本發(fā)明涉及具有用于直流的低電壓輸出的定時(shí)電力供應(yīng)單元,至少包括:
-變壓器的一個(gè)次級(jí)繞組,
-(直接地或者間接地)連接到次級(jí)繞組的一個(gè)整流器,
-在其處能夠分抽預(yù)限定的輸出電壓的兩個(gè)輸出,以及
-配置為提供與輸出電流成比例的電壓信號(hào)或者電流信號(hào)的分流器。
這樣的電力供應(yīng)單元一般地包括輸入級(jí),作為交流電壓(也就是說從交流網(wǎng)絡(luò)或者半導(dǎo)體橋)將供應(yīng)電壓(輸入電壓)饋送到該輸入級(jí)中,并且供應(yīng)到變壓器的初級(jí)繞組。電力供應(yīng)單元的輸出級(jí)包括變壓器的次級(jí)繞組和整流器。在次級(jí)繞組和整流器和/或分流器之間自然地可以插入另外的級(jí),也就是說,減壓變換器或者“降壓(buck)”調(diào)控器。
這樣的電力供應(yīng)單元通常使用在用于電氣系統(tǒng)的開關(guān)設(shè)備盒體中以向控制電子器件單元提供預(yù)限定的供應(yīng)電壓(控制電壓),例如24vdc。然而,原則上,高達(dá)120v的直流電壓進(jìn)入低壓范圍內(nèi),而低于60vdc被稱為不要求任何特定屏蔽的無害電壓。
背景技術(shù):
如果在引言中引用的電力供應(yīng)單元使用在用于電氣系統(tǒng)的開關(guān)設(shè)備盒體中,則作為控制電壓的輸出電壓在開關(guān)設(shè)備盒體中的分布經(jīng)由與信號(hào)線路一起平鋪在線纜通道中的單獨(dú)絕緣導(dǎo)體而發(fā)生。頻繁地,高達(dá)20個(gè)單獨(dú)導(dǎo)體平鋪在線纜通道中使得用于測量目的(也就是說用于測量電力供應(yīng)單元的輸出電流)的線纜的臨時(shí)移除非常復(fù)雜。
當(dāng)在其車間中的生產(chǎn)期間對開關(guān)設(shè)備盒體進(jìn)行測試時(shí),當(dāng)在由開關(guān)設(shè)備盒體供應(yīng)的電氣系統(tǒng)的啟動(dòng)期間在開關(guān)設(shè)備盒體的安裝現(xiàn)場處實(shí)施錯(cuò)誤搜索時(shí),當(dāng)實(shí)施維護(hù)操作時(shí),或者當(dāng)在電氣系統(tǒng)的操作期間實(shí)施錯(cuò)誤搜索時(shí),由電力供應(yīng)單元(一般地為24vdc)遞送的供應(yīng)電流的測量是診斷和錯(cuò)誤限制的顯著特征。
完全布線的電氣系統(tǒng)的功耗的測量是復(fù)雜且耗時(shí)的,因?yàn)橄到y(tǒng)必須切斷或者要測量的導(dǎo)體必須從電力供應(yīng)切斷并且電表必須進(jìn)入循環(huán)(loopin)。由于在錯(cuò)誤搜索期間的時(shí)間約束,耗時(shí)的測試被延遲并且僅在第一快速診斷沒有提供錯(cuò)誤指示時(shí)實(shí)施。如果簡單且快速的錯(cuò)誤搜索可用于服務(wù)技術(shù)員,則存在于控制電子器件系統(tǒng)中并且能夠由較大供應(yīng)電流消耗(例如,在鄰域開關(guān)、擋光板等中)標(biāo)識(shí)的缺陷可以在錯(cuò)誤搜索期間快速標(biāo)識(shí)和消除。
迄今為止僅用于通過確定功耗來標(biāo)識(shí)錯(cuò)誤的以下方法已經(jīng)可用。
服務(wù)技術(shù)員借助于萬用表或在輸出電流電路中安裝電壓相關(guān)顯示器來測量控制電壓。顯示器能夠借助于例如led指示例如24v的期望輸出電壓和/或控制電壓的存在,和/或借助于led指示何時(shí)跌至電壓閾值(例如21v)以下。這兩個(gè)方法僅準(zhǔn)許控制電壓的功耗的很間接的評估,因?yàn)槠鋬H可能標(biāo)識(shí)功耗中的大的增加(該大的增加使所供應(yīng)的電力供應(yīng)過載從而使得輸出電壓下降)。
用于輸出電流的直接測量的常規(guī)方法是從電力供應(yīng)單元斷開輸出端子并且使電表進(jìn)入循環(huán)。這要求電氣系統(tǒng)被切斷或者部分地切斷,因?yàn)檫M(jìn)入循環(huán)僅能夠發(fā)生在無電流狀態(tài)中。否則,當(dāng)接觸跳動(dòng)時(shí),其導(dǎo)致電表進(jìn)入循環(huán)之前的多個(gè)簡短中止。這些不期望的中止可能引起電氣系統(tǒng)的附加不可預(yù)見的反應(yīng),諸如重置功能、致動(dòng)器的多次激活等,這一般不是服務(wù)技術(shù)員(以及系統(tǒng)操作員)所接受的。
