DE102011056547A1

DE102011056547A1 - Testen einer Schutzvorrichtung gegen transiente Spannung

Info

Publication number: DE102011056547A1
Application number: DE102011056547A
Authority: DE
Inventors: Peter Michael Tyler
Original assignee: GE Aviation Systems Ltd
Current assignee: GE Aviation Systems Ltd
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2012-06-21
Also published as: FR2969302B1; GB2486536B; CN102608445A; GB201021430D0; GB2486536A; JP5903261B2; US9411016B2; BRPI1105399A2; GB2486488A; JP2012137486A; CA2762329C; FR2969302A1; CA2762329A1; GB201120802D0; US20120153963A1; CN102608445B

Abstract

Es wird die Prüfung von Spannungsschutzvorrichtungen, insbesondere während der Nutzungslebensdauer eines Produktes offengelegt. Es wird ein Verfahren zum Prüfen einer Schutzvorrichtung in einer Schaltung, die dafür eingerichtet ist, mit einer Quelle und einer Last versehen zu sein, offengelegt, mit den Schritten: Bereitstellen eines Detektors parallel zu der Schutzvorrichtung;Öffnen einer in der Schaltung vorgesehenen Schaltvorrichtung und Detektieren einer Eigenschaft der Spannungsspitze, die durch dieÄnderungsgeschwindigkeit eines in der Schaltungsinduktivität durch dasÖffnen der Schaltvorrichtung erzeugten Stroms ausgelöst wird, um den Zustand der Schutzvorrichtung zu ermitteln. Wenn die detektierte Eigenschaft der Spannungsspitze, wie z. B. deren Scheitelspannung kein erwarteter vorbestimmter Wert ist oder innerhalb eines erwarteten vorbestimmten Bereiches liegt, kann angenommen werden, dass ein Fehler in der Schutzvorrichtung vorliegt. Somit kann die Schutzvorrichtung zuverlässig während ihrer Nutzungslebensdauer geprüft werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Prüfung von Spannungsschutzvorrichtungen, insbesondere während der Nutzungsdauer eines Produktes.
Überspannungsschutzvorrichtungen beruhen auf dem Schutz empfindlicher elektronischer Schaltungen vor Blitzschlägen, Fehlern und anderen vorübergehenden Zuständen, welche einen Schaden an den Schaltungen bewirken können. Alle Fehler in den Schutzschaltungen selbst können ernsthafte Sicherheitsauswirkungen insbesondere in Luft- und Raumfahrtprodukten haben.
Herkömmlicherweise werden Überspannungsschutzvorrichtungen nur von dem Gerätehersteller sorgfältig geprüft. Sie können im Allgemeinen nicht erneut geprüft werden, selbst wenn sie in eine gedruckte Leiterplatte (PCB) eingebaut sind. Demzufolge könnte dieses ermöglichen, dass einige Arten von Fehlern unerkannt bleiben und die Schaltkreise ungeschützt lassen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Prüfen einer Spannungsschutzvorrichtung in einer Schaltung bereitgestellt, die dafür eingerichtet ist, mit einer Quelle und einer Last versehen zu sein, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Bereitstellen eines Detektors parallel zu der Schutzvorrichtung;
Öffnen einer in der Schaltung vorgesehenen Schaltvorrichtung; und
Detektieren einer Eigenschaft der Spannungsspitze, die durch die Änderungsgeschwindigkeit eines in der Schaltungsinduktivität durch das Öffnen der Schaltvorrichtung erzeugten Stroms ausgelöst wird, um den Zustand der Schutzvorrichtung zu ermitteln.
Wenn die Schutzvorrichtung zufriedenstellend arbeitet, sollte die durch die Änderungsgeschwindigkeit des Stroms in der Schaltungsinduktivität bewirkte Spannungsspitze, wenn ein Schalter geöffnet wird, Eigenschaften, wie z. B. eine Scheitelspannung, Dauer, Anstieg usw. mit erwarteten vorbestimmten Werten oder innerhalb erwarteter vorbestimmter Bereiche haben. Wenn die detektierte Eigenschaft der Spannungsspitze innerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt, kann angenommen werden, dass die Schutzvorrichtung zufriedenstellend arbeitet. Anderenfalls kann angenommen werden, dass die Spannungsschutzvorrichtung einen Fehler hat.
