DE202006016649U1 - Over voltage protection device for voltage supply network, has coarse and fine protection circuits and low pass filter whose components are closely arranged in board in common housing, where filter is arranged between circuits - Google Patents

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Abstract

The device has a protection circuit with an input sided coarse protection circuit (10) and an output sided fine protection circuit. A filter is arranged between the coarse protection circuit and the fine protection circuit. Components of the coarse protection circuit and fine protection circuit and a low pass filter are closely arranged in a printed circuit board in a common housing (40), where the printed circuit board consists of conducting paths.

Description

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsschutz für eine Spannungsversorgung.The The invention relates to overvoltage protection for one Power supply.

Schaltungen für einen Überspannungsschutz sind allgemein bekannt. Es werden einzelne Varistoren im Spannungsnetz angeordnet, die über eine geeignete Verdrahtung mit einem Filter verbunden sind, welcher zur Entkopplung zwischen einem Grobschutz und einem ausgangsseitig vorgesehenen Feinschutz dient.circuits for overvoltage protection are well known. There are individual varistors in the voltage network arranged over a suitable wiring are connected to a filter, which for Decoupling between a coarse protection and an output side provided Fine protection is used.

In der Praxis hat sich herausgestellt, daß derartige Überspannungsschutzschaltungen problematisch sind, da durch die diskreten Verdrahtungen zum Filter die Sperrwirkung unkontrolliert beeinflußt wird.In In practice, it has been found that such overvoltage protection circuits are problematic, because through the discrete wiring to the filter the blocking effect is influenced uncontrollably.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Überspannungsschutz für eine Spannungsversorgung anzugeben, die über eine weite Bandbreite eine gute Sperrwirkung gegen Überspannungen jeder Art aufweist.Of the Invention is based on the object, an overvoltage protection for a power supply indicate that over a wide bandwidth a good barrier against overvoltages of every kind.

Die Aufgabe wird nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The The object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved.

Die aus einem eingangsseitigen Grobschutz und einem ausgangsseitigen Feinschutz sowie einer zwischen dem Grobschutz und dem Feinschutz angeordneten Entkopplung bestehende Schutzschaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die Bauelemente des Grobschutzes, die Bauelemente des Feinschutzes und die Bauelemente der Entkopplung eng benachbart auf einem gemeinsamen Bauteileträger in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.The from an input coarse protection and an output side Fine protection as well as one between the coarse protection and the fine protection arranged decoupling existing protection circuit is characterized in that the Components of coarse protection, the components of fine protection and the components of the decoupling closely adjacent to a common Component carrier in a common housing are arranged.

Aufgrund der engen Anordnung der Bauteile zueinander werden Leitungsinduktivitäten vermieden und damit eine Beeinträchtigung des verwendeten Filters weitgehend eliminiert. Die Anordnung in einem gemeinsamen Gehäuse schirmt die Schutzschaltung gegen äußere Einflüsse, insbesondere EMV-Einflüsse ab, so daß eine fehlerfreie Funktion auch unter schwierigen Einsatzbedingungen gewährleistet ist.by virtue of the close arrangement of the components to each other Leitungsinduktivitäten be avoided and thus an impairment the filter used largely eliminated. The arrangement in a common housing shields the protective circuit against external influences, in particular EMC influences, so that one error-free operation guaranteed even under difficult operating conditions is.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß aufgrund der eng benachbart angeordneten Bauteile ohne Funktionsbeeinträchtigung eine hervorragende Schutzwirkung erzielt wird.In Practice has shown that due to the closely adjacent arranged components without functional impairment an excellent protective effect is achieved.

Die Bauteile des Grobschutzes und des Filters und/oder des Feinschutzes und des Filters, zweckmäßig alle Bauteile des Überspannungsschutzes, sind auf dem insbesondere als Platine mit Leitungsbahnen ausgebildeten Bauteileträger mit geringem Abstand voneinander angeordnet, wobei als geringer Abstand ein Abstand von weniger als 10 mm, vorzugsweise weniger als 5 mm zwischen den Bauteilen verstanden wird.The Components of the coarse protection and the filter and / or the fine protection and the filter, all appropriate Components of the overvoltage protection, are formed on the particular as a circuit board with conductor paths component support arranged at a small distance from each other, being less Distance a distance of less than 10 mm, preferably less is understood as 5 mm between the components.

