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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft komplexe Wechselstrom ("alternating current"; AC)-Leistungsverteilungssysteme, in
welchen die elektrischen Lasten hauptsächlich spannungsregulierte
Gleichstrom ("direct
current"; DC)-Leistungsversorgungen
sind, welche mit Eingangsleistung vom Verteilungssystem versorgt
werden, in welchem die Wechselspannung über einen breiten Bereich (z.
B. mehr als 30%) über das
System hinweg schwanken kann. Die Erfindung betrifft auch die Gleichstromleistungsversorgungen, die
in einem solchen System verwendet werden, in welchen Wechselstromleistung über einen
breiten Spannungsbereich hinweg bereitgestellt wird, und insbesondere
eine Schaltung zum Umschalten zwischen Betriebsmodi solcher Leistungsversorgungen.
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HINTERGRUND
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Zum
Auslösen
einer Umschaltung zwischen zwei Betriebsmodi, wie beispielsweise
als eine Vollbrückenaktion
und Halbbrückenaktion,
schlägt
EP 0838893 A2 ein
Erfassen des Stroms vor, der durch Umschaltelemente oder durch einen
Isolationswandlertransformator der Leistungsquellen-Vorrichtung fließt.
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EP 0284412 B1 beschreibt
eine Leistungsquelle, die dazu ausgestaltet ist, abhängig von
einer Ausgangsspannung zwischen einem Leistungsverdopplermodus und
einem Direktmodus umzuschalten.
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In
modernen CATV-("community
antenna television";
Gemeinschaftsantennenfernseh-)-Verteilungsnetzwerken
finden aktuell Verschiebungen zu multiredundanter zentralisierter
Leistungsversorgung und zur Erweiterung von Netzwerken mittels Verwendens
von optischen Faserübertragungskabeln
hin statt. Um diese erweiterten Netzwerke und ihre leistungshungrige
Ausrüstung
mit Wechselstromleistung von einer einzigen Quelle aus zu versorgen,
wird die Wechselspannung in diesen Systemen von 60 auf 90 Volt erhöht. Die
sich daraus ergebenden Netzwerke tendieren dazu, höhere Spannungsabfälle entlang des
Verteilungsbaums aufzuweisen als bisherige Netzwerke. Diese Leistungsverteilungssysteme
leiden unter instabilen Zuständen,
bei denen Gleichstromleistungsversorgungen beginnen, höhere Ströme zu ziehen
und die Gleichstrom(DC)-Leistungszufuhrkapazitäten des Netzwerks überlasten.
Die Ursache dieser Instabilitäten
liegt in der Natur moderner Gleichstromleistungsversorgungen.
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In
einem idealen elektrischen System, das aus einer Leistungsquelle
und einer Last besteht, tritt eine maximale Leistungsübertragung
auf, wenn die Impedanz der Last mit der Impedanz der Leistungsversorgung übereinstimmt.
Falls der Lastwiderstand steigt, wird der Strom durch das System
dann abnehmen, und weniger Leistung wird übertragen werden. Falls der
Lastwiderstand fällt,
wird die Spannung über
die Last dann abnehmen, und weniger Leistung wird übertragen.
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In
einem CATV-System weisen lange Leiterentfernungen einen beträchtlichen
Serienwiderstand auf, sodass entfernte Teile dieses Systems dazu
tendieren, Spannungen aufzuweisen, die weit unter der Spannung an
einer Wechselstromleistungsquelle liegen. Optische Kabel können sich über ganze
60 Meilen vom Kopfende zu Knoten erstrecken, und dann können sich
koaxiale Kabel noch viele Meilen weiter von den Knoten und/oder
Kundenschnittstelleneinheiten erstrecken. Zusätzlich kann eine Wechselspannung
im System dynamisch schwanken aufgrund von kurzzeitigen Leistungsunterbrechungen, Einbrüchen, Systemwartung,
Hinzufügen
neuer Nutzer, Aktivierung verschiedener Ausrüstung im System, temporären Überlastungen
oder "Mantelströmen", die durch Ungleichgewichte
im Leistungsverteilungssystem verursacht werden.
