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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen AC/DC-Netzteil, insbesondere ein AC/DC-Schaltnetzteilsystem mit einer 10 MHz-Zeitbasis.
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Stand der Technik
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AC/DC-Netzteile sind nach ihren Arbeitsprinzipien und Designstrukturen in lineare AC/DC-Netzteile und schaltende AC/DC-Netzteile eingeteilt. Die Grundstruktur eines linearen AC/DC-Netzteils besteht aus einem linearen Verstärker mit dem ersten Quadranten als DC, den ersten und vierten Quadranten als AC und einem bipolaren DC-Netzteil. Wenn es sich um bidirektionalen Gleichstrom handelt, sind dies die ersten und zweiten Quadranten. Lineare Verstärker werden allgemein in A, B, AB usw. eingeteilt und nutzen die lineare Region der Netzkomponenten. Der Grundarbeitsquadrant des schaltenden AC/DC-Netzteils ist derselbe wie jener des linearen AC/DC-Netzteils mit der Ausnahme, dass der Verstärker mit einem D-Verstärker funktioniert. Der D-Verstärker als wechselnde Betriebsart weist den Vorteil einer hohen Effizienz auf. Dank der Weiterentwicklung des Breitband-Halbleiters (WBG) und der Popularität der Netzkomponenten Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) wurde der Schaltvorgang weiter verbessert. Der Hauptunterschied zwischen einem Linearverstärker und einem Schaltverstärker besteht darin, dass ersterer die lineare Region der Netzkomponenten nutzt, während letzterer lediglich einen einfachen Schaltvorgang darstellt. Da es sich beim Linearverstärker nicht um einen Schaltvorgang handelt, ist dieser völlig anders als jener aus mehreren Verstärkern zusammengesetzte Schaltverstärker.
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Da es sich bei dem Schaltverstärker um einen Schaltvorgang handelt, muss dieser in einem Frequenzverhältnis stehen, während die Netzkomponenten die Schaltfrequenz bestimmen. Beispielsweise liegt die Schaltfrequenz des Bipolartransistors mit isoliertem Gate (IGBT) meist unter 20 KHz. Die Schaltfrequenz des MOSFETs liegt bei etwa 30 KHz-100 KHz, während die Schaltfrequenz von SiC-MOSFETs mehr als 100 KHz beträgt. Es ist zu erkennen, dass die Unterschiede in den Arbeitsfrequenzen der oben genannten Komponenten auf die Eigenschaften des Materials selbst zurückzuführen sind. Aufgrund der begrenzten Arbeitsfrequenz der Netzkomponenten kann der phasenverschobene Ansatz zur Lösung der obengenannten Probleme gewählt werden. Außerdem muss im Schaltvorgang die Frequenz vorhanden sein. Werden mehrere Schaltverstärker parallel geschaltet, muss bei der Schaltfrequenz auf das Phasenverhältnis geachtet werden, um ein vollständiges Frequenz- und Zeitbereichsverhältnis herzustellen. Wenn die Schaltfrequenz synchronisiert werden kann, lässt sich die Filterung der elektromagnetischen Störungen (EMI) besser steuern. Wenn mehrere Schaltnetzteile mit demselben Potential arbeiten, haben die Synchronisation oder Frequenzvervielfachung und das entgegengesetzte Phasenverhältnis denselben Zweck. Bei mehreren parallel geschalteten Schaltnetzteilen nach einem Phasenversatz ist es notwendig, ein Phasenverhältnis aufzubauen. Offensichtlich wurden in der Vergangenheit für die Struktur des linearen Netzteils die Zeitbasis, der Zeitpunkt und die Phase nicht in die notwendigen Überlegungen einbezogen, wobei der schaltende Netzteil jedoch das Gegenteil ist. Zusätzlich zu der oben erwähnten phasenverschobenen Technologie zur Erhöhung der äquivalenten Arbeitsfrequenz sind noch folgende Vorteile vorhanden: 1. Niedrigere Frequenzen werden als Stromquelle mit einem Hochfrequenzeffekt vervielfacht. 2. Die Äquivalenzfrequenz ist hoch, wobei die anschließende Welligkeitsfrequenz ebenfalls ansteigt. 3. Die Reaktion ist schneller und die Stromdichte steigt. 4. Der pulsierende Strom wird auch für die vorherige Stufe reduziert, wodurch die Dauerhaftigkeit der vorherigen Stufe verbessert wird.
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Der AC/DC-Netzteil kann durch eine lineare Struktur oder eine Schaltstruktur erreicht werden. Gegebenenfalls kann es sich um eine Hybridstruktur handeln, die aus einer Schaltstruktur und einer Linienstruktur besteht. Kurz gesagt, alle Stromversorgungen, die den Schaltvorgang verwenden, müssen eine gemeinsame Zeitbasis verwenden, um ein Zeitverhältnis als Funktionen der Synchronisation, Frequenzvervielfachung, Gegenphase und Phasenverschiebung zu geben.
