DE102004063708A1

DE102004063708A1 - Voltage limiting circuit for feeding a safety circuit has voltage monitor and transistor short circuit arrangement

Info

Publication number: DE102004063708A1
Application number: DE200410063708
Authority: DE
Inventors: Reiner Pfleger
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2024-12-29
Also published as: DE102004063708B4

Abstract

A voltage-limiting circuit for feeding a safety circuit comprises voltage input (Ue) and output (Ua) with long branch connections (L1,l2), a series fuse (F1), voltage monitor (9) with an auxiliary circuit whose output (S) causes a transistor (13) between the branches to short circuit them if a voltage limit is exceeded. An independent claim is also included for further circuits as above.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Spannungsbegrenzung zur Speisung eines eigensicheren Stromkreises.The The invention relates to a circuit for limiting the voltage to the power supply an intrinsically safe circuit.

In der industriellen Messtechnik werden elektronische Geräte, insb. Messgeräte, regelmäßig an Orten eingesetzt, an denen die Gefahr einer Explosion besteht. Hier seien als Beispiel Mehlsilos, Tankstellen und Chemieanlagen, an denen explosive Gase auftreten können, genannt.In In industrial metrology electronic devices, esp. Measuring device, regularly in places used where there is a risk of explosion. Be here as an example flour silos, gas stations and chemical plants where explosive gases may occur called.

An Geräte, die in explosionsgefährdeten Bereichen einsetzbar sind, werden besondere Sicherheitsanforderungen gestellt. Diese haben das Ziel eine Funkenbildung, die ggf. eine Explosion auslösen könnte, zu vermeiden oder zu verhindern, dass ein im Inneren eines abgeschlossenen Raumes entstehender Funke Auswirkungen auf die Umgebung hat. Dieses Ziel ist auf verschiedene Arten, die in entsprechenden Europäischen Normen als Zündschutzarten bezeichnet sind, erreichbar.At Equipment, those in potentially explosive atmospheres Areas are used, are special security requirements posed. These have the goal of sparking, possibly a Explosion could trigger, too Avoid or prevent a locked inside Space sparks have effects on the environment. This The aim is different ways, in accordance with European standards designated as types of protection are, reachable.

So ist z.B. gemäß der Europäischen Norm EN 50 020 aus dem Jahr 1994 Explosionsschutz gegeben, wenn Geräte gemäß der darin definierten Schutzklasse mit dem Namen 'Eigensicherheit' (Ex-i) ausgebildet sind. Gemäß dieser Schutzklasse haben die Werte für die elektrischen Größen Strom, Spannung und Leistung in einem Gerät zu jeder Zeit jeweils unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes zu liegen. Die drei Grenzwerte sind so gewählt, dass im Fehlerfall, z.B. durch einen Kurzschluss, die maximal frei werdende Energie nicht ausreicht, um einen Zündfunken oder eine Überhitzung zu erzeugen. Der Strom wird z.B. durch Widerstände, die Spannung z.B. durch Zener-Dioden und die Leistung durch entsprechende Kombination von strom- und spannungsbegrenzenden Bauteilen unter den vorgegebenen Grenzwerten gehalten.So is e.g. according to the European standard EN 50 020 from 1994 given explosion protection when equipment according to the therein defined protection class with the name 'intrinsic safety' (Ex-i) are formed. According to this Protection class have the values for the electrical quantities electricity, Voltage and power in one device at any time below each to be a predetermined limit. The three limits are chosen so that in case of error, e.g. by a short circuit, the maximum free Expected energy is insufficient to cause a spark or overheating to create. The current is e.g. by resistors, the voltage e.g. by Zener diodes and the power through appropriate combination of current and voltage limiting Components kept below the specified limits.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Schaltung zur Spannungsbegrenzung zur Speisung eines eigensicheren Stromkreises anzugeben.It It is an object of the invention to provide a voltage limiting circuit to supply an intrinsically safe circuit.

Hierzu besteht die Erfindung in einer Schaltung zur Spannungsbegrenzung für eine Speisung eines eigensicheren Stromkreises mit

– einem ersten Eingang und einem zweiten Eingang, zwischen denen eine Eingangspannung anlegbar ist,
– einem ersten und einem zweiten Ausgang, zwischen denen eine Ausgangsspannung abnehmbar ist,
– einem ersten Längszweig, der vom ersten Eingang zum ersten Ausgang führt, und
– einem zweiten Längszweig, der vom zweiten Eingang zum zweiten Ausgang führt,
– bei der die folgenden Komponenten in der angegebenen Reihenfolge in Serie geschaltet sind: – eine Sicherung, – eine Spannungsüberwachung, die eine zwischen dem ersten und dem zweiten Längszweig anliegende Spannung überwacht, – eine mit der Spannungsüberwachung verbundene Hilfsschaltung, und – ein erster Transistor, dessen Strompfad zwischen dem ersten und dem zweiten Längszweig liegt und der im durchgesteuerten Zustand einen Kurzschluss zwischen dem ersten und dem zweiten Längszweig bewirkt, und
– bei der die Hilfsschaltung einen Steuerausgang aufweist, der den ersten Transistor dauerhaft durchsteuert, wenn die Eingangsspannung eine vorgegebene Maximalspannung überschreitet.

For this purpose, the invention consists in a circuit for limiting the voltage for a supply of an intrinsically safe circuit

A first input and a second input, between which an input voltage can be applied,
A first and a second output, between which an output voltage is removable,
A first longitudinal branch leading from the first entrance to the first exit, and
A second longitudinal branch leading from the second entrance to the second exit,
In which the following components are connected in series in the order indicated: a fuse, a voltage monitor which monitors a voltage applied between the first and second series arms, an auxiliary circuit connected to the voltage monitor, and a first transistor, whose current path lies between the first and the second longitudinal branch and which causes a short circuit between the first and the second longitudinal branch in the cut-off state, and
- In which the auxiliary circuit has a control output, which drives the first transistor permanently when the input voltage exceeds a predetermined maximum voltage.

Gemäß einer ersten Variante dient die Schaltung zur Überwachung einer positiven Spannung und die Sicherung ist im ersten Längszweig angeordnet, an dessen Eingang im Betrieb eine positive Spannung anliegt.According to one first variant, the circuit is used to monitor a positive Voltage and the fuse is arranged in the first longitudinal branch at the Input in operation a positive voltage is applied.

Gemäß einer zweiten Variante dient die Schaltung zur Überwachung einer negativen Spannung, und die Sicherung ist im zweiten Längszweig angeordnet, an dessen Eingang im Betrieb eine negative Spannung anliegt.According to one second variant, the circuit is used to monitor a negative Voltage, and the fuse is arranged in the second longitudinal branch, at the Input in operation is a negative voltage.

Gemäß einer Ausgestaltung bildet die Spannungsüberwachung einen Querzweig zwischen dem ersten und dem zweiten Längszweig, in dem eine Referenzdiode oder eine Z-Diode und ein Spannungsteiler in Serie angeordnet sind.According to one Design, the voltage monitoring forms a shunt branch between the first and second longitudinal branches, in which a reference diode or a Zener diode and a voltage divider are arranged in series.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung enthält der Spannungsteiler einen ersten und einen dazu in Serie geschalteten zweiten Widerstand.According to one further embodiment contains the Voltage dividers a first and one connected in series second resistance.

