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System Power Up und Emergency Power Down in Systemen mit 3-Leiter RF-Interface

IP.com Disclosure Number: IPCOM000010535D
Published in the IP.com Journal: Volume 3 Issue 1 (2003-01-25)
Included in the Prior Art Database: 2003-Jan-25
Document File: 2 page(s) / 87K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Netzunabhaengig eingesetzte Geraete erfordern Betriebsmodi mit niedrigem Energiebedarf, um hohe Betriebszeiten zu erzielen. Werden solche Geraete aus Energiequellen betrieben, die im entladenen Zustand elektrisch nicht belastet werden duerfen, ist ein Tiefentladeschutz notwendig. Nachfolgend wird ein System zur Steuerung der Energiemodi beschrieben, welches aus mindestens zwei unabhaengigen IC‘s mit verteilten Dauerlasten aufgebaut ist. Die IC‘s sind mit 3 Leitern + Ground verbunden, wobei die Schnittstelle so realisiert ist, das auch in Ausnahmezustaenden ein sicherer Tiefentladeschutz gewaehrleistet ist. Gleichzeitig ergibt sich eine Loesung der problematischen Betriebssituation waehrend des Einschaltens des Gesamtsystems. Das betrachtete System besteht aus zwei oder mehreren IC‘s. Mindestens zwei IC‘s werden von Energiequellen autark betrieben, d.h. es gibt keine Moeglichkeit zentral die Stromversorgung zu unterbrechen. Einer der IC‘s (z.B. IC1) uebernimmt die Ueberwachung der Energiequelle und detektiert, ob die Energiequelle erschoepft ist. Einer der IC‘s enthaelt den Oszillator, der den Takt fuer das gesamte System generiert. Der Oszillator kann auf IC1 oder IC2 realisiert sein. Im Beispiel (siehe Abbildung 1) ist er auf IC2 realisiert. Die IC‘s sind ueber einen 3-Leiter-Bus miteinander verbunden, wobei eine Leitung das Taktsignal fuehrt. Die zwei weiteren Leitungen werden im Betrieb zum bidirektionalen Datenaustausch zwischen den IC‘s benoetigt. (Fuer einen unidirektionalen Datenaustausch ist nur eine Leitung notwendig, weiterhin besteht die Moeglichkeit, auch bidirektional ueber eine Leitung Daten auszutauschen. Daher ist die Tatsache, dass drei Leitungen verwendet werden, nicht zwingend gegeben, aber im Beispiel so ausgefuehrt.) Aus der Systemkonstellation ergeben sich die folgenden zwei Probleme: a) Einschalten: Wird das System (erstmals) mit Spannung versorgt, kann IC2 nicht wissen in welchem Zustand sich die Energieversorgung befindet. IC2 darf daher die Stromversorgung nicht nennenswert belasten und keine Komponente einschalten. Der fuer das System notwendige Oszillator ist daher ausgeschaltet, wodurch der Systemtakt fehlt. IC1 muss also IC2 entsprechend ueber den Stromversorgungszustand informieren. b) Ausschalten: Im normalen Betrieb, wenn die uni- oder bidirektionale Schnittstelle zwischen den IC‘s aktiv ist, kann IC1 ueber entsprechende Control-Pakete IC2 mitteilen, wann es sich ausschalten soll. In Notfaellen allerdings (z.B. wenn IC1 software-gesteuert ist, und die Software nicht mehr korrekt funktioniert oder nach Bestrahlung mit Alpha-Teilen oder nach staerker Beaufschlagung mit elektrischen Feldern) kann diese Schnittstelle ausfallen. Die Spannungsueberwachung muss dann immer noch die Moeglichkeit haben, IC2 in den Aus-Zustand zu schalten wenn die Energieversorgung erschoepft ist, um sie vor Schaden zu schuetzen.

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S

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System Power Up und Emergency Power Down in Systemen mit 3-Leiter RF- Interface

Idea: Dr. Ruediger Pott, DE-Duesseldorf

Netzunabhaengig eingesetzte Geraete erfordern Betriebsmodi mit niedrigem Energiebedarf, um hohe Betriebszeiten zu erzielen. Werden solche Geraete aus Energiequellen betrieben, die im entladenen Zustand elektrisch nicht belastet werden duerfen, ist ein Tiefentladeschutz notwendig. Nachfolgend wird ein System zur Steuerung der Energiemodi beschrieben, welches aus mindestens zwei unabhaengigen IC's mit verteilten Dauerlasten aufgebaut ist. Die IC's sind mit 3 Leitern + Ground verbunden, wobei die Schnittstelle so realisiert ist, das auch in Ausnahmezustaenden ein sicherer Tiefentladeschutz gewaehrleistet ist. Gleichzeitig ergibt sich eine Loesung der problematischen Betriebssituation waehrend des Einschaltens des Gesamtsystems.

Das betrachtete System besteht aus zwei oder mehreren IC's. Mindestens zwei IC's werden von Energiequellen autark betrieben, d.h. es gibt keine Moeglichkeit zentral die Stromversorgung zu unterbrechen. Einer der IC's (z.B. IC1) uebernimmt die Ueberwachung der Energiequelle und detektiert, ob die Energiequelle erschoepft ist. Einer der IC's enthaelt den Oszillator, der den Takt fuer das gesamte System generiert. Der Oszillator kann auf IC1 oder IC2 realisiert sein. Im Beispiel (siehe Abbildung 1) ist er auf IC2 realisiert. Die IC's sind ueber einen 3-Leiter-Bus miteinander verbunden, wobei eine Leitung das Taktsignal fuehrt. Die zwei weiteren Leitungen werden im Betrieb zum bidirektionalen Datenaustausch zwischen den IC's benoetigt. (Fuer einen unidirektionalen Datenaustausch ist nur eine Leitung notwendig, weiterhin besteht die Moeglichkeit, auch bidirektional ueber eine Leitung Daten auszutauschen. Daher ist die Tatsache, dass drei Leitungen verwendet werden, nicht zwingend gegeben, aber im Beispiel so ausgefuehrt.)

Aus der Systemkonstellation ergeben sich die folgenden zwei Probleme:

a) Einschalten: Wird das System (erstmals) mit Spannung versorgt, kann IC2 nicht wissen in welchem Zustand sich die Energieversorgung befindet. IC2 darf daher die Stromversorgung nicht nennenswert belasten und keine Komponente einschalten. Der fuer das System notwendige Oszillator ist daher ausgeschaltet, wodurch der Systemtakt fehlt. IC1 muss also IC2 entsprechend ueber den Stromversorgungszustand informieren.

b) Ausschalten: Im normalen Betrieb, wenn die uni- oder bidirektionale Schnittstelle zwischen den IC's aktiv ist, kann IC1 ueber entsprechende Control-Pakete IC2 mitteilen, wann es sich ausschalten soll. In Notfaellen allerdings (z.B. wenn IC1 software-gesteuert ist, und die Software nicht mehr korrekt funktioniert oder nach Bestrahlung mit Alpha-Teilen oder nach staerker Beaufschlagung mit elektrischen Feldern) kann diese Schnittstelle ausfallen. Die Spannungsueberwachung muss dann immer noch die Moeglichkeit haben, IC2 in den Aus-Zustand zu schalten...