專利名稱：用于供電的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明首先涉及一種用于向樓宇系統(tǒng)工程的總線供電的方法，該總線尤其可以是歐洲安裝總線協(xié)會(即EIBA)的EIB總線，用于為用戶設(shè)備的輔助電路(Bordnetz)輸送電能并傳輸數(shù)據(jù)脈沖。為了提高傳輸能力對每個數(shù)據(jù)脈沖產(chǎn)生一個補(bǔ)償脈沖。
樓宇系統(tǒng)工程總線通常由一個帶有兩根導(dǎo)線的線路系統(tǒng)組成，為了避免干擾將兩根導(dǎo)線扭絞在一起。
為了連接用戶設(shè)備使用總線耦合器，該耦合器通常帶有變壓器用來作為信息和電能的分選器。專利文獻(xiàn)WO98/04027還建議使用單獨的無變壓器的總線耦合器。在這種無變壓器的總線耦合器里模擬帶有變壓器的總線耦合器特性。因為省去了用于安裝變壓器的空間，這種電路可以做得更小。由總線得到為總線耦合器的輔助電路供電的電能，有待與用戶電子系統(tǒng)相連的一些裝置所需的電能也從該總線上獲取。即在此需要用于補(bǔ)償脈沖的電流和用于輔助電路的電流。
本發(fā)明的目的在于，開發(fā)一種用于向樓宇系統(tǒng)工程總線供電的方法和裝置，這種方法和裝置在滿足所需用電的同時特別能節(jié)省電能。
上述目的首先通過權(quán)利要求1所述的方法來實現(xiàn)。為了產(chǎn)生補(bǔ)償脈沖由基本電流形成補(bǔ)償電流，其中基本電流適合于滿足用戶設(shè)備和可連接在用戶設(shè)備上的用戶電子系統(tǒng)的一般電力需求?；倦娏靼凑沼脩綦娮酉到y(tǒng)的需求規(guī)模輸送給用戶電子系統(tǒng)，而當(dāng)用戶電子系統(tǒng)需求部分電流時則通過基準(zhǔn)電位分流。當(dāng)用戶電子系統(tǒng)的電流需求超出基本電流時，由附加電流滿足電流需求，其中為了避免由用戶電子系統(tǒng)固有電容造成的耗電量加大，在起動階段將附加電流調(diào)整到小于起動期間的最大許用電流減去基本電流的差值。起動以后附加電流加大，并一直加大到與起動階段相連的運行階段的最大許用電流?？梢哉f基本電流在用戶電子系統(tǒng)與供電裝置之間還部分地往復(fù)接通，其中基本電流也構(gòu)成補(bǔ)償電流。即基本電流至少形成補(bǔ)償電流并且除了滿足總線耦合器電路裝置的電能需求以外還滿足用戶電子系統(tǒng)的電能需求。
如權(quán)利要求2所述的用于實現(xiàn)這種方法的具有優(yōu)點的供電裝置基本上構(gòu)造如下在一個用于產(chǎn)生基本電流的電源里形成補(bǔ)償電流，以產(chǎn)生補(bǔ)償脈沖。該電源向一個連接到基準(zhǔn)電位的基本電容供電。該電源與該基本電容連接在兩條總線導(dǎo)線之間，其中的一條總線導(dǎo)線在此構(gòu)成基準(zhǔn)電位。該基本電容可以為用戶電子系統(tǒng)建立或提供輔助電路電壓(Bordnetzspannung)。一個接到基準(zhǔn)電位的分流調(diào)節(jié)器與該基本電容并聯(lián)，為了保持用戶電子系統(tǒng)的輔助電路電壓，該分流調(diào)節(jié)器可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。在分流調(diào)節(jié)器上施加有相應(yīng)的一個比較電壓。一個縱向調(diào)節(jié)器通過其輸出端連接在分流調(diào)節(jié)器的用戶電子系統(tǒng)輔助電路電壓電平上，該縱向調(diào)節(jié)器的比較電壓小于分流調(diào)節(jié)器的比較電壓。縱向調(diào)節(jié)器的輸入端通過一個附加電容與基準(zhǔn)電位相連接，一個受到調(diào)節(jié)的附加電源為了保持正常的工作電壓向附加電容供電，該附加電容相對于基準(zhǔn)電位的電壓受到一個監(jiān)控裝置的監(jiān)控，該監(jiān)控裝置作用于所述附加電源的調(diào)節(jié)裝置。附加電源在起動階段過后用于滿足用戶電子系統(tǒng)增大的電流需求。在用戶電子系統(tǒng)這方看來，該縱向調(diào)節(jié)器也起到如同一個附加電源的作用，即用于保持基本電容上的電壓。這類裝置可以在一個集成開關(guān)電路即IC里實現(xiàn)。
