Die Erfindung betrifft elektronische Schaltungen bzw. Schaltkreise und insbesondere einen Strombegrenzer sowie ein Verfahren dafür.

Strombegrenzer, welche an eine Last einer elektrischen Schaltung angeschlossen sind, begrenzen den Strom dafür unter abnormen Bedingungen, wie zum Beispiel Kurzschluss, um die elektrische Schaltung vor Schaden durch überhöhten Strom dadurch zu bewahren.

Das Patent US 6,804,102 B2 offenbart einen herkömmlichen Spannungsregler, der den Strom zur Versorgung einer Last durch Vergleich einer Eingangsspannung der Last mit einer Schwellwertspannung auf einen ersten Schwellwertstrom begrenzt. Die 8 zeigt für den herkömmlichen Spannungsregler und einen erwünschten Strombegrenzer die Beziehung der Ausgangsspannung V_OUT in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung V_SC. Die Kurve 80 stellt die Beziehung Versorgungsspannung-zu-Ausgangsspannung des Spannungsreglers dar, wobei der Wertebereich der Ausgangsspannung V_OUT durch die Schwellwertspannung begrenzt wird. Eine Kurve 82 zeigt den erwünschten Strombegrenzer bzw. -begrenzung mit ansteigender Ausgangsspannung V_OUT an, während die Versorgungsspannung V_SC ansteigt. Es besteht ein Bedarf für einen Strombegrenzer und ein Verfahren, um Strombegrenzungs-Eigenschaften ohne Beschränkung der Eingangsspannung bereit zu stellen.

Eine detaillierte Beschreibung wird in den folgenden Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen gegeben.

Gemäß der Erfindung umfasst ein System, das geeignet ist, einen Strom durch eine last zu begrenzen, einen Stromsensor, eine Ermittlungs- bzw. Entscheidungs-Schaltung und eine Stromversorgungs-Schaltung. Der Stromsensor, welcher mit der Last verbunden ist, erzeugt eine Stromanzeige des Stroms bzw. einen Stromindikator. Die Ermittlungs-Schaltung, die mit dem Stromsensor verbunden ist, erzeugt ein Kurzschlusssignal, wenn der Strom einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. Die Stromversorgungs-Schaltung, welche mit einer Stromversorgung, dem Stromsensor und der Ermittlungs-Schaltung verbunden ist, umfasst einen Strombegrenzungspfad und einen Stromdurchlasspfad, der bei Empfang des Kurzschlusssignals einen begrenzten Strom durch den Stromspiegel an die Last liefert, und der den Strom von der Versorgungsspannung durch den Durchlasspfad an die Last, im Falle eines Ausbleibens des Kurzschlusssignals, durchlässt.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst ein integrierter Schaltkreis eine Ermittlungs-Schaltung und eine Stromversorgungs-Schaltung. Die Ermittlungs-Schaltung empfängt einen Stromanzeiger bzw. Stromindikator, der den durch eine Last fließenden Strom anzeigt, um ein Kurzschlusssignal zu erzeugen, wenn der Strom einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. Die Stromversorgungs-Schaltung, die mit einer Spannungsquelle und der Ermittlungs-Schaltung verbunden ist, umfasst einen Strombegrenzungspfad und einen Stromdurchlasspfad, der einen gespiegelten Strom von der Spannungsversorgung an die Last, aufgrund des Empfangs des Kurzschlusssignals, liefert, und der den Strom von der Versorgungsspannung durch den Durchlasspfad an die Last, im Falle der Abwesenheit des Kurzschlusssignals, durchlässt.

Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Begrenzung eines Stroms durch eine Last die Schritte: Bereitstellen einer Stromanzeige, die den Strom anzeigt, Erzeugen eines Kurzschlusssignals, wenn der Strom einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt, Ausliefern bzw. Bereitstellen eines begrenzten Stroms durch einen Stromspiegel in einer Stromversorgungs-Schaltung an die Last aufgrund des Empfangs des Kurzschlusssignals, und Durchlassen des Stroms von der Spannungsversorgung durch einen Durchlasspfad in der Stromversorgungs-Schaltung an die Last bei Abwesenheit des Kurzschlusssignals.

Die Erfindung kann umfassender durch Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und Beispiele mit Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren verstanden werden, wobei:

1 ein Blockschaltbild eines beispielhaften Strombegrenzers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

2 ein schematisches Schaltbild einer Ausgestaltung des Strombegrenzers nach 1 darstellt.