Zur elektromagnetischen Abschirmung ist das Gehäuse aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet, insbesondere als Aluminiumgehäuse ausgebildet.to Electromagnetic shield is the housing made of an electrically conductive material formed, in particular designed as an aluminum housing.

Vorteilhaft besteht der Grobschutz aus Varistoren, wobei ein Varistor über einen Überspannungsableiter mit dem Erdleiter verbunden ist. Zweckmäßig sind beide Varistoren des Grobschutzes über einen gemeinsamen Überspannungsableiter mit der Erde verbunden, wobei über den Überspannungsableiter der Grobschutz galvanisch vom Erdleiter getrennt ist. Zweckmäßig wird hierzu als Überspannungsableiter ein gasgefüllter Überspannungsableiter verwendet.Advantageous the coarse protection consists of varistors, whereby a varistor has a surge arrester connected to the ground wire. Appropriately, both varistors of the Rough protection over a common surge arrester being connected to the earth, being over the surge arrester the coarse protection is galvanically isolated from the earth conductor. It is useful for this purpose as a surge arrester a gas-filled surge arrester used.

Die Entkopplung zwischen dem Grobschutz und dem Feinschutz ist als Filter ausgebildet, der als Gleichtaktfilter, Gegentaktfilter bzw. Tiefpaßfilter gestaltet sein kann. Ein derartiger Filter besteht aus einer in jeder Leitung angeordneten Reihenschaltung aus einer Induktivität und einem ohmschen Widerstand, sowie aus einem zwischen den Leitungen der Phase angeschlossenen Kondensator. Die Induktivitäten sind zweckmäßig als Längsspulen ausgebildet, während die ohmschen Widerstände jeweils als Spule mit einem Eisenkern ausgebildet sind.The Decoupling between the coarse protection and the fine protection is as a filter designed as a common mode filter, push-pull filter or low-pass filter can be designed. Such a filter consists of an in each line arranged series connection of an inductance and a ohmic resistance, as well as one between the lines of the phase connected capacitor. The inductors are useful as longitudinal coils trained while the ohmic resistances are each formed as a coil with an iron core.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der ein nachfolgend im Einzelnen beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.Further Features of the invention will become apparent from the other claims, the Description and drawing, one of which is detailed below described embodiment the invention is shown.

In der Figur ist eine Schaltung eines erfindungsgemäßen überspannungsschutzes dargestellt.In The figure shows a circuit of an overvoltage protection according to the invention is shown.

Das gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt einen einphasigen Überspannungsschutz, bei dem zwischen dem Eingang der Leitungen L1 und N und dem Ausgang L'1 und N' eine Anordnung aus Grobschutz 10 und Feinschutz 30 angeordnet ist, die durch ein Filter 20 entkoppelt sind.The embodiment shown shows a single-phase overvoltage protection, in which between the input of the lines L1 and N and the output L'1 and N 'an arrangement of coarse protection 10 and fine protection 30 is arranged through a filter 20 are decoupled.

Der Grobschutz 10 besteht im Ausführungsbeispiel aus zwei Varistoren 11, 12, die gemeinsam über einen Überspannungsableiter 13 mit einem Erdleiter PE verbunden sind. Über den Überspannungsableiter 13 ist der Grobschutz 10 galvanisch vom Erdleiter PE getrennt, wobei der Überspannungsableiter 13 bevorzugt als gasgefüllter Überspannungsableiter ausgebildet ist, der das Auftreten von Leck- und Ableitströmen verhindert. Dadurch wird gewährleistet, daß die Varistoren 11 und 12 keinen permanenten Leckstrom ausbilden, was zur Korrosion am Erdleiter führen kann. Nur bei Auftreten einer Überspannung schaltet der Überspannungsableiter durch, so daß nur kurzzeitig ein Strom über den Erdleiter PE fließt.The coarse protection 10 consists in the embodiment of two varistors 11 . 12 , which share a surge arrester 13 are connected to a ground conductor PE. About the surge arrester 13 is the coarse protection 10 galvanically separated from the earth conductor PE, wherein the surge arrester 13 is preferably designed as a gas-filled surge arrester, which prevents the occurrence of leakage and leakage currents. This ensures that the varistors 11 and 12 do not form a permanent leakage current, which can lead to corrosion on the ground wire. Only when an overvoltage occurs, does the surge arrester switch ter, so that only a short time a current flows through the ground conductor PE.

