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Die
Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Schutz von einem
oder mehreren elektronischen Bauelementen, Bauteilen oder Baugruppen vor
Beschädigungen
oder Zerstörungen
bei Fehlern durch zu hohe Ströme
oder zu hohe Spannungen.
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Aus
dem Stand der Technik sind Schutzschaltungsanordnungen bekannt.
Zum einen sind beispielsweise Schaltungsanordnungen zum Schutz von
Bauelementen, Bauteilen oder Baugruppen bekannt, die auf dem Prinzip
der Strombegrenzung beruhen. D. h., dass bei Erreichen eines Maximalstroms dafür gesorgt
wird, dass dieser Strom langfristig nicht überschritten wird. Dieses kann
beispielsweise dadurch realisiert werden, dass man Feldeffekttransistoren
in den Stromweg einschaltet, deren Gates soweit entladen werden,
dass der Strom nicht überschritten
wird. Je nach Stromstärke
kann die Verlustleistung der Feldeffekttransistoren dabei erheblich sein.
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Ebenso
ist es bekannt, dass man für
Schutzschaltungsanordnungen temperaturabhängige Widerstände verwendet,
deren Ansprechverhalten von der Umgebungstemperatur abhängen. Bei
Arbeitsbereichen zum Beispiel von –40°C bis +85°C der temperaturabhängige Widerstände ist
eine für
+85°C dimensionierte
Schutzschaltungsanordnung allerdings bei –40°C praktisch wirkungslos. Außerdem kann
die Ansprechzeit solcher Schaltungen im Sekundenbereich liegen.
Damit ist ein schnellwirksamer Schutz nicht gegeben. Der Zeitraum,
bis zum Wirksamwerden der Schutzschaltungsanordnung kann ausreichend
sein, dass das zu schützende
Bauelement, Bauteil oder die zu schützende Baugruppe bereits zerstört ist.
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Hier
setzt die vorliegende Erfindung an.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzschaltungsanordnung
vorzuschlagen, die einerseits auch in Umgebungen mit hohen Temperaturschwankungen
eingesetzt werden kann, die eine schnelle Reaktion hat, um einen schnell
wirksamen Schutz zu liefern, die dauerhaft wirksam ist und nicht
selbst Gefahr läuft,
durch die Überspannung
oder den Überstrom
beschädigt
oder zerstört
zu werden. Außerdem
soll die Schaltungsanordnung möglichst
einfach an verschiedene Einsatzzwecke angepasst werden können.
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Die
erfindungsgemäße Lösung für diese
Aufgaben ist in Anspruch 1 angegeben. Konkretisierungen und weitere
Ausgestaltungen der Lösung
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Die
erfindungsgemäße Schutzschaltungsanordnung
nach Anspruch 1 weist einen oder mehrere erste Anschlüsse für ein oder
mehrere zu schützende Bauelemente,
Bauteile oder Baugruppen auf. Darüber hinaus weise die Schaltungsanordnung
einen oder mehrere zweite Anschlüsse
für eine
oder mehrere als Fehlerquelle in Frage kommende Bauelemente, Bauteile
oder Baugruppen auf.
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Die
Schaltungsanordnung umfasst einen Schaltungsbereich zur Erkennung
eines Fehlers und zur Erzeugung eines den Fehler anzeigenden Fehlersignals
auf, der nachfolgend als Fehlererkennungsbereich bezeichnet wird.
Ein weiterer Schaltungsbereich ist zur Verarbeitung oder Weiterleitung des
Fehlersignals und zur Erzeugung eines Trennsignals vorgesehen.
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Dieser
Bereich der Schaltungsanordnung wird nachfolgend als Fehlersignalverarbeitungsbereich
bezeichnet. Die Schaltungsanordnung weist einen dritten Schaltungsbereich
auf, der zum Trennen der zu schützenden
elektronischen Bauelemente, Bauteile oder Baugruppen von der Fehlerquelle
aufgrund des Trennsignals vorgesehen ist. Dieser Bereich der Schaltungsanordnung
wird nachfolgend als Trennbereich bezeichnet.
