DE10047114C1 - Schutzschaltung - Google Patents
SchutzschaltungInfo
- Publication number
- DE10047114C1 DE10047114C1 DE10047114A DE10047114A DE10047114C1 DE 10047114 C1 DE10047114 C1 DE 10047114C1 DE 10047114 A DE10047114 A DE 10047114A DE 10047114 A DE10047114 A DE 10047114A DE 10047114 C1 DE10047114 C1 DE 10047114C1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- micro
- relay
- voltage
- protection circuit
- connection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Revoked
Links
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 title claims description 33
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 15
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 11
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 235000010678 Paulownia tomentosa Nutrition 0.000 description 1
- 240000002834 Paulownia tomentosa Species 0.000 description 1
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000009993 protective function Effects 0.000 description 1
- 238000005316 response function Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/008—Intrinsically safe circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
- H02H9/041—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage using a short-circuiting device
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung zur Spannungsbegrenzung für eine zu schützende Einrichtung, insbesondere ein Verbraucher mit vorgeschalteter Spannungs- und Strombegrenzungseinrichtung, wobei die zu schützende Einrichtung in einem Ausgangskreis der Schutzschaltung vorgesehen ist und mittels eines Schaltelements abtrennbar ist, wobei eine Spannungs-Detektoreinrichtung mit einem elektronischen Schalter einerseits und einer Spannungsfühler-Einrichtung andererseits vorgesehen ist und der Steueranschluss des elektronischen Schalters mit der Spannungsfühler-Einrichtung in elektrischer Wirkverbindung steht. Hierbei ist eine Mikro-Einrichtung mit einem Steuerkreis vorgesehen, wobei die Mikro-Einrichtung das Schaltelement aufweist und mit einem hohen Eingangswiderstand des Steuerkreises ausgelegt ist. Der Steuerkreis ist galvanisch vom Ausgangskreis, der über den Steuerkreis schaltbar ist, getrennt, wobei der Steuerkreis der Mikro-Einrichtung in elektrischer Wirkverbindung mit dem elektronischen Schalter steht und die zu schützende Einrichtung zum Abtrennen von einer anliegenden Spannung im Ausgangskreis der Mikro-Einrichtung angeordnet ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung zur Spannungsbe
grenzung für eine zu schützende Einrichtung, insbesondere einen
Verbraucher mit vorgeschalteter Spannungs- und Strombegren
zungseinrichtung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Schutzschaltungen dieser Art sind aus der EP 0 359 912 A1, der
EP 0 310 280 B1 oder der DE-PS 36 22 268 bekannt. Diese bekann
ten Schutzschaltungen haben verschiedene Nachteile. So muss
beispielsweise nach dem Ansprechen der entsprechenden Siche
rungseinrichtung bei der EP 0 359 912 A1 manuell eine Sicherung
ausgewechselt werden. Die Schaltungen der DE-PS 36 22 268 und
der EP 0 310 280 B1 weisen den Nachteil auf, dass dort hohe
Querströme gezogen werden und dass außerdem im Arbeitsbereich
ein unerwünschter Spannungsabfall auftritt. Ein weiterer Nach
teil ist, dass im Fehlerfall auch eine hohe Verlustleistung
auftreten kann.
In der nicht vorveröffentlichten PCT-Anmeldung WO 00/62394 A1
schafft man zwar eine Lösung für die vorausgehend genannten
Probleme, indem man der Sicherungseinrichtung für den Verbrau
cher eine Schutzschaltung vorordnet, welche ein schnelles An
sprechverhalten zeigt, so dass im Falle einer Überspannung bzw.
eines zu hohen Stromes ein rasches Abschalten der nachgeordne
ten Schaltungen möglich wird. Als Schalter verwendet man hier
bei jedoch einen FET, der im Längszweig zwischen dem einen Eingangsanschluss
der Schutzschaltung und der nachgeordneten Siche
rungseinrichtung vorgesehen ist.
Bei der Verwendung eines FET sind die Beschaltungsmöglichkeiten
und die Anordnung in der Schutzschaltung aber begrenzt und rela
tiv unflexibel, so dass Verbesserungen hierzu denkbar sind.
In der DE 38 04 250 C1 ist eine Schaltungsanordnung zur Strombe
grenzung, insbesondere für den Einsatz bei digitalen Endgeräten,
beschrieben. Dabei ist zum Abschalten einer Spannung in einem
Längszweig der Schaltungsanordnung die Source-Drain-Strecke ei
nes Feldeffekttransistors angeordnet, dessen Durchgang über sein
Gate in Abhängigkeit sowohl von der Durchsteuerung eines Transi
stors als auch von der Ladung eines Kondensators gesteuert wird.
Die DE 296 13 790 U1 betrifft einen mikromechanisch gefertigten
Mikroschalter, bei dem, vergleichbar einem Reed-Kontakt, eine
Schaltbewegung durch ein auf einen elastischen biegbaren Träger
einwirkendes Magnetfeld bewirkt werden kann.
In der DE 41 00 634 A1 ist eine Prüfvorrichtung für ICs, insbe
sondere in bestückten Leiterplatten, offenbart, bei der zur Ver
bindung einzelner Prüfpunkte eines Prüflings mit unterschiedli
chen Prüfkanälen eine Mehrzahl von Mikro-Relais vorgesehen ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu
grunde, eine Schutzschaltung zur Spannungsbegrenzung für eine zu
schützende Einrichtung, insbesondere einen Verbraucher mit vor
geschalteter Spannungs- und Strombegrenzungseinrichtung, zu
schaffen, die entsprechend den Schaltungsanforderungen flexibel
ausgelegt werden kann, die vernachlässigbare Längsspannungsab
fälle und Querströme aufweist und die insbesondere eine geeigne
te Schutzfunktion für eine einem Verbraucher vorgeschaltete Ze
ner-Barriere bilden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schutzschaltung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine gattungsgemäße Schutzschaltung ist erfindungsgemäß dadurch
weitergebildet, dass die Schalteinrichtung ein mikromechanisches
Bauteil ist, welches einen Steuerkreis mit einem hohen Eingangs
widerstand und einen vom Steuerkreis galvanisch getrennten Aus
gangskreis aufweist, der über den Steuerkreis schaltbar ist, wo
bei der Ausgangskreis in geöffnetem Schaltzustand eine galvani
sche Trennung seiner Ausgangsanschlüsse aufweist.
Ein Kerngedanke der Erfindung liegt daher darin, den erforderli
chen Schalter nicht als bipolaren Transistor, als FET oder der
gleichen auszulegen, sondern ein mikro-mechanisches Bauteil mit
hohem Eingangswiderstand und galvanischer Trennung von Ausgangs-
und Steuerkreis zu wählen, das beim Abschalten bzw. Öffnen des
Schalters eine galvanische Trennung der Ausgangsanschlüsse auf
weist.
Zweckmäßigerweise wird das mikro-mechanische Bauteil bzw. Bau
element in Form eines Mikro-Relais auf der Basis von Materialien
und Verfahren realisiert, wie sie in der Mikro-Mechanik und/oder
bei der Halbleiterherstellung üblich sind.
Insbesondere wird hierfür in sehr vorteilhafter Weise ein Mikro-
Relais zum Beispiel auf Siliziumbasis gewählt, dass einen geeig
neten Schichtaufbau zum Beispiel ähnlich dem bei Halbleiter-
Bauelementen haben kann, und dessen Schichten verfahrenstech
nisch so strukturiert sind, dass das eigentlich schaltende mechanische
Element durch elektrostatische oder piezoelektrische
Kräfte, also Ladungsveränderung, betätigbar ist. Im Hinblick
auf die Kontaktgabe bzw. das Öffnen der Kontakte kann dieses
Silizium-Mikro-Relais also ähnlich der Art einer Blattfeder
funktion, eines Biegebalkens o. ä. arbeiten. Im US-Patent US-
5,638,946 ist ein solches Relais beispielhaft beschrieben.
