DE102004059455A1 - Schaltungsanordnung zur Überspannungserkennung und Verfahren zum Betrieb der Schaltungsanordnung - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Schaltungsanordnung zur Überspannungserkennung angegeben, die einen Eingang, ein Filter, eine Transientenerkennung und einen Ausgang aufweist. Das Filter und die Transientenerkennung sind mit dem Eingang, der Ausgang ist mit dem Filter und der Trasientenerkennung verbunden.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Überspannungserkennung und ein Verfahren zum Betrieb der Schaltungsanordnung.
- Insbesondere bei der Versorgung durch elektrische Netzen ist es nötig, Schaltungen, Geräte oder Verbraucher vor Überspannungen, insbesondere Überspannungsimpulsen zu schützen. Ein solcher Impuls ist z.B. definiert in der Norm EN61000-4-5 mit einer Stirnzeit von 1,2 μs und einer Halbwertszeit von 50μs und kann beispielsweise bei Einschlag eines Blitzes auftreten. Auch bekannt ist aus der Norm VDE0160W2 ein Impuls mit einer Spitzenspannung von 747 Volt (Stirnzeit 100 μs, Halbwertszeit 1,3 ms), der als reiner Spannungsimpuls einen (theoretisch unendlich) hohen Strom bereithält.
- Darüber hinaus sind andere Netzstörungen bekannt, die vorwiegend kurzzeitig zu Spannungs-/Stromspitzen in einem elektrischen Netz führen können.
- Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine elektrische Schaltung, einen elektrischen Verbraucher und/oder ein elektrisches Gerät wirksam und effizient vor Überspannungen zu schützen.
- Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen.
- Vorab sei angemerkt, dass nachfolgend als Überspannung alle Formen von Spannungen größer als eine vorgegebene Versorgungsspannung, insbesondere eine Netzspannung, sowie jede Form von Spannungsspitzen zusammengefasst sind. Insbesondere sind unter dem Begriff "Transiente" nachfolgend alle Arten von zeitlich begrenzten Überspannungen gemeint, die von den Sollvorgaben der elektrischen Versorgungsspannung abweichen. Ergänzend sei bemerkt, dass eine Überspannung auch auf einer Stromspitze beruhen kann.
- Zur Lösung der Aufgabe wird eine Schaltungsanordnung zur Überspannungserkennung angegeben, die einen Eingang, ein Filter, eine Transientenerkennung und einen Ausgang aufweist. Das Filter und die Transientenerkennung sind mit dem Eingang, der Ausgang ist mit dem Filter und der Transientenerkennung verbunden.
- Als „Transientenerkennung" ist insbesondere eine Einheit bestimmt, deren Funktion darin besteht, ein Überschreiten der Eingangsspannung über eine vorgegebene Schwelle zu erkennen und die Information dieses Überschreitens weiterzuleiten.
- Vorteilhaft ist es durch die Transientenerkennung ("Einheit zur Transientenerkennung") möglich, insbesondere einen Überspannungsimpuls vorzeitig zu erkennen und den Ausgang unmittelbar durch Eingriff der Transientenerkennung oder aber durch eine zusätzliche Einheit zur Transientenausblendung ("Transientenausblendung") oder -vernichtung vor dem Überspannungsimpuls zu schützen. Die schnelle, dynamische und effektive Erkennung des Überspannungsimpulses ermöglicht eine konsequente Einsparung in der Spannungsfestigkeit nachfolgender Komponenten im Ausgang, z.B. Leistungshalbleiter mit geringerer Durchbruchspannung, sowie eine Einsparung verlustbehafteter Bauteile, z.B. einer großen Elektrolyt-Kapazität im Eingang der Schaltungsanordnung.
- Eine Weiterbildung besteht darin, dass das Filter ein Tiefpassfilter ist.
- Auch kann ausgangsseitig das Filter mit der Transientenerkennung verbunden sein.
- Eine andere Weiterbildung ist es, dass an dem Eingang eine Netzspannung, anliegt.
