DE19928856C2 - Schaltungsanordnung zum Überlastungsschutz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Überlastungsschutz, insbesondere für eine Auswerte-Elek­ tronikeinheit zur Kindersitzerkennung in einem Fahrzeug, mit einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluß für ein Eingangsspannungssignal sowie einem ersten und einem zweiten Ausgangsanschluß für ein Ausgangsspannungssi­ gnal, wobei der erste Eingangsanschluß und der erste Aus­ gangsanschluß über einen ersten Leitungspfad miteinander verbunden sind und in einen zweiten Leitungspfad von dem zweiten Eingangsanschluß zu dem zweiten Ausgangsan­ schluß ein erster Feldeffekttransistor mit seiner Source- Drain-Strecke eingeschleift ist, um den zweiten Leitungs­ pfad bei Vorliegen einer Überspannung zu sperren.

Eine Schaltungsanordnung dieser Art ist aus der DE 38 04 250 C1 zum Zwecke einer Strombegrenzung bei über die Teilnehmerleitung gespeisten digitalen Fernspre­ chendgeräten bekannt. Das Gatepotential des dortigen Feld­ effekttransistors entspricht der Potentialdifferenz zwischen den Anschlüssen einer Parallelschaltung von einem Transi­ stor und einem Kondensator seriell zu einem Widerstand über den beiden Eingangsanschlüssen. Dadurch wird zum einen die maximale Höhe eines zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen der Schaltungsanordnung fließenden Stromes begrenzt. Zum andern wird bewirkt, daß Span­ nungsspitzen eines an den beiden Eingangsanschlüssen an­ liegenden Signals abgeflacht zu den Ausgangsanschlüssen übertragen werden.

Weiter sind Schaltungsanordnungen zum Überlastungs­ schutz mit Zenerdioden bekannt. Darin wird die Spannung zwischen zwei Eingangsanschlüssen begrenzt, indem diese durch gegeneinander geschaltete Zenerdioden kurzge­ schlossen werden. Bei Überschreiten einer den Zenerdioden entsprechenden Schwellspannung fließt zwischen den Ein­ gangsanschlüssen ein Kurzschlußstrom, so daß in erster Li­ nie elektrische Leistung in den Zenerdioden und nicht in ei­ ner an den Ausgangsanschlüssen anliegenden Last dissipiert wird.

Ein Überlastungsschutz ist z. B. bei Vorrichtungen zur Kindersitzerkennung in Kraftfahrzeugen wünschenswert. Üblicherweise umfassen diese Vorrichtungen zur Kinder­ sitzerkennung, wie sie beispielsweise in der DE 44 09 971 C2 beschrieben sind, eine in einem Fahrzeug­ sitz aufgenommene Sende- und Empfangseinheit mit induk­ tiver Antenne, der ein sich im Kindersitz befindlicher Reso­ nator zugeordnet ist. Dieser Resonator kann mit einem intel­ ligenten Identifikationsträger kombiniert sein, der mittels der vom Resonator aus dem elektromagnetischen Strah­ lungsfeld aufgenommenen Energie betrieben wird. Weil für eine Kindersitzerkennung häufig ein Arbeitsfrequenzbe­ reich von 125 kHz zum Einsatz kommt, der sich mit dem Frequenzbereich von Keyless-go-Systemen überschneidet, besteht insbesondere für einen Resonator im Kindersitz und auch für damit gegebenenfalls gekoppelte intelligente Iden­ tifikationsträger der Wunsch, einen Schutz vor Überspan­ nungen, wie sie von einem Keyless-go-System hervorgeru­ fen werden können, zu gewährleisten. Die verwendete Schaltungsanordnung zum Überlastungsschutz sollte einer­ seits vor zu hohen Leistungen schützen, die aus einem elek­ tromagnetischen Störfeld aufgenommen werden, anderer­ seits die Empfindlichkeit des Resonators und des gegebe­ nenfalls zugeordneten Identifikationsträgers im Kindersitz zumindest in einem Normalbetriebsbereich nicht wesentlich herabsetzen. Das bedeutet, daß in einem Normalbetriebsbe­ reich nur ein sehr geringer Leckstromverlust auftreten sollte. Diesen Anforderungen entsprechen Schaltungsanordnungen zum Überlastungsschutz, die auf Zenerdioden beruhen, nur ungenügend.

