DE1913241C3

DE1913241C3 - Protection against reverse polarity

Info

Publication number: DE1913241C3
Application number: DE19691913241
Authority: DE
Inventors: Hans 7000 Stuttgart Reichelt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Filing date: 1969-03-15
Publication date: 1977-01-13

Description

3030th

Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung mit einer Diode und einer Schmelzsicherung, zum Anschluß an die Klemmen einer Batterie zum Sichern gegen Anschluß dieser Batterie mit umgekehrter Polarität.The invention relates to a protective device with a diode and a fuse for connection to the terminals of a battery to secure against connection of this battery with reversed polarity.

Schutzeinrichtungen dieser Art dienen dazu, baueriegespeiste Verbraucher davor zu schützen, daß sie bei Anschluß der Batterie mit falscher Polarität zerstört werden. Zum Beispiel zeigt die deutsche Auslegeschrift 11 08 802 die Verwendung einer derartigen Schutzeinrichtung zum Schutz eines Transistor-Wechselrichters. der sonst bei fehlgepoltem Anschluß der Batterie (Plus an Minus. Minus an Plus) durch einen hohen Kurzschlußstrom zerstört würde. Durch die Schutzeinrichtung wird erreicht daß die Sicherung der Schutzeinrichtung durchbrennt und dadurch der Wechselrichter stromlos wird. In der gleichen Weise kann die Schutzeinrichtung naturgemäß dazu verwendet werden, andere Geräte /u schützen, die bei fehlgepoltem Anschluß zerstört wurden, vor allem also Geräte mit Halbleitcrclcmcntcn. Als Beispiel können genannt werden battcriegespeiste Radios und Fernsehapparate, Wcchsclstromgcneratoren mit nachgeschalteten Gleichrichtern, elektronische Zündeinrichtungen, elektronische Steuergeräte für Kraftstoffeinspritzanlagen, Batterieladegeräte usw.Protective devices of this type are used to protect construction-powered consumers from being at Connection of the battery with wrong polarity can be destroyed. For example, the German Auslegeschrift shows 11 08 802 the use of such a protective device to protect a transistor inverter. otherwise if the battery is connected incorrectly (plus at minus. Minus to plus) would be destroyed by a high short-circuit current. Through the protective device it is achieved that the fuse of the protective device blows and thereby the inverter becomes de-energized. In the same way, the protective device can naturally be used for other purposes Protect devices that have been destroyed if the polarity is incorrect, especially devices with semiconductor devices. Examples include radio and TV sets powered by battles, and WC generators with downstream rectifiers, electronic ignition devices, electronic control units for fuel injection systems, battery chargers, etc.

Derartige Schutzeinrichtungen müssen naturgemäß betriebssicher und robust aufgebaut sein und sich für raschen Austausch eignen. Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Schutzeinrichtung mit diesen Eigenschaften zu schaffen.Such protective devices must of course be designed to be operationally reliable and robust and to be suitable for are suitable for rapid exchange. It is therefore an object of the invention to provide a protective device with these To create properties.

Nach der Erfindung wird dies bei einer eingangs genannten Schutzeinrichtung datiarch erreicht, daß ein Formstück aus einefn Isolierwerkstöiff vorgesehen ist, auf dem einerseits ein Kühlkörper mit der Diode, andererseits eine Anschlußklemme vorgesehen ist, und 6s daß die Schmelzsicherung in Form cities Blechstreifens zwischen der Anschlußklemme und dem Kühlkörper hnfestiet ist.According to the invention, this is achieved in a protective device mentioned above that a datiarch A fitting made of one insulating material is provided, on the one hand a heat sink with the diode, on the other hand a connection terminal is provided, and 6s that the fuse in the form of cities sheet metal strip between the connector and the heat sink hnfestiet is.