- Auch ist es eine Weiterbildung, dass das Filter mindestens eine Induktivität umfasst. Dabei kann anhand der Transientenerkennung ein Signal vor der mindestens einen Induktivität und/oder nach der mindestens einen Induktivität ausgewertet werden. Insbesondere ist es von Vorteil, dass die Spannung nur vor dem Filter durch die Transientenerkennung ausgewertet wird, weil dadurch der Überspannungsimpuls vorzeitig erkannt werden kann. Optional kann zusätzlich die Spannung nach dem Filter durch die Transientenerkennung ausgewertet werden.
- Im Rahmen einer anderen Weiterbildung umfasst die Transientenerkennung mindestens einen Komparator.
- Eine Weiterbildung besteht darin, dass der Ausgang eine Schaltung umfasst. Dabei handelt es sich insbesondere um die Schaltung, die vor dem Überspannungsimpuls geschützt werden soll. Bevorzugt kann diese Schaltung eine Steuerschaltung insbesondere mit einer Pulsweitenmodulation und/oder einer Treiberstufe umfassen.
- Eine andere Weiterbildung besteht darin, dass der Eingang eine Gleichrichterschaltung, z.B. einen Brückengleichrichter, umfasst.
- Im Rahmen einer anderen Weiterbildung ist eine Transientenausblendung vorgesehen, die zwischen das Filter und den Ausgang geschaltet ist und mit der Transientenerkennung verbunden ist. Insbesondere kann diese Transientenausblendung einen Schalter, bevorzugt einen elektronischen Schalter, z.B. mindestens einen Transistor, mindestens einen Mosfet oder mindestens einen IGBT umfassen. Auch Kombinationen dieser Schaltertypen können in der Transientenausblendung vorgesehen sein.
- In einer Weiterbildung kann der Schalter der Transientenausblendung über eine Treiberstufe angesteuert werden. Insbesondere kann der Schalter potenzialfrei angesteuert werden.
- Bevorzugt kann die Schaltungsanordnung eingesetzt werden, um jede Art elektrische Schaltung oder Gerät vor Überspannungsimpulsen zu schützen. Insbesondere kann die Schaltungsanordnung in einem Netzteil, einem Netzgerät oder einem Schaltnetzteil eingesetzt werden.
- Der Einsatz der Schaltungsanordnung ist nicht beschränkt auf öffentliche Netze, auch elektrische Netze, die von öffentlichen Netzen separat betrieben werden, sowie geräteinterne Zwischenkreisspannungen können an den Eingang der Schaltungsanordnung angeschlossen werden.
- Weiterhin wird zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren angegeben zur Regelung oder Ansteuerung der beschriebenen Schaltungsanordnung.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen dargestellt und erläutert. Es zeigen:
-
1 Ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Überspannungserkennung; -
2 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Überspannungserkennung mit einer Transientenausblendung; -
3 eine Schaltungsanordnung zur Überspannungserkennung; -
4 eine Schaltungsanordnung zur Überspannungserkennung mit einer Transientenausblendung; -
5 eine Detailansicht der Steuerschaltung306 ; -
6 ein Spannungsdiagramm zur Veranschaulichung der Laufzeitverzögerung des Filters. -
1 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Überspannungserkennung. Ein Eingang101 ist mit einem Filter102 verbunden. Nach dem Filter102 wird das Signal einem Ausgang104 und optional (angedeutet durch die gestrichelte Linie in1 ) einer Transientenerkennung103 zugeführt. Die Transientenerkennung103 ist eingangsseitig mit dem Eingang101 , optional dem besagten Filter102 und ausgangsseitig mit dem Ausgang104 verbunden. - In
2 ist zusätzlich zu der Anordnung von1 noch eine Einheit zur Transientenausblendung ("Transientenausblendung")105 vorgesehen, die zwischen das Filter102 und den Ausgang104 geschaltet ist, d.h. eingangsseitig ist die Transientenausblendung105 mit dem Filter102 und der Transientenerkennung103 , ausgangsseitig mit dem Ausgang104 verbunden. - In
