-
Die Erfindung betrifft eine Synchronisationsvorrichtung für
ein abgesichertes Stromversorgungssystem, das wenigstens eine
Last aus einer Mehrzahl von Versorgungen versorgt, wobei jede
Versorgung eine Begrenzungsvorrichtung mit Unterbrecher und
automatischer Rückstellung umfaßt; und welche eine
Kopplungsvorrichtung zum Koppeln von wenigstens zwei der
Versorgungen an jede Last umfaßt. Ein solches System kann in
zahlreichen elektronischen Anlagen wie etwa einer
Telefonzentrale oder einem Informatiksystem eingesetzt
werden. Eine solche elektronische Anlage ist aus Strom
verbrauchenden Karten aufgebaut. Ein herkömmliches
Versorgungssystem umfaßt eine einzige, als Versorgungsbus
bezeichnete Verbindung für jede an alle verbrauchenden Karten
zu verteilende Spannung. Ein sogenanntes abgesichertes
Versorgungssystem ist gegen Ausfall einer Versorgung durch
eine Redundanz der es aufbauenden Versorgungen geschützt:
Kopplungsvorrichtungen erlauben es, die von den eine gleiche
Spannung liefernden Versorgungen gelieferten Stromstärken zu
addieren, wobei eine Umkehr der Stromrichtung in jeder
Versorgung ausgeschlossen ist.
-
Herkömmlicherweise ist jede Versorgung gegen eine Überlast
mit Hilfe eines Begrenzers geschützt, der die von dieser
Versorgung abgegebene Stromstärke auf den maximalen Wert
begrenzt, den diese Versorgung aushalten kann. Man
unterscheidet zwei Typen von Strombegrenzer:
-
- Begrenzer, die sich wie Stromregler verhalten, sobald die
Stromstärke einen vorgegebenen Maximalwert erreicht hat;
-
- und Unterbrechungsbegrenzer, die die Schaltung
unterbrechen, sobald die Stromstärke einen vorgegebenen
Maximalwert erreicht, auch wenn es sich nur um einen
vorübergehenden Überstrom handelt.
-
Unter den unterbrechenden Begrenzern unterscheidet man zwei
Kategorien:
-
- die mit automatischer Rückstellung,
-
- die mit Rückstellung durch eine Bedienungsperson.
-
Erstere haben einen Nachteil, wenn mehrere Versorgungen
parallel geschlossen sind und die von den Lasten verbrauchte
Gesamtstromstärke größer als die maximale Stromstärke ist,
die eine einzige Versorgung liefern kann: wenn die Begrenzer
sich nicht alle zum gleichen Zeitpunkt rückstellen, verteilt
sich der Strom nicht in gleicher Weise in allen Begrenzern.
Derjenige, der sich zuerst rückstellt, unterbricht, woraufhin
die Gefahr besteht, daß die anderen in einer Kettenreaktion
unterbrechen.
-
Die zweiten haben einen anderen Nachteil: Wenn der Begrenzer
die Schaltung einmal geöffnet hat, ist es notwendig, daß eine
Bedienungsperson tätig wird, um den Begrenzer rückzustellen.
-
Um diese Nachteile zu vermeiden, besteht die herkömmliche
Lösung darin, für ein abgesichertes Versorgungssystem
Begrenzer zu verwenden, die den Strom auf einen Maximalwert
regeln, anstatt die Schaltung zu unterbrechen. Es ist dann
notwendig, Wärmedissipatoren vorzusehen, die an die Leistung
angepaßt sind, die in den Begrenzern dissipiert wird, wenn
sie den Strom auf seinen maximalen Wert regeln. Diese
Dissipatoren haben den Nachteil, daß sie kostspielig und groß
sind.
-
Ziel der Erfindung ist, die Verwendung von Begrenzern mit
Unterbrechung und automatischer Rückstellung in einem
abgesicherten Stromversorgungssystem zu ermöglichen, um die
Verwendung von kostspieligen und großen Dissipatoren zu
vermeiden.