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Hinsichtlich der Zeitbasis funktioniert diese für alle analogen und digitalen Geräte, um die Vorgänge im Frequenz- oder Zeitbereich abzuwickeln. Beispielsweise benötigen Funksender und -empfänger, Hoch- und Niederfrequenz-Signalgeneratoren, Frequenzzähler, Spektrumanalysatoren, Oszilloskope, Leistungsanalysatoren und die oben genannten Schaltnetzteile eine Zeitbasis als Referenz. Wenn die Zeitbasis nicht aureichend genau funktioniert, ist dies eine Hauptquelle für „Jitter“. Die auf dem Markt erhältlichen Zeitbasisgeneratoren sind nach ihrer Genauigkeit - von niedrig bis hoch - Quarz, Oszillatoren (OSC), temperaturkompensierte Quarzoszillatoren (TCXO), temperaturkonstante Quarzoszillatoren (OCXO), Rubidium-Atomuhren usw. Selbst Satellitenpositionierungssysteme (GPS) können die Zeitbasis liefern, die von den oben genannten digitalen Geräten benötigt wird. Die vom Zeitbasisgenerator erzeugte Frequenz beträgt derzeit meist 10 MHz.
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Als Antwort auf den Testbedarf der Industrie für industrielle Großgeräte oder verschiedene Produkte wird ein Hochleistungs-Netzteilsystem benötigt. Wenn die Nachfrage nach großen Kapazitäten mit einem einzigen Netzteil erreicht wird, sind die Kosten zu hoch. Daher werden mehrere Stromversorgungen durch Phasenverschiebung parallel geschaltet, um den Bedarf an großer Kapazität und hoher Frequenz zu decken. Wenn mehrere Stromversorgungen parallel geschaltet sind und die Zeitbasen der Stromversorgungen nicht synchronisiert werden können, führt dies zu Fehlern in der Schaltfrequenz und damit zu elektromagnetischen Störungen und Resonanzen. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat sich daher aufgrund seiner langjährigen praktischen Erfahrungen mit der Lösung dieser Probleme befasst.
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Aufgabe der Erfindung
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Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines AC/DC-Schaltnetzteils mit einer 10 MHz-Zeitbasis, um die Zeitbasen mehrerer aneinander angeschlossenen AC/DC-Netzteile vollständig synchronisieren zu können und dadurch elektromagnetische Interferenzen zu eliminieren, die Ausgangswelligkeit zu reduzieren, die Frequenzfehler zwischen den Stromversorgungen zu eliminieren und eine hochwertige AC/DC-Stromquelle bereitzustellen.
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Um den obengenannten Zweck zu erreichen, wird mit der vorliegenden Erfindung ein schaltendes AC/DC-Netzteilsystem mit einer 10 MHz-Zeitbasis geschaffen, das aus einem Master, mindestens einem Slave und mindestens einem Anschlusskabel besteht. Der Master besteht aus einem Zeitbasisgenerator, einer Zeitbasisschaltung und einem Port. Der Zeitbasisgenerator ist für eine 10 MHz-Zeitbasis konfiguriert und an die Zeitbasisschaltung angeschlossen. Der Port ist mit dem Zeitbasisgenerator verbunden. Der Slave besteht ebenfalls aus einem Zeitbasisgenerator, einer Zeitbasisschaltung, einem Wählschalter und einem Port. Der Zeitbasisgenerator des Slaves ist so konfiguriert, dass dieser eine 10 MHz-Zeitbasis zur Verfügung stellt. Der Port ist mit dem Zeitbasisgenerator verbunden. Die Zeitbasisschaltung wird über den Wählschalter wahlweise mit dem Zeitbasisgenerator des Slaves oder dem Port des Slaves verbunden. Das Anschlusskabel wird an den Port des Masters und den Port des Slaves zum Anschließen des Masters und des Slaves angeschlossen.
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Wenn der Slave über das Anschlusskabel mit dem Master verbunden ist und der Wählschalter für den Anschluss an den Port geschaltet wird, wird die vom Zeitbasisgenerator des Masters erzeugte Zeitbasis über das Anschlusskabel in die Zeitbasisschaltung des Slaves eingespeist. Dabei wird der Zeitbasisgenerator des Masters mit der Zeitbasisschaltung des Masters und der Zeitbasisschaltung des Slaves verbunden, so dass der Slave und der Master über die synchronisierte Zeitbasis verfügen, um eine hochwertige AC/DC-Leistung mit niedriger Ausgangswelligkeit und geringem EMI-Rauschen zu erhalten.
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Figurenliste
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- 1 stellt ein Blockdiagramm nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar;
- 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Ports nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 3 zeigt eine schematische Ansicht eines Ports nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 4 stellt ein Blockdiagramm nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar;
- 5 stellt ein Blockdiagramm nach einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar;
- 6 zeigt eine schematische Ansicht eines Ports nach einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
- 7 stellt ein Blockdiagramm nach dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar.
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Wege zur Ausführung der Erfindung
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Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend lediglich anhand eines Beispiels mit Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen beschrieben.
