DE10349282A1 - Cross-polarity and overvoltage protection for d.c. circuit arrangement, e.g. for 5 volt sensors, has control arrangement that switches on switch in normal operation to connect first and second connectors of switch together - Google Patents

Cross-polarity and overvoltage protection for d.c. circuit arrangement, e.g. for 5 volt sensors, has control arrangement that switches on switch in normal operation to connect first and second connectors of switch together Download PDF

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Michael Strugholz
Thomas Weseloh
Hans-Dieter Meilwes
Ludwig Schulze-Gronover
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Abstract

The arrangement has an input (E1,E2) for connection to a source and an output (A1,A2) for connection of the d.c. circuit arrangement, each with a first and second connector, and a first self-locking switch (T1) with first and second connectors (D1,S1) and a control connector (G1). The first connector of the switch is connected to the second input connector without the intermediate connection of a node and its second connector is connected at least indirectly to the second output connector. The circuit arrangement has a control arrangement (R1,R2,R3,D1,T3) that switches on the switch in normal operation to connect the first and second connectors of the switch together.

Description

STAND DER TECHNIKSTATE OF TECHNOLOGY

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Schutz einer Gleichspannungsschaltungsanordnung insbesondere einer mit Gleichspannung betriebenen Sensorschaltungsanordnung vor einer Überspannung und/oder einer Verpolung.The The invention relates to a circuit arrangement for protecting a DC voltage circuit arrangement in particular a DC circuit operated sensor circuit before an overvoltage and / or a reverse polarity.

Aus der Druckschrift mit der Veröffentlichungsnummer DE 195 24 718 AI ist eine Schutzschaltung für Sensoren bekannt, die den Sensor auch vor einer Verpolung der Versorgungsspannung und vor einer Überspannung der Versorgungsspannung schützt. Diese Schutzschaltung umfasst jeweils zwei in Serie geschaltete MOS-FETs, die in der Leitung vom höheren Potenzial der Versorgungsspannung zu dem Sensor bzw. in der Leitung vom Sensor zum niedrigen Potenzial der Versorgungsspannung geschaltet sind. Das Gate der MOS-FETs wird über eine Steuerschaltung angesteuert. Die Steuerschaltung wird ebenfalls von der Versorgungsspannung des Sensors mit Strom versorgt. Die Abgriffe für die Versorgung des Steuermittels erfolgen zwischen den Anschlüssen der Schaltungsanordnung zur Quelle und den MOS-FETs. Das heißt, dass auch bei ausgeschalteten MOS-FETs ein Strom in die Steuermittel der Schaltungsanordnung fließt und Energie verbraucht wird. Ein Stromfluss in das Steuermittel kann jedoch insbesondere bei einer Verpolung der Versorgungsspannung von Nachteil sein.From the publication with the publication number DE 195 24 718 AI a protection circuit for sensors is known, which protects the sensor against a reverse polarity of the supply voltage and an overvoltage of the supply voltage. This protection circuit comprises in each case two series-connected MOS-FETs which are connected in the line from the higher potential of the supply voltage to the sensor or in the line from the sensor to the low potential of the supply voltage. The gate of the MOS-FETs is controlled by a control circuit. The control circuit is also powered by the supply voltage of the sensor with power. The taps for the supply of the control means between the terminals of the circuit arrangement to the source and the MOS-FETs. This means that even when the MOSFETs are switched off, a current flows into the control means of the circuit arrangement and energy is consumed. However, a current flow into the control means may be disadvantageous, in particular in the case of a polarity reversal of the supply voltage.