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In
CATV-Netzwerken wird an Knoten, Signalverstärkern und Nutzerschnittstelleneinheiten
Wechselstromleistung in Gleichstromleistung mittels einer Gleichstromleistungsquelle
umgewandelt, und die Gleichstromleistung wird verwendet, um verschiedene
elektronische Ausrüstungen
zu betreiben. Umschaltmodus-Leistungsversorgungen ("Switched-mode power
supplies"; SMPSS)
werden typischerweise in diesen Anwendungen verwendet, da sie einen
hohen Umwandlungswirkungsgrad über
einen angemessenen Bereich der Eingangsspannung aufrechterhalten,
sodass Leistungsanforderungen in diesem Bereich nahezu konstant
bleiben.
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Leider
bewirkt diese Eigenschaft der konstanten Leistung eine Instabilität im Wechselstromleistungsversorgungsnetwerk,
weil die Eingabeimpedanz der Gleichstromleistungsversorgungen dynamisch
negativ ist. Das heißt,
ein Abnahme der Versorgungsleistung verursacht einen Anstieg im
Strom, der von den Leistungsversorgungen benötigt wird, was einen erhöhten Spannungsabfall
durch das Verteilungssystem hindurch verursacht und zu einer weiteren
Abnahme in der Spannung am Eingang der Gleichstromleistungsversorgung
führt.
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Die
elektronische Ausrüstung
in den Knoten und Kundenschnittstelleneinheiten reagiert äußerst empfindlich
auf Instabilitäten
und auf jegliche Zustände
in der Gleichspannung außerhalb
der Spezifikation. Solche Ausrüstungen
können
darin versagen, korrekt zu arbeiten, oder sogar durch Instabilitäten in der
Gleichstromleistung beschädigt
werden.
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In
modernen Umschaltmodus-Leistungsversorgungen wird, wenn die Wechselstromeingangsspannung
unter einen Minimalpegel fällt,
die Gleichstromausgabe dann ungesteuert und instabil, und der Strom,
der von der Leistungsversorgung benötigt wird, steigt. Der erhöhte Strom
verringert die Eingabespannung weiter, wie oben beschrieben. Somit tendieren,
sobald eine Gleichstromleistungsversorgung in einem Zweig des Leistungsverteilungsnetzwerks
instabil wird, andere Gleichstromleistungsversorgungen im Zweig
dazu, ebenfalls instabil zu werden, was zu einem Kaskadenversagen
führt.
Eine große
Anzahl von CATV-Kabelkunden werden einer Serviceunterbrechung unterworfen.
Zusätzlich
ist die Erholungsspannung, bei welcher eine instabile Gleichstromleistungsversorgung
ihre Stabilität
zurückerlangt,
erheblich höher
als die Spannung, bei welcher sie anfänglich instabil wurde, sodass
es schwierig ist, eine Stabilität
zurückzuerlangen,
nachdem Gleichstromleistungsversorgungen in einem CATV-System instabil
geworden sind.
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Aktuell
besteht die typische Reaktion auf Instabilität darin, das ganze System herunterzufahren, oder
zumindest einen Teil des Systems, das fernbedient heruntergefahren
werden kann, und dann wird die Leistungsverteilung im heruntergefahrenen
Teil wieder aufgenommen. Diese Lösung
führt zu
einem unterbrochenen Service für
eine große
Anzahl an Kunden.
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Der
Fachmann wird auf die folgenden Entgegenhaltungen aufmerksam gemacht. "Powering Stability
in 90 Volt Networks" von
Peter Deierlein von 1996, NCTA Technical Papers, beschreibt das
Leistungsverteilungssysteminstabilitätsproblem und schlägt vor,
dass "eine Verriegelungs-Herunterfahrfunktion
(mit verzögertem
Neustart) zu den Leistungsversorgungen hinzugefügt wird".
US
4,937,731 an Konopka schlägt eine Gleichstromleistungsversorgung
vor, die sich automatisch daran anpasst, auf einer Wechselstromeingabe
von entweder 120 oder 240 Volt zu arbeiten.
US 4,933,832 an Schneider schlägt eine
Gleichstromleistungsversorgung vor, die sich automatisch daran anpasst,
auf einer Eingabespannung von entweder 100 Volt oder 120 Volt zu
arbeiten. Der Fachmann wird auch auf "Constant power fusing arrangement for
110/220-volt power supplies" und "Primary controlled
automatic line select circuit" im
IBM technical disclosure bulletin Band 31, Nr. 6, November 1998
hingewiesen.
