DE1181319B - UEberspannungsschutz fuer Elektronik-Schaltungen - Google Patents

UEberspannungsschutz fuer Elektronik-Schaltungen

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Publication number
DE1181319B
DE1181319B DET23362A DET0023362A DE1181319B DE 1181319 B DE1181319 B DE 1181319B DE T23362 A DET23362 A DE T23362A DE T0023362 A DET0023362 A DE T0023362A DE 1181319 B DE1181319 B DE 1181319B
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DE
Germany
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voltage
pole
low voltage
diode
fed
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Pending
Application number
DET23362A
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English (en)
Inventor
Hans Trappenberg
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

  • Überspannungsschutz für Elektronik-Schaltungen Die Erfindung bezieht sich auf einen überspannungsschutz für Elektronik-Schaltungen, bei denen Schaltsysteme mit für elektronische Schaltungen gebräuchliche Spannungen einpolig mit Schaltsystemen höherer Spannung verbunden sind.
  • In vielen Schaltungen der Meß-, Regel- und Steuerungstechnik ist es notwendig, gleichzeitig mit der, gewöhnlich verhältnismäßig niederen in der Größenordnung von 6 bis 30 Volt liegenden Versorgungsspannung für die Halbleiterelemente eine höhere Spannung zur Versorgung anderer Elemente wie Glimmlampen, Betätigungsglieder usw., mit einzuspeisen. Um eine Gefährdung der gegen überspannung sehr empfindlichen Halbleiterelemente zu vermeiden, wird normalerweise das Schaltsystem mit der höheren Spannung galvanisch vollkommen getrennt mitgeführt. Dies bedingt einen hohen Verdrahtungsaufwand und demgemäß hohe Montagekosten. Außerdem sind entsprechend viele Verbindungselemente wie Stecker und Klemmleisten vorzusehen.
  • In gewissen Schaltungen läßt es sich nicht vermeiden, die beiden Schaltsysteme, sowohl das mit niederer als auch das mit höherer Spannung, einpolig zu verbinden. Dadurch ist die Gefahr, daß durch einen Fehler die Halbleiterelemente eine sie gefährdende Spannung erhalten können, besonders groß. Es müssen daher im System niderer Spannung umfangreiche Maßnahmen getroffen werden, um solche überspannungen bereits beim Hochlauf auf die höhere Spannung zu vernichten, bzw. Maßnahmen, die nicht weniger aufwendig sind, um ein Übertreten der höheren Spannung in das System niederer Spannung zu verhindern.
  • Um solche auftretende Überspannungen im Zustand ihres Hochlaufes abzuschalten, sind normale, billige und leicht einzubauende Schmelzsicherungen ungeeignet, da sie für diesen Einsatzfall zu träge sind. Es ist bereits bekannt, an Stelle solcher trägen Schmelzsicherungen Transistorkombinationen einzusetzen, die nach dem Prinzip eines bistabilen Multivibrators arbeiten. Derartige Kombinationen schalten zwar extrem schnell ab, sind aber auch verhältnismäßig aufwendig und können aus Kostengründen dann nicht mehr eingesetzt werden, wenn ihr Anschaffungs- bzw. Herstellungspreis einen wesentlichen Teil des gesamten zu schützenden Objektes beträgt. Außerdem ist die Funktion dieser elektronischen Sicherungen für einen durchschnittlichen Fachmann, der die Halbleitertechnik nicht vollständig beherrscht, schwer durchschaubar und sie werden daher aus Unkenntnis öfters falsch eingesetzt oder in den Strom-oder Spannungswerten verstellt, was zu einem Versagen und damit zu einem Ausfall der im Schaltsystem niederer Spannung eingeetzten Elemente führen kann.
  • Weiter ist es bekannt, zum,Schutz von Transistoren in batteriebetriebenen Geräten 'eine mit einer Sicherung in Reihe geschaltete Diode in der Weise anzuordnen, daß bei falschpoligem Anschluß die Diode leitend und dadurch die Sicherung den Batterien direkt nebengeschaltet wird. Damit werden Schäden der an einem Verzweigungspunkt zwischen Diode und Sicherung angeschlossenen Halbleiterelemente durch falschpoligen Anschluß vermieden, jedoch versagt die Schaltung dann, wenn das Gerät zwar richtig gepolt, aber mit zu hoher Spannung betrieben wird. Gleichfalls sind die Transistoren dann nicht mehr geschützt, wenn das Gerät irrtümlicherweise an Wechselspannung angeschlossen wird, dessen Amplitude die maximal zulässige Spannung der Halbleiterbauelemente überschreitet. Da selbst kurzzeitige Überspannungen genügen, um derartige Bauelemente zu zerstören, ist, selbst wenn man davon ausgeht, daß in der Halbwelle in der die Diode leitend ist, die Sicherung zum Durchbrennen gebracht wird - was wegen der Trägheit der Schmelzsicherungen einen Wechselstrom niederer Frequenz voraussetzt -, ein derartiger Schutz ungenügend.
  • Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Möglichkeit aufzuzeigen, wie ein überspanhungsschutz aufgebaut werden kann, der 1. einfach herzustellen, 2. leicht einzubauen, 3. auch für einen durchschnittlich orientierten Fachmann ohne Schwierigkeiten zu überblicken und weiter 4. in der Lage ist, Überspannungen, bevor sie eine unzulässige Höhe erreicht haben, zu unterdrükken bzw. abzuschalten.
  • Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem Überspannungsschutz für Elektronik-Schaltungen, bei denen Schaltsysteme mit für elektronische Schaltungen gebräuchlichen Spannungen einpolig mit Schaltsystemen höherer Spannung verbunden sind und bei denen mindestens ein System mit Wechselspannung gespeist wird, dadurch gelöst, daß bei einer Schaltungsanordnung, bei der beide Systeme (U1 und Uz) mit Wechselspannung gespeist werden das System mit der höheren Spannung einpolig über eine Feinsicherung und einen Widerstand mit dem System niederer Spannung verknüpft ist und daß die Verknüpfungsstelle durch eine Reihenschaltung einer in Sperrichtung geschalteten Zenerdiode mit für das System niederer Spannung ungefährlichen Durchbruchspannung und einer in Durchlaßrichtung geschalteten Diode und parallel dazu mit einer ebensolchen Zenerdiode in Durchlaßrichtung hintereinander mit einer in Sperrichtung geschalteten Diode mit dem zweiten Pol des Systems niederer Spannung verbunden ist.
  • Bei Schaltungen, bei denen das System niederer Spannung mit Wechselspannung und das System höherer Spannung mit Gleichspannung gespeist werden, ist ein Schutz nach der Erfindung dadurch zu erreichen, daß die Verknüpfungsstelle durch eine Reihenschaltung einer für das System höherer Spannung in Sperrichtung geschalteten Zenerdiode mit für das System niederer Spannung ungefährlichen Durchbruchspannung und einer in Durchlaßrichtung geschalteten Diode mit dem zweiten Pol des Systems niederer Spannung verbunden ist.
  • Liegt das System höherer Spannung an Wechselspannung und das System niederer Spannung an Gleichspannung, so ist ein Schutz in erfindungsgemäßer Weise dadurch zu erzielen, daß die Verknüpfungsstelle durch eine für das System niederer Spannung in Sperrichtung geschaltete Zenerdiode mit einer für das System niederer Spannung ungefährlichen Durchbruchspannung, mit dem zweiten Pol des Systems niederer Spannung verbunden ist.
  • Zur Erläuterung sei nachfolgend das System niederer Spannung mit U1, das System höherer Spannung mit U2 bezeichnet (U l< U2).
  • Beim übertreten der Spannung von UZ in U1 wird sich, je nach der Polarität der Fehlspannung, spätestens nach dem überschreiten der Zenerspannung ein Strom über U.., - U1 - Widerstand - Sicherung zum gemeinsamen Pol einstellen, wodurch an dem Widerstand eine Spannung abfällt, die U2 so lange auf einem ungefährlichen Niveau hält, bis die vorgeschaltete Sicherung angesprochen hat und damit U2 abtrennt. Damit ist ein Hochlaufen der fehlerhaften Spannung aus U2 in U1 mit Sicherheit vermieden. Durch die in Sperrichtung zur Durchlaßrichtung der Zenerdiode geschalteten Diode wird ein Übergang der Wechselspannung von U1 verhindert, während U2 nach überschreiten der Zenerspannung diese Dioden in Durchlaßrichtung passiert und so einen Strom hervorruft, der die vorgeschaltete Sicherung ansprechen läßt.