-
Gegenstand der Erfindung ist eine Synchronisationsvorrichtung
für ein abgesichertes Stromversorgungssystem, das wenigstens
eine Last aus einer Mehrzahl von Versorgungen versorgt, wobei
jede Versorgung eine Begrenzervorrichtung mit Unterbrechung
und automatischer Rückstellung umfaßt, die unterbricht, wenn
sie von einer größeren Stromstärke als einem vorgegebenen
Wert durchflossen wird; und die eine Kopplungsvorrichtung
umfaßt, um an jede Last wenigstens zwei der Versorgungen zu
koppeln;
-
dadurch gekennzeichnet, daß sie eine
Synchronisationsverbindung umfaßt, die alle Begrenzer aller Versorgungen
miteinander verbindet;
-
und daß jeder Begrenzer Synchronisationsmittel umfaßt, die
mit dieser Synchronisationsverbindung verbunden sind und die
den Begrenzer rückstellen, wenn sie ein auf der
Synchronisationsverbindung übertragenes
Synchronisationssignal empfangen;
-
und daß sie wenigstens einen Synchronisationssignalerzeuger
umfaßt, der an die Synchronisationsverbindung angeschlossen
ist.
-
Die so gekennzeichnete Vorrichtung läuft ohne Probleme an,
sowohl beim Setzen unter Spannung als auch bei einer
automatischen Rückstellung nach dem Verschwinden eines
vorübergehenden Überstromes, weil die Synchronisationsmittel
jeden Begrenzer zu einem gleichen Zeitpunkt rückstellen, der
durch ein durch die Synchronisationsverbindung verteiltes
Synchronisationssignal definiert ist.
-
Gemäß einer ersten Ausgestaltung umfassen die
Synchronisationsmittel jeder Versorgung einen Erzeuger zum
periodischen und unabhängigen Senden eines
Synchronisationssignals in jedem Begrenzer, wobei diese Erzeuger sämtlich
parallel auf der Synchronisationsverbindung senden.
-
Gemäß einer anderen Ausgestaltung umfaßt die erfindungsgemäße
Vorrichtung einen Synchronisationssignalerzeuger, der einzig
und der Gesamtheit der Versorgungen gemeinsam ist. Er besitzt
einen an die Synchronisationsverbindung angeschlossenen
Ausgang zum Verteilen des Sychronisationssignals an alle
Begrenzer.
-
Die Erfindung ist besser zu verstehen und andere Merkmale
ergeben sich mit Hilfe der nachfolgenden Beschreibung und der
sie begleitenden Figuren:
-
- Fig. 1 zeigt das Übersichtsschema eines Beispiels eines
abgesicherten Versorgungssystems, das ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Synchronisationsvorrichtung umfaßt;
-
- Fig. 2 stellt das Übersichtsschema einer ersten
Ausführungsvariante der Synchronisationsmittel einer
Versorgung des in Fig. 1 dargestellten Beispiels dar;
-
- und Fig. 3 stellt das Übersichtsschema einer zweiten
Ausführungsvariante dieser Synchronisationsmittel dar.
-
Das in Fig. 1 dargestellte System versorgt k Lasten, die
durch Elektronikkarten CH1, CH2, CH3, ... CHk gebildet sind.
Es umfaßt eine Mehrzahl von Versorgungen P1, ... Pi, die eine
gleiche Spannung an die Gesamtheit der Karten über einen
Leistungsbus B liefern. Jede Versorgung P1, ... Pi umfaßt
einen Strombegrenzer, jeweils LM1, ... LM1 bezeichnet und ist
mit den funktionsgleichen Versorgungen mittels eines Kopplers
CP1, ... CPi parallelgeschaltet. Die Begrenzer LM1, LM2, ...
LM1 haben jeweils einen mit einer Synchronisationsleitung LS
verbundenen Ein-/Ausgang.
-
Der von der Versorgung P1 gelieferte Strom durchläuft
zunächst den Begrenzer LM1, der die gelieferte Stromstärke
auf den Maximalwert begrenzt, den die Versorgung P1 abgeben
kann. Dann durchläuft er den Koppler CP1, von dem ein Ausgang
an den Bus B angeschlossen ist. Dasselbe gilt für die anderen
Versorgungen. Jede der Karten CH1, ... CHk umfaßt einen
Begrenzer LC1, ... bzw. LCk, der den von der Karte
verbrauchten Strom auf einen vorgegebenen Wert in Funktion
der elektronischen Bausteine begrenzt, die diese Karte
aufweist und der wesentlich kleiner als die maximale
Stromstärke ist, die eine der Versorgungen P1, ... Pi abgeben
kann.