Als Spannungsfühler-Einrichtung kann eine Spannungsfühler-
Diode, insbesondere eine Zener-Diode, ein Leistungsfühler oder
ein Temperaturfühler, beispielsweise ein temperaturveränderli
cher Widerstand, z. B. ein Thermistor, eingesetzt werden. Bei
einer bevorzugten Schaltungsauslegung ist dem elektronischen
Schalter (T1) mindestens ein Arbeitswiderstand (Rc) und der
Spannungsfühler-Diode (Dz) mindestens ein Widerstand (Rb) zuge
ordnet, und der Steueranschluss des elektronischen Schalters
(T1) steht mit dem Widerstand (Rb) und der Spannungsfühler-
Diode (Dz) in Wirkverbindung.
Ein gravierender Vorteil in der Flexibilität der Schaltungsaus
legung ist hierbei die galvanische Trennung beim Mikro-Relais
zwischen seinem Steuerkreis und den Anschlüssen des Lastkreises
sowie die hohe Eingangsimpedanz des Steuerkreises. Aufgrund
seiner Mikrostruktur kann dieses Mikro-Relais auch in einer in
tegrierten Ausführung mit der weiteren Elektronik realisiert
werden, wobei auch eine Baugruppe als SMD oder auch eine Reali
sierung in Art eines Chips denkbar ist.
Es besteht aber auch je nach Einsatzzweck die Möglichkeit, ex
terne Bauelemente zum Mikro-Relais vorzusehen oder die erfor
derlichen Bauelement direkt als Baugruppe mit dem Mikro-Relais
zu verwirklichen.
Sehr vorteilhaft ist beim Mikro-Relais auch die hohe Virbrati
onsfestigkeit, was die Fehlerwahrscheinlichkeit reduziert. Ganz
wesentlich jedoch ist bei der Wahl des Schalters als Mikro-
Relais die Tatsache, dass es sehr flexibel den entsprechenden
Anforderungen angepasst werden kann, das heißt bei einer vor
handenen Spannungs- bzw. Stromfühleinrichtung entsprechend den
Ausgangserfordernissen für die nachgeschalteten Verbraucher,
mit einem hohen Freiheitsgrad in der Schaltung plaziert werden
kann.
So ist das Mikro-Relais mit seinen Steueranschlüssen auch di
rekt über eine Kollektor-Emitter- oder Kollektor-Basis-Strecke
bzw. Drain-Source- oder Drain-Gate-Strecke eines Transistors
ansteuerbar. Die Integration eines Mikro-Relais in bestehende
Schaltungen kann bei der richtigen Bewertung der Eigenschaften
des Mikro-Relais üblicherweise relativ einfach erfolgen. Im
Vergleich zu einem als Schalter eingesetzten FET wird die Span
nung am Ausgang ohne zusätzliche Beschaltung zum Erreichen ei
ner Hysterese in einer Art Kippfunktion abgeschaltet. Mittels
einer Schutzschaltung mit Mikro-Relais als Schalter können da
her in hervorragender Weise Schaltungen gegen Überspannung und
Überlast, auch mit Selbsthaltung, realisiert werden.
Der ganz erhebliche Vorteil des Einsatzes einer entsprechenden
Mikro-Einrichtung bzw. eines Mikro-Relais als Schalter in einer
Schutzschaltung ist die erhebliche Vereinfachung beim Bauteil
aufwand zur Ansteuerung des Mikro-Relais. Diese Vereinfachung
kann in entsprechenden Fällen so weit führen, dass das Mikro-
Relais alleine, ohne weitere vorgeschaltete Bauelemente, die
Ansprechfunktion und Abschaltfunktion für den nachfolgenden
Verbraucher übernimmt.
Die Erfindung ermöglicht daher in vereinfachter Weise eine De
tektoreinrichtung für Überspannung und Überlast, die als Kern
zelle in der Schutzschaltung den Schalter des entsprechenden
Mikro-Relais betätigt. Diese Kernzelle kann mit Erweiterungs
zellen zur Einstellung bzw. Justierung von Parametern der Kern
zelle ausgestattet sein. Hierbei kann auch der Eigenschutz des
Mikro-Relais gegen Überspannung miteinbezogen sein. Ein derar
tiger Aufbau der Schützschaltung ermöglicht eine hohe Flexibi
lität im Hinblick auf die Auslegung mit Schalttransistoren vom
npn-Typ bzw. pnp-Typ oder als FET.
Je nach den Erfordernissen kann das Mikro-Relais als "Schlie
ßer" bzw. "Öffner" ausgelegt sein.
Insbesondere durch das sehr kurze Ansprechverhalten, den hohen
Eingangswiderstand und die hohe Schaltfrequenz ermöglicht das
Mikro-Relais sozusagen auch den Schutz einer einem Verbraucher
oder Messwertgeber vorgeschalteten Spannungs-Strom-
Begrenzungseinrichtung, die üblicherweise als Zener-Barriere
aufgebaut ist. Mit anderen Worten zeigt eine entsprechende
Schutzschaltung ein schnelleres Abtrennen als z. B. eine nachge
schaltete Zener-Barriere, so dass auch Baugruppen des Ex-
Bereiches abgesichert werden können.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand schematischer Beispiele
noch näher erläutert. Hierbei zeigt:
Fig. 1 zwei Varianten einer Kernzelle mit pnp- bzw.
npn-Transistor;
Fig. 2 eine Erweiterungszelle zum Ausbau der Grund
schaltung mit einer Kernzelle nach Fig. 1;
Fig. 3 das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen
Schutzschaltung mit Kernzellen in zwei Ausfüh
rungsformen und Erweiterungszellen, anhand de
rer die verschiedenen Varianten der Schutz
schaltung durch wahlweises Verwenden der ge
zeigten Elemente abgeleitet werden können;
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel der Schaltung mit einer
Kernzelle mit npn-Transistor und einem Mikro-
Relais MR1 als Schließer am Ausgang;
Fig. 5 eine weitere Ableitung aus Fig. 3 mit einem
npn-Transistor, wobei ein Steueranschluss des
Mikro-Relais auf die Basis des Transistors
statt seines Emitters wie in Fig. 3 geführt
ist;
Fig. 6 eine andere Ausführungsform der Schutzschaltung
mit einem Mikro-Relais als Öffner;
Fig. 7 eine weitere Variation der Kernzelle mit pnp-
Transistor und eine zum Eigenschutz des Mikro-
Relais MR1 vorgesehene parallel zum Mikro-
Relais liegende Z-Diode;
Fig. 8 eine weitere Ausführungsform der Schutzschal
tung, in der die Ausgangsspannung über einen
Widerstand Rh als Hysterese-Widerstand auf die
Basis des Transistors der Kernzelle zurückge
koppelt ist;
Fig. 9 die einfachste Ausführungsform der Schutzschal
tung mit einem Mikro-Relais, wie sie bei ent
sprechender Parameteranpassung möglich ist, und
Fig. 10 eine Schutzschaltung mit Mikro-Relais mit nach
geschalteter Spannungs-Strom-
Begrenzungseinrichtung und nachfolgender Last.
In Fig. 1 ist in zwei Varianten schematisch eine Spannungs-
Detektoreinrichtung 4 dargestellt. Die Spannungs-
Detektoreinrichtung 4, die auch Kernzelle 4 genannt wird, be
steht im Wesentlichen aus einer Parallelschaltung, in deren ei
nem Zweig ein Transistor T1 und ein dazu in Reihe liegender
Kollektorwiderstand Rc liegen. Im anderen Zweig ist eine Zener-
Diode Dz und ein Basiswiderstand Rb vorgesehen. Die Basis des
Transistors T1 ist auf den Verknüpfungspunkt 24 zwischen Zener-
Diode und Basiswiderstand Rb geführt.