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Die
obigen Entgegenhaltungen sind hierin vollinhaltlich durch Bezugnahme
eingeschlossen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In
der Erfindung schaltet die Gleichstrom-Umschaltmodusleistungsversorgung
in einem CATV-System zwischen einem Betriebsmodus niedrigerer Eingabespannung
und einem Betriebsmodus höherer
Eingabespannung um, und zwar abhängig von
sowohl der Wechselstromeingabespannung als auch dem bestehenden
Betriebsmodus (dem aktuellen Modus). Die Spannung, bei welcher die
Leistungsversorgung vom Wechselstrommodus hoher Spannung zum Wechselstrommodus
niedriger Spannung umschaltet, unterscheidet sich beträchtlich
von der Spannung, bei welcher die Leistungsversorgung vom Wechselstrommodus
niedriger Spannung zum Wechselstrombetriebsmodus hoher Spannung
umschaltet. Somit hängt
das Umschalten sowohl von der Spannung als auch vom Betriebsmodus
vor dem Umschalten ab. Der Ausdruck "beträchtlich
niedriger" bedeutet,
dass während
eines Betriebs bei Umschaltspannung die meisten normalen Funktionen
in der Eingabespannung die Leistungsversorgung vermutlich nicht
sofort zwischen den Betriebsmodi hin- und herschalten. Somit hängt das
Umschalten sowohl von der Spannung als auch vom Betriebsmodus vor
dem Umschalten ab. Solch eine Abhängigkeit von der bisherigen
Historie in Systemen, welche zwischen Zuständen wechseln, wird gemeinhin
als Hysterese bezeichnet.
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Falls
die Leistungsversorgung immer bei der gleichen Modusumschaltspannung
(zwischen den Betriebsmodi niedriger und höherer Spannung) ungeachtet
des Betriebsmodus' vor
dem Umschalten zwischen den Modi umgeschaltet wird, würde die Leistungsversorgung
bei dieser Umschaltspannung dann instabil sein. Jegliche kleinen
Schwankungen in der Spannung würden
den Betriebsmodus umschalten. Die Hysterese der Leistungsversorgungsmodus-Umschaltspannung
verhindert, dass die Leistungsversorgung instabil wird, wenn die
Eingabespannung nahe der Umschaltspannung liegt.
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Die
zwei Modi bzw. Betriebsarten ermöglichen
es der Leistungsversorgung, dazu ausgelegt zu sein, über einen
breiteren Spannungsbereich der Wechselstromeingabeleistung hinweg
zu arbeiten. Dieser breitere Bereich kann verwendet werden, um es
der Gleichspannungsversorgung zu erlauben, bei niedrigeren Spannungen
der Wechselstromeingabeleistung korrekt zu arbeiten, sodass das
Leistungsverteilungssystem eine Stabilität bei niedrigeren Wechselspannungen
aufrechterhalten kann.
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Unter
einem Gesichtspunkt der Erfindung wandelt eine Eingabeumwandlungsschaltung
im Modus niedrigerer Eingabeleistung die Wechselstromeingabeleistung
in Gleichstromeingabeleistung um, und zwar mit einer potentiellen
Differenz zwischen Endgeräten,
welche ein Zweifaches der effektiven Wechselspannung beträgt. Die
Endgeräte
liefern die Gleichstromleistung an andere Teile der Umschaltleistungsversorgung.
Zum Beispiel wird ein Wechselstrom von 35 V in eine potenzielle
Differenz in Gleichstrom zwischen den zwei Eingabeendgeräten von
70 V umgewandelt. In einem Modus höherer Eingabespannung wandelt
die Eingabeumwandlungsschaltung die Wechselstromeingabeleistung
in Gleichstromeingabeleistung um, und zwar mit der gleichen potenziellen
Spannung zwischen Eingabeendgeräten
wie bei der Spannung der Wechselstromleistung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung einer Gleichstromleistungsversorgung,
welche die Erfindung nicht einschließt.
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2 ist
eine schematische Darstellung einer bestimmten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Gleichstromleistungsversorgung
mit einer Eingabeschaltung, die zwischen Betriebsmodi hoher Eingabespannung
und niedriger Eingabespannung umschaltet.