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Ein
erster Anschluss und ein zweiter Anschluss der Schaltungsanordnung
sind erfindungsgemäß miteinander
verbunden. Der Fehlererkennungsbereich und der Fehlersignalverarbeitungsbereich
sind über
eine erste Schnittstelle miteinander verbunden, so dass das Fehlersignal
an vom Fehlererkennungsbereich an den Fehlersignalverarbeitungsbereich übergeben
werden kann. Der Fehlersignalsverarbeitungsbereich und der Trennbereich sind
ebenfalls über
eine Schnittestelle, nämlich über eine
zweite Schnittstelle miteinander verbunden. Über diese zweite Schnittstelle
kann das Trennsignal vom Fehlersignal-Verarbeitungsbereich, in welchem das
Fehlersignal erzeugt wird, an den Trennbereich übergeben werden.
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Der
Trennbereich einer erfindungsgemäßen Schutzschaltungsanordnung
ist geeignet und eingerichtet den miteinander verbundenen ersten
Anschluss und den zweiten Anschluss voneinander zu trennen.
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Der
Fehlererkennungsbereich einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sowie
die erste Schnittstelle, die zweite Schnittstelle und der Trennbereich
einer erfindungsgemäßen Schutzschaltungsanordnung
sind geeignet und eingerichtet, dass sie mit unterschiedlich ausgestalteten
Fehlersignalverarbeitungsbereichen zusammenwirken können. Damit kann
die Schaltungsanordnung flexibel an die Erfordernisse des Einsatzbereichs
angepasst werden.
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Der
Fehlererkennungsbereich einer erfindungsgemäßen Schutzschaltungsanordnung
kann vor der ersten Schnittstelle Mittel zur Anpassung des Pegels
des Fehlersignals aufweisen. Ebenso kann der Trennbereich an die
zweite Schnittstelle anschließen
Mittel zur Anpassung des Pegels des Trennsignals aufweisen. Diese
Mittel zur Pegelanpassung können
Transistoren aufweisen, die als Pegelumsetzer arbeiten bzw. beschaltet
sind.
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Der
Fehlersignalverarbeitungsbereich kann eine Operationsverstärkerschaltung,
insbesondere eine Hystereseschaltung, zum Beispiel einen Schmitt-Trigger
umfassen, oder durch eine solche Schaltung gebildet sein. Der Fehlersignalverarbeitungsbereich
kann einen integrierten Schaltkreis umfassen oder aus einem solchen
integrierten Schaltkreis gebildet sein. Bei dem integrierten Schaltkreis kann
es sich um einen programmierbaren Logikschaltkreis (FPGA) handeln.
Der Fehlersignalverarbeitungsbereich kann geeignet und eingerichtet
sein, die Weiterleitung des Fehlersignals und/oder das Zurücksetzen
(d. h. Löschung)
des Fehlersignals von der ersten Schnittstelle (erste Schnittstelle
als Verbindung von Fehlererkennungsbereich und den Fehlerverarbeitungsbereich)
zur zweiten Schnittstelle (zweite Schnittstelle als Verbindung von
Fehlersignalverarbeitungsbereich und Trennbereich) zu verzögern. Der
Fehlersignalverarbeitungsbereich kann im Bedarfsfall Mittel zur
Festlegung von konstanten oder einstellbaren Verzögerungszeiten
für die
o. g. verzögerte
Weiterleitung des Fehlersignals und/oder für das o. g. verzögerte Zurücksetzen
des Fehlersignals umfassen.
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Der
Fehlersignalverarbeitungsbereich kann ein Mittel zur Steuerung aufweisen,
welches beispielsweise durch die Operationsverstärkerschaltung oder durch einen
integrierten Schaltkreis gebildet ist. Das Mittel zur Steuerung
kann darüber
hinaus auch einen Mikroprozessor umfassen oder durch einen Mikroprozessor
gebildet sein. Ferner ist es möglich, dass
das Mittel zur Steuerung Elemente zur manuellen Bedienung durch
einen Benutzer aufweist, so dass ein Benutzer Einfluss auf die Erzeugung
des Fehlersignals oder auf die Rückschaltung
der Schaltungsanordnung in den fehlerfreien Betrieb nehmen kann.