1 und2 sind die Leistungspfade durch dickere Linien und Informationspfade durch dünnere Linien hervorgehoben. -
3 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Überspannungserkennung. Die Schaltungsanordnung umfasst einen Eingang301 , einen Gleichrichter302 , ein Tiefpassfilter304 , eine Transientenerkennung303 und einen Ausgang305 mit einer Schaltung, die vor Überspannungsimpulsen geschützt werden soll. - Der Eingang
301 umfasst zwei Anschlüsse L und N. - Der Gleichrichter
302 umfasst einen Varistor F1 und vier Dioden D1, D2, D3 und D4. Der Varistor F1 ist parallel zu den Anschlüssen L und N des Eingangs301 geschaltet. Die Kathode der Diode D1 ist mit der Kathode der Diode D2, die Anode der Diode D1 mit der Kathode der Diode D3 und mit dem Anschluss L, die Anode der Diode D2 ist mit der Kathode der Diode D4 und mit dem Anschluss N und die Anode der Diode D3 ist mit der Anode der Diode D4 verbunden. - Die Transientenerkennung
303 umfasst Dioden D5 und D6, Widerstände R2 (mit Anschlüssen309 und310 ) und R1 (mit Anschlüssen311 und312 ), einen Komparator307 , eine Referenzspannung Uref und ein Massepotenzial308 . Die Anode der Diode D5 ist mit der Kathode der Diode D2 (und der Kathode der Diode D1) verbunden. Die Kathode der Diode D5 ist mit der Kathode der Diode D6 und mit dem Anschluss309 des Widerstands R2 verbunden. Der Anschluss310 des Widerstands R2 ist mit dem negativen Eingang des Komparators307 und mit dem Anschluss311 des Widerstands R1 verbunden. Der verbleibende Anschluss312 des Widerstands R1 ist mit dem Massepotenzial308 und dem entsprechenden Masseanschluss des Komparators307 verbunden. Der positive Eingang des Komparators307 ist mit der Referenzspannung Uref verbunden. - Das Tiefpassfilter
304 umfasst eine Induktivität L1 (mit Anschlüssen315 und316 ), Kondensatoren C2 (mit Anschlüssen317 und318 ) und C5 (mit Anschlüssen314 und314 ) und einen Varistor F2. Der Anschluss313 des Kondensators C5 ist mit dem Anschluss315 der Induktivität L1 und mit der Anode der Diode D5 (und damit auch mit der Kathode der Diode D2 und der Kathode der Diode D1) verbunden. Der Anschluss314 des Kondensators C5 ist mit der Anode der Diode D3 (und mit der Anode der Diode D4) verbunden. Der Varistor F2 ist parallel zum Kondensator C2 geschaltet, dessen Anschluss317 mit dem Anschluss316 der Induktivität L1 und der Anode der Diode D6 verbunden ist. Der Anschluss318 des Kondensators C2 ist mit dem Anschluss314 des Kondensators C5 verbunden. - Der Ausgang
305 umfasst eine Schaltung mit einer Steuerschaltung306 , einem n-Kanal-Mosfet als Schalter S1 mit einer internen parasitären Zener-Diode D7, einer Diode D8, einer Induktivität L2 (mit den Anschlüssen319 und320 ), einem Elektrolytkondensator C3 und den Anschlüssen Ua+ und Ua–. - Die Steuerschaltung
306 erhält als Eingangssignal das Ausgangssignal des Komparators307 sowie die zu regelnde Spannung320 . Weiterhin ist die Steuerschaltung306 mit dem Massepotenzial308 verbunden. Die Steuerschaltung306 ist auch jeweils mit dem Source- und dem Gate-Anschluss des Mosfets S1 verbunden. - Der Drain-Anschluss des Mosfets
51 ist mit der Anode der Diode D6 (und damit u.a. auch mit dem Anschluss316 der Induktivität L1) verbunden. Zwischen dem Drain-Anschluss und dem Source-Anschluss des Mosfets S1 ist intern die parasitäre Zener-Diode D7 geschaltet, wobei die Kathode der Zener-Diode D7 mit dem Drain des Mosfets S1 verbunden ist. Der Source-Anschluss des Mosfets S1 ist weiterhin verbunden mit der Kathode der Diode D8 und mit dem Anschluss319 der Induktivität L2. Der verbleibende Anschluss320 der Induktivität L2 ist mit dem Anschluss Ua+ und dem positiven Pol des Elektrolytkondensators C3 verbunden. Außerdem wird dieser Anschluss320 als Eingangssignal an die Steuerschaltung306 gegeben. - Der negative Pol des Elektrolytkondensators C3 ist mit dem Anschluss Ua–, der Anode der Diode D8, dem Massepotential
