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Title:
PROTECTIVE CIRCUIT ASSEMBLY FOR PROTECTING AN ELECTRIC SIGNAL PROCESSING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/245060
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a protective circuit assembly (21) for protecting an electric signal processing device (11) from damage caused by an error status exhibiting an error of the following group of error types: error voltage, in particular overvoltage; short circuit; and overcurrent, wherein the protection is provided on a current path (22) comprised by the protective circuit assembly. For one error status, the occurrence of which marks the beginning of an (N)th time interval, a current-choking effect can be set for the current path (22) by the controllable semiconductor component (T9, T10) by means of a second current-voltage characteristic, forced by the control unit (44), of the controllable semiconductor component (T9, T10), wherein the second current-voltage characteristic has a foldback characteristic curve.

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Inventors:
GRUBER PAUL (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/064628
Publication Date:
December 09, 2021
Filing Date:
June 01, 2021
Export Citation:
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Assignee:
DSPACE GMBH (DE)
International Classes:
H03F1/52; G05F1/573
Foreign References:
DE102007036618A12009-02-05
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Claims:
Patentansprüche

1. Schutzschaltungsanordnung (21) zum Schutz einer elektrischen Signalverarbei tungseinrichtung (11) vor einem Schaden hervorgerufen durch einen Fehlerstatus, auf weisend einen Fehler aus einer die folgenden Fehlerarten umfassenden Gruppe von Fehlerarten:

- Fehlspannung, insbesondere Überspannung,

- Kurzschluss und

- Überstrom, wobei der Schutz an einem, von der Schutzschaltungsanordnung (21) umfassten, Strompfad (22) gegeben ist, und der Strompfad (22) von der Signalverarbeitungseinrichtung (11) zu einem Signal empfänger (33) geführt ist, und in dem Strompfad (22) mindestens ein steuerbares Halbleiterbauelement (T9, T10) angeordnet ist, welches mittels einer Steuereinheit (44) der Schutzschaltungsanord nung (21) steuerbar ist, und der Strompfad einen Messwiderstand (R5) zur Mitwirkung einer Erkennung eines Statuswechsels vom Fehlerfrei-Status in den Fehlerstatus aufweist, und ein Steuereingang des steuerbaren Halbleiterbauelementes (T9, T10) mit der Steu ereinheit (44) verbunden ist, um das steuerbare Halbleiterelement (T9, T10) via Steuereinheit (44) derart zu beeinflussen,

- dass in einem Fehlerfrei-Status durch das steuerbare Halbleiterbauelement (T9, T10) eine strom-durchleitende Wirkung für den Strompfad mittels einer von der Steuereinheit (44) erzwungenen ersten Strom-Spannungskennlinie des steuer baren Halbleiterbauelements (T9, T10) einstellbar ist, und

- dass in dem direkt nachfolgenden Fehlerstatus, dessen Auftreten einen Anfang eines (N)ten Zeitintervalls markiert, durch das steuerbare Halbleiterbauelement (T9, T10) eine stromdrosselnde Wrkung für den Strompfad (22) mittels einer von der Steuereinheit (44) erzwungenen zweiten Strom-Spannungskennlinie des steuerbaren Halbleiterbauelements (T9, T10) einstellbar ist, wobei die zweite Strom-Spannungskennlinie einen Foldback-Kennlinienverlauf aufweist, und

- dass in einem dem (N)ten Zeitintervall direkt nachfolgenden (N+1)ten Zeitinter vall das steuerbare Halbleiterelement (T9, T10) mittels eines Pulssignals (ENA_HI) der Steuereinheit (44) ein Wechsel von der zweiten Strom-Span- nungskennlinie zu einer dritten Strom-Spannungskennlinie des steuerbaren Halbleiterbauelements (T9, T10) einstellbar ist, um unter Ausnutzung der dritten Strom-Spannungskennlinie im Falle eines erneut vorliegenden Fehlerfrei-Status eine Rückführung des steuerbaren Halbleiterbauelementes (T9, T10) auf die erste Strom-Spannungskennlinie herbeizuführen.