替代地,適用于直流的夾式(clip-on)電表也可以循環(huán)進(jìn)入到電力供應(yīng)單元的控制電壓輸出中。這在理論上是可能的(甚至是在系統(tǒng)處于操作中時(shí)),因?yàn)榫€纜連接不必?cái)嚅_。與該方法有關(guān)的缺點(diǎn)在于,頻繁緊密平鋪在線纜通道中的導(dǎo)體是不可訪問的和/或使導(dǎo)體穿線通過該緊密布局是困難的。因此,導(dǎo)體在操作期間必須充分遠(yuǎn)離地拉動(dòng)到線纜通道外面,以用于使夾式電表利用磁性夾具適合通過。如果導(dǎo)體的線纜在沒有移動(dòng)循環(huán)的情況下(即在沒有過大長度的情況下)平鋪,則通常不可能將其拉出。然而,系統(tǒng)操作員一般在任何情況下不會(huì)準(zhǔn)許導(dǎo)體在操作期間拉動(dòng),從而導(dǎo)致系統(tǒng)必須絕對地切斷。
用于確定輸出電流的另外的方法是具有電子生成的信號(hào),其與輸出電流成比例并且提供在測試點(diǎn)處。該方法一般要求小電壓信號(hào)的幅度,該小電壓信號(hào)通過還稱為分流器的電流測量電阻器來遞送,并且在電力供應(yīng)單元的測量輸出處提供給顧客。因而,例如,通過比率1v=1a表示輸出電流的測量的電壓可以在測量輸出處提供。為了實(shí)現(xiàn)足夠的準(zhǔn)確度,使用昂貴運(yùn)算放大器(即具有低偏移電壓的運(yùn)算放大器),以及類似的昂貴參考電壓源(其具有對于溫度和老化的低容忍度)。在任何情況下,相對小的附加錯(cuò)誤可以在昂貴運(yùn)算放大器和參考電壓的情況下發(fā)生,這進(jìn)一步增大了分流器的不準(zhǔn)確度。
電流測量設(shè)備在電力供應(yīng)單元中的安裝也或許是可能的,其中電流測量設(shè)備測量輸出電流并且在電力供應(yīng)單元上本地顯示它或者將它傳送給上級(jí)控制器(即經(jīng)由數(shù)據(jù)總線)。然而,所安裝的電流測量設(shè)備的方法對于許多應(yīng)用都太過復(fù)雜和昂貴。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提供一種電力供應(yīng)單元,其準(zhǔn)許在沒有附加地安裝在電力供應(yīng)單元中的昂貴單元的情況下并且在不必打斷電力供應(yīng)以用于使測量設(shè)備進(jìn)入循環(huán)的情況下確定輸出電流。
此目的通過具有權(quán)利要求1的特征的電力供應(yīng)單元而實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在相應(yīng)從屬權(quán)利要求中限定。
權(quán)利要求1是指一種具有用于直流的低電壓輸出的定時(shí)電力供應(yīng)單元,至少包括
-變壓器的一個(gè)次級(jí)繞組,
-連接到次級(jí)繞組的整流器,
-在其處能夠分抽預(yù)限定的輸出電壓的兩個(gè)輸出,以及
-配置為提供與輸出電流成比例的電壓信號(hào)或電流信號(hào)的分流器。
根據(jù)本發(fā)明,提供電氣測量接觸點(diǎn),在其處可以借助于電壓測量設(shè)備(或者在測量電流的情況下,借助于電流測量設(shè)備)的測試點(diǎn)而從電力供應(yīng)單元外部分抽與輸出電流成比例并且從分流器處的電壓降轉(zhuǎn)移的測量電壓,或者從分流器轉(zhuǎn)移的測量電流。如果要求,則昂貴的電壓和/或電流測量設(shè)備(萬用表)的測試點(diǎn)(即測量接觸),可以應(yīng)用在這些測量接觸點(diǎn)處并且可以對測量電壓和/或測量電流進(jìn)行測量。在這些測量接觸點(diǎn)處、在額定負(fù)載和/或全負(fù)載下,該測量電壓(和/或該測量電流)從已知電壓(和/或已知電流)(例如之前以該方式測量過一次)的任何偏離是對輸出電流的任何更改的測量。
