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Protected Single Ended Supply and Interface for Current Loop Sensing

IP.com Disclosure Number: IPCOM000010825D
Original Publication Date: 2003-Feb-25
Included in the Prior Art Database: 2003-Feb-25
Document File: 1 page(s) / 104K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Stromschleifensensoren benoetigen einen externen Widerstand zur Strommessung und besitzen zwei Signalanschluesse (Stromversorgung und Signalauswertung). Darueber hinaus sind bisher eine High-Side-Stromversorgung, eine Low-Side-Signalauswertung (und Stromversorgung) sowie eine Kurzschlussstrombegrenzung noetig. Deshalb wird vorgeschlagen, Stromversorgung, Signalauswertung und Kurzschlussschutz in einem einzigen Funktionsblock entsprechend Abbildung 1 zu kombinieren. Dessen Leistungsbauteil arbeitet im Normalbetrieb als Stromspiegel fuer die Signalverarbeitung und im Ueberlastfall als Stromquelle, wodurch der Kurzschlussstrom begrenzt wird. Der Sensorstrom wird ueber den Transistor M0 mit waehlbaren Uebersetzungsverhaeltnissen auf M1, M7, M8 und M9 gespiegelt. M7 und M8 arbeiten gegen Konstantstromquellen. Durch die Wahl der Konstantstroeme koennen abgestufte, definierte Stromschwellen fuer digitale Signalerkennung, Ueberlast (Kurzschluss auf Masse) und „open load“ (Drahtbruch oder Kurzschluss auf Batterie) detektiert werden. M9 liefert ein analoges Abbild des Stromes und kann beliebig weiterverarbeitet werden. M1 liefert ein Abbild des Sensorstromes an eine Subtrahierschaltung bestehend aus der Stromquelle I0 und dem Stromspiegel M4/M5. Die gewuenschte Sensorstrombegrenzung wird mit I0 eingestellt. Uebersteigt der Sensorstrom diesen Grenzwert, so fliesst ein Strom durch M4 und wird ueber M5 und ueber den Stromspiegel M3/M2 auf den Widerstand R0 gespiegelt. Die dadurch entstehende Spannung an R0 haelt das Gate von M0 annaehernd auf konstantem Potential, so dass M0 vom Stromspiegel- in den Stromquellenbetrieb uebergeht. Somit kann die Drainspannung von M0 absinken, was ein weiteres Ansteigen des Sensorstromes verhindert.

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S

© SIEMENS AG 2003 file: ifx_2002J13679.doc page: 1

Protected Single Ended Supply and Interface for Current Loop Sensing

Idea: Axel Reithofer, AT-Graz; Karl Felber, AT-Graz

Stromschleifensensoren benoetigen einen externen Widerstand zur Strommessung und besitzen zwei Signalanschluesse (Stromversorgung und Signalauswertung). Darueber hinaus sind bisher eine High- Side-Stromversorgung, eine Low-Side-Signalauswertung (und Stromversorgung) sowie eine Kurzschlussstrombegrenzung noetig.

Deshalb wird vorgeschlagen, Stromversorgung, Signalauswertung und Kurzschlussschutz in einem einzigen Funktionsblock entsprechend Abbildung 1 zu kombinieren. Dessen Leistungsbauteil arbeitet im Normalbetrieb als Stromspiegel fuer die Signalverarbeitung und im Ueberlastfall als Stromquelle, wodurch der Kurzschlussstrom begrenzt wird.

Der Sensorstrom wird ueber den Transistor M0 mit waehlbaren Uebersetzungsverhaeltnissen auf M1, M7, M8 und M9 gespiegelt. M7 und M8 arbeiten gegen Konstantstromquellen. Durch die Wahl der Konstantstroeme koennen abgestufte, definierte Stromschwellen fuer digitale Signalerkennung, Ueberlast (Kurzschluss auf Masse) und "open load" (Drahtbruch oder Kurzschluss auf Batterie) detektiert werden. M9 liefert ein analoges Abbild des Stromes und kann beliebig weiterverarbeitet werden. M1 liefert ein Abbild des Sensorstromes an eine Subtrahierschaltung bestehend aus der Stromquelle I0 und dem Stromspiegel M4/M5. Die gewuenschte Sensorstrombegrenzung wird mit I0 eingestellt....