2. Schutzschaltungsanordnung nach Anspruch 1, wobei das steuerbare Halbleiterbau element (T9, T10) zumindest einen MOSFET aufweist, und der zumindest eine MOSFET eingerichtet ist, im Fehlerstatus den Strompfad (22) nicht vollständig zu verschließen, um im Fehlerstatus einen im Vergleich zum Fehlerfrei-Status reduzier ten, von einem Spannungsabfall über dem Messwiderstand (R5) abhängigen, Strom durchzuleiten.

3. Schutzschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die dritte Strom-Spannungskennlinie einen im Vergleich zur zweiten Strom-Spannungs-kennli- nie reduzierten Foldback-Kennlinienverlauf oder keinen Foldback-Kennlinienverlauf aufweist.

4. Schutzschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schutz schaltungsanordnung (21) des Weiteren zum Schutz eines an die Signalverarbei tungseinrichtung (11) angeschlossenen Signalempfängers (33) vorgesehen und ein gerichtet ist.

5. Schutzschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuer signale zur Ausgabe auf einen Steuereingang des mindestens einen steuerbaren Halbleiterbauelementes (T9, T10) von einem fehlerartunabhängigen einheitlichen Steuersignaltyp ausgebildet sind.

6. Schutzschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schutz schaltungsanordnung auf einer Eingabe/Ausgabe-Leiterplatte eines Messgerätes, eines prototypischen Regelungsgerätes oder eines Regelstrecken-Simulators vorge sehen ist.

7. Schutzschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Schutz schaltungsanordnung vorgesehen und eingerichtet ist, um nach Einstellen des Feh lerstatus für ein (N+1)tes Zeitintervall das steuerbare Halbleiterbauelement zu öff nen, um in dem Strompfad (22) innerhalb des (N+1)ten Zeitintervalls die stromdrosselnde Wirkung vollständig oder teilweise aufzuheben, wobei das (N+1)te Zeitintervall fest vordefiniert oder gemäß einer mathematischen Funktion ermittelbar oder in Abhängigkeit der Erfüllung vordefinierter Kriterien gespeichert ist und jeden falls mittels der Steuereinheit (44) realisierbar ist.

8. Schutzschaltungsanordnung nach Anspruch 7, wobei das vollständige oder teilweise Aufheben der stromdrosselnden Wrkung während einer Aufhebungs-Dauer vorgese hen ist, die Aufhebungs-Dauer zwischen 1 Millisekunde und 10 Millisekunden liegt, und wobei anschließend die stromdrosselnde Wirkung im Falle eines fortgesetzten Vorliegens des Fehlerstatus für zumindest eine Sicherheits-Phase, die zwischen 100 Millisekunden und 400 Millisekunden liegt, wiederherstellbar ist.

9. Schutzschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei Signalverar beitungseinrichtung einen Digital-Analog-Wandler (12) und einen, ein Analog-Aus- gangssignal des Digital-Analog-Wandlers (12) beeinflussenden, Verstärker (14) auf weist, und ein durch den Verstärker (14) verstärktes Analog-Ausgangssignal vorge sehen ist, via Strompfad (22) zum Signalempfänger (33) weitergeleitet zu werden.

10. Schutzschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Schutz unabhängig von einer Stromrichtung entlang des Strompfades 22 wirksam ist.

11. Schutzschaltungsanordnung nach Anspruch 7, wobei das (N+1)te Zeitintervall hin sichtlich dessen zugeordneter Zeitspanne, fest vordefiniert ist oder gemäß einer ma thematischen Funktion ermittelt ist oder in Abhängigkeit der Erfüllung vordefinierter Kriterien gespeichert ist und jedenfalls mittels der Steuereinheit (44) vorgegeben ist.