在該情況下,本發(fā)明優(yōu)選地使用分流器,其從電力供應(yīng)單元的現(xiàn)有組件形成和/或其被提供為分離的組件并且在用于電力供應(yīng)單元中的其它操作功能的任何情況下被要求,也就是說,作為用于電流限制控制的實(shí)際電流值傳感器。因而,可以例如提供的是,分流器配置為以連接到電流限制單元的電流測量電阻器的形式的分離組件。這是根據(jù)本發(fā)明的主題已經(jīng)在所謂的輸出電路(即由干線網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)的電力供應(yīng)單元中的次級(jí)側(cè))中安裝分流器以便限制電流的電力供應(yīng)單元中的情況。流過分流器的輸出電流在該情況下引起分流器中的線性且直接成比例的電壓降,其被饋送到電流限制單元中。
用于限制電流的組件僅必須在超出額定電流時(shí)充分準(zhǔn)確,其中分流器的電壓信號(hào)在任何情況下具有操作區(qū)域中的最高值。然而,預(yù)期的是,電流監(jiān)控器甚至在部分負(fù)載的情況下具有大概一致的準(zhǔn)確度。不管怎樣,如果成本有效的運(yùn)算放大器使用在電流限制單元中,其偏移電壓相對高,在小電流值的情況下(即在部分加載電力供應(yīng)單元以及因而要放大小的有用信號(hào)的情況下),高偏移電壓引起不成比例的大的錯(cuò)誤。這些錯(cuò)誤還將在測試系統(tǒng)時(shí)誤導(dǎo)技術(shù)員。
在這一方面中,更為有利的是,在從分流器轉(zhuǎn)移的電壓信號(hào)或電流信號(hào)的測量通過昂貴電壓和/或電流測量設(shè)備(萬用表)實(shí)施的情況下,該測量設(shè)備的接觸例如保持在測量接觸點(diǎn)處(例如通過服務(wù)電工)。因而,范圍從幾個(gè)毫伏直到幾百毫伏的非常小的電壓信號(hào)的準(zhǔn)確測量不會(huì)構(gòu)成用于這樣的萬用表的任何困難。市場上可買到的萬用表能夠以足夠的準(zhǔn)確度(即以個(gè)位數(shù)百分比(singledigitpercentage)范圍中的準(zhǔn)確度)測量范圍從10-100微伏的電壓或者在幾個(gè)μa到ma的范圍中的電流信號(hào)。
使用在電子器件中的分流器一般具有1-2%的容忍度,其中由此在分流器中產(chǎn)生的輸出電流和電壓降具有非常緊密的相關(guān)性,其充當(dāng)用于本發(fā)明的主題的基礎(chǔ)。
然而,甚至在用于電流限制單元的分流器存在的情況下,附加分流器還可以安裝在輸出電路中,測量電壓和/或測量電流從該輸出電路轉(zhuǎn)移。如果分流器沒有針對電流限制單元而存在,則配置為組件的分流器還可以簡單地安裝用于對從其轉(zhuǎn)移的測量電壓或測量電流進(jìn)行測量。
然而,分流器不必配置為分離的組件,而是還可以提供成分流器是電力供應(yīng)單元的繞組材料的部分,其中對于從電壓降轉(zhuǎn)移的測量電壓,濾波器提供有截止頻率,其小于電力供應(yīng)單元的時(shí)鐘頻率。
因此,在該情況下,繞組材料的歐姆組件被用作分流器。此處,繞組材料可以是線圈或節(jié)流閥,輸出電流在電力供應(yīng)單元的切換時(shí)間的至少一個(gè)時(shí)間段中流過該線圈或節(jié)流閥。或許還可想到的是,為線圈或節(jié)流閥使用逆向(flyback)變換器,輸出電流和/或負(fù)載電流僅在消磁時(shí)間期間流過所述逆向變換器。因而,一般地取決于負(fù)載和輸入電壓的占空比包括在測量電壓中。然而,這可能至少部分地通過對應(yīng)電路而補(bǔ)償。
在繞組材料作為分流器的情況下要求的濾波器一般地是rc低通濾波器。rc構(gòu)件在該情況下形成近似理想的濾波器,因?yàn)槌擞捎跉W姆電阻所致的電壓降之外不存在繞組材料上的正向電壓的可能性。為了不獲取通過切換頻率或時(shí)鐘頻率而影響測量結(jié)果的殘余紋波,濾波器限制頻率至多是時(shí)鐘頻率的1/1000的情形是有利的。
然而,根據(jù)本發(fā)明所使用的分流器還可以簡單地是電氣連接的一部分(即例如是條帶導(dǎo)體的一部分)、導(dǎo)體或者電力供應(yīng)單元的輸出電路的端子。僅輸出電流必須流過該部分。該部分的長度可以容易地通過測量接觸點(diǎn)的布置而固定。
第一測量接觸點(diǎn)可以提供在輸出電流電路中的分流器的上游并且第二測量接觸點(diǎn)可以緊接著提供在輸出電流電路中的分流器的下游。通過“緊接著”來理解的是:沒有附加電氣組件存在于第二測量接觸點(diǎn)和分流器之間。在第一測量接觸點(diǎn)處,一般地在分流器和測量接觸點(diǎn)之間提供保護(hù)電阻器。