Der eine Varistor 11 ist über eine Abtrennvorrichtung 15 mit der Eingangsleitung L1 verbunden, während der andere Varistor 12 über eine Abtrennvorrichtung 14 mit dem Leiter N des Eingangs verbunden ist. Die Abtrennvorrichtungen 14 und 15 bilden eine Temperaturüberwachung für die Varistoren 11 und 12 und sind zweckmäßig zum Beispiel durch ein Temperaturlot gebildet. Schmilzt das Temperaturlot aufgrund einer entsprechenden Überlastung der Varistoren, wird der überlastete Varistor vom Netz getrennt. Dies ist mit dem Zeichen 9 und dem Doppelpfeil schematisch dargestellt.The one varistor 11 is via a separator 15 connected to the input line L1, while the other varistor 12 via a separating device 14 connected to the conductor N of the input. The separating devices 14 and 15 form a temperature monitor for the varistors 11 and 12 and are conveniently formed for example by a temperature solder. If the temperature solder melts due to a corresponding overload of the varistors, the overloaded varistor is disconnected from the mains. This is with the sign 9 and the double arrow shown schematically.

Zwischen dem Potentialpunkt 17 zwischen der Abtrennvorrichtung 15 und dem Varistor 11 sowie dem Potentialpunkt 18 zwischen der Abtrennvorrichtung 14 und dem Varistor 12 ist eine Betriebsanzeige geschaltet, die im gezeigten Ausführungsbeispiel eine optische Anzeige ist. Eine derartige optische Anzeige wird zweckmäßig durch eine LED 16 gebildet, die vorteilhaft über einen nicht gezeigten Vorwiderstand anschlußrichtig die Potentialpunkte 17 und 18 miteinander verbindet und somit bei anliegender Spannung zwischen L1 und N leuchtet. Die leuchtende LED 16 zeigt die Betriebsbereitschaft des Grobschutzes 10 an.Between the potential point 17 between the separating device 15 and the varistor 11 as well as the potential point 18 between the separating device 14 and the varistor 12 is an operating indicator connected, which is an optical display in the illustrated embodiment. Such an optical display is expediently by an LED 16 formed advantageous over a resistor, not shown, the potential points 17 and 18 connects to each other and thus lights up when the voltage between L1 and N is applied. The glowing LED 16 shows the operational readiness of the coarse protection 10 at.

Zwischen den Anschlüssen L'1 und N' des Ausgangs ist innerhalb des gemeinsamen Gehäuses 40 ein Varistor 31 angeordnet, der als Feinschutz auftretende differentielle Spannungen egalisiert. Grobschutz 10 und Feinschutz 30 sind über das Filter 20 entkoppelt, wobei das Filter 20 als Gleich-/Gegentaktfilter ausgebildet sein kann. Er besteht aus einer in jeder Leitung L1/L'1 und N/N' angeordneten Reihenschaltung aus einer Induktivität 21 und einem ohmschen Widerstand 22. Die Induktivität 21 ist zweckmäßig als Längsspule ausgebildet, während der ohmsche Widerstand 22 als Spule mit einem Eisenkern 43 gestaltet ist. Die Induktivitäten 41 und die Spulen 42 in den parallelen Leitungszweigen L1/L'1 und N/N' sind gleich ausgebildet. Zwischen diesen Leitungszweigen ist ferner ein Kondensator 24 vorgesehen, der zusammen mit den Reihenschaltungen aus Induktivität 21 und ohmschem Widerstand 22 einen Tiefpaßfilter darstellt. Zweckmäßig können die Bauelemente 21 und 22 und/oder die Widerstände 22 der Leitungszweige magnetisch gekoppelt sein.Between the terminals L'1 and N 'of the output is inside the common housing 40 a varistor 31 arranged, which equalizes occurring as fine protection differential voltages. coarse protection 10 and fine protection 30 are over the filter 20 decoupled, with the filter 20 can be designed as a DC / differential filter. It consists of a series circuit consisting of an inductance arranged in each line L1 / L'1 and N / N ' 21 and an ohmic resistance 22 , The inductance 21 is expediently designed as a longitudinal coil, while the ohmic resistance 22 as a coil with an iron core 43 is designed. The inductors 41 and the coils 42 in the parallel line branches L1 / L'1 and N / N 'are the same. Between these line branches is also a capacitor 24 provided, which together with the series circuits of inductance 21 and ohmic resistance 22 represents a low pass filter. Appropriately, the components can 21 and 22 and / or the resistors 22 the line branches are magnetically coupled.