Description:
Schutzschaltungsanordnung zum Schutz einer elektrischen Signalverarbeitungs einrichtung

Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltungsanordnung zum Schutz einer elektrischen Signalverarbeitungseinrichtung. Bekannte Schutzschaltungen gibt es in unterschiedli cher Komplexität, beispielsweise basierend auf Schmelzsicherungen oder basierend auf sogenannten Kaltleitern, bspw. sogenannte PTC-Sicherungen (engl polymeric positive temperature coefficient fuse) oder basierend auf einer elektromechanischen Relais- Schutzschaltung oder basierend auf einer elektronischen Transistor-Schutzschaltung. Der von einer Schutzschaltung geforderte Schutz wirkt häufig auf einen Strompfad der zwischen einer Strom- bzw. einer Spannungs- bzw. einer Signal-Quelle einerseits und einer Strom- bzw. Spannungs- bzw. Signal-Senke andererseits. Der beabsichtigte Schutz soll beispielsweise eine Überlastung der genannten Quellen und/oder Senken durch unzulässige elektrische Ströme, Spannungen, Leistungen und/oder Energien ver hindern.

Eine rücksetzbare elektronische Schutzschaltungsanordnung aus dem Stand der Tech nik ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 102007036618 A1 zu finden, wo bei mittels der dort offenbarten Schaltungsanordnung ein Schutz von einem oder mehre ren elektronischen Bauelementen, Bauteilen oder Baugruppen vor Beschädigungen o- der Zerstörungen bei Fehlern durch zu hohe Ströme oder zu hohe Spannungen erzielbar ist.

Sogenannte Foldback-Regelungsschaltungen, die aufgrund ihres Schaltungsdesigns eine sogenannten Foldback-Kennlinienverlauf - beispielsweise messbar an einer Ohm ' schen Last - aufweisen, sind aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt. Fold- back-Schaltungen werden beispielsweise häufig in Spannungsversorgungsmodulen ver wendet, jedoch ist bekannt, dass Foldback-Schaltungen auch in Schutzschaltungen ver wendet wurden. Ein Dokument aus dem Stand der Technik mit einer beispielhaften Kennlinie einer Foldback-Schaltung ist auf folgender Wikipedia-Internet-Seite zu finden. ,,https://en.wikipedia.org/wiki/Foldback_(power_supply_desig n)“. Ein PDF-Dokument mit dem Inhalt der genannten Wikipedia-Seite ist den Patentanmeldeunterlagen als Anlage beigefügt. Ein Nachteil eines bekannten Beispiels einer elektronischen Schutzschaltung, die auf ei ner Foldback-Kennlinie basiert, ist, dass die Schutzschaltung nach einem Fehler, wie insbesondere nach einem Kurzschluss, den zu schützenden Strompfad in unerwünsch ter Weise dauerhaft in einem stromunterbrechenden oder zumindest dauerhaft in einem stromreduzierenden Zustand hält, selbst wenn der Kurzschluss beseitigt wird. Der letzt genannte „stromreduzierende Zustand“ bedeutet in dem Kontext, dass nach dem Fehler eine signifikant verringerte Nennlast im Vergleich zur Nennlast im Fehlerfrei-Status an einem Ausgang der Schutzschaltung aus dem Stand der Technik abgreifbar ist. Der ström unterbrechende oder strom reduzierende Zustand des Strom pfades der letztge nannten Schutzschaltung ist beispielsweise nach einem Kurzschluss praktisch selbsthal tend. Eine Rückführung in einen Ursprungszustand mit einem stromleitenden Strompfad ist praktisch nur durch eine komplette Versorgungsspannungsabschaltung eines zuge hörigen Gesamt-Systems, umfassend die Schutzschaltung sowie zumindest eines Teils der zu schützenden periphere Schaltung, zu erreichen, obwohl nach Wegfall der Ursa che des Kurzschlusses ein automatischer Übergang der Schutzschaltung zu einem „Nor malbetrieb“ ohne weitere Stromunterbrechung des Strompfades gewünscht wäre.

