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Title:
REDUNDANT VOLTAGE SUPPLY FOR A LOAD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/055013
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a redundant voltage supply (100) for a load (4), the redundant voltage supply (100) comprising at least two voltage sources (1, 2, 3) connected in parallel. According to the invention, each voltage source (1, 2, 3) is allocated a blocking element (11, 12, 13) and a switch. Each blocking element (11, 12, 13) is arranged and poled between the allocated voltage source (1, 2, 3) and the load (4) such that a current flow between the voltage sources (1, 2, 3) is blocked yet is allowed in the direction towards the load (4). The blocking element (11, 12, 13) allocated to the voltage source (1, 2, 3) can be bridged by closing the switch (21, 22, 23) which is connected in parallel thereto and is allocated to the voltage source (1, 2, 3). A logic element is designed to operate the switch (21, 22, 23) depending on a drop in voltage across the non-bridged blocking element (11, 12, 13) or across the non-bridged blocking elements (11, 12, 13).

Inventors:
EDELHÄUSER RAINER (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/073842
Publication Date:
March 29, 2018
Filing Date:
September 21, 2017
Export Citation:
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Assignee:
VALEO SIEMENS EAUTOMOTIVE GERMANY GMBH (DE)
International Classes:
H02J1/10; G06F1/26; G06F1/30; G06F11/20; H02J7/34; H02J9/06
Domestic Patent References:
WO2011085980A22011-07-21
Foreign References:
US20020135235A12002-09-26
US4812672A1989-03-14
DE10053584A12002-05-02
Attorney, Agent or Firm:
DR. GASSNER & PARTNER MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Redundante Spannungsversorgung (100) für einen Verbraucher (4) , umfassend zumindest zwei in parallelen Schalt zweigen an- geordnete Spannungsquellen (1, 2, 3),

dadurch gekennzeichnet, dass jeder Spannungsquelle (1, 2, 3) jeweils ein Sperrelement (11, 12, 13) und ein Schalter zuge¬ ordnet ist, wobei jedes Sperrelement (11, 12, 13) derart zwi¬ schen der zugeordneten Spannungsquelle (1, 2, 3) und dem Ver- braucher (4) angeordnet und gepolt ist, dass ein Stromfluss zwischen den Spannungsquellen (1, 2, 3) gesperrt ist, wobei das der Spannungsquelle (1, 2, 3) zugeordnete Sperrelement (11, 12, 13) durch Schließen des dazu parallel geschalteten, der Spannungsquelle (1, 2, 3) zugeordneten Schalters (21, 22, 23) überbrückbar ist, wobei eine Logikschaltung dazu ausge¬ bildet ist, die Schalter (21, 22, 23) in Abhängigkeit einer über das nicht überbrückte Sperrelement (11, 12, 13) oder über die nicht überbrückten Sperrelemente (11, 12, 13) abfal¬ lenden Spannung zu schalten.

2. Redundante Spannungsversorgung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikschaltung dazu ausge¬ bildet ist, das Sperrelement (11, 12, 13) derjenigen Span¬ nungsquelle (1, 2, 3) durch Schließen des zugeordneten Schal- ters (21, 22, 23) zu überbrücken, über deren zugeordnetem Sperrelement (11, 12, 13) bei geöffnetem Schalter (21, 22, 23) eine Spannung abfällt, deren Wert einen vorgebbaren Be¬ trag erreicht oder übersteigt. 3. Redundante Spannungsversorgung (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikschaltung dazu ausge¬ bildet ist, diejenigen übrigen Schalter (21, 22, 23) zu öff¬ nen, welche der anderen Spannungsquelle (1, 2, 3) oder den anderen Spannungsquellen (1, 2, 3) zugeordnet sind.

4. Redundante Spannungsversorgung (100) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet dass die Logikschaltung dazu ausgebil¬ det ist, einen Schalt zustand, in dem einer der Schalter (21, 22, 23) geschlossen ist, zu speichern. 5. Redundante Spannungsversorgung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass jeder Spannungsquelle (1, 2, 3) ein Vergleichsglied (31, 32, 33) zugeordnet ist, welches ein Eingangssignal für die Logikschaltung in Abhängigkeit der Spannung generiert, die über dem der Spannungsquelle (1, 2, 3) zugeordneten Sperrelement (11, 12, 13) abfällt.

6. Redundante Spannungsversorgung (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergleichsglied (31, 32, 33) ein Komparator ist.