3 ein schematisches Schaltbild einer Ermittlungs-Schaltung nach 1 darstellt.

4 ein schematisches Schaltbild einer anderen Ausführung des Strombegrenzers nach 1 darstellt.

5 ein vereinfachtes Schaltbild des Strombegrenzers nach 4 unter normalen Betriebsbedingungen darstellt.

6 ein vereinfachtes Schaltbild des Strombegrenzers nach 4 während des Kurzschlusses darstellt.

7 ein Zeitdiagramm des Kurzschlusssignals S_SC und Stroms I_load innerhalb des Strombegrenzers nach 1 darstellt.

8 ein Verhältnis von Ausgangsspannung V_OUT in Bezug auf die Versorgungsspannung V_SC für den herkömmlichen Spannungsregler und einem gewünschten Strombegrenzer darstellt.

Die folgende Beschreibung stellt die am besten anzusehende Weise zur Ausführung der Erfindung dar. Die Beschreibung dient dem Zweck der Veranschaulichung des allgemeinen Prinzips der Erfindung und sollte nicht in einem beschränkenden Sinn verstanden werden. Der Schutzumfang der Erfindung wird am Besten durch Bezugnahme auf die beiliegenden Ansprüche bestimmt.

Die 1 ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften Strombegrenzers gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Strombegrenzer enthält einen Stromsensor 10, eine Ermittlungs-Schaltung 12 bzw. Entscheidungs-Schaltung, eine Stromversorgungs-Schaltung 14, eine Spannungs-Versorgungsquelle 16 und eine Last 18. Der Stromsensor 10 ist mit der Last 18, der Stromversorgungs-Schaltung 14 und der Ermittlungs-Schaltung 12 verbunden. Weiterhin ist die Ermittlungs-Schaltung 12 mit der Stromversorgungs-Schaltung 14 und der Spannungsversorgung 16 verbunden.

In einem Ausführungsbeispiel sind die Stromversorgungs-Schaltung 14 und die Ermittlungs-Schaltung 12 in einem integrierten Schaltkreis (IC) untergebracht und der Stromsensor 10, die Spannungsquelle 16 und die Last 18 sind außerhalb des IC angeordnet. In einem anderen Beispiel befinden sich die Stromversorgungs-Schaltung 14, die Ermittlungs-Schaltung 12 und der Stromsensor in einem IC und die Spannungsversorgung 16 und die Last 18 befinden sich außerhalb des IC. Die Last 18 ist in Reihe bzw. Serie mit dem Spannungssensor 10 geschaltet und kann widerstandsförmige bzw. ohmsche, kapazitive oder induktive elektronische Elemente bzw. Komponenten aufweisen, oder jede andere Kombination, die einen Strom I_load aus der Spannungsquelle 16 unter normalen Betriebsbedingungen bezieht. Während ein Kurzschluss auftritt, begrenzt die Stromversorgungs-Schaltung 14 den Strom I_load in der Last 18 unterhalb eines vorbestimmten Schwellwertstroms I_lim, um das IC und die Last 18 davor zu schützen, durch Kurzschlussstrom beschädigt zu werden. Der Stromsensor 10 erzeugt ein Stromanzeigesignal S_I, welches den Strom I_load anzeigt. In einer Ausführungsform ist der Stromsensor 10 ein Widerstand und das Stromanzeigesignal S_I bzw. Stromindikatorsignal berücksichtigt Spannungen über beide Enden davon bzw. den Spannungsabfall davon.

Die Ermittlungs-Schaltung 12 bzw. Entscheidungs-Schaltung empfängt das Stromanzeigesignal S_I von dem Stromsensor 10 und erzeugt ein Kurzschlusssignal S_SC oder ein inverses bzw. invertiertes Kurzschlusssignal S_NSC. Wenn der Strom I_load den vorgegebenen Schwellwertstrom I_lim übersteigt, erzeugt die Ermittlungs-Schaltung 12 das Kurzschlusssignal S_SC. Wenn der Strom I_load sich innerhalb des vorbestimmten Schwellwertstroms I_lim befindet, erzeugt die Ermittlungs-Schaltung 12 das inverse Kurzschlusssignal S_NSC. Auf Erkennung des Stroms I_load, welcher den vorbestimmten Schwellwertstrom I_lim übersteigt, bestimmt die Ermittlungs-Schaltung 12, dass der Strom I_load zu hoch ist und eine Kurzschlussbedingung vorhanden bzw. gegeben sein könnte, und erzeugt entsprechend das Kurzschlusssignal S_SC, welches die Kurzschlussbedingung anzeigt.