VORTEILE DER ERFINDUNGADVANTAGES OF INVENTION

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Schaltungsanordnung der Eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei welcher bei einer Verpolung der Versorgungsspannung ein Stromfluss in dass Steuermittel verhindert wird.Of the The invention is therefore based on the object, a circuit arrangement to suggest the type mentioned at the beginning, in which at a reverse polarity the supply voltage prevents a current flow in the control means becomes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 gelöst. Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist demgemäß einen Eingang zum Anschließen an eine Quelle und einen Ausgang zum Anschließen der zu schützenden Gleichspannungsanordnung auf. Der Eingang und der Ausgang weisen je einen ersten Anschluss und je einen zweiten Anschluss auf. Die Schaltungsanordnung weist ferner ein erstes Schaltmittel auf, das einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss und einen Steueranschluss hat. Dieses erste Schaltmittel ist über den Steueranschluss steuerbar und es ist selbstsperrend. Der erste Anschluss des ersten Schaltmittels ist mit dem zweiten Anschluss des Eingangs ohne Zwischenschaltung eines Knotens und der zweite Anschluss des Schaltmittels mit dem zweiten Anschluss des Ausgangs verbunden. Knoten in diesem Sinne bedeutet, dass der Strom, der durch den ersten Anschluss des ersten Schaltmittels fließt auch durch den zweiten Anschluss des Eingangs fließt. Die Schaltungsanordnung weist schließlich ein Steuermittel auf, welches das erste Schaltmittel im störungsfreien Normalbetrieb einschaltet und so den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss des ersten Schaltmittels miteinander verbindet. Im Störungsfall, sei es im Fall einer Verpolung der Versorgungsspannung oder im Fall einer Überspannung der Versorgungsspannung, bleibt bzw. wird das erste Schaltmittel ausgeschaltet. Es wird somit keine Verbindung zwischen dem zweiten Anschluss und dem ersten Anschluss des ersten Schaltmittels hergestellt.These The object is achieved by a Circuit arrangement according to claim 1 solved. A circuit arrangement according to the invention accordingly has a Input for connection to a source and an outlet for connecting the protected ones DC voltage arrangement on. The entrance and the exit point depending on a first port and a second port on each. The circuit arrangement further comprises a first switching means having a first terminal, has a second port and a control port. This first Switching means is over the control port is controllable and it is self-locking. The first Connection of the first switching means is connected to the second terminal the input without the interposition of a node and the second Connection of the switching means connected to the second terminal of the output. Knot in this sense means that the current passing through the first Connection of the first switching means also flows through the second terminal the input flows. The circuit arrangement finally has a control means, which turns on the first switching means in trouble-free normal operation and so the first port and the second port of the first Connecting switching means together. In case of failure, be it in the case of a Reverse polarity of the supply voltage or in the event of overvoltage the supply voltage remains or is the first switching means switched off. There is thus no connection between the second Connection and the first terminal of the first switching means made.

Dadurch das gewährleistet ist, das der Strom, der durch den ersten Anschluss des Schaltmittels fließt auch durch den zweiten Anschluss des Eingangs fließt, ist sobald das erste Schaltmittel ausgeschaltet ist, jeder Stromfluss in den zweiten Anschluss des Eingangs der Schaltungsanordnung unmöglich. Im Falle der Verpolung und im Falle einer Überspannung ist somit, wenn der erste Anschluss und der zweite Anschluss des ersten Schaltmittels nicht miteinander verbunden sind, jeder Stromfluss durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung verhindert.Thereby that guarantees is that the current passing through the first terminal of the switching means flows also flows through the second port of the input is as soon as the first switching means is switched off, every current flow in the second connection of the input of the circuit impossible. in the Trap of reverse polarity and in case of overvoltage is thus, if the first terminal and the second terminal of the first switching means not connected to each other, each current flow prevented by the circuit arrangement according to the invention.

Das erste Schaltmittel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann gemäß der Erfindung ein Feldeffekttransistor vorzugsweise ein n-Kanal MOS-FET sein. Vorzugsweise ist dann die Drain mit dem zweiten Anschluss des Eingangs verbunden und das Gate bildet den Steueranschluss des ersten Schaltmittels. Problem bei der Verwendung eines Feldeffekttransistors ist jedoch, das ein Feldeffekttransistor eine sogenannte parasitäre Diode aufweist, deren Anode die Drain und deren Kathode die Source des Feldeffekttransistors bildet. Dieses hat zur Folge, das ein Strom der in Flussrichtung dieser parasitären Diode in den Feldeffekttransistor hineinfließt auch bei ausgeschaltetem Feldeffekttransistor zur Drain und damit zum zweiten Anschluss des Eingangs fließen kann. Ein derartiger Stromfluss kann jedoch nur bei einer richtigen Polung der Versorgungsspannung auftreten. Somit ist für den Fall einer Verpolung der Versorgungsspannung in jedem Fall sicher gestellt, dass kein Strom in die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung fließen kann.The first switching means of a circuit arrangement according to the invention can according to the invention a field effect transistor may preferably be an n-channel MOS-FET. Preferably then the drain is connected to the second terminal of the input connected and the gate forms the control terminal of the first switching means. Problem with using a field effect transistor, however, is a field effect transistor is a so-called parasitic diode whose anode is the drain and whose cathode is the source of Field effect transistor forms. This results in a stream in the flow direction of this parasitic diode in the field effect transistor flows even when the field effect transistor to the drain and thus can flow to the second port of the input. Such a flow of electricity but can only with a correct polarity of the supply voltage occur. Thus, for the case of a reverse polarity of the supply voltage in each case safe provided that no current can flow into the circuit arrangement according to the invention.