308 und u.a. dem Anschluss318 des Kondensators C2 (damit auch mit dem Anschluss314 des Kondensators C5, der Anode der Diode D4 und der Anode der Diode D3) verbunden. - In
4 ist zusätzlich zur3 eine Transientenausblendung401 enthalten. Diese Transientenausblendung401 ist zwischen das Filter304 , die Transientenerkennung303 und den Ausgang305 geschaltet. Ansonsten entspricht die in4 gezeigte Schaltungsanordnung der3 . - Die Transientenausblendung
401 umfasst einen Treiber402 und einen Schalter S2, hier dargestellt als ein IGBT. Gate und Emitter des Schalters S2 sind mit dem Ausgang des Treibers402 verbunden. Der Treiber402 erhält ein Eingangssignal von dem Ausgangssignal des Komparators307 . Weiterhin ist der Treiber402 mit dem Massepotenzial308 verbunden. Ein- und Ausgang des Treibers402 sind vorzugsweise galvanisch voneinander getrennt, womit eine Übertragung auf das 'schwebende' Bezugspotential des Schalters S2 anhand einer Impedanzwandlung mit entsprechender Stromverstärkung ermöglicht wird. - Der Kollektor des Schalters S2 ist mit der Anode der Diode D6 (und mit dem Anschluss
316 der Induktivität L1 sowie dem Anschluss317 des Kondensators C2) verbunden. Der Emitter des Schalters52 ist weiterhin verbunden mit dem Drain-Anschluss des Mosfets S1 (und der Kathode von D7). - Somit sind im Gegensatz zu der Schaltungsanordnung von
3 in4 nicht mehr das Filter304 und ebenfalls nicht mehr die Transientenerkennung303 direkt mit dem Ausgang305 verbunden. -
5 zeigt den inneren Aufbau der Steuerschaltung306 (mit Eingängen504 ,507 und Ausgängen505 ,506 ) aus3 und4 mit einem Regler501 , einer Pulsweitenmodulation502 und einem Treiber503 . Der Regler501 ist eingangsseitig (siehe Eingang507 ) mit dem Anschluss320 der Induktivität L2 (siehe3 und4 ) verbunden, der Ausgang des Reglers501 ist mit dem Eingang der Pulsweitenmodulation502 und der Ausgang der Pulsweitenmodulation502 ist mit dem Eingang des Treibers503 verbunden. Der Treiber503 ist ausgangsseitig (siehe Ausgänge505 und506 ) verbunden mit dem Gate-Anschluss und mit dem Source-Anschluss des Mosfets S1. Der Eingang504 der Steuerschaltung306 ist in3 , nicht aber in4 , belegt mit dem Ausgangssignal des Komparators307 und wird zwischen die Pulsweitenmodulation502 und den Treiber503 geschaltet. - FUNKTIONSWEISE DER SCHALTUNG:
- a. Funktionsbeschreibung der Schaltungsanordnun gemäß
3 - Vorzugsweise liegt an dem Eingang
301 eine AC-Netzspannung an, die über den Gleichrichter302 in eine pulsierende Gleichspannung gleichgerichtet wird. Der Varistor F1 eliminiert erste Überspannungen, d.h. ab einer vorgegeben Spannung an den Anschlüssen L und N wird der Varistor F1 niederohmig und verhindert dadurch einen weiteren Spannungsanstieg. - Der Varistor F1 ist üblicherweise im Spannungsbereich nach unten begrenzt ausgelegt, d.h. erst ab einer hinreichend hohen Spannung tritt der oben erläuterte Effekt ein. Zweckmäßig liegt die Überspannung, ab der der Varistor F1 niederohmig wird, oberhalb von ca. 750 Volt. So kann einerseits der eingangs erwähnte Überspannungsimpuls gemäß der Norm EN61000-4-5 (in der Größenordnung von 2000 Volt) wirksam reduziert werden. Jedoch kann ein Irmpuls gemäß der Norm VDE0160W2 in einer Höhe von ca. 750 Volt den Varistor F1 ungehindert passieren. Aufgrund der energiehaltigen Transiente des VDE0160W2-Impulses würde der Varistor F1 zerstört, wäre er bereits bei 750 Volt niederohmig.