Das Filter 20 entkoppelt Grobschutz 10 und Feinschutz 30 einerseits und eliminiert die Transienten aus dem speisenden Spannungsnetz. Schnelle, hochfrequente Impulse, Oberwellen oder dgl. können durch den Tiefpaß eliminiert werden, so daß eine an den Ausgang L'1 und N' angeschlossene Elektronik optimal geschützt ist.The filter 20 decouples coarse protection 10 and fine protection 30 on the one hand and eliminates the transients from the supply voltage network. Fast, high-frequency pulses, harmonics or the like can be eliminated by the low-pass filter, so that an electronics connected to the output L'1 and N 'electronics is optimally protected.

Spricht aufgrund einer Überlastung eine Abtrennvorrichtung 14 bzw. 15 an, wird der überlastete Varistor 11 bzw. 12 vom Netz getrennt und die Betriebsanzeige durch die LED 16 erlischt. Trotz Abtrennen des Grobschutzes 10 vom Netz liegt auf der Ausgangsseite L'1/N' unverändert weiterhin die Versorgungsspannung an. Ein kontinuierlicher Betrieb bei Ausfall des Grobschutzes 10 ist damit gewährleistet.Speaks a disconnect device due to overload 14 respectively. 15 on, becomes the overloaded varistor 11 respectively. 12 disconnected from the mains and the operating indicator by the LED 16 goes out. Despite removal of the coarse protection 10 from the mains, the supply voltage remains unchanged on the output side L'1 / N '. Continuous operation if coarse protection fails 10 is guaranteed.

Vorteilhaft liegen die Bauelemente des Grobschutzes 10, die Bauelemente des Filters 20 und die Bauelemente des Feinschutzes 30 auf einem gemeinsamen Bauteileträger 41, der in einem gemeinsamen Gehäuse 40 angeordnet ist. Das gemeinsame Gehäuse wird als Abschirmung genutzt und besteht zweckmäßig aus einem elektrisch leitendem Material, insbesondere Aluminium.Advantageously, the components of the coarse protection 10 , the components of the filter 20 and the components of fine protection 30 on a common component carrier 41 in a common housing 40 is arranged. The common housing is used as a shield and expediently consists of an electrically conductive material, in particular aluminum.

Um den Einfluß von Leitungsinduktivitäten signifikant zu reduzieren ist vorgesehen, die Bauelemente des Grobschutzes 10 und des Filters 20 und/oder des Feinschutzes 30 zueinander eng be nachbart auf dem Bauteileträger anzuordnen. Unter eng benachbart werden Bauteileabstände von weniger als 10 mm, vorzugsweise weniger als 5 mm verstanden.In order to significantly reduce the influence of line inductances, the components of the coarse protection are provided 10 and the filter 20 and / or fine protection 30 to arrange each other closely be adjacent to the component carrier. By closely adjacent component distances of less than 10 mm, preferably less than 5 mm understood.

Der Bauteileträger 41 ist zweckmäßig eine Platine mit Leitungsbahnen, die zur Verbindung zwischen den einzelnen Bauelementen von Grobschutz, Filter und Feinschutz dienen.The component carrier 41 is expediently a circuit board with conductor tracks, which serve to connect between the individual components of coarse protection, filters and fine protection.

Claims (16)