Die parasitäre Diode kann zur Folge haben, dass bei einer Überspannung trotz eines Ausschaltens des ersten Schaltmittels ein Stromfluss in die an dem Ausgang der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung angeschlossenen Gleichspannungsschaltungsanordnung möglich ist.The parasitic Diode can result in an overvoltage despite being turned off the first switching means, a current flow in the at the output of the Circuit arrangement according to the invention connected DC circuit arrangement is possible.

Um dieses zu verhindern, haben vorteilhafte erfindungsgemäße Schaltungsanordnungen ein zweites Schaltmittel. Dieses zweite Schaltmittel hat ebenfalls einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss und einen Steueranschluss, wobei dieses zweite Schaltmittel über den Steueranschluss steuerbar und darüber hinaus selbstsperrend ist. Auch dieses zweite Schaltmittel ist vorzugsweise ein Feldeffekttransistor, insbesondere ein n-Kanal MOS-FET.In order to prevent this, advantageous circuit arrangements according to the invention have a second switching means. This second switching means also has a first terminal, a second An conclusion and a control terminal, said second switching means is controllable via the control terminal and beyond self-locking. This second switching means is also preferably a field-effect transistor, in particular an n-channel MOS-FET.

Das Steuermittel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung steuert im Falle einer Überspannung die Feldeffekttransistoren so an, dass durch einen Kurzschluss von Source und Gate das Ausschalten des ersten bzw. des ersten und des zweiten Feldeffekttransistor sichergestellt ist.The Control means of the circuit arrangement according to the invention controls in case of overvoltage the field effect transistors so that by a short circuit of Source and gate turning off the first and the first and the second Field effect transistor is ensured.

Um den Effekt der parasitären Diode des ersten Schaltmittels auszugleichen, wird das zweite Schaltmittel, dass heißt der zweite Feldeffekttransistor, vorzugsweise so geschaltet, das die Source des ersten Schaltmittels und die Source des zweiten Schaltmittels miteinander verbunden sind. Die Drain des zweiten Schaltmittels kann dann im Übrigen vorteilhaft mit dem zweiten Anschluss des Ausgangs der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung verbunden sein. Dadurch ist gewährleistet, das die parasitäre Diode des ersten Schaltmittels eine umgekehrte Flussrichtung hat als die parasitäre Diode des zweiten Schaltmittels. Dieses hat zur Folge, dass, sofern beide Schaltmittel ausgeschaltet sind, ein Stromfluss in den Ausgang bzw. über den Ausgang einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung unmöglich ist.Around the effect of parasitic Equalize diode of the first switching means, the second switching means, that means the second field effect transistor, preferably so connected, the the source of the first switching means and the source of the second switching means connected to each other. The drain of the second switching means can then by the way advantageously with the second terminal of the output of the circuit arrangement according to the invention be connected. This ensures that that the parasitic Diode of the first switching means has a reverse flow direction as the parasitic Diode of the second switching means. This has the consequence that, if both Switching means are switched off, a current flow in the output or over the Output of a circuit arrangement according to the invention impossible is.

Gemäß der Erfindung kann das Steuermittel einen Bipolartransistor und eine Zenerdiode umfassen. Die Zenerdiode kann dabei so geschaltet sein, dass sie bei einer Überspannung durchbricht, die Basis des Bipolartransistors ansteuert und den Bipolartransistor durchschaltet und den Kurzschluss an dem ersten Schaltmittel oder an dem ersten und dem zweiten Schaltmittel herstellt.According to the invention the control means may comprise a bipolar transistor and a Zener diode include. The Zener diode can be switched so that they at an overvoltage breaks through, the base of the bipolar transistor drives and the Bipolar transistor turns on and the short circuit on the first Switching means or on the first and the second switching means manufactures.

Der Emitter des Bipolartransistors kann dann mit der Source des ersten Schaltmittels und mit der Source des zweiten Schaltmittels verbunden sein. Vorteilhaft ist dann der Kollektor des Bipolartransistors mit dem Gate des ersten Schaltmittels und mit dem Gate des zweiten Schaltmittels verbunden. Der Kollektor kann ferner erfindungsgemäß über einen ersten Widerstand mit dem ersten Anschluss des Eingangs und mit dem ersten Anschluss des Ausgangs verbunden sein.Of the Emitter of the bipolar transistor can then be connected to the source of the first Switching means and connected to the source of the second switching means be. The collector of the bipolar transistor is advantageous to the gate of the first switching means and to the gate of the second one Connected switching means. The collector can also according to the invention via a first Resistor with the first terminal of the input and with the first one Connection of the output to be connected.