Gemäß einer Weiterbildung weist die Hilfsschaltung einen zweiten Transistor auf,

– dessen Basis über eine Verbindung mit einem zwischen den beiden Widerständen befindlichen ersten Verbindungspunkt verbunden ist,
– dessen Kollektor über einen dritten Widerstand mit dem ersten Längszweig verbunden ist, und
– dessen Emitter mit dem zweiten Längszweig verbunden ist.

According to a development, the auxiliary circuit has a second transistor,

The base of which is connected to a first connection point located between the two resistors,
- whose collector is connected via a third resistor to the first longitudinal branch, and
- whose emitter is connected to the second longitudinal branch.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung weist der Steuerausgang der Hilfsschaltung eine Verbindung auf, über die ein zwischen dem dritten Widerstand und dem zweiten Transistor befindlicher zweiter Verbindungspunkt mit einer Basis des ersten Transistors verbunden ist.According to one further development, the control output of the auxiliary circuit connect to, over the one between the third resistor and the second transistor located second connection point with a base of the first transistor connected is.

Gemäß einer Ausgestaltung ist zwischen dem zweiten Verbindungspunkt und der Basis des ersten Transistors ein vierter Widerstand angeordnet.According to one Embodiment is between the second connection point and the Base of the first transistor, a fourth resistor arranged.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung umfasst die Hilfsschaltung einen dritten Transistor,

– dessen Basis über einen fünften Widerstand mit dem zweiten Verbindungspunkt verbunden ist,
– dessen Kollektor über einen dritten Verbindungspunkt mit der Verbindung zwischen dem ersten Verbindungspunkt und der Basis des zweiten Transistors verbunden ist, und
– dessen Emitter mit dem ersten Längszweig verbunden ist.

According to a further development, the auxiliary circuit comprises a third transistor,

The base of which is connected to the second connection point via a fifth resistor,
- whose collector is connected via a third connection point with the connection between the first connection point and the base of the second transistor, and
- whose emitter is connected to the first longitudinal branch.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist ein Kondensator parallel zu dem ersten Widerstand des Spannungsteilers angeordnet.According to one In another embodiment, a capacitor is parallel to the first Resistor of the voltage divider arranged.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind mindestens zwei der vorgenannten Schaltungen hintereinander geschaltet.According to one Development of the invention are at least two of the aforementioned Circuits connected in series.

Weiter besteht die Erfindung in einer Schaltung zur Spannungsbegrenzung für eine Speisung eines eigensicheren Stromkreises mit einer positiven und/oder einer negativen Spannung, mit

– einem ersten Eingang, einem zweiten Eingang und einem dritten Eingang, bei der zwischen dem ersten und dem zweiten Eingang eine positive Eingangsspannung und zwischen dem zweiten und dem dritten Eingang eine negative Eingangspannung anlegbar ist,
– einem ersten Ausgang, einem zweiten Ausgang und einem dritten Ausgang, bei der zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgang eine positive Ausgangsspannung und zwischen dem zweiten und dem dritten Ausgang eine negative Ausgangspannung abnehmbar ist,
– einem ersten Längszweig, der vom ersten Eingang zum ersten Ausgang führt, einem zweiten Längszweig, der vom zweiten Eingang zum zweiten Ausgang führt, und einem dritten Längszweig der vom dritten Eingang zum dritten Ausgang führt,
– die im ersten Längszweig eine Sicherung aufweist, – zu der die folgenden Komponenten in der angegebenen Reihenfolge zwischen dem ersten und dem zweiten Längszweig in Serie geschaltet sind: – eine Spannungsüberwachung, die eine zwischen dem ersten und dem zweiten Längszweig anliegende Spannung überwacht, – eine mit der Spannungsüberwachung verbundene Hilfsschaltung, und – ein erster Transistor, dessen Strompfad zwischen dem ersten und dem zweiten Längszweig liegt, und der im durchgesteuerten Zustand einen Kurzschluss zwischen dem ersten und dem zweiten Längszweig bewirkt,
– wobei die Hilfsschaltung einen Steuerausgang aufweist, der den ersten Transistor dauerhaft durchsteuert, wenn die positive Eingangsspannung eine vorgegebene Maximalspannung überschreitet, und
– die im dritten Längszweig eine Sicherung aufweist, – zu der die folgenden Komponenten in der angegebenen Reihenfolge zwischen dem zweiten und dem dritten Längszweig in Serie geschaltet sind: – eine Spannungsüberwachung, die eine zwischen dem zweiten und dem dritten Längszweig anliegende Spannung überwacht, – eine mit der Spannungsüberwachung verbundene Hilfsschaltung, und – ein erster Transistor, dessen Strompfad zwischen dem zweiten und dem dritten Längszweig liegt, und der im durchgesteuerten Zustand einen Kurzschluss zwischen dem zweiten und dem dritten Längszweig bewirkt,
– wobei die Hilfsschaltung einen Steuerausgang aufweist, der den ersten Transistor dauerhaft durchsteuert, wenn die negative Eingangsspannung eine vorgegebene Maximalspannung überschreitet.

Further, the invention consists in a circuit for limiting the voltage for a supply of an intrinsically safe circuit with a positive and / or negative voltage, with

A first input, a second input and a third input, in which a positive input voltage can be applied between the first and the second input and a negative input voltage can be applied between the second and the third input,
A first output, a second output and a third output, wherein between the first and the second output a positive output voltage and between the second and the third output a negative output voltage is removable,
A first longitudinal branch leading from the first entrance to the first exit, a second longitudinal branch leading from the second entrance to the second exit, and a third longitudinal branch leading from the third entrance to the third exit,
- which has a fuse in the first longitudinal branch, - to which the following components are connected in series between the first and second series branches in series: - a voltage monitor which monitors a voltage applied between the first and second series arms; auxiliary circuit connected to the voltage monitoring, and - a first transistor whose current path lies between the first and the second longitudinal branch and which, in the cut-off state, causes a short circuit between the first and the second longitudinal branch,
- Wherein the auxiliary circuit has a control output which drives the first transistor permanently when the positive input voltage exceeds a predetermined maximum voltage, and
- Has in the third longitudinal branch a fuse, - to which the following components in the order specified between the second and the third longitudinal branch are connected in series: - a voltage monitoring, which monitors a voltage applied between the second and the third longitudinal branch voltage, - a Auxiliary circuit connected to the voltage monitoring, and - a first transistor whose current path is between the second and the third longitudinal branch, and which causes a short circuit between the second and the third longitudinal branch in the closed state,
- Wherein the auxiliary circuit has a control output, which controls the first transistor permanently when the negative input voltage exceeds a predetermined maximum voltage.

Weiterhin besteht die Erfindung in einer Speisung für einen eigensicheren Stromkreis, mit einer erfindungsgemäßen Schaltung, bei der der Schaltung ein Widerstand zur Strombegrenzung nachgeschaltet ist.Farther is the invention in a supply for an intrinsically safe circuit, with a circuit according to the invention, at the circuit a resistor connected downstream of the current limiting is.