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3 ist
eine schematische Darstellung eines Wechselstromleistungsverteilungssystems
eines CATV-Systems mit der erfindungsgemäßen Dualmodusleistungsversorgung.
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4 zeigt
schematisch eine bestimmte Hardwareausführungsform einer Umschaltleistungsversorgung
mit der erfindungsgemäßen Dualmoduseingabeschaltung.
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GENAUE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER
AUSFÜHRUNGSFORMEN
UND DER BESTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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1 zeigt
eine Leistungsversorgung 100, welche die Erfindung nicht
einschließt.
Ein Controller 101 steuert den Betrieb eines Leistungsumschalters 102,
um eine Wechselstromeingabeleistung relativ höherer Spannung (bei 106)
in eine Gleichstromausgabeleistung niedrigerer Spannung (bei 107)
umzuwandeln, und zwar abhängig
von Eingaben von einem Stromsensor 103 und einem Ausgabespannungssensor 104.
Abhängig
vom Signal vom Stromsensor begrenzt der Controller einen Anlaufstrom
beruhend auf einem Signal vom Stromsensor, sodass die Leistungsversorgung
und die mit der Leistungsversorgung verbundene elektronische Ausrüstung nicht
aufgrund potenzieller hoher Ströme
während des
Hochfahrens beschädigt
werden. Der Stromsensor kann irgendwo zwischen der Wechselstromeingabe
und der Gleichstromausgabe und auf entweder der einen oder der anderen
Seite des Leistungsumschalters vorgesehen sein. Typischerweise arbeitet die
Leistungsversorgung in einem Umschaltmodus, um Verluste im Leistungsumschalter
zu minimieren. In diesem Fall arbeitet der Leistungsumschalter als ein
Hochfrequenz-An/Aus-Umschalter,
und zwar abhängig
von einem pulsbreitenmodulierten Signal vom Controller. Umschaltmodusleistungsversorgungen benötigen allgemein
einen Filter 105, um einen konstanten (nicht-pulsierenden)
Spannungspegel am Ausgang bereitzustellen. Der Ausgabespannungssensor
kann sich irgendwo hinter dem Leistungsumschalter befinden, befindet
sich aber vorzugsweise hinter dem Filter, wo die Ausgabespannung
stabiler ist.
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2 zeigt
eine bestimmte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Gleichstrom-Umschaltleistungsversorgung 150.
Ein Leistungsumschalter 151 wird mittels einer Leistungsversorgungssteuerung 152 gesteuert,
um den Stromfluss von der Gleichstromleistungseingabe höherer Spannung
(bei 162) zu der Gleichstromleistungsausgabe niedrigerer Spannung
(bei 163) zu steuern, und zwar abhängig von einer Eigenschaft
der Ausgabeleistung. Für
eine Stromversorgung wäre
die Eigenschaft der Strom durch die Leistungsversorgung, der mittels
eines Stromsensors 153 gemessen wird, und für eine Spannungsversorgung
wäre die
Eigenschaft die Spannung an der Gleichstromleistungsausgabe, die mittels
eines Ausgabespannungssensors 154 gemessen wird. Der Modusumschalter 155 schaltet
zwischen einer Schaltung 156 für einen Betrieb mit einer Wechselstromeingabe
höherer
Spannung und einer Schaltung 157 für einen Betrieb mit einer Wechselstrom-Eingabe
niedrigerer Spannung um. Vorzugsweise umfasst die Eingabeschaltung
niedrigerer Spannung 156 eine Spannungsverdopplungsschaltung,
die eine gleichgerichtete Gleichspannung zwischen Ausgabeknoten
beim Zweifachen der Spannung der Wechselstromeingabe bereitstellt,
und Schaltung 157 stellt einfach eine gleichgerichtete Gleichspannung
zwischen den zwei Knoten bei gleicher Spannung wie die Wechselstromeingabespannung
bereit.
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Eine
Modusumschaltsteuerschaltung 158 des Controllers 152 steuert
den Zustand des Modusumschalters 155 abhängig von
einem Spannungssensorsignal vom Eingabespannungssensor 159 und vom
aktuellen Modussignal vom Speicher 160. Der Speicher 160 kann
eine tatsächliche
Registerschaltung im Controller sein oder alternativ als eine Mehrfachzustandsschaltung
als Teil der Hardware der Modusumschaltsteuerung implementiert sein.