Aufgabe der Erfindung ist, eine verbesserte Schaltungs­ anordnung der eingangs genannten Art zum Überlastungs­ schutz bereitzustellen, die insbesondere einen hohen Ein­ gangswiderstand und einen dementsprechend geringen Leckstromverlust aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei dieser Schal­ tungsanordnung ist in einen dritten Leitungspfad zwischen dem ersten Leitungspfad und dem an den zweiten Eingangs­ anschluß angekoppelten Anschluß des ersten Feldeffekttran­ sistors ein zweiter Feldeffekttransistor mit seiner Source- Drain-Strecke eingeschleift, der bei Vorliegen einer Über­ spannung zwischen dem ersten und dem zweiten Eingangs­ anschluß den dritten Leitungspfad schließt, wobei der Gate- Anschluß des ersten Feldeffekttransistors auf ein Potential im ersten Leitungspfad zwischen dem ersten Eingangsan­ schluß und dem ersten Ausgangsanschluß gelegt ist und der Gate-Anschluß des zweiten Feldeffekttransistors auf ein Po­ tential im zweiten Leitungspfad zwischen dem zweiten Aus­ gangsanschluß und dem an den zweiten Ausgangsanschluß angekoppelten Anschluß des ersten Feldeffekttransistors ge­ legt ist. Auf diese Weise wird eine Schaltungsanordnung zum Überlastungsschutz geschaffen, bei der in einem Nor­ malbetriebsbereich lediglich ein sehr geringer Leckstrom fließt, der denjenigen einer entsprechenden, auf Zenerdio­ den basierenden Schaltung deutlich unterschreitet. Weiter bewirkt der Feldeffekttransistor im Leitungspfad zwischen zweitem Eingangsanschluß und zweitem Ausgangsanschluß eine vorteilhafte Stabilisierung der Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen.

In Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist der erste Feldeffekttransistor ein Verarmungstyp-n-Kanal MOS- FET oder ein n-Kanal Feldeffekttransistor und der zweite Feldeffekttransistor ein Anreicherungstyp-p-Kanal MOS- FET. Auf diese Weise kann eine positive Potentialdifferenz zwischen dem zweiten und dem ersten Eingangsanschluß auf einen positiven Schwellwert begrenzt werden.

In Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 ist der erste Feldeffekttransistor ein Verarmungstyp-p-Kanal MOS- Feldeffekttransistor oder ein p-Kanal Feldeffekttransistor und der zweite Feldeffekttransistor ein Anreicherungstyp-n- Kanal MOSFET. Auf diese Weise kann eine negative Poten­ tialdifferenz zwischen dem zweiten und dem ersten Ein­ gangsanschluß auf einen negativen Schwellwert begrenzt werden, so daß dann durch die Potentialdifferenz an den Ausgangsanschlüssen dieser Schwellwert nicht unterschrit­ ten wird.

In Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 ist dem zweiten Feldeffekttransistor ein dritter Feldeffekttransistor über seine Source-Drain-Strecke parallel geschaltet, der den ersten und den zweiten Eingangsanschluß bei Vorliegen ei­ ner Überspannung kurzschließt, wobei das Gate-Potential des dritten Feldeffekttransistors dem Spannungsabfall des durch den zweiten Feldeffekttransistors fließenden Stromes an einem Widerstand entspricht. Auf diese Weise kann eine Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsanschlüssen bei Vorliegen einer Überspannung an den Eingangsanschlüssen so begrenzt werden, daß der Kurzschlußstrom zwischen den Eingangsanschlüssen als Funktion der Spannung zwischen den Eingangsanschlüssen sehr steil ansteigt, wenn die zwi­ schen den Eingangsanschlüssen anliegende Spannung in ei­ nen Überspannungsbereich gerät.

In Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 5 ist die Schaltungsanordnung in einen ASIC-Baustein integriert. Auf diese Weise wird eine robuste und kompakte Bauform der Schaltungsanordnung mit geringem Platzbedarf ge­ schaffen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 und 2 Schaltbilder einer jeweiligen Schaltungsan­ ordnung zum Überlastungsschutz,

Fig. 3 den typischen Verlauf eines Kurzschlußstromes zwischen den Eingangsanschlüssen der in Fig. 1 dargestell­ ten Schaltungsanordnung als Funktion einer eingangsseitig anliegenden Spannungsdifferenz,

Fig. 4 ein Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine Schaltungsanordnung zum Überlastungsschutz,

Fig. 5 den typischen Verlauf des Kurzschlußstromes zwi­ schen den Eingangsanschlüssen der in Fig. 4 dargestellten Schaltungsanordnung als Funktion einer daran anliegenden Spannungsdifferenz und

Fig. 6 eine Vorrichtung zur Kindersitzerkennung in einem Kraftfahrzeug, welche eine Schaltungsanordnung zum Überlastungsschutz gemäß Fig. 1, 2 oder 4 enthält.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel 1 einer Schal­ tungsanordnung zum Überlastungsschutz dargestellt, wel­ che einen zwischen zwei Eingangsanschlüssen 2, 3 anlie­ genden Spannungspegel zu zwei Ausgangsanschlüssen 4, 5 überträgt, sofern das Potential am Eingangsanschluß 2 ge­ genüber dem Potential am Eingangsanschluß 3 auf einem positiven Wert liegt. In den Leitungspfad, der den Eingangs­ anschluß 2 mit dem Ausgangsanschluß 4 verbindet, ist ein n-Kanal Feldeffekttransistor 6 geschaltet, dessen Drain-An­ schluß 6a dem Eingangsanschluß 2 und dessen Source-An­ schluß 6b dem Ausgangsanschluß 4 zugewandt ist. Der Gate-Anschluß 6c des n-Kanal Feldeffekttransistors 6 ist da­ bei auf ein Potential im Leitungspfad zwischen dem Ein­ gangsanschluß 3 und dem Ausgangsanschluß 5 der Schal­ tungsanordnung gelegt. Überschreitet die Potentialdifferenz zwischen dem Eingangsanschluß 2 und dem Eingangsan­ schluß 3 einen positiven Schwellwert, so unterbricht der n- Kanal Feldeffekttransistor 6 die Leitungsverbindung zwi­ schen Eingangsanschluß 2 und Ausgangsanschluß 4. Dies schützt den Ausgangsanschluß 4 vor einer Überspannung, und es ergibt sich zwischen den Ausgangsanschlüssen 4 und 5 eine stabilisierte Ausgangsspannung.

