EP3367203A1 - Appliance provided with a device for generating electrical energy from the environment and with a device electronics system with very low power consumption - Google Patents

Appliance provided with a device for generating electrical energy from the environment and with a device electronics system with very low power consumption Download PDF

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Publication number
EP3367203A1
EP3367203A1 EP18158399.8A EP18158399A EP3367203A1 EP 3367203 A1 EP3367203 A1 EP 3367203A1 EP 18158399 A EP18158399 A EP 18158399A EP 3367203 A1 EP3367203 A1 EP 3367203A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
voltage
circuit
voltage source
comparison device
activated
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18158399.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Holger Kaul
Francisco Mendoza Cervantes
Sosale Guruprasad
Jörg Gebhardt
Jörn KRUSE
Thomas Rodenbusch-Mohr
Ulf Ahrend
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Schweiz AG
Original Assignee
ABB Schweiz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Schweiz AG filed Critical ABB Schweiz AG
Publication of EP3367203A1 publication Critical patent/EP3367203A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/613—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in parallel with the load as final control devices

Definitions

  • the invention relates to a device with a device for generating electrical energy from the environment according to the preamble of claim 1.
  • a device for generating electrical energy from the environment is also referred to as an "energy harvester". It is electrically a DC voltage source that generates a DC voltage.
  • the term DC source is understood here in the context of this invention, a source that generates a unipolar voltage in the general sense. This can be a pure DC voltage, or an AC voltage with downstream rectification, so that a pulsating DC voltage is generated.
  • a sensor comprises at least one sensor element for detecting a physical or chemical variable in its surroundings, for example temperature, air pressure, humidity, illuminance, gas composition, movement, etc.
  • a sensor comprises sensor electronics.
  • Various functions can be implemented in the sensor electronics, such as measurement signal preprocessing, such as filtering, amplification or the like, a diagnostic function for checking the functionality of the sensor, or also a communication interface for transmitting the measured data to a remote, higher-level unit or a user.
  • Intelligent sensors have a microprocessor with associated memory, on which a corresponding work program to meet the sensor functions and to handle the communication of the sensor runs.
  • such sensors are today often already equipped with wireless communication interfaces, so that they can exchange data and instructions wirelessly, via radio, for example, with a remote user.
  • sensors In order not to have to connect cables for electrical power supply, such sensors are already often equipped with batteries as electrical energy storage.
  • the sensor electronics are designed for very low power consumption during operation, for example in the range from 1 ⁇ W to 1 mW.
  • batteries must be replaced from time to time, which then results in a maintenance effort.
  • sensors with an energy harvester a device for generating energy from the environment.
  • Energy harvesters of various kinds have become known, which use different forms of energy available in the vicinity of the sensor for conversion into electrical energy, such as photovoltaic cells, thermoelectric converters, inductive converters, etc.
  • the sensor has a rechargeable energy source in addition to the energy harvester Battery that is supplied with excess energy from the Energy Harvester and, in times when the Energy Harvester is not providing energy, will power the sensor.
  • Such a sensor with energy harvester and rechargeable battery is then energy self-sufficient.
  • the sensor electronics of a sensor with energy harvester also includes power management functionality. Power management performs a number of individual functions, such as voltage conversion, impedance matching, energy storage control and regulation.
  • the voltage limiter circuit has a voltage reference and a comparison device which compares the DC voltage generated by the DC voltage source with the voltage reference, and the voltage limiter circuit has a lowering circuit which can be activated by the comparison device the output side of the DC voltage source pulls down to the reference potential, wherein the lowering circuit is activated by the comparator circuit as long as the DC voltage generated by the DC voltage source is greater than the voltage reference, and wherein the comparator circuit comprises a differential amplifier with low quiescent current.
  • a comparator circuit having a differential amplifier with a low quiescent current by a suitable choice of the components and dimensioning of series resistors has a significantly lower leakage current than the diodes or zener diodes used in the prior art for limiting the voltage. This achieves a higher efficiency. A much smaller portion of the energy generated by the energy harvester is lost through leakage currents. As a result, the Energy Harvester can be dimensioned for a lower energy production, a smaller Energy Harvester and a smaller rechargeable battery can be used. This will also lower the overall cost of the device.
  • the comparison device has a differential amplifier with bipolar transistors and at least one ohmic resistor with a resistance greater than 1 M ⁇ .
  • the lowering circuit comprises a Darlington circuit with at least two bipolar transistors.
  • a high-impedance voltage divider is provided for coupling the DC voltage source to the comparator circuit.
  • the voltage divider sets the ratio of the coupled part of the DC voltage to the total DC voltage.
  • an activation circuit for activating the comparison device which is connected to the DC voltage source and the comparison device and activates the comparison device only when a DC voltage is applied to the DC voltage source. This results in a further reduction of the leakage current, since during periods in which the energy harvester can not deliver energy, the comparison circuit is active and thus no leakage current can flow.
  • a further advantage is that the discharge of the battery providing the reference voltage V1 is reduced if the comparison device is not activated continuously.
  • the activation circuit is designed as a current mirror circuit with two bipolar transistors.
  • FIG. 1 shows schematically and by way of example in the block diagram, a device 1 with a device 2 for generating electrical energy from the environment, short Energy Harvester 2.
  • the device 2 is shown in the equivalent circuit diagram as a DC voltage source 3 with internal resistance 4.
  • the device 1 has a device electronics 5 with very low power consumption. Between the DC voltage source 3 and the device electronics 5 arysbe bayscnies 6 is arranged to protect the device electronics 5 against overvoltages.
  • the DC voltage source 3 and thehesbegrenzerscnies 5 have a common reference potential 7.
  • Thekasbegrenzerscnies includes a Zener diode circuit 8, it may also be a circuit with avalanche diodes or other series-connected diodes, depending on which breakdown voltage is selected.
  • FIG. 2 shows schematically and exemplarily a block diagram of a device according to a first embodiment of the invention.
  • the voltage limiter circuit 6 contains no Zener diode.
  • the voltage limiter circuit 6 has a voltage reference V1 and a comparison device 9, which compares the DC voltage V2 generated by the DC voltage source 3 with the voltage reference V1.
  • the voltage limiter circuit 6 has a lowering circuit 10, which can be activated by the comparison device 9 and which, when activated, pulls down the output side of the DC voltage source 3 to the reference potential 7.