Die Stromversorgungs-Schaltung 14 enthält einen Stromdurchlasspfad 140, der mit der Stromversorgungsquelle 16 verbunden ist und enthält einen Strombegrenzungspfad 142. Die Stromversorgungs-Schaltung 14 wählt einen Strompfad zwischen dem Durchlasspfad 140 und dem Strombegrenzungspfad 142 aus, um auf der Grundlage des Kurzschlusssignals S_SC den Strom I_load bereit zu stellen. Unter normalen Bedingungen wählt die Stromversorgungs-Schaltung 14 den Durchlasspfad 140 aus und lässt in Abwesenheit des Kurzschlusssignals S_SC den Strom I_load von der Versorgungsquelle 16 zur Last 18 durchfließen. Unter Kurzschlussbedingungen wählt die Stromversorgungs-Schaltung 14 den Strombegrenzungspfad 142 aus und liefert bei Empfang des Kurzschlusssignals S_SC einen begrenzten Strom I_dl des Stroms I_load an die Last 18 aus. Der Strombegrenzungspfad 142 kann einen Stromspiegel darstellen.

2 ist ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform des Strombegrenzers nach 1. Der Strombegrenzer 2 enthält einen Stromsensor 20, eine Ermittlungs-Schaltung 12, einen Stromversorgungs-Schaltung 24, eine Spannungsquelle 26 und eine Last. Der Stromsensor 20 ist mit der Last 28, dem Stromversorgungs-Schaltung 24 und der Ermittlungs-Schaltung 12 verbunden. Die Ermittlungs-Schaltung 12 wiederum ist mit dem Stromversorgungs-Schaltung 24 und der Spannungsquelle 26 verbunden.

In einer Ausführungsform stellt der Stromsensor 20 einen Widerstand dar, der Spannungen V₁ und V₂ an beiden Enden davon erzeugt. Die Ermittlungs-Schaltung 12 empfängt die Spannungen V₁ und V₂ und bestimmt darauf basierend, ob ein Strom I_load einen vorbestimmten Schwellwertstrom I_lim überschreitet. Falls dies so ist, erzeugt die Strom-Ermittlungs-Schaltung 12 ein Kurzschlusssignal S_SC, das die Anwesenheit einer Kurzschlussbedingung anzeigt, und, falls dies nicht so ist, erzeugt die Ermittlungs-Schaltung 12 ein inverses Kurzschlusssignal S_NSC, das anzeigt, dass der Strom I_load sich unter normalen Betriebsbedingungen befindet.

Die Stromversorgungs-Schaltung 24 enthält eine Stromquelle I_bias, einen ersten Transistor Q1, einen zweiten Transistor Q2, einen ersten Schalter SC1 und einen zweiten Schalter NSC1. Die Stromquelle I_bias ist mit dem ersten Transistor Q1 und dem ersten Schalter SC1 und danach mit dem zweiten Transistor Q2 und dem zweiten Schalter NSC1 verbunden. Wie in 1 dargestellt ist, kann der Durchlasspfad 140 des Strombegrenzers durch einen zweiten Transistor Q2 und dem zweiten Schalter NSC1 realisiert werden, und der Strombegrenzungspfad 142 des Strombegrenzers kann durch die Stromquelle I_bias, den ersten Transistor Q1, dem zweiten Transistor Q und dem ersten Schalter SC1 realisiert werden.

Wenn der erste Schalter SC1 geöffnet und der zweite Schalter NSC1 geschlossen ist, wird der zweite Transistor Q2 von dem ersten Transistor Q1 getrennt und wird durch Verbindung eines Gates davon mit Masse voll eingeschaltet, wodurch der Stromdurchlasspfad 140 gebildet wird. Wenn der erste Schalter SC1 geschlossen und der zweite Schalter NSC1 geöffnet ist, wird der zweite Transistor Q2 mit dem ersten Transistor Q1 in der Stromspiegelstruktur verbunden, wodurch der Strombegrenzungspfad 142 gebildet wird.