  • Durch den Einbau dieser Schaltglieder in erfindungsgemäßer Weise ist die gestellte Aufgabe gelöst, da die Schaltung einfach herzustellen ist und die jedem Fachmann vertrauten Schaltglieder leicht einzubauen sind, da die Schaltung von einem durchschnittlich orientierten Fachmann ohne Schwierigkeiten überblickt werden kann und da die Anordnung befähigt ist Überspannungen vor Erreichen einer unzulässigen Höhe zu unterdrücken bzw. abzuschalten. Dieses Abschalten erfolgt bei Gleich- oder Wechselspannungen auf alle Fälle dann, wenn sich an dem System mit niederer Spannung eine die eingefügten Halbleiterelemente gefährdende höhere Spannung aufbauen will.
  • In den Zeichnungen sind Schaltungsbeispiele dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 U1 und U mit Wechselspannung versorgt, F i g. 2 U1 mit @lechselspannung, Uz mit Gleichspannung versorgt und F i g. 3 U1 mit Gleichspannung, U", mit Wechselspannung versorgt.
  • In sämtlichen Fällen ist das zu schützende System niederer Spannung mit U1, das System höherer Spannung mit U2 bezeichnet.
  • In die Zuleitung von U2 nach U1 ist eine Schmelzsicherung 1 und ein Widerstand 2 geschaltet. Eine weitere Sicherung 3 schützt den Stromkreis U1. Dioden sind mit 4, Zenerdioden mit 5 bezeichnet. Der fehlerhafte Übergang von U2 nach U1 ist mit 6 dargestellt. Die Verknüpfungsstelle beider Systeme ist mit 7 markiert.
  • Ein erhöhter Strom von dem einen Pol von U2 über die fehlerhafte Stelle 6, die eingefügten Halbleiterelemente 4, 5, den Widerstand 2 und die Sicherung 1 zu dem zweiten Pol von Uz führt in dem Widerstand 2 zu einem erhöhten Spannungsabfall und einem Auslösen der Sicherung 1. Dadurch ist ein Hochlaufen der Spannung von U1 auf das Niveau von U2 vermieden.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Überspannungsschutz für Elektronik-Schaltungen, bei denen Schaltsysteme mit für elektronische Schaltung gebräuchlichen Spannwogen einpolig mit Schaltsystemen höherer Spannung verbunden sind und bei denen mindestens ein System mit Wechselspannung gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Schaltungsanordnung, bei der beide Systeme (U, und U2) mit Wechselspannung gespeist werden, das System mit der höheren Spannung (U.) einpolig über eine Feinsicherung (1) und einen Widerstand (2) mit dem System niederer Spannung (U1) verknüpft ist und da.ß die Verknüpfungsstelle(7) durch eine Reihenschaltung einer in Sperrichtung geschalteten Zenerdiode (5) mit für das System niederer Spannung (U1) ungefährlichen Durchbruchspannung und einer in Durchlaßrichtung geschalteten Diode (4) und parallel dazu mit einer ebensolchen Zenerdiode (5) in Durchlaßrichtung hintereinander mit einer in Sperrichtung geschalteten Diode (4) mit dem zweiten Pol des Systems niederer Spannung (U1) verbunden ist.
  2. 2. Überspannungsschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Schaltungsanordnung, bei der das System höherer Spannung (U2) mit Gleichspannung gespeist wird, die Verknüpfungsstelle (7) durch eine Reihenschaltung einer für das System höherer Spannung (U2) in Sperrichtung geschalteten Zenerdiode (5) mit für das System niederer Spannung (U1) ungefährlichen Durchbruchspannung und einer in Durchlaßrichtung geschalteten Diode (4) mit dem zweiten Pol des Systems niederer Spannung (U1) verbunden ist.
  3. 3. Überspannungsschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Schaltungsanordnung, bei der das System niederer Spannung (Ui) mit Gleichspannung gespeist wird, die Verknüpfungsstelle (7) durch eine für das System niederer Spannung (Ui) in Sperrichtung geschaltete Zenerdiode (5), mit einer für das System niederer Spannung (Ui) ungefährlichen Durchbruchspannung mit dem zweiten Pol des Systems niederer Spannung (U1) verbunden ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1108 802.
DET23362A 1963-01-21 1963-01-21 UEberspannungsschutz fuer Elektronik-Schaltungen Pending DE1181319B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4035695A1 (de) * 1990-11-09 1992-05-14 Siemens Ag Elektrische maschine mit mindestens einem gleit- oder waelzlager

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1108802B (de) * 1960-02-11 1961-06-15 Ouvrard Villars & Guilux S A Elektrischer Batteriescheinwerfer

Patent Citations (1)

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