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Die 1 zeigt, dass die vorliegende Erfindung ein AC/DC-Schaltnetzteilsystem mit einer 10 MHZ-Zeitbasis darstellt. Das System umfasst einen Master 10, mindestens einen Slave 20 und mindestens ein Anschlusskabel 30.
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Mit dem Master 10 wird wahlweise eine DC-Spannung eingespeist oder eine DCin eine AC-Spannung umgewandelt, um die AC/DC-Stromquelle mit Strom zu versorgen. Der Master 10 besteht aus einem Zeitbasisgenerator 11, einem Wählschalter 14, einer Zeitbasisschaltung 13 und einem Port 12.
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Der Zeitbasisgenerator 11 ist für eine 10 MHz-Zeitbasis konfiguriert. In dieser Ausführung ist der Zeitbasisgenerator 11 ein temperaturkompensierter Quarzoszillator.
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Der Wählschalter 14 ist ein Handschalter. Ein Ende des Wählschalters 14 ist mit einem ersten Kontakt 141 und einem zweiten Kontakt 142 versehen, während das andere Ende des Wählschalters 14 mit einem dritten Kontakt 143 versehen ist. Der dritte Kontakt 143 wird wahlweise mit dem ersten Kontakt 141 oder der dritte Kontakt 143 wird wahlweise mit dem zweiten Kontakt 142 verbunden, um einen Pfad zu bilden. Der erste Kontakt 141 ist mit dem Zeitbasisgenerator 11 verbunden. Der zweite Kontakt 142 wird an einen externen Port angeschlossen. Wenn der Wählschalter 14 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung keinen externen Anschluss am zweiten Kontakt 142 hat, wird der dritte Kontakt 143 wahlweise mit dem ersten Kontakt 141 verbunden.
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Die Zeitbasisschaltung 13 wird an den dritten Kontakt 143 des Wählschalters 14 angeschlossen, um die Zeitbasis des Zeitbasisgenerators 11 oder eine externe Zeitbasis zu empfangen und eine Frequenzteilung durchzuführen, so dass die gewünschte Frequenz für jeden elektronischen Bauteil oder jede Steuerschaltung zur Verfügung steht.
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Der Port 12 ist mit dem Wählschalter 14 verbunden. Im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht der Port 12 des Masters 10 aus einem Eingangsport 121 und einem Ausgangsport 122. Der Eingangsport 121 ist mit dem zweiten Kontakt 142 des Wählschalter 14 verbunden, während der Ausgangsport 122 mit dem dritten Kontakt 143 des Wählschalters 14 verbunden ist. Die 2 zeigt, dass der Eingangsport 121 und der Ausgangsport 122 als RJ45-Ports ausgelegt sein können. Dies ist jedoch lediglich ein Ausführungsbeispiel und stellt keine Einschränkung der Implementation der vorliegenden Erfindung dar. Der Eingangsport 121 und der Ausgangsport 122 können weitere Kommunikationsports sein, wie beispielsweise SMA- , BNC- oder Lichtwellenleiter-Ports.
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Der mindestens eine Slave 20 in diesem Ausführungsbeispiel besteht aus einem ersten Slave 201 und einem zweiten Slave 202. Der mindestens eine Slave 20 gibt wahlweise eine Gleichspannung aus oder wandelt die Gleichspannungsquelle in eine Wechselspannung zur Versorgung einer AC/DC-Stromquelle um.
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Der erste Slave 201 besteht aus einem Zeitbasisgenerator 211, einem Wählschalter 241, einer Zeitbasisschaltung 231 und einem Port 221.
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Der Zeitbasisgenerator 211 ist für eine 10 MHz-Zeitbasis konfiguriert. In dieser Ausführung ist der Zeitbasisgenerator 211 ein temperaturkompensierter Quarzoszillator.
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Der Wählschalter 241 ist ein manueller Schalter. An einem Ende des Wählschalters 241 sind ein erster Kontakt 2411 und ein zweiter Kontakt 2412 vorgesehen, während am anderen Ende des Wählschalter 241 ein dritter Kontakt 2413 vorgesehen ist. Der dritte Kontakt 2413 ist wahlweise mit dem zweiten Kontakt 2412 verbunden, um einen Pfad zu bilden, oder der dritte Kontakt 2413 ist wahlweise mit dem ersten Kontakt 2411 verbunden, um einen Pfad zu bilden. Der erste Kontakt 2411 des Wählschalter 241 ist mit dem Zeitbasisgenerator 211 verbunden, so dass der Wählschalter 241 wahlweise geschaltet wird, um mit dem Zeitbasisgenerator 211 verbunden oder von diesem abgetrennt zu werden. Im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der Wählschalter 241 manuell in einen Status geschaltet, in dem der zweite Kontakt 2412 mit dem dritten Kontakt 2413 verbunden wird.
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Die Zeitbasisschaltung 231 ist mit dem dritten Kontakt 2413 des Wählschalter 241 verbunden, um die vom dritten Kontakt 2413 eingegebene Zeitbasis zu empfangen und die Frequenzteilung durchzuführen, um für jede elektronische Komponente oder für jeden Kontrollschaltkreis die erforderliche Frequenz bereitzustellen.