Der Fehlersignalverarbeitungsbereich kann auch zum Durchleiten des
Fehlersignals von der ersten Schnittstelle zur zweiten Schnittstelle
geeignet und eingerichtet sein.
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Der
Fehlersignalverarbeitungsbereich kann ein Mittel zum Anzeigen des
Fehlersignals aufweisen, mit dem das Auftreten einer Überspannung
oder eines Überstroms
einem Benutzer angezeigt werden kann. In einem einfachen Fall kann
es sich bei einem solchen Anzeigemittel um eine Leuchtdiode handeln, die
im Fehlerfall leuchtet.
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Die
Schutzbeschaltungsanordnung kann geeignet und eingerichtet sein
betrieben zu werden, wenn der erste Anschluss mit einem oder mehreren als
Fehlerquelle in Frage kommenden Bauelementen, Bauteilen oder Baugruppen
und der zweite Anschluss mit ein oder mehreren zu schützenden
Bauelementen, Bauteilen oder Baugruppen verbunden ist.
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Gemäß der Erfindung
kann der Fehlererkennungsbereich einen Strom- oder Spannungssensor, zum Beispiel
mit einem Messwiderstand, insbesondere mit einem ohmschen Widerstand
aufweisen, der zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss
geschaltet ist.
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Zwei
Ausführungsbeispiele
für erfindungsgemäße Schaltungsanordnungen
zum Schutz von einem oder mehreren elektronischen Bauelementen, Bauteilen
oder Baugruppen vor Beschädigungen oder
Zerstörungen
bei Fehlern durch zu hohe Ströme oder
zu hohe Spannungen sind in den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigt
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
für eine
Schutzbeschaltungsanordnung zum Schutz eines Ausgangs einer Operationsverstärkerschaltung und
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2 eine
Schaltungsanordnung zum Schutz eines Eingangs einer Schaltungsanordnung.
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Die
in 1 dargestellte Schutzbeschaltungsanordnung X1
dient zum Schutz des Ausgangs der Operationsverstärkerschaltung
X2. Die Operationsverstärkerschaltung
X2 ist beispielhaft gewählt und
kann durch eine beliebige andere Operationsverstärkerschaltung oder Schaltungsanordnung
ersetzt werden.
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Bei
der Operationsverstärkerschaltung
handelt es sich um einen Tiefpass erster Ordnung mit Umkehrverstärker. Derartige
aktive Tiefpässe
erster Ordnung sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt.
Es sei dazu beispielhaft auf U. Tietze/Ch. Schenk, „Halbleiterschaltungstechnik" verwiesen. Die Bauelemente
des aktiven Tiefpasses, nämlich die
Widerstände
R1 und R2 sowie der Kondensator C1 und der Operationsverstärker U1:A
sind auf die bekannte Art und Weise miteinander verschaltet. Die Schottky-Dioden
D1 und D2 dienen der Begrenzung der Spannung an den Anschlüssen des
Operationsverstärkers
U1:A auf die Betriebsspannung in einem Fehlerfall, bei welchem der
Ausgang der Operationsverstärkerschaltung
X2 mit einem zu hohen Strom beaufschlagt wird.
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Die
Schottky-Dioden D1 und D2 haben den Zweck kurzzeitige Überspannungen
abzuleiten. Die Schottky-Dioden D1, D2 sind jedoch nicht für eine dauerhafte
Belastung ausgelegt. Daher ist die Schutzbeschaltungsanordnung X1
notwendig, um den Ausgang der Operationsverstärkerschaltung dauerhaft zu
schützen.
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Die
Schutzbeschaltungsanordnung X1 weist einen ersten Anschluss A11
auf, der mit dem Ausgang der Operationsverstärkerschaltung verbunden ist.
Ein weiterer erster Anschluss A12, über welchen die Schutzbeschaltungsanordnung
ebenfalls mit der Operationsverstärkerschaltung 12 verbunden
ist, ist bedeutend für
die Rückkopplung
des Ausgangs des Operationsverstärkers.
Dieser weitere erste Anschluss A12 ist jedoch durch die Schutzschaltungsanordnung
nicht in gleicher Weise geschützt.
