專利名稱：提高模擬電流輸出的可用性和冗余的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于提高模擬電流輸出的可用性和冗余的方法，以及可用 性和冗余得到提高的模擬電流輸出裝置。
背景技術：
這種方法或這種模擬電流輸出用于所有需要或期望較高可用性的組件，如 對于自動化技術中的組件就通常是這種情況。目前典型地通過并聯(lián)兩個輸出端來實現(xiàn)一個組件的冗余。在此一個輸出端 的行為在直到識別出該第 一輸出端的故障之前實際上是被動的。此后轉換到冗 余的第二輸出端。另一個變形在于分別用一半電流永久接通兩個輸出端，并在 提高無損的輸出端上的電流的同時斷開出現(xiàn)故障的輸出端。發(fā)明內容本發(fā)明要解決的技術問題是，改善模擬電流輸出的可用性并另外還改善模 擬電流輸出的冗余特性。該技術問題是通過一種用于提高模擬電流輸出的可用性和冗余的方法來 解決的，其中，_激活地接入第 一 電流源集合用以產(chǎn)生輸出電流，-在該第 一集合中周期性地每次檢查一個電流源是否出現(xiàn)功能障礙，而其 它電流源以相同的凄t量產(chǎn)生部分輸出電流，_在確定功能障礙時斷開相應的電流源并將其從第 一集合中去掉。 該技術問題還通過一種模擬電流輸出裝置來解決。按照本發(fā)明，將輸出電流的產(chǎn)生按照相同的數(shù)量分配到多個電流源上，這 些電流源與另 一個其它的電流源一起形成第 一集合，由此可以周期性地檢查每 一個電流源是否出現(xiàn)功能障礙，而不會因此影響輸出電流。在出現(xiàn)故障工作時， 例如一個電流源出現(xiàn)故障，通過將所述產(chǎn)生分配到多個電流源而有利地使得輸 出電流不會完全斷掉。通過周期性地檢查電流源，可以快速地從第一集合中去 掉功能障礙的電流源，而剩余的電流源可以繼續(xù)提供完全的輸出電流，而不會 由于提高了能量輸出而被施加更強的負載。因此實際上不存在故障識別時間和 轉換時間，并因此存在不中斷的連續(xù)電流。在優(yōu)選的實施方式中，將第二電流源集合保持在非活躍狀態(tài)下，并在從第 一集合中去掉一個電流源時激活地接入一個來自第二集合的電流源，并將其分 配給第一集合。根據(jù)非活躍(即額外的)電流源的數(shù)量，可以精細地任意調節(jié) 可用性和冗余。在另一優(yōu)選實施方式中，在第二集合中周期性地每次檢查一個電流源是否 出現(xiàn)功能障礙。由此在接入一個電流源時就已經(jīng)可以確保該電流源是工作正常 的。在另一優(yōu)選實施方式中，直接在斷開功能障礙的電流源之后檢查從第二集 合中激活地接入并且分配給第 一集合的電流源。根據(jù)檢查一個電流源的周期步 長的長度，這可以在周期步長的長度基本上等于檢查所需要的持續(xù)時間時在斷 開之后的步驟中進行，或者可以在周期步長至少是檢查所需時間的兩倍時還在 與斷路相同的步驟中進行。由此在任何情況下都保證，分配給第一集合并激活 地接入的電流源是高性能的。在另一優(yōu)選的實施方式中，為了控制所述流程采用可編程的電路。所述控制在此由控制器和特殊運行控制器如ASIC (特定用途集成電路)或FPGA (場 可編程門陣列)實現(xiàn)。在另一優(yōu)選實施方式中，模擬電流輸出實施為集成電路。在這種情況下， 例如芯片上運行的控制器可以一起集成地和級聯(lián)地實現(xiàn)，由此相對于外部控制 器改善了可用性。對于級聯(lián)可能性來說，另外還可以冗余地實施該控制器，這 進一步提高了可靠性。在另一優(yōu)選實施方式中，除了第一控制裝置之外還冗余地設置第二控制裝 置。由此進一步提高了模擬電流輸出的可用性。在另一優(yōu)選的實施方式中，在可調數(shù)量的功能障礙的電流源之后輸出報警 信號。對于只存在只有一個冗余電流源的第一集合的情況，將該可調數(shù)量簡單 地選擇為1。如果相反該實施方式還具有其它電流源組成的第二集合，則例如 這樣選擇該數(shù)量，使得報警足夠早地進行，由此可以在下次維護時更換組件。