7. Redundante Spannungsversorgung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Logikschaltung eingangssei- tig mit jedem Vergleichsglied (31, 32, 33) über eine gemein¬ same Steuerleitung (75) verbunden ist.

8. Redundante Spannungsversorgung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Logikschaltung zumindest ein bistabiles Kippglied (51, 52, 53) umfasst, welches ausgangs- seitig mit einem der den jeweiligen Spannungsquellen (1, 2, 3) zugeordneten Schalter (21, 22, 23) verbunden ist. 9. Redundante Spannungsversorgung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass die Logikschaltung mehrere, bistabile Kippglieder (51, 52, 53) umfasst, wobei jedes bist¬ abiles Kippglied (51, 52, 53) ausgangsseitig mit einem der den jeweiligen Spannungsquellen (1, 2, 3) zugeordneten Schal¬ ter (21, 22, 23) verbunden ist.

10. Redundante Spannungsversorgung (100) nach Anspruch 8 oder 9,

dadurch gekennzeichnet, dass jedem bistabilen Kippglied (51, 52, 53) eingangsseitig zumindest eine Schaltungsanordnung vorgeschaltet ist, welches zumindest ein Logikgatter (41, 42, 43) implementiert.

11. Redundante Spannungsversorgung (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die dem bistabilen Kippglied (51, 52, 53) vorgeschaltete, das zumindest eine Logikgatter (41, 42, 43) implementierende Schaltungsanordnung die Ein¬ gangssignale von denjenigen Vergleichsgliedern miteinander verknüpft, die anderen Spannungsquellen (1, 2, 3) als der dem ausgangsseitig verbundenen Schalter (21, 22, 23) zugeordnete Spannungsquelle (1, 2, 3) zugeordnet sind.

12. Redundante Spannungsversorgung (100) nach einem der

Ansprüche 8 bis 11,

dadurch gekennzeichnet, dass jedem bistabilen Kippglied (51, 52, 53) eingangsseitig zumindest eine Schaltungsanordnung vorgeschaltet ist, welche einen Pulsformer (61, 62, 63) im¬ plementiert .

13. Redundante Spannungsversorgung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 12,

dadurch gekennzeichnet, dass die das zumindest eine Logikgat¬ ter (41, 42, 43) oder den Pulsformer (61, 62, 63) implemen¬ tierende Schaltungsanordnung einem Reset-Eingang eines als RS-Flipflop ausgebildeten bistabilen Kippglieds (51, 52, 53) vorgeschaltet ist.

14. Redundante Spannungsversorgung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 13,

dadurch gekennzeichnet, dass dasjenige Vergleichsglied (31, 32, 33) mit einem Set-Eingang eines als RS-Flipflop ausgebil- deten bistabilen Kippglieds (51, 52, 53) verbunden ist, wel¬ ches der dem ausgangsseitig verbundenen Schalter (21, 22, 23) zugeordneten Spannungsquelle (1, 2, 3) zugeordnet ist.

Description:
Beschreibung

Redundante Spannungsversorgung für einen Verbraucher Die Erfindung betrifft eine redundante Spannungsversorgung für einen Verbraucher, umfassend zumindest zwei in parallelen Schalt zweigen angeordnete Spannungsquellen.

In verschiedenen technischen Bereichen, insbesondere im Be- reich der industriellen Anlagen oder im Bereich der Kraft ¬ fahrzeugtechnik sind für den Betrieb von Verbrauchern redun ¬ dante Spannungsversorgungen mit mehreren unabhängigen Span ¬ nungsquellen vorgesehen. Diese Spannungsversorgungen sollen den Betrieb des Verbrauchers in Situationen sicherstellen, in denen nicht alle Spannungsquellen verfügbar sind. Eine derar ¬ tige Situation kann beispielsweise durch einen Ausfall einer der vorgesehenen Spannungsquellen hervorgerufen werden. Re ¬ dundante Spannungsversorgungen sind insbesondere dazu geeig ¬ net, die Strom/Spannungsversorgung von sicherheitsrelevanten Verbrauchern sicherzustellen.

Aus DE 100 53 584 AI ist beispielsweise eine redundante Span ¬ nungsversorgung für einen sicherheitsrelevanten Verbraucher in einem Kraftfahrzeug bekannt, welche mehrere Spannungsquel- len, die als Batterien ausgeführt sind, umfasst. Eine der

Spannungsquellen ist zum Laden einer weiteren Batterie derart mit dieser über ein Entkopplungselement verbunden, dass ein gerichteter Stromfluss zwischen den Spannungsquellen ermög ¬ licht ist.