-
Herkömmlicherweise sind die Versorgungen P1, ... Pi in der
Lage, die gleiche maximale Stromstärke zu liefern, und diese
ist gleich dem 1/(i - 1)-fachen der Gesamtstromstärke, die von
der Gesamtheit der Karten CH1, ... CHk verbraucht wird, so
daß im Fall des Versagens einer der Versorgungen die übrigen
i - 1 Versorgungen sie unterstützen können. Die
Kopplungsvorrichtungen CP1, ... CPi sind herkömmlicherweise
durch eine Diode oder einen MOS-Transistor gebildet, der
einer Steuerschaltung zugeordnet ist, die diesen Transistor
blockiert, wenn der Strom in der Versorgung die Tendenz hat,
sich umzukehren.
-
Die Begrenzer LM1, ... LMi und die Begrenzer LC1, ... LCk
sind herkömmlicherweise durch einen Transistor, einen
Widerstand von niedrigem Wert und eine Steuerschaltung
gebildet. Der Transistor und der Widerstand werden von dem
abgegebenen Strom durchflossen, der Widerstand wird
verwendet, um den abgegebenen Strom zu messen. In einem
erfindungsgemäßen System sind die Begrenzer LM1, ... LMi vom
Unterbrechungstyp, um das zuvor erwähnte Dissipationsproblem
zu vermeiden, und mit automatischer Rückstellung, um das
Tätigwerden einer Bedienungsperson zu vermeiden.
-
Es stellt sich dann ein Problem beim Setzen unter Spannung
oder bei einer automatischen Rückstellung nach dem
Verschwinden eines vorübergehenden Überstromes, weil die von
der Gesamtheit der Karten CH1, ... CHk verbrauchte
Stromstärke im allgemeinen größer als die maximale
Stromstärke ist, die eine der Versorgungen P1, ... Pi allein
liefern kann: wenn die Begrenzer LM1, ... LM1 sich nicht alle
zum gleichen Zeitpunkt rückstellen, verteilt sich der Strom
nicht in gleicher Weise auf alle Begrenzer, derjenige der
zuerst anläuft, unterbricht, und es besteht die Gefahr, daß
alle anderen in einer Kettenreaktion unterbrechen.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt es, das Anlaufen der
Begrenzer mit Hilfe einer Synchronisationsleitung LS, die
alle Begrenzer LM1, ... LMi aller Versorgungen P1, ... Pi
miteinander verbindet, und durch in jedem Begrenzer LM1, ...
LMi eingebaute Synchronisationsmittel zu synchronisieren.
-
Fig. 2 stellt das Übersichtsschema einer ersten
Ausführungsvariante des Begrenzers LM1 als Beispiel dar. Das
Übersichtsschema des Kopplers CP1 ist zum Teil dargestellt.
Er umfaßt einen MOS-Transistor Q2, der als Schalter für die
Kopplung und als Widerstand zum Messen des abgegebenen Stroms
verwendet wird. Die Ausgestaltung dieses Kopplers CP1 liegt
im Rahmen des fachmännischen Könnens.
-
Der Begrenzer LM1 umfaßt im wesentlichen:
-
- einen MOS-Transistor Q1, der als ein Schalter verwendet
wird, dessen Innenwiderstand sehr gering ist, wenn der
Begrenzer sich im normen Funktionszustand befindet und einen
praktisch unendlichen Wert hat, wenn der Begrenzer
unterbrochen hat;
-
- einen Operationsverstärker U2, der Widerständen R6, R7,
R8 zugeordnet ist, um einen Komparator zu bilden, der das
Blockieren des Transistors Q1 anordnet, wenn die abgegebene
Stromstärke einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt;
-
- einen Operationsverstärker U1 und einen MOS-Transistor
Q3, die Widerständen R1, R2, R3, R4, R5 und einem Kondensator
C1 zugeordnet sind, um einen unstabilen Multivibrator zu
bilden;
-
- - und zwei Dioden D1, D2, die es gestatten, den
Multivibrator, den Komparator und die Synchronisationsleitung
LS zu koppeln.