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Der Port 221 ist mit dem Wählschalter 241 verbunden. Im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht der Port 221 des ersten Slaves 201 aus einem Eingangsport 2211 und einem Ausgangsport 2212. Der Eingangsport 2211 ist mit dem zweiten Kontakt 2412 des Wählschalters 241 verbunden. Der Ausgangsport 2212 ist mit dem dritten Kontakt 2413 des Wählschalters 241 verbunden und kann mit der Zeitbasisschaltung 231 verbunden werden, um einen Pfad zu bilden, d.h. durch Umschalten des Wählschalters 241 kann die Zeitbasisschaltung 231 mit dem Port 221 verbunden und nicht mit dem Zeitbasisgenerator 211 verbunden werden. Die 2 zeigt, dass der Eingangsport 2211 und der Ausgangsport 2212 ebenfalls RJ45-Ports sind.
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Der zweite Slave 202 besteht aus einem Zeitbasisgenerator 212, einem Wählschalter 242, einer Zeitbasisschaltung 232 und einem Port 222.
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Der Zeitbasisgenerator 212 ist für eine 10 MHz-Zeitbasis konfiguriert. In dieser Ausführung ist der Zeitbasisgenerator 212 ein temperaturkompensierter Quarzoszillator (TCXO).
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Der Wählschalter 242 ist ein manueller Schalter. Ein Ende des Wählschalters 242 weist einen ersten Kontakt 2421 und einen zweiten Kontakt 2422 auf, während das andere Ende des Wählschalter 242 einen dritten Kontakt 2423 aufweist. Der dritte Kontakt 2423 kann wahlweise mit dem zweiten Kontakt 2422 verbunden sein, um einen Pfad zu bilden, oder der dritte Kontakt 2423 kann wahlweise mit dem ersten Kontakt 2421 verbunden sein, um einen Pfad zu bilden. Der erste Kontakt 2421 des Wählschalter 242 ist mit dem Zeitbasisgenerator 212 verbunden, um den Wählschalter 242 wahlweise zum Verbinden mit dem Zeitbasisgenerator 212 oder zum Abtrennen dieses vom Zeitbasisgenerator 212 zu schalten. Im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der Wählschalter 242 manuell in einen Status geschaltet, in dem der zweite Kontakt 2422 mit dem dritten Kontakt 2423 verbunden wird.
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Die Zeitbasisschaltung 232 wird mit dem dritten Kontakt 2423 des Wählschalters 242 verbunden, um die vom dritten Kontakt 2423 eingegebene Zeitbasis zu empfangen, die Frequenzteilung durchzuführen und für jede elektronische Komponente oder für jeden Kontrollschaltkreis die erforderliche Frequenz bereitzustellen.
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Der Port 222 ist mit dem Wählschalter 242 verbunden. Im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht der Port 222 des zweiten Slaves 202 aus einem Eingangsport 2221 und einem Ausgangsport 2222. Der Eingangsport 2221 ist mit dem zweiten Kontakt 2422 des Wählschalters 242 verbunden. Der Ausgangsport 2222 ist mit dem dritten Kontakt 2423 des Wählschalters 242 und weiter mit der Zeitbasisschaltung 232 verbunden, um einen Pfad zu bilden, d.h. durch Schalten des Wählschalter 242 wird die Zeitbasisschaltung 232 mit dem Port 222 und nicht mit dem Zeitbasisgenerator 212 verbunden. Die 2 zeigt, dass der Eingangsport 2221 und der Ausgangsport 2222 ebenfalls als RJ45-Ports ausgelegt sind.
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In diesem Ausführungsbeispiel besteht das mindestens eine Anschlusskabel 30 aus einem ersten Anschlusskabel 301 und einem zweiten Anschlusskabel 302. Das erste Anschlusskabel 301 wird an den Ausgansport 122 des Masters 10 und den Eingangsport 2211 des ersten Slaves 201 angeschlossen, um den Master 10 und den ersten Slave 201 zu verbinden. Das zweite Anschlusskabel 302 wird an den Ausgansport 2212 des ersten Slaves 201 und den Eingangsport 2221 des zweiten Slaves 202 angeschlossen, um den ersten Slave 201 und den zweiten Slave 202 zu verbinden.
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Für ein besseres Verständnis der strukturellen Merkmale, der technischen Mittel und der erwarteten Effekte der vorliegenden Erfindung soll diese unten detaillierter beschrieben werden.
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Wenn der Master und jeder Slave unabhängig und nicht miteinander verbunden sind, kann der Master 10 eine Gleichspannung ausgeben oder die Gleichspannung über die Zeitbasis des Zeitbasisgenerators 11 in eine Wechselspannung umwandeln. Gleichzeitig können der erste Slave 201 und der zweite Slave 202 über die Zeitbasen der eigenen Zeitbasisgeneratoren 211, 212 auch eine Gleichspannung ausgeben oder die Gleichspannung in eine Wechselspannung umwandeln. Da jedoch die Zeitbasen des Masters 10 und der Slaves 201, 202 aus den jeweiligen Zeitbasisgeneratoren 11, 211, 212 stammen, können die Zeitbasen nicht synchronisiert werden.