Ein weiterer Nachteil des Standes der Technik zeigt sich darin, dass bekannte elektroni sche Schutzschaltungen, entweder mit vergleichsweise kostengünstigen Transistoren mit vergleichsweise geringen zulässigen Verlustleistungen realisiert, damit aber nur für vergleichsweise geringe Nenn-Ausgangsströme ausgelegt werden können. Es besteht somit eine Nachfrage nach elektronischen Schutzschaltungen, die mit vergleichsweise kostengünstigen Transistoren mit vergleichsweise geringen zulässigen Verlustleistungen realisierbar sind, jedoch für höhere Nenn-Ausgangsströme, als bisher unter vergleichba ren Randbedingungen möglich, verwendbar wären.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Schutzschal tungsanordnung anzugeben, die den Stand der Technik weiterbildet.

Vorzugsweise wird/werden durch die Erfindung ein/mehrere Nachteil/e des Standes der Technik verringert oder eliminiert.

Die Aufgabe wird durch eine Schutzschaltungsanordnung zum Schutz einer elektrischen Signalverarbeitungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den ab hängigen Patentansprüchen. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Hierbei sind gleichartige Teile mit identischen Bezeichnungen beschriftet. Die zeichnerisch dargestellten Ausführungsformen sind teilweise schematisiert, d.h. unwe sentliche Details der Ausführungsformen der Schutzschaltungsanordnung fehlen in den Figuren. Die Schematisierung der Figuren erlaubt ein leichteres Nachvollziehen des Zu sammenspiels zahlreicher Erfindungsmerkmale in Kombination.

In dem die Figuren enthaltenden Teil der Anmeldung zeigen:

Figur 1 eine schematische Ansicht auf eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schutzschaltungsanordnung zum Schutz einer elektrischen Signalverarbeitungseinrichtung;

Figur 2 eine schematische Ansicht auf eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schutzschaltungsanordnung zum Schutz einer elektrischen Signalverarbeitungseinrichtung.

Gemäß dem Gegenstand erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine Schutzschaltungs anordnung 21 zum Schutz einer elektrischen Signalverarbeitungseinrichtung 11 vor ei nem Schaden, hervorgerufen durch einen Fehlerstatus, vorgeschlagen. Erfindungsgemäß gilt:

(A) Der Fehlerstatus weist einen Fehler aus einer die folgenden Fehlerarten umfas senden Gruppe von Fehlerarten auf:

- Fehlspannung, insbesondere Überspannung,

- Kurzschluss und

- Überstrom.

(B) Der Schutz ist an einem, von der Schutzschaltungsanordnung 21 umfassten, Strompfad 22 gegeben, wobei der Strompfad 22 von der Signalverarbeitungseinrichtung 11 zu einem Signal empfänger 33 geführt ist, und in dem Strompfad 22 mindestens ein steuerbares Halbleiterbauelement T9, T10 angeordnet ist, welches mittels einer Steuereinheit 44 der Schutzschaltungsanord nung 21 steuerbar ist, und der Strompfad 22 einen Messwiderstand R5 zur Mitwirkung einer Erkennung ei nes Statuswechsels vom Fehlerfrei-Status in den Fehlerstatus aufweist, und ein Steuereingang des steuerbaren Halbleiterbauelementes T9, T10 mit der Steuereinheit 44 verbunden ist, um das steuerbare Halbleiterelement T9, T10 via Steuereinheit 44 derart zu beeinflussen, dass in einem Fehlerfrei-Status durch das steuerbare Halbleiterbauelement T9, T10 eine strom-durchleitende Wirkung für den Strompfad 22 mittels einer von der Steuereinheit 44 erzwungenen ersten Strom-Spannungskennlinie des steuerbaren Halbleiterbauelements T9, T10 einstellbar ist, und dass in dem direkt nachfolgenden Fehlerstatus, dessen Auftreten einen Anfang eines (N)ten Zeitintervalls markiert, durch das steuerbare Halbleiterbauelement T9, T10 eine stromdrosselnde Wrkung für den Strompfad 22 mittels einer von der Steu ereinheit 44 erzwungenen zweiten Strom-Spannungskennlinie des steuerbaren Halb leiterbauelements (T9, T10) einstellbar ist, wobei die zweite Strom-Spannungskennli- nie einen Foldback-Kennlinienverlauf aufweist.