在附加電源的電流路徑上設(shè)置一個電流傳感器是有利的，傳感器的輸出端與附加電源的調(diào)節(jié)裝置的接線端子連接，其中在附加電源的接線端子上連接一個補(bǔ)償裝置和一個存儲裝置。這些裝置為此設(shè)計成，能夠存儲所測得的附加電流值并在電壓經(jīng)擾動被還原時通過調(diào)節(jié)裝置將附加電流調(diào)節(jié)到預(yù)先測得的附加電流值。由此在電壓擾動過后又快速達(dá)到以前的工作狀態(tài)。
比較有利地是這樣來設(shè)計附加電源的調(diào)節(jié)裝置，即，使電流變化速度限定在小于或等于0.5mA/ms。由此可靠地保證，即使在存在很多總線耦合器的情況下總線端也不會被過大加載。
如果縱向調(diào)節(jié)器在起動階段被切斷，則用戶電子系統(tǒng)在起動階段只能使用基本電流。
所述集成電路可以是一種用于雙絞線(英文為twisted pair)的所謂UARP類型的集成電路，即TPUARP類型的集成電路。
按照一個簡單的實施例，該縱向調(diào)節(jié)器可以在其輸入端具有一個在其電流閥控制下的開關(guān)，當(dāng)(用于附加電源調(diào)節(jié)裝置的電壓監(jiān)控裝置上的電壓)達(dá)到一個表征起動階段結(jié)束的特有電壓時，該電壓監(jiān)控裝置作用于該開關(guān)，使之轉(zhuǎn)換到接通狀態(tài)。
現(xiàn)在根據(jù)附圖
粗略示出的實施例詳細(xì)描述本發(fā)明一個總線耦合器包含或包括一個為總線耦合器其它電子器件供電并為用戶電子系統(tǒng)2供電的集成電路1。集成電路1通過總線導(dǎo)線3，4連接在一個總線系統(tǒng)上。一個用于產(chǎn)生基本電流的電源5受到調(diào)節(jié)裝置6的調(diào)節(jié)，以形成一個用于補(bǔ)償脈沖的補(bǔ)償電流?；倦娫?與一個基本電容7連接，該電容的另一端與總線導(dǎo)線4連接。在實施例中，這根總線導(dǎo)線以負(fù)的總線電位VB-作為基準(zhǔn)電位。該基本電容7可以為用戶電子系統(tǒng)2提供工作電壓。亦即可以在VCC電位點8與基準(zhǔn)電位之間建立用戶電壓?；倦娫?在其另一端與另一帶有正的總線電壓VB+的總線導(dǎo)線3連接。基本電容7并聯(lián)有一個分流調(diào)節(jié)器10，在調(diào)節(jié)器上例如施加有一個5.05V的比較電壓11。具有一個比較電壓13的縱向調(diào)節(jié)器12以其輸出端連接在用戶電子系統(tǒng)2的輔助電路電壓VCC電平上?？v向調(diào)節(jié)器的輸入端與基準(zhǔn)電位之間連接有一個附加電容。被調(diào)節(jié)的附加電源15為保證用戶電子系統(tǒng)2有正常的工作電壓可向附加電容14供電。附加電容14上的電壓受到一個監(jiān)控裝置16的控制，該監(jiān)控裝置作用于附加電源15的調(diào)節(jié)裝置17。比較有利的是，縱向調(diào)節(jié)器12的比較電壓13稍小于分流調(diào)節(jié)器10的比較電壓11，以保證穩(wěn)定地運行。
分流調(diào)節(jié)器10具有一個可控電流閥18，縱向調(diào)節(jié)器則具有另一個可控電流閥19。如果分流調(diào)節(jié)器的比較電壓調(diào)整到5.05V，則縱向調(diào)節(jié)器12的比較電壓13在本實施例中可以為5V。
基本電源5的調(diào)節(jié)裝置6可以提供例如3mA的基本電流。在VCC電位點8上例如可以提供5V±5％?？偩€導(dǎo)線3和4之間的總線電壓例如可以在一個20至30V的工作范圍內(nèi)。