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Wenn der Master und jeder Slave wie in der 1 gezeigt miteinander verbunden sind, ist der erste Slave 201 über das erste Anschlusskabel 301 mit dem Master 10 verbunden. Der dritte Kontakt 143 des Wählschalters 14 des Masters 10 ist wahlweise mit dem ersten Kontakt 141 verbunden, so dass der Zeitbasisgenerator 11 des Masters 10 über den Wählschalter 14 mit der Zeitbasisschaltung 13 verbunden ist. Die Zeitbasisschaltung 13 kann die Zeitbasis des Zeitbasisgenerator 11 des Masters 10 empfangen, um die Frequenzteilung durch die Zeitbasisschaltung 13 durchzuführen und die Zeitbasis des Masters 10 weiter durch den Ausgangsport 122 des Masters 10 auszugeben. Die Zeitbasis des Masters 10 kann durch das erste Anschlusskabel 301, den Eingangsport 2211 des ersten Slaves 201 und den Wählschalter 241 zur Zeitbasisschaltung 231 des ersten Slaves 201 eingegeben werden. Beim Anschließen des ersten Anschlusskabels 301 an den ersten Slave 201 kann der Wählschalter 241 des ersten Slaves 201 manuell geschaltet werden, um den dritten Kontakt 2413 mit dem zweiten Kontakt 2412 zu verbinden. Daher kann die Zeitbasisschaltung 231 des ersten Slaves 201 eine Frequenzteilung nach der mit dem Zeitbasisgenerator 11 des Masters 10 erzeugten Zeitbasis durchführen, so dass daher auch die mit dem Zeitbasisgenerator 11 des Masters 10 erzeugte Zeitbasis gleichzeitig an die Zeitbasisschaltung 13 des Masters 10 und an die Zeitbasisschaltung 231 des ersten Slaves 201 ausgegeben wird. Daher verfügt der erste Slave 201 über eine synchronisierte Zeitbasis mit dem Master 10.
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Beim weiteren Anschluss des zweiten Slaves 202 wird der Wählschalter 242 des zweiten Slaves 202 auch für den dritten Kontakt 2423 auf den zweiten Kontakt 2422 geschaltet, so dass die Zeitbasis des Masters 10 über das zweite Anschlusskabel 302, den Eingangsport 2221 des zweiten Slaves 202 und den Wählschalter 242 in die Zeitbasisschaltung 232 des zweiten Slaves 202 weiter eingegeben werden kann. Die Zeitbasisschaltung 232 kann die vom Zeitbasisgenerator 11 des Masters 10 erzeugte Zeitbasis empfangen und eine Frequenzteilung durch die Zeitbasisschaltung 232 durchführen. Wenn das zweite Anschlusskabel 302 an den zweiten Slave 202 angeschlossen wird, wird der Wählschalter 242 des zweiten Slaves 202 auch manuell auf den dritten Kontakt 2413 zum Anschluss an den zweiten Kontakt 2412 geschaltet. Daher führt die Zeitbasisschaltung 232 des zweiten Slaves 202 ebenfalls eine Frequenzteilung entsprechend der vom Zeitbasisgenerator 11 des Masters 10 erzeugten Zeitbasis durch. Dabei wird die Zeitbasis des Masters 10 weiterhin synchron an die Zeitbasisschaltung 232 des zweiten Slaves 202 ausgegeben, so dass der zweite Slave 202 eine synchronisierte Zeitbasis mit dem ersten Slave 201 und dem Master 10 hat. Der Master 10, der erste Slave 201 und der zweite Slave 202 stellen eine synchronisierte AC/DC-Stromquelle mit gleicher Frequenz und Phase zur Verfügung.
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Es soll angemerkt werden, dass es mit der vorliegenden Erfindung dem Master 10 ermöglicht wird, dass der erste Slave 201 und der zweite Slave 202 über eine direkte Punkt-zu-Punkt-Verbindung über das erste Anschlusskabel 301 und das zweite Anschlusskabel 302 verfügen, um Verzögerungen zu vermeiden und so die höchste Genauigkeit und die beste synchrone Ausgabe zu erreichen.
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Die 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht mit den nachfolgend beschriebenen Ausnahmen im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel. Ein Port 42 eines Masters 40, ein Port 521 eines ersten Slaves 501 und ein Port 522 eines zweiten Slaves 502 verwenden für die gegenseitige Verbindung alle BNC-Ports.