Diese Konstruktion ist sehr einfach. Durch die direkte Befestigung der Sicherung am Kühlkörper wird diese stets auf einer mittleren Temperatur gehalten und !wirkt daher als thermisch träge Sicherung, die firak- |isch nur auf hohe Überströme anspricht Ό'.ύ direkte Verbindung mit dem Kühlkörper hat sich auch deshalb als vorteilhaft erwiesen, weil so ein sehr geringer Obergangswiderstand erreicht wird, was für das richtige Funktionieren der Schutzeinrichtung sehr wichtig Ist, denn bei fehlgepolter Batterie soll ein sehr kräftiger Überstrom fließen, der die Sicherung praktisch augenblicklich zum Durchschmelzen bringt Zweckmäßig verwendet man deshalb auch für beide Sicherungsanschlüsse Nietverbindungen, da hierdurch ein sehr inniger elektrischer Kontakt entsteht der sich auch nach Jangem Betrieb, in korrosiver Atmosphäre praktisch nicht verändertThis construction is very simple. By attaching the fuse directly to the heat sink, it is always kept at a medium temperature and therefore acts as a thermally inert fuse that only responds to high overcurrents Ό'.ύ This is why a direct connection to the heat sink is also advantageous proven, because a very low contact resistance is achieved, which is very important for the correct functioning of the protective device, because if the battery is incorrectly polarized, a very strong overcurrent should flow, which causes the fuse to melt almost instantaneously, which is why riveted connections are also used for both fuse connections , because this creates a very intimate electrical contact that practically does not change even after Jangem operation in a corrosive atmosphere

Weitere Einzelheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigtFurther details and useful developments of the invention emerge from the following embodiment described and shown in the drawing. It shows

F i g. 1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung,F i g. 1 a front view of a protective device according to the invention,

Fig.⁰ einen Schnitt durch die Schutzeinrichtung, gesehen längs der Linie H-H der F i g. 1.FIG. ^{0 shows} a section through the protective device, seen along the line HH in FIG. 1.

F i g. 3 eine Rückansicht der Schutzeinrichtung nach den F i g. 1 und 2,F i g. 3 shows a rear view of the protective device according to FIGS. 1 and 2,

F i g. 4 einen Schnitt gesehen längs der Linie IV-IV der F i g. 3 undF i g. 4 shows a section along the line IV-IV the F i g. 3 and

F i g. 5 ein Schaltschema der Schutzeinrichtung.F i g. 5 a circuit diagram of the protective device.

Wie die F i g. 1 bis 3 zeigen, ist die Schutzeinrichtung auf einem etwa dreieckförmigem Formstück 10 aus Isolierwerkstoff aufgebaut das an einer Seite einen abgebogenen Rand aufweist um den direkten Einbau in eine elektrische Maschine zu ermöglichen. An seinem unteren, spitzen Ende (bezogen auf die F i g. 1 bis 3) hat dieses Formstück 10 eine Abkröpfung 11, in der ein mit einem Hohlniet 12 ausgekleidetes Befestigungsloch »3 zur Befestigung an dem zu schützenden Gerät vorgesehen ist. Ferner weist das Formstück 10 eine verdickte Stelle 14 auf. in der eine mit einem Blechteil 15 ausgekleidete Ausnehmung 16 zur Aufnahme eines Anschlußbolzens 17 vorgesehen ist, welcher an seinem unteren Ende eine Verbreiterung 18 in Form eines Sechskants aufweist, die in einer entsprechenden Sechskant-Ausnehmung 19 des Formstücks 10 angeordnet ist und so den Bolzen 17 gegen Verdrehung sichert.As the F i g. 1 to 3 show, the protective device is on an approximately triangular shaped piece 10 made of insulating material built with a bent edge on one side for direct installation in a enable electric machine. Has at its lower, pointed end (based on FIGS. 1 to 3) this shaped piece 10 has a bend 11 in which a fastening hole lined with a tubular rivet 12 »3 is intended for attachment to the device to be protected. Furthermore, the shaped piece 10 has a thickened Position 14. in which a recess 16 lined with a sheet metal part 15 for receiving a connecting bolt 17 is provided, which at its lower end has a widening 18 in the form of a hexagon has, which is arranged in a corresponding hexagonal recess 19 of the fitting 10 and so the bolt 17 secures against rotation.