附加電源15的調(diào)節(jié)裝置17例如可以在起動范圍里將附加電源的電流限定在6mA而之后限定在13mA。比較有利的是，通常這樣設(shè)計調(diào)節(jié)裝置，即，將電流變化速度限定在小于或等于0.5mA/ms。
在本實施例中，縱向調(diào)節(jié)器12在其輸入端具有一個受其電流閥19控制的開關(guān)20。當(dāng)開關(guān)20打開時縱向調(diào)節(jié)器被切斷。比較有利的是開關(guān)20只是在附加電源15的起動階段結(jié)束以后才閉合并由此接通縱向調(diào)節(jié)器12 。
比較有利的是在附加電源15的電流電路中設(shè)置電流傳感器21，其輸出端與附加電源15調(diào)節(jié)裝置17的接線端子22連接。為此調(diào)節(jié)裝置被設(shè)計成，能夠存儲在其接線端子22上接收的由電流傳感器21測得的電流值并在電壓擾動過后在還原電壓時通過調(diào)節(jié)裝置17將附加電流調(diào)節(jié)到預(yù)先測量過的附加電流值。
用于供電并形成補(bǔ)償電流的所述裝置這樣進(jìn)行供電當(dāng)集成電路1連接在總線導(dǎo)線3和4之間的總線電壓上的時候，基本電源5為基本電容7供電并在這里為用戶電子系統(tǒng)2建立工作電壓VCC?；倦娫?的電流可以這樣變化，從總線看去，該電流為補(bǔ)償電流。這個補(bǔ)償電流可以滿足用戶電子系統(tǒng)2的電流需求或者可以完全或部分地由并聯(lián)在基本電容7上的分流調(diào)節(jié)器10通過基準(zhǔn)電位9分流。在起動階段附加電源15對附加電容14充電，直至達(dá)到給定電壓。在起動階段，附加電源15的調(diào)節(jié)裝置17將電流調(diào)節(jié)為一個比起動階段過后更小的給定電流。當(dāng)控制裝置16確定附加電容14達(dá)到給定電壓的時候，縱向調(diào)節(jié)器12就開始起作用。縱向調(diào)節(jié)器12具有一個開關(guān)20，開關(guān)在附加電容14達(dá)到給定電壓以后接通，即轉(zhuǎn)變到導(dǎo)通狀態(tài)，這樣就可以得到特別明確的關(guān)系。縱向調(diào)節(jié)器12在其朝著分流調(diào)節(jié)器10的輸出端起到如同附加電源的作用，這個電源用于滿足用戶電子系統(tǒng)增大的電流需求并為基本電源5卸載。由此可以在基本電容7上保證用戶電子系統(tǒng)的輔助電路電壓VCC。
更為有利的是，在施加總線電壓的情況下最大耗電量限定在由基本電源5提供3mA而由附加電源15提供6mA，即限定在總共9mA，由此實現(xiàn)所謂的軟起動。在起動階段過后按照本實施例電流則限定在3mA＋13mA，即總共16mA。這些電流值在總線連接的瞬變狀態(tài)里實現(xiàn)。這樣在總體上就實現(xiàn)了對用戶電子系統(tǒng)電流需求的自動調(diào)整，而不會由于用戶電子系統(tǒng)的負(fù)載電流變化而干擾總線的數(shù)據(jù)變換。按照EIBA的規(guī)定在總線電壓發(fā)生擾動(中斷)的情況下，應(yīng)該保證在2ms之內(nèi)還能供電。上述供電方法和裝置很容易實現(xiàn)這一點。
在運行中分流調(diào)節(jié)器10的作用就如同一個可變電阻，其中3mA的耗電量表明沒有加大來自總線的耗電量。
附加電容的電壓對于起動可以調(diào)整到8.5V。一旦達(dá)到或超過這個電壓，則調(diào)節(jié)裝置17從較低的起動電流換接到較高的例如13mA的運行電流。軟起動僅在附加電容14上的電壓例如小于或等于6V時才開始?？v向調(diào)節(jié)器12的切斷需要一個輸入電壓，為控制住5V的VCC電壓，該輸入電壓應(yīng)比該5V的VCC電壓大1V，亦即為6V。通過限流使電流回落到起動階段時的值(例如6mA)，在附加電流大于6mA時，可以按0.5mA/ms的限流速率來進(jìn)行，以退出運行階段。