DE19640383C1 - Temperatursensorschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Temperatursensorschaltung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Temperatursensorschaltungen werden zur Temperaturerfassung eingesetzt und sind in unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt. So sind z. B. in dem Buch von U. Tietze, Ch. Schenk: "Halbleiterschaltungstechnik", 10. Auflage, 1993, auf den Seiten 889 bis 900 verschiedene Schaltungsanordnungen und Me­ thoden zur Temperaturmessung beschrieben. Als Temperaturfüh­ ler können metallische Sensoren, wie Thermoelemente und Wi­ derstandsthermometer, oder Temperaturfühler auf Halbleiterba­ sis (Kaltleiter, Heißleiter, Transistoren) eingesetzt werden. Den Temperaturfühlern auf Halbleiterbasis wird häufig der Vorzug gegeben, weil diese ein sehr viel größeres Ausgangs­ signal zur Verfügung stellen und deshalb ein weiteres Ein­ satzfeld bieten.

Temperatursensorschaltungen sind insbesondere in elektroni­ schen Schaltkreisen, z. B. integrierten Schaltkreisen, not­ wendig, um den Schaltkreis vor einer Überhitzung zu schützen. Die Temperatursensorschaltungen weisen hierfür z. B. einen Komparator auf, an dessen einen Eingang der Temperaturfühler angeschlossen ist. Der Temperaturfühler liefert an diesen ei­ nen Eingang des Komparators ein Signal, das der augenblickli­ chen Temperatur am Temperaturfühler entspricht. Ein anderer Eingang des Komparators ist mit einem Referenzsignal beauf­ schlagt, das für eine vorgegebenen Temperaturgrenze repräsen­ tativ ist. Sobald die Temperatur am Temperaturfühler die vor­ gegebene Temperaturgrenze überschreitet, wechselt das Aus­ gangssignal des Komparators seinen logischen Zustand, so daß der Übertemperaturfall detektierbar ist. Über eine geeignete Auswerteschaltung kann dann der integrierte Schaltkreis bei­ spielsweise abgeschaltet werden.

Darüber hinaus sind weitere Temperatursensorschaltungen be­ kannt, bei denen das analoge Ausgangssignal des Temperatur­ fühlers nicht digital, d. h., die Temperaturgrenze ist über­ schritten oder nicht, ausgewertet wird, sondern bei der am Ausgang der Temperatursensorschaltung ein analoges Signal ab­ greifbar ist, das der augenblicklichen Temperatur am Tempera­ turfühler entspricht.

Für eine optimale Temperaturüberwachung ist es bisher wün­ schenswert, sowohl das analoge Temperatursignal als auch ein digitales Temperatursignal bei der Überschreitung der Tempe­ raturgrenze zur Verfügung zu stellen. Eine solche Lösung ist jedoch sehr aufwendig, weil man hierfür sowohl einen digita­ len als auch analogen Ausgang benötigt.

Die Erfindung hat das Ziel, eine Temperatursensorschaltung anzugeben, die eine optimale Temperaturüberwachung bei ver­ hältnismäßig geringem technischen Aufwand ermöglicht.

Dieses Ziel wird durch eine Temperatursensorschaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Temperatursensorschaltung nach der Erfindung weist als zentrale Komponente eine Auskoppelstufe auf, die von zwei Eingangssignalen beaufschlagt wird. Zum einen wird der Aus­ koppelstufe das analoge Ausgangssignal des Temperaturfühlers, ggfs. durch eine Verstärkerstufe verstärkt, zugeführt. Zum anderen wird der Auskoppelstufe auch das Ausgangssignal einer Komparatoreinrichtung zugeführt, die an einem Eingang mit dem analogen Ausgangssignal des Temperaturfühlers und an einem anderen Eingang mit einem Referenzsignal beaufschlagt wird. Das Referenzsignal ist entsprechend einer vorgegebenen Tempe­ raturgrenze, die beispielsweise zwischen 100 und 140°C lie­ gen kann, gewählt. Die Auskoppelstufe ist derart gestal­ tet, daß an deren Ausgangsklemme ein zur Temperatur am Tempe­ raturfühler proportionales Ausgangssignal dann abgreifbar ist, solange die Temperatur unterhalb der durch das Referenz­ signal am Komparator vorgegebenen Temperaturgrenze liegt. Übersteigt die Temperatur am Temperaturfühler diese Tempera­ turgrenze, ist an der Ausgangsklemme der Auskoppelstufe ein Ausgangssignal abgreifbar, das in der Amplitude konstant ist.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Tem­ peratursensorschaltung so dimensioniert, daß das konstante Ausgangssignal stets deutlich größer, z. B. als das propor­ tionale Ausgangssignal ist, etwa annähernd +5 Volt, und das proportionale Ausgangssignal z. B. +1 Volt beträgt. In diesem Fall stellt die Temperatursensorschaltung am Ausgang der Auskoppelstufe eine analoge und temperaturproportionale Spannung unterhalb der Temperaturgrenze und ein digitales, TTL-kompatibles Signal, oberhalb der Temperaturgrenze auf ei­ ner einzigen Ausgangsleitung der Temperatursensorschaltung zur Verfügung stehen.