  • the lowering circuit 10 is activated by the comparison device 9 as long as the DC voltage V2 generated by the DC voltage source 3 is greater than the voltage reference V1.
  • the DC voltage V2 generated by the DC voltage source 3 is supplied to the input of the comparison device 9 via a voltage divider R2, R3 here.
  • the comparison device 9 comprises a differential amplifier with a low quiescent current.
  • FIG. 4 schematically shows a first circuit for the realization of ae.be bayscrien 6.
  • the circuit shown is a voltage limiter with very low examfact.Er has two interfaces, The first interface is formed to the voltage source V2 of the energy harvester with the internal resistance R1. The second interface is formed to the device electronics via the connection point 12.
  • V1 is a reference voltage source. This may be either a discrete reference voltage source, such as a battery, a reference diode, or a reference voltage derived from a power management IC.
  • the two bipolar transistors Q1 and Q6 form a differential amplifier with a very low quiescent current, which is ensured by the resistor R4 with a very high resistance value, in this example 5 M ⁇ .
  • the resistors R2 and R3 with values, here only by way of example, 8.2 M ⁇ and 5 M ⁇ , form a high-impedance voltage divider, via which the voltage source V2 is coupled to the one input side c, at the base of Q1, of the differential amplifier Q1 / Q6.
  • the two bipolar transistors Q4, Q2 form a Darlington stage, a very high gain amplifier circuit.
  • a partial voltage proportional to the voltage V2 of the energy harvester voltage is applied to the one input side c, at the base of Q1, of the differential amplifier Q1 / Q6.
  • This acts as a comparator and compares the proportional partial voltage with the reference voltage V1. If the partial voltage proportional to V2 at the one input side c, at the base of Q1, becomes greater than the reference voltage V1, then Q1 turns on via R3, thereby also turning on the Darlington circuit Q4 / Q2.
  • the Darlington circuit Q4 / Q2 pulls the connection point a of the energy collector 2 to reference potential 7.
  • the input voltage drops at point c, at the base of Q1, of the differential amplifier Q1 / Q6, until the voltage at point c again becomes equal to or smaller than the reference voltage V1.
  • Q1 blocks again, and as a result the Darlington stage Q4 / Q2 also blocks so that the potential at point a of the Energy Harvester 2 rises again, and so on.
  • the circuit function described above ensures that the voltage applied to the connection point 12 to the device electronics voltage can not rise above a value corresponding to the reference voltage V1.
  • the resistors R2, R3, R4, R5, R6 used must have very high resistance values, preferably in the M ⁇ range, in any case greater than 1 M ⁇ . It is ensured by the selection of very high resistance values for the series resistors R3, R4, and R5 that the quiescent current of the differential amplifier Q1 / Q6 is very low, in any case, significantly lower than the leakage current of a zener diode or other diode circuit, as is known in the art for the voltage limiting alone. By way of example, resistance values of 5 M ⁇ for R3 and R4 and 10 M ⁇ for R5 are specified here.
  • the transistors of the Darlington stage Q4 / Q2 require a very high current gain in order to pass a sufficiently high current in the on-state to reduce the potential at point a of the Energy Harvester. Therefore, the transistors used for current amplification are of the bipolar transistor type.
  • a MOSFET amplifier circuit may also be used.
  • a corresponding circuit could also be constructed with operational amplifiers or integrated circuits.
  • the circuit principle always remains the same: First, the input voltage at the voltage limiter circuit is compared with a reference voltage. Then, when the relative input voltage is higher than the reference voltage, an additional circuit, generally referred to herein as a sinker circuit, lowers the current to the reference potential. In this way, the output voltage of the voltage limiter circuit always remains below a threshold value determined by the reference voltage.
  • FIG. 5 shows a variant of the circuit after FIG. 4 ,
  • the Darlington current reduction circuit includes three PNP transistors Q2, Q3, Q4.
  • FIG. 3 shows schematically and exemplarily a block diagram of a device according to another embodiment of the invention.
  • an activation circuit 11 for activating the comparison device 9 is additionally provided, which is connected to the DC voltage source 3 and the comparison device 9 and the comparison device 9 is activated only when a DC voltage applied to the DC voltage source 3.
  • FIG. 6 A possible circuit implementation for the activation circuit 11 shows FIG. 6 , Here is the resistor R4 off FIG. 4 replaced by a current mirror comprising the two transistors Q7, Q8.
  • the current mirror Q7 / Q8 acts as a switch and activates the differential amplifier Q1 / Q6 only when am Energy Harvester 2 ever a DC voltage is generated. If there is no voltage at the point a of the Energy Harvester 2, the switch Q7 / Q8 is switched off and there is no quiescent current in the differential amplifier Q1 / Q6. This further reduces the leakage current of the circuit as a whole.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gerät (1) mit einer Vorrichtung (2) zur Erzeugung elektrischer Energie aus der Umgebung, wobei die Vorrichtung (2) eine Gleichspannungsquelle (3) darstellt, und mit einer Geräteelektronik (5) mit sehr niedriger Leistungsaufnahme und mit einer Spannungsbegrenzerschaltung (6), die zwischen der Gleichspannungsquelle (3) und der Geräteelektronik (5) angeordnet ist, wobei die Gleichspannungsquelle (3) und die Spannungsbegrenzerschaltung (6) ein gemeinsames Bezugspotential (7) haben. Die Spannungsbegrenzerschaltung (6) hat eine Spannungsreferenz (V1) und eine Vergleichsvorrichtung (9), welche die von der Gleichspannungsquelle (3) erzeugte Gleichspannung (V2) mit der Spannungsreferenz (V1) vergleicht, und die Spannungsbegrenzerschaltung (6) hat eine von der Vergleichsvorrichtung (9) aktivierbare Absenkungsschaltung (10), die bei Aktivierung die Ausgangsseite der Gleichspannungsquelle (3) auf das Bezugspotential (7) hin herabzieht, wobei die Absenkungsschaltung (10) so lange von der Vergleichsvorrichtung (9) aktiviert ist, wie die von der Gleichspannungsquelle (3) erzeugte Gleichspannung (V2) größer ist als die Spannungsreferenz (V1), wobei die Vergleichsvorrichtung (9) einen Differenzverstärker (Q1, Q6) mit niedrigem Ruhestrom umfasst.The invention relates to a device (1) with a device (2) for generating electrical energy from the environment, said device (2) is a DC voltage source (3), and with a device electronics (5) with very low power consumption and with a Spannungsbegrenzerschaltung (6), which is arranged between the DC voltage source (3) and the device electronics (5), wherein the DC voltage source (3) and the Spannungsbegrenzerschaltung (6) have a common reference potential (7). The voltage limiter circuit (6) has a voltage reference (V1) and a comparator (9) which compares the DC voltage (V2) generated by the DC voltage source (3) with the voltage reference (V1), and the voltage limiter circuit (6) has one from the comparator (9) activatable lowering circuit (10) which, when activated, pulls down the output side of the DC voltage source (3) to the reference potential (7), the lowering circuit (10) being activated by the comparator (9) as long as that from the DC voltage source (3) generated DC voltage (V2) is greater than the voltage reference (V1), wherein the comparison device (9) comprises a differential amplifier (Q1, Q6) with a low quiescent current.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät mit einer Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus der Umgebung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a device with a device for generating electrical energy from the environment according to the preamble of claim 1.

Eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus der Umgebung wird auch als "Energy Harvester" bezeichnet. Sie stellt elektrisch eine Gleichspannungsquelle dar, die eine Gleichspannung erzeugt. Unter dem Begriff Gleichspannungsquelle wird hier im Zusammenhang dieser Erfindung eine Quelle verstanden, die im allgemeinen Sinne eine unipolare Spannung erzeugt. Dies kann eine reine Gleichspannung sein, oder eine Wechselspannung mit nachgeschalteter Gleichrichtung, so dass eine pulsierende Gleichspannung entsteht.A device for generating electrical energy from the environment is also referred to as an "energy harvester". It is electrically a DC voltage source that generates a DC voltage. The term DC source is understood here in the context of this invention, a source that generates a unipolar voltage in the general sense. This can be a pure DC voltage, or an AC voltage with downstream rectification, so that a pulsating DC voltage is generated.

Ein Beispiel für ein Gerät mit einem Energy Harvester ist ein Sensor, wie er im Bereich der Gebäudeüberwachung und Gebäudeautomatisierung eingesetzt wird, aber auch im Bereich der verfahrenstechnischen Industrie oder der Fabrikautomation. Ein solcher Sensor ist oft als ein sogenannter intelligenter Sensor ausgeführt. Ein Sensor umfasst wenigstens ein Sensorelement zur Erfassung einer physikalischen oder chemischen Größe in seiner Umgebung, beispielsweise Temperatur, Luftdruck, Feuchtigkeit, Beleuchtungsstärke, Gaszusammensetzung, Bewegung, etc.. Daneben umfasst ein Sensor eine Sensorelektronik. In der Sensorelektronik können unterschiedliche Funktionen realisiert sein, so beispielsweise eine Messsignalvorverarbeitung, wie Filterung, Verstärkung oder dergleichen, eine Diagnosefunktion zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit des Sensors, oder auch eine Kommunikationsschnittstelle zur Übertragung der Messdaten an eine entfernte, übergeordnete Einheit oder einen Benutzer. Intelligente Sensoren haben dazu einen Mikroprozessor mit zugeordnetem Speicher, auf dem ein entsprechendes Arbeitsprogramm zur Erfüllung der Sensorfunktionen und zur Abwicklung der Kommunikation des Sensors abläuft.An example of a device with an energy harvester is a sensor used in building monitoring and building automation, but also in the process industry or factory automation. Such a sensor is often designed as a so-called intelligent sensor. A sensor comprises at least one sensor element for detecting a physical or chemical variable in its surroundings, for example temperature, air pressure, humidity, illuminance, gas composition, movement, etc. In addition, a sensor comprises sensor electronics. Various functions can be implemented in the sensor electronics, such as measurement signal preprocessing, such as filtering, amplification or the like, a diagnostic function for checking the functionality of the sensor, or also a communication interface for transmitting the measured data to a remote, higher-level unit or a user. Intelligent sensors have a microprocessor with associated memory, on which a corresponding work program to meet the sensor functions and to handle the communication of the sensor runs.

Bezüglich der Kommunikationsverbindung sind solche Sensoren heute bereits oft mit drahtlosen Kommunikationsschnittstellen ausgestattet, so dass sie Daten und Anweisungen drahtlos, über Funk beispielsweise, mit einem entfernten Benutzer austauschen können.With regard to the communication connection, such sensors are today often already equipped with wireless communication interfaces, so that they can exchange data and instructions wirelessly, via radio, for example, with a remote user.

Um auch keine Kabel zur elektrischen Energieversorgung anschließen zu müssen, werden solche Sensoren bereits häufig mit Batterien als elektrische Energiespeicher ausgerüstet. Die Sensorelektronik ist dazu für einen sehr niedrigen Energieverbrauch im Betrieb ausgelegt, etwa im Bereich von 1 µW bis 1 mW. Dennoch müssen Batterien von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden, was dann einen Wartungsaufwand zur Folge hat.In order not to have to connect cables for electrical power supply, such sensors are already often equipped with batteries as electrical energy storage. The sensor electronics are designed for very low power consumption during operation, for example in the range from 1 μW to 1 mW. However, batteries must be replaced from time to time, which then results in a maintenance effort.

Deshalb ist es bekannt geworden, Sensoren mit einem Energy Harvester zu versehen, einer Vorrichtung zur Energieerzeugung aus der Umgebung. Es sind Energy Harvester unterschiedlicher Art bekannt geworden, die unterschiedliche, in der Umgebung des Sensors verfügbare Energieformen zur Wandlung in elektrische Energie nutzen, so beispielsweise photvoltaische Zellen, Thermoelektrische Wandler, Induktive Wandler etc. Oft hat der Sensor neben dem Energy Harvester auch noch eine wiederaufladbare Batterie, die mit überschüssiger Energie aus dem Energy Harvester gespeist wird und in Zeiten, in denen der Energy Harvester keine Energie liefert, die Energieversorgung des Sensors übernimmt. Ein solcher Sensor mit Energy Harvester und wiederaufladbarer Batterie ist dann energiemäßig autark. Die Sensorelektronik eines Sensors mit Energy Harvester umfasst dazu noch eine Power Management -Funktionalität. Das Power Management erfüllt eine reihe von einzelnen Funktionen, beispielsweise Spannungswandlung, Impedanzanpassung, Steuerung und Regelung der Energiespeicherung.Therefore, it has become known to provide sensors with an energy harvester, a device for generating energy from the environment. Energy harvesters of various kinds have become known, which use different forms of energy available in the vicinity of the sensor for conversion into electrical energy, such as photovoltaic cells, thermoelectric converters, inductive converters, etc. Often the sensor has a rechargeable energy source in addition to the energy harvester Battery that is supplied with excess energy from the Energy Harvester and, in times when the Energy Harvester is not providing energy, will power the sensor. Such a sensor with energy harvester and rechargeable battery is then energy self-sufficient. The sensor electronics of a sensor with energy harvester also includes power management functionality. Power management performs a number of individual functions, such as voltage conversion, impedance matching, energy storage control and regulation.

