anstehenden Strompegel zu fühlen, um ein Feedback- bzw.
Rückkopplungssignal
zu erzeugen, basierend auf welchem die parallel angekoppelten Schaltbetriebsart-Versorgungen gezwungen
werden, die Last gleichmäßig zu verteilen.
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Kurzfassung
der Erfindung
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Die vorstehend erwähnten Aufgaben
werden anhand einer Schaltbetriebsart-Energieversorgungsanordnung
gemäß dem kennzeichnenden
Teil des zugehörigen
Anspruchs 1 erzielt. Bei der Anordnung gemäß der Erfindung wird eine Spannung,
die zum Tastverhältnis
jeder Schaltbetriebsart-Energieversorgung
proportional ist, mit der entsprechenden Durchschnittsspannung der
anderen, parallel geschalteten Schaltbetriebsart-Energieversorgungen verglichen, und
die erhaltene Offset- bzw.
Versatzspannung wird zum derartigen Korrigieren der Ausgangsspannung
der Schaltbetriebsart-Energieversorgung verwendet, dass das Tastverhältnis sogar
bei einer geringen Last gleich den anderen Schaltbetriebsart-Energieversorgungen
bleibt, so dass alle parallel geschalteten Schaltbetriebsart-Energieversorgungen
auch mit einer geringen Last in Betrieb bleiben.
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Jede parallel zu schaltende Schaltbetriebsart-Energieversorgung
weist ferner vorzugsweise einen Überspannungs-Vergleicher
bzw. -Komparator zum Vergleichen der Ausgangsspannung der Schaltbetriebsart-Energieversorgung
mit einer vorbestimmten Nominalspannung auf, sowie eine Einrichtung
zum Trennen der Korrekturspannung von der Ausgangsspannung, wenn
die Ausgangsspannung die Nominalspannung übersteigt. Übersteigt die Ausgangsspannung
einer Schaltbetriebsart-Energieversorgung
ihren normalen oder nominalen Pegel, wobei die Ausgangsspannung
für jede
parallel geschaltete Schaltbetriebsart-Energieversorgung aufgrund
der Parallelschaltung die gleiche ist, trennt der Überspannungs-Komparator
die Korrektur von der Ausgangsspannung und gleichzeitig die Instandhaltung
bzw. den Unterhalt; in anderen Worten beenden die Steuerungsschaltungen
der nicht fehlerhaften Schaltbetriebsart-Energieversorgungen ihren
Betrieb und die einzige sich noch in Betrieb befindliche Energieversorgung
ist die fehlerhafte, die die Überspannung
verursacht.
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Es ist weiterhin wünschenswert,
dass jede parallel zu schaltende Schaltbetriebsart-Energieversorgung
ferner einen Spannungs-Vergleicher bzw. -Komparator zum Vergleichen
der Referenzspannung mit einer vorbestimmten Minimalspannung aufweist,
um den Betrieb der Schaltbetriebsart-Energieversorgung zu erfassen,
sowie eine Einrichtung zum Kombinieren der Betriebsdaten und der Überspannungsdaten
und zum Geben eines Alarms, abhängig
von der Kombination der vorstehend erwähnten Daten. Stehen den Betrieb
der Schaltbetriebsart-Energieversorgung
auf Basis der Referenzspannung mit Hilfe des Komparators angegebene Daten
zur Verfügung,
und werden diese Daten mit den vom Überspannungs-Komparator erhaltenen Überspannungsdaten
kombiniert, ist es möglich, Überspannungsalarmdaten
an einer Schaltbetriebsart- Energieversorgung
zu erzeugen, falls eine Überspannung
vorliegt, und falls die besagte Schaltbetriebsart-Energieversorgung
in Betrieb ist. Ist die Schaltbetriebsart-Energieversorgung andererseits
nicht in Betrieb, und scheint keine Überspannung vorzuliegen, wird
ein Störungsalarm
bezüglich
der Schaltbetriebsart-Energieversorgung
gegeben.
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Es ist ebenso wünschenswert, dass jede parallel
zu schaltende Schaltbetriebsart-Energieversorgung ferner einen Unterspannungs-Vergleicher
bzw. -Komparator zum Vergleichen der Ausgangsspannung der Schaltbetriebsart-Energieversorgung
mit einer vorbestimmten Nominalspannung aufweist, sowie eine Einrichtung
zum Geben eines Alarms, wenn die Ausgangsspannung unter die Nominalspannung
fällt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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Im Folgenden wird eine Schaltbetriebsart-Energieversorgungsanordnung
gemäß der Erfindung
ausführlicher
unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben, die
ein funktionales Blockschaltbild einer Schaltbetriebsart-Energieversorgung
zeigt, die bei der Schaltbetriebsart-Energieversorgungsanordnung gemäß der Erfindung
parallel zu schalten ist.