Eine an den Ausgang der erfindungsgemäßen Temperatursensor­ schaltung angeschlossene Steuerschaltung kann vorteilhafter Weise die Temperatur am Temperaturfühler und auch deren dyna­ mische Änderung bis zum Erreichen einer bestimmten Schwelle kontinuierlich messen, sofern die Steuerschaltung hierfür vorgesehen ist. Die Temperatursensorschaltung nach der Erfin­ dung bietet sich insbesondere zur Integration in einen inte­ grierten Schaltkreis an, um diesen vor Überhitzung zu schüt­ zen.

Bei der erwähnten Realisierung der erfindungsgemäßen Tempera­ tursensorschaltung derart, daß das analoge Ausgangssignal an der Ausgangsklemme der Auskoppelstufe stets < +1,0 Volt ist und das digitale Signal konstant etwa +5 Volt beträgt, kann eine nachfolgend digital arbeitende Steuerschaltung ebenfalls angesteuert werden. Da das Analogsignal stets < +1 Volt ist, gilt es für einen nachfolgenden Digitaleingang einer Steuer­ stufe als logisch "L". Ab dem Erreichen einer bestimmten Übertemperatur, also bei Überschreiten der Temperaturgrenze, erscheint erfindungsgemäß an der Ausgangsklemme der Auskop­ pelstufe ein TTL Signal mit dem logischen Zustand "H". In diesem Fall weiß eine nachfolgende Steuerstufe mit Digital­ eingang, daß die Temperaturgrenze überschritten ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Komparatoreinrichtung einen weiteren Komparator aufweist, an dessen Ausgangsklemme ein Signal abgreifbar ist, das das über schreiten einer noch etwas höher gewählten zweiten Tempera­ turgrenze anzeigt. Wenn beispielsweise die Temperaturgrenze bei dem zusätzlichen Komparator bei +140° Celsius liegt und die zuvor erwähnte niedrigere Temperaturgrenze bei etwa 120° Celsius, so kann das konstante Ausgangssignal an der Aus­ gangsklemme der Auskoppelstufe dazu herangezogen werden, der nachfolgenden Steuerstufe anzuzeigen, daß es nur noch einer geringen Temperaturerhöhung, in diesem Fall von 20°C, be­ darf, bis es zu einer Zwangsabschaltung durch die Temperatu­ rüberwachung kommt. Die Zwangsabschaltung durch die Tempera­ turüberwachung wird von der nachfolgenden Steuerschaltung auf jeden Fall bei Überschreiten der erwähnten höheren Tempera­ turgrenze, hier +140° Celsius, bewirkt. Eine derartige Be­ triebsweise ist insbesondere bei einer Interfaceschaltung ge­ wünscht, bei der keine fehlerhaften Befehle auf einen Daten­ bus übertragen werden dürfen. Die erfindungsgemäße Tempera­ tursensorschaltung ist deshalb auch bei Interfaceschaltungen einsetzbar, die für eine EIBus-Steuerung (European Installa­ tion Bus) vorgesehen sind.

Vorzugsweise ist die Komparatoreinrichtung der Temperatursen­ sorschaltung mit einer Hysterese versehen. Dies stellt si­ cher, daß erst nach einem mittels Hysterese eingestellten Temperaturabfall eine Schaltungsanordnung, die von der Tempe­ ratursensorschaltung und einer nachfolgenden Steuerschal­ tung auf Übertemperatur hin überwacht werden soll, wieder in Betrieb gehen kann.

Das analoge Ausgangssignal an der Ausgangsklemme der Auskop­ pelstufe der erfindungsgemäßen Temperatursensorschaltung kann ohne weiteres direkt zur Erfassung der Umgebungstemperatur eines Schaltkreises, der z. B. in Brandmeldeanlagen oder ähn­ lichen Einrichtungen eingesetzt ist, verwendet werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Tempera­ turfühler eine Serienschaltung von mehreren Transistoren auf­ weist.