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3 stellt
ein Wechselstromleistungsverteilungssystem 200 eines CATV-Videorundfunksystems
dar. Viele der Komponenten dieses Systems umfassen eine oder mehrere
Gleichstromleistungsversorgungen 201 gemäß der hierin
und bezüglich 2 oben
beschriebenen Erfindung.
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Am
Kopfende 202 des CATV-Systems umfasst eine zentrale Leistungsquelle 203 einen
Abwärtswandler,
um dem System eine Wechselstromleistung bei 90 Volt bereitzustellen.
Die Wechselstromleistung wird durch einen Baum 204 von
Leitern zu Knoten, wie beispielsweise dem Knoten 205, verteilt.
Die Knoten umfassen eine Gleichstromleistungsver sorgung 201 und
eine elektronische Ausrüstung
bei 206, welche unter Verwendung der Gleichstromleistung
arbeitet. Ein typisches System kann hunderte solcher Knoten umfassen,
aber es sind nur ein paar gezeigt, um die Darstellung zu vereinfachen.
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In
modernen Kabelsystemen erstrecken sich optische Kabel 215 vom
Kopfende zu den Knoten, wo das optische Informationssignal in ein
elektrisches Informationssignal umgewandelt wird. Da die optischen
Kabel keine Elektrizität
leiten, wird ein leitendes Netzwerk 204 für die Leistungsverteilung
benötigt.
Die elektronische Ausrüstung
der Knoten umfasst einen optoelektrischen Wandler und einen elektrischen
Signalverstärker,
um einem koaxialen Leiterbaum 207 ein elektrisches Signal
bereitzustellen, welcher das elektrische Signal zu Kundenschnittstelleneinheiten
("customer interface
units"; CIUs) 208 hin
verteilt. Die Knoten leiten auch die Wechselstromleistung zu den
koaxialen Kabeln weiter, um den CIUs elektrische Leistung bereitzustellen.
Die CIUs umfassen auch Gleichstromleistungsversorgungen 209 und
eine elektronische Ausrüstung
bei 210, welche die Gleichstromleistung verwendet. Es sind
nur ein paar koaxiale Bäume
gezeigt, um die Darstellung zu vereinfachen, aber typischerweise
können
sich ein oder mehrere solcher Bäume
von jedem Knoten aus erstrecken, außer in Systemen, in welchen
sich optische Kabel zu den Häusern
erstrecken, in welchem Fall die Knoten 205 durch Nutzerschnittstelleneinheiten 208 ersetzt
werden können.
Jeder Knoten kann mit mehreren koaxialen Netzwerken verbunden sein,
und typischerweise bedient jeder Knoten bis zu 500 CIUs, aber diese
Details sind nicht gezeigt, um die Darstellung zu vereinfachen.
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Optische
Signalverstärker 220 können im optischen
Netzwerk enthalten sein, um die optische Signalstärke im optischen
Netzwerk zu verstärken, um
den Bereich, den das CATV-System
bedienen kann, zu erweitern. Die optischen Verstärker umfassen eine Gleichstromleistungsversorgung 221 und eine
elektronische Ausrüstung 222 zur
optischen Signalverstärkung.
In digitalen Netzwerken kann der optische Verstärker einen Prozessor umfassen,
um Fehler zu korrigieren und ein relativ fehlerfreies optisches
Signal erneut zu übertragen,
um die Reichweite der optischen Signale zu erweitern.
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Elektrische
Signalverstärker 225 sind üblicherweise
im koaxialen Netzwerk enthalten, um die Signalstärke im koaxialen Netzwerk zu
verstärken, um
den Bereich, den ein Knoten bedienen kann, zu erweitern. Die Verstärker umfassen
eine Gleichstromleistungsversorgung 226 und eine elektronische
Ausrüstung 227 zur
Signalverstärkung.
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4 zeigt
eine weitere beispielhafte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Gleichstromleistungsversorgung 250.