下面借助圖中示出的實施例詳細描述和解釋本發(fā)明。 圖1示出本發(fā)明的模擬電流輸出裝置。
具體實施方式
圖1以簡化圖示出本發(fā)明的模擬電流輸出裝置，其例如具有8個電流源IS 1_ IS8 ，其中只示出重要的部件而且只示出正電流源IS 1-IS8。每個電流源IS 1-IS8 都提供1/4的輸出電流Iout。如圖所示，存在4個相互銜接的電流源IS1-IS4, 并向lout提供單個電流源4倍的電流值。此外電流源IS5是活躍的，但是對總 電流Iout沒有貢獻。電流源IS1-IS5形成第一電流源集合，它們?yōu)榱水a(chǎn)生輸出 電流lout而被激活地連接，即開關SW11 - SW15閉合。電流源IS6-IS8形成第 二電流源集合，它們保持在非活躍狀態(tài)，即開關SW16-SW18是斷開的。按照 本發(fā)明，5個激活的電流源IS1-IS5通過相應的邏輯電路如下所示地借助轉換開 關SW1 - SW5周期地連接到電流輸出端lout:分別有4個電流源(在圖中是 IS1-IS4 )連接到Iout， 一個電流源IS5連接到電阻Rv。對于與Rv連接的電流 源IS5，借助Rv、基準源IR和故障放大器EA執(zhí)行額定值實際值比較。由此在 一個周期內一次性檢查所有活躍的電流源IS1-IS5，并通過故障輸出端Err將該 結果提供給分析電路。如果識別出故障，則可以立即通過相應的開關(例如 SW15)立即斷開故障的、即功能障礙的電流源(如IS5),并借助SW16接入 一個到目前為止非活躍的電流源，例如IS6。然后優(yōu)選的，首先檢測新接入的 電流源IS6的功能，接著在斷開故障電流源和計入所接入的電流源IS6的情況 下繼續(xù)執(zhí)行用于檢查功能障礙的循環(huán)。對于對一個電流源IS5的功能檢查只耗 費為運行激活的電流源IS1 -IS4而設置的時間、即一個周期步長的一半的情況， 來自第二集合并且現(xiàn)在被激活地接入并分配給第一集合的電流源如IS6,可以也在確定電流源IS5有故障的周期步長中對對其進行測試。因此實際上不存在 故障識別時間和轉換時間，因此存在不中斷的連續(xù)電流。根據(jù)非活躍電流源 IS6-IS8的數(shù)量可以精細地任意調節(jié)可用性和冗余。在此整個流程的控制可以由 控制器和特殊運行控制器如ASIC (特定用途集成電路)或FPGA (場可編程 門陣列)進行。如果模擬電流輸出實施為集成電路，則例如可以一起集成該流 程控制裝置?？偟膩碚f，本發(fā)明涉及一種用于提高模擬電流輸出的可用性和冗余的方
法，以及可用性和冗余得到提高的模擬電流輸出裝置。為了改善可用性以及冗 余，建議激活地接入第一電流源集合用以產(chǎn)生輸出電流，在該第一集合中周期 性地檢查每一個電流源是否出現(xiàn)功能障礙，而其它電流源以相同的數(shù)量產(chǎn)生部 分輸出電流，在確定功能障礙時斷開相應的電流源并將其從第 一集合中去掉。 在出現(xiàn)功能故障時，例如一個電流源出現(xiàn)故障，通過將所述產(chǎn)生分配到多個電 流源而有利地使得輸出電流不會完全斷掉。通過周期性地檢查電流源，可以快 速地從第 一 集合中去掉功能障礙的電流源，其中剩余的電流源可以繼續(xù)提供完 全的輸出電流，而不會由于提高了能量輸出而被施加更強的負載。因此實際上 不存在故障識別時間和轉換時間，并因此存在不中斷的連續(xù)電流。
權利要求