Bei Verwendung eines Energy Harvesters besteht die Gefahr, dass es gelegentlich zu Überspannungen am Eingang der Sensorelektronik kommt. Um die Sensorelektronik vor solchen Überspannungen zu schützen, ist es bekannt, die Sensorelektronik an ihrem Eingang mit einer Diodenschaltung zu schützen, bevorzugt mit wenigstens einer Zenerdiode, oder mit mehreren in Reihe geschalteten normalen Dioden, welche die Spannung begrenzen, indem bei Auftreten einer Überspannung eine Entladung über der Diode erfolgt. Dioden und Zenerdioden weisen allerdings üblicherweise Leckströme im Bereich von typischerweise 50 µA auf, und einen Fehler bezüglich der Spannungsbegrenzung im Bereich von 5% bis 10%, abhängig von Temperatur und Leckstrom. Bei einer als Low-Power Elektronik ausgeführten Sensorelektronik mit einer, wie oben beschrieben, typischen Leitungsaufnahme von beispielsweise 100 µW, wirkt ein Leckstrom von 50 µA sehr störend.When using an energy harvester, there is a risk of overvoltage at the input of the sensor electronics. In order to protect the sensor electronics against such overvoltages, it is known to protect the sensor electronics at its input with a diode circuit, preferably with at least one Zener diode, or with a plurality of normal diodes connected in series, which limit the voltage by a Discharge over the diode takes place. However, diodes and Zener diodes usually have Leakage currents in the range of typically 50 uA, and a voltage limiting error in the range of 5% to 10%, depending on temperature and leakage current. In a designed as a low-power electronics sensor electronics with a, as described above, typical power consumption of, for example, 100 uW, a leakage current of 50 uA is very disturbing.

Es ist daher die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, ein Gerät mit einer Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus der Umgebung, wobei die Vorrichtung eine Gleichspannungsquelle darstellt, und mit einer Geräteelektronik mit sehr niedriger Leistungsaufnahme und mit einer Spannungsbegrenzerschaltung so zu verbessern, dass eine sehr geringe Verlustleistung in der Spannungsbegrenzerschaltung erreicht wird.It is therefore the object underlying the present invention to improve a device with a device for generating electrical energy from the environment, wherein the device is a DC voltage source, and with a device electronics with very low power consumption and with a Spannungsbegrenzerschaltung so that a very low Power loss is achieved in the Spannungsbegrenzerschaltung.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Gerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß hat die Spannungsbegrenzerschaltung eine Spannungsreferenz und eine Vergleichsvorrichtung, welche die von der Gleichspannungsquelle erzeugte Gleichspannung mit der Spannungsreferenz vergleicht, und die Spannungsbegrenzerschaltung hat eine von der Vergleichsvorrichtung aktivierbare Absenkungsschaltung, die bei Aktivierung die Ausgangsseite der Gleichspannungsquelle auf das Bezugspotential hin herabzieht, wobei die Absenkungsschaltung so lange von der Vergleicherschaltung aktiviert ist, wie die von der Gleichspannungsquelle erzeugte Gleichspannung größer ist als die Spannungsreferenz, und wobei die Vergleicherschaltung einen Differenzverstärker mit niedrigem Ruhestrom umfasst.This object is solved by a device having the features of claim 1. According to the invention, the voltage limiter circuit has a voltage reference and a comparison device which compares the DC voltage generated by the DC voltage source with the voltage reference, and the voltage limiter circuit has a lowering circuit which can be activated by the comparison device the output side of the DC voltage source pulls down to the reference potential, wherein the lowering circuit is activated by the comparator circuit as long as the DC voltage generated by the DC voltage source is greater than the voltage reference, and wherein the comparator circuit comprises a differential amplifier with low quiescent current.

Es hat sich überraschend gezeigt, dass eine Vergleicherschaltung, die einen Differenzverstärker mit niedrigem Ruhestrom hat, durch geeignete Wahl der Bauelemente und Dimensionierung von Vorwiderständen einen wesentlich niedrigeren Leckstrom aufweist als die im Stand der Technik zur Spannungsbegrenzung verwendeten Dioden oder Zenerdioden. Damit wird eine höhere Effizienz erreicht. Ein viel geringerer Teil der vom Energy Harvester erzeugten elektrischen Energie geht durch Leckströme verloren. Dadurch kann insgesamt der Energy Harvester für eine niedrigere Energieerzeugung dimensioniert werden, ein kleinerer Energy Harvester und auch eine kleinere wiederaufladbare Batterie kann verwendet werden. Damit werden auch die Kosten für das Gerät insgesamt niedriger.It has surprisingly been found that a comparator circuit having a differential amplifier with a low quiescent current, by a suitable choice of the components and dimensioning of series resistors has a significantly lower leakage current than the diodes or zener diodes used in the prior art for limiting the voltage. This achieves a higher efficiency. A much smaller portion of the energy generated by the energy harvester is lost through leakage currents. As a result, the Energy Harvester can be dimensioned for a lower energy production, a smaller Energy Harvester and a smaller rechargeable battery can be used. This will also lower the overall cost of the device.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform hat die Vergleichsvorrichtung einen Differenzverstärker mit Bipolartransistoren und wenigstens einem ohmschen Vorwiderstand mit einem Widerstandswert größer als 1 MΩ.According to an advantageous embodiment, the comparison device has a differential amplifier with bipolar transistors and at least one ohmic resistor with a resistance greater than 1 MΩ.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Absenkungsschaltung eine Darlington-Schaltung mit wenigstens zwei Bipolartransistoren.According to an advantageous embodiment of the invention, the lowering circuit comprises a Darlington circuit with at least two bipolar transistors.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein hochohmiger Spannungsteiler vorgesehen zur Ankopplung der Gleichspannungsquelle an die Vergleicherschaltung. Bei der Ankopplung mittels Spannungsteiler wird nur ein Teil der Gleichspannung angekoppelt. Der Spannungsteiler stellt das Verhältnis des angekoppelten Teils der Gleichspannung zur gesamten Gleichspannung ein.According to an advantageous embodiment, a high-impedance voltage divider is provided for coupling the DC voltage source to the comparator circuit. When coupling by means of voltage divider only a part of the DC voltage is coupled. The voltage divider sets the ratio of the coupled part of the DC voltage to the total DC voltage.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine Aktivierungsschaltung zur Aktivierung der Vergleichsvorrichtung vorgesehen, die mit der Gleichspannungsquelle und der Vergleichsvorrichtung verbunden ist und die Vergleichsvorrichtung nur bei Anliegen einer Gleichspannung an der Gleichspannungsquelle aktiviert. Dies ergibt eine weitere Absenkung des Leckstroms, da in Zeiträumen, in denen der Energy Harvester keine Energie liefern kann, die Vergleichsschaltung in aktiv ist und somit auch kein Leckstrom fließen kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Entladung der die Referenzspannung V1 zur Verfügung stellende Batterie verringert wird, wenn die Vergleichsvorrichtung nicht durchgängig aktiviert ist.According to an advantageous embodiment, an activation circuit for activating the comparison device is provided which is connected to the DC voltage source and the comparison device and activates the comparison device only when a DC voltage is applied to the DC voltage source. This results in a further reduction of the leakage current, since during periods in which the energy harvester can not deliver energy, the comparison circuit is active and thus no leakage current can flow. A further advantage is that the discharge of the battery providing the reference voltage V1 is reduced if the comparison device is not activated continuously.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist die Aktivierungsschaltung als eine Stromspiegelschaltung mit zwei Bipolartransistoren ausgebildet.According to an advantageous embodiment, the activation circuit is designed as a current mirror circuit with two bipolar transistors.