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Die
Schutzschaltungsanordnung X1 weist neben den beiden ersten Anschlüssen A11,
A12 einen zweiten Anschluss A2 auf, an welchem die durch die Operationsverstärkerschaltung
X2 zu steuernde Schaltung angeschlossen ist. Das Ausgangssignal der
Operationsverstärkerschaltung
X2 wird im fehlerfreien Fall im Wesentlichen unbeeinflusst durch
die Schutzschaltungsanordnung X1 zum Anschluss A2 hindurchgeschleift.
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Die
dem Anschluss A2 nachgeschaltete Schaltung kann eine Quelle für einen Überstrom
sein, der über
den Anschluss A1 der Operationsverstärkerschaltung X2 eingeprägt wird.
Ein solcher Überstrom
kann zur Beschädigung
der Operationsverstärkerschaltung X2
und insbesondere des Operationsverstärkers U1:A führen, sofern
die Schutzschaltungsanordnung X1 nicht zwischengeschaltet wäre.
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Die
Schutzschaltungsanordnung X1 weist einen Schaltungsbereich zur Erkennung
eines Fehlers und zur Erzeugung eines den Fehler anzeigenden Fehlersignals
auf. Dieser Schaltungsbereich wird nachfolgend als Fehlererkennungsbereich 11 bezeichnet.
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Neben
dem Fehlerkennungsbereich weist die Schaltungsanordnung X1 einen
Schaltungsbereich zur Verarbeitung des Fehlersignals und zur Erzeugung
eines Trennsignals auf. Dieser Schaltungsbereich wird nachfolgend
als Fehlersignalverarbeitungsbereich 12 bezeichnet.
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Schließlich weist
die Schutzschaltungsanordnung X1 einen dritten Schaltungsbereich
auf, der zum Trennen der zu schützenden
elektronischen Bauelemente U1:A, Bauteile oder Baugruppen X2 von
der Fehlerquelle aufgrund des Trennsignals geeignet und eingerichtet
ist. Dieser Schaltungsbereich wird nachfolgend als Trennbereich 13 bezeichnet.
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Der
Fehlererkennungsbereich 11 weist ein Mittel zur Fehlererkennung 112 und
ein Mittel 111 zur Pegelanpassung des Fehlersignals auf,
das an einer Schnittstelle S1 zwischen dem Fehlererkennungsbereich
und dem Fehlersignalverarbeitungsbereich 12 zur Verfügung steht.
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Das
Mittel zur Fehlererkennung 112 umfasst einen Messwiderstand
R4, der zwischen dem ersten Anschluss A11 und dem zweiten Anschluss
A2 im Signalweg des Ausgangssignals der Operationsverstärker X2
geschaltet ist. Mit dem Messwiderstand R4 kann ein Strom zwischen
dem ersten Anschluss A11 und dem Anschluss A2 detektiert werden.
Ferner weist das Mittel zur Fehlererkennung zwei NPN-Transistoren
T1:A, T1:B und ohmsche Widerstände
R3, R5, R6 auf.
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Der
auf dem Potential des ersten Anschluss A11 liegende Anschluss des
Messwiderstands R4 ist dabei über
den Widerstand R3 mit dem Emitter des Transistors T1:A und der Basis
des Transistors T1:B verbunden. Der dem zweiten Anschluss A2 zugewandte
Anschluss des Messwiderstands R4 ist über den Widerstand R5 mit dem
Emitter des Transistors T1:B und mit der Basis des Transistors T1:A
verbunden. Die Kollektoren der Transistoren T1:A, T1:B miteinander
verbunden und liegen somit auf gleichem Potential.
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Die
Kollektoren sind mit einem ersten Anschluss des Widerstands R6 verbunden,
der mit seinem zweiten Anschluss mit einer Hilfsspannung VAUX verbunden
ist. Der gemeinsame Knoten der Kollektoren der Transistoren T1:A,
T1:B und des ersten Anschlusses des Widerstands R6 bildet die Verbindung
zwischen dem Mittel zum Erkennen des Fehlers und dem Mittel zur
Pegelanpassung 111.