- Vor diesem Hintergrund eignet sich der Varistor F1 bevorzugt zur Filterung sehr hoher Spannungen, Spannungenimpulse in einem Bereich bis ca. 800 Volt sind jedoch für die nachfolgende zu schützende Schaltung an dem Ausgang
104 oftmals schädlich und müssen unabhängig von dem Varistor F1 wirksam unterdrückt werden. - Die Transientenerkennung
303 ist dem Filter304 sowohl vor als auch nachgeschaltet. Die beiden Dioden D5 und D6 bilden eine logische "Oder-Verknüpfung" möglicher Überspannungen vor und nach dem Filter304 . Diese Überspannungen werden mittels Spannungsteilers aus den Widerständen R2 und R1 an den Komparator307 angelegt und mit der Referenzspannung Uref verglichen. - Die Referenzspannung Uref ist so festzulegen, dass sie (über den Widerstand R1 und den Widerstand R2 geteilt) der zu erkennenden Schwellspannung an dem Anschluss
315 der Induktivität L1 oder an dem Anschluss316 der Induktivität L1 entspricht. Auch kann die Referenzspannung Uref mit einer Zener-Diode oder über eine Referenzspannungs-Diode erzeugt werden. - Falls die Spannung an dem positiven Eingang des Komparators
307 größer als die Referenzspannung Uref ist schaltet der Komparator307 durch, d.h. an die Steuerschaltung306 wird ein Signal gegeben, das anzeigt, dass ein Überspannungsimpuls anliegt. Daraufhin sperrt die Steuerschaltung306 den Schalter S1, die evtl. vorhandene Energie in Form von Strom in der Induktivität L2 kann über die Freilaufdiode D8 abgeführt werden bevor der Überspannungsimpuls (die Transiente) den Schalter S1 erreicht. Ein anschließender Avalanchebetrieb (Durchbruch- oder Lawinenbetrieb) des Schalters S1 über die (interne) Zener-Diode D7, verursacht durch ein Überschreiten der Durchbruchspannung zwischen Drain und Source des Schalters S1, ist jedoch für den Schalter S1 unkritisch, da die Induktivität L2 mittlerweile stromlos ist und durch sie der Avalanche-Strom bestimmt wird. - Die Steuerschaltung
306 umfasst den Regler501 , der die Spannung an dem Anschluss320 der Induktivität L2 (zugeführt über den Anschluss507 ) auswertet und ein Regelsignal an die Pulsweitenmodulation (PWM)502 überträgt. Die in der Pulsweitenmodulation502 erzeugten Taktsignale werden über den Treiber503 potentialgetrennt an den Mosfet S1 geleitet. - Erkennt die Transientenerkennung
303 einen Überspannungsimpuls an dem Anschluss315 der Induktivität L1 oder an dem Anschluss316 der Induktivität L1, so schaltet der Ausgang (Open-Collector) des Komparators307 auf logisch '0' (siehe Eingangssignal504 ) und unterdrückt somit das Taktsignal am Eingang des Treibers503 . - Die vorzeitige Erkennung von Überspannungsimpulsen wird erreicht durch Ausnutzung der Gruppenlaufzeit τ (siehe
6 ) des Filters102 , indem neben einer Spannung U2 nach dem Filter102 zusätzlich eine Spannung U1 vor dem Filter102 (vergleiche auch1 und2 ) als Kriterium herangezogen wird. Die Information liegt an der Spannung U1 um die Laufzeitverzögerung τ früher an. Dadurch besteht die Möglichkeit, notwendige Maßnahmen gegen den Überspannungsimpuls rechtzeitig ergreifen zu können, z.B. kann der Schalter S2 aktiv geöffnet werden, um den Überspannungsimpuls zu blockieren und gar nicht erst auf den Ausgang104 bzw.305 durchschlagen zu lassen. Alternativ kann auch ein Wandler (wie in der Schaltung des Ausgangs305 gezeigt) in einen energetischen Zustand geführt werden, der für einen Überspannungsimpuls unkritisch ist. Im letzten Fall kann z.B. die Energie rechtzeitig aus der Induktivität L2 abgeführt werden, so dass sich die Induktivität L2 bei Ankunft des Überspannungsimpulses in einem nahezu stromlosen Zustand befindet, um den Avalanche-Strom des Mosfets S1 zu begrenzen und so dessen Zerstörung zu verhindern. - b. Funktionsbeschreibung der Schaltungsanordnung gemäß