Unter einer normalen Bedingung ist der erste Schalter SC1 geöffnet und der zweite Schalter NSC1 ist in bzw. bei Abwesenheit eines Kurzschlusssignals S_SC geschlossen, und dann ist der zweite Transistor Q2 von dem ersten Transistor Q1 getrennt und unterbricht die Zwischenverbindung des Stromspiegels und bildet den Durchlasspfad 140, der den Strom I_load von der Spannungsquelle 16 zu der Last 18 durchlässt.

Unter abnormen Kurzschlussbedingungen ist der erste Schalter SC1 geschlossen und der zweite Schalter NSC1 ist durch das Kurzschlusssignal S_SC geöffnet, wobei der zweite Transistor von Masse getrennt ist. Weiter ist die Zwischenverbindung zwischen den Transistoren Q1 und Q2 vollständig hergestellt, um den Stromspiegel 142 zu bilden und um einen gespiegelten Strom I_dl für die Last 18 zu erzeugen. Während der gespiegelte Strom I_dl nur durch das Breiten-zu-Längen-Verhältnis (Englisch: width to length ratio, kurz W/L-Verhältnis des Gates) des ersten und zweiten Transistors Q1 und Q2 bestimmt wird, bleibt der gespiegelte Strom I_dl unabhängig von der Last konstant. Deshalb wird der Strom I_load auf den gespiegelten Strom I_dl begrenzt.

Die 3 zeigt eine exemplarische Schaltung der Ermittlungs-Schaltung 12 nach 1. Die Ermittlungs-Schaltung 12 enthält einen Referenzstrom-Generator 120, einen Reihenwiderstand R_Short, einen Kurzschluss-Komparator 122. Der Referenzstrom-Generator 120 ist mit dem Widerstand R_Short und dem Kurzschluss-Komparator 122 verbunden.

Der Referenzstrom-Generator 120 enthält einen Operationsverstärker OP1, einen Transistor Qr1 Und einen Referenzwiderstand R_ref. Der Operationsverstärker OP1, der Transistor Qr1 und der Referenzwiderstand R_ref sind in einer Schleife miteinander verbunden. Der Operationsverstärker OP1 hat einen nicht invertierenden Eingang, der mit einer Referenzspannung R_ref verbunden ist, und den anderen invertierenden Eingang, der zwischen dem Referenzwiderstand R_ref und einer Source des Transistors Qr1 verbunden ist, und hat einen Ausgang, der mit dem Gate des Transistors Qr1 verbunden ist. I_ref entspricht V_ref geteilt durch R_ref, und weil die Spannung V_ref im Wesentlichen eine Konstante darstellt, erzeugt der Referenzstrom-Generator 120 im Wesentlichen einen konstanten Referenzstrom I_ref, ungeachtet der so genannten PVT-Schwankung bzw. -Abweichung (sog. Process-Voltage-Temperature Variation).

Aufgrund des konstanten Referenzstroms I_ref ist der Reihenwiderstand R_Short in der Lage, eine Kurzschluss-Schwellwertspannung V_short abzugeben, die sich relativ zu V₁ durch den I_refR_Short-Abfall bzw. Spannungsabfall darstellt. Die Spannung V₂ zwischen dem Stromsensor 10 und der Last 18 stellt sich auch relativ zu V₁ durch den I_loadR_Sense-Abfall bzw. Spannungsabfall dar. Der Kurzschluss-Komparator 122 empfängt und vergleicht die Spannung V₂ mit der Kurzschlussschwellspannung V_Short, um festzustellen, ob der Strom I_load den vorgegebenen Schwellwertstrom I_lim übersteigt. Weil beide Spannungen V2 und V_Short mit V₁ folgen, das heißt die Spannungsversorgung mit einem IR-Abfall, wird der Wert des Widerstands R_Short so gewählt, dass, wenn der Strom I_load den vorbestimmten Schwellwertstrom I_lim übersteigt, die Spannung V₂ die Kurzschluss-Schwellwertspannung V_short übersteigt. Die Tatsache, dass die Spannung V2, welche die tatsächliche Versorgung für die Last darstellt, eng der V1 folgt, bringt auch einen Vorteil, so dass die wahre Lastversorgung nicht auf eine feste Nummer bzw. Anzahl begrenzt ist. Der Kurzschluss-Komparator 122 kann ein Schmitt-Trigger sein. Wenn die Spannung V₂ die Kurzschluss-Schwellwertspannung V_short übersteigt, erzeugt der Kurzschluss-Komparator 122 ein Kurzschlusssignal S_SC, das eine Kurzschlussbedingung anzeigt. Wenn die Spannung V₂ als eine zweite Schwellwertspannung unterhalb der Kurzschluss-Schwellwertspannung V_short ist, stoppt bzw. unterbricht der Kurzschluss-Komparator 122 das Kurzschlusssignal S_SC.