-
Die Transistoren Q1, Q2, Q3 sind Verarmungs-MOS-Transistoren
mit N-Kanal.
-
Der Begrenzer LM1 umfaßt ferner:
-
- einen Eingang, der eine Spannung +Vin empfängt und an den
Drain von Q1 angeschlossen ist;
-
- einen Eingang, der eine Hilfsspannung +Vaux empfängt, die
größer ist als die Spannung +Vin;
-
- einen Eingang, der eine Spannung -Vin empfängt;
-
- einen Synchronisationseingang, der an die
Synchronisationsleitung LS angeschlossen ist;
-
- einen Eingang 2 und einen Eingang 3, die jeweils stromauf
und stromab vom Transistor Q2 der Kopplungsvorrichtung CP1
angeschlossen sind, um den Spannungsabfall zwischen Drain und
Source dieses Transistors zu messen, wobei dieser
Spannungsabfall repräsentativ für die abgegebene Stromstärke
ist;
-
- einen Ausgang 1, der die Spannung +Vin liefert, abzüglich
eines durch den Transistor Q1 erzeugten kleinen
Spannungsabfalles, wobei dieser Ausgang 1 an die Source des
Transistors Q1 angeschlossen ist;
-
- und einen Ausgang 4, der die Spannung -Vin ohne
Veränderung überträgt.
-
Die Source von Q2 ist an den Ausgang 1 angeschlossen. Der
Drain von Q2 liefert eine Spannung +Vout = +Vin abzüglich der
kleinen Spannungsabfälle in den Transistoren Q1 und Q2. Ein
Eingang des Kopplers CP1 ist an den Ausgang 4 angeschlossen,
um die Spannung -Vin zu empfangen. Ein Ausgang des Kopplers
CP1 liefert an eine Masseleitung des Systems eine Spannung
-Vout = der Spannung -Vin.
-
Der Drain des Transistors Q1 ist an dem die Spannung +Vin
empfangenen Eingang angeschlossen. Die Source des Transistors
Q1 ist an den Ausgang 1 angeschlossen. Das Gate des
Transistors Q1 ist an den Ausgang des Operationsverstärkers
U2 angeschlossen. Der invertierende Eingang des
Operationsverstärkers U2 ist an den Eingang 3 angeschlossen.
Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers U2
ist an eine gemeinsame Klemme der Widerstände R7 und R8
angeschlossen, wobei die andere Klemme des Widerstanes R7 an
den Eingang 2 angeschlossen ist. Der Verstärker U2 wird durch
die Spannung +Vaux und die Spannung -Vin versorgt. Die
Widerstände R6 und R8 haben eine gemeinsame Klemme, die an
die Anode der Diode D2 angeschlossen ist, wohingegen die
andere Klemme des Widerstandes R6 mit der Spannung +Vaux
verbunden ist.
-
Der Operationsverstärker U1 umfaßt:
-
- zwei Versorgungseingänge, die jeweils mit der Spannung
+Vaux bzw. der Spannung -Vin verbunden sind;
-
- einen Ausgang, der an die Kathode der Diode D1 und eine
die erste Klemme des Widerstandes R5 angeschlossen ist, wobei
die Anode der Diode D1 angeschlossen ist an: die Kathode der
Diode D2, die Synchronisationsleitung LS und das ?Gate des
Transistors Q3;
-
- einen nicht invertierenden Eingang, der angeschlossen ist
an: die zweite Klemme des Widerstandes R5, eine erste Klemme
des Widerstandes R2 und eine erste Klemme des Widerstandes
R3;
-
- und einen invertierenden Eingang, der angeschlossen ist
an: die Source des Transistors Q3, eine erste Klemme des
Kondensators C1 und eine erste Klemme des Widerstandes R1.
-
Die zweite Klemme des Widerstandes R2 ist an die Spannung
+Vaux angeschlossen. Die zweiten Klemmen des Kondensators C1,
des Widerstandes R1 und des Widerstandes R3 sind an den
Eingang 3 angeschlossen, der die stromauf vom Transistor Q2
abgegriffene Spannung empfängt. Der Drain des Transistors Q3
ist über einen Widerstand R4 an die Spannung +Vin
angeschlossen.