本發(fā)明的簡單實(shí)施例是,至少一個(gè)(特別地是第一)測量接觸點(diǎn)位于或者布置于電力供應(yīng)單元中的導(dǎo)體條帶上,其中該測量接觸點(diǎn)能夠經(jīng)由電力供應(yīng)單元的外殼中的開口而被接觸,即與電壓或電流測量設(shè)備的測試點(diǎn)接觸。為此目的,在電力供應(yīng)單元的外殼中,可以提供通道以用于引導(dǎo)測試點(diǎn),該通道通往測量接觸點(diǎn)使得其它傳導(dǎo)部分不能夠無意間與測試點(diǎn)接觸。通道可以以最簡單的方式通過電力供應(yīng)單元的外殼來配置。
測量接觸點(diǎn)可以配置為電力供應(yīng)單元的印刷電路板上的空白導(dǎo)體條帶表面,或者插入印刷電路板中的金屬舌部,或者在每一個(gè)情況下連接到導(dǎo)電連接中的導(dǎo)體條帶的測試插頭或端子。特別地,關(guān)于空白導(dǎo)體條帶表面的使用,外殼中的開口可以配置成使得沒有電力供應(yīng)單元的電子器件的其它組件能夠在使用電壓或電流測量設(shè)備的測試點(diǎn)實(shí)施測量時(shí)無意間接觸。
第二測量接觸點(diǎn)還可以設(shè)計(jì)為電力供應(yīng)單元內(nèi)的第一測量接觸點(diǎn)。這是分流器布置在其它組件的上游、距輸出一定距離的情形(例如分流器定位在輸出濾波器的上游或者當(dāng)長連接存在于分流器和輸出之間的情形),該情形可能還由于電壓降而使測量電壓和/或測量電流有誤。
然而,如果在分流器和輸出之間不存在使測量電壓有誤的組件或線纜,則為了簡化,至少一個(gè)(特別地是第二)測量接觸點(diǎn)可以通過電力供應(yīng)單元的輸出而形成,該測量接觸點(diǎn)通??扇菀自L問。因而,可以使用輸出或信號(hào)端子的極子,也就是說具有0v輸出。當(dāng)使用萬用表進(jìn)行測量時(shí),則可以針對第一測量接觸點(diǎn)處的第一測量點(diǎn)而使0v輸出或中繼信號(hào)連接進(jìn)來。作為結(jié)果,省略了利用外殼中的通道的另外的測量接觸點(diǎn)的創(chuàng)建。
由于不必放大從分流器轉(zhuǎn)移的信號(hào),所以放大器組件沒有提供在分流器和測量接觸點(diǎn)之間的情形是有利的。從其轉(zhuǎn)移的測量電壓或測量電流可以直接地經(jīng)由線纜而傳導(dǎo)到測量接觸點(diǎn),并且保護(hù)電阻器可以提供在分流器和測量接觸點(diǎn)之間。
取決于電路中的分流器的布置,脈沖電流也可以流過分流器(也就是說,當(dāng)分流器位于線纜中時(shí)),其中負(fù)載電流流入負(fù)載電容器中。在該情況下,方便的是,借助于rc構(gòu)件平滑分流器信號(hào),以便不超出標(biāo)準(zhǔn)萬用表的截止頻率并且產(chǎn)生不正確的顯示。
為了獲取能夠更容易地變換成安培的測量電壓,可以提供的是,包括至少兩個(gè)電阻器的分壓器與分流器并聯(lián)地提供,其中至少一個(gè)測量接觸點(diǎn)提供在分壓器的兩個(gè)電阻器之間,使得在分流器處降低的電壓的部分電壓可以在分壓器的至少一個(gè)電阻器上測量。然而,朝向另一個(gè)測量接觸點(diǎn)流過電阻器之一的測量電流也可以在分壓器的一個(gè)電阻器上分抽。
在其處可以分抽部分電壓的電阻器與分壓器的其余電阻器相比尺寸設(shè)計(jì)成使得部分電壓對應(yīng)于輸出電流的十進(jìn)制分?jǐn)?shù)(decimalfraction)的情形是特別有利的。因而,電阻器可以尺寸設(shè)計(jì)成例如使得10mv=1a,由此用戶在沒有進(jìn)行計(jì)算的情況下并且簡單地通過移位小數(shù)點(diǎn)而快速得到最后結(jié)果。同樣適用于對測量電流進(jìn)行測量的情況:分壓器的電阻器可以尺寸設(shè)計(jì)成使得測量電流對應(yīng)于輸出電流的十進(jìn)制分?jǐn)?shù)。
因而,分流器處的電壓降可以通過分壓器而經(jīng)由一個(gè)比率(在理想情況下為小數(shù)比率)而劃分。這意味著,存在于分流器處的電壓信號(hào)進(jìn)一步減小。如果例如2a全負(fù)載處的分流器具有250mv的電壓降,則對于用戶而言,將更容易的是能夠取得讀數(shù)(如果2a的電流值借助于分壓器而產(chǎn)生能夠由用戶測量的200mv的信號(hào)的話)。因而,1a對應(yīng)于100mv的測量電壓的關(guān)系準(zhǔn)許僅僅通過取得讀數(shù)并且移位電壓值的小數(shù)點(diǎn)而以簡單的方式建立電流強(qiáng)度。