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Überschreitet
im Falle eines Überstroms
die Spannung über
den Messwiderstand R4 einen vorbestimmten Betrag, z. B. 0,6 V, schaltet
je nach Richtung des Überstroms
entweder der Transistor T1:A oder der Transistor T1:B durch. Dadurch
wird das Kollektorpotential, d. h. das Potential am Übergabepunkt
zum Mittel 111 zur Pegelanpassung von dem Potential der
Hilfsspannung VAUX abgesenkt, um ein Potential, das durch das Verhältnis der
Widerständen R6,
R3 bzw. R6, R5 bestimmt ist.
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Der
Knoten ist mit einem Transistor T2:A des Mittels zur Pegelanpassung
verbunden. Der Emitter dieses PNP-Transistors T2:A ist über einen
Widerstand R7 mit der Hilfsspannung VAUX verbunden, der Kollektor
ist über
einen Widerstand R8 mit der Schnittstelle S1 und über einen
weiteren Widerstand R9 mit dem Massepotential verbunden.
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Sobald
das Mittel zur Fehlererkennung 112 über dem Messwiderstand R4 eine Überspannung erkennt,
bewirkt es, dass der Transistor T2:A des Mittels zur Pegelanpassung 111 aufgrund
der Absenkung des Potentials an der Basis des Transistors T2:A durchgeschaltet
wird. Dadurch wird das Potential an der Schnittstelle S1 angehoben,
das im fehlerfreien Fall auf dem Massepotential liegt. An der Schnittstelle
S1 wird also im Fehlerfall durch das Anheben des Potentials der
Fehler signalisiert. Das Potential wird dabei durch den Spannungsteiler
zwischen den Widerständen
R7 und R8 einerseits und dem Widerstand R9 andererseits bestimmt.
Der Transistor T2:A und die Widerstände R7, R8, R9 arbeiten daher
als Pegelumsetzer.
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Eine
in den Figuren nicht dargestellten Variante des Fehlererkennungsbereiches 11 kann
ein Verzögerungselement
(bspw. einen Kondensator) umfassen, das derart in die Schaltung
integriert ist, dass beim Auftreten einer Überspannung über dem Messwiderstand
R4 (Fehlerfall) das Potential an der Schnittstelle S1 verspätet ansteigt.
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Das
Fehlersignal, das im Fehlerfall an der Schnittstelle S1 zwischen
dem Fehlererkennungsbereich 11 und dem Fehlersignalverarbeitungsbereich 12 der
erfindungsgemäßen Schutzschaltanordnung 1 anliegt,
wird von der Schaltung des Fehlersignalsverarbeitungsbereichs aufgenommen.
Der Fehlersignalsverarbeitungsbereich 12 kann verschiedene Bauelemente,
Bauteile und Baugruppen umfassen. Der Fehlersignalverarbeitungsbereich 12 kann
auf die Anwendung der Schutzschaltverordnung abgestimmt werden.
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Als
Bauelemente beziehungsweise Baugruppen können beispielsweise eine Hystereseschaltung,
insbesondere ein Schmitt-Trigger 121, oder
ein FPGA 122 eingesetzt werden. Die in der 1 dargestellten
Baugruppen 121 beziehungsweise 122 können alternativ
zueinander verwendet werden. Anstelle einer der beiden Baugruppen 121, 122 können auch
andere Baugruppen Bauelemente oder Bauteile verwendet werden, die
für den
Einsatzzweck der Schutzschaltungsanordnung geeignet sind.
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In
dem Fehlersignalverarbeitungsbereich 12 der Schutzschaltungsanordnung
X1 wird das an der Schnittstelle Si bereitstehende Fehlersignal
verarbeitet, wobei je nach Ausgestaltung der Bauelemente, Bauteile
oder Baugruppen, mit welchen die Verarbeitung durchgeführt wird,
ein Trennsignal erzeugt wird, welches nichts anderes ist als ein
Befehl an den Trennbereich der Schutzschaltungsanordnung X1 die
Verbindung zwischen dem ersten Anschluss A11 und dem zweiten Anschluss
A2 zu trennen. Das Trennsignal wird von Fehlersignalverarbeitungsbereich 12 der
Schutzschaltungsanordnung X1 an der Schnittstelle S2 bereitgestellt
und an den Trennbereich 13 übergeben.