Die Erfindung sowie weitere Ausführungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung soll nun anhand der Figuren weiter erläutert werden.The invention and further embodiments and advantages of the invention will now be explained with reference to the figures.

Es zeigen:

Fig. 1
schematisch und exemplarisch ein Blockschaltbild eines Gerätes nach dem Stand der Technik;
Fig. 2
schematisch und exemplarisch ein Blockschaltbild eines Gerätes gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3
schematisch und exemplarisch ein Blockschaltbild eines Gerätes gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 4
schematisch eine erste Schaltung für ein Gerät wie in dem Blockschaltplan nach Fig. 2 gezeigt,
Fig. 5
schematisch eine zweite Schaltung für ein Gerät wie in dem Blockschaltplan nach Fig. 2 gezeigt,
Fig. 6
schematisch eine erste Schaltung für ein Gerät wie in dem Blockschaltplan nach Fig. 3 gezeigt.
Show it:
Fig. 1
schematically and exemplarily a block diagram of a device according to the prior art;
Fig. 2
schematically and exemplarily a block diagram of an apparatus according to a first embodiment of the invention;
Fig. 3
schematically and exemplarily a block diagram of a device according to a first embodiment of the invention,
Fig. 4
schematically a first circuit for a device as in the block diagram according to Fig. 2 shown,
Fig. 5
schematically a second circuit for a device as in the block diagram to Fig. 2 shown,
Fig. 6
schematically a first circuit for a device as in the block diagram according to Fig. 3 shown.

Gleiche oder gleichwirkende Baugruppen oder Elemente werden in den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.Identical or equivalent components or elements are denoted by the same reference numerals in the figures.

Figur 1 zeigt schematisch und exemplarisch im Blockschaltbild ein Gerät 1 mit einer Vorrichtung 2 zur Erzeugung elektrischer Energie aus der Umgebung, kurz Energy Harvester 2. Die die Vorrichtung 2 ist im Ersatzschaltbild als eine Gleichspannungsquelle 3 mit Innenwiderstand 4 dargestellt. Das Gerät 1 hat eine Geräteelektronik 5 mit sehr niedriger Leistungsaufnahme. Zwischen der Gleichspannungsquelle 3 und der Geräteelektronik 5 ist eine Spannungsbegrenzerschaltung 6 angeordnet, zum Schutz der Geräteelektronik 5 vor Überspannungen. Die Gleichspannungsquelle 3 und die Spannungsbegrenzerschaltung 5 haben ein gemeinsames Bezugspotential 7. Die Spannungsbegrenzerschaltung enthält eine Zenerdiodenschaltung 8, es kann auch eine Schaltung mit Avalanchdioden oder anderen in Reihe geschalteten Dioden sein, je nachdem, welche Durchbruchsspannung gewählt wird. FIG. 1 shows schematically and by way of example in the block diagram, a device 1 with a device 2 for generating electrical energy from the environment, short Energy Harvester 2. The device 2 is shown in the equivalent circuit diagram as a DC voltage source 3 with internal resistance 4. The device 1 has a device electronics 5 with very low power consumption. Between the DC voltage source 3 and the device electronics 5 a Spannungsbegrenzerschaltung 6 is arranged to protect the device electronics 5 against overvoltages. The DC voltage source 3 and the Spannungsbegrenzerschaltung 5 have a common reference potential 7. The Spannungsbegrenzerschaltung includes a Zener diode circuit 8, it may also be a circuit with avalanche diodes or other series-connected diodes, depending on which breakdown voltage is selected.

