DE102008035162A1

DE102008035162A1 - Circuit arrangement for limiting the power of an electronic module

Info

Publication number: DE102008035162A1
Application number: DE200810035162
Authority: DE
Inventors: Andreas Lemke
Original assignee: MSA Auer GmbH
Current assignee: MSA Auer GmbH
Priority date: 2008-07-28
Filing date: 2008-07-28
Publication date: 2010-02-11
Also published as: WO2010012445A1; EP2313962A1; CN102113199A

Abstract

Eine Schaltungsanordnung zur Leistungsbegrenzung einer elektronischen Baugruppe umfasst Einheiten zur Energieversorgung, zur Spannungsverstärkung und zur Leistungsbegrenzung. Bei bekannten Anordnungen ist die Leistungsbegrenzungs-Einheit mit Widerständen und Zenerdioden bestückt, die wegen im Fehlerfall auftretender hoher Erwärmung nur bedingt einsetzbar sind. Die Erfindung sieht vor, dass die Leistungsbegrenzungs-Einheit (27) einen Spannungsdetektor (31, 32) zur Ermittlung einer Überspannung und zur Ausgabe eines Schaltsignals beim Überschreiten eines Schwellwertes der Überspannung aufweist und in der Versorgungsleitung (22) zwischen der Energieversorgungs-Einheit (21) und der Spannungsverstärkungs-Einheit (25) ein mit dem Spannungsdetektor (31, 32) über eine Abschaltleitung (29, 30) verbundenes Schaltelement (23, 24) angeordnet ist.A circuit arrangement for limiting the power of an electronic module comprises units for power supply, voltage amplification and power limitation. In known arrangements, the power limiting unit is equipped with resistors and zener diodes, which can only be used to a limited extent because of high heating occurring in the event of a fault. The invention provides that the power limiting unit (27) has a voltage detector (31, 32) for detecting an overvoltage and for outputting a switching signal when a threshold value of the overvoltage is exceeded and in the supply line (22) between the power supply unit (21 ) and the voltage amplifying unit (25) is arranged a switching element (23, 24) connected to the voltage detector (31, 32) via a cut-off line (29, 30).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Leistungsbegrenzung einer elektronischen Baugruppe, mit einer Energieversorgungs-Einheit, mit einer Spannungserhöhungs-Einheit und mit einer Leistungsbegrenzungs-Einheit, die an die Ausgangsleitung zwischen der Spannungserhöhungs-Einheit und der elektronischen Baugruppe angeschlossen ist. Eine solche Schaltungsanordnung wird z. B. als Bewegungs- oder Totmannmelder bei Feuerwehrleuten eingesetzt.The The invention relates to a power limiting circuit an electronic module, with a power supply unit, with a booster unit and with a power limiting unit connected to the output line between the booster unit and the electronic module is connected. Such Circuit arrangement is z. B. as a motion or deadman at Firefighters used.