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Eine
nicht in den Figuren dargestellte Abwandlung des Fehlersignalverarbeitungsbereichs 12 kann
derart ausgestaltet sein, dass das Trennsignal zusätzlich einer
peripheren Schaltung (nicht in den Figuren dargestellt) als digitales
Statuskennzeichnungssignal zugeführt
ist.
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Eine
weitere in den Figuren nicht dargestellte Abwandlung des Fehlersignalverarbeitungsbereiches 12 kann
eine (ebenfalls nicht in den Figuren dargestellte) Kopplung zu einer
externe Logikschaltung aufweisen, wobei diese externe Logikschaltung
auf Anforderung (beispielsweise nach Benutzereingriff oder in Abhängigkeit
eines Systemzustandes eines peripheren Systems) eine Weiterleitung
des Trennsignals von der Schnittstelle S1 an die Schnittstelle S2 verzögert oder
unterbindet.
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Im
Trennbereich 13 wird das Trennsignal zunächst durch
ein Mittel zur Pegelanpassung 131 auf einen Signalpegel
gebracht, der von dem Trennmittel 132 verarbeitet werden
kann. Dazu weist das Mittel 131 zur Pegelanpassung eine
Transistorschaltungen aus Transistoren T2:B und T3:A sowie einiger
Widerstände
R10, R11, R12, R13, R15.
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Der
NPN-Transistor T3:A bildet zusammen mit den Widerständen R10,
R11 einen Pegelumsetzer in Basisschaltung. Der PNP-Transistor T2:B
bildet zusammen mit den Widerständen
R14, R15 eine geschaltete Stromquelle.
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Das
Trennmittel 132 weist zwei in Reihe geschaltete Feldeffekttransistoren
T4:A, T4:B mit verbundenen Source-Elektroden auf, die im Leitungsweg
zwischen dem ersten Anschluss A11 und dem zweiten Anschluss A2 in
Reihe zu dem Widerstand R4 geschaltet sind.
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Im
fehlerfreien Betrieb hat die geschaltete Stromquelle T2:B, R14,
R15 die Aufgabe, die Gate-Kapazitäten der FET T4:A und T4:B aufzuladen.
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Denkbar
wäre eine
unmittelbare Ansteuerung der Feldeffekttransistoren T4:A, T4:B durch
das Trennsignal nach der Stromquelle T2:B, R14, R15. Das Trennsignal
könnte
dann unmittelbar auf die Gate-Elektroden der Feldeffekttransistoren
T4:A, T4:B gegeben werden. Die Gate-Kapazitäten der Feldeffekttransistoren
T4:A, T4:B würden
dann allerdings ein sofortiges Sperren der Feldeffekttransistoren
T4:A, T4:B verhindern. Damit die Gate-Kapazitäten der Feldeffekttransistoren
T4:A, T4:B schnell entladen werden können, ist daher eine Beschattung über zwei
PNP-Transistoren T5:A, T5:B in Verbindung mit zwei Widerständen R16,
R17 gegeben.
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Diese
Schaltung zur schlagartigen Entladung der Gate-Kapazitäten der
Feldeffekttransistoren T4:A, T4:B beruht darauf, dass im Fehlerfall
der Transistor T2:B aufgrund des Trennsignals sperrt und der Strom
durch den Transistor T2:B abgeschaltet wird. Dadurch bricht die
Spannung über
dem Widerstand R16 zusammen und der Transistor T5:A sperrt. Der
Transistor T5:B erhält
dadurch einen Basisstrom über
den Widerstand R17 und schaltet durch. Ein Entladen der Gate-Kapazitäten der
Feldeffekttransistoren T4:A, T4:B ist dann über den Transistor T5:B möglich.
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Eine
schaltungstechnische Abwandlung des Trennbereichs 13 (diese
Abwandlung ist in den 1 und 2 nicht
dargestellt) kann insbesondere anstelle der Feldeffekttransistoren
T4:A und T4:B einen/mehrere schaltenden Baustein/e, inbesondere Bipolartransistor/en
oder Relais der/die durch das Trennsignal gesteuert wird/werden,
aufweisen. Die Art und Kenngrößen dieser
schaltenden Bausteine im Trennbereich 13 kann eine Anpassung
der Schaltung und Bauelemente insbesondere in diesem Bereich 13 erfordern.