Gemäß einer Weiterbildung der Schaltung zur Spannungsbegrenzung dient diese zur Speisung eines eigensicheren Stromkreises mit der Ausgangsspannung und mindestens einer weiteren Ausgangsspannung. Dabei ist für jede weitere Spannung eine Spannungserzeugung vorgesehen, deren Eingang mit dem ersten Ausgang verbunden ist, und die dazu dient, aus der Ausgangsspannung die weitere Ausgangsspannung zu erzeugen. Die weitere Ausgangsspannung ist zwischen einem Ausgang der Spannungserzeugung und dem zweiten Ausgang abnehmbar. Jeder Spannungserzeugung ist eine mit der Hilfsschaltung verbundene Spannungsüberwachung nachgeschaltet, die die zwischen dem Ausgang der Spannungserzeugung und dem zweiten Ausgang anliegende weitere Ausgangsspannung überwacht, und die Hilfsschaltung steuert den ersten Transistor dauerhaft durch, wenn die Eingangsspannung oder mindestens eine der weiteren Ausgangsspannungen eine vorgegebene Maximalspannung überschreitet.According to one Further development of the voltage limiting circuit serves this purpose for feeding an intrinsically safe circuit with the output voltage and at least one other output voltage. It is for each additional Voltage a voltage generation provided, whose input with the connected to the first output, and which serves to cut off the output voltage to generate the further output voltage. The further output voltage is between one output of the voltage generation and the second Exit removable. Each voltage generation is one with the auxiliary circuit connected voltage monitoring connected downstream between the output of the voltage generation and monitors the second output voltage applied further output voltage, and the auxiliary circuit permanently controls the first transistor, if the input voltage or at least one of the other output voltages exceeds a predetermined maximum voltage.

Die Erfindung und weitere Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen fünf Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert; gleiche Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.The invention and further advantages will now be explained in more detail with reference to the figures of the drawing, in which five embodiments are shown; the same elements are in the figures with the same ben provided reference numerals.

1 zeigt ein Blockschaltbild einer Speisung eines eigensicheren Stromkreises mit einer Schaltung zur Spannungsbegrenzung; 1 shows a block diagram of a supply of an intrinsically safe circuit with a voltage limiting circuit;

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Schaltung zur Spannungsbegrenzung von 1; 2 shows an embodiment of the voltage limiting circuit of 1 ;

3 zeigt zwei hintereinander geschaltete Schaltungen zur Spannungsbegrenzung; 3 shows two series connected voltage limiting circuits;

4 zeigt eine Schaltung zur Begrenzung einer negativen Spannung; 4 shows a circuit for limiting a negative voltage;

5 zeigt eine Schaltung zur Begrenzung einer negativen und/oder einer positiven Spannung; und 5 shows a circuit for limiting a negative and / or a positive voltage; and

6 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Schaltung zur Spannungsbegrenzung für mehrere Spannungen. 6 shows an embodiment of the voltage limiting circuit for a plurality of voltages.

In 1 ist ein Blockschaltbild einer Speisung eines eigensicheren Stromkreises 1 dargestellt. Sie umfasst ein Netzteil 3, eine Schaltung zur Spannungsbegrenzung 5 und den eigensicheren Stromkreis 1. Das Netzteil 3 umfasst beispielsweise einen Transformator 7 und liefert eine geregelte Ausgangsspannung, die als Eingangsspannung U_E an der Schaltung 5 anliegt. Eine Ausgangsspannung U_A der Schaltung 5 ist dem eigensicheren Stromkreis 1 zugeführt.In 1 is a block diagram of a supply of an intrinsically safe circuit 1 shown. It includes a power supply 3 , a voltage limiting circuit 5 and the intrinsically safe circuit 1 , The power supply 3 includes, for example, a transformer 7 and supplies a regulated output voltage, which is the input voltage U _E to the circuit 5 is applied. An output voltage U _{A of} the circuit 5 is the intrinsically safe circuit 1 fed.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Schaltung zur Spannungsbegrenzung 5 im Detail. Sie weist einen ersten Eingang E₁ und einen zweiten Eingang E₂ auf, zwischen denen, wie in 1 dargestellt, die Eingangspannung U_E anlegbar ist. Entsprechend umfasst sie einen ersten und einen zweiten Ausgang A₁, A₂, zwischen denen die Ausgangsspannung U_A abnehmbar ist. Ein erster Längszweig L₁ führt vom ersten Eingang E₁ zum ersten Ausgang A₁ und ein zweiter Längszweig L₂ verbindet den zweiten Eingang E₂ mit dem zweiten Ausgang A₂. Im Betrieb liegt am ersten Eingang E₁ des ersten Längszweigs L₁ eine positive Spannung an. 2 shows an embodiment of the circuit for limiting voltage 5 in detail. It has a first input E ₁ and a second input E ₂ , between which, as in 1 represented, the input voltage U _E can be applied. Accordingly, it comprises a first and a second output A ₁ , A ₂ , between which the output voltage U _{A is} removable. A first longitudinal branch L ₁ leads from the first input E ₁ to the first output A ₁ and a second longitudinal branch L ₂ connects the second input E ₂ to the second output A ₂ . In operation, a positive voltage is applied to the first input E _{1 of} the first longitudinal branch L ₁ .

Zwischen dem ersten Eingang E₁ und dem ersten Ausgang A₁ sind eine Sicherung F1, eine Spannungsüberwachung 9, eine Hilfsschaltung 11 und ein erster Transistor 13 in Serie geschaltet. Ein Strompfad des ersten Transistors 13 führt vom ersten zum zweiten Längszweig L₁, L₂. Im durchgesteuerten Zustand bewirkt der erste Transistor 13 einen Kurzschluss zwischen dem ersten und dem zweiten Längszweig L₁, L₂. Die Sicherung F1 ist vorzugsweise eine Schmelzsicherung.Between the first input E ₁ and the first output A ₁ are a fuse F1, a voltage monitor 9 , an auxiliary circuit 11 and a first transistor 13 connected in series. A current path of the first transistor 13 leads from the first to the second longitudinal branch L ₁ , L ₂ . In the closed state causes the first transistor 13 a short circuit between the first and the second longitudinal branch L ₁ , L ₂ . The fuse F1 is preferably a fuse.

Die Spannungsüberwachung 9 überwacht eine zwischen dem ersten und dem zweiten Längszweig L₁, L₂ anliegende Spannung, die der Ausgangsspannung U_A entspricht. Sofern die Eingangsspannung U_E unterhalb einer vorgegebenen Maximalspannung liegt, entspricht die Ausgangsspannung U_A der Eingangsspannung U_E.The voltage monitoring 9 monitors an applied between the first and the second longitudinal branch L ₁ , L ₂ voltage corresponding to the output voltage U _A. If the input voltage U _{E is} below a predetermined maximum voltage, the output voltage U _A corresponds to the input voltage U _E.

Die Spannungsüberwachung 9 bildet einen Querzweig zwischen dem ersten und dem zweiten Längszweig L₁, L₂ und umfasst eine in Sperrrichtung geschaltete Referenzdiode D_R. Hierzu eignet sich z.B. ein Referenzdiode mit einstellbarer Spannung, wie sie in 2 dargestellt ist. Die Einstellung der Spannung erfolgt über zwei parallel zur Referenzdiode D_R in Serie angeordnete Widerstände R_x, R_y, indem ein zwischen den beiden Widerständen R_x, R_y befindlicher Verbindungspunkt P₀ mit einem Eingang der Referenzdiode D_R verbunden ist.The voltage monitoring 9 forms a shunt branch between the first and the second longitudinal branch L ₁ , L ₂ and comprises a reversed reference diode D _R. For this purpose, for example, a reference diode with adjustable voltage, as in 2 is shown. The voltage is set via two resistors R _x , R _y arranged in series parallel to the reference diode D _R, in that a connection point P ₀ located between the two resistors R _x , R _y is connected to an input of the reference diode D _R.

Anstelle der hier dargestellten Referenzdiode D_R mit einstellbarer Spannung kann auch eine, in 2 nicht dargestellte, Zener-Diode eingesetzt werden.Instead of the reference diode D _R shown here with adjustable voltage, a, in 2 not shown, Zener diode can be used.