In einer konkreten Ausführungsform der Erfindung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, vier npn-Bipolartransistoren mit ih­ ren Last strecken hintereinander zu schalten und diese Serien­ schaltung über eine Stromquelle oder einen Widerstand zwi­ schen zwei Versorgungsspannungsklemmen zu schalten.

Die Temperatursensorschaltung nach der Erfindung wird nach­ folgend im Zusammenhang mit drei Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Blockschaltung der Temperatursen­ sorschaltung nach der Erfindung mit einer Auskop­ pelstufe,

Fig. 2 beispielhaft das Ausgangssignal der Auskoppelstufe der Temperatursensorschaltung von Fig. 1, und

Fig. 3 ein konkretes Ausführungsbeispiel einer Schaltungs­ anordnung für eine Temperatursensorschaltung gemäß Fig. 1.

In den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht an­ ders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit glei­ cher Bedeutung.

In Fig. 1 ist das Blockschaltbild einer beispielhaften Tempe­ ratursensorschaltung nach der Erfindung dargestellt. Die Tem­ peratursensorschaltung weist einen Temperaturfühler 10 auf, zum Erfassen einer augenblicklich am Temperaturfühler 10 an­ stehenden Temperatur T. Der Temperaturfühler 10 kann grund­ sätzlich jede Art von Temperaturfühler sein, also z. B. ein Thermoelement, ein Kaltleiter, ein Heißleiter oder dgl. Für den Fall, daß die Temperatursensorschaltung Bestandteil eines integrierten Schaltkreises ist, bietet es sich jedoch an, den Temperaturfühler 10 durch einen oder mehrere hintereinan­ dergeschaltete Transistoren zu realisieren. Ein Temperatur­ fühler 10 bestehend aus hintereinandergeschalteten Bipolar­ transistoren wird im Zusammenhang mit dem konkreten Ausfüh­ rungsbeispiel von Fig. 3 erläutert werden. Der Temperaturfüh­ ler 10 ist über einen Widerstand 5 an eine erste Versorgungs­ spannungsklemme 1 geschaltet, wobei statt des Widerstandes auch eine Stromquelle vorgesehen werden kann. An dieser er­ sten Versorgungsspannungsklemme 1 liegt beispielsweise das positive Potential einer Spannungsquelle an, also z. B. +5 Volt. Der dem Widerstand 5 abgewandte Anschluß des Tempera­ turfühlers 10 ist mit einer zweiten Versorgungsspannungs­ klemme 2 in Verbindung. Diese zweite Versorgungsspannungs­ klemme 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit Bezugs­ potential der Temperatursensorschaltung verbunden. Am Verbin­ dungspunkt zwischen Widerstand 5 und Temperaturfühler 10 ist, bezogen auf Bezugspotential, beispielsweise eine Spannung ab­ greifbar, die direkt proportional der augenblicklichen Tempe­ ratur T am Temperaturfühler 10 ist. Dieses temperaturabhän­ gige Ausgangssignal am Temperaturfühler 10 wird einer Kompa­ ratoreinrichtung 11 und, ggfs. verstärkt, einer Auskoppel­ stufe 21 der Temperatursensorschaltung zugeführt.

Hierfür steht der Verbindungspunkt des Widerstandes 5 und des Temperaturfühlers 10 mit einer ersten Eingangsklemme 14 eines ersten Komparators 12 und einer ersten Eingangsklemme 17 ei­ nes zweiten Komparators 16 der Komparatoreinrichtung 11 in Verbindung. Im dargestellten Ausführungsbeispiel von Fig. 1 sind diese ersten Eingänge 14 bzw. 17 die jeweils nicht in­ vertierenden Eingänge des Komparators 12 bzw. 16. An den je­ weils invertierenden zweiten Eingängen 13 bzw. 18 der beiden Komparatoren 12, 16 ist jeweils ein Referenzsignal Ref1 bzw. Ref2 angelegt, deren Bedeutung weiter unten noch näher erläu­ tert wird. Der Ausgang 15 des ersten Komparators 12 ist mit einer ersten Ausgangsklemme A1 der Temperatursensorschaltung und der Ausgang 19 des zweiten Komparators 16 mit einer zwei­ ten Ausgangsklemme A2 in Verbindung. Diese zweite Ausgangs­ klemme A2 ist an einen Eingang der Auskoppelstufe 21 ange­ schlossen. Anzumerken ist, daß natürlich die beiden Kompara­ toreingänge vertauscht anzuschließen sind, wenn an der Aus­ gangsklemme A1 und oder A2 ein invertiertes Signal gewünscht wird.