Im linken dargestellten Fall ist der Transistor T1 ein bipola
rer pnp-Transistor. In der rechts dargestellten Variante ist
ein npn-Transistor T1' vorgesehen. Anstelle von bipolaren Tran
sistoren können auch FET's eingesetzt werden.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Erweiterungszelle für die in
Fig. 1 dargestellten Varianten einer Kernzelle. Die Erweite
rungszelle besteht im Beispiel aus einer Z-Diode Dz sowie einem
dazu in Reihe geschalteten Widerstand Rv.
In Fig. 3 ist schematisch eine erfindungsgemäße Schutzschal
tung in mehreren Varianten dargestellt. Die Schutzschaltung 1
weist eine Kernzelle 4 mit einem pnp-Transistor T1 sowie zwei
Erweiterungszellen 5, 6 mit Z-Dioden Dz+ bzw. Dz- und Wider
ständen Rv+ und Rv- auf. Die Kernzelle 4 ist über die Erweite
rungszellen 5, 6 mit einer positiven bzw. einer negativen Ver
sorgungsspannung 11 bzw. 12 verbunden.
Als schneller Schalter wird in einer ersten vorteilhaften Vari
ante der Schutzschaltung 1 ein Mikro-Relais MR1 als Schließer
vorgesehen. Dieses Mikro-Relais MR1 liegt einerseits mit seinem
einen Eingang 7 am Emitter des Transistors T1 und mit seinem
anderen Eingang 8 am Kollektor des Transistors T1. Der schalt
bare Ausgang 17 liegt am Eingangsanschluss 11 der Schutzschal
tung 1, während der andere Ausgang 18 des Mikro-Relais MR1 zur
zu schützenden Einrichtung L1, S führt. Die zu schützende Ein
richtung ist bei der ersten Variante von Fig. 3 beispielhaft
als Last L1 mit Spannungs- und Strombegrenzungseinrichtung als
Sicherungseinrichtung S dargestellt. Sowohl Last L1 als auch
die Sicherungseinrichtung S liegen mit ihrem jeweils anderen
Anschluss auf dem Anschluss 14 der Schutzschaltung.
Die in der Fig. 3 schematisch dargestellte Sicherungseinrich
tung S kann eine Zener-Barriere sein mit einer Sicherung im se
riellen Zweig zur Last L1, wie dies auch in der nachfolgenden
Fig. 10 dargestellt ist.
Im Standardfall werden die beiden Dioden Dz+, Dz- und einer der
beiden Widerstände Rv+, Rv- durch Brücken ersetzt, so dass der
erste Anschluss der Kernzelle 4 direkt oder über Rv+ mit 11, 13
verbunden ist. Der andere Anschluss der Kernzelle 4 führt dann
entweder direkt oder über Rv- auf die Leitung 12, 14.
In der Funktionsweise wird in der vorausgehend dargelegten Be
schaltung nach Fig. 3 die zu schützende Einrichtung bei einer
auftretenden Überspannung mit so geringer Verzögerung durch das
Mikro-Relais MR1 abgeschaltet, dass in der kurzen Phase des Ab
schaltens die noch auf die zu schützende Einrichtung übertrage
ne Energie nicht ausreicht, um Elemente der zu schützenden Ein
richtung S, L1 zu beschädigen.
Im Normalbetrieb ist der Transistor T1 nichtleitend bzw. ge
sperrt und der Schalter 21 des Mikro-Relais MR1 ist geschlos
sen. An den Eingangsanschlüssen 11, 12 liegt die Versorgungs
spannung bzw. Spannung für die zu schützende Einrichtung an, da
der Schalter 21 des Mikro-Relais MR1 geschlossen ist.
Würde daher eine Spannungsspitze an die Eingangsanschlüsse 11,
12 gelangen, so würde abhängig von der Spannung der Zener-Diode
Dz diese leitend werden und durch den Stromfluss im Knotenpunkt
24 das Durchschalten des Transistors T1 herbeiführen.
Aufgrund der an den Anschlüssen 7 und 8 des Mikro-Relais MR1
abgeschalteten Spannung würde daher der Schalter 21 öffnen, wo
mit ein flinkes Abschalten der zu schützenden Einrichtung S, L1
bei Überspannung erreicht wird. Die zu schützende Einrichtung
wird daher auf diese Weise vor einer Überspannung geschützt,
wobei auch das Ansprechen einer Sicherung bereits durch das
schnelle Öffnen des Mikro-Relais MR1 verhindert werden kann.
In der Fig. 3 ist weiterhin ein Ausbau der aus Kernzelle 4 und
Mikro-Relais MR1, MR2 bestehenden Grundschaltung mittels Erwei
terungszellen 5, 6 dargestellt.
Die Erweiterungszelle 5 besteht im Beispiel nach Fig. 3 aus ei
ner weiteren Zener-Diode Dz und einem in Serie dazu liegenden
Vorwiderstand Rv. Diese können auch einzeln oder in Kombination
als Erweiterungszelle, z. B. seriell zur Kernzelle 4 gegenüber
dem positiven Eingangsanschluss 11 und/oder als Erweiterungs
zelle 6 gegenüber dem anderen Eingangsanschluss 12 vorgesehen
sein.
Durch eine derartige Erweiterungszelle 5 bzw. 6 kann der Strom
begrenzt werden, der durch die Kernzelle 4 fließt. Es kann aber
auch sozusagen eine Justierung der Einsatzspannung der Kernzel
le 4 damit erreicht werden. In der Kernzelle 4 kann weiterhin
eine Z-Diode 26 vorgesehen sein, welche die Funktion eines Ein
gangsüberspannungsschutzes für das Mikro-Relais MR1 übernimmt
(siehe Fig. 7).
Bei der weiteren in Fig. 3 dargestellten Variante der Schutz
schaltung 1 wird gedanklich das Mikro-Relais MR2 als Öffner
vorgesehen.
Die flinke Abschaltfunktion im Falle einer Überspannung wird
durch das Mikro-Relais MR2 realisiert. Dieses Mikro-Relais MR2
liegt mit seinen Eingangsanschlüssen, 9, 10 parallel zum Kol
lektorwiderstand Rc der vorausgehend beschriebenen Kernzelle 4.
Das Mikro-Relais MR2 ist im vorliegenden Fall als "Öffner" mit
einem Schalter 22 ausgebildet, der im Normalbetrieb geschlossen
ist, da über den Widerstand Rc keine ausreichende Steuerspan
nung zur Verfügung steht.
Das Mikro-Relais MR2 liegt mit seinem Ausgangsanschluss 19 am
Eingangsanschluss 11 der Versorgungsspannung und mit seinem
weiteren Ausgangsanschluss 20 an der zu schützenden Einrichtung
L2, die am Anschluss 12 der Schutzschaltung 1 liegt.
Gelangt eine Überspannung an die Eingangsanschlüsse 11, 12, so
wird wieder, wie oben, die Z-Diode Dz in Abhängigkeit der an
liegenden Spannung leitend werden und durch den Stromfluss im
Knotenpunkt 24 das Durchschalten des Transistors T1 herbeifüh
ren. Aufgrund dessen würde im Kollektor-Emitter-Kreis von T1
ein Strom fließen, der einen Spannungsabfall an Rc verursacht.
Dieser Spannungsabfall am Kollektorwiderstand Rc, der an den
Anschlüssen 9, 10 des Mikro-Relais MR2 liegt, bewirkt ein Öff
nen des Schalters 22 und damit ein Abtrennen der zu schützenden
Einrichtung L2.