對分流調(diào)節(jié)器10和縱向調(diào)節(jié)器12的電壓調(diào)節(jié)分別這樣來進(jìn)行，即，將分流調(diào)節(jié)器調(diào)整到一個比縱向調(diào)節(jié)器更高的電壓。通過這一措施實現(xiàn)自動地根據(jù)負(fù)載情況將電壓調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換到VCC。如果所連接的用戶電子系統(tǒng)所需電流大于例如3mA的基本電流，則分流調(diào)節(jié)器10可不再調(diào)節(jié)并截止電流。當(dāng)基本電流不足導(dǎo)致電壓VCC下降時，一旦電壓小于給定值，例如5V±一個偏差值，縱向調(diào)節(jié)器12就被激活并且將VCC調(diào)節(jié)到所期望的電壓，例如5V。所必需的附加電流從附加電源15或者說由附加電容14流出并經(jīng)過縱向調(diào)節(jié)器12流向用戶電子系統(tǒng)。
此外，當(dāng)在小于或等于給定的偏差時間例如2ms內(nèi)，總線上的電壓發(fā)生擾動時，附加電容14能起到保證向用戶電子系統(tǒng)供電的作用。當(dāng)電壓擾動過后附加電容14又通過附加電源15充電。此外附加電容14還可以補(bǔ)償由于負(fù)載快速變化引起的電流沖擊。
權(quán)利要求
1.一種用于向樓宇系統(tǒng)工程的總線(3，4)供電的方法，該總線尤其可以是EIBA總線，用于為用戶設(shè)備的輔助電路輸送電能并傳輸數(shù)據(jù)脈沖，其中對每個數(shù)據(jù)脈沖產(chǎn)生一個補(bǔ)償脈沖用以提高傳輸能力，其特征在于，為了產(chǎn)生補(bǔ)償脈沖形成一個由基本電流(來自5)構(gòu)成的補(bǔ)償電流，其中基本電流還適合于滿足用戶設(shè)備和可連接在該用戶設(shè)備上的用戶電子系統(tǒng)(2)的一般電力需求，在此，基本電流(來自5)按照用戶電子系統(tǒng)的需求規(guī)模輸送給用戶電子系統(tǒng)，當(dāng)用戶電子系統(tǒng)(2)需求部分電流時則通過基準(zhǔn)電位(9)分流，而當(dāng)用戶電子系統(tǒng)(2)的電流需求超出基本電流時，則由附加電流(來自15)來補(bǔ)充滿足電流需求，在此，為了避免由于用戶電子系統(tǒng)(2)造成的耗電量加大，在起動階段附加電流小于起動期間的最大許用電流減去基本電流的差值，而在起動階段結(jié)束以后，該附加電流一直增大到與起動階段相連的運行階段的最大許用電流。
2.一種用于實施如權(quán)利要求1所述方法的、用于向樓宇系統(tǒng)工程的總線(3，4)供電的裝置，該總線尤其是EIBA總線，用于為用戶設(shè)備輔助電路輸送電能并傳輸數(shù)據(jù)脈沖，其中對每個數(shù)據(jù)脈沖產(chǎn)生一個補(bǔ)償脈沖，以便通過減少系統(tǒng)振蕩衰減時間來提高傳輸能力，其特征在于，為了產(chǎn)生補(bǔ)償脈沖在一個用于產(chǎn)生基本電流的電源(5)里形成補(bǔ)償電流，該電源向一個連接到基準(zhǔn)電位(9)的基本電容(7)供電，在此，該電源連同基本電容連接在兩根總線導(dǎo)線(3，4)之間，其中的一根總線導(dǎo)線構(gòu)成基準(zhǔn)電位，在此，基本電容建立起用戶電子系統(tǒng)的輔助電路電壓，一個連接到基準(zhǔn)電位(9)的分流調(diào)節(jié)器(10)與該基本電容(7)并聯(lián)，分流調(diào)節(jié)器為保持用戶電子系統(tǒng)的輔助電路電壓而進(jìn)行調(diào)節(jié)，在該分流調(diào)節(jié)器里施加一相應(yīng)的比較電壓(11)，一個縱向調(diào)節(jié)器的輸出端連接在該分流調(diào)節(jié)器(10)的用戶電子系統(tǒng)輔助電路電壓(8)電平上，該縱向調(diào)節(jié)器的比較電壓(13)小于分流調(diào)節(jié)器(10)的比較電壓，其中，在該縱向調(diào)節(jié)器(12)的輸入端與基準(zhǔn)電位(9)之間連接有一個附加電容(14)，一個受到調(diào)節(jié)的附加電源(15)為保持供電電壓(8)給附加電容供電，為此，附加電容(14)相對于基準(zhǔn)電位(9)的電壓受到一個監(jiān)控裝置(16)的監(jiān)控，該監(jiān)控裝置作用于附加電源的調(diào)節(jié)裝置(17)。