Der Verbindungspunkt des Widerstandes 5 und des Temperatur­ fühlers 10 ist des weiteren über einen Verstärker 20 an einen weiteren Eingang der Auskoppelstufe 21 geschaltet. Die Aus­ koppelstufe 21 verfügt über eine Ausgangsklemme A3, an der ein Ausgangssignal der Temperatursensorschaltung abgreifbar ist. An dieser Ausgangsklemme A3 ist ein zur Temperatur am Temperaturfühler 10 proportionales Ausgangssignal abgreifbar, solange die Temperatur T unterhalb einer vorgegebenen Tempe­ raturgrenze liegt. Das an der Ausgangsklemme A3 abgreifbare Ausgangssignal weist jedoch einen konstanten Wert auf, sobald die am Temperaturfühler 10 anstehende Temperatur T größer als die vorgegebene Temperaturgrenze ist. Die Temperaturgrenze wird im wesentlichen durch das an dem zweiten Eingang 18 des Komparators 16 angelegte Referenzsignal Ref2 festgelegt. Die­ ses Referenzsignal Ref2 kann beispielsweise so gewählt sein, daß die Temperaturgrenze bei etwa +120° Celsius liegt. So­ bald am Temperaturfühler 10 diese Temperaturgrenze über­ schritten wird, wechselt der Komparator 16 seinen logischen Zustand am Ausgang 19, was in der Auskoppelstufe 21 detek­ tiert wird. Das Ausgangssignal des Komparators 16 steuert nämlich innerhalb der Auskoppelstufe 21 im wesentlichen einen Umschalter, der zwischen zwei Schalterstellungen umschaltbar ist. Der Mittenabgriff des Schalters ist mit der Ausgangs­ klemme A3 der Auskoppelstufe 21 in Verbindung. Der Schalter des Umschalters ist entweder an ein konstantes Spannungspo­ tential, im dargestellten Ausführungsbeispiel von Fig. 1 das Potential an der ersten Versorgungsspannungsklemme 1, hier z. B. +5 Volt oder an den Ausgang des Verstärkers 20 schaltbar. Überschreitet die Temperatur T am Temperaturfühler 10 die durch das Referenzsignal Ref2 vorgegebenen Temperaturgrenze von beispielsweise +120° Celsius, so wird über das Aus­ gangssignal des Komparators 16 die Umschalteinrichtung inner­ halb der Auskoppelstufe 21 mit dem fest vorgegebenen Potenti­ al verbunden. Dieser Schaltzustand ist in Fig. 1 dargestellt. Unterschreitet dagegen die Temperatur T am Temperaturfühler 10 die Temperaturgrenze, wechselt die Umschalteinrichtung ih­ re Schalterstellung, so daß die Ausgangsklemme A3 mit dem Ausgang des Verstärkers 20 in Verbindung steht. In diesem Fall gelangt das durch den Verstärker 20 verstärkte Ausgangs­ signal des Temperaturfühlers 10 direkt an die Ausgangsklemme A3 der Temperatursensoranordnung.

Wie bereits erwähnt, enthält die Komparatorschaltung 11 von Fig. 1 einen weiteren Komparator 12, der zwar für die grund­ sätzliche Funktionsweise der Temperatursensorschaltung nach der Erfindung nicht zwingend erforderlich ist, der jedoch ei­ ne vorteilhafte Betriebsweise der Temperatursensorschaltung erlaubt. Der Komparator 12 muß also nicht zwingend vorgesehen sein. Sofern dieser Komparator 12 jedoch vorgesehen ist, ist dessen Eingang 14, wie ebenfalls bereits erwähnt, mit dem Verbindungspunkt des Widerstandes 5 und des Temperaturfühlers 10 verbunden. Der andere Eingang 13 des Komparators 12 ist von einem Referenzsignal Ref1 zu beaufschlagen, das einer Temperatur entspricht, die über der durch das Referenzsignal Ref2 vorgegebenen Temperaturgrenze liegt. Das Referenzsignal Ref1 kann beispielsweise so gewählt werden, daß dieses einer Temperaturgrenze von etwa +140° Celsius entspricht. In die­ sem Fall steht an der Ausgangsklemme A1 der Temperatursensor­ schaltung ein Signal an, das das Überschreiten dieser weite­ ren Temperaturgrenze anzeigt und z. B. zur zwingenden Abschal­ tung der zu überwachenden Einrichtung dient.

Die beiden Komparatoren 12 und 16 sind vorzugsweise mit Schalthysterese versehen, so daß die gesamte Schaltungsanord­ nung hinsichtlich Temperaturänderungen stabiler arbeitet.