Die Art des Fehlers, wie z. B. ein Teilkurzschluss in der Schutzvorrichtung oder eine hohe Impedanz oder eine offene Schaltung kann abhängig davon ermittelt werden, ob die gemessene Eigenschaft unter oder über dem vorbestimmten Wert oder vorbestimmten Bereich liegt. Wie viel die gemessene Eigenschaft über oder unter dem vorbestimmten Wert oder vorbestimmten Bereich liegt, kann ein Hinweis auf den Zustand der Schutzvorrichtung oder der Schaltung sein. Beispielsweise kann, wenn die gemessene Eigenschaft über oder unter einem erwarteten vorbestimmten Wert liegt, selbst wenn er noch innerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt, dieser ein Hinweis auf einen nicht-idealen Betrieb der Schaltung oder einer Komponente sein.
Der Scheitelwert der Spannungsspitze wird bevorzugt detektiert, da dieser eine sehr deutliche, leicht messbare Eigenschaft ist.
Ein Vorteil von Beispielen der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die durch das Öffnen eines Schalters erzeugte Spannungsspitze im Allgemeinen größer und besser als dann definiert ist, wenn normale Lastströme geschaltet werden. Demzufolge kann eine ausreichend große Spannungsspitze zum Prüfen einer Spannungsschutzvorrichtung selbst in Schaltungen mit relativ niedrigen Induktivitäten erzeugt werden. Falls erforderlich, kann eine zusätzliche Induktivität in der Schaltung vorgesehen werden oder ein Kurzschluss kann über einem Ausgang der Schaltung bewirkt werden, um die Änderungsgeschwindigkeit des Stroms in einer Schaltungsinduktivität zu vergrößern, wenn die Schaltvorrichtung geöffnet wird, um so eine ausreichend große Spannungsspitze zu erzeugen, um die Schutzvorrichtung zum Leiten zu bringen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Schutzvorrichtungs-Prüfeinrichtung zum Prüfen einer Schutzvorrichtung in einer Schaltung mit einer Quelle und einer Last bereitgestellt, wobei die Schutzvorrichtungs-Prüfeinrichtung aufweist:
einen parallel zu der Schutzvorrichtung vorgesehenen Detektor zum Detektieren einer Eigenschaft der durch Schließen und dann Öffnen einer in der Schaltung vorgesehenen Schaltvorrichtung erzeugten Spannungsspitze; und
eine Steuerung zum Ermitteln des Zustandes der Schutzvorrichtung auf der Basis der detektierten Eigenschaft der durch das Öffnen des Schalters erzeugten Spannungsspitze.
Die Schaltvorrichtung kann ein einzelner Schalter oder mehrere Schalter sein. Wenn es mehrere Schalter sind, können sie parallelgeschaltet sein. Der Schalter oder die Schalter können ein oder mehrere Halbleiterbauelemente sein.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun nur im Rahmen eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 eine mit einer Schutzvorrichtung-Prüfeinrichtung eines Beispiels der vorliegenden Erfindung versehene Schaltung darstellt;
2 Spannungsspitzen am Punkt T darstellt, die durch das Schließen und Öffnen einer Schaltvorrichtung in der Schaltung von 1 erzeugt werden;
3 ein Beispiel einer Spannungsschutzvorrichtung für eine Schaltung mit Gleichstrom ist;
4a und 4b zwei Beispiele von Spannungsschutzvorrichtungen für eine Schaltung mit Wechselstrom darstellen;
5 ein Beispiel eines Scheitelspannungsdetektors ist, welcher in einem Beispiel der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
6 ein Beispiel einer weiteren die vorliegende Erfindung veranschaulichenden Schaltung ist;
7 eine modifizierte Version der in 1 dargestellten Schaltung zeigt, die mit einer zur Anlegung über einem Ausgang der Schaltung angeordneten Kurzschlussschaltung versehen ist;
8 eine modifizierte Version der in 6 dargestellten Schaltung zeigt, die mit einer zum Anlegen über einem Ausgang der Schaltung angeordneten Kurzschlussschaltung versehen ist; und
9 eine Schaltvorrichtung und Schutzvorrichtung darstellt, die als ein einzelner Komponentenblock vorgesehen ist.