Außerdem ist es möglich, dass die Basis des Bipolartransistors über einen zweiten Widerstand mit der Kathode der Zenerdiode verbunden ist. Die Anode der Zenerdiode kann dann mit dem ersten Anschluss des Eingangs und mit dem ersten Anschluss des Ausgangs verbunden sein. Ferner ist es möglich, dass die Basis des Bipolartransistors mit einem dritten Widerstand mit der Source des ersten Schaltmittels und der Source des zweiten Schaltmittels verbunden ist.Besides that is it is possible that the base of the bipolar transistor via a second resistor connected to the cathode of the zener diode. The anode of the Zener diode can then connect to the first port of the input and with the first Connection of the output to be connected. Furthermore, it is possible that the base of the bipolar transistor with a third resistor with the source of the first switching means and the source of the second switching means connected is.

Im Übrigen sei darauf hingewiesen, dass der Bipolartransistor bei einer geeigneten Dimensionierung der Bauelemente auch durch einen Feldeffekttransistor ersetzt werden kann. Ebenso ist es möglich, das die verwendeten Feldeffekttransistoren durch Bipolartransistoren ersetzt werden können, wenn die Bauelemente der Steuerschaltung entsprechend ausgelegt sind.Incidentally, be indicated that the bipolar transistor in a suitable Dimensioning of the components also by a field effect transistor can be replaced. It is also possible that the used Field effect transistors are replaced by bipolar transistors can, if the components of the control circuit are designed accordingly.

ZEICHNUNGENDRAWINGS

Ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist anhand der Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigtOne embodiment for one inventive circuit arrangement is closer to the drawing described. It shows

1 den Schaltplan einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit einem daran angeschlossenen Sensor. 1 the circuit diagram of a circuit arrangement according to the invention with a sensor connected thereto.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION THE EMBODIMENTS

Die in der 1 dargestellte Schaltungsanordnung weist einen Eingang E1, E2 auf, über welchen die Schaltungsanordnung an eine Spannungsquelle, beispielweise eine 5 Volt Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann. Die Schaltungsanordnung weist ferner einen Ausgang mit den Anschlüssen A1, A2 auf, an welche ein Sensor S angeschlossen ist. Dieser Sensor S weist neben den Anschlüssen für die Versorgungsspannung einen weiteren Anschluss A auf, über welchen die gemessene Größe ausgewertet werden kann.The in the 1 The circuit arrangement shown has an input E1, E2, via which the circuit arrangement can be connected to a voltage source, for example a 5 volt DC voltage source. The circuit arrangement further has an output with the terminals A1, A2, to which a sensor S is connected. This sensor S has, in addition to the connections for the supply voltage to another terminal A, via which the measured size can be evaluated.

Der erste Anschluss E1 des Eingangs und der erste Anschluss A1 des Ausgangs sind unmittelbar leitend miteinander verbunden. Zwischen dem zweiten Anschluss des Ausgangs und dem zweiten Anschluss des Eingangs sind dagegen in Serie ein erstes Schaltmittel T1 und ein zweites Schaltmittel T2 geschaltet, bei denen es sich um Feldeffekttransistoren nämlich um CMOS-Feldeffekttransistoren des n-Kanal Typs handelt.Of the first terminal E1 of the input and the first terminal A1 of the output are directly connected to each other. Between the second Connection of the output and the second connection of the input are in contrast, a first switching means T1 and a second switching means in series T2 switched, which are field effect transistors namely to CMOS FETs of the n-channel type.

Die Drain D2 des zweiten Schaltmittels T2 ist mit dem zweiten Anschluss A2 des Ausgangs verbunden, während die Drain D1 des ersten Schaltmittels T1 mit dem zweiten Anschluss E2 des Eingangs verbunden ist. Die Source S1 des ersten Schaltmittels T1 und die Source S2 des zweiten Schaltmittels T2 sind unmittelbar miteinander elektrisch leitend verbunden. Zwischen dem zweiten Anschluss E2 und der Drain D1 des ersten Schaltmittels T1 ist kein Knoten angeordnet, so dass sichergestellt ist, das jeder Strom, der durch die Drain D1 des ersten Schaltmittels T1 fließt auch durch den zweiten Anschluss E2 des Eingangs fließt.The Drain D2 of the second switching means T2 is connected to the second terminal A2 connected to the output while the drain D1 of the first switching means T1 to the second terminal E2 of the input is connected. The source S1 of the first switching means T1 and the source S2 of the second switching means T2 are instantaneous electrically connected to each other. Between the second connection E2 and the drain D1 of the first switching means T1 is not a node arranged so as to ensure that every current passing through the drain D1 of the first switching means T1 also flows through the second terminal E2 the input flows.