Im Allgemeinen kann jedoch ein Stromfluss zwischen den Span ¬ nungsquellen Schäden verursachen. Ein derartiger Stromfluss kann insbesondere dann auftreten, wenn die Kapazität einer der als Spannungsquellen eingesetzten Batterien einen kriti- sehen Betrag unterschreitet und somit eine niedrigere Span ¬ nung bereitstellt. Beim Betrieb von sicherheitsrelevanten Verbrauchern ist insbesondere bei einem Ausfall einer Span ¬ nungsquelle sicherzustellen, dass keine Kurzschlusssituation entsteht, die zu einer Schädigung der übrigen Spannungsquel ¬ len und/oder einer Störung der Versorgung des Verbrauchers führt .

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte redundante Spannungs ¬ versorgung anzugeben, bei der die vorgesehenen Spannungsquel ¬ len wirksam entkoppelt sind.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine re ¬ dundante Spannungsversorgung mit den kennzeichnenden Merkma ¬ len des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine redundante Spannungsversorgung für einen Verbraucher um- fasst zumindest zwei in parallelen Schalt zweigen angeordnete Spannungsquellen. Gemäß der Erfindung ist jeder Spannungs ¬ quelle jeweils ein Sperrelement und ein Schalter zugeordnet. Jedes Sperrelement ist derart zwischen der zugeordneten Span ¬ nungsquelle und dem Verbraucher angeordnet und gepolt, dass ein Stromfluss zwischen den Spannungsquellen gesperrt ist und gleichzeitig ein gerichteter Stromfluss in Richtung des Ver ¬ brauchers ermöglicht ist. Das der Spannungsquelle zugeordnete Sperrelement ist durch Schließen des dazu parallel geschalte ¬ ten, der Spannungsquelle zugeordneten Schalters überbrückbar. Eine Logikschaltung ist dazu ausgebildet, die Schalter in Ab ¬ hängigkeit einer über das nicht überbrückte Sperrelement oder über die nicht überbrückten Sperrelemente abfallenden Span ¬ nung zu schalten.

Mit anderen Worten umfasst die redundante Spannungsversorgung mehrere Spannungsquellen, die einen gemeinsamen Verbraucher mit Strom versorgen. Ziel ist es, den Verbraucher ständig hinreichend mit Strom bzw. Spannung zu versorgen. Wenn nun beispielsweise die Spannungsquelle, welche mit dem Verbrau ¬ cher direkt verbunden ist, d. h. dessen zugeordneter Schalter geschlossen ist, nur noch eine geringe Spannung bereitstellt, so muss sichergestellt werden, dass der Verbraucher durch eine andere der vorgesehenen Spannungsquellen versorgt wird. Diese Situation könnte beispielweise mittels eines direkten Ansatzes, der eine Überwachung der zur Spannungsversorgung des Verbrauchers geschalteten Spannungsquelle vorsieht, er- kannt werden. Ein derartig direkter Ansatz erfordert jedoch eine Überbrückung mit minimalem Widerstand, so dass ein Span ¬ nungsabfall an dem zwischen der jeweiligen Spannungsquelle und dem Verbraucher angeordneten Sperrelement anhand einer Messung des durch das Sperrelement fließenden gerichteten Stroms erfasst werden kann. Der direkte Ansatz bedingt somit eine Verlustleistung. In praktischen Anwendungsfällen, bei denen der der jeweiligen Spannungsquelle zugeordnete Schalter beispielsweise durch einen Feldeffekttransistor, insbesondere durch einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor

(MOSFET) bzw. einen Metall-Isolator-Oxid-Halbleiter-Feldef- fekttransistor (MISFIT) realisiert ist, kann daher dieser nicht vollständig durchgesteuert werden. Der Einsatz insbe ¬ sondere eines derartigen Feldeffekttransistors bietet sich an, da in diesen Bauteilen typischerweise Sperrelemente als Dioden bereits integriert sind.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird daher vorgeschla ¬ gen, eine Spannungsüberwachung nicht auf Grundlage eines er- fassten Spannungsabfalls am überbrückten Sperrelement, son- dern auf Grundlage einer Erfassung von Spanungsabfällen an den übrigen, nicht überbrückten Sperrelementen zu stellen. Dies hat den Vorteil, dass das überbrückte Sperrelement, dessen zugeordnete Spannungsquelle den Verbraucher mit