Eine Eingangsumwandlungsschaltung 251 wandelt eine Wechselstromeingabespannung
bei 252 in eine unregulierte Gleichstromeingabespan nung
zwischen Knoten 253 und 254 für andere Komponenten 255 der
Umschaltleistungsversorgung um. Der Betriebsmodus der Eingabeschaltung
hängt von
der Einstellung des Modusumschalters 256 eines Relais K1
ab. Die Umwandlungsschaltung umfasst einen Vollwellengleichrichter 257 mit
Dioden 258, 259, 260 und 261 und
ein Serienpaar von Kondensatoren, einschließlich Kondensator 262 (C1)
und Kondensator 263 (C2). Außerdem liegt ein Widerstand 264 (R1)
parallel zum Kondensator C1 und ein Widerstand 265 (R2)
parallel zum Kondensator C2. Die Widerstände weisen einen hohen Widerstand
auf, sodass während
eines Betriebs relativ wenig Strom durch die Widerstände fließt.
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Wenn
der Modusumschalter 256 wie gezeigt geschlossen ist, arbeitet
die Eingabeumwandlungsschaltung 251 dann in einem Spannungsverdopplungsmodus
für niedrige
Eingabespannungen. Der Modusumschalter 256 ist normalerweise
geschlossen, sodass die Eingabeumwandlungsschaltung während eines
Hochfahrens in diesem Spannungsverdopplungsmodus arbeitet. In diesem
niedrigen Eingabespannungsverdopplungsmodus fließt während der positiven Welle des
Wechselstromzyklus' Strom
vom Wechselstromeingang bei 252 durch die Diode 258,
durch C1 und durch die Masse nach außen. Der Kondensator C1 wird
während
der positiven Welle bis zum maximalen Wert der Wechselspannung aufgeladen.
Während
der negativen Welle des Wechselstromzyklus' fließt Strom von der Masse durch
den Kondensator C2, durch die Diode 259 und durch den Wechselstromeingang
nach außen.
Der Kondensator C2 wird bis zur maximalen Spannung der negativen
Welle aufgeladen.
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Wenn
der Modusumschalter 256 offen ist (nicht wie gezeigt),
arbeitet die Eingabeumwandlungsschaltung 251 in einem Nicht-Spannungsverdopplungsmodus
für höhere Eingabespannungen.
In diesem Nicht-Verdopplungsmodus hoher Spannung arbeitet die Eingabeumwandlungsschaltung 251 ähnlich einer
herkömmlichen
Vollwellengleichrichterschaltung. Während der positiven Welle des
Wechselstromzyklus' fließt Strom
vom Wechselstromeingang bei 252 durch die Diode 258,
durch C1 und C2, durch die Diode 261 und durch die Masse
nach außen.
Die Kondensatoren C1 und C2 werden jeweils bis zur Hälfte der
maximalen Spannung der positiven Welle aufgeladen. Während der
negativen Welle des Wechselstromzyklus' fließt Strom von der Masse durch
die Diode 260, durch die Kondensatoren C1 und C2, durch
die Diode 259 zum Wechselstromeingang 252.
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Die
Spannungssensor- und Modusumschaltsteuerschaltung ("voltage sense and
mode switch control circuit";
VSMSC) 270 steuert den Modusumschalter 256 des
Relais K1 abhängig
von der Eingabe- bzw. Eingangsspannung. Die Diode 271 stellt
einen gleichgerichteten positiven Gleichstrom bereit, und der Kondensator 272 (C3)
lädt sich
auf, um die maximale Eingabewechselspannung zu halten. Der Widerstand 273 bildet
einen Teil des Spannungsteilers 287 mit dem Widerstand 274 (R4)
und dem Widerstand 275 (R5). Der Spannungsteiler steuert
die Spannung am Eingangsknoten 277 des spannungsgesteuerten
Umschalters 278 (Q3), welcher bei 2,5 V zwischen offen
(nicht-leitend) und geschlossen (leitend) umschaltet, um die Einstellung
des Modusumschalters wie oben diskutiert zu steuern.