1.一種用于提高模擬電流輸出的可用性和冗余的方法，其中，激活地接入第一電流源集合(IS1-IS5)用以產(chǎn)生輸出電流(Iout)，在該第一集合(IS1-IS5)中周期性地每次檢查一個電流源(IS5)是否出現(xiàn)功能障礙，而各其它電流源(IS1-IS4)以相同的數(shù)量產(chǎn)生部分輸出電流(Iout)，在確定功能障礙時斷開相應的電流源并將其從該第一集合中去掉。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，將第二電流源集合(IS6-IS8)保 持在非活躍的狀態(tài)下，并在從第一集合(IS1 - IS5)中去掉一個電流源時激活 地接入一個來自第二集合(IS6-IS8)的電流源，并將其分配給第一集合。
3. 才艮據(jù)權利要求2所述的方法，其中，在所述第二集合(IS6-IS8)中周 期性地每次檢查一個電流源是否出現(xiàn)功能障礙。
4. 根據(jù)權利要求2或3所述的方法，其中，直接在斷開功能障礙的電流 源之后檢查從第二集合中激活地接入并且分配給第一集合的電流源。
5. 根據(jù)上述權利要求之一所述的方法，其中，為了控制所述流程采用可 編程電if各。
6. 根據(jù)上述權利要求之一所述的方法，其中，所述模擬電流輸出實施為 集成電路。
7. 根據(jù)上述權利要求之一所述的方法，其中，在可調數(shù)量的功能障礙的 電流源之后輸出報警信號。
8. —種模擬電流輸出裝置，具有用以產(chǎn)生輸出電流(lout)的第一電流源 集合(IS1-IS5),用于在該第一集合(IS1-IS5)中周期性地每次檢查一個電 流源(IS5)是否出現(xiàn)功能障礙的裝置，用于連接電流源(IS1-IS5)以通過各 相應的其它電流源(IS1 -IS4)以相同的數(shù)量產(chǎn)生部分輸出電流(Iout)的裝置， 用于斷開功能障礙的電流源并將其從第一集合(IS1-IS5)中去掉的裝置，以 及具有用于控制以上所述裝置的第 一控制器。
9. 根據(jù)權利要求8所述的模擬電流輸出裝置，其中，具有在非活躍狀態(tài) 下的第二電流源集合(IS6-IS8)，以及具有用于在從第一集合(IS1-IS5)中 去掉一個電流源時向第一集合分配一個第二集合(IS6-IS8)中的電流源的裝 置。
10. 根據(jù)權利要求9所述的模擬電流輸出裝置，其中，具有用于在所述第二集合(IS6-IS8)中周期性地每次檢查一個電流源是否出現(xiàn)功能障礙的裝置。
11. 根據(jù)權利要求8至10中任一項所述的模擬電流輸出裝置，其中，所 述第一控制器實施為可編程電路。
12. 根據(jù)權利要求8至11中任一項所述的模擬電流輸出裝置，其中，該 模擬電流輸出裝置實施為集成電路。
13. 根據(jù)權利要求8至12中任一項所述的模擬電流輸出裝置，其中，除 了第 一控制器之外還冗余地設置第二控制器。
14. 根據(jù)權利要求8至13中任一項所述的模擬電流輸出裝置，其中，具 有用于在可調數(shù)量的功能障礙的電流源之后輸出報警信號的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及提高模擬電流輸出的可用性和冗余的方法，和提高了可用性和冗余的模擬電流輸出裝置。為了改善可用性和冗余，激活地接通第一電流源集合以產(chǎn)生輸出電流，在第一集合中周期性地檢查每一個電流源是否出現(xiàn)功能障礙，其它電流源以相同的數(shù)量產(chǎn)生部分輸出電流，在確定功能障礙時斷開相應的電流源并將其從第一集合中去掉。在出現(xiàn)故障時，如一個電流源出現(xiàn)故障，通過將產(chǎn)生分配到多個電流源而使輸出電流不會完全斷掉。通過周期性地檢查電流源，可以快速地從第一集合中去掉功能障礙的電流源，其余電流源繼續(xù)提供完全的輸出電流，而不會由于提高了能量輸出而被施加更強的負載。因此實際上沒有故障識別時間和轉換時間，因此存在不中斷的連續(xù)電流。
文檔編號H03L5/00GK101150315SQ20071016181
公開日2008年3月26日 申請日期2007年9月24日 優(yōu)先權日2006年9月22日
發(fā)明者迪特馬·施瓦貝 申請人:西門子公司