1 stellt ein Beispiel einer in einer Schaltung vorgesehenen Spannungsschutzvorrichtungs-Prüfeinrichtung dar. Die Schaltung 10 hat eine Spannungsquelle 20, eine Last 30 und eine dazwischen vorgesehene Schaltvorrichtung 40. Die Schaltung 10 kann beispielsweise in einem Flugzeug dergestalt vorgesehen sein, dass die Spannungsquelle 20 von einem Triebwerksgenerator bereitgestellt wird und die Last 30 eine Komponente an dem Flugzeug sein kann, um beispielsweise eine Komponente des Flugzeugs, wie z. B. eine Klappe oder das Fahrwerk betätigen, oder eine Komponente in dem Flugzeug, wie z. B. ein Instrument oder Flug-Unterhaltungssystem. Die Schaltvorrichtung 40 kann ein einzelner Schalter, mehrere Schalter oder ein Leistungsschaltkreis, wie z. B. ein Festkörper-Leistungssteller sein. Ein Festkörper-Leistungssteller kann beispielsweise ein oder mehrere parallelgeschaltete Halbleiterbauelemente aufweisen. Die Schaltvorrichtung 40 wird zum Verbinden der Energiequelle 20 mit der Last 30 verwendet. Die Spannungsquelle 20 und ihre zugeordnete Verkabelung oder Verdrahtung haben eine inhärente Induktivität 21. Ebenso haben die Last 30 und ihre zugeordnete Verkabelung und Verdrahtung eine inhärente Induktivität 31.
Eine Schutzvorrichtung 50, in diesem Beispiel eine Überspannungsschutzvorrichtung, ist über der Spannungsquelle 20 vorgesehen. Ein Detektor 60 ist parallel zu der Schutzvorrichtung 50 zum Detektieren einer Eigenschaft der durch das Öffnen der Schaltvorrichtung 40 erzeugten Spannungsspitze vorgesehen. Der Detektor 60, welcher als Hardware oder Software vorgesehen sein kann, detektiert eine Eigenschaft, wie z. B. Scheitelspannung, Dauer, Anstiegszeit usw. der Spannungsspitze, welche zur Ermittlung eines Zustandes der Schutzvorrichtung 50 dahingehend verwendet wird, ob sie ausreichend arbeitet. Die detektierte Eigenschaft kann auch zur Ermittlung verwendet werden, ob sich nicht-ideale oder mögliche Probleme in der Schutzschaltung 50 oder einem Teil der Schaltung 10 entwickeln.
Die Schaltvorrichtung 40 kann, wie vorstehend erläutert, einen Festkörper-Leistungssteller (SSPC) aufweisen, welcher ein oder mehrere miteinander verschaltete Halbleiterbauelemente aufweist. Wenn er mehrere parallelgeschaltete Halbleiterbauelemente aufweist, können diese individuell oder in irgendeiner beliebigen Kombination zum Erzielen einer Spannungsspitze betrieben werden.
2 stellt Spannungsspitzen am Punkt T in 1 dar, die durch Schließen und Öffnen der in 1 dargestellten Schaltvorrichtung 40 erzeugt werden. Wie man sehen kann, steigt, wenn die Schaltvorrichtung 40 bei ca. 250 μs geschlossen oder ”eingeschaltet” wird, der Strom durch die Schaltvorrichtung 40 rasch auf den durch die Quelle 20 gelieferten, in diesem Beispiel angenähert 100 Ampere, an. Wie man ebenfalls in 2 sehen kann, wird, während der Strom durch die Schaltvorrichtung 40 zunimmt, eine erste negative Spitze 101 von dem Detektor 60 gesehen. Wenn die Schaltvorrichtung 40 geöffnet oder ”ausgeschaltet” wird, in diesem Beispiel unmittelbar vor 500 μs, wird eine positive Spannungsspitze 102 von dem Detektor 60 gesehen.
Die Spannungsschutzvorrichtung 50 leitet nicht, wenn die Schaltvorrichtung 40 geschlossen oder ”eingeschaltet” wird. Sie leitet nur, wenn die Schaltvorrichtung 40 geöffnet oder ”ausgeschaltet” wird. Für eine Gleichstromschaltung befindet sich die positive Seite der Spannungsschutzvorrichtung 50 an dem Punkt T, sodass sie leitet, wenn die Schaltvorrichtung 40 geöffnet oder ”ausgeschaltet” wird, was die positive Spannungsspitze 102 erzeugt.
Wenn die Schaltvorrichtung 40 mehrere Schalter aufweist, können dann die Schalter einzeln oder in einer beliebigen Kombination betätigt werden, um eine Spannungsspitze zu erhalten.
3 stellt ein Beispiel einer Spannungsschutzvorrichtung 50 dar, welche in einem Beispiel der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. In diesem Beispiel weist die Spannungsvorrichtung 50 einen Supressordiode auf, welche ähnlich einer Zenerdiode ist, welche für eine DC-Versorgung 20 geeignet sein kann.
4a stellt eine Spannungsschutzvorrichtung 50 dar, die eine bidirektionale Supressordiode aufweist, welche zwei antiparallel geschalteten Zenerdioden ähnelt. Diese kann in der Schaltung von 1 mit einer Wechselstromversorgung 20 verwendet werden. Eine alternative Wechselspannungsschutzvorrichtung, welche dieselbe Funktion durchführt, ist ein Metalloxid-Varistor, wie er in 4b dargestellt ist.
Obwohl der Detektor 60 jede gewünschte Eigenschaft der Spannungsspitze detektieren kann, um den Zustand der Schutzvorrichtung zu ermitteln, hat es sich herausgestellt, dass die Detektion der Scheitelspannung der Spitze einen zuverlässigen Hinweis auf den Zustand der Schutzvorrichtung 50 bereitstellt, und auch genau und wiederholt gemessen werden kann. Die Scheitelspannung der Spannungsspitze kann in jeder geeigneten Weise, wie z. B. unter Verwendung von Software oder Hardware, gemessen werden. 1 stellt einen geeigneten Hardware-Scheitelspannungsdetektor dar, welcher in einem Beispiel der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Der Scheitelspannungsdetektor hat einen Ladewiderstand 110 in Reihe mit einer Diode 111 und einem Kondensator 112 geschaltet, welcher durch die Spannungsspitze aufgeladen wird. Die Ladung des Kondensators 112 wird an dem Punkt P, der eine Anzeige der Scheitelspannung der Spitze liefert, gemessen. Der geladene Kondensator 112 wird dann durch den Widerstand 113 entladen, welcher im Allgemeinen wesentlich größer als der Ladewiderstand 110 ist.
Eine geeignete Steuerung, wie z. B. ein Mikroprozessor, welcher beispielsweise in der in 1 dargestellten Detektoranordnung 60 oder in einer der Schaltung 10 zugeordneten anderen Steuerelektronik vorgesehen sein kann, kann zur Ermittlung eines Zustandes der Schutzvorrichtung 50 auf der Basis der detektierten Eigenschaft der Spannungsspitze verwendet werden. Beispielsweise kann eine Steuerung, wenn die detektierte Scheitelspannung gemessen wird, eine Nachschlagetabelle oder einen Algorithmus verwenden, um zu ermitteln, ob die detektierte Scheitelspannung innerhalb eines erwarteten vorbestimmten Bereiches liegt, sodass die Spannungsschutzvorrichtung 50 als zufriedenstellend arbeitend betrachtet werden kann, oder dass die detektierte Scheitelspannung außerhalb eines vorbestimmten erwarteten Bereiches liegt, was anzeigt, dass die Spannungsschutzvorrichtung nicht zufriedenstellend arbeitet oder einen Fehler hat. Ob die gemessene Eigenschaft unter oder über einem vorbestimmten Bereich oder einem vorbestimmten Wert liegt, kann einen Hinweis für die Art des Fehlers geben. Beispielsweise kann, wenn eine gemessene Scheitelspannung unter einem vorbestimmten Wert oder Bereich liegt, dieses einen Teilkurzschluss in der Spannungsschutzvorrichtung 50 anzeigen. Umgekehrt kann, wenn die gemessene Scheitelspannung über einem vorbestimmten Wert oder vorbestimmten Bereich liegt, dieses eine hohe Impedanz oder einen offenen Schaltkreis in der Spannungsschutzvorrichtung 50 anzeigen. Ferner kann das Maß, mit welchem die gemessene Eigenschaft über oder unter einem erwarteten vorbestimmten Wert oder Bereich liegt, auch anzeigen, wie ernsthaft ein Fehler ist.
In der in 2 dargestellten Beispiel-Spannungsspitze 102 liegt der Scheitelwert der Spitze 102 über 90 Volt. Unterschiedliche Schaltungen und Anwendungen haben unterschiedliche festgelegte Bereiche, um einen zufriedenstellenden Betrieb anzuzeigen. Beispielsweise kann, wenn ein detektierter Spannungsscheitelwert über 100 V oder unter 70 V liegt, dieses ein Fehler anzeigen. Wenn eine Scheitelspannung über oder unter dem erwarteten Wert, in diesem Falle 90 V, liegt, kann dieses ein Hinweis auf einen nicht-idealen Betrieb der Schaltung oder einer Komponente selbst dann sein, wenn sie sich innerhalb des erwarteten Bereichs befindet, und kann somit eine weitere Untersuchung nahelegen.
Das vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebene Beispiel der vorliegenden Erfindung hat im Wesentlichen eine gewisse Induktivität 21 in der Eingangsenergieversorgung 20 und ihrer zugeordneten Verkabelung oder Verdrahtung. Wenn diese inhärente Induktivität 21 zu klein ist, um einen Spannungsspitze mit messbaren Eigenschaften zu erzeugen, kann dann ein geeigneter Induktor in der der Quelle 20 zugeordneten Verkabelung oder Verdrahtung vorgesehen werden.
6 veranschaulicht ein zweites Beispiel einer ein Beispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulichenden Schaltung. Dieses Beispiel unterscheidet sich von der Schaltung von 1 durch die zwischen der Quelle 20 und der Ausgangslast 30 vorgesehene Spannungsschutzvorrichtung 50. Wie in dem Beispiel von 1 kann die Schaltvorrichtung 40 einen einzelnen Schalter oder mehrere Schalter enthalten. Wenn die Schaltvorrichtung 40 aus mehreren Schaltern besteht, können die mehreren Schalter parallel vorgesehen sein und können beispielsweise mehrere parallelgeschaltete Halbleiterbauelemente, wie z. B. ein Festkörper-Leistungssteller (SSPC) sein, der zum Verbinden der Quelle 20 mit der Last 30 verwendet wird. Wie in dem Beispiel von 1 hat die Überspannungsschutzvorrichtung 50 einen dazu parallelgeschalteten Detektor 60. Wie vorstehend kann die Schutzvorrichtung durch Messen einer Eigenschaft der Spannungsspitze geprüft werden, die durch das Öffnen der Schaltvorrichtung 40 oder durch das Öffnen und Schließen der parallelgeschalteten Halbleiterbauelemente einzeln oder in beliebiger Kombination erzeugt wird, um den Zustand der Schutzvorrichtung 50 zu ermitteln.
Wie in den in 1 dargestellten Beispielen kann, wenn eine unzureichende inhärente Induktivität in der Schaltung vorliegt, um eine ausreichend große Spannungsspitze zu erzeugen, um die Schutzvorrichtung leiten zu lassen, dann dementsprechend ein Induktor hinzugefügt werden.
Ein Vorteil der Beispiele der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die erzeugten Spannungsspitzen größer als diejenigen sind, die bei normalen Lastströmen auftreten und daher deutlich messbare Werte erzeugen, welche zum Ermitteln des Zustands der Schutzvorrichtung insbesondere unabhängig davon verwendet werden, ob ein Fehler vorliegt oder sich wahrscheinlich ein Fehler entwickelt.
Die Größe der positiven Spannungsspitze 102, welche detektiert wird, um den Zustand der Schutzvorrichtung 50 zu ermitteln, hängt von der Induktivität L in der Schaltung und der Änderungsgeschwindigkeit des Stroms dI/dt ab, wenn die Schaltvorrichtung geöffnet wird. Die Größe der Spannungsspitze V bei Öffnen der Schaltvorrichtung 40 ist durch die nachstehende Gleichung gegeben. V = L × dI/dt
Die inhärente Induktivität in der Schaltung und die typische Änderungsgeschwindigkeit des Stroms bei Öffnen des Schalters haben sich im Wesentlichen als geeignet erwiesen, um eine Spannungsspitze ausreichender Größe für deutliche und wiederholbare Messungen zu erzeugen. Jedoch können, falls erforderlich, größere Spannungsspitzen bei Bedarf entweder durch Einbeziehen eines zusätzlichen Induktors L in die Schaltung oder durch Erzeugen eines höheren Stroms I oder durch beides erzeugt werden.
Gemäß Darstellung in 7, welche der 1 mit der Einbeziehung eines Kurzschlussschalters 120 an dem Ausgang entspricht, wird ein höherer Strom, typischerweise das Fünf- bis Zehnfache des normalen Stroms erzeugt, wenn die Schaltvorrichtung 40 nach einem vorausgehenden Schließen des Kurzschlussschalters 120 geschlossen wird, um somit eine deutlich größere Spannungsspitze zum Prüfen der Schutzvorrichtung selbst dann zu erzeugen, wenn die Schaltungsinduktivität L ziemlich klein ist. Ein deutlicher Vorteil der Verwendung der Ausgangskurzschlussschaltung 120 besteht darin, dass ein wesentlich höherer Strom als der normale Laststrom für die Prüfung verwendet werden kann, ohne eine signifikante Spannung an die Ausgangslast anzulegen.
8 stellt eine Schaltung zu der von 6 dargestellten dar, welche ebenfalls mit einer Kurzschluss-Tiefziehvorrichtung 120 in dem Ausgang versehen ist.
Obwohl die vorstehend dargestellten Beispiele die Schaltvorrichtung 40 und die Schutzvorrichtung 50 als getrennte Komponenten darstellen, könnten sie zu einem einzigen Komponentenblock zusammengefasst sein. Beispielsweise kann gemäß Darstellung in 9 die Schaltvorrichtung 40 einen oder mehrere Transistoren 41, wie z. B. einen oder mehrere Feldeffekttransistoren oder MOSFETs enthalten. Die Schutzfunktion kann durch zwei kleine preiswerte Zenerdioden 51, 52 bereitgestellt werden, die zwischen das Gate (G) und die Drain (D) jedes Transistors 41 geschaltet sind. Diese Zenerdioden zwingen den Transistor 41 stark zu leiten, wenn eine zu hohe Spannung zwischen der Drain und Source angelegt wird, und somit zu verhindern, dass diese Spannung die Durchschlagspannung des Transistors überschreitet. Durch geeignete Wahl der Zenerdioden erzeugt diese Ausführungsform einen effektiven Selbstschutz gegenüber einer Überspannung über dem oder jedem Transistor 41 in derselben Weise wie die vorstehend dargestellte Schutzvorrichtung 50, während sie gleichzeitig, wie in den vorstehenden Beispielen mit einem Detektor 60 geprüft werden kann, der um diesen herum mit der Drain (D) und der Source (S) verbunden ist. Der Transistor 41 wird durch ein an das Gate (G) des Transistors 41 angelegtes geeignetes Signal ein- und ausgeschaltet.
Obwohl vorstehend Beispiele im Detail beschrieben wurden, können viele Varianten an diesen Beispielen ausgeführt werden, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann die Schaltvorrichtung 40 ein einzelner Schalter oder mehrere Schalter sein. Falls mehrere Schalter verwendet werden, können diese parallel vorgesehen sein, und jeder Schalter kann eine Festkörpervorrichtung dergestalt sein, dass die Schaltvorrichtung 40 ein Festkörper-Leistungsteller (SSPC) ist. Beispiele der vorliegenden Erfindung können in Gleichstromsystemen oder Wechselstromsystemen verwendet werden. Wenn sie bei einem Wechselstromsystem und mit der Schaltvorrichtung 40 in Form mehrerer Halbleiterbauelemente eingesetzt würde, wären diese Halbleiterbauelemente Wechselstromschalter und die Spannungsschutzvorrichtung wäre wie in 4a oder 4b dargestellt bidirektional und könnte einen symmetrischen positiven und negativen Schutz bereitstellen.
Es wird die Prüfung von Spannungsschutzvorrichtungen, insbesondere während der Nutzungslebensdauer eines Produktes offengelegt. Es wird ein Verfahren zum Prüfen einer Schutzvorrichtung in einer Schaltung, die dafür eingerichtet ist, mit einer Quelle und einer Last versehen zu sein, offengelegt, mit den Schritten: Bereitstellen eines Detektors parallel zu der Schutzvorrichtung; Öffnen einer in der Schaltung vorgesehenen Schaltvorrichtung und Detektieren einer Eigenschaft der Spannungsspitze, die durch die Änderungsgeschwindigkeit eines in der Schaltungsinduktivität durch das Öffnen der Schaltvorrichtung erzeugten Stroms ausgelöst wird, um den Zustand der Schutzvorrichtung zu ermitteln. Wenn die detektierte Eigenschaft der Spannungsspitze, wie z. B. deren Scheitelspannung kein erwarteter vorbestimmter Wert ist oder innerhalb eines erwarteten vorbestimmten Bereiches liegt, kann angenommen werden, dass ein Fehler in der Schutzvorrichtung vorliegt. Somit kann die Schutzvorrichtung zuverlässig während ihrer Nutzungslebensdauer geprüft werden.

Claims

Verfahren zum Prüfen einer Spannungsschutzvorrichtung in einer Schaltung, die dafür eingerichtet ist, mit einer Quelle und einer Last versehen zu sein, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Bereitstellen eines Detektors parallel zu der Schutzvorrichtung; Öffnen einer in der Schaltung vorgesehenen Schaltvorrichtung; und Detektieren einer Eigenschaft der Spannungsspitze, die durch die Änderungsgeschwindigkeit eines in der Schaltungsinduktivität durch das Öffnen der Schaltvorrichtung erzeugten Stroms ausgelöst wird, um den Zustand der Schutzvorrichtung zu ermitteln.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Zustand der Schutzvorrichtung ermittelt wird, indem ermittelt wird, ob die detektierte Eigenschaft der Spannungsspitze innerhalb eines erwarteten vorbestimmten Bereiches liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Zustand der Schutzvorrichtung ermittelt wird, indem der Unterschied zwischen der detektierten Eigenschaft der Spannungsspitze und einem erwarteten vorbestimmten Wert ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Zustand der Schutzvorrichtung auf der Basis ermittelt wird, ob die detektierte Eigenschaft der Spannungsspitze über oder unter dem erwarteten vorbestimmten Wert oder erwarteten vorbestimmten Bereich liegt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Scheitelwert der Spannungsspitze detektiert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Kurzschluss über einem Ausgang der Schaltung vor dem Öffnen der Schaltvorrichtung bewirkt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit dem Schritt der Bereitstellung eines zusätzlichen Induktors in der Schaltung, um eine ausreichend große Spannungsspitze zum Prüfen der Spannungsschutzvorrichtung beim Öffnen der Schaltvorrichtung zu erzeugen.
Schutzvorrichtungs-Prüfeinrichtung zum Prüfen einer Schutzvorrichtung in einer Schaltung mit einer Quelle und einer Last, wobei die Schutzvorrichtungs-Prüfeinrichtung aufweist: einen parallel zu der Schutzvorrichtung vorgesehenen Detektor zum Detektieren einer Eigenschaft der Spannungsspitze, die durch Öffnen einer in der Schaltung vorgesehenen Schaltvorrichtung erzeugt wird; und eine Steuerung zum Ermitteln des Zustandes der Schutzvorrichtung auf der Basis der detektierten Eigenschaft der durch das Öffnen der Schaltvorrichtung erzeugten Spannungsspitze.
Schutzvorrichtungs-Prüfeinrichtung nach Anspruch 8, wobei die Steuerung den Zustand der Schaltvorrichtung auf der Basis ermittelt, ob die detektierte Eigenschaft der durch das Öffnen der Schaltvorrichtung erzeugten Spannungsspitze innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt.
Schutzvorrichtungs-Prüfeinrichtung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei die Steuerung dafür eingerichtet ist, den Zustand der Schutzvorrichtung auf der Basis zu ermitteln, ob die detektierte Eigenschaft der durch das Öffnen des Schalters erzeugten Spannungsspitze über oder unter einem vorbestimmten Wert liegt.
Schutzvorrichtungs-Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Steuerung dafür eingerichtet ist, den Zustand der Schutzvorrichtung auf der Basis zu ermitteln, wie viel die detektierte Eigenschaft der durch das Öffnen des Schalters erzeugten Spannungsspitze über oder unter einem vorbestimmten Wert oder Bereich liegt.
Schutzvorrichtungs-Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der Detektor dafür eingerichtet ist, die Scheitelspannung der Spannungsspitze zu detektieren.
Schutzvorrichtungs-Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Schaltvorrichtung mehrere Schalter aufweist.
Schutzvorrichtungs-Prüfeinrichtung nach Anspruch 13, wobei die Schaltvorrichtungen Halbleiterbauelemente sind, die parallelgeschaltet und für individuelles Öffnen und Schließen eingerichtet sind.
Schutzvorrichtungs-Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14 mit einer Kurzschlussschaltung, die zum Anlegen über einem Ausgang der Schaltung vor dem Öffnen der Schaltvorrichtung eingerichtet ist.