Das Gate G1 des ersten Schaltmittels T1 und das Gate G2 des zweiten Schaltmittels T2 liegen auf gleichem Potenzial und sind über einen ersten Widerstand R1, der zu einem Steuermittel der Schaltungsanordnung zählt, mit dem Potenzial des ersten Anschlusses E1 des Eingangs und dem ersten Anschluss A1 des Ausgangs verbunden. Sofern also vom ersten Anschluss E1 des Eingangs zum zweiten Anschluss E2 des Eingangs eine positive Spannung abfällt, führt diese dazu, dass eine positive Spannung zwischen dem Gate G1 des ersten Schaltmittels T1 und der Drain D1 des ersten Schaltmittels T1 anliegt. Das erste Schaltmittel T1 wird daraufhin durchgeschaltet und die Drain D1 und die Source S1 des ersten Schaltmittels T1 miteinander verbunden. Daraufhin liegt ebenfalls zwischen dem Gate G2 und der Source S2 des zweiten Schaltmittels T2 eine positive Spannung an, welche ein Durchschalten des zweiten Schaltmittels T2 bewirkt. Die Source S2 und die Drain D2 des zweiten Schaltmittels T2 sind miteinander verbunden, woraufhin ein elektrischer Stromkreis vom ersten Anschluss E1 des Eingangs über den ersten Anschluss A1 des Ausgangs, den Sensor S, den zweiten Anschluss A2 des Ausgangs, über die Drain D2 des zweiten Schaltmittels, die Source S2 des zweiten Schaltmittels T2, die Source S1 des ersten Schaltmittels T1, die Drain D1 des ersten Schaltmittels T1 und den zweiten Anschluss E1 des Eingangs geschlossen ist. Der am Ausgang der Schaltungsanordnung angeschlossene Sensor S wird auf diese Weise mit einer elektrischen Spannung versorgt.The Gate G1 of the first switching means T1 and the gate G2 of the second Switching means T2 are at the same potential and are over a first resistor R1 connected to a control means of the circuit arrangement counts with the potential of the first terminal E1 of the input and the first port A1 of the output connected. So if from the first Connection E1 of the input to the second connection E2 of the input a positive voltage drops, leads this that a positive voltage between the gate G1 of the first Switching means T1 and the drain D1 of the first switching means T1 is applied. The first switching means T1 is then turned on and the drain D1 and the source S1 of the first switching means T1 connected to each other. Thereupon also lies between the gate G2 and the source S2 the second switching means T2 to a positive voltage, which a Switching through the second switching means T2 causes. The source S2 and the drain D2 of the second switching means T2 are connected to each other, whereupon an electrical circuit from the first terminal E1 of the Input via the first port A1 of the output, the sensor S, the second Connection A2 of the output, via the drain D2 of the second switching means, the source S2 of the second Switching means T2, the source S1 of the first switching means T1, the Drain D1 of the first switching means T1 and the second terminal E1 the entrance is closed. The at the output of the circuit connected sensor S is in this way with an electrical Voltage supplied.

Bei einer Verpolung der am Eingang der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung anliegenden Versorgungsspannung ist dagegen ein Stromfluss durch den Sensor S unterbunden. Liegt eine verpolte Versorgungsspannung am Eingang der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung an, ist die Drain D1 des ersten Schaltmittels T1 auf einem höheren Potenzial als das Gate G1 des ersten Schaltmittels T1. Die vom Gate G1 zur Drain D1 des ersten Schaltmittels T1 abfallende negative Spannung verhindert ein Einschalten des ersten Schaltmittels T1. Ein Stromfluss ist auch über die parasitäre Diode des ersten Schaltmittels T1 nicht möglich, da die parasitäre Diode des ersten Schaltmittels T1 von der Drain D1 zur Source S1 des ersten Schaltmittels in Sperrrichtung gepolt ist.at a reverse polarity of the voltage applied to the input of the circuit arrangement according to the invention Supply voltage, however, is a current flow through the sensor S prevented. Is a reverse polarity supply voltage at the input the circuit arrangement according to the invention On, the drain D1 of the first switching means T1 is at a higher potential as the gate G1 of the first switching means T1. From the gate G1 to Drain D1 of the first switching means T1 negative voltage drop prevents switching of the first switching means T1. A current flow is also over the parasitic Diode of the first switching means T1 not possible because the parasitic diode of the first switching means T1 from the drain D1 to the source S1 of the first Switching means is poled in the reverse direction.