Strom/Spannung versorgt, im Wesentlichen widerstandsfrei an- geschlossen werden kann, so dass Verlustleistungen minimiert sind. Um eine Entkopplung der Stromversorgung aufrecht zu er ¬ halten, wird somit der Spannungsabfall über die inaktiven Sperrelemente, die beispielsweise als Dioden, insbesondere als pn- oder Schottky-Dioden ausgebildet sein können, in Flussrichtung überwacht. Bei einem erkannten Stromfluss durch eines der nicht überbrückten, also inaktiven Sperrelemente wird die bisherige Überbrückung aufgehoben und das Sperrele ¬ ment überbrückt, bei dem der Stromfluss festgestellt wurde. Diese Steuerung erfolgt durch die hierfür entsprechend ausge ¬ bildete Logikschaltung, die den aktuellen Schaltungszustand speichert und gegebenenfalls den korrekten Zustandsübergang derart sicherstellt, dass das Sperrelement aktiv überbrückt wird, welches der die höchste Spannung bereitstellende Span ¬ nungsquelle zugeordnet ist.

Als Spannungsquelle im Sinne der vorliegenden Erfindung gilt insbesondere jede Spannungsquelle, die eine Gleichspannung bereitstellt. Die Spannungsquellen können beispielsweise als Netzteile und/oder als Batterien ausgebildet sein.

Die Logikschaltung ist also vorzugsweise dazu ausgebildet, das Sperrelement derjenigen Spannungsquelle durch Schließen des zugeordneten Schalters zu überbrücken, über deren zuge ¬ ordnetem Sperrelement bei geöffnetem Schalter eine Spannung abfällt. Besonders bevorzugt erfolgt die Überbrückung des Sperrelements, wenn der Wert der abfallenden Spannung einen vorgebbaren Betrag erreicht oder übersteigt. Dies stellt ein stabiles Schaltverhalten sicher, da eine inaktive Spannungs ¬ quelle erst dann aktiviert und das zugeordnete Sperrelement überbrückt wird, wenn diese gegenüber der aktiven Spannungs ¬ quelle eine erhöhte Spannung liefert. Der die Schaltbedingung definierende Betrag wird unter anderem festgelegt durch die von der jeweiligen inaktiven Spannungsquelle bereitgestellte Ausgangsspannung zuzüglich der Durchlassspannung des zugeord ¬ neten Sperrelements. Die Logikschaltung ist ferner bevorzugt dazu ausgebildet, denjenigen oder diejenigen übrigen Schalter zu öffnen, welche der anderen Spannungsquelle oder den anderen Spannungsquellen zugeordnet sind. Mit anderen Worten implementiert die Logik ¬ schaltung ein derartiges Schaltverhalten, dass bei einem er ¬ kannten Spannungsabfall über einem der inaktiven Sperrele ¬ mente nicht nur eine automatische Überbrückung dieses Sper- relements erfolgt, sondern gleichzeitig etwaige Überbrückun ¬ gen von übrigen, anderen Spannungsquellen zugeordneten Sper ¬ relementen aufgehoben werden.

Besonders bevorzugt ist die Logikschaltung dazu ausgebildet, einen Schalt zustand, in dem einer, insbesondere genau einer der Schalter geschlossen ist, zu speichern. Bei Eintritt der bereits erwähnten Schaltbedingung wird somit das entspre ¬ chende Sperrelement, bei dem ein Stromfluss bzw. ein Span ¬ nungsabfall registriert wurde, überbrückt. Dieser Schaltzu- stand wird abgespeichert und somit aufrechterhalten, bis eine Schaltbedingung erneut auftritt, d. h. bis ein Spannungsab ¬ fall über einem der nicht überbrückten Sperrelemente erfasst wird . Zur Erfassung des Spannungsabfalls über das entsprechende

Sperrelement ist vorzugsweise jeder Spannungsquelle ein Ver ¬ gleichsglied zugeordnet. Das Vergleichsglied generiert ein insbesondere digitales Eingangssignal für die Logikschaltung in Abhängigkeit der Spannung, die über dem der Spannungs- quelle zugeordneten Sperrelement abfällt.