Bei einer bekannten Schaltungsanordnung dieser Art zur Bewirkung eines Explosionsschutzes für den Fall einer Überspannung besteht die Leistungsbegrenzungs-Einheit aus einem in die Ausgangsleitung zwischen der Spannungserhöhungs-Einheit und der elektronischen Baugruppe eingeschalteten Widerstand als Strombegrenzungselement und zwei zwischen der Ausgangsleitung und der Masse eingeschalteten, parallel geschalteten Zenerdioden als Spannungsbegrenzungselemente. Diese bauen eine von der Spannungserhöhungs-Einheit im Fehlerfalle erzeugte Überspannung durch Wärme ab, die nur aufwändig abgeführt werden kann. Die Zenerdioden arbeiten als Überspannungsschutz- bzw. Spannungsbegrenzungselemente zu ungenau und sind als passive Bauelemente groß und teuer in der Herstellung. Außerdem kann eine der Energieversorgungs-Einheit nachgeschaltete Sicherung durchbrennen und damit die Schaltungsanordnung außer Funktion setzen, so dass die zugeordnete elektronische Baugruppe nicht mehr mit Energie versorgt werden kann. Die bekannte Schaltungsanordnung hat durch die Zenerdioden Funktionseinschränkungen für die elektronische Baugruppe, bei Batteriebetrieb eine reduzierte Betriebszeit wegen ihrer elektrischen Verlustleistung und ein daraus resultierendes schlechtes dynamisches Verhalten.at a known circuit arrangement of this type for effecting a Explosion protection for the case of overvoltage the power limitation unit consists of one in the output line between the booster unit and the electronic module turned on as resistance Current limiting element and two between the output line and the Ground switched, parallel Zener diodes as voltage limiting elements. These Build one of the booster unit overvoltage generated in the event of a fault by heat starting, which is just consuming dissipated can be. The Zener diodes work as overvoltage protection or voltage limiting elements too inaccurate and are as passive components large and expensive to manufacture. Furthermore can be one of the power supply unit Blow fuse downstream and thus the circuitry except Set function so that the associated electronic assembly can no longer be supplied with energy. The known circuit arrangement has functional restrictions for the electronic module due to the Zener diodes, with battery operation a reduced operating time because of their electrical Power loss and a resulting bad dynamic Behavior.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der gattungsgemäßen Art zur Leistungsbegrenzung einer elektronischen Baugruppe zu schaffen, bei der diese Nachteile behoben sind.Of the The invention is therefore based on the object, a circuit arrangement of the generic type to limit the power of an electronic assembly, in which these disadvantages are eliminated.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass die Leistungsbegrenzungs-Einheit mindestens einen Spannungsdetektor zur Ermittlung einer Überspannung und zur Ausgabe eines Schaltsignals beim Überschreiten eines Schwellwertes der Überspannung aufweist und dass in der Versorgungsleitung zwischen der Energieversorgungs-Einheit und der Spannungserhöhungs-Einheit mindestens ein mit dem Spannungsdetektor über eine Abschaltleitung verbundenes Schaltelement vorgesehen ist, das zum Unterbrechen der Energieversorgung zur elektronischen Baugruppe aufgrund eines Schaltsignals des Spannungsdetektors beim Überschreiten des Schwellwertes der Überspannung dient.to solution this object, the invention provides that the power limiting unit at least a voltage detector for detecting an overvoltage and for output a switching signal when crossing a threshold value of the overvoltage and that in the supply line between the power supply unit and the booster unit at least one connected to the voltage detector via a shutdown line Switching element is provided, which is to interrupt the power supply to the electronic module due to a switching signal of the voltage detector when crossing the threshold value of the overvoltage is used.

Erfindungsgemäß wird die zu begrenzende Spannung mit aktiven Bauelementen überwacht. Steigt die Spannung über einen definierten Schwellwert an, erfolgt eine Abschaltung der Energieversorgungs-Einheit. Es kann ein enges Abschaltfenster vorgesehen werden. Es entfällt ein hoher Energieumsatz. Eine der Energieversorgungs-Einheit nachgeschaltete Sicherung spricht nicht an. Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird die aus Sicherheitsbestimmungen über den Explosionsschutz resultierende und erforderliche Begrenzung der Spannung in der Schaltungsanordnung erfüllt, ohne dass die Nachteile der bekannten Schaltungsanordnungen auftreten.According to the invention monitored voltage to be limited with active components. Increases the tension over a defined threshold, there is a shutdown of the power supply unit. It can be provided a close shutdown window. It is omitted high energy turnover. One of the power supply unit downstream Fuse does not respond. With the circuit arrangement according to the invention is the result of safety regulations on explosion protection and required limitation of the voltage in the circuit arrangement fulfilled, without that the disadvantages of the known circuit arrangements occur.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. So weist erfindungsgemäß die Leistungsbegrenzungs-Einheit zwei Spannungsdetektoren auf und in der Versorgungsleitung zwischen der Energieversorgungs-Einheit und der Spannungserhöhungs-Einheit sind zwei Schaltelemente in Reihe geschaltet und mit je einem Spannungsdetektor über je eine Abschaltleitung verbunden. Damit wird eine für den Explosionsschutz erforderliche doppelte Sicherheit erreicht.Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the Dependent claims. Thus, according to the invention, the power limiting unit two voltage detectors on and in the supply line between the power supply unit and the booster unit are two switching elements connected in series and each with a voltage detector via one Shutdown line connected. This is one required for explosion protection achieved double security.