-
Im normalen Funktionszustand ist der Transistor Q1
durchlässig und bewirkt einen sehr geringen Spannungsabfall.
Die Diode D2 sperrt, da eine Spannung = +Vin an der
Synchronisationsleitung LS anliegt. Der Operationsverstärker
U2 vergleicht die Spannung stromauf vom Transistor Q2 und
eine von der Widerstandsbrücke R6, R8, R7 gelieferte
Spannung, die eine Spannung gleich der Summe aus einem
Bruchteil der Spannung +Vout stromab vom Transistor Q2 und
einem Bruchteil der festgelegten Spannung +Vaux liefert. Die
Werte der Widerstände R6, R7, R8 sind so gewählt, daß wenn
die maximal tolerierbare Stromstärke erreicht ist, eine
Gleichheit zwischen der am nicht invertierenden Eingang
angelegten Spannung und der an den invertierenden Eingang
angelegten Spannung auftritt. Jenseits dieser
Maximalstromstärke geht der Ausgang des Verstärkers U2 von
einem hohen Niveau auf ein Zwischenniveau über, das einen
konstanten Strom in dem Transistor Q1 gewährleistet. Der
Verstärker U2 polarisiert nämlich den Transistor Q1 derart,
daß der von diesem Strom in Q2 erzeugte Spannungsabfall,
verschoben durch die Brücke R6, R8, R7 am nicht
invertierenden Eingang des Verstärkers U2 eine Spannung
gleich derjenigen liefert, die am invertierenden Eingang
anliegt.
-
Die Spannung, die an den Klemmen von Q1 anliegt, lädt den
Kondensator C1 über den Widerstand R4 und den Transistor Q3,
der gesättigt ist. Die Dauer dieses Ladens ist festgelegt
durch die durch R4, R1 und C1 definierte Zeitkonstante sowie
durch die Spannung an den Klemmen von Q1. Wenn die Spannung
an den Klemmen von C1 die am nicht invertierenden Eingang des
Verstärkers U1 vorhandene Spannung erreicht, geht dessen
Ausgang abrupt vom Zwischenniveau auf das niedrige Niveau
über. Der Widerstand R5 führt zu einer Hysterese, die diese
Zustandsänderung dauerhaft macht. Das vom Ausgang des
Verstärkers U1 gelieferte niedrige Niveau wird dann durch die
Diode D2 an den nicht invertierenden Eingang des Verstärkers
U2 angelegt, was dazu führt, daß dessen Ausgang vom
Zwischenniveau auf ein niedriges Niveau übergeht, das den
Transistor Q1 vollständig blockiert.
-
Dieses niedrige Niveau am Ausgang des Verstärkers U1 wird
auch an die anderen Begrenzer über die
Synchronisationsleitung LS übertragen. Es hat die Wirkung, alle zu Q1
homologen Transistoren zu blockieren und so die totale
Unterbrechung des von der Versorgung gelieferten Stroms zu
bewirken. Dieses niedrige Niveau hat auch die Wirkung, daß es
den Transistor Q3 durch Anlegen eines niedrigen Niveaus an
sein Gate blockiert. Dann entlädt sich der Kondensator C1
über den Widerstand R1.
-
Der Verstärker U2 ist verriegelt, bis ein niedriges Niveau in
der Nähe von -Vout an die Kathode der Diode D2 angelegt wird.
Dieses niedrige Niveau kann durch die Synchronisationsleitung
LS oder den Multivibrator des Begrenzers LCij angelegt
werden, wobei dieser Multivibrator periodisch einen Impuls
bei niedrigem Niveau sendet.
-
Der Kondensator C1 entlädt sich. Nach Ablauf einer bestimmten
Zeit wird die Spannung, die er an den invertierenden Eingang
des Verstärkers Q1 anlegt, kleiner als die Spannung, die er
an den nicht invertierenden Eingang über die Widerstände R2,
R3, R5 anlegt. Der Ausgang des Verstärkers U1 geht dann
wieder abrupt auf hohes Niveau über, und diese Änderung wird
an die Synchronisationsleitung LS und das Gitter des
Transistors Q3 angelegt, um es zu deblockieren.