Weiter enthält die Schaltungsanordnung 1 einen Anrei­ cherungstyp-p-Kanal MOSFET 7, über dessen Source- und Drain-Anschlüssen 7a, 7b die Eingangsanschlüsse 2 und 3 kurzgeschlossen sind. Dabei ist der Gate-Anschluß 7c des p- Kanal MOSFET 7 auf ein Potential gelegt, das demjenigen des Source-Anschlusses 6b des n-Kanal Feldeffekttransi­ stors 6 entspricht, was bewirkt, daß sich, wenn der n-Kanal Feldeffekttransistor 6 in einen sperrenden Zustand versetzt wird, eine Potentialdifferenz zwischen Source- und Gate- Anschluß 7a, 7c am Anreicherungstyp-p-Kanal MOSFET 7 ausbildet, die diesen bei Überschreiten einer Schwellspan­ nung in einen leitenden Zustand versetzt. In diesem leiten­ den Zustand fließt dann zwischen den Eingangsanschlüssen 2 und 3 der Schaltungsanordnung 1 ein Kurzschlußstrom, der den n-Kanal Feldeffekttransistor 6 entlastet. Es sei be­ merkt, daß das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel dahingehend modifiziert werden kann, daß der n-Kanal Feldeffekttransistor 6 mit dem Source-Anschluß 6b an den Eingangsanschluß 2 und dem Drain-Anschluß 6b an den Ausgangsanschluß 4 gelegt wird, ohne daß sich dabei die Funktion der Schaltungsanordnung ändert. Weiter ist es möglich, den n-Kanal Feldeffekttransistor 6 durch einen Verarmungstyp-n-Kanal MOSFET zu ersetzen.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Schal­ tungsanordnung 21 zum Überlastungsschutz dargestellt, bei der ein zwischen zwei Eingangsanschlüssen 22, 23 anlie­ gender Spannungspegel spannungsbegrenzt zu zwei Aus­ gangsanschlüssen 24, 25 übertragen wird, sofern der Ein­ gangsanschluß 22 gegenüber dem Eingangsanschluß 23 auf einem negativen Potential liegt. In den Leitungspfad zwi­ schen dem Eingangsanschluß 22 und dem Ausgangsan­ schluß 24 ist ein p-Kanal Feldeffekttransistor 26 geschaltet, dessen Drain- und Sourceanschlüsse 26a bzw. 26b entspe­ chend dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Eingangsanschluß 22 bzw. dem Ausgangsanschluß 24 verbunden sind. Der Gate-Anschluß 26c des p-Kanal Feldeffekttransistors 26 ist dabei wiederum auf ein Potential der Leitungsverbindung zwischen dem Eingangsanschluß 23 und dem Ausgangsanschluß 25 gelegt, so daß für den Fall, daß die Potentialdifferenz zwischen Eingangsanschluß 22 und Eingangsanschluß 23 einen negativen Schwellwert überschreitet, der p-Kanal Feldeffekttransistor 26 die Lei­ tungsverbindung vom Eingangsanschluß 22 zum Ausgangs­ anschluß 24 unterbricht, wodurch der Ausgangsanschluß 24 vor einer Überspannung geschützt wird und sich zwischen den Ausgangsanschlüssen 24 und 25 eine stabilisierte Aus­ gangsspannung ergibt.

Weiter ist in der Schaltungsanordnung 21 ein n-Kanal MOSFET 27 vorgesehen, dessen Source- und Drain-Elek­ troden 27a bzw. 27b mit den Eingangsanschlüssen 22 bzw. 23 verbunden sind. Der Gate-Anschluß 27c des Anrei­ chungstyp-n-Kanal MOSFET ist dabei auf das Potential des Source-Anschlusses 26b im n-Kanal Feldeffekttransistor 6 gelegt. Dies bewirkt, daß sich, wenn der p-Kanal Feldeffekt­ transistor 26 in einen sperrenden Zustand versetzt wird, eine Potentialdifferenz zwischen Source- und Gateanschluß 27a, 27c am Anreichungstyp-n-Kanal MOSFET 27 ausbildet, die diesen bei Überschreiten eines Schwellwertes in einen lei­ tenden Zustand versetzt. Dann wird der p-Kanal Feldeffekt­ transistor 26 entlastet, und es fließt zwischen den Eingangs­ anschlüssen 22 und 23 ein Kurzschlußstrom. Es sei bemerkt, daß entsprechend dem in der Fig. 1 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel die Schaltungsanordnung zum Überlastungs­ schutz aus Fig. 2 dadurch modifiziert werden kann, daß der p-Kanal Feldeffekttransistor 26 durch einen Verarmungstyp- p-Kanal MOSFET ersetzt wird, ohne daß sich die prinzi­ pielle Funktionsweise ändert.