Aufgrund der äußerst kurzen Ansprechzeit bzw. Anzugsverzöge
rung, des hohen Eingangswiderstandes, der geringen Leistungsaufnahme,
der hohen Schaltfrequenz und der galvanischen Tren
nung von Steuer- und Lastkreis, eignet sich daher ein derarti
ges Mikro-Relais MR1 bzw. MR2 in hervorragender Weise als Si
cherungsschalter, insbesondere bei Überspannungen, zumal nach
dem Öffnen des Schalters eine galvanische Trennung an den An
schlüssen zur Last vorhanden ist.
Der Ansprechwert für eine zu detektierende Überspannung wird
von der Z-Diode festgelegt. Liegt jedoch die Ansprechspannung
des Mikro-Relais über der zur Verfügung stehenden Eingangsspan
nung an 11, 12, kann das Mikro-Relais ohne zusätzliche Maßnah
men nicht angesteuert werden.
Zum Erreichen sehr niedriger Ansprechpegel kann es daher zweck
mäßig sein, dem Mikro-Relais MR1 bzw. MR2 einen Spannungswand
ler vorzuschalten, der den niedrigen Pegel auf einen entspre
chenden Einsatzspannungspegel transformiert. Der Spannungswand
ler selbst kann hierbei in idealer Weise als interne Ladungs
pumpe im Mikro-Relais ausgebildet sein.
Wie die Varianten des Ausführungsbeispieles nach Fig. 3 zeigen,
kann je nach vorhandener Ausführung des Mikro-Relais als "Öff
ner" bzw. "Schließer", allein durch das passende Einfügen des
Mikro-Relais in die Schutzschaltung 1 ein Abtrennen erzielt
werden. Aufgrund des hohen Eingangswiderstandes muss das Mikro-
Relais nicht als Arbeitswiderstand berücksichtigt werden, son
dern kann im Wesentlichen parallel zu vorhandenen Bauelementen
der Kernzelle 4 an nahezu jeder geeigneten Stelle als Schalt
element hinzugefügt werden.
Da die Kernzelle 4 nach der Fig. 3 zusammen mit den Erweite
rungszellen 5, 6 verschieden variiert werden kann, sind in den
nachfolgenden Fig. 4 bis 8 einige Ausführungsbeispiele zu
sammen mit der entsprechenden Anschlusslage des Mikro-Relais
MR1 bzw. MR2 dargestellt.
In Fig. 4 besteht die Kernzelle 4 aus der Zener-Diode Dz in Se
rie zum Basiswiderstand Rb. Im parallel liegenden Zweig ist in
Fig. 4 ein npn-Transistor T1' und ein Kollektorwiderstand Rc
vorgesehen. Als Erweiterungszelle 5 ist ein Vorwiderstand Rv
gegenüber dem Eingangsanschluss 11 vorhanden.
Das Mikro-Relais MR1, das im Beispiel nach Fig. 4 ein "Schlie
ßer" ist, liegt mit seinem Anschluss 7 am Kollektor des Tran
sistors TZ' und mit seinem anderen Anschluss 8 am Eingangsan
schluss 12 bzw. am Anschluss 14. Der Ausgang 17 des Mikro-
Relais MR1 liegt am Anschluss 11. Der andere Ausgang 18 ist für
den Anschluss einer zu schützenden Einrichtung L1, gegebenen
falls zusammen mit einer Sicherungseinrichtung S vorgesehen,
die mit ihren anderen Anschlüssen am Ausgang 14 liegen würden.
Im Normalfall ist das Mikro-Relais MR1 geschlossen, so dass die
entsprechende Versorgungsspannung an den Anschlüssen 18, 14 zur
zu schützenden Einrichtung liegt. Gelangt eine Überspannung auf
die Anschlüsse 11, 12, so schaltet der Transistor T1' durch.
Das Mikro-Relais MR1 öffnet und schaltet damit die entsprechen
de zu schützende Einrichtung bzw. die vorgeschaltete Siche
rungseinrichtung S1 (Fig. 1) in kürzester Zeit ab, so dass eine
Beschädigung der an den Anschlüssen 18, 14 liegenden Verbrau
cher vermieden wird.
Es ist auch eine Ausführungsform denkbar, bei der die zu schüt
zende Einrichtung L1, S1 mit ihrem einen Anschluss am Anschluss
11 liegt und mit ihrem anderen Anschluss mit dem Ausgang 17 des
Mikro-Relais MR1 verbunden ist. Der Anschluss 18 des Mikro-
Relais MR1 wäre dann mit der Leitung 12, 14 verbunden.
Ein weiteres vorteilhaftes Beispiel ist in Fig. 5 dargestellt.
Die Kernzelle besteht aus der Zener-Diode Dz und dem in Reihe
liegenden Basiswiderstand Rb, dem ein Vorwiderstand Rv als Er
weiterungszelle 6 gegenüber dem Eingangsanschluss 12 nachge
schaltet ist.
Der zweite Zweig der Kernzelle 4 weist einen npn-Transistor T1'
auf, dessen Kollektor über den Kollektorwiderstand Rc am Ein
gang 11 liegt. Der Emitter des Transistors T1' liegt am Verbindungspunkt
zu dem Basiswiderstand Rb und dem Vorwiderstand Rv.
Die Basis liegt am Knotenpunkt zwischen der Zener-Diode Dz und
dem Widerstand Rb. Das als "Schließer" ausgebildete Mikro-
Relais MR1 liegt mit seinem Anschluss 7 am Kollektor und mit
seinem Anschluss 8 an der Basis des Transistors T1'. Der Aus
gangsanschluss 17 liegt auf dem Eingang 11. Der andere Aus
gangsanschluss 18 dient als Anschlusspunkt für die zu schützen
de Einrichtung, die mit ihrem weiteren Anschluss am Ausgang 14
liegt.
In vergleichbarer Weise besteht der Schutz gegen eine Überspan
nung darin, dass beim Auftreten einer solchen das Mikro-Relais
MR1 öffnet und dadurch die nachfolgende Last abschaltet.
In Fig. 6 ist die Schutzschaltung mit einem Mikro-Relais MR2
als "Öffner" dargestellt. Die Kernzelle 4 besteht aus einer Ze
ner-Diode Dz und einem Basiswiderstand Rb in einem Zweig. Im
anderen Zweig ist ein npn-Transistor T1' mit einem Kollektorwi
derstand Rc vorgesehen. Diese Kernzelle 4 liegt über einem Vor
widerstand Rv am Eingangsanschluss 11. Der Basiswiederstand Rb
und der Emitter des Transistors T1' sind auf den Eingangsan
schluss 12 bzw. den Ausgang 14 gelegt.
Der Anschluss 9 des Mikro-Relais MR2 liegt am Kollektorwider
stand Rc bzw. dem Vorwiderstand Rv. Der andere Anschluss 10
liegt am Kollektor. Der erste Ausgang 19 des Mikro-Relais MR2
liegt am Eingangsanschluss 11. Der zweite Ausgang 20 des Mikro-
Relais MR2 dient als Anschlusspunkt für einen Verbraucher, der
mit seinem anderen Anschluss am Ausgang 14 liegen würde. Im
Falle des Auftretens einer Überspannung an den Eingangsan
schlüssen 11, 12 fließt über die Zener-Diode Dz ein Strom an
die Basis des Transistors T1', der durchschaltet, so dass das
am Kollektorwiderstand Rc abfallende Potenzial auf die An
schlüsse 9, 10 des Mikro-Relais MR2 gelangt, das unverzüglich
öffnet und damit den an den Anschlussklemmen 20, 14 liegenden
Verbraucher abtrennt und schützt.