-
Wenn die den Dioden D3 und D4 gemeinsame Klemme auf niedriges
Niveau übergeht, sei es aufgrund des lokalen Multivibrators
oder aufgrund eines anderen, in einem anderen Strombegrenzer
angeordneten Multivibrators, führt dies zu einem
Zwangseinfluß auf die an den nicht invertierenden Eingang des
Verstärkers U2 angelegte Spannung. Dieser Zwangseinfluß hat
die Wirkung, daß der durch den Verstärker U2 gebildete
Komparator umkippt und so der Begrenzer rückgestellt wird.
-
Wenn die Synchronisationsleitung wieder auf hohen Zustand
ansteigt, sind alle mit U2 funktionsgleichen Verstärker
befugt, den Transistor Q1 wieder leitend zu machen. Wenn die
Überlast noch anhält, begrenzt der Verstärker U2 den Strom in
Q1 von neuem, und ein neuer Zyklus von Unterbrechung und
Rückstellung beginnt. Wenn die Überlast verschwunden ist,
werden alle zu Q1 funktionsgleichen Transistoren wieder
leitend im Moment des Wiederanstieges der
Synchronisationsleitung, und diese gleichzeitige Rückstellung
ermöglicht das Wiederanfahren des gesamten Systems.
-
Bei einem vorübergehenden Überstrom steuert die
Begrenzerschaltung, deren Kondensator C1 als erster die
Entscheidungsschwelle erreicht hat, die Rückstellung der
anderen mit Hilfe der Synchronisationsleitung LS. So
beeinflußt die Streuung an den Bauelementen R1, R2, R3, R4,
R5, C1, U1 nicht die Synchronisation der Rückstellung aller
Begrenzer.
-
Zu beachten ist, daß die Synchronisationsleitung LS auch zum
Fernsteuern eines Anhaltens aller durch das Versorgungssystem
versorgten elektronischen Karten verwendet werden kann, indem
durch ein beliebiges Mittel diese Synchronisationsleitung LS
auf ein niedriges Niveau gezwungen wird. Die Messung der
Stärke des abgegebenen Stromes könnte mit Hilfe eines
herkömmlichen Widerstandes erfolgen, anstatt den Transistor
Q2 der Kopplungsvorrichtung zu verwenden.
-
Fig. 3 zeigt das Übersichtsschema einer zweiten
Ausgestaltungsvariante LM1 des Begrenzers der Versorgung P1.
Bei dieser zweiten Variante sind alle Begrenzer parallel an
eine Synchronisationsleitung LS' angeschlossen, die an einen
Taktgeber CK angeschlossen ist, der periodisch einen Impuls
auf hohem Niveau liefert, um eine gleichzeitige Rückstellung
aller Begrenzer beim Anlaufen des Systems oder nach dem
Verschwinden eines vorübergehenden Überstromes zu
ermöglichen. Fig. 3 stellt partiell die zugeordnete
Kopplungsvorrichtung CP1' dar. Letztere umfaßt einen MOS-
Transistor Q8, dessen Innenwiderstand im Durchgangszustand
benutzt wird, um die abgegebene Stromstärke zu messen. Der
Rest der Kopplungsvorrichtung CP1' ist nicht dargestellt, da
er in der Funktion des Begrenzers LM1' nicht wirksam wird.
Andererseits liegt seine Ausgestaltung im Rahmen des
fachmännischen Könnens.
-
Der Begrenzer LM1' umfaßt im wesentlichen:
-
- einen MOS-Transistor Q7, der wie ein Schalter verwendet
wird, dessen Innenwiderstand einen sehr kleinen Wert hat,
wenn der Begrenzer im normalen Funktionszustand ist und einen
praktisch unendlichen Wert hat, wenn der Begrenzer
unterbrochen hat;
-
- einen Operationsverstärker U3, der zwei Widerständen R13
und R16 zugeordnet ist, um einen Komparator zu bilden, der
den Transistor Q7 steuert, um ihn zu blockieren, wenn die
abgegebene Stromstärke einen vorgegebenen Schwellwert
übersteigt;
-
- einen bistabilen Multivibrator, gebildet aus drei
bipolaren Transistoren Q4, Q5, Q6 und Widerständen R12, R14,
R15, R17, R18.