Fig. 3 veranschaulicht für die Schaltungsanordnung zum Überlastungsschutz 1 aus Fig. 1 anhand einer Kurve 31 eine typische Abhängigkeit eines zwischen den Eingangsan­ schlüssen 2 und 3 fließenden Leck- bzw. Kurzschlußstromes als Funktion der daran anliegenden Potentialdifferenz. Der n-Kanal Feldeffekttransistor 6 in der der Kurve 31 zugrun­ deliegenden Schaltungsanordnung ist z. B. ein solcher vom Typ BF246 und der Anreicherungstyp-p-Kanal MOSFET 7 ein solcher vom Typ BS250. Bei einer Stromentnahme von 0 bis 10 mA an den Ausgangsanschlüssen 4 und 5 bewirkt dann der n-Kanal Feldeffekttransistor 6 eine relative Stabili­ sierung der Ausgangsspannung in einem Bereich von weni­ ger als 10%. Es sei bemerkt, daß sich mittels der in der Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung zum Überlastungs­ schutz 21 ein entsprechender Kurzschlußstrom erzielen läßt, wobei lediglich das Vorzeichen der Potentialdifferenz zwi­ schen den Eingangsanschlüssen gegenüber Fig. 1 umge­ kehrt ist.

Weiter ist in Fig. 3 eine gestrichelte Kurve 32 eingezeich­ net, die dem Kurzschlußstrom bei einer Schaltungsanord­ nung zum Überlastungsschutz entspricht, die auf zwei ge­ geneinander geschalteten 6,8-Volt Zenerdioden basiert. Da­ bei zeigt sich, daß in einem gleichen Bereich der Potential­ differenz zwischen den Eingangsanschlüssen die Schal­ tungsanordnungen 1 bzw. 21 aus Fig. 1 bzw. 2 einen um mehr als zwei Größenordnungen geringeren Leckstrom auf­ weisen als diejenigen auf der Grundlage von Zenerdioden. Dabei sei bemerkt, daß bei Verwendung von Zenerdioden mit kleinerer Durchbruchspannung im Vergleich zu entsprechend nach Fig. 1 oder 2 ausgebildeten Schaltungsanord­ nungen zum Überlastungsschutz der Leckstrom weiter zu­ nimmt.

In Fig. 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel 41 für eine Schaltungsanordnung zum Überlastungsschutz dargestellt, welche dazu dient, eine zwischen zwei Eingangsanschlüs­ sen 42, 43 anliegende positive Potentialdifferenz span­ nungsbegrenzt zu Ausgangsanschlüssen 44, 45 zu übertra­ gen. Entsprechend dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ist in den Leitungspfad zwischen dem Eingangsanschluß 42 und dem Ausgangsanschluß 44 ein n-Kanal Feldeffekttran­ sistor 46 geschaltet, wobei dessen Drain-Anschluß 46a dem Eingangsanschluß 42 zugewandt ist und dessen Source-An­ schluß 46b an den zum Ausgangs-Anschluß 44 führenden Leitungspfad angeschlossen ist. Der Gate-Anschluß 46c des n-Kanal Feldeffekttransistors 46 ist auf ein Potential im Lei­ tungspfad zwischen Eingangsanschluß 43 und Ausgangsan­ schluß 45 gelegt, so daß, wenn die Potentialdifferenz zwi­ schen Eingangsanschluß 42 und Eingangsanschluß 43 einen positiven Schwellwert überschreitet, der n-Kanal Feldef­ fekttransistor 46 den Leitungspfad zwischen Eingangsan­ schluß 42 und Ausgangsanschluß 44 unterbricht, um so den Ausgangsanschluß 44 vor einer Überspannung zu schützen bzw. zwischen den Ausgangsanschlüssen 44 und 45 eine stabilisierte Ausgangsspannung bereitzustellen.