Überspannungsschutz für eine Spannungsversorgung bestehend aus einer Schutzschaltung mit einem eingangsseitigen Grobschutz (10) und einem ausgangsseitigen Feinschutz (30) sowie einer zwischen dem Grobschutz (10) und dem Feinschutz (30) angeordneten Entkopplung (20), wobei die Bauelemente des Grobschutzes (10), des Feinschutzes (30) und der Entkopplung (20) zueinander eng benachbart auf einem gemeinsamen Bauteileträger (41) in einem gemeinsamen Gehäuse (40) angeordnet sind.Surge protection for a power supply consisting of a protection circuit with a coarse protection on the input side ( 10 ) and an output-side fine protection ( 30 ) and one between the coarse protection ( 10 ) and the fine protection ( 30 ) arranged decoupling ( 20 ), the components of the coarse protection ( 10 ), the fine protection ( 30 ) and decoupling ( 20 ) closely adjacent to each other on a common component carrier ( 41 ) in a common housing ( 40 ) are arranged. Überspannungsschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente des Grobschutzes (10) und der Entkopplung (20) und/oder des Feinschutzes (31) mit einem geringen Abstand von weniger als 10 mm, vorzugsweise weniger als 5 mm zueinander liegen.Overvoltage protection according to claim 1, characterized in that the components of the coarse protection ( 10 ) and decoupling ( 20 ) and / or the fine protection ( 31 ) are at a small distance of less than 10 mm, preferably less than 5 mm to each other. Überspannungsschutz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bauteileträger (41) eine Platine mit Leitungsbahnen ist.Overvoltage protection according to claim 1 or 2, characterized in that the component carrier ( 41 ) is a circuit board with conductor tracks. Überspannungsschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (40) ein Aluminiumgehäuse ist.Overvoltage protection according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the housing ( 40 ) is an aluminum housing. Überspannungsschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Grobschutz (10) galvanisch vom Erdleiter (PE) getrennt ist.Overvoltage protection according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the coarse protection ( 10 ) is galvanically isolated from the earth conductor (PE). Überspannungsschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grobschutz (10) aus Varistoren (11, 12) besteht.Overvoltage protection according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the coarse protection ( 10 ) made of varistors ( 11 . 12 ) consists. Überspannungsschutz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Varistor (11, 12) des Grobschutzes (10) über einen Überspannungsableiter (13) mit einem Erdleiter (PE) verbunden ist.Overvoltage protection according to claim 6, characterized in that the varistor ( 11 . 12 ) of coarse protection ( 10 ) via a surge arrester ( 13 ) is connected to a ground conductor (PE). Überspannungsschutz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Überspannungsableiter (13) ein gasgefüllter Überspannungsableiter ist.Overvoltage protection according to claim 7, characterized in that the surge arrester ( 13 ) is a gas-filled surge arrester. Überspannungsschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplung als Filter (20) ausgebildet ist.Overvoltage protection according to one of claims 1 to 8, characterized in that the decoupling as a filter ( 20 ) is trained. Überspannungsschutz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter als Gleichtaktfilter und/oder Gegentaktfilter ausgebildet ist.Overvoltage protection according to claim 9, characterized in that the filter as a common mode filter and / or push-pull filter is formed. Überspannungsschutz nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (20) ein Tiefpaßfilter ist.Overvoltage protection according to claim 9 or 10, characterized in that the filter ( 20 ) is a low-pass filter. Überspannungsschutz nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (20) aus einer in jeder Leitung angeordneten Reihenschaltung aus einem ohmschen Widerstand (22) und einer Induktivität (21) sowie aus mindestens einem zwischen den Leitungen (L1, N) angeschlossenen Kondensator (24) besteht.Overvoltage protection according to one of Claims 9 to 11, characterized in that the filter ( 20 ) from a series circuit consisting of an ohmic resistor (in each line) ( 22 ) and an inductance ( 21 ) and at least one capacitor connected between the lines (L1, N) ( 24 ) consists. Überspannungsschutz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität als Längsspule (21) ausgebildet ist.Overvoltage protection according to claim 12, characterized in that the inductance as a longitudinal coil ( 21 ) is trained. Überspannungsschutz nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der ohmsche Widerstand (22) als Spule mit einem Eisenkern (23) ausgebildet ist.Overvoltage protection according to claim 10 or 11, characterized in that the ohmic resistance ( 22 ) as a coil with an iron core ( 23 ) is trained. Überspannungsschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinschutz (30) aus einem zwischen den Leitungen der Phase angeschlossenen Varistor (31) besteht.Overvoltage protection according to one of Claims 1 to 14, characterized in that the fine protection ( 30 ) from a varistor connected between the lines of the phase ( 31 ) consists. Überspannungsschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Grobschutz (10) eine Betriebsanzeige, vorzugsweise eine Leuchtdiode (16) aufweist.Overvoltage protection according to one of Claims 1 to 15, characterized in that the coarse protection ( 10 ) an operating display, preferably a light-emitting diode ( 16 ) having.
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Date Code Title Description
R207 Utility model specification

Effective date: 20070201

R150 Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years

Effective date: 20091111

R151 Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years

Effective date: 20121030

R152 Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years
R152 Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years

Effective date: 20141104

R071 Expiry of right