(C) In einem dem (N)ten Zeitintervall direkt nachfolgenden (N+1)ten Zeitintervall ist das steuerbare Halbleiterelement T9, T10 mittels eines Pulssignals ENA_HI der Steu ereinheit 44 ein Wechsel von der zweiten Strom-Spannungskennlinie zu einer dritten Strom-Spannungskennlinie des steuerbaren Halbleiterbauelements T9, T10 einstell bar, um unter Ausnutzung der dritten Strom-Spannungskennlinie K3 im Falle eines erneut vorliegenden Fehlerfrei-Status eine Rückführung des steuerbaren Halbleiter bauelementes T9, T10 auf die erste Strom-Spannungskennlinie herbeizuführen.

Es sei angemerkt, dass das genannte „Signal“ grundsätzlich ein beliebiges Signal sein kann, welches einem der folgenden elektrischen Signaltypen zuzuordnen ist: Analogsignal oder Signal mit diskreten Signalspannungen oder Digitalsignal oder Versorgungssignal, wobei das Letztgenannte einem elektrischen Strom zur Versorgung des Signalempfängers mit elektrischer Energie entspricht.

Nachfolgend werden weitere Begriffe aus dem vorliegenden Text genauer erläutert oder definiert.

Ein „Fehlerstatus“ bedeutet im Rahmen der vorliegenden Lehre, dass ein Fehler aus der genannten Gruppe von Fehlerarten vorliegt. Ein „Fehlerfrei-Status“ bedeutet im Rahmen der vorliegenden Lehre, dass kein Fehler aus der genannten Gruppe von Fehlerarten vorliegt.

Eine „Signalverarbeitungsvorrichtung“ ist im Rahmen der Erfindung eine beliebige sig nalbeeinflussende Quelle eines Signals, wobei die Quelle einem Ausgang aufweist, der vorgesehen und eingerichtet ist, um mit dem Strompfad 22 verbunden zu werden. Der Ausgang kann beispielsweise der eines Digital-Analog-Wandlers 12 oder der eines Ver stärkers 14 sein. Der Verstärker 14 ist beispielsweise als Operationsverstärker und/oder als ein aktiver Impedanzwandler bzw. als ein Buffer ausgestaltet. Der Begriff „Buffer“ wird fachsprachlich oft für eine verstärkende Schaltungsbaugruppe verwendet, die neben einer verstärkenden Wirkung zu einer Anpassung einer Impedanz einer Quelle an eine Impedanz eines/r Verbrauchers/Senke beiträgt.

Unter einem „Signalempfänger“ kann im Rahmen der vorliegenden Lehre eine beliebige Senke des via Strompfad 22 übertragenen Signals verstanden werden. Beispielsweise kann ein komplexer elektrischer Schaltkreis oder ein einfacher elektrischer Energie wandler als Signalempfänger vorgesehen sein.

Der Begriff „stromdrosselnd“ ist im Falle, dass das steuerbare Halbleiterbauelement ein MOSFET ist, derart auszulegen, dass ein Source-Drain-Übergang des steuerbaren Halbleiterbauelementes T9, T10 einen verringerten Leitwert im Vergleich zu einem „nicht stromdrosselnden“ Zustand desselben Source-Drain-Übergangs aufweist.

Im vorliegenden Kontext ist das „(N)te Zeitintervall“ ein Zeitabschnitt, der mit einem Auftreten eines Fehlerstatus beginnt und nach einem Verstreichen einer vordefinierten Zeitdauer oder einem Verstreichen einer von der Schutzschaltungsanordnung bestimm ten Zeitdauer endet. Ein Ende des (N)ten Zeitintervalls stellt den Anfang des „(N+1)ten Zeitintervalls“ dar. Ein Ende des (N+1)ten Zeitintervalls ist erreicht, wenn die genannte Rückführung des steuerbaren Halbleiterbauelementes T9, T10 auf die erste Strom- Spannungskennlinie herbeigeführt ist.