Anzumerken ist, daß die Schaltungsanordnung von Fig. 1 durch ein ODER-Gatter erweitert werden kann. Diesem ODER-Gatter können die beiden Ausgangssignale der Komparatoren 12 und 16 zugeführt werden. Der Ausgang des ODER-Gatters wäre dann mit dem Steuereingang der Umschalteinrichtung 21 zu verbinden.

Die Funktionsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsan­ ordnung wird anhand des Diagramms von Fig. 2 deutlich. In diesem Diagramm sind die Ausgangssignale, die als Spannungs­ signale U_A1, U_A3 beispielhaft vorliegen, an den Ausgangsklem­ men A1 und A3 der Temperatursensorschaltung von Fig. 1 darge­ stellt. Diese Spannungen U_A1 und U_A3 sind in Abhängigkeit von der am Temperaturfühler 10 anstehenden Temperatur in °Celsius dargestellt. Es ist angenommen, daß durch die Schalthysterese bedingt die Schaltschwellen des Komparators 12 bei +100° und +140° Celsius und die Schaltschwellen des Komparators 16 bei +110° und +120° Celsius liegen. Darüber hinaus ist in Fig. 2 graphisch dargestellt, daß der Temperaturfühler 10 mit steigender Temperatur T am Ausgang des Verstärkers 20 ein Spannungssignal zur Verfügung stellt, das stets unter +1,0 Volt liegt. Der Temperaturfühler 10 kann beispielsweise einen Temperaturkoeffizienten von T_K = -8 mV/Kelvin aufweisen. Das Ausgangssignal an der Ausgangsklemme A3 nimmt demzufolge proportional zur ansteigenden Temperatur T ab. Dieser Kurven­ verlauf ist in Fig. 2 mit I bezeichnet. Sobald die Temperatur T den Wert +120°Celsius erreicht, springt das Potential an der Ausgangsklemme A3 im dargestellten Ausführungsbeispiel auf ein deutlich höheres Potential, hier z. B. +5 Volt. Die­ ses höhere Potential bleibt beibehalten, wenn die Temperatur T weiter ansteigt. Dieser Kurvenverlauf ist in Fig. 2 mit II bezeichnet. Das Potential an der Ausgangsklemme A3 sinkt erst dann wieder auf niedere Werte, wenn aufgrund der Hysterese im Komparator 16 die Temperatur T am Temperaturfühler 10 unter +110° Celsius sinkt. Dieser Kurvenverlauf ist in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen III bezeichnet.

Das Schaltverhalten an der Ausgangsklemme A1 ist in Fig. 2 strichliert dargestellt. Solange die Temperatur T am Tempera­ turfühler 10 kleiner +140° Celsius ist, beträgt das Aus­ gangspotential an der Ausgangsklemme A1 Null Volt. Werden diese 140° Celsius überstiegen, springt das Potential auf +5 Volt. Aufgrund der im Komparator 12 gewählten Hysterese sinkt dieses hohe Potential an der Ausgangsklemme A1 erst dann, wenn die Temperatur T am Temperaturfühler 10 unter +100° Celsius sinkt. Diese beiden Schaltkurven sind mit den Bezugs­ zeichen IV und V in Fig. 2 bezeichnet.

Ein solcher Temperaturschaltschwellenverlauf, wie in Fig. 2 dargestellt, kann vorteilhaft in einer Interfaceschaltung eingesetzt werden, bei dem die Übertemperatur überwacht wer­ den muß, um den Sendebetrieb der Interfaceschaltung störungs­ frei abwickeln zu können. Es wird zunächst davon ausgegangen, daß die Temperatur der Interfaceschaltung auf Raumtemperatur, also z. B. etwa 25° Celsius liegt. In diesem Fall arbeitet die Interfaceschaltung unterbrechungsfrei, da keine Übertem­ peratur durch die Temperatursensorschaltung angezeigt wird. Beginnt dagegen die Temperatur aus irgendwelchen Gründen an­ zusteigen, stellt dies die Temperatursensorschaltung fest. Sobald +120° Celsius erreicht werden, springt das Aus­ gangspotential an der Ausgangsklemme A3 auf +5 Volt, was als Warnhinweis für die ansteigende Temperatur T in einer nach­ folgenden Auswerteschaltung detektierbar ist. Sinkt an­ schließend die Temperatur T wieder unter +110° Celsius, wechselt das Potential am Ausgangsanschluß A3 auf niedere Werte, die durch den Kurvenverlauf I vorgegeben sind. Steigt dagegen nach dem Erreichen von +120° Celsius die Temperatur weiter an, was von der nachfolgenden Steuerschaltung beson­ ders beobachtet werden kann, weil die erste Schwelle von + 120° bereits überschritten ist, wird beim Erreichen von 140° Celsius beispielsweise der Sendebetrieb der Interfaceschal­ tung abgeschaltet, da die Temperaturüberwachungsschaltung ei­ nen Störfall annimmt. Erst wenn die Temperatur am Temperatur­ fühler 10 unter 100° sinkt, kann der Sendebetrieb wieder auf­ genommen werden.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel für eine konkrete Schaltungsanordnung einer Temperatursensorschaltung nach der Erfindung, wie diese in Fig. 1 bereits vorgestellt wurde, ge­ zeigt. Die Schaltungsanordnung ist als integrierter Schalt­ kreis in einen Siliziumhalbleiterkörper integrierbar. Die be­ reits im Zusammenhang mit Fig. 1 erläuterten Bezugszeichen stehen weiterhin für die gleichen Teile und gleichen Signale.