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Beschreibung des bevorzugten
Ausführungsbeispiels
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Gemäß der Figur bezeichnet Bezugszeichen 1 eine
Schaltbetriebsart-Energieversorgung, die mit einem Transformator 2 versehen
ist, und die zum Beispiel eine Schaltbetriebsart-Energieversorgung
vom Vorwärtstyp
sein kann. Die anderen in der Schaltbetriebsart- Energieversorgung 1 enthaltenen
Komponenten, außer
dem Transformator 2, werden mittels eines Blocks dargestellt,
der mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnet ist, und der eine
Ausgangsspannung Uout bereitstellt. Eine derartige beispielhafte
Schaltbetriebsart-Energieversorgung vom Vorwärtstyp ist im Stand der Technik
völlig
herkömmlich
und daher wird ihr Betrieb in diesem Zusammenhang nicht ausführlicher
beschrieben.
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Erfindungsgemäß wird das Tastverhältnis der
Sekundärspannung
des Transformators 2 in der Schaltbetriebsart-Energieversorgung 1 überwacht,
indem es mit einem mittels eines Blocks 4 dargestellten D/U-Wandler
in eine Spannung Uref umgewandelt wird, die zum Tastverhältnis proportional
ist. Das Tastverhältnis
der Schaltbetriebsart-Energieversorgung bezieht sich auf das Verhältnis zwischen
der Pulsbreite und der Periode. Das Tastverhältnis liegt daher immer zwischen
0 und 1, da es das Größenverhältnis der
Pulsbreite von der gesamten Dauer der Periode beschreibt. Es ist
dieses Tastverhältnis,
das zum Anpassen der Ausgangsspannung der Schaltbetriebsart-Energieversorgung
verwendet wird, und diese durchschnittliche Ausgangsspannung ist
natürlich
umso größer, je
größer das
Tastverhältnis
ist, d. h. je mehr das Verhältnis
der Pulsbreite von der gesamten Dauer der Periode abdeckt.
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Die Spannung Uref, die mit dem Block 4 erzeugt
wird, und die proportional zum Tastverhältnis ist, ist bei der Anordnung
gemäß der Erfindung
bedeutsam. Durch direktes gegenseitiges Ankoppeln der Referenzspannungen
der parallel geschalteten Schaltbetriebsart-Energieversorgungen ist es möglich, eine
Steuerspannung für
jede Schaltbetriebsart-Energieversorgung ohne Umstände zu erzeugen,
so dass ihre Ausgangsspannungen Uout auf den gleichen Pegel angepasst
werden können.
Tritt ein Stromfluss durch den Ausgang Uref auf, bedeutet dies,
dass die parallel geschalteten Schaltbetriebsart-Energieversorgungen unterschiedliche
Tastverhältnisse
hatten, und daher die zu diesen Tastverhältnissen proportionalen Spannungen
Uref gegenseitig unterschiedlich waren. Durch ein Überwachen
dieses Stroms mit Hilfe eines Verstärkers 6 z. B. über einen
Widerstand 5, der in Serie mit dem Referenzspannungsausgang
von Block 4 geschaltet ist, ist es möglich, eine Korrekturspannung
Ucor zu erzeugen, die proportional zu diesem Strom ist. Bei der
gemäß der Zeichnung
gezeigten Ankopplung ist diese Spannung Ucor an den Block 3 angeschlossen,
wo sie zum Anpassen des Pegels der Ausgangsspannung Uout der Schaltbetriebsart-Energieversorgung
auf eine derartige Weise verwendet wird, dass der Stromfluss durch
den Widerstand 5 so klein wie möglich gemacht werden kann.
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Die Schaltbetriebsart-Energieversorgungsanordnung
gemäß der Erfindung
kann weiterhin auf eine einfache Art und Weise ergänzt werden,
indem die Spannung Uref eingesetzt wird, die proportional zum Tastverhältnis ist.