-
Der Begrenzer LM1' umfaßt ferner:
-
- einen Eingang, der eine Spannung +Vin empfängt,
-
- einen Eingang, der eine Hilfsspannung +Vaux empfängt,
-
- einen Eingang, der an eine Synchronisationsleitung
angeschlossen ist, um ein Synchronisations-Taktsignal zu
empfangen;
-
- einen Eingang, der eine Spannung -Vin empfängt,
-
- einen Ausgang 5, der eine Spannung gleich +Vin abzüglich
eines vom Transistor Q7 erzeugten kleinen Spannungsabfalles
liefert;
-
- einen Ausgang 8, der die Spannung -Vin ohne Veränderung
überträgt;
-
- und zwei Eingänge 6 und 7, die jeweils stromauf und
stromab vom Transistor Q8 der Kopplungsvorrichtung CP1
angeschlossen sind, um eine für die abgegebene Stromstärke
repräsentative Spannung zu messen.
-
Der Koppler CP1' gibt eine Spannung +Vout gleich der vom
Ausgang 5 gelieferten Spannung abzüglich eines kleinen
Spannungsabfalles im Transistor Q8 ab. Andererseits gibt er
eine Spannung -Vout = -Vin ab.
-
Die Transistoren Q7 und Q8 sind vom Verarmungs-MOS-Typ mit N-
Kanal. Der Transistor Q4 ist ein PNP-Bipolartransistor. Die
Transistoren Q5 und Q6 sind NPN-Bipolartransistoren.
-
Der Drain des Transistors Q7 ist an den Eingang
angeschlossen, der die Spannung +Vin empfängt. Seine Source
ist an den Ausgang 5 angeschlossen. Sein Gate ist an den
Ausgang des Operationsverstärkers U3 angeschlossen, der
Verstärker U3 umfaßt zwei Versorgungseingänge, die an den die
Spannung +Vaux empfangenen Eingang und den die Spannung -Vin
empfangenden Eingang angeschlossen sind. Er umfaßt ferner:
-
einen an den Eingang 7 angeschlossenen invertierenden Eingang
und einen an eine den Widerständen R13 und R16 gemeinsame
Klemme angeschlossenen nicht invertierenden Eingang, wobei
die zweite Klemme des Widerstandes R16 an den Eingang 6
angeschlossen ist. Die zweite Klemme des Widerstandes R13 ist
an den Kollektor des Transistors Q6 angeschlossen. Der
Emitter des Transistors Q6 ist an den die Spannung -Vin
empfangenden Eingang angeschlossen. Sein Kollektor ist ferner
an die Spannung +Vaux über einen Widerstand R14
angeschlossen.
-
Im normalen Funktionszustand ist dieser Transistor Q6
gesättigt, in Abwesenheit eines Synchronisationssignals,
infolgedessen liegt sein Kollektor auf einer Spannung in der
Nähe von -Vin. Die Widerstände R13 und R16 bilden einen
Spannungsteiler, der an den nicht invertierenden Eingang des
Verstärkers U3 einen Bruchteil der stromab vom Transistor Q8
abgegriffenen Spannung anlegt. Ferner empfängt der
invertierende Eingang des Verstärkers U3 die Spannung, die
stromauf vom Transistor Q8 abgegriffen wird. Die Werte der
Widerstände R13 und R16 sind so gewählt, daß wenn die
abgegebene Stromstärke den maximal tolerierbaren Wert
erreicht, die Spannung an der gemeinsamen Klemme von R13 und
R16 gleich der Spannung stromauf vom Transistor Q8 ist.
-
Wenn die abgegebene Stromstärke den maximal tolerierbaren
Wert übersteigt, geht der Ausgang des Verstärkers U3 von
einem hohen Niveau auf ein Zwischenniveau über, das einen
konstanten Strom in dem Transistor Q7 sicherstellt. Der
Verstärker U3 polarisiert nämlich den Transistor Q7 derart,
daß der durch diesen Strom in Q8 hervorgerufene
Spannungsabfall, verschoben durch die Brücke R16, R13, R14 am
nicht invertierenden Eingang des Verstärkers U3 eine Spannung
gleich derjenigen erzeugt, die am invertierenden Eingang
anliegt. Wenn der Spannungsabfall an den Klemmen von Q7 die
durch die Leitungsschwelle des Emitter-Basisüberganges von Q4
und die Widerstände R17 und R18 erzeugte Schwelle
überschreitet, wird der Transistor Q4 leitend.