Unter einem Foldback-Kennlinienverlauf ist das charakteristische Verhalten von Strom und Spannung einer elektronischen Schaltung, die für eine Realisierung einer soge nanntes „Foldback“-Kennlinie vorgesehen und eingerichtet ist, zu verstehen. Häufig wird ein Foldback-Kennlinienverlauf in einem Strom-Spannungs-Diagramm dargestellt, wobei Stromwerte üblicherweise auf Abzissenachsen und Spannungswerte auf Ordinaten-ach- sen markiert sind. Eine Foldback-Kennlinie wird ausgenutzt, um im Falle einer Überbe anspruchung - beispielsweise durch einen Kurzschluss - einer mittels Foldback-Schal- tung geschützten Schutzschaltungsanordnung sowohl den Strom als auch die Spannung unter den jeweils zulässigen Grenzwert zu reduzieren und damit auch innerhalb der Schutzschaltung eine anfallende Verlustleistung zu reduzieren.

Gemäß der vorliegenden Lehre ist von einer „Stromunterbrechung“ auch dann die Rede, wenn ein für die Funktionsfähigkeit der Schutzschaltungsanordnung vernachlässigbarer Leckstrom fließt.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Schutzschaltungsanordnung, deren Weiterbildungen und der Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schutzschaltungsanordnung ist, dass diese ein verbessertes Rücksetzverhalten bei einem Wegfall des Fehlers aufwei sen. Mit anderen Worten wird mittels der Erfindung, der Weiterbildungen und mittels der Ausführungsformen eine unkomplizierte automatische Wiederherstellung eines Zustan des der Schutzschaltungsanordnung, der vor einem Fehler vorlag, realisiert.

Untersuchungen und Schaltungssimulationen haben zudem gezeigt, dass mittels der Erfindung, der Weiterbildungen und mittels der Ausführungsformen in der überwiegen den Mehrzahl aller vorhersehbaren Anwendungsfälle ein umfassender Schutz der Sig nalverarbeitungseinrichtung 11 erreicht wird und gleichzeitig für eine technische Reali sierung der Schutzschaltungsanordnung kostengünstige elektronische Bauelemente verwendbar sind, was sich kostensenkend auf einen Gesamtpreis eines die erfinderi sche Schutzschaltungsanordnung verwendendes Systems auswirkt.

Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung

In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schutzschaltungsanordnung weist das steuerbare Halbleiterbauelement T9, T10 zumindest einen MOSFET auf, und der zumindest eine MOSFET ist eingerichtet, im Fehlerstatus den Strompfad 22 nicht voll ständig zu verschließen, um im Fehlerstatus einen im Vergleich zum Fehlerfrei-Status reduzierten, von einem Spannungsabfall über dem Messwiderstand R5 abhängigen, Strom durchzuleiten. ln einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die dritte Strom-Spannungs- kennlinie einen im Vergleich zur zweiten Strom-Spannungskennlinie reduzierten Fold- back-Kennlinienverlauf oder keinen Foldback-Kennlinienverlauf auf.

In einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist die Schutzschaltungsanordnung 21 des Weiteren zum Schutz eines an die Signalverarbeitungseinrichtung 11 angeschlossenen Signalempfängers 33 vorgesehen und eingerichtet.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schutzschaltungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuersignale zur Ausgabe auf einen Steuerein gang des steuerbaren Halbleiterbauelementes T9, T10 von einem fehlerartunabhängi gen einheitlichen Steuersignaltyp ausgebildet sind.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schutz schaltungsanordnung auf einer Eingabe/Ausgabe-Leiterplatte eines Messgerätes, eines prototypischen Regelungsgerätes oder eines Regelstrecken-Simulators vorgesehen ist.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Schutzschaltungs anordnung vorgesehen und eingerichtet ist, um nach Einstellen des Fehlerstatus ' für ein (N+1)tes Zeitintervall das steuerbare Halbleiterbauelement zu öffnen, um in dem Strom pfad 22 innerhalb des (N+1)ten Zeitintervalls die stromdrosselnde Wirkung vollständig oder teilweise aufzuheben, wobei das (N+1)te Zeitintervall fest vordefiniert oder gemäß einer mathematischen Funktion ermittelbar oder in Abhängigkeit der Erfüllung vordefi nierter Kriterien gespeichert ist und jedenfalls mittels der Steuereinheit 44 realisierbar ist.