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Die 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das dritte Ausführungsbeispiel entspricht mit den nachfolgend beschriebenen Ausnahmen im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Dieses Ausführungsbeispiel besteht ferner aus einem externen Gerät 80, das eine 10 MHz-Zeitbasis bereitstellen kann, wie z.B. einen Rubidium-Frequenz-Standardoszillator, Modell SRS FS725, etc. Das externe Gerät 80 weist einen Port 81 für ein externes Anschlusskabel 308 auf, um den Port 81 des externen Geräts 80 an den Eingangsport 121 des Masters 10 anzuschließen und damit den Master 10 und das externe Gerät 80 zu verbinden. Zu diesem Zeitpunkt wird der Wählschalter 14 in einen Zustand geschaltet, in dem der zweite Kontakt 142 mit dem dritten Kontakt 143 verbunden ist, so dass die Zeitbasisschaltung 13 des Mastes 10 auf die Zeitbasis des externen Gerätes 80 umgeschaltet wird. Mit der hohen Frequenzgenauigkeit des externen Gerätes 80 wird dem Master 10 eine genauere Zeitbasisfrequenz zur Verfügung gestellt. Dadurch ist die Zeitgenauigkeit des Masters 10 höher, um der Forderung nach höherer Genauigkeit gerecht zu werden.
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Genauer gesagt, wenn der Master 10 über das externe Anschlusskabel 308 an das externe Gerät 80 angeschlossen wird, wird der Wählschalter 14 des Masters 10 so geschaltet, dass der dritte Kontakt 143 mit dem zweiten Kontakt 142 verbunden wird. Der Zeitbasisgenerator 11 des Masters 10 ist nicht mit der Zeitbasisschaltung 13 verbunden. Daher kann die Zeitbasisschaltung 13 des Masters 10 die Zeitbasis des externen Geräts 80 empfangen und eine Frequenzteilung durchführen, wodurch sich der Master 10 mit der Zeitbasis des externen Geräts 80 synchronisieren kann.
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Die 5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das vierte Ausführungsbeispiel entspricht mit den nachfolgend beschriebenen Ausnahmen im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Die Wählschalter 14, 241, 242 des Masters 10, der erste Slave 201 und der zweite Slave 202 sind elektronische Schalter. Der Master 10, der erste Slave 201 und der zweite Slave 202 bestehen alle aus einer Detektionsschaltung 15, 251, 252. Ein Ende dieser Detektionsschaltung 15 ist elektrisch mit dem Eingangsport 121 des Ports 12 verbunden, während das andere Ende der Detektionsschaltung 15 elektrisch mit dem Wählschalter 14 verbunden ist. Ein Ende der Detektionsschaltung 251 ist elektrisch mit dem Eingangsport 2211 des Ports 221 verbunden, während das andere Ende der Detektionsschaltung 251 elektrisch mit dem Wählschalter 241 verbunden ist. Ein Ende der Detektionsschaltung 252 ist elektrisch mit dem Eingangsport 2221 des Ports 222 verbunden, während das andere Ende der Detektionsschaltung 252 elektrisch mit dem Wählschalter 242 verbunden ist.
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Beim Anschließen des ersten Slaves 201 über das erste Anschlusskabel 301 an den Master 10 erkennt die Detektionsschaltung 251 automatisch, dass der Eingangsport 2211 über ein Zeitbasissignal vom externen Eingang verfügt. Der dritte Kontakt 2413 des Wählschalters 241 wird zum Verbinden des zweiten Kontakts 2412 geschaltet, um die Zeitbasisschaltung 231 des ersten Slaves 201 für den Empfang der durch den Zeitbasisgenerator 11 des Masters 10 erzeugten Zeitbasis abzuändern. Beim Anschließen des zweiten Slaves 202 auf ähnliche Weise über das zweite Anschlusskabel 302 an den ersten Slave 201 erkennt die Detektionsschaltung 252 automatisch, dass der Eingangsport 2221 über ein Zeitbasissignal von externen Eingang verfügt. Der dritte Kontakt 2423 des Wählschalters 242 wird zum Verbinden des zweiten Kontakts 2422 geschaltet, um die Zeitbasisschaltung 232 zu ändern und die mit dem Zeitbasisgenerator 11 des Masters 10 bereitgestellte Zeitbasis zu empfangen.
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Die 6 und 7 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das fünfte Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen mit den nachfolgend beschriebenen Ausnahmen mit dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlich. Das System besteht aus einem Master 60, einem ersten Slave 701, einem zweiten Slave 702 und mindestens einem Anschlusskabel 30.
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Der Master 60 verfügt über einen Port 62. Der Port 62 ist ein gemeinsamer Port für den Ein- und Ausgang, wobei der Port 62 ein BNC-Port ist. Dies ist jedoch lediglich ein Ausführungsbeispiel und stellt keine Einschränkung der Implementation der vorliegenden Erfindung dar. Der Port 62 kann als einen SMA-, BNC- oder Lichtwellenleiter-Port ausgelegt sein. Ein Wählschalter 64 besteht aus einem ersten Kontakt 641, einem zweiten Kontakt 642, einem dritten Kontakt 643 und einem vierten Kontakt 644. Der erste Kontakt 641 ist an einem Zeitbasisgenerator 61 angeschlossen. Der dritte Kontakt 643 ist an einer Zeitbasisschaltung 63 angeschlossen. Der vierte Kontakt 644 ist mit dem Port 62 verbunden. Sowohl der dritte Kontakt 643 als auch der vierte Kontakt 644 sind wahlweise mit dem ersten Kontakt 641 verbunden, um einen ersten Pfad zu bilden, oder sowohl der dritte Kontakt 643 als auch der vierte Kontakt 644 sind wahlweise mit dem zweiten Kontakt 642 verbunden, um einen Pfad zu bilden. Verfügt der Wählschalter 64 über keinen externen Eingang vom vierten Kontakt 644, werden der dritte Kontakt 643 und der vierte Kontakt 644 wahlweise mit dem ersten Kontakt 641 verbunden, so dass die Zeitbasis der Zeitbasisschaltung 63 des Masters 60 durch den Zeitbasisgenerator 61 bereitgestellt wird.