Figur 2 zeigt schematisch und exemplarisch ein Blockschaltbild eines Gerätes gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Hier enthält die Spannungsbegrenzerschaltung 6 keine Zenerdiode. Die Spannungsbegrenzerschaltung 6 hat eine Spannungsreferenz V1 und eine Vergleichsvorrichtung 9, welche die von der Gleichspannungsquelle 3 erzeugte Gleichspannung V2 mit der Spannungsreferenz V1 vergleicht. Weiter hat die die Spannungsbegrenzerschaltung 6 eine von der Vergleichsvorrichtung 9 aktivierbare Absenkungsschaltung 10, die bei Aktivierung die Ausgangsseite der Gleichspannungsquelle 3 auf das Bezugspotential 7 hin herabzieht. Die Absenkungsschaltung 10 ist dabei so lange von der Vergleichsvorrichtung 9 aktiviert, wie die von der Gleichspannungsquelle 3 erzeugte Gleichspannung V2 größer ist als die Spannungsreferenz V1. Die von der Gleichspannungsquelle 3 erzeugte Gleichspannung V2 wird hier über einen Spannungsteiler R2,R3 dem Eingang der Vergleichsvorrichtung 9 zugeführt. Die Vergleichsvorrichtung 9 umfasst dazu einen Differenzverstärker mit niedrigem Ruhestrom. FIG. 2 shows schematically and exemplarily a block diagram of a device according to a first embodiment of the invention. Here, the Spannungsbegrenzerschaltung 6 contains no Zener diode. The voltage limiter circuit 6 has a voltage reference V1 and a comparison device 9, which compares the DC voltage V2 generated by the DC voltage source 3 with the voltage reference V1. Furthermore, the voltage limiter circuit 6 has a lowering circuit 10, which can be activated by the comparison device 9 and which, when activated, pulls down the output side of the DC voltage source 3 to the reference potential 7. The lowering circuit 10 is activated by the comparison device 9 as long as the DC voltage V2 generated by the DC voltage source 3 is greater than the voltage reference V1. The DC voltage V2 generated by the DC voltage source 3 is supplied to the input of the comparison device 9 via a voltage divider R2, R3 here. The comparison device 9 comprises a differential amplifier with a low quiescent current.

Figur 4 zeigt schematisch eine erste Schaltung zur Realisierung einer Spannungsbegrenzerschaltung 6. Bei der dargestellten Schaltung handelt es sich um einen Spannungsbegrenzer mit sehr geringer Leistungsaufnahme.Er hat zwei Schnittstellen, Die erste Schnittstelle ist gebildet zu der Spanungsquelle V2 des Energy Harvesters mit dem Innenwiderstand R1. Die zweite Schnittstelle ist gebildet zu der Geräteelektronik über den Anschlusspunkt 12. V1 ist eine Referenzspannungsquelle. Das kann entweder eine diskrete Referenzspannungsquelle sein, etwa in Form einer Batterie, einer Referenzdiode oder eine Referenzspannung, die von einem Power Management IC abgeleitet ist. Die beiden Bipolartransistoren Q1 und Q6 bilden einen Differenzverstärker mit einem sehr geringen Ruhestrom, was durch den Widerstand R4 mit einem sehr hohen Widerstandswert, hier im Beispiel 5 MΩ, sichergestellt ist. Die Widerstände R2 und R3 mit Werten, hier lediglich beispielhaft, 8,2 MΩ und 5 MΩ, bilden einen hochohmigen Spannungsteiler, über den die Spannungsquelle V2 an die eine Eingangsseite c, an der Basis von Q1, des Differenzverstärkers Q1/Q6 angekoppelt ist. Die beiden Bipolartransistoren Q4, Q2 bilden eine Darlington-Stufe, eine Verstärkerschaltung mit sehr hohem Verstärkungsfaktor. FIG. 4 schematically shows a first circuit for the realization of a Spannungsbegrenzerschaltung 6. The circuit shown is a voltage limiter with very low Leistungsaufnahme.Er has two interfaces, The first interface is formed to the voltage source V2 of the energy harvester with the internal resistance R1. The second interface is formed to the device electronics via the connection point 12. V1 is a reference voltage source. This may be either a discrete reference voltage source, such as a battery, a reference diode, or a reference voltage derived from a power management IC. The two bipolar transistors Q1 and Q6 form a differential amplifier with a very low quiescent current, which is ensured by the resistor R4 with a very high resistance value, in this example 5 MΩ. The resistors R2 and R3 with values, here only by way of example, 8.2 MΩ and 5 MΩ, form a high-impedance voltage divider, via which the voltage source V2 is coupled to the one input side c, at the base of Q1, of the differential amplifier Q1 / Q6. The two bipolar transistors Q4, Q2 form a Darlington stage, a very high gain amplifier circuit.

Über den Spannungsteiler R2/R3 wird eine der Spannung V2 der Energy Harvester-Spannung proportionale Teil-Spannung an die eine Eingangsseite c, an der Basis von Q1, des Differenzverstärkers Q1/Q6 angelegt. Dieser wirkt wie ein Komparator und vergleicht die proportionale Teil-Spannung mit der Referenzspannung V1. Wenn die zu V2 proportionale Teil-Spannung an der einen Eingangsseite c, an der Basis von Q1, größer als die Referenzspannung V1 wird, dann schaltet Q1 über R3 durch, wodurch auch die Darlington-Schaltung Q4/Q2 durchschaltet. Die Darlington-Schaltung Q4/Q2 zieht dabei den Anschlusspunkt a des Energy HArvesters 2 auf Bezugspotential 7. Dadurch sinkt die Eingangsspannung an Punkt c, an der Basis von Q1, des Differenzverstärkers Q1/Q6, und zwar so lange, bis die Spannung an Punkt c wieder gleich oder kleiner als die Referenzspannung V1 wird. Dann nämlich sperrt Q1 wieder, und in der Folge sperrt auch die Darlington-Stufe Q4/Q2, so dass das Potential an Punkt a des Energy Harvesters 2 wieder ansteigt, u.s.w..Via the voltage divider R2 / R3, a partial voltage proportional to the voltage V2 of the energy harvester voltage is applied to the one input side c, at the base of Q1, of the differential amplifier Q1 / Q6. This acts as a comparator and compares the proportional partial voltage with the reference voltage V1. If the partial voltage proportional to V2 at the one input side c, at the base of Q1, becomes greater than the reference voltage V1, then Q1 turns on via R3, thereby also turning on the Darlington circuit Q4 / Q2. The Darlington circuit Q4 / Q2 pulls the connection point a of the energy collector 2 to reference potential 7. As a result, the input voltage drops at point c, at the base of Q1, of the differential amplifier Q1 / Q6, until the voltage at point c again becomes equal to or smaller than the reference voltage V1. For then Q1 blocks again, and as a result the Darlington stage Q4 / Q2 also blocks so that the potential at point a of the Energy Harvester 2 rises again, and so on.

Die oben beschriebene Schaltungsfunktion stellt sicher, dass die an dem Anschlusspunkt 12 zu der Geräteelektronik hin anliegende Spannung nicht über einen der Referenzspannung V1 entsprechenden Wert ansteigen kann.The circuit function described above ensures that the voltage applied to the connection point 12 to the device electronics voltage can not rise above a value corresponding to the reference voltage V1.