In noch weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist jeder Spannungsdetektor ein Bauelement mit interner Referenzquelle und einen Spannungsteiler zur Realisierung des Schwellwertes auf. Ferner ist zwischen der Energieversorgungs-Einheit und den Schaltelementen ein Verpolungsschutz angeordnet.In Yet another embodiment of the invention, each voltage detector a device with internal reference source and a voltage divider for the realization of the threshold value. Furthermore, between the Power supply unit and the switching elements a reverse polarity protection arranged.

Schließlich sind die Spannungsdetektoren als STM1061-Bauelemente und die Schalter und der Verpolungsschutz als Feldeffekttransistoren (MOSFET) ausgebildet.Finally are the voltage detectors as STM1061 devices and the switches and the reverse polarity protection designed as field effect transistors (MOSFET).

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles einer Schaltungsanordnung zur Leistungsbegrenzung einer elektronischen Baugruppe näher erläutert. Es zeigt:The The invention is described below with reference to an illustrated in the drawings embodiment a circuit arrangement for power limitation of an electronic Assembly closer explained. It shows:

1 eine Schaltungsanordnung gemäß dem Stand der Technik, 1 a circuit arrangement according to the prior art,

2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und 2 a block diagram of the circuit arrangement according to the invention and

3 das Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung. 3 the embodiment of the circuit arrangement according to the invention.

Die Schaltungsanordnung gemäß dem Stand der Technik nach 1 zur Leistungsbegrenzung einer elektronischen Baugruppe 1 umfasst eine Energieversorgungs-Einheit 2 in Form einer Batterie mit einer Abgabespannung von z. B. 3 V, eine Spannungserhöhungs-Einheit 3 zur Erzeugung einer höheren Spannung von z. B. 5 V, eine Ausgangsleitung 4 zwischen der Spannungserhöhungs-Einheit 3 und der elektronischen Baugruppe 1, einen in die Ausgangsleitung 4 eingeschalteten Widerstand 5 und zwei in von der Ausgangsleitung 4 abzweigende Leitungen 6, 7 eingesetzte, parallel geschaltete Zenerdioden 8, 9. Der Widerstand 5 und die beiden Zenerdioden 8, 9 bilden eine Leistungsbegrenzungs-Einheit 10 zur Strom- und Spannungsbegrenzung.The circuit arrangement according to the prior art 1 to limit the power of an electronic module 1 includes a power supply unit 2 in the form of a battery with a discharge voltage of z. B. 3 V, a voltage booster unit 3 to generate a higher voltage of z. B. 5 V, an output line 4 between the booster unit 3 and the electronic assembly 1 , one in the output line 4 switched resistance 5 and two in from the output line 4 branching lines 6 . 7 used, parallel Zener diodes 8th . 9 , The resistance 5 and the two Zener diodes 8th . 9 form a power limitation unit 10 for current and voltage limitation.

Die Zenerdioden 8, 9 bauen eine von der Spannungserhöhungs-Einheit 3 im Fehlerfalle erzeugte Überspannung durch Wärme ab, die nur mit großem Aufwand abgeführt werden kann. Die Zenerdioden 8, 9 arbeiten als Spannungsbegrenzungs- und Überspannungsschutzelemente zu ungenau und sind als passive Bauelemente groß und teuer in der Herstellung. Außerdem kann eine der Energieversorgungs-Einheit 2 nachgeschaltete, nicht dargestellte Sicherung durchbrennen und die Schaltungsanordnung außer Funktion setzen, so dass die elektronische Baugruppe 1 nicht mehr mit Energie versorgt werden kann. Aufgrund der Verwendung von Zenerdioden resultieren Funktionseinschränkungen für die angeschlossenen elektronische Baugruppe, bei Batteriebetrieb eine reduzierte Betriebszeit wegen einer elektrischen Verlustleistung und insgesamt ein schlechtes dynamisches Verhalten.The zener diodes 8th . 9 Build one of the booster unit 3 in the event of a fault generated overvoltage due to heat, which can be dissipated only with great effort. The zener diodes 8th . 9 work as voltage limiting and overvoltage protection elements too imprecise and are as passive components large and expensive to manufacture. In addition, one of the power supply unit 2 blown downstream fuse, not shown, and put the circuit arrangement out of action, so that the electronic module 1 can no longer be supplied with energy. Due to the use of Zener diodes result in functional restrictions for the connected electronic module, in battery operation a reduced operating time due to electrical power loss and overall poor dynamic behavior.