如果在電力供應(yīng)單元上提供(特別地是固定)的變換因子以用于將測量電壓或測量電流變換成輸出電流,則不管怎樣都是有利的。變換因子可以直接地打印在電力供應(yīng)單元上對于操作員而言可訪問并且可見的位置處,或者其可以位于應(yīng)用于電力供應(yīng)單元的標(biāo)志上。最優(yōu)地,變換因子直接定位成臨近用于測試點(diǎn)的通道。
作為固定變換因子的可替換方案,存在取決于其它相關(guān)參數(shù)(諸如例如輸入電壓)而提供變換因子的可能性。這可以以表格狀形式而示出,被提供為圖形、表格或者具有電氣-光學(xué)顯示的圖形(例如,led示出現(xiàn)在應(yīng)用的是哪個(gè)變換因子)或者借助于顯示器。
特別地,當(dāng)固定變換因子提供在一方面的測量電壓和/或測量電流與另一方面的輸出電流之間時(shí),分壓器的電阻器和/或電阻器可以設(shè)計(jì)成與分流器可調(diào)節(jié)地并聯(lián),使得取決于影響輸出電流的參數(shù),可以調(diào)節(jié)一方面的測量電壓和/或測量電流與另一方面的輸出電流之間的變換因子。因而,借助于設(shè)置控制器或者選擇開關(guān),可能的是調(diào)節(jié)影響參數(shù)(例如,輸入電壓),由此通過影響分壓器來校正所測量的值(來自萬用表)與實(shí)際輸出電流之間的變換因子。
作為與一般具有低歐姆電阻的分流器并聯(lián)的分壓器的結(jié)果,通過電壓測量設(shè)備對測量電壓的分抽很少要求任何或者不要求抵抗靜電放電(esd)或者其它干擾脈沖的附加保護(hù)措施,因?yàn)榉至髌饕话愕刂苯樱?,在沒有另外電子組件的內(nèi)插的情況下)連接到輸出(例如輸出端子),并且在任何情況下,對應(yīng)保護(hù)措施被提供用于輸出。
特別地,當(dāng)線纜(例如,導(dǎo)體條帶)或?qū)w(例如,布線)的部分被用作分流器時(shí),可以提供補(bǔ)償電路,電力供應(yīng)單元的占空比中的浮動(dòng)和/或電力供應(yīng)單元中的變化溫度的影響可以通過所述補(bǔ)償電路減少到測量電壓或測量電流。如果節(jié)流閥的線纜或?qū)Ь€被用作分流器,則電氣電阻器的溫度依賴性可以通過導(dǎo)體材料(一般地銅)的溫度依賴性而補(bǔ)償。因而,應(yīng)當(dāng)補(bǔ)償該溫度依賴性。如果使用在整個(gè)定時(shí)時(shí)段期間沒有電流流過它的繞組材料或線纜,則測量電壓取決于電力供應(yīng)單元的輸入電壓。這可以通過評估變壓器上的電壓水平的補(bǔ)償電路而顯著地改進(jìn)。
由于分流器本身和/或與分流器并聯(lián)連接的任何分壓器和/或來自和去往分流器以及可選地分壓器的導(dǎo)體也可以具有與測量電壓或測量電流相關(guān)的溫度依賴性,因此也可以提供補(bǔ)償電路或者另外的溫度補(bǔ)償措施以用于這些組件的溫度依賴性。
測量接觸點(diǎn)可以提供有端子以便能夠分抽測量電壓或測量電流。作為結(jié)果,防止的是,測量必須經(jīng)由導(dǎo)體條帶-接觸表面實(shí)施,并且因此測試點(diǎn)必須直接地定位到導(dǎo)體條帶-接觸表面上。
附加地,端子提供將放電信號(hào)引導(dǎo)到測量設(shè)備以用于連續(xù)顯示或遠(yuǎn)程傳送的可能性。
測量接觸點(diǎn)可以提供有至少一個(gè)光照元件以便更容易地定位。為了將操作電工更容易地引導(dǎo)到電流監(jiān)控器及其測量接觸點(diǎn)和/或接觸表面,還可能的是例如借助于至少一個(gè)led而以變換因子光照接觸表面、外殼中的供應(yīng)通道和/或文本區(qū)域(textfield)。
根據(jù)本發(fā)明的電力供應(yīng)單元可以用于測量輸出電流,使得借助于電力供應(yīng)單元的測量接觸點(diǎn)處的電壓或電流測量設(shè)備的測試點(diǎn),可以分抽測量電壓或測量電流,并且根據(jù)一方面的測量電壓和/或測量電流以及另一方面的輸出電流的電流強(qiáng)度與測量電流和/或測量電壓之間的已知聯(lián)系來確定對應(yīng)于測量電壓和/或測量電流的輸出電流的電流強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的解決方案能夠特別地使用在低商業(yè)價(jià)格的電力供應(yīng)單元中,因?yàn)樵谶@些設(shè)備中,高成本壓力存在于昂貴運(yùn)算放大器的研發(fā)和生產(chǎn)和安裝中,并且參考出于成本原因而是不可能的。不管怎樣,借助于本發(fā)明,可以實(shí)現(xiàn)電流監(jiān)控器,其中電流成比例的信號(hào)具有小于5%的不準(zhǔn)確度。由于根據(jù)本發(fā)明的電流監(jiān)控器一般地僅在要求的情況下使用,并且準(zhǔn)確的萬用表屬于電工的標(biāo)準(zhǔn)儀器,所以顯示器上的測量信號(hào)的顯示以及準(zhǔn)確放大可以轉(zhuǎn)移到萬用表而沒有對用戶的任何不利。