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Wenn
der Modusumschalter geschlossen (leitend) ist (die Relaiskontakte
sind normalerweise geschlossen), arbeitet die Eingabeumwandlungsschaltung 251 dann
in einem Spannungsverdopplungsmodus für niedrige Eingangsspannungen,
und der optische Transistor 276 des optischen Relais Q2 ist
ausgeschaltet (nicht-leitend), sodass die Widerstände R3 und
R4 eine Hälfte
eines Spannungsteilers bilden, und R5 die andere Hälfte des
Spannungsteilers bildet. In diesem Modus niedriger Eingangsspannung
stellt der Spannungsteiler 2,5 V bereit, wenn die Eingangsspannung
ungefähr
55 V erreicht, sodass die Schaltung im Modus niedriger Eingabespannung
bleibt, bis die Eingabespannung ungefähr 65 V erreicht. Dann schaltet
sich die Spannungsreferenz 278 ein (leitend) und der Modusumschalter
wird geöffnet
(nicht-leitend), sodass die Eingabeumwandlungsschaltung in einem
vollwellengleichgerichteten Nicht-Verdopplungsmodus hoher Spannung
arbeitet.
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Wenn
der Modusumschalter geöffnet (nicht-leitend)
ist, arbeitet die Eingabeumwandlungsschaltung 251 dann
in einem Nicht-Verdopplungsmodus hoher Spannung, und Strom fließt vom Ausgangsendgerät 290 der
Leistungsversorgung durch den Widerstand 291 (R6), durch
den Widerstand 292 (R7), durch die LED ("light emitting diode"; Leuchtdiode) 293 des
optischen Relais Q2 und durch die LED 294 des optischen
Relais Q1, um den optischen Umschalter 276 des optischen
Relais Q2 zu schließen, und
den optischen Umschalter 295 des optischen Relais Q1 zu
schließen,
und zwar durch den Spannungsregler 278 und durch die Masse
nach außen. Da
der optische Umschalter 295 geschlossen (leitend) ist,
fließt
Strom vom Ausgangsendgerät 290 durch
den Relaiselektromagneten 296 von Relais K1 durch den optischen
Umschalter 295 des optischen Relais Q1 und nach außen in die
Masse. Die Diode 297 wird bereitgestellt, um die Spannungsspitze
aufgrund der Induktivität
des Elektromagneten an der Eingabe des optischen Umschalters 295 zu
begrenzen, wenn der Umschalter nicht leitend ist.
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In
diesem Nicht-Verdopplungsmodus hoher Eingangsspannung wird die Eingangsspannung,
da der optische Umschalter 276 geschlossen ist, mittels eines
Spannungsteilers, der aus Widerstand R3 und Widerstand R5 besteht,
geteilt, sodass an der Eingabe 277 des Spannungsreglers 278 über 2,5
V verbleiben (und die Eingabeumwandlungsschaltung weiterhin im Nicht-Verdopplungsmodus
arbeiten wird), bis die Wechselstromeingabespannung auf unter ungefähr 55 V
fällt.
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Somit
bleibt die Eingabeumwandlungsschaltung in dieser beispielhaften
Schaltung in einem Spannungsverdopplungsmodus zwischen niedrigen Wechselstromeingabespannungen
bis zu ungefähr 65
Volt, und die Eingabeumwandlungsschaltung arbeitet dann in einem
Nicht-Verdopplungsmodus höherer
Spannung. Die Eingabeumwandlungsschaltung arbeitet weiterhin im
Nicht-Verdopplungsmodus für
hohe Eingabespannungen, bis die Wechselstromeingabespannung auf
unter 55 V fällt.
Zwischen 55 V und 65 V arbeitet die Eingabeumwandlungsschaltung
beständig
im gleichen Modus, in dem sie vorher gearbeitet hat. Daher werden
die Betriebsmodi der Leistungsversorgung dann stabil bleiben, solange
die Systemschwankungen weniger als ungefähr 10 V betragen.
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Die
Erfindung ist unter Bezug auf bestimmte Ausführungsformen, einschließlich des
besten Modus zum Ausführen
der Erfindung, und in ausreichender Genauigkeit beschrieben worden,
sodass jeder Fachmann die Erfindung ausführen und verwenden kann. Der
Fachmann kann diese Ausführungsformen abändern oder
andere Ausführungsformen
innerhalb des Umfangs der Erfindung bereitstellen, und somit beschränkt die
Beschreibung die vorliegende Erfindung nicht auf die offenbarten
Ausführungsformen. Die
Erfindung wird nur durch die folgenden beiliegenden Ansprüche beschränkt.