Im Beispiel nach Fig. 7 ist eine weitere Beschaltungsmöglich
keit mit einem als "Schließer" dargestellen Mikro-Relais MR1
gezeigt. Die Kernzelle 4 ist geringfügig modifiziert ausgelegt,
wobei im linken parallelen Zweig ein Baswiswiderstand Rb in Se
rie zu einer Zener-Diode Dz liegt.
Nachgeschaltet zu dieser Zener-Diode Dz ist ein Vorwiderstand
Rv im Sinne einer Erweiterungszelle 6 gegenüber dem Eingangsan
schluss 12 mit negativem Potenzial. Im rechten Zweig liegt ein
pnp-Transistor T1 mit seinem Emitter am Eingangsanschluss 11
und mit seinem Kollektor über einen Kollektorwiderstand Rc am
Eingang 12 bzw. am Ausgangsanschluss 14.
Das Mikro-Relais MR1 liegt mit einem Anschluss 7 am Eingangsan
schluss 11 und mit seinem anderen Anschluss 8 am Kollektor des
Transistors T1. Der Ausgang 17 des Mikro-Relais MR1 liegt eben
falls am Eingangsanschluss 11 der Versorgungsspannung, während
der andere Anschluss 18 zu einem nicht dargestellten Verbrau
cher führt, der mit seinem anderen Anschluss an der Ausgangs
klemme 14 liegen würde. Zum Eigenschutz des Mikro-Relais MR1
gegen eine zu hohe Steuerspannung ist parallel zum Mikro-Relais
MR1 bzw. zur Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors T1 eine
Zener-Diode 26 mit ihrer Anode am Kollektor bzw. dem Anschluss
8 des Mikro-Relais MR1 und mit ihrer Kathode am Eingangsan
schluss 11 vorgesehen. Mit dieser Beschaltung wird somit einer
seits ein angeschlossener Verbraucher bzw. eine Sicherungsein
richtung durch ein Öffnen des Mikro-Relais MR1 bei Überspannung
geschützt. Gleichzeitig würde bei zu hoher Spannung auch das
Mikro-Relais MR1 durch die Zener-Diode 26 geschützt, da diese
in einem derartigen Fall die Steuerspannung begrenzen würde.
Eine Schaltungsauslegung mit einer Rückkopplung des am Ausgang
18 des Mikro-Relais MR1 liegenden Potenzials auf die Basis bzw.
den Knotenpunkt 24 des Transistors T1 ist in Fig. 8 darge
stellt. Die Kernzelle 4 mit der Erweiterungszelle 6 entspricht
dabei der Ausführungsform nach Fig. 3. Der Ausgang 18 des als
"Schließer" ausgebildeten Mikro-Relais MR1 ist im Beispiel nach
Fig. 8 über einen Hysterese-Widerstand Rh auf den Knotenpunkt
24 zurückgekoppelt. Mittels dieser Rückkopplung des am Ausgang
18 anliegenden Potenzials, das auch dem Verbraucher zuführt
wird, erreicht man ein stabiles Abschalten des Mikro-Relais MR1
bis hin zur Selbsthaltung. Die Hysteresefunktion ist jedoch nur
bei angeschlossenem Verbraucher mit vorgeschalteter Z-Barriere
als Spannungs- und Strombegrenzungseinrichtung gegeben.
Aufgrund des Aufbaus und des Schaltverhaltens des Mikro-Relais
bietet sich hierbei der Vorteil, dass im Falle der Auslegung
als "Öffner", wie es in Fig. 9 dargestellt ist, das Mikro-
Relais MR2 als Schutzschaltung ohne weiteren Bauteileaufwand
eingesetzt werden kann. Voraussetzung ist hierbei jedoch, dass
die an den Anschlüssen 9 und 10 auftretende Einsatzspannung
bzw. Überspannung, vor der der nachfolgende Verbraucher an den
Klemmen 20, 14 geschützt werden soll, der Einsatzspannung des
Mikro-Relais MR2 entspricht. Im Beispiel nach Fig. 9 liegt der
Anschluss 9 und der Ausgangsanschluss 19 des Mikro-Relais MR2
auf dem Eingangsanschluss 11. Der Ausgang 10 liegt am Eingangs
anschluss 12 bzw. am Ausgangsanschluss 14.
Ein zu schützender Verbraucher bzw. eine Sicherungseinrichtung
S entsprechend Fig. 3 würde dementsprechend zwischen den Klem
men 20, 14 angeschlossen sein. Gelangt im Beispiel nach Fig. 9
eine Überspannung an das Mikro-Relais MR2, so trennt das Mikro-
Relais mit äußerst kurzer Schaltzeit über seinen Schalter die
Anschlüsse 19, 20 und schützt dementsprechend den nachfolgenden
Verbraucher vor der Überspannung.
Aufgrund des Aufbaus des Mikro-Relais auf der Basis von Halb
leitermaterialien auch in integrierter Form, ist es auch mög
lich, die Kernzelle 4 und die Erweiterungszellen 5, 6 in der
Art eines Halbleiter-Chips in das Mikro-Relais selbst zu integ
rieren. Auf diese Weise ist es möglich die Schutzschaltung in
Form eines einzigen Bauelementes bzw. eines Chips in der ent
sprechenden Schaltung vorzusehen. Erfindungsgemäß kann außerdem
ein Vierpol-Modul vorgesehen sein, bei dem das Mikro-Relais mit
seinen Steuereingängen entweder mit dem Signalausgang, zum Bei
spiel dem Ausgangssignal einer Schaltstufe, und der positiven
Bezugsspannung oder mit dem Signalausgang und der negativen Be
zugsspannung verbunden ist. Auf diese Weise wird ohne Bauteile
aufwand die Wirkungsrichtung wählbar.
In Fig. 10 ist in detaillierterer Form der Aufbau einer Schutz
schaltung zum Schutz der nicht auswechselbaren Sicherung F1 der
stilisierten Z-Barriere, wie sie vorausgehend anhand einer
Kernzelle und Erweiterungszellen in der Beschaltung mit einem
Mikro-Relais dargelegt worden ist, dargestellt. Der Aufbau mit
einer nachfolgenden Sicherheitseinrichtung S, die als Zener-
Barriere dargestellt ist, und dem nachfolgenden Verbraucher L1
entspricht im Wesentlichen der älteren Anmeldung WO 00/62394
der Anmelderin, bei der jedoch herkömmliche Schaltelemen
te verwendet werden.
Die in Fig. 10 gezeigte Schutzschaltung zwischen den Anschluss
klemmen 11, 12 und 18, 14, entspricht hierbei im Wesentlichen
der Ausführungsform nach der Fig. 8. Zwischen dem Eingangsan
schluss 11 und dem Eingangsanschluss 12 liegt in Reihe ein Wi
derstand R2, dem eine Zener-Diode D1 nachgeschaltet ist, sowie
ein weiterer Widerstand R5. Ein bipolarer Transistor Q2 liegt
mit seinem Emitter am Eingang 11 und mit seinem Kollektor über
einen Widerstand R4 und einen Widerstand R5 am Eingangsan
schluss 12.
Die Basis des Transistors Q2 ist über einen Rückkoppelwider
stand R3 auf die Klemme 18 gelegt. Die Basis liegt gleichzeitig
am Potenzial zwischen Widerstand R2 und der Kathode der Zener-
Diode D1.
Die zu schützende Einrichtung besteht hier aus dem Verbraucher
L1 und/oder einer als Z-Barriere ausgebildeten, vorgeschalteten
Sicherheitseinrichtung S. Zum Schutz von Verbraucher L1 und Z-
Barriere S ist zwischen den Klemmen 11, 18 der Schalter 21 ei
nes Mikro-Relais MR1 vorgesehen. Das Mikro-Relais MR1 liegt mit
einem Eingangsausschuss 7 am Eingang 11 und mit seinem anderen
Eingang 8 am Kollektor des Transistors Q2 und dem Widerstand
R4. Im Normalbetrieb ist bei anliegender üblicher Versorgungsspannung
der Schalter 21 des Mikro-Relais MR1 geschlossen, so
dass diese Spannung auf die nachfolgende Sicherheitseinrichtung
S gegeben wird.