特別地,當(dāng)在任何情況下分流器已經(jīng)針對電流限制而存在時(shí),在使用分壓器的最佳情況下,在傳統(tǒng)上要求僅兩個(gè)電阻器(例如作為表面安裝的組件(smd)),以及例如3x3mm或4x4mm的能夠通過外殼訪問的導(dǎo)體條帶表面,其充當(dāng)用于萬用表的測試點(diǎn)的接觸表面。
當(dāng)使用用于外殼的塑料時(shí),用于電壓測量設(shè)備的測試點(diǎn)的外殼中的分離通道的設(shè)計(jì)一般不涉及部件成本中的任何顯著增加,但是僅招致注塑成型工具的一次性(one-off)適配中的成本。
附圖說明
在描述的以下部分中參考了用于本發(fā)明的進(jìn)一步解釋的示意圖,可以從所述示意圖中導(dǎo)出本發(fā)明的另外有利的實(shí)施例、細(xì)節(jié)和發(fā)展。在附圖中:
圖1示出了具有負(fù)輸出的鄰域中的分流器和分壓器的電力供應(yīng)單元的電路,
圖2示出了具有僅在負(fù)輸出處的分流器的電力供應(yīng)單元的電路,
圖3示出了具有分壓器和兩個(gè)分離的測量接觸點(diǎn)的電力供應(yīng)單元的電路,
圖4示出了如在圖1中但是用于正輸出的電路,
圖5示出了使用繞組材料作為分流器的電路,
圖6示出了使用附加分流器用于相同輸出的電路,
圖7示出了使用附加分流器用于其它輸出的電路,
圖8示出了通過具有通道和測量接觸點(diǎn)的電力供應(yīng)單元的外殼的截面。
具體實(shí)施方式
在圖1中示出根據(jù)本發(fā)明的電力供應(yīng)單元。它包括變壓器的次級(jí)繞組2,也圖示了變壓器的初級(jí)繞組1。次級(jí)繞組2連接到整流器3,其為兩個(gè)輸出4,5供應(yīng)電壓。輸出電容器24在輸出4,5處提供輸出電壓,例如輸出4,5可以配置為端子。輸出4處的電壓在該情況下為0v,在輸出5處電壓為+24v。在該情況下,24v的輸出電壓充當(dāng)用于電氣系統(tǒng)的控制電壓。
根據(jù)本發(fā)明,圖1的電路因而包括分流器6,其直接地布置在輸出4的上游——即在其之間沒有另外的組件——可選地,布置在到輸出電容器24的線纜的上游。分流器6處的電壓降通過電流控制器分抽,電流控制器在該情況下充當(dāng)電流限制單元15,以便遞送用于在超出預(yù)限定的限制電流時(shí)限制控制初級(jí)電路晶體管的脈沖寬度調(diào)制器(pwm調(diào)制器)處的輸出電流的信號(hào),這因此減少了晶體管的脈沖寬度。
分流器6在該情況下布置在輸出電路的負(fù)分支中,其通往負(fù)輸出4。在該情況下,包括兩個(gè)電阻器10,11的分壓器與分流器6并聯(lián)地連接,其中第一測量接觸點(diǎn)8提供在兩個(gè)電阻器10,11之間。在分流器6和測量接觸點(diǎn)8之間沒有提供放大器組件。第二測量接觸點(diǎn)9由輸出4形成。在可替換布置中,在測量接觸點(diǎn)8與兩個(gè)電阻器10和11的連接點(diǎn)之間連接另外的電阻器(未示出)以便調(diào)節(jié)可以通過萬用表在電流測量模式中檢測的測量電流。
圖2中的電路原理上與圖1中的電路相同,但是在圖2中沒有提供分壓器,而是在分流器6和第一測量接觸點(diǎn)8之間提供僅一個(gè)保護(hù)電阻器7。分流器6上游的電壓經(jīng)由保護(hù)電阻器7分抽,并且分流器6下游的電壓經(jīng)由輸出4處的第二測量接觸點(diǎn)9分抽。等同地,朝向第二測量接觸點(diǎn)9的電流可以經(jīng)由保護(hù)電阻器7限定,使得與電力供應(yīng)的輸出電流成比例的測量電流可以通過萬用表在電流測量模式中測量。分流器6可以附加地用于電流限制(這沒有在此處圖示),或者僅用于測量電壓和/或測量電流。