Entsprechend den Ausführungsbeispielen von Fig. 1 und 2 sind die Eingangs-Anschlüsse 42 und 43 über Source- und Drainelektroden 47a, 47b eines Anreichungstyp-p-Kanal MOSFET 47 und einen am Drain-Anschluß 47b des Anrei­ cherungstyp-p-Kanal MOSFET 47 liegenden Widerstand 48 kurzgeschlossen. Dabei ist der Gate-Anschluß 47c des An­ reicherungstyp-p-Kanal MOSFET 47 auf ein Potential ge­ legt, das demjenigen des Source-Anschlusses 46b des n-Ka­ nal-Feldeffekttransistors 46 entspricht, was bewirkt, daß sich, wenn bei Vorliegen einer Überspannung zwischen den Eingangsanschlüssen 42 und 43 der n-Kanal Feldeffekttran­ sistor 46 in einen sperrenden Zustand versetzt wird, eine Po­ tentialdifferenz zwischen Source- und Gate-Anschluß 47a, 47c an dem Anreicherungstyp p-Kanal MOSFET 47 ausbil­ det, die diesen bei Überschreiten eines Schwellwertes in ei­ nen leitenden Zustand versetzt, sö daß durch ihn und den Widerstand 48 ein Kurzschlußstrom fließt. Dieser Kurz­ schlußstrom bewirkt am Widerstand 48 einen Spannungsab­ fall, welcher dazu verwendet wird, das Gate-Potential eines dritten Anreicherungstyp-n-Kanal MOSFET 49 an einem Gate-Anschluß 49c zu steuern. Dieser Anreicherungstyp-n- Kanal MOSFET 49 ist über seinen Drain-Anschluß 49a mit dem Eingangsanschluß 42 der Schaltungsanordnung 41 ver­ bunden und liegt mit seinem Source-Anschluß 49b an dem Eingangsanschluß 43. Er ist somit dem Anreicherungsyp-p- Kanal-MOSFET 47 parallel geschaltet. Schaltet der Anrei­ cherungstyp-n-Kanal MOSFET 49 in den leitfähigen Zu­ stand, nimmt der Eingangswiderstand der Schaltungsanord­ nung 41 umgehend ab mit der Folge, daß die Spannung zwi­ schen den Ausgangsanschlüssen 44 und 45 begrenzt wird.

Es sei bemerkt, daß der n-Kanal Feldeffekttransistor 46 auch als Verarmungstyp-n-Kanal MOSFET ausgebildet sein kann, ohne daß sich die prinzipielle Funktionsweise der Schaltungsanordnung 41 ändert. Weiter sei darauf hingewie­ sen, daß sich das Ausführungsbeispiel von Fig. 4 leicht für eine Spannungsbegrenzung von negativen Eingangsspan­ nungen zwischen den Eingangsanschlüssen 42 und 43 modi­ fizieren läßt, indem der n-Kanal Feldeffekttransistor 46 durch einen p-Kanal Feldeffekttransistor bzw. Verarmungs­ typ-p-Kanal MOSFET ersetzt wird und anstelle des Anrei­ cherungstyp-p-Kanal MOSFET 47 ein Anreicherungstyp-n- Kanal MOSFET und anstelle des Anreicherungstyp-n-Ka­ nal MOSFET 49 ein Anreicherungstyp-p-Kanal MOSFET eingesetzt werden.

Fig. 5 veranschaulicht mittels der Kurve 51 eine typische Abhängigkeit des zwischen den Eingangsanschlüssen 42 und 43 der Schaltungsanordnung 41 aus Fig. 4 fließenden Leck- bzw. Kurzschlußstromes in Abhängigkeit der zwi­ schen den jeweiligen Anschlüssen anliegenden Potentialdif­ ferenz. Dabei ist der n-Kanal Feldeffekttransistor 46 z. B. vom Typ BF246 der Anreicherungstyp-p-Kanal MOSFET 47 vom Typ BS250 und der Anreicherungstyp-n-Kanal MOSFET 49 vom Typ BS170. Der Widerstand 48 hat z. B. den Wert R = 22 MΩ. Es zeigt sich, daß entsprechend der Wahl des Widerstandes R der Leckstrom im Normalspan­ nungsbereich im Vergleich zu den in den Fig. 1 und 2 darge­ stellten Ausführungsbeispielen etwas größer ist. Jedoch steigt beim Übergang in den Bereich, in dem die Eingangs­ spannung begrenzt werden soll, der zwischen den Eingangs­ anschlüssen fließende Strom mit sehr steiler Flanke an. Auch im Vergleich zu einer auf Zenerdioden beruhenden Schaltungsanordnung zum Überlastungsschutz, etwa mit 6,8-Volt Zenerdioden, ist im Normalspannungsbereich, in welchem die Eingangsspannung zwischen den Eingangsan­ schlüssen 42 und 43 unverfälscht zu den Ausgangsanschlüs­ sen 44 und 45 übertragen werden soll, immer noch ein um einen Faktor zwanzig geringerer Leckstrom bei gleichzeitig größerer Steilheit des Kurzschlußstromanstiegs in dem Spannungsbereich erzielbar, in dem die Spannungsdifferenz zwischen den Ausgangsanschlüssen begrenzt werden soll.