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，在附加電源(15)的電流路徑上設(shè)置一個傳感器(21)，其輸出端與附加電源的調(diào)節(jié)裝置(17)的接線端子(22)連接，其中在附加電源的接線端子上連接有一個補(bǔ)償和存儲裝置，該補(bǔ)償和存儲裝置設(shè)計成，能夠存儲所測得的附加電流值并在電壓經(jīng)過擾動被還原時通過所述調(diào)節(jié)裝置將附加電流調(diào)節(jié)到預(yù)先測得的附加電流值。
4.如權(quán)利要求2或3所述的裝置，其特征在于，附加電源(15)的調(diào)節(jié)裝置(17)設(shè)計成，能夠?qū)㈦娏髯兓乃俣认薅ㄔ谛∮诨虻扔?.5mA/mS。
5.如權(quán)利要求2至4中任一項所述的裝置，其特征在于，所述縱向調(diào)節(jié)器(12)在起動階段被切斷。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述縱向調(diào)節(jié)器(12)在其輸入端具有受其電流閥(19)控制的一個開關(guān)(20)，當(dāng)用于附加電源調(diào)節(jié)裝置的電壓監(jiān)控裝置發(fā)現(xiàn)附加電容(14)的電壓達(dá)到一個表征起動階段結(jié)束的特有電壓時就使開關(guān)轉(zhuǎn)換到接通狀態(tài)、即導(dǎo)通狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的裝置，其特征在于，用于實施如權(quán)利要求1所述方法的電路或用于實現(xiàn)如權(quán)利要求2至6中任一項所述供電的電路在一個集成電路(IC)里實現(xiàn)。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述集成電路為一種用于雙絞線(twistedpair)的所謂UARP類型的集成電路，即TPUARP類型的集成電路。
全文摘要
一種用于向樓宇系統(tǒng)工程的總線(3,4)供電的方法,該總線尤其可以是EIBA總線,用于為用戶設(shè)備的輔助電路輸送電能并傳輸數(shù)據(jù)脈沖,其中對每個數(shù)據(jù)脈沖產(chǎn)生一個補(bǔ)償脈沖用以提高傳輸能力,其特點在于,為了產(chǎn)生補(bǔ)償脈沖形成一個由基本電流(來自5)構(gòu)成的補(bǔ)償電流,其中基本電流還適合于滿足用戶設(shè)備和可連接在該用戶設(shè)備上的用戶電子系統(tǒng)(2)的一般電力需求,在此,基本電流(來自5)按照用戶電子系統(tǒng)的需求規(guī)模輸送給用戶電子系統(tǒng),當(dāng)用戶電子系統(tǒng)(2)需求部分電流時則通過基準(zhǔn)電位(9)分流,而當(dāng)用戶電子系統(tǒng)(2)的電流需求超出基本電流時,則由附加電流(來自15)來補(bǔ)充滿足電流需求,在此,為了避免由于用戶電子系統(tǒng)(2)造成的耗電量加大,在起動階段附加電流小于起動期間的最大許用電流減去基本電流的差值,而在起動階段結(jié)束以后,該附加電流一直增大到與起動階段相連的運行階段的最大許用電流。
文檔編號H02J13/00GK1337081SQ00802729
公開日2002年2月20日 申請日期2000年1月4日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月14日
發(fā)明者諾伯特·菲克特納, 迪特爾·芒茲 申請人:西門子公司