保護(hù)電阻器7有利地具有比分流器6明顯更高的歐姆電阻(例如,是分流器6的歐姆電阻的100倍或更多)并且除其它之外還具有保護(hù)電力供應(yīng)單元以防無意間影響電流限制的目的,這可能引起電力供應(yīng)單元的破壞或者無意間關(guān)機(jī)。在用戶錯(cuò)誤的情況下,或許可能的是,將萬用表調(diào)節(jié)至電流測量而不是電壓測量,由此安裝在萬用表中的分流器與電力供應(yīng)單元中的分流器6并聯(lián)連接。
圖3與圖1的不同僅在于,分流器6通過較長的傳導(dǎo)部分(參照雙箭頭)而與輸出4分離,該傳導(dǎo)部分可能由于由此引起的電壓降而使測量電壓有誤。因此在圖3中,第二測量接觸點(diǎn)9沒有提供在輸出4處,而是在分壓器的電阻器11的下游。第一測量接觸點(diǎn)8位于電阻器10和電阻器11之間。因而,電阻器11處的電壓降得以測量,其中電阻器11尺寸設(shè)計(jì)成使得電壓降對應(yīng)于輸出電流的十進(jìn)制分?jǐn)?shù)。
可替換地,分壓器可以尺寸設(shè)計(jì)成使得萬用表測量兩個(gè)測量接觸點(diǎn)8,9之間的對應(yīng)電流,其還與電力供應(yīng)的輸出電流成比例。在最簡單的情況下,可以使用圖3的電路,其中電阻器11不是必要的。輸出電流和測量電流之間的變換因子的調(diào)節(jié)可以排他性地通過電阻器10的尺寸設(shè)計(jì)而發(fā)生。
圖4示出了如圖1中的電路,但是此處分流器6布置在通往正輸出5的輸出電路的正分支中。相應(yīng)地,第二測量接觸點(diǎn)9可以在此通過正輸出5形成。分流器6在該情況下可以附加地用于電流限制(這沒有在此處圖示),或者僅用于測量電壓。等同地,測量電流可以可替換地通過由萬用表測量的從測量接觸點(diǎn)8流到測量接觸點(diǎn)9的電流而在此處使用。在該情況下,電阻器11不是必要的。
圖5示出了通過使用繞組材料12作為分流器的電路,該分流器在繼而位于輸出4,5之間的操作電容器25與整流器3之間布置于輸出電路的負(fù)分支中。對于繞組材料12,rc構(gòu)件(其包括電阻器13和電容器14)并聯(lián)連接。在圖1中公開的分壓器在電阻器13和電容器14之間分支開,并且在繞組材料12(在rc構(gòu)件的下游)和輸出4之間再次通到負(fù)輸出電路中。第一測量接觸點(diǎn)8位于分壓器的電阻器11和電阻器10之間。再次,負(fù)輸出4充當(dāng)?shù)诙y量接觸點(diǎn)9。
此處再次可能的是,通過借助于電阻器10和電流測量模式中的萬用表而實(shí)施的分抽,從應(yīng)用于電容器14的電壓傳導(dǎo)并且評估從測量接觸點(diǎn)8到輸出點(diǎn)4的測量電流。在最簡單的情況下,電阻器11可以省略。通過借助于rc構(gòu)件的繞組材料12上的電壓降的積分,所述rc構(gòu)件已經(jīng)具有非常高的歐姆電阻。相應(yīng)地,必須通過測量電流的解耦合而假設(shè)基本上更低的值,使得rc構(gòu)件經(jīng)受盡可能少的負(fù)載,由此信號(hào)將失真。
然而在圖5中,測量電壓也可以經(jīng)由提供在電阻器13和電容器14之間的第一測量接觸點(diǎn)8而直接地通過省去分壓器而分抽,并且從電力供應(yīng)單元傳遞出去。
根據(jù)圖6的電路示出了甚至在用于電流限制單元15的分流器17存在的情況下,可以簡單地提供適當(dāng)?shù)母郊臃至髌?以用于測量從其確定輸出電流的測量電壓。
在相同分支中(在該情況下為來自次級(jí)繞組2的輸出電路的負(fù)分支),最初提供分流器17以用于電流限制單元15并且然后簡單地提供分流器6以用于對測量電壓進(jìn)行測量。在分流器6和負(fù)輸出4之間提供到電壓調(diào)控器16的另外的分支。由于原本沒有組件存在于分流器6和輸出4之間,所以該分支能夠充當(dāng)?shù)诙y量接觸點(diǎn)9。第一測量接觸點(diǎn)8提供在分流器6的上游。繼而,借助于單獨(dú)的電阻器,分流器6處的電壓降也可以在此處變換為成比例的測量電流,其由萬用表在測量接觸點(diǎn)9處測量。