Um einen niedrigen Leckstrom zu erreichen, müssen die verwendeten Widerstände R2, R3, R4, R5, R6 sehr hohe Widerstandswerte haben, bevorzugt im MΩ - Bereich, jedenfalls größer als 1 MΩ. Dabei ist durch die Wahl sehr hoher Widerstandswerte für die Vorwiderstände R3, R4, und R5 sichergestellt, dass der Ruhestrom des Differenzverstärkers Q1/Q6 sehr niedrig ist, jedenfalls deutlich niedriger als der Leckstrom einer Zenerdiode oder sonstigen Diodenschaltung, wie sie im Stand der Technik für die Spannungsbegrenzung allein bekannt ist. Beispielhaft sind hier Widerstandswerte von 5 MΩ für R3 und R4 und 10 MΩ für R5 angegeben. Da der Ruhestrom des Differenzverstärkers Q1/Q6 aufgrund der hohen Widerstandswerte der eingesetzten Widerstände sehr niedrig ist, benötigen die Transistoren der Darlington-Stufe Q4/Q2 eine sehr hohe Stromverstärkung, um im durchgeschalteten Zustand einen ausreichend hohen Strom zu führen, um die Potentialabsenkung an Punkt a des Energy Harvesters bewirken zu können. Deshalb sind die zur Stromverstärkung eingesetzten Transistoren hier vom Typ Bipolartransistor.In order to achieve a low leakage current, the resistors R2, R3, R4, R5, R6 used must have very high resistance values, preferably in the MΩ range, in any case greater than 1 MΩ. It is ensured by the selection of very high resistance values for the series resistors R3, R4, and R5 that the quiescent current of the differential amplifier Q1 / Q6 is very low, in any case, significantly lower than the leakage current of a zener diode or other diode circuit, as is known in the art for the voltage limiting alone. By way of example, resistance values of 5 MΩ for R3 and R4 and 10 MΩ for R5 are specified here. Since the quiescent current of the differential amplifier Q1 / Q6 is very low due to the high resistance values of the resistors used, the transistors of the Darlington stage Q4 / Q2 require a very high current gain in order to pass a sufficiently high current in the on-state to reduce the potential at point a of the Energy Harvester. Therefore, the transistors used for current amplification are of the bipolar transistor type.

Anstelle der Darlingto-Schaltung kann auch eine MOSFET-Verstärkerschaltung verwendet werden.Instead of the Darlingto circuit, a MOSFET amplifier circuit may also be used.

Anstatt wie hier im Beispiel mit diskreten Transistoren könnte eine entsprechende Schaltung auch mit Operationsverstärkern oder integrierten Schaltkreisen aufgebaut sein. Das Schaltungsprinzip bleibt dabei immer dasselbe: Zuerst wird die Eingangsspannung an der Spannungsbegrenzerschaltung mit einer Referenzspannung verglichen. Dann, wenn die relative Eingangsspannung höher ist als die Referenzspannung, senkt eine zusätzliche Schaltung, hier allgemein als Absenkerschaltung bezeichnet, den Strom hin zum Bezugspotential ab. Auf diese Weise bleibt die Ausgangsspannung der Spannungsbegrenzerschaltung immer unterhalb eines durch die Referenzspannung bestimmten Schwellwertes.Instead, as here in the example with discrete transistors, a corresponding circuit could also be constructed with operational amplifiers or integrated circuits. The circuit principle always remains the same: First, the input voltage at the voltage limiter circuit is compared with a reference voltage. Then, when the relative input voltage is higher than the reference voltage, an additional circuit, generally referred to herein as a sinker circuit, lowers the current to the reference potential. In this way, the output voltage of the voltage limiter circuit always remains below a threshold value determined by the reference voltage.

Figur 5 zeigt eine Variante der Schaltung nach Figur 4. Hier umfasst die Darlington-Schaltung zur Stromabsenkung drei PNP-Transistoren Q2, Q3, Q4. FIG. 5 shows a variant of the circuit after FIG. 4 , Here, the Darlington current reduction circuit includes three PNP transistors Q2, Q3, Q4.

Figur 3 zeigt schematisch und exemplarisch ein Blockschaltbild eines Gerätes gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Hier ist zusätzlich noch eine Aktivierungsschaltung 11 zur Aktivierung der Vergleichsvorrichtung 9 vorgesehen, die mit der Gleichspannungsquelle 3 und der Vergleichsvorrichtung 9 verbunden ist und die Vergleichsvorrichtung 9 nur bei Anliegen einer Gleichspannung an der Gleichspannungsquelle 3 aktiviert. FIG. 3 shows schematically and exemplarily a block diagram of a device according to another embodiment of the invention. Here, an activation circuit 11 for activating the comparison device 9 is additionally provided, which is connected to the DC voltage source 3 and the comparison device 9 and the comparison device 9 is activated only when a DC voltage applied to the DC voltage source 3.

Eine mögliche schaltungstechnische Realisierung für die Aktivierungsschaltung 11 zeigt Figur 6. Hier ist der Vorwiderstand R4 aus Figur 4 ersetzt worden durch einen Stromspiegel, umfassend die beiden Transistoren Q7, Q8. Der Stromspiegel Q7/Q8 wirkt wie ein Schalter und aktiviert den Differenzverstärker Q1/Q6 nur, wenn am Energy Harvester 2 überhaupt eine Gleichspannung erzeugt wird. Wenn am Punkt a des Energy Harvesters 2 keine Spannung anliegt, dann ist der Schalter Q7/Q8 abgeschaltet und es fließt auch kein Ruhestrom im Differenzverstärker Q1/Q6. Das verringert den Leckstrom der Schaltung insgesamt weiter.A possible circuit implementation for the activation circuit 11 shows FIG. 6 , Here is the resistor R4 off FIG. 4 replaced by a current mirror comprising the two transistors Q7, Q8. The current mirror Q7 / Q8 acts as a switch and activates the differential amplifier Q1 / Q6 only when am Energy Harvester 2 ever a DC voltage is generated. If there is no voltage at the point a of the Energy Harvester 2, the switch Q7 / Q8 is switched off and there is no quiescent current in the differential amplifier Q1 / Q6. This further reduces the leakage current of the circuit as a whole.