Die als Z-Barriere ausgebildete Sicherheitseinrichtung 5 ist in
Fig. 10 nur schematisch dargestellt. Insbesondere soll die ge
zeigte Schaltung keine genehmigungsfähige Z-Barriere darstel
len. Die Sicherheitseinrichtung S weist im vorliegenden Fall im
seriellen Zweig zwischen den Anschlusspunkten 18, 25 einen Wi
derstand R7 mit einer nachfolgenden Sicherung F1, die als
Schmelzsicherung ausgelegt ist, und einen weiteren Widerstand
R6 auf. Am Knotenpunkt 27 zwischen der Sicherung F1 und Wider
stand R6 liegt die Kathode einer Zener-Diode D3, die mit ihrer
Anode auf dem Anschluss 12 bzw. 14 liegt. Aus sicherheitstech
nischen Gründen können auch mehrere Z-Dioden in einer Z-
Barriere zusammengeschaltet werden.
Die Sicherheitseinrichtung S mit den Eingangsanschlüssen 18 und
14 und den Ausgangsanschlüssen 25 und 14 hat im dargestellten
Beispiel nach Fig. 10 die Funktion, einen an den Anschlüssen
25, 14 liegenden Verbraucher 231 einerseits vor einer Überspan
nung und andererseits vor einem zu hohen Stromfluss zu schüt
zen.
Die Zener-Diode D3 zwischen den Klemmen 27 und 14 ist so ausge
legt, dass bei Auftreten einer Überspannung die Anschlusspunkte
27, 14 sozusagen auf die Zener-Spannung begrenzt werden. Im
Falle eines zu hohen Stromflusses zwischen den Punkten 18 und
25 wäre ein Abschalten bzw. ein Unterbrechen durch die Siche
rung F1, als Schmelzsicherung, gegeben.
Da die Schmelzsicherung F1 der Z-Barriere, insbesondere wenn
diese im Ex-Bereich angeordnet ist, nicht ausgewechselt werden
darf, sondern nach Ansprechen von F1 vielmehr die gesamte Z-
Barriere ausgetauscht werden muss, soll ein Ansprechen von F1
möglichst vermieden werden. Zu diesem Zweck ist im Beispiel
nach der Fig. 10 auf der Basis der vorausgehenden Anordnungen
nach den Fig. 1 bis 9, eine vorgeschaltete Schutzschaltung
vorhanden. Die Funktion dieser vorgeschalteten Schutzschaltung
ist, insbesondere bei Überspannung aber auch bei einem zu hohen
Strom infolge einer Überspannung, ein schnelleres Abschalten
der anliegenden Spannung zu ermöglichen, so dass die nachfol
gende Sicherungseinrichtung S überhaupt nicht ansprechen muss
und daher deren Bauelemente ohne jegliche Beeinträchtigung und
damit zur weiteren Sicherheit vorhanden bleiben.
Die Schutzschaltung nach Fig. 10 zwischen den Anschlusspunkten,
11, 12 und 18, 14 führt daher bei der Überspannung folgende
Funktion aus. Im Normalbetrieb ist der Schalter 21 des Mikro-
Relais MR1 zwischen den Punkten 17, 18 geschlossen. Der Tran
sistor Q2 ist gesperrt, so dass an den Anschlüssen 7, 8 des
Mikro-Relais MR1 Steuerspannung anliegt und der Schalter 21 ge
schlossen ist.
Gelangt nun eine Überspannung an die Anschlüsse 11, 12, so er
folgt ein Stromfluss über die Zener-Diode D1 und die seriell
dazu liegenden Widerstände R5 und R2. Es gelangt somit ein
Spannungspotenzial an die Basis des Transistors Q2, das diesen
Transistor Q2 durchsteuert. Die an den Anschlüssen 7, 8 des
Mikro-Relais MR1 liegende Ansteuerspannung wird abgeschaltet,
so dass der Schalter 21 geöffnet wird und damit die Abschaltung
der nachfolgenden Sicherungseinrichtung S und der Last L1 be
wirkt wird. Außerdem ist durch die Schaltung auch die an den
Eingangsanschlüssen 7, 8 des Mikro-Relais MR1 anliegende Span
nung begrenzt, so dass das Mikro-Relais vor Überspannung ge
schützt ist.
Die vorgeschaltete Schutzschaltung mit Mikro-Relais ermöglicht
daher einerseits in vorteilhafter Weise den Schutz der nachfol
genden Verbraucher, der Sicherheitseinrichtung S und der Last
L1 vor Überspannung und zu hohen Strömen. Andererseits wird die
Abschaltung durch konkrete galvanische Trennung verbessert und
die Vielzahl der Auslegung der vorgeschalteten Schutzschaltung,
wie es auch in den vorausgegangenen Fig. 1 bis 9 gezeigt
ist, wird erheblich erweitert.
Claims (18)
1. Schutzschaltung (1) zur Spannungsbegrenzung für eine zu
schützende Einrichtung mit:
je einem Eingangs- (11) und einem Ausgangsanschluss (18, 20),
einer gemeinsamen Leitung (12, 14) und
einer zwischen Eingangsanschluss (11) und gemeinsamer Lei tung (12, 14) geschalteten Spannungs-Detektoreinrichtung (4),
wobei die zu schützende Einrichtung in einem Ausgangskreis der Schutzschaltung vorgesehen ist und mittels einer steuer baren Schalteinrichtung abtrennbar ist, die seriell zwischen dem Eingangsanschluss (11) und dem Ausgangsanschluss (18, 20) vorgesehen ist, und
wobei die Spannungs-Detektoreinrichtung in Wirkverbindung mit der steuerbaren Schalteinrichtung steht,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schalteinrichtung ein mikro-mechanisches Bauteil ist, welches
einen Steuerkreis mit einem hohen Eingangswiderstand und einen vom Steuerkreis galvanisch getrennten Ausgangskreis aufweist, der über den Steuerkreis schaltbar ist,
wobei der Ausgangskreis in geöffnetem Schaltzustand eine galvanische Trennung seiner Ausgangsanschlüsse (17, 18, 19, 20) aufweist.
je einem Eingangs- (11) und einem Ausgangsanschluss (18, 20),
einer gemeinsamen Leitung (12, 14) und
einer zwischen Eingangsanschluss (11) und gemeinsamer Lei tung (12, 14) geschalteten Spannungs-Detektoreinrichtung (4),
wobei die zu schützende Einrichtung in einem Ausgangskreis der Schutzschaltung vorgesehen ist und mittels einer steuer baren Schalteinrichtung abtrennbar ist, die seriell zwischen dem Eingangsanschluss (11) und dem Ausgangsanschluss (18, 20) vorgesehen ist, und
wobei die Spannungs-Detektoreinrichtung in Wirkverbindung mit der steuerbaren Schalteinrichtung steht,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schalteinrichtung ein mikro-mechanisches Bauteil ist, welches
einen Steuerkreis mit einem hohen Eingangswiderstand und einen vom Steuerkreis galvanisch getrennten Ausgangskreis aufweist, der über den Steuerkreis schaltbar ist,
wobei der Ausgangskreis in geöffnetem Schaltzustand eine galvanische Trennung seiner Ausgangsanschlüsse (17, 18, 19, 20) aufweist.