Es ist nützlich einen „Normal-Funktions"-Indikator für die Last anders als den Kurzschlussschutz vorzusehen bzw. zu erzeugen. In diesem Falle ist ein einfacher Zusatz zur Schaltung nach 4 in der Lage, dies zu erreichen. Der R_Short ist mit einigen wenigen Widerständen in Reihe R_OK1, R_OK2, ..., R_Short aufgebaut und Spannungen V_OK1, V_OK2, ..., V_Short werden relativ zur Versorgung V1 erzeugt. Komparatoren werden eingesetzt, um V2 mit diesen Referenzspannungen zu vergleichen, um in die Ladestromaufteilungsgrenze anzuzeigen. Während der Ladestrom sich innerhalb der normalen Bedingung befindet, wird ein „Normal-Funktions"-Indikator erzeugt.

Die 4 ist ein schematisches Schaltbild bzw. Diagramm einer anderen Ausführung eines Strombegrenzers bzw. Schaltungsbegrenzers nach 1. Der Strombegrenzer 4 enthält einen Stromsensor 10, eine Ermittlungs-Schaltung 42, eine Stromversorgungs-Schaltung 44, eine Spannungs-Versorgungsquelle 16 und eine Last 18. Der Stromsensor 10 ist mit der Last 18, der Stromversorgungs-Schaltung 44 und der Ermittlungs-Schaltung 42 verbunden. Die Ermittlungs-Schaltung 42 ist wiederum mit der Stromversorgungs-Schaltung 44 und der Spannungsquelle 16 verbunden.

Der Stromsensor 10, die Spannungs-Versorgungsquelle 16 und die Last 18, wie in 4 dargestellt, sind identisch zu entsprechenden Komponenten in dem Schaltungs- bzw. Strombegrenzer nach 1. Die Ermittlungs-Schaltung 42 kann weiterhin ein Ausschaltsignal oder Sperrsignal S_dis erzeugen, um die Stromversorgungs-Schaltung 44 abzuschalten, und ein Einschaltsignal bzw. Aktivierungssignal S_en erzeugen, um die Stromversorgungs-Schaltung 44 einzuschalten. Diese beiden Signale können einfach ein gepuffertes invertiertes und nicht-invertiertes Schaltungs-Freigabesignal sein.

Zusätzlich zu allen Komponenten in der Stromversorgungs-Schaltung 24 nach 2 enthält die Stromversorgungs-Schaltung 44 weiterhin einen ersten Ausschaltschalter S_ON, einen zweiten Ausschaltschalter S_OFF, dritte und vierte Schalter SC2 und NSC2, dritte und vierte Transistoren Q3 und Q4 und entsprechende fünfte und sechste Schalter SC3 und NSC3.

Der Ausschaltschalter S_ON und der zweite Ausschaltschalter S_OFF stellen eine Ausschaltfunktion bereit, um eine Stromversorgung bzw. Lieferung an die Last 18 abzuschalten. Wenn die Stromversorgungs-Schaltung 44 ein Ausschaltsignal S_dis von der Ermittlungs-Schaltung 42 empfängt, wird der erste Ausschaltschalter S_ON geöffnet und der zweite Ausschaltschalter S_OFF wird geschlossen, so dass der zweite Transistor Q2 vom ersten Transistor Q1 getrennt ist und ein Gate des zweiten Transistors Q2 mit einer Source davon verbunden wird. Folglich ist der zweite Transistor Q2 von dem ersten Transistor Q1 in dem Stromspiegel 142 getrennt und durch eine Null Gate-Source-Spannung ausgeschaltet, wodurch eine Ausschaltstrom-Versorgungsfunktionalität bereit gestellt wird. In der Abwesenheit eines Ausschaltsignals S_dis und der Anwesenheit des Einschaltsignals S_en, wird der erste Ausschaltschalter S_ON geschlossen und der zweite Ausschaltschalter S_OFF geöffnet, so dass die Stromversorgungs-Schaltung 44 als eine Stromversorgungs-Schaltung 24 arbeitet, die für eine Stromlieferung an die Last 18 geeignet ist.