Hierzu ist ein Spannungsteiler in Serie angeordnet.For this a voltage divider is arranged in series.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Spannungsteiler einen ersten und einen dazu in Serie geschalteten zweiten Widerstand R1, R2 auf. Parallel zu dem ersten Widerstand R1 des Spannungsteilers ist ein Kondensator C1 angeordnet, der mit dem zweiten Längszweig L₂ verbunden ist.In the illustrated embodiment, the voltage divider on a first and a series-connected second resistor R1, R2. Parallel to the first resistor R1 of the voltage divider, a capacitor C1 is arranged, which is connected to the second longitudinal branch L ₂ .

Die Hilfsschaltung ist mit der Spannungsüberwachung 9 verbunden und weist einen mit einer Basis des ersten Transistors 13 verbundenen Steuerausgang S auf, der den ersten Transistor 13 dauerhaft durchsteuert, wenn die Eingangsspannung U_E die vorgegebene Maximalspannung überschreitet.The auxiliary circuit is with the voltage monitoring 9 connected and has one with a base of the first transistor 13 connected control output S on which the first transistor 13 permanently controlled when the input voltage U _E exceeds the predetermined maximum voltage.

Sie umfasst einen zweiten Transistor 15, dessen Basis über eine Verbindung V mit einem zwischen dem ersten und dem zweiten Widerstand R1, R2 befindlichen ersten Verbindungspunkt P1 verbunden ist. Ein Kollektor des zweiten Transistors 15 ist über einen dritten Widerstand R3 mit dem ersten Längszweig L₁ verbunden. Ein Emitter des zweiten Transistors 15 ist mit dem zweiten Längszweig L₂ verbunden.It comprises a second transistor 15 whose base is connected via a connection V to a first connection point P1 located between the first and the second resistor R1, R2. A collector of the second transistor 15 is connected via a third resistor R3 to the first longitudinal branch L ₁ . An emitter of the second transistor 15 is connected to the second longitudinal branch L ₂ .

Der Steuerausgang S der Hilfsschaltung 11 weist eine Verbindung auf, über die ein zwischen dem dritten Widerstand R3 und dem zweiten Transistor 15 befindlicher zweiter Verbindungspunkt P2 mit einer Basis des ersten Transistors 13 verbunden ist. Zwischen dem zweiten Verbindungspunkt P2 und der Basis des ersten Transistors 13 ist ein vierter Widerstand R4 angeordnet.The control output S of the auxiliary circuit 11 has a connection through which a between the third resistor R3 and the second transistor 15 located second connection point P2 with a base of the first transistor 13 connected is. Between the second connection point P2 and the base of the first transistor 13 a fourth resistor R4 is arranged.

Steigt die Eingangsspannung U_E über die vorgegebene Maximalspannung hinaus an, so fließt ein Strom über die Referenzdiode D_R und den Spannungsteiler. Dies führt zu einem Spannungsanstieg am ersten Verbindungspunkt P1 und damit an der Basis des zweiten Transistors 15. Der Transistor 15 wird hierdurch leitend und es fließt ein Strom über den dritten Widerstand R3 und den zweiten Transistor 15. Dies führt zu einer Spannungsabsenkung am zweiten Verbindungsausgang P2 und damit am Steuerausgang S der Hilfsschaltung 13. Entsprechend wird der erste Transistor 13 leitend und es entsteht ein Kurzschluss. Dadurch ist sichergestellt, dass die Ausgangsspannung U_A unmittelbar auf einen ungefährlichen Wert reduziert wird. Ein durch den Kurzschluss bedingter Kurzschlussstrom löst die Sicherung F1 aus. Hierdurch wird der Stromkreis unterbrochen und der nachgeschaltete eigensichere Stromkreis 1 komplett abgeschaltet. Erreicht der Kurzschlussstrom beispielsweise den doppelten Nennstrom der Sicherung F1, so kann es je nach Sicherungstyp bis zu 60 Sekunden dauern, bis die Sicherung F1 auslöst. Durch den Kurzschluss ist jedoch sichergestellt, dass auch während dieser Zeit keine zu hohe Ausgangsspannung U_A auftritt.If the input voltage U _E rises above the predetermined maximum voltage, then a current flows via the reference diode D _R and the voltage divider. This leads to a voltage increase at the first connection point P1 and thus at the base of the second transistor 15 , The transistor 15 thereby becomes conductive and a current flows through the third resistor R3 and the second transistor 15 , This leads to a voltage drop at the second connection output P2 and thus at the control output S of the auxiliary circuit 13 , Accordingly, the first transistor 13 conductive and there is a short circuit. This ensures that the output voltage U _A is reduced immediately to a harmless value. A short-circuit current caused by the short-circuit triggers the fuse F1. As a result, the circuit is interrupted and the downstream intrinsically safe circuit 1 completely switched off. If, for example, the short-circuit current reaches twice the nominal current of the fuse F1, it may take up to 60 seconds, depending on the fuse type, for the fuse F1 to trip. Due to the short circuit, however, it is ensured that no too high output voltage U _A occurs during this time.

Vorzugsweise umfasst die Hilfsschaltung 11 einen dritten Transistor 17, dessen Basis über einen fünften Widerstand R5 mit dem zweiten Verbindungspunkt P2 verbunden ist, dessen Emitter mit dem ersten Längszweig L₁ und dessen Kollektor über einen dritten Verbindungspunkt P3 mit der Verbindung V zwischen dem ersten Verbindungspunkt P1 und der Basis des zweiten Transistors 15 verbunden ist. Zwischen dem Kollektor des dritten Transistors 17 und dem zwischen den Widerständen R1, R2 des Spannungsteilers befindlichen Verbindungspunkt P3 ist ein weiterer Widerstand R6 angeordnet. Letzterer dient dazu, einen unter Umständen störenden Einfluss der dritten Transistors 17 auf die Referenzdiode R_D zu vermeiden.Preferably, the auxiliary circuit comprises 11 a third transistor 17 whose base is connected to the second connection point P2 via a fifth resistor R5, its emitter connected to the first longitudinal branch L ₁ and its collector via a third connection point P3 to the connection V between the first connection point P1 and the base of the second transistor 15 connected is. Between the collector of the third transistor 17 and the connection point P3 located between the resistors R1, R2 of the voltage divider, a further resistor R6 is arranged. The latter serves to disturb a possibly disturbing influence of the third transistor 17 to avoid the reference diode R _D.

Der erste und der dritte Transistor 13, 17 hängen an dem Verbindungspunkt P2 und werden damit zeitgleich leitend. Ein über den dritten Transistor 17 fließender Strom erzeugt einen Spannungsanstieg am dritten Verbindungspunkt P3, und damit eine weitere Öffnung des zweiten Transistors 15. Diese führt wiederum zu einem größeren Spannungsabfall über den dritten Widerstand R3 und damit zu einer Erhöhung des Basisstroms des dritten Transistors 17. Hierdurch besteht eine Rückkopplung, die dafür sorgt, dass alle Transistoren so weit wie möglich durchgesteuert sind, bis die Sicherung F1 auslöst.The first and the third transistor 13 . 17 hang at the connection point P2 and thus become conductive at the same time. One over the third transistor 17 flowing current generates a voltage increase at the third connection point P3, and thus a further opening of the second transistor 15 , This in turn leads to a larger voltage drop across the third resistor R3 and thus to an increase in the base current of the third transistor 17 , As a result, there is a feedback that ensures that all transistors are turned on as far as possible until the fuse F1 triggers.