In einem möglichen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Vergleichsglied ein Komparator. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die

Logikschaltung eingangsseitig mit jedem Vergleichsglied über eine gemeinsame Steuerleitung verbunden. Eine derartige sym ¬ metrische Ausführung ist vorteilhaft, da dies einen modularen Aufbau der redundanten Spannungsversorgung begünstigt. Muss beispielsweise eine der vorgesehenen Spannungsquellen ausge ¬ tauscht werden, so kann diese über ihr Vergleichsglied an die gemeinsame Steuerleitung angeschlossen werden. Eine auf ¬ wendige Verdrahtung mit Komponenten, die den übrigen vorhan ¬ denen Spannungsquellen zugeordnet sind, kann somit entfallen. Die Logikschaltung umfasst in einem bevorzugten Ausführungs ¬ beispiel zumindest ein bistabiles Kippglied, welches aus- gangsseitig mit einem der den jeweiligen Spannungsquellen zu ¬ geordneten Schalter verbunden ist. Ein solches bistabiles Kippglied stellt eine besonders einfache schaltungstechnische Realisierung einer Speicherfunktion bereit, so dass ein

Schaltungszustand definiert wird, bei dem eine Überbrückung solange aufrechterhalten wird, bis die in Abhängigkeit des Spannungsabfalls an den übrigen, nicht überbrückten Sperrele ¬ menten generierte Schaltbedingung erfüllt ist.

In einem Ausführungsbeispiel weist die Logikschaltung zur Steuerung von zwei Spannungsquellen lediglich ein bistabiles Kippglied auf, dessen Ausgänge mit den den jeweiligen Span ¬ nungsquellen zugeordneten Schaltern verbunden sind.

Bevorzugt umfasst die Logikschaltung mehrere bistabile Kipp ¬ glieder, wobei jedes bistabiles Kippglied ausgangsseitig mit einem der den jeweiligen Spannungsquellen zugeordneten Schal ¬ ter verbunden ist. Die Anzahl der bistabilen Kippglieder ent- spricht somit der Anzahl der voneinander unabhängigen Span ¬ nungsquellen .

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist jedem bistabilen Kippglied eingangsseitig eine Schaltungsanordnung vorgeschal- tet, die zumindest ein Logikgatter implementiert. Dies kann in an sich bekannter Art und Weise durch Verschalten von Bau ¬ elementen, insbesondere von Widerständen, Dioden und/oder Transistoren erfolgen. Wenn das zumindest eine Logikgatter zum Beispiel die Funktion einer Oder-Verknüpfung, insbeson- dere einer Wired-OR-Verknüpfung ausführt, kann implementiert werden, dass die Schaltbedingung als erfüllt gilt, wenn we- nigstens eines der eingangsseitig eingespeisten Eingangssig ¬ nale einem Wahrheitswert 1 entspricht. Dies kann insbesondere der Situation entsprechen, in der der Wert der über dem kor ¬ respondierenden Sperrelement abfallenden Spannung den bereits genannten vorgebbaren Betrag erreicht oder übersteigt.