Zur Verhinderung von Schäden am Sensor S aufgrund einer Überspannung der Versorgungsspannung, die am Eingang der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung anliegt, weist das Steuermittel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung neben dem Widerstand R1 auch eine Zenerdiode D1, einen zweiten Widerstand R2, einen dritten Widerstand R3 und einen Transistor T3 auf. Diese Bauelemente sind folgendermaßen verschaltet: Die Anode der Zenerdiode D1 ist mit dem Potenzial des ersten Anschluss E1 des Eingangs und dem ersten Anschluss A1 des Ausgangs verbunden. Die Kathode der Zenerdiode D1 ist über einen Widerstand R2 mit der Basis B des Bipolartransistors T3 verbunden. Die Basis des Bipolartransistors T3 ist ferner über einen Widerstand R3 mit der Source S1 des ersten Schaltmittels T1 und der Source S2 des zweiten Schaltmittels T2 verbunden. Der Kollektor C des Bipolartransistors T3 ist dagegen mit dem Gate G1 des ersten Schaltmittels, dem Gate G2 des zweiten Schaltmittels T2 und über den Widerstand R1 mit dem ersten Anschluss E1 und dem ersten Anschluss A1 des Ausgangs verbunden. Der Emitter E des Bipolartransistors T3 ist schließlich mit der Source S1 des ersten Schaltmittels T1 und der Source S2 des zweiten Schaltmittels T2 verbunden.to Prevention of damage on the sensor S due to an overvoltage the supply voltage at the input of the circuit arrangement according to the invention abuts, the control means of the circuit arrangement according to the invention in addition to the resistor R1, a zener diode D1, a second resistor R2, a third resistor R3 and a transistor T3. These Components are as follows connected: The anode of the zener diode D1 is connected to the potential of the first terminal E1 of the input and the first terminal A1 of Output connected. The cathode of the zener diode D1 is via a Resistor R2 connected to the base B of the bipolar transistor T3. The base of the bipolar transistor T3 is also connected via a resistor R3 the source S1 of the first switching means T1 and the source S2 of the second switching means T2 connected. The collector C of the bipolar transistor T3, on the other hand, is connected to the gate G1 of the first switching means, the gate G2 of the second switching means T2 and via the resistor R1 to the first terminal E1 and the first terminal A1 of the output connected. The emitter E of the bipolar transistor T3 is finally with the source S1 of the first switching means T1 and the source S2 of the second switching means T2 connected.

Die Zenerdiode D1 kann beispielsweise einen Spannungsabfall von 15 Volt in Sperrrichtung haben. Der zweite Widerstand R2 und der dritte Widerstand R3 sind vorzugsweise gleich dimensioniert und können einen Wert von 5 Kiloohm aufweisen. Der erste Widerstand R1 kann dagegen einen Wert von 10 Kiloohm haben.The For example, zener diode D1 may have a voltage drop of 15 volts in the reverse direction. The second resistor R2 and the third Resistor R3 are preferably the same size and can have a Value of 5 kilohms. The first resistor R1 can against it have a value of 10 kilohms.