Die dritten und vierten Schalter SC2 und NSC2 werden durch ein Kurzschlusssignal S_SC und ein inverses Kurzschlusssignal S_NSC gesteuert, bzw. kontrolliert und stellen eine Leistungs- bzw. Stromspareigenschaft für den ersten Transistor Q1 zur Verfügung. Die dritten und vierten Transistoren Q3 und Q4 bilden einen zusätzlichen Stromspiegel, zusätzlich zu dem Stromspiegel 142, welcher durch die ersten und zweiten Transistoren Q1 und Q2 gebildet wird. Die fünften und sechsten Schalter SC3 und NSC3 werden auch über das Kurzschlusssignal S_SC und das inverse Kurzschlusssignal S_NSC gesteuert bzw. kontrolliert und stellen eine Stromspareigenschaft für die dritten und vierten Transistoren Q3 und Q4 zur Verfügung.

Die 5 ist ein vereinfachtes Schaltbild eines Strombegrenzers 4 nach 4 unter normalen Betriebsbedingungen. Bezug nehmend auf die 4 wird, wenn der Strombegrenzer unter einer normalen Betriebsbedingung sich befindet, der erste Ausschaltschalter S_ON geschlossen und der zweite Ausschaltschalter S_OFF wird geöffnet, wobei der erste Schalter SC1 geöffnet wird und der zweite Schalter NSC1 geschlossen wird, wobei der dritte Schalter SC2 geöffnet wird und der vierte Schalter NSC2 geschlossen wird und wobei der fünfte Schalter SC3 geöffnet wird und der sechste Schalter NSC3 geschlossen wird, was zu der Schaltungsanordnung nach 5 führt.

In Bezug auf 5 wird, während der erste Transistor Q1 von dem zweiten Transistor Q2 getrennt ist, der Stromspiegel 142 unterbrochen und der Strom I_load wird über den ersten Transistor Q1 an die Last 18 geliefert. Die Gate-Source-Spannungen V_gs2, V_gs3, V_gs4, welche zu den ersten, zweiten und dritten Transistoren Q2, Q3 und Q4 korrespondieren, sind Null, so dass der zweite, dritte und vierte Transistor Q2, Q3 und Q4 alle zusammen abgeschaltet werden und dann ein Leistungs- bzw. Stromverbrauch während des normalen Betriebs vermindert wird.

Die 6 ist ein vereinfachtes Schaltbild eines Strombegrenzers 4 nach 4 während des Kurzschlusses. In Bezug auf 4 wird, wenn der Strombegrenzer 4 sich während bzw. im Kurzschluss befindet, der erste Ausschaltschalter S_ON geschlossen und der zweite Ausschaltschalter S_OFF geöffnet, wobei der erste Schalter SC1 geschlossen und der zweite Schalter NSC1 geöffnet wird, wobei der dritte Schalter SC2 geschlossen und der vierte Schalter NSC2 geöffnet wird und der fünfte Schalter SC3 geschlossen und der sechste Schalter NSC3 geöffnet wird, was zu der Schaltungskonfiguration nach 6 führt.

Bezug nehmend auf 6 wird, wenn der erste Transistor Q1 mit dem zweiten Transistor Q2 verbunden ist, die Stromspiegelkonfiguration gebildet und der Strom I_load zu der Last 18 durch den gespiegelten Strom L_dl begrenzt.

Die 7 zeigt ein Zeitdiagramm des Kurzschlusssignals S_SC und des Stroms I_load, innerhalb des Strombegrenzers nach 1. Es gibt einen Strom I_load 70, ein Kurzschlusssignal S_SC 72 und Zeitspannen 700 und 702. In einem Ausführungsbeispiel beträgt der vorbestimmte Schwellwertstrom I_lim 20 mA und der gespiegelte Strom beträgt 30 mA. Weil ein Wert bzw. Größe der Last 18 abnimmt, wächst der Strom I_load 70 stets in der Zeitspanne 700 bis zu dem vorbestimmten Schwellwertstrom I_lim (20 mA), der erreicht wird, und dann wird der Stromspiegel 142 initialisiert. Die Ermittlungs-Schaltung 12 erzeugt das Kurzschlusssignal S_SC für den Stromspiegel 142, wenn der Strom I_load den vorbestimmten Schwellwertstrom I_lim erreicht und folglich erzeugt der Stromspiegel 142 den gespiegelten Strom bei bzw. mit 30 mA durch die Zeitdauer 702. Dadurch wird eine Strombegrenzungsfunktionalität bereitgestellt.