In einem möglichen Ausführungsbeispiel verknüpft die dem bistabilen Kippglied vorgeschaltete Schaltungsanordnung, die das zumindest eine Logikgatter implementiert, die Eingangs- Signale von denjenigen Vergleichsgliedern miteinander, die anderen Spannungsquellen als der dem ausgangsseitig mit dem bistabilen Kippglied verbundenen Schalter zugeordnete Span ¬ nungsquelle zugeordnet sind. Mit anderen Worten wird der Schalter, der ausgangsseitig vom bistabilen Kippglied gesteu- ert wird, in Abhängigkeit der Spannung geschalten, die von den anderen Spannungsquellen der redundanten Spannungsversor ¬ gung bereitgestellt wird.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist jedem bistabilen Kippglied eingangsseitig zumindest eine Schaltungsanordnung vorgeschaltet, welche einen Pulsformer implementiert. Der Pulsformer erzeugt in Abhängigkeit der von den Vergleichs ¬ gliedern generierten Eingangssignale einen kurzen Puls zum Zurücksetzten von etwaigen zuvor gespeicherten Schaltzustän- den. Derartige Ausführungen können insbesondere zur Ausbil ¬ dung von symmetrischen Logikschaltungen dienen, bei denen alle Vergleichsglieder über eine gemeinsame Steuerleitung verbunden sind. Vorzugsweise ist das bistabile Kippglied als RS-Flipflop aus ¬ gebildet. Die dem bistabilen Kippglied vorgeschaltete Schal ¬ tungsanordnung, welche das zumindest eine Logikgatter oder den Pulsformer implementiert, ist in diesem Zusammenhang be ¬ vorzugt einem Reset-Eingang vorgeschaltet. Ferner ist weiter bevorzugt dasjenige Vergleichsglied mit einem Set-Eingang des RS-Flipflops verbunden, welches der dem ausgangsseitig ver ¬ bundenen Schalter zugeordneten Spannungsquelle zugeordnet ist. Der mit dem Ausgang des RS-Flipflops verbundene Schalter wird somit in Abhängigkeit einer den Spannungsabfall über dem zugeordneten Sperrelement beinhaltenden Schaltbedingung ge ¬ setzt (set) , also beispielsweise geschlossen. Ferner wird der mit dem Ausgang des RS-Flipflops verbundene Schalter in Ab ¬ hängigkeit einer Schaltbedingung, die von dem Spannungsabfall der übrigen, nicht überbrückten Sperrelemente abhängt, zu ¬ rückgesetzt (reset) , also beispielsweise wieder geöffnet. Es versteht sich, dass RS-Flipflops in der Regel symmetrisch ausgebildet sind. Die hier verwendete Bezeichnung des Set- Eingangs bzw. Reset-Eingangs erschließt sich jedoch im Kon ¬ text der beschriebenen Schaltungslogik. Der Aufbau von bist ¬ abilen Kippgliedern bzw. RS-Flipflops kann auch beispiels- weise durch zwei Logikgatter beschrieben werden. Zudem können derartige Flipflops bzw. bistabile Kippglieder mehrere Ein ¬ gänge umfassen, so dass bereits in einem derartigen Bauteil zusätzliche Logikgatter integriert sind. Mit anderen Worten sind mehrere konkrete Realisierungen denkbar, die die hier beschriebene fundamentale Schaltungslogik implementieren.

Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf das in den Zeichnungsfiguren gezeigte Ausführungsbeispiel verwiesen. Es zeigen in einer schematischen Darstellung:

FIG 1 ein Schaltbild einer redundanten Spannungsversorgung mit drei voneinander unabhängigen Spannungsquellen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

FIG 2 ein Schaltbild einer redundanten Spannungsversorgung mit drei voneinander unabhängigen Spannungsquellen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfin ¬ dung .

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. FIG 1 und FIG 2 zeigen mögliche Ausführungsbeispiele der Er ¬ findung. Eine redundante Spannungsversorgung 100 umfasst meh ¬ rere, in den dargestellten Ausführungsbeispielen drei, vonei- nander unabhängige Spannungsquellen 1, 2, 3, die zueinander parallel geschaltet sind. Jede Spannungsquelle 1, 2, 3 ist über ein dazwischen angeordnetes Sperrelement 11, 12, 13 mit einem Verbraucher 4 oder mehreren in Reihe oder parallel zu ¬ einander geschalteten Verbrauchern 4 verbunden. Die Sperrele- mente 11, 12, 13 ermöglichen einen gerichteten Stromfluss von der jeweiligen Stromquelle 1, 2, 3 zum gemeinsamen Verbrau ¬ cher 4 und sperren einen Stromfluss in Gegenrichtung.

Jedem Sperrelement 11, 12, 13 ist jeweils ein Schalter 21, 22, 23 derart parallel geschaltet, dass das Sperrelement 11, 12, 13 über den zugeordneten Schalter 21, 22, 23 überbrückt werden kann. Ferner ist mittels Vergleichsgliedern 31, 32, 33 eine über dem jeweiligen Sperrelement 11, 12, 13 abfallende Spannung erfassbar. Die Vergleichsglieder 31, 32, 33 generie ¬ ren digitale Eingangssignale für eine nachgeschaltete Logik- Schaltung, welche das Schaltverhalten der Schalter 21, 22, 23 steuert .

In dem in FIG 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel um ¬ fasst die Logikschaltung eine Schaltungsanordnung mit mehre- ren Logikgattern 41, 42, 43. Im Unterschied hierzu sieht die Logikschaltung des zweiten Ausführungsbeispiels der FIG 2 Schaltungsanordnungen vor, die als Pulsformer 61, 62, 63 zur Ausbildung von Schaltungspulsen dienen. In jedem Fall sind den Schaltungsanordnungen mehrere bistabile Kippglieder 51, 52, 53 nachgeschaltet. Konkret handelt es sich bei den bist ¬ abilen Kippgliedern 51, 52, 53 um RS-Flipflops .