Ein weiterer Vorteil der Schaltung nach Figur 3 bzw. 6 ist dadurch gegeben, dass die Referenzspannungsquelle nur dann belastet wird und Ladung abgibt, über den Transistor Q6, wenn der der Energy Harvester 2 aktiv ist und eine Gleichspannung erzeugt. Wenn die Referenzspannungsquelle eine Batterie ist, wird deren Entladung somit verzögert und deren Lebensdauer verlängert, wenn der Transistor Q6 gelegentlich abgeschaltet ist in Zeiten, zu denen der Energy Harvester keine Spannung erzeugt und die Geräteelektronik über eine wiederaufladbare Batterie versorgt wird. Es sind neben der hier in Figur 6 gezeigten noch andere mögliche Ausgestaltungsformen für Stromspiegelschaltungen bekannt, diese können alternativ zu der hier gezeigten selbstverständlich auch eingesetzt werden. Bezugszeichenliste 1 Gerät 2 Energy Harvester 3 Spannungsquelle 4 Innenwiderstand 5 Geräteelektronik 6 Spannungsbegrenzerschaltung 7 Bezugspotential 8 Zenerdioden-Schaltu ng 9 Vergleichsvorrichtung 10 Absenkschaltung 11 Aktivierungsschaltung 12 Anschlusspunkt Another advantage of the circuit after FIG. 3 or 6 is given by the fact that the reference voltage source is only charged and discharges charge, via the transistor Q6, when the Energy Harvester 2 is active and generates a DC voltage. Thus, if the reference voltage source is a battery, its discharge will be delayed and its life extended if transistor Q6 is occasionally turned off in times when the energy harvester is not generating power and the equipment electronics are powered by a rechargeable battery. It's next to here in FIG. 6 shown yet other possible embodiments for current mirror circuits, these can of course also be used as an alternative to the one shown here. <U> REFERENCE LIST </ u> 1 device 2 Energy Harvester 3 voltage source 4 internal resistance 5 electronics 6 voltage limiter circuit 7 reference potential 8th Zener diode switching 9 comparison means 10 decreasing 11 activation circuit 12 connection point

Claims (6)

Gerät (1) mit einer Vorrichtung (2) zur Erzeugung elektrischer Energie aus der Umgebung, wobei die Vorrichtung (2) eine Gleichspannungsquelle (3) darstellt, und mit einer Geräteelektronik (5) mit sehr niedriger Leistungsaufnahme und mit einer Spannungsbegrenzerschaltung (6), die zwischen der Gleichspannungsquelle (3) und der Geräteelektronik (5) angeordnet ist, wobei die Gleichspannungsquelle (3) und die Spannungsbegrenzerschaltung (6) ein gemeinsames Bezugspotential (7) haben,
dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsbegrenzerschaltung (6) eine Spannungsreferenz (V1) hat und eine Vergleichsvorrichtung (9), welche die von der Gleichspannungsquelle (3) erzeugte Gleichspannung (V2) mit der Spannungsreferenz (V1) vergleicht, und dass die Spannungsbegrenzerschaltung (6) eine von der Vergleichsvorrichtung (9) aktivierbare Absenkungsschaltung (10) hat, die bei Aktivierung die Ausgangsseite der Gleichspannungsquelle (3) auf das Bezugspotential (7) hin herabzieht, wobei die Absenkungsschaltung (10) so lange von der Vergleichsvorrichtung (9) aktiviert ist, wie die von der Gleichspannungsquelle (3) erzeugte Gleichspannung (V2) größer ist als die Spannungsreferenz (V1), wobei die Vergleichsvorrichtung (9) einen Differenzverstärker (Q1, Q6) mit niedrigem Ruhestrom umfasst.Device (1) having a device (2) for generating electrical energy from the environment, the device (2) being a DC voltage source (3), and device electronics (5) having a very low power consumption and having a voltage limiting circuit (6), which is arranged between the DC voltage source (3) and the device electronics (5), the DC voltage source (3) and the voltage limiter circuit (6) having a common reference potential (7),
characterized in that the voltage limiter circuit (6) has a voltage reference (V1) and a comparison device (9) which is generated by the DC voltage source (3) DC voltage (V2) is compared with the voltage reference (V1), and in that the voltage limiter circuit (6) a lowering circuit (10) which can be activated by the comparison device (9) and which, when activated, pulls the output side of the DC voltage source (3) down to the reference potential (7), the lowering circuit (10) being activated by the comparison device (9), how the DC voltage (V2) generated by the DC voltage source (3) is greater than the voltage reference (V1), wherein the comparison device (9) comprises a differential amplifier (Q1, Q6) with a low quiescent current. Gerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichsvorrichtung (9) einen Differenzverstärker mit Bipolartransistoren (Q1, Q6) und wenigstens einem ohmschen Vorwiderstand (R4) mit einem Widerstandswert größer als 1 MΩ hat.Device (1) according to claim 1, characterized in that the comparison device (9) comprises a differential amplifier with bipolar transistors (Q1, Q6) and at least one ohmic resistor (R4) has mQ greater than 1 having a resistance value. Gerät (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Absenkungsschaltung (10) eine Darlington-Schaltung mit wenigstens zwei Bipolartransistoren (Q2, Q4) umfasst.Device (1) according to claim 2, characterized in that the lowering circuit (10) comprises a Darlington circuit with at least two bipolar transistors (Q2, Q4). Gerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein hochohmiger Spannungsteiler (R2, R3) vorgesehen ist zur Ankopplung der Gleichspannungsquelle (3) an die Vergleichsvorrichtung (9).Device (1) according to claim 1, characterized in that a high-impedance voltage divider (R2, R3) is provided for coupling the DC voltage source (3) to the comparison device (9). Gerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aktivierungsschaltung (11) zur Aktivierung der Vergleichsvorrichtung (9) vorgesehen ist, die mit der Gleichspannungsquelle (3) und der Vergleichsvorrichtung (9) verbunden ist und die Vergleichsvorrichtung (9) nur bei Erzeugen einer Gleichspannung durch die Gleichspannungsquelle (3) aktiviert.Device (1) according to claim 1, characterized in that an activation circuit (11) is provided for activating the comparison device (9), the is connected to the DC voltage source (3) and the comparison device (9) and the comparison device (9) only when generating a DC voltage by the DC voltage source (3) activated. Gerät (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungsschaltung (11) als eine Stromspiegelschaltung mit zwei Bipolartransistoren (Q7, Q8) ausgebildet ist.Device (1) according to claim 5, characterized in that the activation circuit (11) as a current mirror circuit with two bipolar transistors (Q7, Q8) is formed.
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