Zur Behebung dieser Nachteile ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung gemäß den 2 und 3 vorgesehen.To remedy these disadvantages, the circuit arrangement according to the invention according to the 2 and 3 intended.

Das Blockschaltbild nach 2 zeigt die elektronische Baugruppe 20, insbesondere für einen Bewegungs-/Totmannmelder für Feuerwehrleute, welcher die explosionsgesicherte Schaltungsanordnung zugeordnet ist. Diese besteht aus einer Energieversorgungs-Einheit 21, zwei in einer Versorgungssleitung 22 in Reihe geschalteten Schaltelementen 23, 24, einer Spannungserhöhungs-Einheit 25, die über eine Ausgangsleitung 26 mit der elektronischen Baugruppe 20 verbunden ist, und einer Leistungsbegrenzungs-Einheit 27, die über eine Spannungs-Rückführungsleitung 28 mit der zur elektronischen Baugruppe 20 führenden Ausgangsleitung 26 und über zwei Abschaltleitungen 29, 30 mit den Schaltelementen 23, 24 verbunden ist. Die Leistungsbegrenzungs-Einheit 27 enthält zwei in 2 nicht dargestellte parallel geschaltete Spannungsdetektoren 31, 32, die mit jeweils einer der beiden Abschaltleitungen 29, 30 und somit mit den Schaltelementen 23, 24 verbunden sind.The block diagram after 2 shows the electronic assembly 20 , Especially for a motion / dead man alarm for firefighters, which is associated with the explosion-proof circuit arrangement. This consists of a power supply unit 21 , two in a supply line 22 connected in series switching elements 23 . 24 , a booster unit 25 that have an output line 26 with the electronic module 20 connected, and a power limitation unit 27 connected via a voltage feedback line 28 with the to the electronic module 20 leading output line 26 and over two shutdown lines 29 . 30 with the switching elements 23 . 24 connected is. The power limitation unit 27 contains two in 2 not shown in parallel voltage detectors 31 . 32 , each with one of the two shutdown lines 29 . 30 and thus with the switching elements 23 . 24 are connected.

Die von der Energieversorgungs-Einheit 21 in Form einer 3 V-Batterie gelieferte Spannung wird von der Spannungserhöhungs-Einheit 25 auf 5 V erhöht und der elektronischen Baugruppe 20 ohne Verluste zugeleitet. Mit den parallel geschalteten, aktive Komponenten bildenden Spannungsdetektoren 31, 32 der Leistungsbegrenzungs-Einheit 27 wird die zu begrenzende Spannung überwacht. Steigt diese über einen definierten Schwellwert von z. B. 5,8 V an, so erfolgt eine Abschaltung durch mindestens eines der Schaltelemente 23, 24 und damit der Energieversorgungs-Einheit 21. Durch Verwendung zweier Spannungsdetektoren 31, 32 in der Leistungsbegrenzungs- Einheit 27 wird eine doppelte Sicherheit für den Fall des Ausfalls einer der Spannungsdetektoren erreicht.The one from the power supply unit 21 in the form of a 3 V battery supplied voltage is from the booster unit 25 increased to 5V and the electronic board 20 forwarded without losses. With the parallel connected, active components forming voltage detectors 31 . 32 the power limitation unit 27 the voltage to be limited is monitored. If this rises above a defined threshold of z. B. 5.8 V, so it is switched off by at least one of the switching elements 23 . 24 and thus the power supply unit 21 , By using two voltage detectors 31 . 32 in the power limitation unit 27 a double safety is achieved in case of failure of one of the voltage detectors.

Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Leistungsbegrenzung der elektronischen Baugruppe 20 sind – wie im Blockschaltbild nach 2 – die Energieversorgungs-Einheit 21 in Form einer 3 V-Batterie, die Versorgungsleitung 22, die Ausgangsleitung 26, die Abschaltleitungen 29, 30, die Spannungs-Rückführungsleitung 28, die Schaltelemente 23, 24, die Spannungserhöhungs-Einheit 25 und die Leistungsbegrenzungs-Einheit 27 mit den beiden Spannungsdetektoren 31, 32 vorhanden. In den Leitungsabschnitt 22a der Versorgungsleitung 22 sind zwischen der Energieversorgungs-Einheit 21 und den beiden Schaltelementen 23, 24 zusätzlich ein Sicherungselement 33 und ein Verpolungsschutzelement 34 eingesetzt. Der Leitungsabschnitt 22b der Versorgungsleitung 22 verbindet das zweite Schaltelement 24 mit der Spannungsverstärkungs-Einheit 25.At the in 3 illustrated embodiment of the circuit arrangement according to the invention for power limitation of the electronic module 20 are - as in the block diagram after 2 - the power supply unit 21 in the form of a 3 V battery, the supply line 22 , the output line 26 , the shutdown lines 29 . 30 , the voltage feedback line 28 , the switching elements 23 . 24 , the voltage booster unit 25 and the power limitation unit 27 with the two voltage detectors 31 . 32 available. In the line section 22a the supply line 22 are between the power supply unit 21 and the two switching elements 23 . 24 additionally a security element 33 and a reverse connection protection element 34 used. The pipe section 22b the supply line 22 connects the second switching element 24 with the voltage booster unit 25 ,

Die beiden Schaltelemente 23, 24 und der Verpolungsschutz 34 sind als Feldeffekttransitoren (MOSFET) ausgebildet und mit den Drain-D-Anschlüssen und den Source-S-Anschlüssen mit der Versorgungsleitung 22 bzw. deren Leitungsabschnitten 22a, 22b verbunden. Der Ground-G-Anschluss des Verpolungsschutzelementes 34 ist mittels einer auch mit der Energieversorgungs-Einheit 21 verbundenen Masseleitung 35 mit der Masse GND verbunden. Die Ground-G-Anschlüsse der beiden Schaltelemente 23, 24 sind mit den zugehörigen Abschaltleitungen 29, 30 und somit mit den Ausgängen der beiden Spannungsdetektoren 31, 32 verbunden.The two switching elements 23 . 24 and the reverse polarity protection 34 are formed as field effect transistors (MOSFET) and with the drain-D terminals and the source-S terminals to the supply line 22 or their line sections 22a . 22b connected. The Ground G connection of the reverse polarity protection element 34 is by means of a also with the power supply unit 21 connected ground line 35 connected to ground GND. The ground G connections of the two switching elements 23 . 24 are with the associated shutdown lines 29 . 30 and thus with the outputs of the two voltage detectors 31 . 32 connected.

Die Spannungserhöhungs-Einheit 25 ist zwischen einem Anschlusspunkt 36 in der Versorgungsleitung 22 und einem Anschlusspunkt 37 in der Ausgangsleitung 26 zur elektronischen Baugruppe 20 eingeschaltet. Die Spannungserhöhungs-Einheit 25 umfasst einen Spannungsverstärker 38 vom TYP NCP 1421, dessen Versorgungsspannungseingang BAT mit der Versorgungsleitung 22 und dessen Ausgang OUT mit der Ausgangsleitung 26 verbunden sind. Der Ausgang LX ist über eine Induktivitäts-Spule 39 zur Versorgungsleitung 22 zurückverbunden, welche über den Anschlusspunkt 36 die Ausgangsspannung von 3 V von der Energieversorgungs-Einheit 21 liefert. Die Spule 39 bewirkt mittels ihrer Induktivität zusammen mit dem als Schaltregler ausgebildeten Spannungsverstärker 38 die Spannungserhöhung auf die Arbeitsspannung von 5 V, die über die Ausgangsleitung 26 und den Anschlusspunkt 37 der elektronischen Baugruppe 20 zugeführt wird.The booster unit 25 is between a connection point 36 in the supply line 22 and a connection point 37 in the output line 26 to the electronic module 20 switched on. The booster unit 25 includes a voltage amplifier 38 of type NCP 1421, whose supply voltage input BAT with the supply line 22 and its output OUT to the output line 26 are connected. The output LX is via an inductance coil 39 to the supply line 22 which is connected via the connection point 36 the output voltage of 3V from the power supply on Ness 21 supplies. The sink 39 causes by means of its inductance together with the designed as a switching regulator voltage amplifier 38 the voltage increase to the working voltage of 5 V, via the output line 26 and the connection point 37 the electronic module 20 is supplied.