Die Logikgatter 41, 42, 43 implementieren in dem ersten Aus ¬ führungsbeispiel eine Oder-Verknüpfung. Die Vergleichsglieder 31, 32, 33 sind in den gezeigten Ausführungsbeispielen Kompa- ratoren . Wie aus FIG 1 und FIG 2 ersichtlich, ist jeder Spannungs ¬ quelle 1, 2, 3 genau ein Sperrelement 11, 12, 13, ein Schal ¬ ter 21, 22, 23 und ein Vergleichsglied 31, 32, 33 zugeordnet. Genauer gesagt ist der ersten Spannungsquelle 1 das erste Sperrelement 11, der erste Schalter 21 und das erste Ver ¬ gleichsglied 31 zugeordnet. Entsprechend ist der zweiten Spannungsquelle 2 das zweite Sperrelement 12, der zweite Schalter 22 und das zweite Vergleichsglied 32 bzw. der drit ¬ ten Spannungsquelle 3 das dritte Sperrelement 13, der dritte Schalter 23 und das dritte Vergleichsglied 33 zugeordnet.

Der Ausgang des ersten Vergleichsglieds 31 ist mit dem Set- Eingang des ersten bistabilen Kippglieds 51 verbunden, an dem ausgangsseitig der erste Schalter 21 angeschlossen ist. Die redundante Spannungsversorgung 100 ist symmetrisch aufgebaut, d. h. der Ausgang des zweiten Vergleichsglieds 32 ist ent ¬ sprechend mit dem Set-Eingang des zweiten bistabilen

Kippglieds 52 verbunden, welches ausgangsseitig mit dem zwei ¬ ten Schalter 22 verbunden ist. Entsprechend ist der Ausgang des dritten Vergleichsglieds 33 mit dem Set-Eingang des drit ¬ ten bistabilen Kippglieds 53 verbunden, an dem ausgangsseitig der dritte Schalter 31 angeschlossen ist.

Im ersten Ausführungsbeispiel ist dem Reset-Eingang des ers- ten bistabilen Kippglieds 51 das erste Logikgatter 41 vorge ¬ schaltet, welches Eingangssignale vom zweiten und dritten Vergleichsglied 32, 34 verarbeitet. Entsprechend ist dem Re ¬ set-Eingang des zweiten bistabilen Kippglieds 52 das zweite Logikgatter 42 vorgeschaltet, welches Eingangssignale der beiden anderen Vergleichsglieder 31, 34, also des ersten und des dritten Vergleichsglied 31, 34 verarbeitet. Das dem drit ¬ ten bistabilen Kippglied 53 vorgeschaltete Logikgatter 43 ist eingangsseitig mit dem ersten und zweiten Vergleichsglied 31, 32 verbunden. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist dem Reset-Eingang des ers ¬ ten bistabilen Kippglieds 51 eine Schaltungsanordnung vorge ¬ schaltet, die einen ersten Pulsformer 61 implementiert. Ent ¬ sprechend ist dem Reset-Eingang des zweiten und dritten bist- abilen Kippglieds 52, 53 ein zweiter bzw. dritter Pulsformer 62, 63 vorgeschaltet. Jeder Pulsformer 61, 62, 63 umfasst ei ¬ nen Kondensator 71 und einen Widerstand 73. Über das Entkopp ¬ lungselement 70 ist die Logikschaltung mit jedem Vergleichs ¬ glied 31, 32, 33 über eine gemeinsame Steuerleitung 75 ver- bunden. Die Entkopplungselemente 70 implementieren in Verbin ¬ dung mit der gemeinsamen Steuerleitung 75 und weiteren Wider ¬ ständen 72 ein (Wired-) OR-Glied, dessen Ausgangssignal dem jeweiligen Pulsformer 61, 62, 63 zugeführt wird. Das Aus ¬ gangssignal des entsprechenden Pulsformers 61,62,63 löst das Zurücksetzen des jeweilig nachgeschalteten bistabilden

Kippglieds 51, 52, 53 aus.