Ist diese Referenzspannung Uref sehr niedrig oder Null, bedeutet
dies, dass das Tastverhältnis sehr
niedrig ist und sich die Schaltbetriebsart-Energieversorgung daher
nicht in Betrieb befindet. Dieser Vergleich wird mit einem Komparator
bzw. Vergleicher 9 durchgeführt, bei dem die Spannung Uref
mit einem niedrig vorbestimmten Spannungspegel verglichen wird,
der zum Beispiel als Minimalspannung bezeichnet werden kann. Fällt die
Spannung unter diese Minimalspannung, wird davon ausgegangen, dass
die Schaltbetriebsart-Energieversorgung ihren Betrieb eingestellt
hat, und diese Daten werden zu den Blöcken 10 und 11 weitergeleitet,
wo sie mit den Überspannungsdaten
von einem Komparator bzw. Vergleicher 7 kombiniert werden. Dieser
Komparator bzw. Vergleicher 7 ist zum Vergleichen der Ausgangsspannung
Uout der Schaltbetriebsart-Energieversorgung mit einer vorbestimmten
Nominalspannung Unom eingerichtet. Erfasst der Komparator 7,
dass die Ausgangsspannung der Schaltbetriebsart-Energieversorgung
den Nominalwert Unom überschreitet,
werden diese Ausgangsdaten des Komparators 7 (z. B. Wert
1) verwendet, um einen invertierenden Verstärker 14 zu steuern,
dessen Ausgang (z. B. Wert 0) wiederum einen analogen Schalter 8 steuert,
der die Versorgung der Korrekturspannung Ucor von der Schaltbetriebsart-Energieversorgung 1 trennt.
Da der Überspannungs-Komparator 7 mit
Hilfe des Schalters 8 die Korrektur der Ausgangsspannung
von der Schaltbetriebsart-Energieversorgung
und gleichzeitig die Instandhaltung bzw. den Unterhalt getrennt
hat, bedeutet dies, dass die Steuerschaltung jeder parallelen und
in Betrieb befindlichen Schaltbetriebsart-Energieversorgung als
Ergebnis davon den Betrieb der Energieversorgung beendet, und die
einzige in Betrieb befindliche Schaltbetriebsart-Energieversorgung ist die fehlerhafte,
die die Überspannung
verursacht.
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Da der Komparator 9 Daten über den
Betrieb der Schaltbetriebsart-Energieversorgung bereitstellt, und da
der Komparator 7 andererseits Daten über die Überspannungsbetriebsart bereitstellt,
ist es möglich,
einen die besagte Schaltbetriebsart-Energieversorgung betreffenden Überspannungsalarm
zu geben, indem die vorstehend erwähnten Daten im Block 10 kombiniert
werden, der eine logische UND-Schaltung darstellt. Stellt der Komparator 9 andererseits
Daten bereit, dass die Schaltbetriebsart-Energieversorgung nicht
in Betrieb ist, aber andererseits keine Überspannungsdaten vom Komparator
7 vorhanden
sind, können
diese Daten des logischen Pegels 0 im Block 11 kombiniert
werden, der eine logische NOR-Schaltung
darstellt, und eine Bereitstellung von Daten ist möglich, die
angeben, dass die besagte Schaltbetriebsart-Energieversorgung fehlerhaft ist.
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Die Schaltbetriebsart-Energieversorgungsanordnung
gemäß der Erfindung
weist weiterhin einen Unterspannungs-Komparator 13 auf, an dem die
Ausgangsspannung Uout der Energieversorgung mit der vorstehend erwähnten vorbestimmten
Nominalspannung Unom verglichen wird. Wird ein derartiger Unterspannungszustand
erfasst, wird über
einen Block 12 ein direkter Alarm gegeben.
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Mit Hilfe der Blöcke 7 und 9 bis 13 ist
es möglich,
wie vorstehend beschrieben unterschiedliche Alarmdaten in unterschiedlichen
Betriebsarten zu erzeugen. Die vorstehend erwähnten unterschiedlichen Alarm-Betriebsarten und
ihre Betriebsbedingungen werden auch in der folgenden Tabelle gezeigt.
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Wie vorstehend beschrieben ist es
möglich,
mit relativ einfachen Anordnungen die Trenndiode zu entfernen, die
vorher am Ausgang von parallel geschalteten Energieversorgungen
vom Schaltbetriebsart-Typ benötigt
wurde, und die deren Effizienz verringert hat. Weiterhin können die
Ausgangsspannungen der parallel zu schaltenden Schaltbetriebsart-Energieversorgungen
mit der Anordnung gemäß der Erfindung
derart angepasst werden, dass alle Energieversorgungen auch ohne
eine Last in Betrieb bleiben. Auf diese Weise kann der Betrieb der
Energieversorgungen im Fall einer sehr niedrigen oder Null-Last überwacht
werden.
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Die Schaltbetriebsart-Energieversorgungsanordnung
gemäß der Erfindung
und die Vorteile, die sie bereitstellt, sind vorstehend mit Hilfe
von nur einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel beschrieben, und
es muss verstanden werden, dass sie auf einige Arten modifiziert
werden kann, besonders was den genauen Aufbau der Einrichtungen
betrifft, die die unterschiedlichen Funktionen bereitstellen, ohne
jedoch vom in den zugehörigen
Ansprüchen
definierten Schutzbereich abzuweichen.