Eine mit der Masse GND verbundene Ringleitung 40 verbindet einen Kondensator C120 und zwei weitere Kondensatoren C124 und C125 sowie einen Widerstand R123 und zwei weitere Widerstände R121 und R122 eines Spannungsteilers 45 mit der Masse GND. Der Ein-/Aus-Schaltanschluß EN des Spannungsverstärkers 38 ist über den Widerstand R123 mit der Ringleitung 40 und über den parallel geschalteten Kondensator C121 mit der Masse GND verbunden. Der Referenzspannungsausgang REF ist über einen Kondensator C122 mit der Ringleitung 40 verbunden. Der Masseausgang GND ist an Masse GND gelegt. Der Feedbackausgang FB ist über einen Kondensator C123 mit der Ausgangsleitung 26 verbunden. Der Spannungsteiler 45 aus den Widerständen R121 und R122 ist zwischen der Ausgangsleitung 26 und der Ringleitung 40 geschaltet. Parallel zum Widerstand R121 ist der Kondensator C123 geschaltet. Der Spannungsteiler 45 dient zum Einstellen der Ausgangsspannung von 5 V in der Ausgangsleitung 26 zur elektronischen Baugruppe 20.A loop connected to ground GND 40 connects a capacitor C120 and two further capacitors C124 and C125 and a resistor R123 and two further resistors R121 and R122 of a voltage divider 45 with the ground GND. The on / off switch terminal EN of the voltage amplifier 38 is via the resistor R123 with the loop 40 and connected via the parallel-connected capacitor C121 to the ground GND. The reference voltage output REF is connected to the loop via a capacitor C122 40 connected. The ground output GND is connected to ground GND. The feedback output FB is via a capacitor C123 to the output line 26 connected. The voltage divider 45 from the resistors R121 and R122 is between the output line 26 and the ring line 40 connected. Parallel to the resistor R121, the capacitor C123 is connected. The voltage divider 45 Used to set the output voltage of 5 V in the output line 26 to the electronic module 20 ,

Da die Induktivität der Spule 39 im Fehlerfalle auch eine wesentlich höhere Ausgangsspannung erzeugen kann, als die vorgesehene Spannung von 5 V, ist die Leistungsbegrenzungs-Einheit 27 vorgesehen, die über die Spannungsrückführungs-Leitung 28 mit dem Anschlusspunkt 37 in der Ausgangsleitung 26 zur elektronischen Baugruppe 20 verbunden ist. Die Leistungsbegrenzungs-Einheit 27 umfasst die beiden parallel geschalteten Spannungsdetektoren 31 und 32, deren Abschaltleitungen 29 bzw. 30 mit den in die Versorgungsleitung 22 eingesetzten Schaltelementen 23 bzw. 24 verbunden sind. Die Spannungsdetektoren 31, 32 sind identisch aufgebaut und werden nachfolgend gemeinsam beschrieben.Because the inductance of the coil 39 in case of failure, a significantly higher output voltage can generate, as the intended voltage of 5 V, is the power limiting unit 27 provided by the voltage feedback line 28 with the connection point 37 in the output line 26 to the electronic module 20 connected is. The power limitation unit 27 includes the two voltage detectors connected in parallel 31 and 32 , their shutdown cables 29 respectively. 30 with those in the supply line 22 used switching elements 23 respectively. 24 are connected. The voltage detectors 31 . 32 are identically constructed and will be described together below.