Vorteilhafterweise werden die in den Fig. 1, 2 und 4 dar­ gestellten Schaltungsanordnungen als ASIC-Bausteine aus­ geführt, gegebenenfalls als integraler Bestandteil der Schalt­ kreise, die eine Spannungsbegrenzung erfordern.

Insgesamt ist festzuhalten, daß sich mittels der in den Fig. 1, 2 und 4 dargestellten Schaltungsanordnungen zum Über­ lastungsschutz 1, 21 bzw. 41 gegenüber Schaltungsanord­ nungen, die auf Zenerdioden mit einer Durchbruchspannung von über 5 V beruhen, ein um einen Faktor zehn und gegen­ über Schaltungsanordnungen, die auf Zenerdioden mit einer Durchbruchspannung von unter 5 V beruhen, ein um einen Faktor 10⁵ geringer Leckstrom erzielen läßt.

Fig. 6 zeigt ein Einsatzgebiet einer entsprechend den Fig. 1, 2 oder 4 ausgeführten Schaltungsanordnung zum Überla­ stungsschutz in einer Kindersitzerkennungsschaltung 61, die in einem nicht weiter dargestellten Kindersitz eines Kraftfahrzeuges untergebracht ist. Diese Erkennungsschal­ tung 61 umfaßt einen im Kindersitz angeordneten Resona­ torstromkreis 62 mit Induktivität 62a, Kapazität 62b und Widerstand 62c, der über eine Überlastungsschutz-Bau­ gruppe 63 mit einer nachfolgenden Resonator-Elektronik­ einheit 64 verbunden ist, welche entsprechend eines von dem Resonator-Stromkreis 62 aufgenommenen elektroma­ gnetischen Signals die Abgabe eines Kindersitz-Erken­ nungssignals auslöst. Um auf eine externe Spannungsver­ sorgung für die Resonator-Elektronikeinheit 64 verzichten zu können, ist die Überlastungsschutz-Baugruppe 63 so aus­ zulegen, daß in ihr so wenig Leistung dissipiert wird, daß die Resonator-Elektronikeinheit 64 mit Energie aus dem elektromagnetischen Wellenfeld betrieben werden kann. Andererseits ist die Überlastungsschutz-Baugruppe so zu bemessen, daß selbst dann, wenn der Resonatorstromkreis 62 einem sehr intensitätsstarken elektromagnetischen Wel­ lenfeld ausgesetzt ist, die Resonator-Elektronikeinheit 64 nicht beschädigt oder gar zerstört wird. In der Praxis kann sich ein solches intensitätsstarkes elektromagnetisches Wel­ lenfeld ergeben, wenn ein Kindersitz mit einer daran ange­ ordneten Erkennungsschaltung 61 in die Nähe einer in den Türen angeordneten Keyless-Go-Antenne gebracht wird, was beim Ein- und Ausbau des Kindersitzes auftreten kann.

Um die Resonator-Elektronikeinheit 64 vor Überlastung durch Energie aus einem intensitätsstarken elektromagneti­ schen Wellenfeld zu schützen, wird der elektromagnetische Schwingkreis 62 mit der Überlastungsschutz-Baugruppe 63 gekoppelt, in der das an den Klemmen des Resonatorkreises 62 anliegende Wechselspannungssignal gleichgerichtet und einer anhand der Fig. 1, 2 oder 4 erläuterten Schaltungsan­ ordnung zum Überlastungsschutz zugeführt wird. Dabei wird die Polung des gleichgerichteten Wechselspannungssi­ gnales entsprechend berücksichtigt. Die geringen Leck­ ströme einer solchen Schaltungsanordnung zum Überla­ stungsschutz ermöglichen es, daß gegebenenfalls auch ein relativ intensitätsschwaches elektromagnetisches Wellen­ feld, das den Resonatorstromkreis 62 lediglich schwach er­ regt, schon ausreicht, die Resonator-Elektronikeinheit 63 zu betreiben und gegebenenfalls ein entsprechendes Kinder­ sitzerkennungssignal auszulösen. Wäre dagegen der Leck­ strom in der Überlastungsschutz-Baugruppe zu groß, könnte unter Umständen die Energie aus dem elektromagnetischen Wellenfeld nicht mehr ausreichen, die Resonator-Elektro­ nikeinheit 64 zu betreiben.