Der Temperaturfühler 10 weist vier mit ihren Last strecken hintereinandergeschaltete npn-Bipolartransistoren TT29, TT30, TT31 und TT32 auf. Die Basisanschlüsse dieser Bipolartransi­ storen TT29, TT30, TT31 und TT32 sind mit den Kollektoran­ schlüssen verbunden. Der Basisanschluß und Kollektoranschluß des Transistors TT29 ist über einen als Widerstand geschalte­ ten Transistor TT28 mit der ersten Versorgungsspannungsklemme 1, an der beispielsweise +5 Volt anliegen, in Verbindung. Der Emitteranschluß des Transistors TT29 ist mit dem Kollek­ toranschluß des Transistors TT30, dessen Emitteranschluß mit dem Kollektoranschluß des Transistors TT31 und dessen Emitteranschluß mit dem Kollektoranschluß des Transistors TT32 in Verbindung. Der Emitteranschluß des Transistors TT32 ist an Bezugspotential geschaltet. Der Kollektoranschluß des Transistors TT29 ist mit dem zweiten Eingang 14 des ersten Komparators 12 und mit dem ersten Eingang 17 des zweiten Kom­ parators 16 in Verbindung.

Der erste Komparator 12 weist eine Differenzverstärkerstufe mit zwei pnp-Bipolartransistoren TT18, TT19 auf, deren Emit­ teranschluß über die Laststrecke eines Transistors TT12 mit der Versorgungsspannungsklemme 1 in Verbindung stehen. Ein erster Kollektoranschluß des Transistors TT18 ist über einen Stromspiegel, bestehend aus den beiden npn-Bipolartransisto­ ren TT25, TT26, an die Basis eines weiteren npn-Bipolartran­ sistors TT27 geschaltet. Der Emitteranschluß dieses Transi­ stors TT27 ist mit Masse verbunden und dessen Kollektoran­ schluß mit der Ausgangsklemme AI der Temperatursensorschal­ tung in Kontakt. Ein zweiter Kollektoranschluß des Transi­ stors TT18 ist über einen weiteren Stromspiegel, bestehend aus den npn-Bipolartransistoren TT21, TT22 mit einem Kollek­ toranschluß des Transistors TT19 in Verbindung. Darüber hin­ aus ist der mit dem Stromspiegel TT21, TT22 verbundene Kol­ lektor des Transistors TT18 an die Basis eines npn-Transi­ stors TT20 angeschlossen, dessen Emitteranschluß auf Bezugs­ potential liegt. Der Kollektoranschluß dieses Transistors TT20 ist mit dem Verbindungspunkt eines Widerstandes RT14 und einem Kondensator CT1 verbunden. Der freie Anschluß dieses Kondensators CT1 liegt auf Massepotential.

Der Widerstand RT14 ist mit seinem freien Anschluß sowohl an die Basis des Transistors TT18 als auch den Eingang 13 des Komparators 12 geschaltet. An diesen Eingang 13 des Kompara­ tors 12 ist das Referenzsignal Ref1 angelegt, indem der Ein­ gang 13 mit dem Verbindungspunkt des Widerstandes RT13 und des Transistors TT11 verbunden ist. Der freie Anschluß des Widerstandes RT13 liegt auf Bezugspotential. Der pnp- Transistor TT11 ist mit seinem Emitteranschluß an die Ver­ sorgungsspannungsklemme 1 und mit seinem Kollektoranschluß an den Eingang 13 geschaltet. Der Basisanschluß dieses Transi­ stors TT11 ist mit den Basisanschlüssen der bereits erwähnten Transistoren TT12 und TT28 verbunden sowie an den Basisan­ schluß eines weiteren pnp-Transistors TT10 geschaltet. Der Basisanschluß dieses Transistors TT10 liegt einerseits über einen Widerstand 6 auf Bezugspotential und ist andererseits mit dem Kollektor des Transistors TT10 verbunden. Der Emitte­ ranschluß des Transistors TT10 ist mit der Versorgungsspan­ nungsklemme 1 in Kontakt.