Liegt nun beispielsweise an der Schaltung eine Überspannung von 16 Volt anstelle von 5 Volt an bricht die Diode D1 durch, wodurch sich über den Spannungsteiler aus dem zweiten Widerstand R2 und dem dritten Widerstand R3 eine Spannung von einem Volt einstellt. Von diesem Spannungsabfall entfallen auf den zweiten Widerstand R2 und dem dritten Widerstand R3 gleiche Anteile, so dass über jeden dieser beiden Widerstände R2, R3 0,5 Volt abfallen. Die Basis B des Bipolartransistors T3 liegt somit auf einem Wert von 0,5 Volt über Masse, worauf der Bipolartransistor T3 durchschaltet. Durch das Durchschalten des Bipolartransistors T3 sind das Gate G1 des ersten Schaltungsmittels T1 und das Gate G2 des zweiten Schaltmittels T2 über den Kollektor C und den Emitter E des Bipolartransistors T3 mit der Source S1 des ersten Schaltmittels T1 und der Source S2 des zweiten Schaltmittels T2 verbunden. Ein Einschalten des ersten Schaltmittels T1 und des zweiten Schaltmittels T2 ist somit verhindert. Da die parasitäre Diode des zweiten Schaltmittels T2 vom zweiten Anschluss A2 des Ausgangs zum zweiten Anschluss E2 des Eingangs in Sperrrichtung geschaltet ist, ist ein Stromfluss über den Ausgang A1, A2 unmöglich. Lediglich die parasitäre Diode des ersten Schaltmittels T1 erlaubt einen geringen Stromfluss über den Widerstand R1, den Kollektor C des Bipolartransistors T3 und dem Emitter E des Bipolartransistors T3 einerseits und über die Zenerdiode D1, den zweiten Widerstand R2 und dem dritten Widerstand R3 andererseits.Lies now, for example, on the circuit an overvoltage of 16 volts instead from 5 volts, the diode D1 breaks through, resulting in the voltage divider from the second resistor R2 and the third resistor R3 a Setting voltage of one volt. From this voltage drop omitted to the second resistor R2 and the third resistor R3 same Shares, so over each of these two resistances R2, R3 fall 0.5 volts. The base B of the bipolar transistor T3 is thus at a value of 0.5 volts above ground, whereupon the bipolar transistor T3 turns on. By turning on the bipolar transistor T3 are the gate G1 of the first circuit means T1 and the gate G2 of the second switching means T2 via the collector C and the emitter E of the bipolar transistor T3 with the source S1 of the first switching means T1 and the source S2 of the second switching means T2 connected. Turning on the first switching means T1 and the second switching means T2 is thus prevented. Because the parasitic Diode of the second switching means T2 from the second terminal A2 of the Output to the second terminal E2 of the input in the reverse direction is switched, a current flow through the output A1, A2 is impossible. Only the parasitic Diode of the first switching means T1 allows a low current flow over the Resistor R1, the collector C of the bipolar transistor T3 and the Emitter E of the bipolar transistor T3 on the one hand and on the Zener diode D1, the second resistor R2 and the third resistor R3 on the other hand.

Claims (10)