Die Rückkopplung gewährleistet bei einem Überschreiten der vorgegebenen Maximalspannung, dass ein stabiler Zustand entsteht und die Sicherung F1 auf jeden Fall ausgelöst wird. Sie verhindert, dass die Ausgangsspannung U_A lediglich auf einen Wert unterhalb der vorgegebenen Maximalspannung abgesenkt wird. Dadurch wäre zwar eine Spannungsbegrenzung gewährleistet, es könnte aber bei einer andauernd überhöhten Eingangsspannung U_E eine dauerhafte Überlastung, insb. des Transformators 7 und des ersten Transistors 13, auftreten.The feedback ensures when exceeding the predetermined maximum voltage that a stable condition arises and the fuse F1 is triggered in any case. It prevents that the output voltage U _{A is} lowered only to a value below the predetermined maximum voltage. Although this would ensure a voltage limitation, but it could be at a permanently excessive input voltage U _E permanent overload, esp. Of the transformer 7 and the first transistor 13 , occur.

Wird der eigensichere Stromkreis 1, z.B. wie in 1 dargestellt, über eine erfindungsgemäße Schaltung 5 zur Spannungsbegrenzung gespeist, so ist der Schaltung 5 vorzugsweise im ersten Längszweig L₁ ein Widerstand R_S nachgeschaltet, der der Strombegrenzung dient. Dadurch ist in jedem möglicherweise auftretenden Fehlerfall sichergestellt, dass sowohl die dem eigensicheren Stromkreis 1 zugeführte Spannung als auch der zugeführte Strom einen vorgegebenen Maximalwert nicht überschreiten.Will the intrinsically safe circuit 1 , eg as in 1 represented, via a circuit according to the invention 5 fed to the voltage limit, so is the circuit 5 preferably in the first longitudinal branch L _1, a resistor R _S downstream, which serves to limit the current. This ensures that in every possible error case, both the intrinsically safe circuit 1 supplied voltage and the supplied current does not exceed a predetermined maximum value.

Arbeitet das Netzteil 3 einwandfrei, so liegt am Ausgang der Schaltung 5, abgesehen von einem sehr geringen Spannungsabfall über die Sicherung F1, die Eingangsspannung an. Es tritt also praktisch kein Verlust auf. Tritt ein Fehler am Netzteil 3 auf, so ist durch die Schaltung 5 sichergestellt, dass der eigensichere Stromkreis 1 komplett abgeschaltet wird. Das gleiche gilt, wenn versehentlich ein Netzteil eingesetzt wurde, dass eine zu hohe Ausgangsspannung liefert. Hierdurch wird für Anwender, Anlage und Umwelt ein hohes Maß an Sicherheit erzielt.Works the power supply 3 perfect, so is the output of the circuit 5 except for a very small voltage drop across fuse F1, the input voltage is on. So there is virtually no loss. If an error occurs on the power supply 3 on, so is through the circuit 5 ensured that the intrinsically safe circuit 1 is completely switched off. The same applies if a power supply was used by mistake, which provides too high an output voltage. This ensures a high degree of safety for the user, the plant and the environment.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die erfindungsgemäßen Schaltungen zur Spannungsbegrenzung 5 sehr schnell auf zu hohe Spannungen reagieren. Die Reaktionszeit liegt im Mikrosekundenbereich oder sogar noch darunter. Sie ist bei den in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen über die Wahl der Kapazität des Kondensators C1 einstellbar.An advantage of the invention is that the voltage limiting circuits according to the invention 5 react very quickly to high voltages. The reaction time is in the microsecond range or even lower. She is at the in the 2 and 3 illustrated embodiments on the choice of the capacitance of the capacitor C1 adjustable.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass es möglich ist, zwei oder mehr erfindungsgemäße Schaltungen zur Spannungsbegrenzung 5 hintereinander zu schalten, um Redundanz zu erzeugen. Gerade bei Anwendungen in Bereichen mit erhöhten Sicherheitsanforderungen besteht häufig die Anforderung, dass auch der komplette Ausfall eines einzelnen Bauteils keine Folgefehler, bzw. Fehlfunktionen zur Folge haben darf. Im vorliegenden Fall bedeutet diese Anforderung, dass die Schaltung zu Spannungsbegrenzung entweder normal arbeitet oder aber auslöst. Es muss jedoch ausgeschlossen sein, dass sie unbemerkt ausfällt und dann bei einer auftretenden Überspannung nicht reagiert. Um einen einzelnen Bauteilfehler abzufangen, lassen sich z.B. zwei entsprechende Schaltungen hintereinander schalten. Dies ist in 3 dargestellt, wo zwei der in 2 dargestellten Schaltungen 5a, 5b hintereinander geschaltet sind. Dabei genügt es in der Regel, abhängig von dem verwendeten Sicherungstyp und den geltenden Sicherheitsvorschriften, wenn lediglich die erste der beiden Schaltungen die Sicherung F1 enthält. In der zweiten Schaltung 5b kann, wie in 3 dargestellt, auf die Sicherung verzichtet werden. Schmelzsicherungen werden z.B. von den meisten nationalen Vorschriften als sichere Bauteile angesehen, für die keine Redundanz erforderlich ist.Another advantage is that it is possible to have two or more voltage limiting circuits according to the invention 5 one after the other to create redundancy. Especially in applications in areas with increased safety requirements, there is often the requirement that even the complete failure of a single component may not have consequential errors or malfunction result. In the present case, this requirement means that the voltage limiting circuit either operates normally or triggers. However, it must be ruled out that it goes unnoticed and then does not react when an overvoltage occurs. To intercept a single component error, for example, two corresponding circuits can be switched one behind the other. This is in 3 shown where two of the in 2 illustrated circuits 5a . 5b are connected in series. As a rule, it is sufficient, depending on the type of fuse used and the applicable safety regulations, if unmarried Lich the first of the two circuits contains the fuse F1. In the second circuit 5b can, as in 3 shown to be omitted on the fuse. For example, fuses are considered by most national regulations to be safe components that do not require redundancy.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die erfindungsgemäße Schaltung zur Spannungsbegrenzung sowohl, wie bisher vorausgesetzt, für positive Spannungen als auch für negative Spannungen verwendet werden kann. Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde implizit von einer positiven Spannung ausgegangen, d.h. die dort beschriebenen Eingänge E₁ liegen auf einem im Vergleich zu den beschriebenen Eingängen E₂ höheren positiven Potential. Beispielsweise liegen am Eingang E₁ + 5V und am Eingang E₂ 0V an. Beim Anliegen einer negativen Spannung liegt der Eingang E₁ ebenfalls auf einem höheren Potential als der Eingang E₂ und am Eingang E₂ liegt eine negative Spannung an. Zur Begrenzung von negativen Spannungen muss lediglich die Sicherung F1 in den Längszweig geschaltet werden, an dessen Eingang E₂ im Betrieb eine negative Spannung anliegt. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung zur Spannungsbegrenzung für negative Spannungen. Als Beispiel ist hier eine Sollspannung von –5V angegeben, die an den beiden Eingängen E₁, E₂ mit 0V und –5V angeschrieben ist. Die Schaltung ist bis auf die Position der Sicherung F1 identisch zu der in 2 dargestellten Schaltung. Die Sicherung F1 befindet sich in der in 4 dargestellten Schaltung im zweiten Längszweig unmittelbar hinter dem zweiten Eingang E₂, während sie sich bei der in 2 dargestellten Schaltung unmittelbar hinter dem ersten Eingang E₁ im ersten Längszweig befindet.A further advantage of the invention is that the voltage limiting circuit according to the invention can be used both for positive voltages and for negative voltages as previously assumed. In the embodiments described above, a positive voltage was implicitly assumed, ie the inputs E ₁ described there are at a higher positive potential compared to the described inputs E ₂ . For example, at the input E ₁ + 5V and at the input E ₂ 0V. When applying a negative voltage, the input E _{1 is} also at a higher potential than the input E ₂ and the input E ₂ is a negative voltage. To limit negative voltages only the fuse F1 must be switched to the longitudinal branch at the input E ₂ is applied during operation, a negative voltage. 4 shows an embodiment of a voltage limiting circuit for negative voltages. As an example, here a nominal voltage of -5V is given, which is written to the two inputs E ₁ , E ₂ with 0V and -5V. The circuit is identical except for the position of fuse F1 2 illustrated circuit. The fuse F1 is located in the in 4 shown circuit in the second longitudinal branch immediately behind the second input E ₂ , while in the in 2 shown circuit is located immediately behind the first input E ₁ in the first longitudinal branch.