Ein weiterer Kollektoranschluß des Transistors TT19 ist so­ wohl mit den Basisanschlüssen als auch mit den Kollektoran­ schlüssen zweier weiterer npn-Transistoren TT23 und TT24 in Verbindung. Der Emitteranschluß des Transistors TT23 ist an den Kollektoranschluß des Transistors TT20 und der Emitteran­ schluß des Transistors TT24 über einen als Diode geschalteten npn-Transistors TT55 mit dem Basisanschluß des Transistors TT27 in Verbindung.

Die Schaltungskomponenten des Komparators 12 sind so dimen­ sioniert, daß am Ausgang A1 ein Spannungssignal abgreifbar ist, wie es im Zusammenhang mit Fig. 2 anhand der dortigen Kurven IV und V dargestellt wurde. Die Temperaturschwellen des hysteresebehafteten Komparators liegen bei 100°C und 140°C.

Der zweite Komparator 16 ist in ähnlicher Weise aufgebaut wie der detailliert erläuterte erste Koinparator 12. Die Transi­ storen TT40, TT41, TT42, TT43, TT44, TT45, TT46, TT47, TT48, TT49 und TT51 sind in ähnlicher Weise verschaltet wie die be­ reits erläuterten Transistoren TT11, TT12, TT18, TT19, TT20, TT21, TT22, TT23, TT24, TT25, TT26 und TT27. Die Widerstände RT20, RT21 entsprechen den Widerständen RT13 und RT14. Der Kondensator CT2 innerhalb des Komparators 16 entspricht dem Kondensator CT2 innerhalb des Komparators 12.

Der Kollektoranschluß des Transistors TT29 des Temperaturfüh­ lers 10 ist mit dem ersten Eingang 17 und damit mit dem Ba­ sisanschluß des Transistors TT43 in Verbindung. Der Basisan­ schluß des Transistors TT42 steht dagegen mit dem Verbin­ dungspunkt des bereits erwähnten Widerstandes RT20 und des Transistors TT40 in Verbindung. In Abweichung zur Schaltung des Komparators 12 ist zwischen den Widerstand RT21 und den Kollektoranschluß des Transistors TT44 die Reihenschaltung von drei jeweils als Dioden hintereinander geschalteten Tran­ sistoren TT52, TT53 und TT54 vorgesehen. Darüber hinaus ist der Basisanschluß des Schalttransistors TT51 über einen Wi­ derstand RT24 an den Emitteranschluß eines npn-Bipolar-tran­ sistors TT56 geschaltet, dessen Kollektoranschluß mit der Versorgungsspannungsklemme 1 in Verbindung steht. Dessen Ba­ sisanschluß ist mit dem Kollektoranschluß des Transistors TT24 in Verbindung.

Des weiteren verfügt die Schaltungsanordnung von Fig. 3 über einen Verstärker 20, an dessen Eingang ein Ausgangssignal des Temperaturfühlers 10 angelegt ist. Hierfür weist der Verstär­ ker 20 einen pnp-Bipolartransistor TT35 auf, dessen Basisan­ schluß mit dem Verbindungspunkt der Transistoren TT31 und TT32 des Temperaturfühlers 10 in Verbindung steht. Der Kol­ lektoranschluß des Transistors TT35 liegt auf Bezugspotential und dessen Emitteranschluß ist über einen als Widerstand ge­ schalteten Transistor TT33 an die Versorgungsspannungsklemme 1 geschaltet. Der Emitteranschluß des Transistors TT35 ist darüber hinaus mit dem Basisanschluß eines npn-Transistors TT34 in Verbindung, welcher mit seinem Kollektoranschluß über einen Widerstand RT22 an die Versorgungsspannungsklemme 1 ge­ schaltet ist. Der Emitteranschluß des Transistors TT34 ist einerseits über einen Widerstand RT25 an Bezugspotential ge­ schaltet und andererseits über einen weiteren Wider­ stand RT26 der Ausgangsklemme A3 in Verbindung.