4 : - Im Unterschied zu der oben beschriebenen Funktionsweise der Schaltungsanordnung gemäß
3 funktioniert die Schaltungsanordnung gemäß4 ähnlich, lediglich wird der Überspannungsimpuls aktiv mittels der Transientenausblendung401 blockiert, indem der Ausgang des Komparators307 an dem Treiber402 anliegt und der Treiber402 den Schalter S2 ansteuert, d.h. den Schalter S2 sperrt und damit verhindert, dass der Überspannungsimpuls an den Ausgang305 vordringen kann. Insbesondere kann der Treiber402 als eine potenzialfreie Ansteuerung des Schalters S2 ausgeführt sein, so dass der Schalter S2 unabhängig von einem Bezugspotenzial schalten kann. - Denkbar ist auch ein Zuschalten von Klemmmaßnahmen parallel zum Ausgang zur Vernichtung der Transiente. Bei Erkennung des Überspannungsimpulses kann über eine Reihenschaltung aus einem zusätzlichen Schalter und einem weiteren Varistor (geringerer Klemmspannung) der Schalter aktiviert (geschlossen) und somit der Überspannungsimpuls anhand des dadurch aktivierten Varistors vernichtet werden. Wird kein Übespannungsimpuls erkannt, d.h. im Normalbetrieb, ist der Schalter geöffnet, der Varistor inaktiv.
Claims (18)
- Schaltungsanordnung zur Überspannungserkennung, umfassend – einen Eingang (
101 ), – ein Filter (102 ), das mit dem Eingang (102 ) verbunden ist, – eine Transientenerkennung (103 ), die mit dem Eingang (101 ) verbunden ist, – einen Ausgang (104 ), der mit dem Filter (102 ) und mit der Transientenerkennung (103 ) verbunden ist. - Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der das Filter (
102 ) ein Tiefpassfilter ist. - Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der an dem Eingang (
101 ) eine Versorgungsspannung, insbesondere eine Netzspannung, anliegt. - Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Filter (
102 ) mindestens eine Induktivität (L1) umfasst. - Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ausgangsseitig das Filter (
102 ) mit der Transientenerkennung (103 ) verbunden ist. - Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei der anhand der Transientenerkennung (
103 ) ein Signal vor der mindestens einen Induktivität (L1) und/oder ein Signal nach der mindestens einen Induktivität (L2) auswertbar ist. - Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Transientenerkennung (
103 ) mindestens einen Komparator (307 ) umfasst. - Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Ausgang (
104 ) eine Schaltung (305 ) umfasst. - Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, bei der die Schaltung (
305 ) eine Steuerschaltung (306 ) umfasst. - Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, bei der die Steuerschaltung (
306 ) eine Pulsweitenmodulation und/oder eine Treiberstufe umfasst. - Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Eingang eine Gleichrichterschaltung (
302 ) umfasst. - Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Transientenausblendung (
105 ) vorgesehen ist, die zwischen das Filter (102 ) und den Ausgang (104 ) geschaltet und mit der Transientenerkennung (103 ) verbunden ist. - Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, bei der die Transientenausblendung (
105 ) einen Schalter (S2) umfasst. - Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, bei der der Schalter (S2) ein elektronischer Schalter, insbesondere mindestens ein Bipolartransistor, mindestens ein Mosfet oder mindestens ein IGBT ist.
- Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, bei der der Schalter (S2) über eine Treiberstufe (
402 ) angesteuert wird. - Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei der der Schalter (S2) potenzialfrei angesteuert wird.
- Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Einsatz in einem Netzteil, insbesondere einem Schaltznetzteil.