Im Folgenden soll das von der Logikschaltung des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels implementierte fundamentale Schaltungsverhalten anhand eines Beispiels illustriert wer- den. Stellt beispielsweise zu einem Zeitpunkt die erste Span ¬ nungsquelle 1 im Vergleich zu den übrigen Spannungsquellen 2, 3 die höchste Spannung bereit, so fließt ein wesentlicher Strom durch das erste Sperrelement 11, welcher als Spannungs ¬ abfall über dem ersten Sperrelement 11 vom ersten Vergleichs- glied 31 erkannt wird. In diesem Fall generiert das erste

Vergleichsglied 31 ein Eingangssignal für die nachgeschaltete Logikschaltung, welche das erste bistabile Kippglied 51 setzt und den ersten Schalter 21 schließt, so dass die erste Span ¬ nungsquelle 1 im Wesentlichen widerstandsfrei mit dem Ver- braucher 4 verbunden ist. Das zweite und dritte bistabile

Kippglied 53, 53 wird entsprechend zurückgesetzt und die von diesen Bauteilen gesteuerten zweiten und dritten Schalter 22, 23 geöffnet. Wenn nun beispielsweise im Verlauf des weiteren Betriebs die von der ersten Spannungsquelle 1 bereitgestellte Spannung un ¬ ter einen kritischen Betrag sinken sollte, so dass zu einem Zeitpunkt die von der zweiten Spannungsquelle 2 bereitge ¬ stellte Spannung größer ist als die der ersten Spannungs ¬ quelle 1, so beginnt ein Strom in Flussrichtung durch das nicht überbrückte zweite Sperrelement 12 zu fließen. Dies wird vom zweiten Vergleichsglied 32 erfasst, welches ein ent ¬ sprechendes Eingangssignal für die Logikschaltung liefert. Dies bewirkt ein Zurücksetzen des ersten bistabilen

Kippglieds 51 und ein Öffnen des ersten Schalters 21. Gleich ¬ zeitig wird das zweite bistabile Kippglied 52 gesetzt und der zweite Schalter 22 geschlossen, so dass nunmehr das zweite Sperrelement 12 überbrückt ist.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der FIG 2 wird die vor ¬ stehend beschriebene Schaltungslogik mit Hilfe der Pulsformer 61, 62, 63 implementiert. Sobald eine der Spannungsquellen 1, 2, 3, deren zugeordnetes Sperrelement 11, 12, 13 nicht über ¬ brückt ist, einen Strom in Richtung des Verbrauchers 4 bei ¬ trägt, wird dies von dem zugeordneten Vergleichsglied 11, 12, 13 erkannt, welches die gemeinsame Steuerleitung 75 auf einen High-Pegel zieht. Die Pulsformer 61, 62, 63 erzeugen über das vom Kondensator 71 und dem Widerstand 73 gebildete RC-Glied einen kurzen Reset-Puls, so dass zunächst alle Schalter 21, 22, 23 geöffnet werden. Da jedoch zu erwarten ist, dass nur diejenige Spannungsquelle 1, 2, 3 Strom beiträgt, die die Schaltbedingung ursprünglich ausgelöst hat und deren zugeord ¬ netes Vergleichsglied 31, 32, 33 noch immer ein Eingangssig ¬ nal mit High-Pegel bereitstellt, wird der hierzu korrespon ¬ dierende Schalter 21, 22, 23 geschlossen. Obwohl die Erfindung im Detail mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wur ¬ den, so ist die Erfindung nicht hierdurch eingeschränkt. An ¬ dere Variationen und Kombinationen können vom Fachmann abge ¬ leitet werden, ohne vom wesentlichen Gedanken der Erfindung abzuweichen. Die redundante Spannungsversorgung kann insbe ¬ sondere eine beliebige Anzahl von unabhängigen Spannungsquel- len 1, 2, 3 aufweisen. So könnten beispielsweise weitere Lo ¬ gikgatter 41, 42, 43 vorgesehen werden, um eine entsprechende Schaltungslogik für eine redundante Spannungsversorgung 100 mit mehr als drei Spannungsquellen 1, 2, 3 zu implementieren. Bei Ausführungen, die nur zwei Spannungsquellen 1, 2 umfas ¬ sen, könnten entsprechend die in FIG 1 gezeigten Logikgatter 41, 42 entfallen und die Ausgänge der entsprechenden Ver ¬ gleichsglieder 31, 32 beispielsweise direkt mit den Reset- Eingängen der bistabilen Kippglieder 51, 52 verbunden werden. Der wesentliche Gedanke wird darin gesehen, die Entkopplung der vorhandenen Spannungsquellen 1, 2, 3 anhand einer Überwa ¬ chung der zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht überbrückten Sperrelemente 11, 12, 13 sicherzustellen, so dass die jeweils aktive Spannungsquelle 1, 2, 3 im Wesentlichen widerstands ¬ frei mit dem Verbraucher 4 verbunden werden kann.