In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltung dargestellt, mit der sowohl die Begrenzung einer positiven als auch die Begrenzung einer negativen Spannung vornehmbar ist.In 5 shows a further embodiment of a circuit according to the invention, with both the limitation of a positive and the limitation of a negative voltage is vornehmbar.

Die Schaltung weist einen ersten Eingang E⁺, einen zweiten Eingang E^M und einen dritten Eingang E^– auf, an die sich drei zugeordnete Längszweigen L⁺, L^M und L^– anschließen, die zu den zugeordneten Ausgängen A⁺, A^M und A^– führen. Zwischen den Eingängen E⁺ und E^M ist eine positive Eingangsspannung UE⁺ und zwischen den Eingängen E^M und E^– eine negative Eingangsspannung UE^– anlegbar. Entsprechend ist zwischen den Ausgängen A⁺ und A^M eine positive Ausgangsspannung UA⁺ und zwischen den Ausgängen A^M und A^– eine negative Ausgangsspannung UA^– abgreifbar.The circuit has a first input E ⁺ , a second input E ^M and a third input E ^- , to which three associated longitudinal branches L ⁺ , L ^M and L ^- connect to the associated outputs A ⁺ , A ^M and A ^- lead. Between the inputs E ⁺ and E ^M is a positive input voltage UE ⁺ and between the inputs E ^M and E ^- a negative input voltage UE ^- can be applied. Accordingly, between the outputs A ⁺ and A ^M, a positive output voltage UA ⁺ and between the outputs A ^M and A ^- a negative output voltage UA ^{- can be} tapped.

Zwischen den Eingängen E⁺ und E^M und den Ausgängen A⁺ und A^M befindet sich die in 2 dargestellte Schaltung zur Begrenzung einer positiven Spannung, wobei der Längszweig L⁺ dem ersten Längszweig L₁ und der Längszweig L^M dem zweiten Längszweig L₂ entspricht. Zwischen den Eingängen E^M und E^– und den Ausgängen A^M und A^– befindet sich die in 4 dargestellte Schaltung zur Begrenzung einer negativen Spannung, wobei der Längszweig L^M dem ersten Längszweig L₁ und der Längszweig L^– dem zweiten Längszweig L₂ entspricht. Damit zeitgleich sowohl eine Begrenzung einer positiven als auch eine Begrenzung einer negativen Spannung erfolgen kann, liegt der mittlere Längszweig L^M an Masse.Between the inputs E ⁺ and E ^M and the outputs A ⁺ and A ^M is the in 2 illustrated circuit for limiting a positive voltage, wherein the longitudinal branch L ⁺ the first longitudinal branch L ₁ and the longitudinal branch L ^M corresponds to the second longitudinal branch L ₂ . Between the inputs E ^M and E ^- and the outputs A ^M and A ^- is the in 4 illustrated circuit for limiting a negative voltage, wherein the longitudinal branch L ^M the first longitudinal branch L ₁ and the longitudinal branch L ^- corresponds to the second longitudinal branch L ₂ . So that both a limitation of a positive and a limitation of a negative voltage can take place at the same time, the mean longitudinal branch L ^{M is} grounded.

Hier ist es, genau wie bei den zuvor beschriebenen Schaltungen möglich, zwei oder mehr erfindungsgemäße Schaltungen zur Spannungsbegrenzung hintereinander zu schalten, um Redundanz zu erzeugen. Ein Beispiel hierfür ist in 5 dargestellt. Dort bilden die Ausgänge A⁺, A^M und A^– zugleich die Eingänge E⁺', E^M', E^–' einer Schaltung, die identisch zu der bereits beschriebenen Schaltung ist.Here, just as in the previously described circuits, it is possible to connect two or more voltage limiting circuits according to the invention in series in order to generate redundancy. An example of this is in 5 shown. There, the outputs A ⁺ , A ^M and A ^- at the same time the inputs E ⁺ ', E ^M ', E ^- 'a circuit that is identical to the circuit already described.

Die in den 2 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiele lassen sich völlig analog zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel in einer Schaltung zur Speisung eines eigensicheren Stromkreises einsetzen und durch die Nachschaltung eines Widerstandes R_S zur Strombegrenzung ergänzen. Dabei sind die Widerstände R_S derart zu plazieren, das zu jedem eine Sicherung enthaltenden Längszweig ein Widerstand in Serie geschaltet ist.The in the 2 to 5 Illustrated embodiments can be completely analogous to the in 1 illustrated embodiment in a circuit for powering an intrinsically safe circuit and supplement by the connection of a resistor R _S to the current limit. In this case, the resistors R _{S are to be placed in} such a way that, for each longitudinal branch containing a fuse, a resistor is connected in series.

Mit der erfindungsgemäßen Schaltung zur Spannungsbegrenzung können nicht nur positive und/oder negative Spannungen überwacht werden. Durch eine nachfolgend beschriebene Erweiterung ist es möglich mit einer einzigen erfindungsgemäßen Schaltung auch mehrere verschiedene Spannungen zu überwachen.With the circuit according to the invention to limit the voltage not only positive and / or negative voltages are monitored. By a extension described below, it is possible with a single circuit according to the invention also to monitor several different voltages.

Ein Ausführungsbeispiel hierzu ist in 6 dargestellt. Die dort abgebildete Schaltung enthält die anhand von 2 bereits erläuterte Schaltung und deren oben genannte Erweiterung. Die Erweiterung kann völlig analog auch in Verbindung mit der in 1 dargestellten Schaltung eingesetzt werden.An embodiment of this is in 6 shown. The circuit shown there contains the basis of 2 already explained circuit and its extension mentioned above. The extension can be completely analogous also in connection with in 1 shown circuit can be used.

Die Schaltung dient der Spannungsbegrenzung für die Speisung eines eigensicheren Stromkreises mit der bereits anhand von 2 beschriebenen Ausgangsspannung U_A und mindestens einer weiteren Ausgangsspannung U_A2, U_A3. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind dies die erste weitere Ausgangsspannung U_A2 und die zweite weitere Ausgangsspannung U_A3.The circuit is used to limit the voltage for the supply of an intrinsically safe circuit with the already based on 2 described output voltage U _A and at least one other output voltage U _A2 , U _A3 . In the illustrated embodiment, these are the first further output voltage U _A2 and the second further output voltage U _A3 .