Eine andere Weiterbildung der letztgenannten Ausführungsform der Erfindung ist derart ausgestaltet, dass das vollständige oder teilweise Aufheben der stromdrosselnden Wir kung während einer Aufhebungs-Dauer vorgesehen ist, wobei die Aufhebungs-Dauer zwischen 1 ms bis 10 ms liegt, und wobei anschließend die stromdrosselnde Wirkung im Falle eines fortgesetzten Vorliegens des Fehlerstatus für zumindest eine Sicherheits- Phase, die zwischen 100 ms und 400 ms liegt, wiederherstellbar ist.

Besonders bevorzugt liegt die Aufhebungs-Dauer im Wesentlichen bei 5 Millisekunden, und wobei anschließend die stromdrosselnde Wirkung im Falle eines fortgesetzten Vor liegens des Fehlerstatus für eine Sicherheits-Phase, die bevorzugt im Wesentlichen 250 Millisekunden beträgt, wiederherstellbar ist. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wechseln sich zeitliche Intervalle mit jeweils einem vollständigen oder teilweisem Aufheben der stromdrosselnden Wirkung mit ande ren zeitlichen Intervallen mit jeweils deutlicher stromdrosselnder Wrkung mehrfach ab.

In einer bevorzugten Weiterbildung des letztgenannten Ausführungsbeispiels wird die ses Wechseln so lange fortgesetzt bis wieder ein Fehlerfrei-Status von der Schutzschal tungsanordnung erkannt wird.

In einerweiteren Ausführungsform der Erfindung weist die mit der Schutzschaltungsan ordnung 21 via Strompfad 22 verbundene Signalverarbeitungseinrichtung einen Digital- Analog-Wandler 12 und einen, ein Analog-Ausgangssignal des Digital-Analog-Wandlers 12 beeinflussenden, Verstärker 14 auf. Ein durch den Verstärker 14 verstärktes Analog- Ausgangssignal des Digital-Analog-Wandlers 12 ist vorgesehen, via Strompfad 22 zum Signalempfänger 33 weitergeleitet zu werden.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist das (N+1)te Zeitintervall hinsichtlich dessen zugeordneter Zeitspanne, fest vordefiniert oder gemäß einer mathematischen Funktion ermittelt oder in Abhängigkeit der Erfüllung vordefinierter Kriterien gespeichert und je denfalls mittels der Steuereinheit (44) vorgegeben.

In den zeichnerisch dargestellten Ausführungsformen der Erfindung sind im Wesentli chen drei Bereiche (i; ii; iii) erkennbar: i. ein erster Bereich, im Wesentlichen gebildet von einer Signalverarbeitungsein richtung 11, umfassend einen Digital-Analog-Wandler 12 und einen Verstärker 14, wobei letztgenannter versorgt wird mit einer positiven Spannung V_SUP_P und einer negativen Spannung V_SUP_N; ii. ein zweiter Bereich, im Wesentlichen gebildet von der Schutzschaltungsanord nung 21, umfassend insbesondere den Signalpfad 22 und die Steuereinheit 44; iii. ein dritter Bereich, im Wesentlichen gebildet von dem Signalempfänger 33, umfassend einen siebten Wderstand R7, der in Reihe mit einem Signalemp fänger-Eingang RECV geschaltet ist.

Zeichnerisch dargestellte Schaltungs-Teile, die weder der Signalverarbeitungseinrich tung 11, noch dem Signalempfänger 33, noch dem Strompfad 22 zuordenbar sind, können der Steuereinheit 44 zugeordnet werden. Besonders bevorzugt ist es, innerhalb der Schutzschaltungsanordnung 21 im Falle ei nes Fehlerstatus ein Fehlersignal OVLD_H zu erzeugen und dieses innerhalb der Steuereinheit 44 zu verarbeiten. Der Fehlerstatus löst mehr oder weniger zeitverzögert einerseits insbesondere die stromdrosselnde Wirkung für den Strompfad 22 und ande rerseits die Bereitstellung des Pulssignals ENA_HI zum Zwecke einer Modulierung des Foldback-Kennlinienverlaufs aus.