Schaltungsanordnung zum Schutz einer Gleichspannungsschaltungsanordnung insbesondere einer mit Gleichspannung betriebenen Sensorenschaltungsanordnung vor einer Überspannung und/oder einer Verpolung mit folgenden Merkmalen: – die Schaltungsanordnung weist einen Eingang (E1, E2) zum Anschließen an eine Quelle und einen Ausgang (A1, A2) zum Anschließen der Gleichspannungsanordnung auf; – der Eingang und der Ausgang weisen je einen ersten Anschluss (E1, A1) und je einen zweiten Anschluss (E2, A2) auf; – die Schaltungsanordnung weist ein erstes Schaltmittel (T1) auf; – das erste Schaltmittel (T1) hat einen ersten Anschluss (D1), einen zweiten Anschluss (S1) und einen Steueranschluss (G1); – das erste Schaltmittel (T1) ist über den Steueranschluss (G1) steuerbar und selbstsperrend; – der erste Anschluss (D1) des ersten Schaltmittels (T1) ist ohne Zwischenschaltung eines Knotens mit dem zweiten Anschluss (E2) des Eingangs und der zweite Anschluss (S1) des Schaltmittels (T1) ist zumindest mittelbar mit dem zweiten Anschluss (A2) des Ausgangs verbunden; – die Schaltungsanordnung weist ein Steuermittel (R1, R2, R3, D1, T3) auf, welches das erste Schaltmittel (T1) im störungsfreien Normalbetrieb einschaltet und so den ersten Anschluss (D1) und den zweiten Anschluss (S1) des ersten Schaltmittels (T1) miteinander verbindet.Circuit arrangement for protecting a DC circuit arrangement, in particular a DC voltage operated sensor circuit arrangement before an overvoltage and / or a reverse polarity with the following features: - the circuit arrangement has an input (E1, E2) for connection to a source and an output (A1, A2) for connecting the DC voltage arrangement; - The input and the output each have a first terminal (E1, A1) and a respective second terminal (E2, A2); - The circuit has a first switching means (T1); - The first switching means (T1) has a first terminal (D1), a second terminal (S1) and a control terminal (G1); - The first switching means (T1) is controllable via the control terminal (G1) and self-locking; - The first terminal (D1) of the first switching means (T1) is without interposition of a node with the second terminal (E2) of the input and the second terminal (S1) of the switching means (T1) is at least indirectly with the second terminal (A2) of Output connected; - The circuit has a control means (R1, R2, R3, D1, T3), which turns on the first switching means (T1) in normal operation without interference and so the first terminal (D1) and the second terminal (S1) of the first switching means (T1 ) connects to each other. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltmittel (T1) ein Feldeffekttransistor, vorzugsweise ein n-Kanal MOS-FET ist.Circuit arrangement according to Claim 1, characterized in that the first switching means (T1) is a field-effect transistor, preferably is an n-channel MOS-FET. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung ein zweites Schaltmittel (T2) umfasst, das einen ersten Anschluss (D2), einen zweiten Anschluss (S2) und einen Steueranschluss (G2) aufweist, das über den Steueranschluss (G2) steuerbar und selbstsperrend ist.Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the circuit arrangement comprises a second switching means (T2) having a first terminal (D2), a second terminal (S2) and a control terminal (G2) via the Control terminal (G2) is controllable and self-locking. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltmittel (T2) ein Feldeffekttransistor, vorzugsweise ein n-Kanal MOS-FET ist.Circuit arrangement according to Claim 3, characterized in that the second switching means (T2) is a field-effect transistor, preferably is an n-channel MOS-FET. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel im Falle einer Überspannung durch einen Kurzschluss von der Source (S1, S2) und dem Gate (G1, G2) das Ausschalten des ersten bzw. des ersten und zweiten Feldeffekttransistor sicherstellt.Circuit arrangement according to claim 2 or 4, characterized characterized in that the control means in the event of an overvoltage by a short circuit from the source (S1, S2) and the gate (G1, G2) switching off the first and the first and second field effect transistor ensures. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Source (S1) des ersten Feldeffekttransistors (T1) und die Source (S2) des zweiten Felseffektransistors (T2) miteinander verbunden sind.Circuit arrangement according to claim 4 or 5, characterized characterized in that the source (S1) of the first field effect transistor (T1) and the source (S2) of the second Felseffektransistors (T2) with each other are connected. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel einen Bipolartransistor (T3) und eine Zenerdiode (D1) umfasst.Circuit arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the control means comprises a bipolar transistor (T3) and a Zener diode (D1). Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 und Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zenerdiode (D1) zumindest mittelbar mit der Basis des Bipolartransistors verbunden ist, so dass bei einem Durchbruch der Zenerdiode der Bipolartransistor (T3) durchschaltet und den Kurzschluss herstellt.Circuit arrangement according to claim 5 and claim 7, characterized in that the zener diode (D1) at least indirectly connected to the base of the bipolar transistor, so that at a breakthrough of the zener diode of the bipolar transistor (T3) turns on and make the short circuit. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitter (E) des Bipolartransistors (T3) mit der Source (S1) des ersten Schaltmittels (T1) und mit der Source (S2) des zweiten Schaltmittels (T2) verbunden ist, und dass der Kollektor (C) des Bipolartransistors (T3) mit dem Gate (G1) des ersten Schaltmittels (T1), mit dem Gate (G2) des zweiten Schaltmittels (T2) und über einen ersten Widerstand (R1) mit dem ersten Anschluss (E1) des Eingangs und dem ersten Anschluss (A1) des Ausgangs verbunden ist.Circuit arrangement according to claim 7 or 8, characterized characterized in that the emitter (E) of the bipolar transistor (T3) to the source (S1) of the first switching means (T1) and to the source (S2) of the second switching means (T2) is connected, and that the collector (C) of the bipolar transistor (T3) with the gate (G1) of the first switching means (T1), with the gate (G2) of the second switching means (T2) and via a first resistor (R1) to the first terminal (E1) of the input and the first terminal (A1) of the output. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (B) des Bipolartransistors (T3) über einen zweiten Widerstand (R2) mit der Kathode der Zenerdiode (D1) verbunden ist, deren Anode mit dem ersten Anschluss (E1) des Eingangs und dem ersten Anschluss (A1) des Ausgangs verbunden ist, und dass die Basis (B) des Bipolartransistors (T3) über einen dritten Widerstand (R3) mit der Source (S1) des ersten Schaltmittels (T4) und der Source (S2) des zweiten Schaltmittels (T2) verbunden ist.Circuit arrangement according to one of claims 7 to 9, characterized in that the base (B) of the bipolar transistor (T3) over a second resistor (R2) to the cathode of the zener diode (D1) whose anode is connected to the first terminal (E1) of the input and the first terminal (A1) of the output, and that the Base (B) of the bipolar transistor (T3) via a third resistor (R3) to the source (S1) of the first switching means (T4) and the source (S2) of the second switching means (T2) is connected.
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