Die Erzeugung der weiteren Ausgangsspannungen U_A2, U_A3 erfolgt mit Hilfe von Spannungserzeugern. Dabei ist für jede weitere Ausgangsspannung U_A2, U_A3 ein Spannungserzeuger 19, 21 vorgesehen, der dazu dient, aus der Ausgangsspannung U_A die weitere Ausgangsspannung U_A2, U_A3 zu erzeugen. Als Spannungserzeuger 19, 21 sind z.B. Schaltregler einsetzbar. Ebenso können aber auch Transformatoren oder spezielle Schaltungselemente eingesetzt werden. Die Spannungserzeuger 19, 21 werden mit der Ausgangsspannung U_A der in 3 dargestellten Schaltung gespeist. Jeder Spannungserzeuger 19, 21 weist einen Eingang 23, 25 auf, der mit dem ersten Ausgang A₁ verbunden ist. Die weiteren Ausgangsspannungen U_A2, U_A3 sind zwischen einem Ausgang A₃ bzw. A₄ der jeweiligen Spannungserzeugung 19 bzw. 21 und dem zweiten Ausgang A₂ abnehmbar.The generation of the further output voltages U _A2 , U _A3 takes place with the aid of voltage generators. In this case, U _A2 , U _{A3 is} a voltage generator for each additional output voltage 19 . 21 provided see, which serves to generate from the output voltage U _A, the further output voltage U _A2 , U _A3 . As a voltage generator 19 . 21 For example, switching regulators can be used. Likewise, however, it is also possible to use transformers or special circuit elements. The voltage generator 19 . 21 be with the output voltage U _A of in 3 fed circuit shown. Every voltage generator 19 . 21 has an entrance 23 . 25 on, which is connected to the first output A ₁ . The further output voltages U _A2 , U _A3 are between an output A ₃ and A _{4 of} the respective voltage generation 19 respectively. 21 and the second output A ₂ removable.

Die Überwachung der weiteren Ausgangsspannungen U_A2, U_A3 erfolgt mittels derselben Hilfsschaltung 11, die auch zur Überwachung der Eingangsspannung U_E bzw. der Ausgangsspannung U_A verwendet wird. Dabei ist jeder Spannungserzeugung 19, 21 eine Spannungsüberwachung 27, 29 nachgeschaltet, die die jeweilige zwischen dem Ausgang des Spannungserzeugers 19, 21 und dem zweiten Ausgang A₂ anliegende weitere Ausgangspannung U_A2, U_A3 überwacht . In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfassen die Spannungsüberwachungen 27, 29 jeweils einen Spannungsteiler mit zwei in Serie geschalteten Widerständen 31, 33 und 35, 37 und eine Diode 39, 41. Die Spannungsteiler bilden jeweils einen Querzweig, über den der dem jeweiligen Spannungserzeuger 19, 21 zugehörige Ausgang A₃ bzw. A₄ mit dem zweiten Ausgang A₂ des zweiten Längszweigs L₂ verbunden ist. Zwischen den beiden Widerständen 31, 33 bzw. 35, 37 befindet sich jeweils ein Verbindungspunkt P5 bzw. P7, der über die Diode 39 bzw. 41 mit der Hilfsschaltung 11 verbunden ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Spannungsüberwachungen 27 und 29 mit einem Verbindungspunkt P9 der Hilfsschaltung 11 verbunden. Der Verbindungspunkt P9 ist mit der Basis des Transistors 15 der Hilfsschaltung 11 verbunden.The monitoring of the further output voltages U _A2 , U _A3 by means of the same auxiliary circuit 11 , which is also used to monitor the input voltage U _E and the output voltage U _A. Everybody is generating voltage 19 . 21 a voltage monitoring 27 . 29 connected downstream, the respective between the output of the voltage generator 19 . 21 and the second output A ₂ adjacent additional output voltage U _A2 , U _A3 monitored. In the illustrated embodiment, the voltage monitors include 27 . 29 each a voltage divider with two series-connected resistors 31 . 33 and 35 . 37 and a diode 39 . 41 , The voltage dividers each form a shunt branch, via which the respective voltage generator 19 . 21 associated output A ₃ and A _{4 is} connected to the second output A _{2 of} the second longitudinal branch L ₂ . Between the two resistors 31 . 33 respectively. 35 . 37 is in each case a connection point P5 or P7, via the diode 39 respectively. 41 with the auxiliary circuit 11 connected is. In the illustrated embodiment, the two voltage monitors 27 and 29 with a connection point P9 of the auxiliary circuit 11 connected. The connection point P9 is connected to the base of the transistor 15 the auxiliary circuit 11 connected.

Genau wie bei der Spannungsüberwachung der Eingangsspannung U_E steuert die Hilfsschaltung 11 den ersten Transistor 13 dauerhaft durch, wenn die die Eingangsspannung U_E oder mindestens eine der weiteren Ausgangsspannungen U_A2, U_A3 eine vorgegebene Maximalspannung überschreitet.As with the voltage monitoring of the input voltage U _E controls the auxiliary circuit 11 the first transistor 13 permanently through when the input voltage U _E or at least one of the further output voltages U _A2 , U _A3 exceeds a predetermined maximum voltage.

Steigt beispielsweise die zweite Ausgangsspannung U_A2 über eine vorgegebene Maximalspannung hinaus an, so erhöht sich das Potential am Verbindungspunkt P5 und es fließt ein Strom über die Diode 39. Dies bewirkt einen Potentialanstieg am Verbindungspunkt P9, durch den der Transistor 15 leitend gesteuert wird. Dasselbe tritt ein, wenn die dritte Ausgangsspannung U_A3 eine vorgegebene Maximalspannung übersteigt. Dann erhöht sich das Potential am Verbindungspunkt P7 und es fließt ein Strom über die Diode 41. Dies bewirkt einen Potentialanstieg am Verbindungspunkt P9, durch die der Transistor 15 leitend gesteuert wird. Wenn also mindestens eine der überwachten Spannungen, hier die Eingangspannung U_E und die weiteren Ausgangsspannungen U_A2 oder U_A3, den hierfür vorgegebenen Maximalwert überschreitet, wird der Transistor 15 leitend gesteuert. Genau wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wird durch die Hilfsschaltung 11 in diesen Fällen der Transistor 13 dauerhaft durchgeschaltet und die Ausgangsspannung U_A bricht zusammen. Da die Spannungserzeuger 19, 21 von der Ausgangsspannung U_A gespeist werden bewirkt ein Zusammenbrechen der Ausgangsspannung U_A automatisch ein Zusammenbrechen aller weiteren Ausgangsspannungen U_A2, U_A3.If, for example, the second output voltage U _A2 rises above a predetermined maximum voltage, the potential at the connection point P5 increases and a current flows through the diode 39 , This causes a potential increase at the connection point P9, through which the transistor 15 is controlled conductively. The same occurs when the third output voltage U _A3 exceeds a predetermined maximum voltage. Then, the potential at the connection point P7 increases and a current flows through the diode 41 , This causes a potential increase at the connection point P9 through which the transistor 15 is controlled conductively. Thus, if at least one of the monitored voltages, here the input voltage U _E and the further output voltages U _A2 or U _A3 , exceeds the maximum value predetermined for this purpose, the transistor becomes 15 controlled conductively. As in the previously described embodiments, the auxiliary circuit 11 in these cases the transistor 13 permanently switched through and the output voltage U _A breaks down. Because the voltage generator 19 . 21 are fed by the output voltage U _A causes a collapse of the output voltage U _A automatically collapse all other output voltages U _A2 , U _A3 .