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung zum Überlastungsschutz, ins­ besondere für eine Auswerte-Elektronikeinheit zur Kindersitzerkennung in einem Fahrzeug, mit einem er­ sten (3, 23, 43) und einem zweiten Eingangsanschluß (2, 22, 42) für ein Eingangsspannungssignal sowie ei­ nem ersten (5, 25, 45) und einem zweiten (4, 24, 44) Ausgangsanschluß für ein Ausgangsspannungssignal, wobei der erste Eingangsanschluß (3, 23, 43) und der erste Ausgangsanschluß (5, 25, 45) über einen ersten Leitungspfad miteinander verbunden sind und in einen zweiten Leitungspfad von dem zweiten Eingangsan­ schluß (2, 22, 42) zu dem zweiten Ausgangsanschluß (4, 24, 44) ein erster Feldeffekttransistor (6, 26, 46) mit seiner Source-Drain-Strecke eingeschleift ist, um den zweiten Leitungspfad bei Vorliegen einer Überspan­ nung zu sperren, dadurch gekennzeichnet, daß in ei­ nen dritten Leitungspfad zwischen dem ersten Lei­ tungspfad und dem an den zweiten Eingangsanschluß (6a, 26a, 46a) angekoppelten Anschluß des ersten Feld­ effekttransistors (6, 26, 46) ein zweiter Feldeffekttran­ sistor (7, 27, 47) mit seiner Source-Drain-Strecke ein­ geschleift ist, der bei Vorliegen einer Überspannung zwischen dem ersten (3, 23, 43) und dem zweiten Ein­ gangsanschluß (2, 22, 42) den dritten Leitungspfad schließt, wobei der Gate-Anschluß (6c, 26c, 46c) des ersten Feldeffekttransistors (6, 26, 46) auf ein Potential im ersten Leitungspfad zwischen dem ersten Eingangs­ anschluß (3, 23, 43) und dem ersten Ausgangsanschluß (5, 25, 45) gelegt ist und der Gate-Anschluß (7c, 27c, 47c) des zweiten Feldeffekttransistors (7, 27, 47) auf ein Potential im zweiten Leitungspfad zwischen dem zweiten Ausgangsanschluß (4, 24, 44) und dem an den zweiten Ausgangsanschluß (4, 24, 44) angekoppelten Anschluß (6b, 26b, 46b) des ersten Feldeffekttransi­ stors (6, 26, 46) gelegt ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Feldeffekttransistor (6, 46) ein Verarmungstyp-n-Kanal MOSFET oder ein n- Kanal-Feldeffekttransistor und der zweite Feldeffekt­ transistor (7, 47) ein Anreicherungstyp-p-Kanal MOS- FET ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Feldeffekttransistor (26) ein Verarmungstyp-p-Kanal MOSFET oder ein p-Ka­ nal-Feldeffekttransistor und der zweite Feldeffekttran­ sistor (27) ein Anreicherungstyp-n-Kanal MOSFET ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Feld­ effekttransistor (47) ein dritter Feldeffekttransistor (49) über seine Source-Drain-Strecke parallel geschaltet ist, der den ersten (43) und den zweiten (42) Eingangsan­ schluß bei Vorliegen der Überspannung kurzschließt, wobei das Gate-Potential des dritten Feldeffekttransi­ stors (49) dem Spannungsabfall des durch den zweiten Feldeffekttransistors (47) fließenden Stromes an einem Widerstand (48) entspricht.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einen ASIC- Baustein integriert ist.