Jeder Spannungsdetektor 31, 32 umfasst ein STM1061-Bauelement 41, 42, dessen Ausgang OUT mit der Abschaltleitung 29, 30 verbunden ist. Die Spannungsrückführungs-Leitung 28 ist über eine Diode D105, D106 und einen aus den Widerständen R107, R124 bzw. R108 und R109 bestehenden Spannungsteiler 43, 44 an die Abschaltleitung 29, 30 geführt. Der Mittelpunkt des Spannungsteilers 43, 44 ist mit dem Betriebsspannungs-Eingang VCC des Bauelementes 41, 42 verbunden und über einen Kondensator C104, C107 mit dem Masse-Eingang GND und der Masse GND verbunden. Zwischen der Diode D105, D106 und der Masse GND ist ein weiterer Kondensator C104, C107 eingeschaltet.Each voltage detector 31 . 32 includes an STM1061 device 41 . 42 whose output OUT is connected to the cut-off line 29 . 30 connected is. The voltage feedback line 28 is via a diode D105, D106 and a consisting of the resistors R107, R124 and R108 and R109 voltage divider 43 . 44 to the shutdown line 29 . 30 guided. The center of the voltage divider 43 . 44 is at the operating voltage input VCC of the device 41 . 42 connected and connected via a capacitor C104, C107 to the ground input GND and the ground GND. Between the diode D105, D106 and the ground GND, another capacitor C104, C107 is turned on.

Die Funktion des STM1061-Bauelementes 41, 42 ähnelt der eines Komparators mit interner Referenzquelle. Die hier verwendete Referenzspannung beträgt 3,8 V (STM1061-N38WX6F). Deshalb ist der Spannungsteiler 43, 44 aus den Widerständen R107, R124 bzw. R108, R109 vorgesehen, um einen Schwellwert von größer 3,8 V zu realisieren. Zusätzlich dienen die Widerstände des Spannungsteiler 43, 44 als Pull-up Widerstände des Open Drain Active-Low Output. Die Widerstände des Spannungsteiler 43, 44 sind wie folgt dimensioniert: R107, R108 = 6,8 K und R109, R124 = 15 K. Die beiden Schaltelemente 23, 24 und das Verpolungsschutzelement 34 sind als selbstsperrende p-Kanal MOSFETs (IRLMS6802) ausgebildet.The function of the STM1061 device 41 . 42 is similar to a comparator with internal reference source. The reference voltage used here is 3.8V (STM1061-N38WX6F). That's why the voltage divider 43 . 44 from resistors R107, R124 and R108, R109, respectively, to realize a threshold of greater than 3.8V. In addition, the resistors of the voltage divider serve 43 . 44 as pull-up resistors of the Open Drain Active-Low Output. The resistors of the voltage divider 43 . 44 are dimensioned as follows: R107, R108 = 6.8 K and R109, R124 = 15 K. The two switching elements 23 . 24 and the reverse polarity protection element 34 are designed as self-blocking p-channel MOSFETs (IRLMS6802).

Die Ausgangsspannung des Spannungsverstärkers 38 muss aus Gründen der Explosionssicherheit der Schaltungsanordnung auf einen Maximalwert von 5,8 V begrenzt werden. Dies wird mit dem Spannungsdetektor 31, 32 und dem Schaltelement 23, 24 in der Versorgungsleitung 22 realisiert. Steigt die Ausgangsspannung des Spannungsverstärkers 25 am Anschlusspunkt 37 über den Schwellwert des Spannungsdetektors 31, 32, so gibt dieser über die Abschaltleitung 29, 30 ein Ausgangssignal aus, welches das zugehörige Schaltelement 23, 24 sperrt und die Versorgungsleitung 22 zum Spannungsverstärker 38 unterbricht. Dies hat zur Folge, dass die Ausgangsspannung des Spannungsverstärkers 38 wieder sinkt.The output voltage of the voltage amplifier 38 must be limited to a maximum value of 5.8 V for reasons of explosion safety of the circuit. This is done with the voltage detector 31 . 32 and the switching element 23 . 24 in the supply line 22 realized. Increases the output voltage of the voltage amplifier 25 at the connection point 37 above the threshold of the voltage detector 31 . 32 , so this gives over the cut-off line 29 . 30 an output signal, which is the associated switching element 23 . 24 locks and the supply line 22 to the voltage amplifier 38 interrupts. This has the consequence that the output voltage of the voltage amplifier 38 again sinks.