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Der erste Slave 701 weist einen Port 721 auf, der auch ein gemeinsamer Port für den Ein- und Ausgang ist. Der Port 721 ist ebenfalls ein BNC-Port. Der Wählschalter 741 besteht aus einem ersten Kontakt 7411, einem zweiten Kontakt 7412, einem dritten Kontakt 7413 und einem vierten Kontakt 7414. Der erste Kontakt 7411 ist an einem Zeitbasisgenerator 711 angeschlossen. Der dritte Kontakt 7413 ist an einer Zeitbasisschaltung 731 angeschlossen. Der vierte Kontakt 7414 ist mit dem Port 721 verbunden. Sowohl der dritte Kontakt 7413 als auch der vierte Kontakt 7414 sind wahlweise mit dem ersten Kontakt 7411 verbunden, um einem Pfad zu bilden, oder sowohl der dritte Kontakt 7413 als auch der vierte Kontakt 7414 sind wahlweise mit dem zweiten Kontakt 7412 verbunden, um einen Pfad zu bilden.
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Der zweite Slave 702 weist einen Port 722 auf, der ebenfalls einen gemeinsamen Port für den Eingang und den Ausgang ist. Der Port 722 ist ebenfalls ein BNC-Port. Der Wählschalter 742 besteht aus einem ersten Kontakt 7421, einem zweiten Kontakt 7422, einem dritten Kontakt 7423 und einem vierten Kontakt 7424. Der erste Kontakt 7421 ist mit einem Zeitbasisgenerator 712 verbunden. Der dritte Kontakt 7423 ist mit einer Zeitbasisschaltung 732 verbunden. Der vierte Kontakt 7424 ist mit dem Port 722 verbunden. Sowohl der dritte Kontakt 7423 als auch der vierte Kontakt 7424 sind wahlweise mit dem ersten Kontakt 7421 verbunden, um einen Pfad zu bilden, oder sowohl der dritte Kontakt 7423 als auch der vierte Kontakt 7424 sind wahlweise mit dem zweiten Kontakt 7422 verbunden, um einen Pfad zu bilden.
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In diesem Ausführungsbeispiel besteht das mindestens eine Anschlusskabel 30 aus einem ersten Anschlusskabel 306, einem zweiten Anschlusskabel 307 und aus einem Dreifachstecker 31. Der Dreifachstecker 31 wird an den Port 721 des ersten Slaves 701 angeschlossen, damit der Port 721 des ersten Slaves 701 durch den Anschlußstecker 311 bzw. einen zweiten Anschlußstecker 312 des Dreifachsteckers 31 als Eingang und Ausgang verwendet werden kann. Zwei Enden des ersten Anschlusskabels 306 sind je an den Port 62 des Masters 60 und an den ersten Anschlußstecker 311 des Dreifachsteckers 31 angeschlossen, um den Master 60 und den ersten Slave 701 zu verbinden. Zwei Enden des zweiten Anschlusskabels 307 sind je mit dem zweiten Anschlußstecker 312 des Dreifachsteckers 31 und dem Port 722 des zweiten Slaves 702 verbunden, um den ersten Slave 701 und den zweiten Slave 702 zu verbinden.
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Wenn der erste Slave 701 mit dem Master 60 verbunden ist kann die Zeitbasisschaltung 64 des Masters 60 die mit dem Zeitbasisgenerator 61 des Masters 60 durch den Wählschalter 64 erzeugte Zeitbasis empfangen, wobei die Zeitbasis des Masters 60 durch den Port 62 ausgegeben werden kann. Die Zeitbasis des Masters 60 kann durch das erste Anschlusskabel 306, den Port 721 des ersten Slaves 701 und den Wählschalter 741 an die Zeitbasisschaltung 731 des ersten Slaves 701 eingegeben werden. Wenn das erste Anschlusskabel 306 mit dem ersten Slave 701 verbunden ist, kann der Wählschalter 741 des ersten Slaves 701 manuell für den mit dem zweiten Kontakt 7412 zu verbindenden dritten Kontakt 7423 und den vierten Kontakt 7424 geschaltet werden. Daher kann die Zeitbasisschaltung 731 des ersten Slaves 701 die durch den Zeitbasisgenerator 61 des Masters 60 erzeugte Zeitbasis empfangen und die Frequenzteilung nach der durch den Zeitbasisgenerator 61 des Masters 60 erzeugten Zeitbasis durchführen. Der erste Slave 701 verfügt daher über eine mit dem Master 60 synchronisierte Zeitbasis.