- Verfahren zur Regelung oder Ansteuerung der Schaltungsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004059455A DE102004059455A1 (de) | 2004-12-09 | 2004-12-09 | Schaltungsanordnung zur Überspannungserkennung und Verfahren zum Betrieb der Schaltungsanordnung |
US11/296,703 US20070002512A1 (en) | 2004-12-09 | 2005-12-08 | Circuit arrangement for overvoltage detection and method for operating circuit arrangement |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20070002512A1 (de) |
DE (1) | DE102004059455A1 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008044283A1 (de) * | 2008-12-02 | 2010-06-10 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Schaltungsanordnung zur Überwachung einer elektrischen Spannung eines Versorgungsnetzes und entsprechendes Verfahren |
EP2510598A1 (de) * | 2009-12-09 | 2012-10-17 | Mueerelektronik Power Oy | Elektronische schutzschaltung und schutzvorrichtung |
EP2812968A4 (de) * | 2012-02-10 | 2015-09-30 | Transtector Systems Inc | Übergangsregel-technologieschaltung |
EP3584915A1 (de) | 2018-06-20 | 2019-12-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Eingangsschaltung für eine stromversorgung |
CN113972709A (zh) * | 2020-07-24 | 2022-01-25 | 未来系统产业有限公司 | 用于保护负载免受过电流影响的方法和设备 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7675723B2 (en) * | 2008-03-13 | 2010-03-09 | Himax Technologies Limited | Transient to digital converters |
CN102645574B (zh) * | 2011-02-21 | 2015-06-10 | 华东电力试验研究院有限公司 | 基于网络传递函数计算的现场暂态过电压测量方法 |
KR101735869B1 (ko) * | 2013-01-02 | 2017-05-15 | 엘에스산전 주식회사 | 션트 레귤레이터를 이용한 서지 전압 검출 장치 |
UA116721C2 (uk) * | 2014-05-16 | 2018-04-25 | Аселсан Електронік Санаї Ве Тиджарет Анонім Ширкеті | Захист входу, на який подається електроживлення, сумісний зі стандартами mil-std-1275 та mil-std-704 |
JP6252641B1 (ja) * | 2016-09-26 | 2017-12-27 | 三菱電機株式会社 | 電子装置 |
EP3944438A1 (de) * | 2020-07-23 | 2022-01-26 | Future Systems Besitz GmbH | Verfahren und vorrichtung zum schutz einer elektrischen last gegen überspannung |
US11817697B2 (en) | 2022-04-05 | 2023-11-14 | International Business Machines Corporation | Method to limit the time a semiconductor device operates above a maximum operating voltage |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4672523A (en) * | 1985-04-30 | 1987-06-09 | Bbc Brown, Boveri & Company, Limited | Protective device for a load connected to a power supply line of an electric power system |
Family Cites Families (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4720667A (en) * | 1986-06-20 | 1988-01-19 | Lee Fred C | Zero-current switching quasi-resonant converters operating in a full-wave mode |
US4816982A (en) * | 1987-11-23 | 1989-03-28 | Viteq Corporation | AC to DC power converter with integrated line current control for improving power factor |
US4811184A (en) * | 1988-05-10 | 1989-03-07 | General Electric Company | Switch-mode power supply with dynamic adjustment of current sense magnitude |
US4974141A (en) * | 1988-05-18 | 1990-11-27 | Viteq Corporation | AC to DC power converter with input current waveform control for buck-boost regualtion of output |
JP2674355B2 (ja) * | 1991-05-15 | 1997-11-12 | 三菱電機株式会社 | パワー素子の過電流保護装置 |
JPH05137253A (ja) * | 1991-11-11 | 1993-06-01 | Mitsubishi Electric Corp | 異常電圧検出制御装置 |
US5233287A (en) * | 1992-05-05 | 1993-08-03 | Space Systems/Loral | Current limiting bilateral converter having a ground referenced current sensor |
US5422562A (en) * | 1994-01-19 | 1995-06-06 | Unitrode Corporation | Switching regulator with improved Dynamic response |
US5552695A (en) * | 1994-03-22 | 1996-09-03 | Linear Technology Corporation | Synchronously rectified buck-flyback DC to DC power converter |
US5793191A (en) * | 1995-08-03 | 1998-08-11 | Celestica, Inc. | Zero voltage switching supplies connected in parallel |
WO1997012308A1 (en) * | 1995-09-29 | 1997-04-03 | Motorola Inc. | In-rush current reduction circuit for boost converters and electronic ballasts |
US5726845A (en) * | 1996-02-28 | 1998-03-10 | Astec International Limited | Short circuit protection for power factor correction circuit |
DE29616457U1 (de) * | 1996-09-23 | 1998-01-29 | Bosch Gmbh Robert | Schaltungsanordnung zur Wandlung einer Gleichspannung in eine andere Gleichspannung bei gleichzeitiger Regelung der abgebbaren Spannung auf einen vorgegebenen Wert |
US6208896B1 (en) * | 1998-11-13 | 2001-03-27 | Agilent Technologies, Inc. | Method and apparatus for providing variable defibrillation waveforms using switch-mode amplification |
JP3236573B2 (ja) * | 1999-02-25 | 2001-12-10 | 長野日本無線株式会社 | スイッチング電源装置 |
EP1152521A4 (de) * | 1999-11-29 | 2004-09-01 | Mitsubishi Electric Corp | Wechselrichtersteuerschaltung |
JP3702142B2 (ja) * | 2000-03-09 | 2005-10-05 | 株式会社日立製作所 | 直流電源回路及びこれを用いた電子装置 |
US6166527A (en) * | 2000-03-27 | 2000-12-26 | Linear Technology Corporation | Control circuit and method for maintaining high efficiency in a buck-boost switching regulator |
US6348781B1 (en) * | 2000-12-11 | 2002-02-19 | Motorola, Inc. | Buck or boost power converter |
US6445165B1 (en) * | 2001-09-21 | 2002-09-03 | International Business Machines Corporation | Circuit for limiting inrush current to a power source |
US6552498B1 (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-22 | Osram Sylvania Inc. | Method and circuit for controlling current in a high pressure discharge lamp |
TW539934B (en) * | 2001-12-06 | 2003-07-01 | Delta Electronics Inc | Inrush current suppression circuit |
US6804091B2 (en) * | 2002-05-29 | 2004-10-12 | Dell Products, L.P. | Switching regulator transient suppressor |
US6984963B2 (en) * | 2002-08-01 | 2006-01-10 | Stmicroelectronics S.R.L. | Device for the correction of the power factor in power supply units with forced switching operating in transition mode |
US7042200B2 (en) * | 2003-04-07 | 2006-05-09 | Texas Instruments Incorporated | Switching mode power conversion with digital compensation |
US7042207B1 (en) * | 2003-11-07 | 2006-05-09 | National Semiconductor Corporation | Inductive measurement system and method |
TWI256758B (en) * | 2003-12-31 | 2006-06-11 | Delta Electronics Inc | Overvoltage protection circuit applied in power supply |
DE602004013716D1 (de) * | 2004-03-22 | 2008-06-26 | St Microelectronics Srl | Übergangsmodus-Leistungsfaktorkorrekturvorrichtung in Schaltnetzteilen |
US7365525B2 (en) * | 2005-02-08 | 2008-04-29 | Linear Technology Corporation | Protection for switched step up/step down regulators |
-
2004
- 2004-12-09 DE DE102004059455A patent/DE102004059455A1/de not_active Withdrawn
-
2005
- 2005-12-08 US US11/296,703 patent/US20070002512A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4672523A (en) * | 1985-04-30 | 1987-06-09 | Bbc Brown, Boveri & Company, Limited | Protective device for a load connected to a power supply line of an electric power system |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008044283A1 (de) * | 2008-12-02 | 2010-06-10 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Schaltungsanordnung zur Überwachung einer elektrischen Spannung eines Versorgungsnetzes und entsprechendes Verfahren |
EP2510598A1 (de) * | 2009-12-09 | 2012-10-17 | Mueerelektronik Power Oy | Elektronische schutzschaltung und schutzvorrichtung |
EP2510598A4 (de) * | 2009-12-09 | 2013-01-23 | Murrelektronik Power Oy | Elektronische schutzschaltung und schutzvorrichtung |
EP2812968A4 (de) * | 2012-02-10 | 2015-09-30 | Transtector Systems Inc | Übergangsregel-technologieschaltung |
EP3584915A1 (de) | 2018-06-20 | 2019-12-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Eingangsschaltung für eine stromversorgung |
WO2019243229A1 (de) | 2018-06-20 | 2019-12-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Eingangsschaltung für eine stromversorgung |
CN113972709A (zh) * | 2020-07-24 | 2022-01-25 | 未来系统产业有限公司 | 用于保护负载免受过电流影响的方法和设备 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20070002512A1 (en) | 2007-01-04 |
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