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Eine
Zenerdiode D3 begrenzt die Spannung zwischen den Gate Elektroden
und den Source-Elektroden der Feldeffekttransistoren T4:A, T4:B.
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Alles
in Allem ist die Schutzschaltungsanordnung so ausgelegt, dass die
Verbindung zwischen dem ersten Anschluss A11 und dem zweiten Anschluss
A2 innerhalb von ca. 100 Nanosekunden oder schneller getrennt werden
kann.
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Sofern
im Ausführungsbeispiel
gemäß 1 im
Fehlersignalverarbeitungsbereich 12 zwischen der ersten
Schnittstelle S1 und der zweiten Schnittstelle S2 im Wesentlichen
nur eine Verbindungsleitung oder nur ein Schmitt-Trigger zwischengeschaltet ist,
wird das Trennmittel 132 nach dem Erkennen eines Fehlers
(z. B. einer Überspannung)
im Fehlerererkennungsbereich 11 zunächst sperren, und damit den
Leitungsweg zwischen erstem Anschluss A11 und zweitem Anschluss
A2 unterbrechen. Dies führt dazu,
dass im Fehlererkennungsbereich der Fehler (bspw. die Überspannung)
nicht mehr festgestellt werden kann, selbst wenn dieser Fehler weiterhin
am zweiten Anschluss A2 anliegt. Deshalb wird nach einer anschließenden schaltungsbedingten
Verzögerungszeit,
die insbesondere von den Kenngrößen der Stromquelle
R14, T2:B, R15 und den Gate-Kapazitäten der Feldeffekttransistoren
T4:A, T4:B abhängt, das
Trennmittel 132 wieder kurzzeitig die Unterbrechung im
Leitungsweg zwischen erstem Anschluss A11 und dem zweiten Anschluss
A2 aufheben, bis erneut im Fehlererkennungsbereich 11 ein
Fehler erkannt wird und sich anschließend der oben beschriebene
Vorgang wiederholt. Der hier beschriebene Zyklus der periodischen
Sperrung durch das Trennmittel 132 stellt ein sogenanntes
Auto-Retry dar, also als ein periodisches Überprüfen der Fehlersituation am zweiten
Anschluss A2, wobei ein Wegfall des Fehlers an A2 dazu führt, dass
auch die periodischen Sperrung durch das Trennmittel 132 unterbleibt.
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Das
in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der Schutzbeschaltung
schützt
den Ausgang der Operationsverstärkerschaltung
X2 auch in dem Fall, wenn Versorungsspannungen VAUX, VCC einmal
ausfallen sollten. In diesem Fall würde die Zusammenschaltung der
Feldeffekttransistoren T4:A und T4:B sperren, wodurch beispielsweise
verhindert wird, dass eine möglicherweise
am zweiten Anschluss A2 anliegende Überspannung oder Störspannung
zur Operationsverstärkerschaltung
X2 gelangt.
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Das
in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Schutzschaltungsanordnung
X1 zum Schutz des Eingangs von Bauelementen, Bauteilen oder Baugruppen
ist im Wesentlichen genauso ausgestaltet wie das Ausführungsbeispiel
gemäß 1. Der
Unterschied zwischen den beiden Ausführungsbeispielen liegt lediglich
im Fehlererkennungsbereich 11. Geschützt werden soll beispielsweise
ein hochohmiger Eingang eines Messsystems, der vom Widerstand Rx
symbolisiert wird. Der Fehlererkennungsbereich 11, insbesondere
das Mittel zur Fehlererkennung 112 ist auf die Erkennung
einer Überspannung
am Anschluss A2 ausgelegt. Die Ansprechspannung des Mittels zur
Fehlererkennung 112 ist im Wesentlichen festgelegt durch
die Zener-Dioden D1z, D2z. Der Widerstand R5 wirkt als Strombegrenzung
für den
Basisstrom beziehungsweise Emitterstrom der Transistoren T1:A beziehungsweise
T1:B.
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Der
Fehlersignalverarbeitungsbereich 12 und der Trennbereich 13 der
erfindungsgemäßen Schutzschaltungsanordnung
X1 sind dagegen identisch ausgebildet, wie im Ausführungsbeispiel
1 gemäß 1.