In einer etwa rhombusförmigen Vertiefung 22 des Formstücks 10 ist ein aus Blech hergestellter Kühlkörper 23 befestigt, der eine mit einem vorspringenden Kragen 24 versehene Ausnehmung 25 zur Aufnahme einer Halbleiterdiode 26 aufweist welche in diesen Kragen 24 eingepreßt ist und dadurch in guter elektrischer und wärmeleitender Verbindung mit dem Kühlblech 23 steht. Der Kragen 24 durchdringt dabei, wie das in F i g. 4 dargestellt ist, eine entsprechende Ausnehmung 27 des Formstücks 10, und die Diode 26 ragt deshalb aus der vom Kühlblech 23 abgewandten Seite des Formstücks 10 heraus. Sie hat in bekannter Weise einen süftförmigen Anodenanschluß 28 (ihre Kathode ist über das metallische Diodengehäuse elektrisch mit dem Kühlblech 23 verbunden), mit welchem eine mit einem Kabelschuh 29 versehene Leitung 30 verbunden ist, z. B. durch Schweißen. Die Schweißstelle wird mit einem Isolierlack überzogen, um Korrosionen an dieser Stelle mit Sicherheit zu vermeiden. Selbstverständlich kann der Anschlußstift 28 der Diode 26 elektrisch auch mit einem zweiten Befestigungsbolzen verbunden wer-A heat sink made from sheet metal is located in an approximately rhombus-shaped recess 22 of the molded piece 10 23 attached, which is provided with a protruding collar 24 recess 25 for receiving a semiconductor diode 26 which is pressed into this collar 24 and thus in good electrical and is in a thermally conductive connection with the cooling plate 23. The collar 24 penetrates it how that in Fig. 4 is shown a corresponding recess 27 of the molded piece 10, and the diode 26 protrudes therefore from the side of the molded piece 10 facing away from the cooling plate 23. She did in a familiar way an anode connection 28 in the shape of a sip (its cathode is electrically connected to the metal diode housing connected to the cooling plate 23), to which a line 30 provided with a cable lug 29 is connected is e.g. B. by welding. The welding point is covered with an insulating varnish to prevent corrosion Place to be avoided with certainty. Of course, the pin 28 of the diode 26 can also be electrical connected with a second fastening bolt

den, der dann ebenfalls auf dem Formstück 10 anzuordnen wäre. Weiche Lösung bevorzugt wird, hängt von der Verwendungsart ab.the one that would then also have to be placed on the fitting 10. Which solution is preferred depends on the type of use.

Die Kühlplatte 23 dient auch zum elektrischen Anschluß an das zu schützende Gerät, das in F i g. 5 mit 33 bezeichnet ist. (Dieses Gerät 33 ist gegen einen fehlgepolten Anschluß der in F ϊ g. 5 mit 34 bezeichneten Akkumulatorenbatterie zu schützen.) Zu diesem Zwecke hat das Formstück 10 eine größere kreisrunde Ausnehmung 35, durch welche das Kühlblech 23 auf beiden Seiten freigelegt ist. In der Mitte dieser Ausnehmung 35 ist das Kühlblech 23 mit einem Loch 36 versehen, das direkt auf einem (nicht dargestellten) Anschlußbolzen des zu schützenden Geräts 33 aufgesteckt und mit diesem verschraubt werden kann. Zur Versteifung des Formstücks 10 um die Ausnehmung 36 herum dient eine Versteifungsrippe 37.The cooling plate 23 is also used for electrical connection to the device to be protected, which is shown in FIG. 5 with 33 is designated. (This device 33 is against a wrongly polarized connection of the accumulator battery labeled 34 in Fig. 5 To protect.) For this purpose, the fitting 10 has a larger circular recess 35, through which the cooling plate 23 is exposed on both sides. In the middle of this recess 35, the cooling plate 23 is provided with a hole 36 which is directly on a (not shown) connecting bolt of the device to be protected 33 can be attached and screwed to this. To stiffen the A stiffening rib 37 is used for the molded piece 10 around the recess 36.