Zur zusätzlichen Sicherheit der Schaltungsanordnung gegen Überspannungen sind die beiden parallel geschalteten Spannungsdetektoren 31, 32 vorgesehen, die unabhängig voneinander arbeiten. Damit wird eine für den Explosionsschutz erforderliche doppelte Sicherheit für die Schaltungsanordnung bewirkt. Die gesamte Schaltungsanordnung ist in einer nicht dargestellten konkreten Ausführungsform vergossen.For additional safety of the circuit arrangement against overvoltages are the two parallel voltage detectors 31 . 32 provided that work independently. This causes a double safety required for the explosion protection for the circuit arrangement. The entire circuit is potted in a concrete embodiment, not shown.

11: elektronische Baugruppeelectronic module
22: Energieversorgungs-EinheitPower supply unit
33: Spannungserhöhungs-EinheitStep-up unit
44: Ausgangsleitungoutput line
55: Widerstandresistance
6, 76 7: Leitungmanagement
8, 98th, 9: ZenerdiodeZener diode
1010: Leistungsbegrenzungs-EinheitPower limiting unit
2020: elektronische Baugruppeelectronic module
2121: Energieversorgungs-EinheitPower supply unit
2222: Versorgungsleitungsupply line
23, 2423 24: Schaltelementswitching element
2525: Spannungserhöhungs-EinheitStep-up unit
2626: Ausgangsleitungoutput line
2727: Leistungsbegrenzungs-EinheitPower limiting unit
2828: Spannungsrückführungs-LeitungVoltage return line
29, 3029 30: Abschaltleitungpower down
31, 3231 32: Spannungsdetektorvoltage detector
3333: Sicherungselementfuse element
3434: VerpolungsschutzelementVerpolungsschutzelement
3535: Masseleitungground line
36, 3736 37: Anschlusspunktconnection point
3838: Spannungsverstärkervoltage amplifier
3939: Induktionsspuleinduction coil
4040: Ringleitungloop
41, 4241 42: Bauelementmodule
43, 4443 44: Spannungsteilervoltage divider
4545: Spannungsteilervoltage divider

Claims

Circuit for limiting the power of an electronic module, comprising a power supply unit, a booster unit and a power limiting unit connected to the output line between the voltage booster unit and the electronic module, characterized in that the power limiting unit ( 27 ) at least one voltage detector ( 31 . 32 ) for detecting an overvoltage and for outputting a switching signal when a threshold value of the overvoltage is exceeded, and that in the supply line ( 22 ) between the power supply unit ( 21 ) and the booster unit ( 25 ) at least one with the at least one voltage detector ( 31 . 32 ) via a switch-off line ( 29 . 30 ) connected switching element ( 23 . 24 ) is provided for interrupting the power supply to the electronic assembly ( 20 ) due to a switching signal of the at least one voltage detector ( 31 . 32 ) when exceeding the threshold value of the overvoltage is used.

Circuit arrangement according to Claim 1, characterized in that the power limiting unit ( 27 ) two voltage detectors ( 31 . 32 ) and in the supply line ( 22 ) between the power supply unit ( 21 ) and the booster unit ( 25 ) two switching elements ( 23 . 24 ) in series and each with a voltage detector ( 31 . 32 ) via a respective cut-off line ( 29 . 30 ) are connected.

Circuit arrangement according to Claim 1 or 2, characterized in that each voltage detector ( 31 . 32 ) a component ( 41 . 42 ) with internal reference source and a voltage divider ( 43 . 44 ) for realizing the threshold value.

Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that between the power supply unit ( 21 ) and the switching elements ( 23 . 24 ) a reverse polarity protection ( 34 ) is arranged.

Circuit arrangement according to one of Claims 2 to 4, characterized in that the voltage detectors ( 31 . 32 ) with STM1061 components ( 41 . 42 ) and the switching elements ( 23 . 24 ) and the reverse polarity protection ( 34 ) are formed as a self-blocking p-channel field effect transistors (MOSFET).