Das Pulssignal „ENA_HI“ ist bevorzugt mittels eines, nicht zeichnerisch dargestellten, gesteuerten Oszillators generierbar oder wird von dem gesteuerten Oszillator generiert, der von der Steuereinheit 44 umfasst ist. Alternativ zu dem gesteuerten Oszillator ist ein FPGA (engl. „Field Programmable Gate Array” oder seltener in Deutsch als “pro grammierbarer Logikgatter-Schaltkreis“ bezeichnet) zur Bereitstellung des Pulssignals ENA_HI verwendbar. Eine solche Verwendung eines entsprechend programmierten FPGA ist bevorzugt in Anwendungsfällen vorgesehen, in denen weitere Schaltungs funktionen, die nicht Gegenstand der Erfindung sind, ohnehin einen FPGA erfordern bzw. dessen Verwendung sinnvoll erscheinen lassen. In einem FPGA werden in vielen praktischen Anwendungsfällen noch freie FPGA-Schnittstellen und freie FPGA-Logik- Ressourcen genutzt werden können, weshalb es in diesem Fall ohne Mehrkosten er möglicht ist, das Pulssignal ENA_HI und das Kanalsteuersignal ENA_X von dem FPGA erzeugen zu lassen, und das Fehlererkennungssignal OVLD_H von dem FPGA verar beiten zu lassen.

Das Pulssignal ENA_HI und/oder das Kanalsteuersignal ENA_X werden vorzugsweise direkt oder indirekt in Abhängigkeit von dem Fehlererkennungssignals OVLD_H beein flusst.

Das Fehlererkennungssignals OVLD_H wird gemäß der zeichnerischen Darstellung in nerhalb der Schutzschaltungsanordnung 21 erzeugt und beispielsweise im FPGA (nicht dargestellt) oder einem anderen, vorzugsweise programmierbaren, Datenverar beitungsmittel, beispielsweise einem Mikroprozessor, verarbeitet.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das von der Steuereinheit 44 bereitgestellte Kanalsteuersignal ENA_X dazu dient, ein kontrolliertes Ein- bzw. Aus schalten eines Analog-Kanals, der von dem Ausgang des Digital-Analog-Wandlers 12 via Verstärker 14 und via Strompfad 22 zum Signalempfänger 33 geführt ist, zu reali sieren. Ein Ausschalten, also Unterbrechen, des Analog-Kanals via Kanalsteuersignal ENA_X ist vorzugsweise in solchen Fällen vorgesehen und nützlich, in denen von dem Digital-Analog-Wandler, bspw. im Moment eines Einschaltens der Betriebsspannung oder der Betriebsspannungen, noch kein gültiger Analogsignalpegel für den Verstärker 14 bzw. für den Strompfad 22 bereitstellbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Schutzschaltungsanordnung 21 ist der Schutz unabhängig von einer Stromrichtung entlang des Strompfades 22 wirksam. An ders ausgedrückt wird in der letztgenannten Ausführungsform im Fehlerstatus eine stromdrosselnde Wirkung bidirektional sichergestellt, das heißt die stromdrosselnde Wirkung ist von der Schutzschaltungsanordnung 21 ungeachtet davon realisierbar, ob ein Strom auf dem Strompfad 22 in Richtung des dargestellten Pfeils 35 oder in entge gengesetzter Pfeil-Richtung fließt.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass mittels der erfindungsgemäßen Schutzschal- tungsanordnung die in der Beschreibungseinleitung benannten Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise abgemildert oder vermieden werden.

Diese Vorteile sind selbstverständlich auch bei den Ausführungsformen und den Wei terbildungen der Erfindung festzustellen.