-
Dieser Zustand wird mit Hilfe des bistabilen Multivibrators
gehalten, der durch die Transistoren Q4 und Q6 gebildet ist.
Der Emitter des Transistors Q4 ist an den Eingang
angeschlossen, der die Spannung +Vin empfängt. Sein Kollektor
ist an eine erste Klemme eines Widerstandes R12
angeschlossen. Seine Basis ist an einen gemeinsamen Punkt der
Widerstände R17 und R18 angeschlossen. Die zweiten Klemmen
der Widerstände R17 und R18 sind jeweils mit der Source des
Transistors Q7 und dem die Spannung +Vaux empfangenden
Eingang verbunden. Die zweite Klemme des Widerstandes R12 ist
mit der Basis des Transistors Q6 und einer ersten Klemme des
Widerstandes R15 verbunden. Die zweite Klemme des
Widerstandes R15 ist mit dem die Spannung -Vin empfangenden
Eingang verbunden. Der Kollektor des Transistors Q6 ist
einerseits mit der bereits erwähnten zweiten Klemme des
Widerstandes R13 und andererseits mit einer ersten Klemme des
Widerstandes R14 verbunden, wobei die zweite Klemme des
Widerstandes R14 mit der Spannung +Vaux verbunden ist.
-
In normalem Betrieb ist der Transistor Q4 blockiert. Wenn der
Begrenzer unterbricht, fällt die Spannung stromab vom
Transistor Q7 und wird gleich -Vin. Infolgedessen bewirkt der
Widerstand R17 das leitend werden des Transistors Q4. Der
durch Q4 übertragene Strom entblockiert dann den Transistor
Q6. Da die Spannung des Kollektors des Transistors Q6
abnimmt, geht die auf den invertierenden Eingang des
Verstärkers U3 durch die Brücke R13, R16 rückgeführte
Spannung zurück und hält den Zustand des Verstärkers U3.
Letzterer liefert ein niedriges Niveau, das den Transistor Q7
blockiert, solange keine Rückstellung erfolgt.
-
Es ist ein Kondensator C2 zwischen der Basis des Transistors
Q6 und dem die Spannung -Vin empfangenden Eingang vorgesehen,
um zu vermeiden, daß der bistabile Multivibrator seinen
Zustand wechseln kann, und um eine Blockierung des
Transistors Q7 bei einem Überstrom von sehr geringer Dauer zu
bestätigen, der somit harmlos ist.
-
Die Rückstellung des Begrenzers LM1' wird gewährleistet durch
den Transistor Q5, dessen Kollektor mit der Basis des
Transistors Q6 verbunden ist und dessen Emitter mit dem die
Spannung -Vin empfangenden Eingang verbunden ist. Seine Basis
ist mit dem das Synchronisationssignal empfangenden Eingang
über einen Widerstand R10 und, mit dem die Spannung -Vin
empfangenden Eingang über den Widerstand R11 verbunden. Das
Synchronisationssignal ist aus periodischen Impulsen auf
einem hohen Niveau in der Nähe von +Vin gebildet, das den
Transistor Q5 leitend macht, um den vom Transistor Q4
gelieferten Strom abzuleiten. Der Transistor Q6 blockiert
dann. Die von der Brücke R13, R14, R16 gelieferte Spannung
nimmt einen größeren Wert als die Spannung -Vin an, der an
den invertierenden Eingang angelegt wird. Der Verstärker U3
ändert dann seinen Zustand. Sein Ausgang liefert ein hohes
Niveau, das den Transistor Q7 entblockiert. Am Ende des
Impulses des Synchronisationssignals bleibt der Transistor Q7
in diesem Durchgangszustand, wenn kein Überstrom mehr
vorliegt.
-
Der Umfang der Erfindung ist nicht auf den Fall beschränkt,
wo jede Versorgung nur einen einzigen Begrenzer umfaßt. Sie
betrifft in gleicher Weise alle Fälle, wo eine gleiche Last
über wenigstens zwei parallel gekoppelte Begrenzer versorgt
wird, wenn diese Begrenzer vom Typ mit Unterbrechung und
automatischer Rückstellung sind.