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Wenn der zweite Slave 702 auf ähnliche Weise weiter mit dem ersten Slave 701 verbunden ist, wird der Wählschalter 742 des zweiten Slaves 702 für den mit dem zweiten Kontakt 7422 zu verbindenden dritten Kontakt 7423 und den vierten Kontakt 7424 ebenfalls geschaltet, damit die Zeitbasisschaltung 732 die durch den Zeitbasisgenerator 61 des Masters 60 bereitgestellte Zeitbasis empfängt und die Frequenzteilung nach der durch den Zeitbasisgenerator 61 des Masters 60 erzeugten Zeitbasis durchführt.
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Dabei verfügt der zweite Slave 702 über eine synchronisierte Zeitbasis mit dem ersten Slave 701 und dem Master 60. Der Master 60, der erste Slave 701 und der zweite Slave 702 stellen eine synchronisierte AC/DC-Stromquelle mit gleicher Frequenz und Phase zur Verfügung.
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Die Merkmale und die erwarteten Effekte der vorliegenden Erfindung sind nachstehend beschrieben:
- Im schaltenden AC/DC-Netzteilsystem mit einer 10 MHz-Zeitbasis der vorliegenden Erfindung werden die Slaves über die Anschlusskabel mit dem Master verbunden. Wenn die Wählschalter der Slaves so geschaltet werden, dass die Ports der Slaves mit den Zeitbasisschaltungen der Slaves verbunden sind, kann die vom Zeitbasisgenerator des Masters erzeugte Zeitbasis an die Zeitbasisschaltungen der Slaves ausgegeben werden, so dass die Slaves eine mit dem Master synchronisierte Zeitbasis haben. Durch die Synchronisierung der Zeitbasis kann der Anlaufzeitpunkt jedes PWM-ICs sowie die Phase und Frequenz der PWM gesteuert werden. Außerdem kann die gegenphasige und phasenverschobene Technologie weiter verwendet werden, so dass die Ausgangswelligkeit geringer und das EMI-Rauschen geringer ist, um eine hochwertige AC/DC-Ausgangsstromquelle zu erhalten.
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Trotz der detaillierten Beschreibung der spezifischen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zum Zweck der Darstellung können zahlreiche Modifikationen und Ausbesserungen vorgenommen werden, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die vorliegende Erfindung soll daher lediglich durch die angehängten Patentansprüche begrenzt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Master
- 11
- Zeitbasisgenerator
- 12
- Port
- 121
- Eingangsport
- 122
- Ausgangsport
- 13
- Zeitbasisschaltung
- 14
- Wählschalter
- 141
- Erster Kontakt
- 142
- Zweiter Kontakt
- 143
- Dritter Kontakt
- 15
- Detektionsschaltung
- 20
- Slave
- 201
- Erster Slave
- 202
- Zweiter Slave
- 211
- Zeitbasisgenerator
- 221
- Port
- 2211
- Eingangsport
- 2212
- Ausgangsport
- 212
- Zeitbasisgenerator
- 222
- Port
- 2221
- Eingangsport
- 2222
- Ausgangsport
- 231
- Zeitbasisschaltung
- 241
- Wählschalter
- 2411
- Erster Kontakt
- 2412
- Zweiter Kontakt
- 2413
- Dritter Kontakt
- 232
- Zeitbasisschaltung
- 242
- Wählschalter
- 2421
- Erster Kontakt
- 2422
- Zweiter Kontakt
- 2423
- Dritter Kontakt
- 251
- Detektionsschaltung
- 252
- Detektionsschaltung
- 30
- Anschlusskabel
- 301
- Erstes Anschlusskabel
- 302
- Zweites Anschlusskabel
- 306
- Erstes Anschlusskabel
- 307
- Zweites Anschlusskabel
- 308
- Externes Anschlusskabel
- 31
- Dreifachstecker
- 311
- Erster Anschlußstecker
- 312
- Zweiter Anschlußstecker
- 40
- Master
- 42
- Port
- 501
- Erster Slave
- 502
- Zweiter Slave
- 521
- Port
- 522
- Port
- 60
- Master
- 61
- Zeitbasisgenerator
- 62
- Port
- 63
- Zeitbasisschaltung
- 64
- Wählschalter
- 641
- Erster Kontakt
- 642
- Zweiter Kontakt
- 643
- Dritter Kontakt
- 644
- Vierter Kontakt
- 701
- Erster Slave
- 711
- Zeitbasisgenerator
- 721
- Port
- 731
- Zeitbasisschaltung
- 741
- Wählschalter
- 7411
- Erster Kontakt
- 7412
- Zweiter Kontakt
- 7413
- Dritter Kontakt
- 7414
- Vierter Kontakt
- 702
- Zweiter Slave
- 712
- Zeitbasisgenerator
- 722
- Port
- 732
- Zeitbasisschaltung
- 742
- Wählschalter
- 7421
- Erster Kontakt
- 7422
- Zweiter Kontakt
- 7423
- Dritter Kontakt
- 7424
- Vierter Kontakt
- 80
- Externes Gerät
- 81
- Port