2. Schutzschaltung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Spannungs-Detektoreinrichtung (4) einen elektroni schen Schalter (T1) und eine Spannungsfühler-Einrichtung (Dz) aufweist,
wobei der Steueranschluss des elektronischen Schalter (T1) mit der Spannungsfühler-Einrichtung (Dz) in elektrischer Wirkverbindung und
der Steuerkreis des mikro-mechanischen Bauteils (MR1; MR2) mit dem elektronischen Schalter (T1) in elektrischer Wirk verbindung steht.
dass die Spannungs-Detektoreinrichtung (4) einen elektroni schen Schalter (T1) und eine Spannungsfühler-Einrichtung (Dz) aufweist,
wobei der Steueranschluss des elektronischen Schalter (T1) mit der Spannungsfühler-Einrichtung (Dz) in elektrischer Wirkverbindung und
der Steuerkreis des mikro-mechanischen Bauteils (MR1; MR2) mit dem elektronischen Schalter (T1) in elektrischer Wirk verbindung steht.
3. Schutzschaltung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Spannungsfühler-Einrichtung (Dz) eine Spannungsfüh
ler-Diode (Dz), insbesondere eine Zener-Diode, und der elek
tronische Schalter ein Transistor (T1) ist.
4. Schutzschaltung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Steuerkreis des mikro-mechanischen Bauteils (MR1)
parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke bzw. parallel zur
Source-Drain-Strecke des Transistors (T1) angeordnet ist.
5. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem steuerbaren Schalter (T1) mindestens ein Arbeitswi derstand (Rc) und der Spannungsfühler-Diode (Dz) mindestens ein Widerstand (Rb) zugeordnet ist und
dass der Steueranschluss des steuerbaren Schalters (T1) mit dem Widerstand (Rb) und der Spannungsfühler-Diode (Dz) in Wirkverbindung steht.
dass dem steuerbaren Schalter (T1) mindestens ein Arbeitswi derstand (Rc) und der Spannungsfühler-Diode (Dz) mindestens ein Widerstand (Rb) zugeordnet ist und
dass der Steueranschluss des steuerbaren Schalters (T1) mit dem Widerstand (Rb) und der Spannungsfühler-Diode (Dz) in Wirkverbindung steht.
6. Schutzschaltung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Steuerkreis des mikro-mechanischen Bauteils (MR2)
parallel zum Arbeitswiderstand (Rc) liegt.
7. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Steuerkreis des mikro-mechanischen Bauteils (MR1)
mit der Basis bzw. dem Gate sowie mit dem Kollektor bzw. dem
Drain des Transistors (T1) verbunden ist.
8. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Spannungs-Detektoreinrichtung als Kernzelle (4)
vorgesehen ist und eine erste Einstell-Einrichtung (5) zwi
schen der Kernzelle (4) und dem positiven Anschluss (11) der
Versorgungsspannung und/oder eine zweite Einstell-
Einrichtung (6) zwischen der Kernzelle (4) und dem negativen
Anschluss (12) der Versorgungsspannung vorgesehen ist.
9. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet
dass die Einstell-Einrichtung (5; 6) mindestens einen Vorwi
derstand (Rv) oder eine Serienschaltung aus einem Vorwider
stand (Rv) und einer Zener-Diode (Dz) aufweist.
10. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das mikro-mechanische Bauteils als Mikro-Relais (MR)
mit Schließer-Funktion ausgebildet ist.
11. Schutzschaltung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Steuerkreis (7, 8) eines als Schließer ausgebilde
ten Mikro-Relais (MR1) an der Emitter-Kollektor-Strecke des
Transistors (T1) liegt.
12. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das mikro-mechanische Bauteil als Mikro-Relais (MR) mit
Öffner-Funktion ausgebildet ist.
13. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Mikro-Relais (MR1) mit einem Ausgangsanschluss (17)
direkt oder indirekt am positiven oder negativen Versor
gungsspannungsanschluss (11; 12) und mit dem anderen An
schluss (18) direkt oder indirekt an der zu schützenden Ein
richtung liegt.
14. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Mikro-Relais (MR1) die an seinen Eingangsanschlüs
sen (9, 10) anliegende Spannung detektiert und dass bei auf
tretender Überspannung das Mikro-Relais (MR1) seinen Schalt
zustand abrupt ändert.
15. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Mikro-Relais (MR1) zur Spannungs- und/oder Strombe
grenzung elektrische Bauelemente (4, 5, 6, 16) vorgeschaltet
oder parallelgeschaltet sind oder
dass diese elektrischen Bauelemente im Mikro-Relais (MR1)
integriert sind.
16. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zu schützende Einrichtung ein Verbraucher (L1) mit
vorgeschalteter Spannungs- und Strombegrenzungseinrichtung
(S) ist.
17. Schutzschaltung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass die dem Verbraucher (L1) vorgeschaltete Spannungs- und
Strombegrenzungseinrichtung (S) eine Zener-Barriere (D3)
ist.
18. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Spannungsfühlereinrichtung (Dz) als Leistungsfühler
oder als Temperaturfühler ausgelegt ist.
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10047114A DE10047114C1 (de) | 2000-09-22 | 2000-09-22 | Schutzschaltung |
AT01976241T ATE300112T1 (de) | 2000-09-22 | 2001-09-19 | Schutzschaltung |
DE50106810T DE50106810D1 (de) | 2000-09-22 | 2001-09-19 | Schutzschaltung |
US10/258,604 US7061738B2 (en) | 2000-09-22 | 2001-09-19 | Protective circuit |
ES01976241T ES2243561T3 (es) | 2000-09-22 | 2001-09-19 | Circuito de proteccion. |
EP01976241A EP1319265B1 (de) | 2000-09-22 | 2001-09-19 | Schutzschaltung |
AU2001295574A AU2001295574A1 (en) | 2000-09-22 | 2001-09-19 | Protective circuit |
PCT/EP2001/010842 WO2002027888A1 (de) | 2000-09-22 | 2001-09-19 | Schutzschaltung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10047114A DE10047114C1 (de) | 2000-09-22 | 2000-09-22 | Schutzschaltung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10047114C1 true DE10047114C1 (de) | 2002-05-23 |
Family
ID=7657315
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10047114A Revoked DE10047114C1 (de) | 2000-09-22 | 2000-09-22 | Schutzschaltung |
DE50106810T Expired - Lifetime DE50106810D1 (de) | 2000-09-22 | 2001-09-19 | Schutzschaltung |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE50106810T Expired - Lifetime DE50106810D1 (de) | 2000-09-22 | 2001-09-19 | Schutzschaltung |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7061738B2 (de) |
EP (1) | EP1319265B1 (de) |
AT (1) | ATE300112T1 (de) |
AU (1) | AU2001295574A1 (de) |
DE (2) | DE10047114C1 (de) |
ES (1) | ES2243561T3 (de) |
WO (1) | WO2002027888A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7327052B2 (en) | 2004-08-04 | 2008-02-05 | Weidmüller Interface GmbH & Co. KG | Modular connecting system for protecting an electrical load in a bus system |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060056118A1 (en) * | 2004-09-14 | 2006-03-16 | Kh Controls, Inc. | Limiting energy in wiring faults |
JP4429987B2 (ja) * | 2005-07-29 | 2010-03-10 | 株式会社ジェイテクト | 安全plc |
US7903382B2 (en) * | 2007-06-19 | 2011-03-08 | General Electric Company | MEMS micro-switch array based on current limiting enabled circuit interrupting apparatus |
US7663377B2 (en) * | 2007-08-03 | 2010-02-16 | Pepperl +Fuchs, Inc. | System and method for high resolution sensing of capacitance or other reactive impedance change in a large dynamic range |