Schließlich verfügt die Schaltungsanordnung von Fig. 3 noch über einen weiteren Stromspiegel, bestehend aus den pnp-Bipo­ lartransistoren TT58, TT57, welche mit ihren Emitteranschlüs­ sen an die Versorgungsspannungsklemme 1 geschaltet sind. Der Kollektoranschluß des Transistors TT47 dieses Stromspiegels ist mit der Ausgangsklemme A3 in Verbindung und der Kollek­ toranschluß des Transistors TT58 einerseits mit dessen Ba­ sisanschluß in Kontakt und andererseits über einen Widerstand RT23 an den Kollektoranschluß des Schalttransistors TT51 ge­ legt.

Unter der Voraussetzung, daß die Temperaturschaltschwellen des Komparators 16 bei 110°C und 120°C liegen, arbeitet die in Fig. 3 vorgestellte Schaltungsanordnung genau nach dem Prinzip, wie es im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 be­ reits erläutert worden ist. Eine am Temperaturfühler 10 ab­ fallende Spannung, die proportional zur dort anstehenden Tem­ peratur ist, gelangt über den Verstärker 20 solange an die Ausgangsklemme A3, solange diese Temperatur 120°C nicht über­ schreitet.

Anzumerken ist der Vollständigkeit halber folgendes. Wird als Übertemperaturkriterium ein "L"- statt ein "H"-Signal ge­ wünscht, so versteht es sich, das Ausgangssignal in der Schaltungsanordnung von Fig. 2 zu spiegeln, so daß das ana­ loge Temperatursignal von 5 V abgezogen wird, wobei dann das "H"-Signal größer 4 V ist, da das Analogsignal von 5 V abge­ zogen ist.

Claims (10)

1. Temperatursensorschaltung mit einem ein analoges Aus­ gangssignal liefernden Temperaturfühler und mit einer Komparatoreinrichtung, die eingangsseitig mit dem Tempe­ raturfühler verbunden ist und ausgangsseitig ein vorge­ gebenes Signal als Übertemperaturanzeige bereitstellt, sobald am Temperaturfühler eine vorgegebene Temperatur­ grenze überschritten ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auskoppelstufe (21) vorgesehen ist, welche ein­ gangsseitig sowohl mit einer Ausgangsklemme (A2) der Komparatoreinrichtung (11) als auch mit dem Temperatur­ fühler (10) direkt oder über eine Verstärkerstufe (20) verbunden ist, und daß die Auskoppelstufe (21) eine Aus­ gangsklemme (A3) aufweist, an welcher ein zur Temperatur am Temperaturfühler (10) proportionales Ausgangssignal (I) abgreifbar ist, solange die Temperatur am Tempera­ turfühler (10) unterhalb der Temperaturgrenze liegt, und an welcher ein konstantes Ausgangssignal (V) abgreifbar ist, sobald die Temperatur am Temperaturfühler (10) grö­ ßer als die Temperaturgrenze ist.

2. Temperatursensorschaltung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an der Ausgangsklemme (A3) der Auskop­ pelstufe (21) das konstante Ausgangssignal (V) etwa +5 Volt beträgt und das proportionale Ausgangs­ signal (I) <+1 Volt liegt.

3. Temperatursensorschaltung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das konstante Ausgangssignal (V) etwa 0 Volt beträgt und das proportionale Ausgangs­ signal (I) von 5 Volt abgezogen und stets größer +4 Volt ist.

4. Temperatursensorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur­ grenze zwischen +1000 und +1400 Celsius liegt.

5. Temperatursensorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatoreinrichtung (11) eine Schalthysterese aufweist.

6. Temperatursensorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatoreinrichtung (11) einen ersten Komparator (12) und einen zweiten Kom­ parator (16) aufweist, daß der erste Komparator (12) eingangsseitig mit einem Referenzsignal beaufschlagbar ist, welches einer höheren Temperatur als ein Referenz­ signal entspricht, das dem zweiten Komparator (16) zuge­ führt wird, und daß der erste Komparator (12) eine Aus­ gangsklemme (A1) aufweist, an der ein Übertemperatursi­ gnal abgreifbar ist.

7. Temperatursensorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (10) eine Serienschaltung mehrerer Transistoren aufweist.

8. Temperatursensorschaltung nach Anspruch 7, dadurch- ge­ kennzeichnet, daß der Temperaturfühler (10) vier hinter­ einandergeschaltete Laststrecken von npn-Bipolar-transi­ storen (TT29, TT30, TT31, TT32) aufweist, welche zwischen zwei Ver­ sorgungsspannungsklemmen (1, 2) über einen Widerstand (TT28) geschaltet sind.

9. Temperatursensorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatursensor­ schaltung in einen Halbleiterkörper integriert ist.

10. Temperatursensorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatursen­ sorschaltung Bestandteil einer für ein EIBus-System vor­ gesehenen Interfaceschaltung ist.