在現(xiàn)有技術(shù)中,在定時(shí)電力供應(yīng)中,電壓調(diào)控器16測量輸出電壓并且比較該輸出電壓與參考電壓。在該情況下,一般地,運(yùn)算放大器被用作比較器,其設(shè)計(jì)有作為調(diào)控器的適當(dāng)反饋。由調(diào)控器產(chǎn)生從參考電壓的偏離,并且輸出電壓的圖示為控制信號(hào),其受(一般地初級(jí))切換晶體管的占空比影響。在該情況下的常規(guī)實(shí)施例是通過脈沖寬度調(diào)制(pwm)的激活信號(hào)的生成發(fā)生在初級(jí)側(cè)上。pwm信號(hào)繼而顯著地受電壓調(diào)控器16的控制信號(hào)影響。然而,由于電壓調(diào)控器16位于次級(jí)側(cè)上,所以必要的是利用絕緣信號(hào)傳送路徑來克服潛在屏障。在該情況下,具有傳送二極管20(一般地為紅外led)和接收晶體管的光電耦合器19已經(jīng)證實(shí)是方便的。傳送二極管20在該情況下通過輸出電壓調(diào)控器16的控制信號(hào)來激活并且在該情況下以其傳導(dǎo)率控制初級(jí)側(cè)上的光學(xué)敏感晶體管。借助于光電耦合器19中的光學(xué)敏感晶體管的可變傳導(dǎo)率,占空比(pwm)信號(hào)得以更改,由此初級(jí)切換晶體管的接通時(shí)段得以更改,所述切換晶體管在接通時(shí)間期間將變壓器的初級(jí)繞組1直接連接到初級(jí)中間電路電容器。
如果除電壓調(diào)控器16之外還提供位于次級(jí)側(cè)上的另外的電流調(diào)控器15,則該另外的電流調(diào)控器還比較對應(yīng)于輸出電流——也就是說,來自分流器6——的信號(hào)與參考。由于該電流調(diào)控器15一般地還設(shè)計(jì)為具有反饋的運(yùn)算放大器,所以信號(hào)可以在控制輸出處流出,該輸出在其超出由參考設(shè)定的限制值時(shí)明顯變化。一般地,該信號(hào)在or電路中連接到光電耦合器19的傳送二極管20,并且也就是說,使得彼此分離的兩個(gè)調(diào)控器15,16能夠激活傳送二極管20(如果輸出電壓或者輸出電流超出相應(yīng)限制值的話)。如果電路以這樣的方式設(shè)計(jì),則當(dāng)通過兩個(gè)控制信號(hào)之一激活傳送二極管20時(shí),光學(xué)敏感晶體管的傳導(dǎo)率增大。晶體管方便地連接到pwm調(diào)控器使得在該情況下接通時(shí)間減少,并且作為結(jié)果,輸出電壓和輸出電流減小。
圖7示出了圖6的電路的變形,其中附加分流器6布置在輸出電路的正分支中,并且也就是說還在去往電壓調(diào)控器16的分支的上游,然而其中沒有另外的組件提供在分流器6和正輸出5之間。在圖7中,第一測量接觸點(diǎn)8直接提供在分流器6的上游,第二測量接觸點(diǎn)9是正輸出5。然而,或許還可想到的是,在圖7中,分流器17和電流限制單元15還布置在正分支中。
圖8在左下部示出了通過電力供應(yīng)單元的外殼23的截面,電力供應(yīng)單元作為示例而被示出到右邊。電力供應(yīng)單元的各個(gè)導(dǎo)體和組件提供在印刷電路板22上,其中在該情況下僅一個(gè)第一測量接觸點(diǎn)8(例如,鍍錫表面)示出在印刷電路板上。由外殼形成的通道21從外殼23中的開口18通到內(nèi)部中,該通道21終止在距測量接觸點(diǎn)8的某一距離處。在該情況下,通道21的直徑近似對應(yīng)于測量接觸點(diǎn)8的直徑。電壓或電流測量設(shè)備(萬用表27)的測試點(diǎn)26可以通過該通道21插入并且因而測量接觸點(diǎn)8可以被接觸,而測試點(diǎn)26沒有轉(zhuǎn)移到印刷電路板22的其它區(qū)中。這樣的通道21可以被提供以用于圖1-7的測量接觸點(diǎn)8并且用于圖3的測量接觸點(diǎn)9。
萬用表27的其它電氣線纜連接到電力供應(yīng)單元的0v端子,其由箭頭以及“0v”示出。用于將測量電壓變換成輸出電流的變換因子打印在電力供應(yīng)單元上:“電流監(jiān)控器20mv=1a”。
在原理上,根據(jù)本發(fā)明的電力供應(yīng)單元還能夠用于除用于提供控制電壓之外的目的。
參考標(biāo)記列表:
1變壓器的初級(jí)繞組
2變壓器的次級(jí)繞組
3整流器
4輸出
5輸出
6分流器
7保護(hù)電阻器
8第一測量接觸點(diǎn)
9第二測量接觸點(diǎn)
10分壓器的電阻器
11分壓器的電阻器
12繞組材料
13rc構(gòu)件(濾波器)的電阻器
14rc構(gòu)件(濾波器)的電阻器
15電流限制單元(電流調(diào)控器)
16電壓調(diào)控器
17用于電流調(diào)控器15的分流器
18外殼中的開口
19光電耦合器
20傳送二極管
21通道
22印刷電路板
23外殼
24輸出電容器
25操作電容器
26測試點(diǎn)
27萬用表。