Claims

Voltage limiting circuit ( 5 ) for a supply of an intrinsically safe circuit ( 1 ) having - a first input (E ₁ ) and a second input (E ₂ ), between which an input voltage (U _E ) can be applied, - a first and a second output (A ₁ , A ₂ ), between which an output voltage ( U _A ) is removable, - a first longitudinal branch (L ₁ ), which leads from the first input (E ₁ ) to the first output (A ₁ ), and - a second longitudinal branch (L ₂ ), the second input (E ₂ ) to the second output (A ₂ ), - in which the following components are connected in series in the specified order: - a fuse (F1), - a voltage monitor ( 9 ), which monitors a voltage applied between the first and the second longitudinal branch (L ₁ , L ₂ ), - one with the voltage monitoring ( 9 ) connected auxiliary circuit ( 11 ), and - a first transistor ( 13 ), whose current path is between the first and the second longitudinal branch (L ₁ , L ₂ ), and which causes a short circuit between the first and the second longitudinal branch (L ₁ , L ₂ ) in the controlled state, and - in which the auxiliary circuit ( 11 ) has a control output (S), the first transistor ( 13 ) permanently controlled if the input voltage (U _E ) exceeds a predetermined maximum voltage.

Circuit according to Claim 1, for monitoring a positive voltage, in which the fuse (F1) is arranged in the first longitudinal branch (L ₁ ), at the first input (E ₁ ) of which a positive voltage is applied during operation.

Circuit according to claim 1, for monitoring a negative voltage, in which the fuse (F1) in the second longitudinal branch (L ₂ ) is arranged, at the second input (E ₂ ) in operation a negati ve voltage is applied.

Circuit according to Claim 1, in which the voltage monitoring ( 9 ) forms a shunt branch between the first and the second longitudinal branch (L ₁ , L ₂ ), in which a reference diode (D _R ) or a Zener diode and a voltage divider are arranged in series.

The circuit of claim 1, wherein the voltage divider a first and a series-connected second resistor (R1, R2).

Circuit according to Claim 5, in which the auxiliary circuit ( 11 ) a second transistor ( 15 ), whose base is connected via a connection (V) to a first connection point (P1) located between the two resistors (R1, R2), and whose collector is connected to the first longitudinal branch (L ₁ ) via a third resistor (R3). is connected, and - whose emitter is connected to the second longitudinal branch (L ₂ ).

Circuit according to Claim 6, in which the control output (S) of the auxiliary circuit ( 11 ) has a connection via which a between the third resistor (R3) and the second transistor ( 15 ) located second connection point (P2) with a base of the first transistor ( 13 ) connected is.

A circuit according to claim 7, wherein between the second connection point (P2) and the base of the first transistor (P2) 13 ) a fourth resistor (R4) is arranged.

Circuit according to Claim 7, in which the auxiliary circuit ( 11 ) a third transistor ( 17 ) whose base is connected via a fifth resistor (R5) to the second connection point (P2), whose collector via a third connection point (P3) to the connection between the first connection point (P1) and the base of the second transistor ( 15 ), and - whose emitter is connected to the first longitudinal branch (L ₁ ).

A circuit according to claim 5, wherein a capacitor (C1) parallel to the first resistor (R1) of the voltage divider is arranged.

Voltage limiting circuit ( 5 ) for a supply of an intrinsically safe circuit ( 1 ), in which at least two circuits ( 5a . 5b ) are connected in series according to one of the preceding claims.

Voltage limiting circuit ( 5 ) for a supply of an intrinsically safe circuit ( 1 ) having a positive and / or a negative voltage, having - a first input (E ⁺ ), a second input (E ^M ) and a third input (E ^- ), in which between the first and the second input (E ⁺ , E ^M ) a positive input voltage (UE ⁺ ) and between the second and the third input (E ^M , E ^- ) a negative input voltage (UE ^- ) can be applied, - a first output (A ⁺ ), a second output (A ^M ) and a third output (A ^- ), wherein between the first and the second output (A ⁺ , A ^M ) a positive output voltage (UA ⁺ ) and between the second and the third output (A ^M , A ^- ) a negative Output voltage (UA ^- ) is removable, - a first longitudinal branch (L ⁺ ), which leads from the first input (E ⁺ ) to the first output (A ⁺ ), a second longitudinal branch (L ^M ), the second input (E ^M ) leads to the second output (a ^M), and a third longitudinal branch (L ^-) of the third input (e ^-) to the third output (a ) Leads, - having a fuse (F1) in the first longitudinal branch (L ^+), - to which the following components are connected in the stated order between the first and the second longitudinal branch (L ^+, L ^M) in series: - a Voltage monitoring ( 9 ), which monitors a voltage applied between the first and the second longitudinal branch (L ⁺ , L ^M ), - one with the voltage monitoring ( 9 ) connected auxiliary circuit ( 11 ), and - a first transistor ( 13 ) whose current path is between the first and the second longitudinal branch (L ⁺ , L ^M ), and which causes a short circuit between the first and the second longitudinal branch (L ⁺ , L ^M ) in the activated state, - wherein the auxiliary circuit ( 11 ) has a control output (S), the first transistor ( 13 ) is permanently driven, when the positive input voltage (UE ⁺ ) exceeds a predetermined maximum voltage, and - which has a fuse (F1) in the third longitudinal branch (L ^- ), to which the following components in the stated order between the second and the third Longitudinal branch (L ^M , L ^- ) are connected in series: - a voltage monitor ( 9 ), which monitors a voltage applied between the second and the third longitudinal branch (L ^M , L ^- ), - one with the voltage monitoring ( 9 ) connected auxiliary circuit ( 11 ), and - a first transistor ( 13 ), whose current path is between the second and the third longitudinal branch (L ^M , L ^- ), and which causes a short circuit between the second and the third longitudinal branch (L ^M , L ^- ) in the controlled state, - wherein the auxiliary circuit ( 11 ) has a control output (S), the first transistor ( 13 ) By permanently activated when the negative input voltage (UE ^-) exceeds a predetermined maximum voltage.

Power supply for an intrinsically safe circuit ( 1 ), - with a circuit ( 5 ) according to one of the preceding claims, - in which the circuit ( 5 ) to the current limiting a resistor (R _S ) is connected downstream.

Voltage limiting circuit ( 5 ) according to one of claims 1 to 10 for feeding an intrinsically safe circuit ( 1 ) with the output voltage (U _A ) and at least one further output voltage (U _A2 , U _A3 ) - in which for each additional voltage (U _A2 , U _A3 ) a voltage generator ( 19 . 21 ) is provided - whose input is connected to the first output (A ₁ ), - which serves to generate from the output voltage (U _A ) at least one further output voltage (U _A2 , U _A3 ), - which further output voltage (U _A2 , U _A3 ) between an output (A ₃ , A ₄ ) of the voltage generator ( 19 . 21 ) and the second output (A2) is removable, - in which each voltage generator ( 19 . 21 ) one with the auxiliary circuit ( 11 ) connected voltage monitoring ( 27 . 29 ) which is connected between the output (A ₃ , A ₄ ) of the voltage generator ( 19 . 21 ) and the second output (A ₂ ) adjacent more output voltage (A ₃ , A ₄ ) monitors, and - in which the auxiliary circuit ( 11 ) the first transistor ( 13 ) permanently controlled if the input voltage (U _E ) or at least one of the further output voltages (U _A2 , U _A3 ) exceeds a predetermined maximum voltage.