US10145938B2 (en) | 2014-04-26 | 2018-12-04 | Infineon Technologies Ag | Power sensor for integrated circuits |
US9667357B2 (en) * | 2014-04-26 | 2017-05-30 | Infineon Technologies Ag | Millimeter-wave transmitter on a chip, method of calibration thereof and millimeter-wave power sensor on a chip |
CN109185540A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-01-11 | 宁波威森搏乐机械制造有限公司 | 一种操作方便的耐腐蚀电磁球阀 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3622268C1 (de) * | 1986-07-03 | 1988-02-11 | Stahl R Schaltgeraete Gmbh | Sicherheitsbarriere |
DE3804250C1 (en) * | 1988-02-11 | 1989-07-27 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen, De | Circuit arrangement for a current limiter |
EP0359912A2 (de) * | 1988-09-21 | 1990-03-28 | R. Stahl Schaltgeräte GmbH | Explosionsgeschützte elektrische Sicherheitsbarriere |
DE4100634A1 (de) * | 1991-01-11 | 1992-07-16 | Adaptronic Ag | Pruefvorrichtung |
EP0310280B1 (de) * | 1987-09-26 | 1994-11-09 | Measurement Technology Limited | Elektrische Sicherheitsbarrieren |
DE29613790U1 (de) * | 1996-08-09 | 1996-09-26 | Festo Kg | Mikroschalter |
US5638946A (en) * | 1996-01-11 | 1997-06-17 | Northeastern University | Micromechanical switch with insulated switch contact |
WO2000062394A1 (de) * | 1999-03-31 | 2000-10-19 | Pepperl + Fuchs Gmbh | Sicherheitsbarriere zum begrenzen von strom und spannung |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3657603A (en) * | 1970-07-24 | 1972-04-18 | William M Adams | Relay control responsive to overvoltage and undervoltage |
DE2638177C2 (de) * | 1976-08-25 | 1985-10-24 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Schutzvorrichtung gegen Spannungsumpolung und Überspannungen für eine Halbleiterschaltung |
US4658154A (en) * | 1985-12-20 | 1987-04-14 | General Electric Company | Piezoelectric relay switching circuit |
US5179488A (en) | 1990-07-26 | 1993-01-12 | Rosemount Inc. | Process control instrument with loop overcurrent circuit |
GB9417235D0 (en) * | 1994-08-26 | 1994-10-19 | Measurement Tech Ltd | Electrical safety barriers |
US6054659A (en) * | 1998-03-09 | 2000-04-25 | General Motors Corporation | Integrated electrostatically-actuated micromachined all-metal micro-relays |
DE19850397A1 (de) * | 1998-11-02 | 2000-05-11 | Abb Research Ltd | Elektrische Fehlerstromschutz-Schalteinrichtung |
US6201680B1 (en) * | 1999-02-02 | 2001-03-13 | Aram Armen Tokatian | Adjustable high-speed audio transducer protection circuit |
-
2000
- 2000-09-22 DE DE10047114A patent/DE10047114C1/de not_active Revoked
-
2001
- 2001-09-19 AT AT01976241T patent/ATE300112T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-09-19 AU AU2001295574A patent/AU2001295574A1/en not_active Abandoned
- 2001-09-19 ES ES01976241T patent/ES2243561T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2001-09-19 EP EP01976241A patent/EP1319265B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-09-19 DE DE50106810T patent/DE50106810D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-09-19 US US10/258,604 patent/US7061738B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-09-19 WO PCT/EP2001/010842 patent/WO2002027888A1/de active IP Right Grant
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3622268C1 (de) * | 1986-07-03 | 1988-02-11 | Stahl R Schaltgeraete Gmbh | Sicherheitsbarriere |
EP0310280B1 (de) * | 1987-09-26 | 1994-11-09 | Measurement Technology Limited | Elektrische Sicherheitsbarrieren |
DE3804250C1 (en) * | 1988-02-11 | 1989-07-27 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen, De | Circuit arrangement for a current limiter |
EP0359912A2 (de) * | 1988-09-21 | 1990-03-28 | R. Stahl Schaltgeräte GmbH | Explosionsgeschützte elektrische Sicherheitsbarriere |
DE4100634A1 (de) * | 1991-01-11 | 1992-07-16 | Adaptronic Ag | Pruefvorrichtung |
US5638946A (en) * | 1996-01-11 | 1997-06-17 | Northeastern University | Micromechanical switch with insulated switch contact |
DE29613790U1 (de) * | 1996-08-09 | 1996-09-26 | Festo Kg | Mikroschalter |
WO2000062394A1 (de) * | 1999-03-31 | 2000-10-19 | Pepperl + Fuchs Gmbh | Sicherheitsbarriere zum begrenzen von strom und spannung |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7327052B2 (en) | 2004-08-04 | 2008-02-05 | Weidmüller Interface GmbH & Co. KG | Modular connecting system for protecting an electrical load in a bus system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1319265A1 (de) | 2003-06-18 |
ATE300112T1 (de) | 2005-08-15 |
AU2001295574A1 (en) | 2002-04-08 |
US20030151869A1 (en) | 2003-08-14 |
WO2002027888A1 (de) | 2002-04-04 |
DE50106810D1 (de) | 2005-08-25 |
ES2243561T3 (es) | 2005-12-01 |
US7061738B2 (en) | 2006-06-13 |
EP1319265B1 (de) | 2005-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102017109378B4 (de) | Elektronische Sicherung für eine, an ein Niedervolt-Gleichspannungsnetz anschließbare Last zum Schutz vor transienten und temporären Überspannungen | |
DE102016114740B3 (de) | Elektronische Sicherung für eine elektrische Last in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs | |
DE3500039A1 (de) | Gegen stromueberlast geschuetztes festkoerperrelais | |
EP0620957B1 (de) | Schaltung zum schutz eines mosfet-leistungstransistors | |
DE10047114C1 (de) | Schutzschaltung | |
DE112017006826B4 (de) | Lichtbogenlöscheinrichtung für Gleichstromschalter | |
DE3735511C2 (de) | Spannungsstoßschutzschaltkreis | |
EP3711162A1 (de) | Schutz eines in einem schaltbetrieb betriebenen feldeffekttransistors vor einem überlaststrom | |
EP2891168B1 (de) | Schaltungsanordnung zum ansteuern eines bistabilen relais | |
DE19626630C1 (de) | Vorrichtung zum Schalten eines induktiven Verbrauchers | |
DE10355509A1 (de) | Schaltung und Verfahren zum verzögerten Einschalten einer elektrischen Last | |
WO2009030691A1 (de) | Schaltungsanordnung zum schalten einer induktiven last | |
EP3501074A1 (de) | Überspannungsschutz | |
DE102014002058A1 (de) | Überstromschutzvorrichtung | |
EP4254797A2 (de) | Vorrichtung und verfahren zur verhinderung eines substratstroms in einem ic-halbleitersubstrat | |
DE102015015466A1 (de) | Elektronische Sicherungseinrichtung | |
DE3015831A1 (de) | Schaltung fuer einen elektronischen schalter fuer hohe laststroeme, insbesondere fuer den lampenkreis von kraftfahrzeugen | |
DE69626289T2 (de) | Stromsteuerungsschnitstellenschaltung | |
DE102020206250B3 (de) | Überspannungsschutz | |
DE4116948C2 (de) | Relaisschaltung | |
DE10101978A1 (de) | Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer Last | |
DE102008060360A1 (de) | Schutzschaltungsanordnung | |
DE102020107473A1 (de) | Vorrichtung zur Verhinderung der Nichtzündung unbeschädigter Airbag-Zündkreise bei einem Unfall durch Ableitung der Injektionsströme | |
DE102020107472A1 (de) | Verwendung des Low-Side-Ausgangstransistors eines Airbag-Systems zur Verhinderung der Nichtzündung unbeschädigter Airbag-Zündkreise bei einem Unfall | |
DE102020107474A1 (de) | Air-Bag-Zündstufe mit Mitteln zur Verhinderung der Nichtzündung unbeschädigter Airbag-Zündkreise bei einem Unfall |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of patent without earlier publication of application | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |