-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Schutz einer energieverbrauchenden Schaltung gegen Überspannungen und insbesondere ein System und ein Verfahren zum Schutz einer Schaltung gegen Spannungsunterbrechungen, plötzlich ansteigende Impulse oder Spannungseinschaltstöße.
-
Der Schutz in den Fällen von Spannungsunterbrechungen, plötzlich ansteigenden Impulsen oder Spannungseinschaltstößen erfolgt normalerweise durch Kurzschluss der Anschlussklemmen zur Schaltung, z. B. durch eine bidirektionale Zener-Diode, die dadurch bewirkten hohen Spannungen können aber diese Kurzschlussmittel zerstören und damit auch die Schutzschaltung. Auch andere Technologien werden verwendet.
-
Es ist ein Ziel von Ausgestaltungen der Erfindung, eine Schaltung anzugeben, die eine energieverbrauchende Schaltung gegen Fälle von Spannungsunterbrechungen, plötzlich ansteigenden Impulsen oder Spannungseinschaltstößen schützt, bei denen z. B. eine Batterie, die die energieverbrauchende Schaltung versorgt, von einer Ladeeinheit getrennt wird, wobei die Ladeeinheit eine plötzlich ansteigende Energie liefert, die anderenfalls die energieverbrauchende Schaltung zerstören könnte.
-
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Spannungsunterbrechungsschutzschaltung anzugeben, die auch durch andere Situationen geregelt werden kann, damit sie für mehrere Zwecke eingesetzt werden kann.
-
In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung somit ein System zum Schutz einer energieverbrauchenden Schaltung, wobei das System Folgendes umfasst:
- – einen ersten und einen zweiten Anschluss zum Empfangen von Energie
- – einen dritten und einen vierten Anschluss zum Weiterleiten der empfangenen Energie an die energieverbrauchende Schaltung, wobei der erste Anschluss mit dem dritten Anschluss und der zweite Anschluss mit dem vierten Anschluss verbunden sind,
- – einen ersten Transistor mit mindestens einem ersten, einem zweiten und einem dritten Bein, wobei das erste Bein mit dem ersten oder dem zweiten Anschluss verbunden ist und das zweite Bein mit dem des dritten und vierten Anschlusses verbunden ist, der mit diesem ersten oder zweiten Anschluss verbunden ist, wobei der Transistor geeignet ist zum Vorsehen oder Unterbrechen einer leitenden Verbindung zwischen seinem ersten und zweiten Bein auf Grund eines Signals am dritten Bein, wobei der andere des ersten und zweiten Anschlusses und der andere des dritten und vierten Anschlusses elektrisch mit einander verbunden werden,
- – einem Schutzelement, das zwischen einem aus der Gruppe der ersten und dritten Anschüsse und einem aus der Gruppe der zweiten und vierten Anschlüsse verbunden ist, wobei das Schutzelement zur Ausgabe eines Signals vorgesehen ist, wenn die über ihm anliegende Spannung eine vorbestimmte Spannung übersteigt,
- – Mittel zur Übertragung eines Signals vom Schutzelement an das dritte Bein.
-
In dem vorliegenden Zusammenhang ist der Schutz in erster Linie einen Schutz gegen hohe Spannungsanstiege, die aus einer Reihe von Gründen von einem Energie-/Spannungslieferanten verursacht werden. Das vorliegende System soll solche hohe Spannungen daran hindern, den Verbraucher zu erreichen.
-
Normalerweise ist ein Anschluss ein Leiter oder ein Teil davon, der dazu verwendet wird, andere elektrische Schaltungen, wie z. B. eine Batterie oder eine Energiequelle, einzuschalten oder zu kontaktieren. Normalerweise ist ein Anschluss nützlich für die Bereitstellung einer elektrischen Verbindung, die kaputt gehen oder entfernt werden kann, wie z. B. Batterieklemmen in einem Scheinwerfer oder einer Lötunterlage an einer Schaltungskarte.
-
Das vorliegende System ist zwischen den Anschlüssen zum Empfangen der Energie und denjenigen zur Lieferung der Energie an den Verbraucher vorgesehen. In diesem Zusammenhang kann die Energie in jeder denkbaren Weise geliefert werden, z. B. aus einer Batterie, einem Energieerzeuger, einer Energiestation, als Netzenergie, einer Windturbine, Solarzellen o. dgl.
-
Auch kann der Verbraucher jeder Typ von Verbraucher sein, z. B. eine Gruppe von energieverbrauchenden Geräten. Energieverbrauchende Geräte sind z. B. Fernseher, Computer, Kühlschränke, Gefriertruhen, Lampen, Monitore, andere automobile Ausrüstung o. dgl. Der Verbraucher ist sozusagen alle Energieverbraucher eines Hauses, einer Wohnung, eines Büros, eines Schiffes und/oder Fahrzeuges, zum Beispiel.
-
In dem vorliegenden Zusammenhang kann der erste Transistor jeder Typ von Transistor sein, z. B. ein bipolarer Transistor oder ein Feldeffekttransistor. Eine Anzahl von verschiedenen Bezeichnungen und grundlegenden Technologien werden verwendet, wie z. B. JFET, MOSFET, BJT, IGFET, IGBT, und jede denkbare Polarität kann verwendet werden, wie z. B. NPN, PNP, N-channel oder P-channel. Wie unten erwähnt kann der Transistor eine Schutzdiode enthalten, die zumindest für Energiedissipationszwecke wünschenswert ist.
-
Verschiedene Typen von Transistoren können verschiedene Anzahle von Beinen haben. Es sind jedoch mindestens drei Beine vorgesehen, wobei ein Signal an einem Bein, typischerweise Basis oder Tor genannt, die Leiteigenschaften zwischen den beiden anderen Beinen, dem so genannte Kollektor oder Quelle und dem so genannten Emitter oder Senke, regelt.
-
Selbstverständlich können andere elektrische Elemente, wie z. B. Dioden, Widerstände, Kondensatoren, Spulen o. dgl. mit einem der Anschlüsse und wahlweise zwischen den Anschlüssen verbunden werden, z. B. in Reihe mit dem Transistor. Um aber keine Energie zu verschwenden, gibt es vorzugsweise nur eine Komponente zwischen jedem Paar von einem aus den ersten oder zweiten Anschlüssen und einem aus den dritten und vierten Anschlüssen, und zwar den ersten Transistor und wahlweise, falls erwünscht, den unten erwähnten zweiten Transistor.
-
Das Aus- und Einschalten einer elektrischen Verbindung zwischen den Beinen des Transistors ist der übliche Zweck eines Transistors. Normalerweise ist das Signal lediglich eine Spannung, die dann einen Strom regelt, der zwischen dem ersten und zweiten Bein fließt. Selbstverständlich hängt diese Spannung von den Umständen, dem Transistor usw. ab. Dies ist für einen Fachmann wohl bekannt.
-
In diesem Zusammenhang ist das Schutzelement ein Element, das die Spannung über einem aus der der Gruppe bestehend aus einem der ersten und dritten Anschlüsse und einem aus der der Gruppe bestehend aus den zweiten und vierten Anschlüssen überwacht. Typischerweise überwacht das Schutzelement die Spannung über den ersten und zweiten Anschlüssen oder den dritten und vierten Anschlüssen. Wenn zusätzliche elektrische Elemente vorhanden sind, z. B. in Reihe geschaltet zwischen diesen Anschlüssen, kann auch die Spannung zwischen oder über solchen Elementen verwendet werden.
-
Das Schutzelement ist zur Ausgabe eines Signals vorgesehen, wenn die darüber anliegende Spannung eine vorbestimmte Spannung übersteigt. Diese vorbestimmte Spannung wird normalerweise so gewählt, dass sie die übliche Spannung an den ersten und zweiten Anschlüssen übersteigt, aber dennoch ausreichend niedrig ist, um eine Beschädigung oder Zerstörung des Verbrauchers zu vermeiden. Andererseits ist der Transistor vorzugsweise so dimensioniert und ausgewählt, dass er eine höhere Spannung aushält, z. B. eine höchste denkbare Spannung.
-
Das Signal ist vorzugsweise dem Transistor angepasst, damit das Signal den Transistor dahingehend betreiben kann, dass er zwischen dem ersten und dem zweiten Bein nicht leitet. In dieser Verbindung kann die Signalausgabe des Schutzelementes nachfolgend dem Transistor angepasst werden. Die Übertragungsmittel können dann Mittel zur Ausführung dieser Anpassung aufweisen. Alternativ kann das Schutzelement Mittel für eine elektrische Anpassung eines Signals aufweisen, um ein Signal zur Ausgabe an das dritte Bein vorzusehen. In diesem Fall können die Übertragungsmittel einfach ein Leiter sein. Die Anpassung kann z. B. eine Senkung oder Erhöhung der Spannung und/oder des Stromes sein.
-
Das Schutzelement kann selbstverständlich jeder Typ von Schaltung sein, die zur Übertragung eines Signals vorgesehen ist, wenn die Schwellwertspannung erreicht wird.
-
In einer Ausführung umfasst das Schutzelement eine mit einer oder mehreren ersten elektrischen Komponenten in Reihe geschaltete Zener-Diode, deren Durchbruchspannung der vorbestimmten Spannung entspricht, wobei das Signal der Spannung über eine oder mehrere der Zener-Dioden und der ersten oder mehreren ersten Komponenten entspricht. Andere Typen von Schutzelementen sind Verstärker, Komparatorschaltungen, Spannungsteiler o. dgl. Es wird bemerkt, dass das ausgegebene Signal eine Spannung oder ein Strom sein kann, die/der einen vorbestimmten Wert oder Grenze überschreitet (oder unterschreitet), über (unter) dem der Transistor aktiv wird.
-
In diesem Zusammenhang kann es vorteilhaft sein, einen Schmitt-Trigger oder eine Schaltung mit ähnlicher Funktion vorzusehen, damit der Transistor nicht sofort öffnet, wenn die Spannung den Schwellenwert unterschreitet, sondern wartet bis die Spannung um einen vorbestimmten Wert unter den Schwellenwert gefallen ist.
-
Eine Ausführung umfasst zusätzlich eine erste Diode, die so angeordnet ist, dass sie eine Leitung von dem ersten Bein zum zweiten Bein herstellt. Diese Diode kann eine Schutzdiode des Transistors sein, die für Energiedissipationszwecke vorgesehen ist, um zu verhindern, dass andere Teile des Transistors die Wärme ableiten müssen, die von dem dadurch übertragenen Strom erzeugt wird.
-
In einer Ausführung umfasst das System weiterhin:
Mittel, die die Energie daran hindern, von den ersten und zweiten Anschlüssen zu den dritten und vierten Anschlüssen zu fließen, wenn eine Energiequelle falsch angeordnet ist, wobei die Hinderungsmittel einen zweiten Transistor aufweisen, der zumindest ein viertes, ein fünftes und ein sechstes Bein hat, wobei das vierte Bein mit einem vorbestimmten Anschluss aus den ersten und zweiten Anschlüssen verbunden wird und das fünfte Bein mit dem der dritten und vierten Anschlüsse, der mit dem vorbestimmten Anschluss verbunden ist, verbunden wird, wobei der Transistor dazu vorgesehen ist, eine leitende Verbindung zwischen seinem vierten und fünften Bein auf Grund eines Signals am sechsten Bein ein- oder auszuschalten,
- – eine zweite, mit einer oder mehreren elektrischen Komponenten in Reihe geschalteten Diode, die zwischen einem aus der Gruppe der ersten und dritten Anschlüsse und einem aus der Gruppe der zweiten und vierten Anschlüsse verbunden ist,
- – Mittel zur Übertragung eines Signals auf das sechste Bein, wobei das Signal einer Spannung über einer oder mehreren Dioden und der einen oder mehreren zweiten elektrischen Komponenten entspricht.
-
Selbstverständlich kann der zweite Transistor in Reihe mit dem ersten Transistor vorgesehen sein oder kann zum Unterbrechen einer Verbindung zwischen einem anderen Paar aus einem der ersten und zweiten Anschlüsse und einem der dritten und vierten Anschlüsse verwendet werden. Auch andere elektrische Komponente können in Reihe mit dem zweiten Transistor vorgesehen sein und mit dem vierten und/oder fünften Bein verbunden sein, um diese Beine über solche andere Komponente mit den betreffenden Anschlüssen zu verbinden.
-
In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Zener-Diode und die zweite Diode so vorgesehen sind, dass sie die gleiche Leitungsrichtung von den gleichen zwei (ersten/dritten Anschlüssen und zweiten/vierten Anschlüssen) Anschlüssen zu den anderen zwei der ersten, zweiten, dritten und vierten Anschlüssen haben.
-
In einer Ausführung umfasst das System weiterhin eine dritte Diode, die so angeordnet ist, dass sie von dem vierten Bein zu dem fünften Bein leitet. Diese dritte Diode kann für den gleichen Zweck wie die erste Diode verwendet werden.
-
Zusätzlich kann es wünschenswert sein, dass die erste und dritte Diode entgegengesetzte Leitungsrichtungen haben, zumindest wenn die Transistoren in Reihe vorgesehen sind, so dass eine der Dioden eine Leitungsrichtung von den ersten/zweiten Anschlüssen zu den dritten/vierten Anschlüssen hat und die Leitungsrichtung der anderen Diode entgegengesetzt ist. Wenn die Transistoren parallel vorgesehen sind, sind die erste und dritte Diode vorzugsweise mit identischen Richtungen vorgesehen (von oder zu den ersten/zweiten Anschlüssen). Wenn somit ein Strom verhindert werden muss, kann der Transistor mit der in dieser Richtung blockierenden Diode zur Regelung oder Blockierung dieses Stromes verwendet werden.
-
In einer Ausführung umfasst das System zusätzlich Mittel zur Erzeugung eines Signals für das dritte und/oder sechste Bein um den/die Transistor(en) zu betreiben. Solche Mittel können Sensoren o. dgl. aufweisen, z. B. um zu messen, dass Energie an die Verbraucher und/oder die dritten/vierten Anschlüsse geliefert wird, wobei es gewünscht sein kann, die ersten/zweiten Anschlüsse abzuschalten, insbesondere in dem Fall, wo eine Batterie mit solchen Anschlüssen verbunden ist. Anstelle eines Sensors, können die Erzeugungsmittel die Signale aus der gelieferten Energie herleiten.
-
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die ein System nach dem ersten Aspekt und die Zener-Diode als Schutzelement verwendet, und eine Batterie, deren positiver Pol mit dem ersten Anschluss und deren negativer Pol mit dem zweiten Anschluss verbunden ist, aufweist, wobei die Zener-Diode so angeordnet ist, dass sie von dem negativen Pol zu dem positiven Pol leitet.
-
In diesem Fall ist die Durchbruchspannung der Zener-Diode vorzugsweise so gewählt, dass sie die Betriebs- oder Maximalspannung der Batterie übersteigt, so dass die Zener-Diode bei normalem Betrieb oder normaler Energielieferung der Batterie nicht als Schutzelement wirkt. Wenn aber die Spannung über der Batterie ansteigt, z. B. während eines Fehlers oder einem Ein-/Ausschalten der Batterie, wird die Zener-Diode die Verbindung von der Batterie zum Verbraucher abschalten.
-
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug oder Schiff mit einer Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt der Erfindung sowie Mittel zur Aufladung der Batterie durch Lieferung eines Stromes an die ersten und zweiten Anschlüsse. In diesem Fall würde eine plötzliche Entfernung der Auflademittel von der Batterie oder eine Entfernung der Batterie von den Auflademitteln/Verbrauchern einen plötzlichen Ladungsanstieg bewirken, der den Verbraucher zerstören könnte, wenn er nicht auf Grund des Betriebs des ersten Transistors verhindert werden würde.
-
In einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schutz einer energieverbrauchenden Schaltung, umfassend:
- – Empfang von Energie an mindestens einem ersten und einem zweiten Anschluss,
- – Lieferung der empfangenen Energie an eine energieverbrauchende Einheit durch einen dritten und vierten Anschluss, wobei die ersten und dritten Anschlüsse und die zweiten und vierten Anschlüsse mit einander verbunden sind,
- – Vorsehen eines Schutzelementes zwischen einem aus der Gruppe bestehend aus den ersten und dritten Anschlüssen und der aus den zweiten und vierten Anschlüssen, der mit dem einen Anschluss verbunden ist, wobei das Schutzelement ein Signal ausgibt, wenn eine darüber anliegende Spannung eine vorbestimmte Spannung übersteigt,
- – wobei eine Signalausgabe von dem Schutzelement einen ersten Transistor betreibt zur Unterbrechung einer elektrischen Verbindung zwischen einem aus den ersten und zweiten Anschlüssen und einem aus den dritten und vierten Anschlüssen.
-
In diesem Fall kann die Energie als Gleichspannung oder Wechselspannung über die Anschlüsse vorgesehen und geliefert werden.
-
Selbstverständlich kann das Signal eine Erhöhung oder Reduzierung von Spannung oder Strom sein.
-
In einer Ausführung umfasst der Vorsehschritt das Vorsehen einer Zener-Diode als Schutzelement in Reihe mit einer oder mehreren ersten elektrischen Komponenten, wobei eine Durchbruchspannung der Zener-Diode der vorbestimmten Spannung entspricht. Wie oben erwähnt, sind auch andere Typen von Schutzelementen möglich.
-
In dieser oder einer anderen Ausführung kann das Verfahren weiterhin das Vorsehen einer ersten Diode umfassen, um vom ersten Bein zum zweiten Bein zu leiten.
-
Weiterhin kann das Verfahren Folgendes umfassen:
- – Vorsehen einer zweiten Diode in Reihe mit einer oder mehreren zweiten elektrischen Komponenten und zwischen einem vorbestimmten Anschluss aus der Gruppe bestehend aus den ersten und dritten Anschlüssen und einem Anschluss aus der Gruppe bestehend aus den zweiten und vierten Anschlüssen, z. B. dem Anschluss, der mit dem vorbestimmten einen Anschluss verbunden ist,
- – wenn Energie an die ersten und zweiten Anschlüsse geliefert wird und im Verhältnis zu einer vorbestimmten Polarität invertiert ist, Verhindern, dass die empfangene Energie an die dritten und vierten Anschlüsse geliefert wird durch Aktivieren eines zweiten Transistors zur Unterbrechung einer elektrischen Verbindung zwischen einem vorbestimmten Anschluss aus den ersten und zweiten Anschlüssen und dem der dritten und vierten Anschlüsse, der mit dem vorbestimmten Anschluss verbunden ist.
-
Wie oben erwähnt, kann es bevorzugt sein, dass die Zener-Diode und die zweite Diode so angeordnet sind, dass sie die Leitungsrichtung von den gleichen zwei (ersten/dritten Anschlüssen und zweiten/vierten Anschlüssen) Anschlüssen zu den anderen zwei der ersten, zweiten, dritten und vierten Anschlüssen haben.
-
In einer Ausführung umfasst das Verfahren zusätzlich das Vorsehen einer dritten Diode, um von dem vierten Bein zum fünften Bein zu leiten.
-
In einer Ausführung umfasst der Energielieferungsschritt eine Batterie mit einem positiven Pol, der mit dem ersten Anschluss verbunden ist, und einem negative Pol, der mit dem zweiten Anschluss verbunden ist, wobei die Zener-Diode so angeordnet ist, dass sie von dem negativen Pol zum positiven Pol leitet.
-
Eine Ausführung umfasst weiterhin den Schritt der Aufladung der Batterie durch Lieferung eines Stroms zu den ersten und zweiten Anschlüssen.
-
Selbstverständlich kann/können der/die Transistor(en) auch in anderen Fällen zur Entkopplung der ersten/zweiten Anschlüsse von den dritten/vierten Anschlüssen verwendet werden. In einer Ausführung umfasst das Verfahren weiterhin den Schritt der Feststellung, dass Energie aus einer zweiten Quelle an den Verbraucher geliefert wird und Übertragung eines Signals an das dritte und/oder sechste Bein. In diesem Fall kann es wünschenswert sein, zu verhindern dass derart gelieferte Energie die ersten/zweiten Anschlüsse erreicht, insbesondere in dem Fall, wo eine Batterie mit solchen Anschlüssen verbunden ist.
-
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungen unter Hinweis auf die Zeichnungen beschrieben, worin:
-
1 eine erste Ausführung des Systems nach der Erfindung zeigt, und
-
2 eine zweite Ausführung des Systems nach der Erfindung kombiniert mit inversem Batterieschutz zeigt.
-
1 zeigt eine erste Ausführung der Erfindung, wobei das System 10 zwischen zwei Paaren von Anschlüssen 12/14 bzw. 16/18 vorgesehen ist.
-
Die Anschlüsse 12/14 sind mit einer Batterie B und die Anschlüsse 16/18 mit einem Verbraucher C verbunden, wobei das System zur Lieferung von Energie aus der Batterie B an den Verbraucher C vorgesehen ist.
-
Die Anschlüsse 12 und 16 sind durch einen Leiter verbunden. Zwischen den Anschlüssen 14 und 18 ist ein Transistor 24 vorgesehen, dessen Kollektor/Quelle mit dem Anschluss 14 und dessen Emitter/Senke mit dem Anschluss 18 verbunden ist.
-
Das Tor/die Basis des Transistors 24 ist zwischen einer Zener-Diode 20 und einem Widerstand 22 verbunden, die zwischen den Anschlüssen 12 und 14 reihengeschaltet sind.
-
Außerdem wird die Batterie B von einem Generator aufgeladen.
-
Bei Normalbetrieb wird die von dem Generator A und/oder der Batterie B gelieferte Spannung unter der Durchbruchspannung der Zener-Diode 20 sein, die dann so arbeiten wird, dass ein Strom von dem Anschluss 12 durch den Widerstand 22 zur Basis/Tor des Transistors 24 fließt, was dann dazu führt, dass ein Strom zwischen den Anschlüssen 14 und 18 fließt, wobei der Verbraucher C mit Energie aus dem Generator A und/oder der Batterie B versorgt wird.
-
Der Betrieb des Systems 10 ändert sich aber in Fällen von so genannten Spannungsunterbrechungen, bei denen die Batterie plötzlich vom Generator A entkoppelt wird, oder die Batterie B (wenn kein Generator A vorhanden ist) plötzlich an die Anschlüsse 12 und 14 angeschlossen wird. In diesem Fall wird über den Anschlüssen 12 und 14 eine hohe Spannung erzeugt. In einem 10–32 V System eines Fahrzeuges kann diese Spannung 120 V erreichen. Selbstverständlich kann jede Spannungssteuerung verwendet werden. Sollte diese Spannung an einen Verbraucher C geliefert werden, kann sie den Verbraucher C oder Teile davon zerstören, z. B. darin enthaltene Halbleitereinrichtungen.
-
Das System 10 verhindert aber diese Situation dadurch, dass diese hohe Spannung die Durchbruchspannung der Zener-Diode 12 überschreiten wird, wobei Tor/Basis des Transistors 24 das Potential des Anschlusses 14 erreicht. Dies führt dazu dass der Transistor 16 den Anschluss 14 vom Anschluss 18 ”entkoppelt” und damit die Schaltung des Verbrauchers C schützt.
-
In dieser Schaltung erfolgt die ”Entdeckung” der überschrittenen Spannung durch die Zener-Diode 20. Selbstverständlich können auch andere Typen von Schaltungen verwendet werden, wie z. B. Verstärker, Komparatorschaltungen, Spannungsteiler o. dgl.
-
Selbstverständlich werden die Zener-Diode 20 und der Transistor 24 so gewählt, dass sie die überschrittene Spannung entdecken und ihr widerstehen können. Im vorliegenden Fall liefert die Batterie B eine Spannung im Bereich von 10–32 V, die Zener-Diode 20 hat eine Durchbruchspannung von 36 V, der Widerstand 22 kann ein 22 kΩ Widerstand sein, und der Transistor 24 kann imstande sein mindestens 100 V zu widerstehen.
-
Es wird bemerkt, dass es wünschenswert sein kann eine Verzögerungsschaltung, z. B. einen Schmitt-Trigger, einzusetzen, damit der Transistor 24 nicht gleich öffnet, wenn die Spannung über der Zener-Diode 20 die Durchbruchspannung unterschreitet. Es kann somit wünschenswert sein, den Transistor 24 erst dann zu öffnen, wenn die Spannung die Durchbruchspannung um eine vorbestimmte Spannung, z. B. 3 V, unterschreitet.
-
Der vorliegende Transistor 24 kann jeder Typ von Transistor sein. Der im vorliegenden Fall gewählte Transistor weist eine Schutzdiode 26 auf. Diese Diode ist nicht unbedingt notwendig, jedoch wünschenswert, da sie die erforderliche Wärmeabgabe erheblich reduzieren wird.
-
Die 2 zeigt eine Schaltung 50 mit einer Halbschaltung 10', die der Schaltung 10 aus 1 entspricht.
-
In 2 ist der Generator A weggelassen, er wird aber normalerweise immer noch vorhanden sein, zumindest in Fahrzeugen und Schiffen.
-
Der Betrieb der Zener-Diode 20 ist beibehalten, nur ist der Aufbau so geändert worden, dass sie jetzt in Reihe mit zwei Widerständen 22' und 22'' zwischen den Anschlüssen 12 und 14 angeordnet ist. Ein Transistor 40 ist so angeordnet, dass seine Basis/Tor zwischen den Widerständen 22' und 22'', sein Kollektor mit der Basis/Tor des Transistors 24 und sein Emitter über eine Diode 42 mit dem Anschluss 14 verbunden ist. Ein Widerstand 44 ist zwischen der Basis/Tor des Transistors 24 und dem Anschluss 12 vorgesehen.
-
Wenn wiederum eine Spannung über der Zener-Diode 20 die Durchbruchspannung übersteigt, wird ein Strom zu der Basis/Tor des Transistors 40 fließen, der einen Stromfluss zur Basis/Tor des Transistors 24 bewirkt, der wiederum einen Stromfluss vom Kollektor/Quelle zum Emitter/Senke verhindert.
-
Zusätzlich umfasst die Schaltung 50 einen weiteren Transistor 28, dessen Basis/Tor zwischen einer Diode 34 und einem Widerstand 32 verbunden ist, wobei die Diode 34 und der Widerstand 32 zwischen den Anschlüssen 16 und 18 in Reihe geschaltet sind.
-
Der Betrieb des Transistors
28 ist gezeigt in dem Fall, wo die Batterie invertiert wird. Dies kann der Fall sein, in dem die Batterie B falsch ersetzt worden ist. Das Problem ist bekannt, und die Lösung zum Schutz des Verbrauchers C gegen dieses Problem mit Hilfe eines Transistors
28 ist bekannt aus z. B.
US2008/0198522 . Die Diode
34 wird dann leitend und zieht den Kollektor/Quelle des Transistors
28 zum Anschluss
18, wodurch der Transistor
28 ”schließen” wird. Die Schutzdiode
28 wird auch einen Stromfluss von dem (jetzt positiven) Anschluss
14 zum Anschluss
18 verhindern.
-
Wenn also keine Spannungsunterbrechungen stattfinden, ist der Transistor 24 leitend. Wenn eine Spannungsunterbrechung erfolgt, ist der Transistor 24 nicht-leitend und dessen Schutzdiode 26 wird jeden Strom daran hindern, von dem Anschluss 18 zum Anschluss 14 zu fließen. Der Transistor 28 bleibt aber offen und dessen Schutzdiode 30 wird einen Stromfluss erlauben.
-
Andererseits, wenn die Batterie B invertiert wird, blockiert der Transistor 28 und die Schutzdiode wird einen Stromfluss zwischen dem Anschluss 14 und dem Anschluss 18 verhindern. Der Transistor 26 wird nicht aktiv zum Schutz des Verbrauchers C gegen diese Situation.
-
2 zeigt zwei schwarze Punkte zwischen dem Widerstand 32 und der Diode 34 bzw. den beiden Widerständen 22 und 22''. Diese Positionen in der Schaltung 50 können zur Regelung des Betriebs der Transistoren 26 und 28 in anderen Fällen verwendet werden, in denen es auch wünschenswert ist den Verbraucher C von der Batterie B und/oder dem Generator A zu entkoppeln. Ein Fall, bei dem dies erwünscht ist, ist der, in dem eine externe Energiequelle zur Versorgung des Verbrauchers C verwendet wird. Wenn eine solche Spannung niedriger ist als die von der Batterie gelieferte Spannung, wird die Batterie weiterhin Spannung an den Verbraucher liefern, was nicht wünschenswert ist. Wenn eine solche Spannung die Spannung der Batterie übersteigt, wird sie dem Verbraucher Energie liefern, sie wird aber auch die Batterie aufladen, was unerwünscht oder verboten sein kann. In Fahrzeugen und Schiffen kann eine Aufladung der Batterie aus einer anderen Quelle als dem Generator A vom Hersteller verboten sein. Wenn also das Fahrzeug/Schiff mit z. B. Wechselspannung aus einem Netz versorgt wird, kann die Energie dem Verbraucher C bei den Anschlüssen 16 und 18 zugeführt werden, erreicht aber nicht die Batterie B. In diesem Fall kann eine Schaltung (nicht gezeigt) vorgesehen sein zur Erzeugung eines Gleichstromsignals (z. B. 12 V), das den schwarzen Punkten zugeführt wird. Die Transistoren 16 und 28 werden die Anschlüsse 14 und 18 dann abschalten. Auch die Dioden 30 werden jeden Stromfluss verhindern, so dass der Verbraucher C von dieser externen Quelle versorgt wird ohne Beeinflussung der Batterie B und des Generator A.
-
Es wird bemerkt, dass die Schaltungen 10' und 50 ohne Änderung der Funktion unter einander ausgetauscht werden können.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