Ein Verfahren zur Begrenzung eines Stroms durch eine Last wird auch offenbart, welches durch den Strombegrenzer 4 nach 4 verkörpert wird. Das Verfahren enthält die folgenden Schritte: Bereitstellen einer Stromanzeige bzw. eines Indikators S_I, der den Strom I_load anzeigt, Erzeugen des Kurzschlusssignals S_SC, wenn der Strom I_load den vordefinierten Schwellwertstrom I_lim übersteigt, Ausgeben bzw. Liefern des begrenzten Stroms I_dl durch den Strombegrenzungspfad 142 in der Stromversorgungs-Schaltung 44 an die Last 18 aufgrund des Empfangs des Kurzschlusssignals S_SC, und durch Leiten des Stroms I_load von der Spannungsquelle 16 durch bzw. über einen Durchlasspfad in der Stromversorgungs-Schaltung 44 zu der Last 18 in Abwesenheit des Kurzschlusssignals S_SC.

Das Verfahren kann weiterhin einen Schritt zum Erzeugen des Abschaltsignals S_dis von den Schaltungseinschaltsignalen durch die Ermittlungs-Schaltung 42 enthalten, um die Stromspiegel-Schaltung 142 abzuschalten bzw. zu sperren.

Der Schritt zur Erzeugung des Kurzschlusssignals S_SC kann die folgenden Schritte enthalten: der Referenzstrom-Generator 120 erzeugt den Referenzstrom I_ref, der Reihenwiderstand R_Short empfängt den Referenzstrom I_ref, um die Kurzschluss-Schwellwertspannung V_short abzugeben, wobei die Spannung V₂ mit der Kurzschluss-Schwellwertspannung V_short verglichen wird, und wobei das Kurzschlusssignal S_SC erzeugt wird, wenn die Spannung V₂ die Kurzschluss-Schwellwertspannung V_short überschreitet, welche darstellt bzw. angibt, dass der Strom I_load den vorbestimmten Schwellwertstrom I_lim überschreitet.

Das Verfahren kann weiterhin einen Schritt zum Anhalten bzw. Stoppen des Kurzschlusssignals S_SC von der Ermittlungs-Schaltung 42 enthalten, wenn die Spannung V₂ geringer als eine zweite Schwellwertspannung ist.

Zusammenfassend werden ein System, dass zur Begrenzung eines Stroms durch eine Last geeignet ist und ein Verfahren dafür vorgeschlagen. Das System umfasst einen Stromsensor, eine Ermittlungs-Schaltung und eine Stromspiegel-Schaltung. Der Stromsensor, der mit der Last verbunden ist, erzeugt eine Stromanzeige, die den Strom anzeigt. Die Ermittlungs-Schaltung, die mit dem Stromsensor verbunden ist, erzeugt ein Kurzschlusssignal, wenn der Strom einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. Die Stromspiegel-Schaltung, die mit der Spannungsquelle, dem Stromsensor und der Ermittlungs-Schaltung verbunden ist, umfasst einen Stromspiegel und einen Durchlasspfad bzw. Bypass-Weg, der einen gespiegelten Strom von dem Stromspiegel zur Last liefert, aufgrund des Empfangs des Kurzschlusssignals, und der den Strom von der Spannungsquelle durch den Bypass-Weg an die Last, im Falle des Fehlens des Kurzschlusssignals, durchleitet.

Während die Erfindung im Wege von Beispielen und im Hinblick auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es verständlich, dass die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist. Im Gegenteil ist beabsichtigt, verschiedene Änderungen und ähnliche Anordnungen abzudecken (wie sie für die Fachleute ersichtlich sein würden). Deshalb soll dem Schutzumfang der beiliegenden Ansprüche die breiteste Interpretation zukommen, um somit all solche Änderungen und ähnliche Anordnungen mit zu umfassen.