Das Kühlblech 23 ist durch zwei Niete am Formstück 10 befestigt: durch ein erstes, kleineres Niet 38 und durch ein zweites Niet 39, das in vorteilhafter Weise *o eine Doppelfunktion erfüllt: Es ist in der Mitte mit einer Verbreiterung 40 (F i g. 2) versehen, die mit ihrem einen Ende gegen das Kühlblech 23 anliegt. Zwischen dem Formstück 10 und dem Nietkopf 43 dieses Niets liegt hier eine Unterlegscheibe 44. Auf das andere Ende *5 dieses Niets 39 ist ein Ende einer als Blechstreifen 45 ausgebildeten Sicherung aufgeschoben, über .-velches Ende eine Ringscheibe gelegt ist, die durch einen waffelgenieteten Nietkopf 46 vernietet ist, so daß sich ein sehr kleiner Übergangswiderstand vom Kühlblech 23 zum Blechstreifen 45 ergibt, der sich auch im Betrieb nicht verändertThe cooling plate 23 is attached to the fitting 10 by two rivets: by a first, smaller rivet 38 and by a second rivet 39, which advantageously * o fulfills a double function: it is provided in the middle with a widening 40 (FIG. 2), which with its one end rests against the cooling plate 23. Between the shaped piece 10 and the rivet head 43 of this rivet Here lies a washer 44. On the other end * 5 this rivet 39 is pushed onto one end of a fuse designed as a sheet metal strip 45, over.-velches End of a washer is placed, which is riveted by a waffle The rivet head 46 is riveted so that there is a very small contact resistance from the cooling plate 23 to the sheet metal strip 45 results, which does not change during operation

In gleicher Weise ist das andere Ende des Blechstreifens 45 auf das innere Ende des Anschlußbolzens 17 aufgenietet, und zwar in der Weise, daß dieser Blechstreifen 45 satt gegen die sechskantförmige Verbreiterung 18 anliegt. Auch über dieses Ende des Blechstreifens 45 ist eine Ringscheibe 47 gelegt, und die Vernietung erfolgt ebenfalls durch einen waffelgenieteten Nietkopf 48, um einen gleichbleibend niedrigen Über gangswiderstand zu erzielen. Wie aus F i g. 3 ersichtlich, sind die öffnungen 48, 49 an beiden Enden des Blechstreifens 45 einseitig nach außen geöffnet, um eine leichte Montage zu ermöglichen.The other end of the metal strip is in the same way 45 riveted onto the inner end of the connecting bolt 17, in such a way that this sheet metal strip 45 lies snugly against the hexagonal widening 18. Also over this end of the sheet metal strip 45 an annular disk 47 is placed, and the riveting is also done by a waffle rivet Rivet head 48 to achieve a consistently low transition resistance. As shown in FIG. 3 can be seen, the openings 48, 49 at both ends of the sheet metal strip 45 are open on one side to the outside allow easy assembly.

Die Schaltung der Schutzeinrichtung geht aus F i g. 5 hervor. Die Batterie 34 ist bei richtiger Schaltung hier mit dem Minuspol an Masse und mit dem Pluspol an den Anschlußbolzen 17 angeschlossen. Der Kabelschuh 29 wird, ebenso wie die eine Spannungsklemme des zu schützenden Geräts 33, an Masse angeschlossen, während die andere Spannungsklemme des Geräts 33 mit dem Anschluß 36. also der Kühlplatte 23. verbunden wird.The circuit of the protective device is based on FIG. 5 emerges. The battery 34 is here when properly wired connected with the negative pole to ground and with the positive pole to the connecting bolt 17. The cable lug 29 is, like the one voltage terminal of the device to be protected 33, connected to ground, while the other voltage terminal of the device 33 is connected to the connection 36, ie the cooling plate 23 will.

Bei dem dargestellten richtigen Anschluß der Batterie 34 sperrt die Diode 26, da ihre Kathode mit dem Pluspol der Batterie 34 verbunden ist, und die Verbindung zwischen den Anschlüssen 36 und 17 ist gegeben.In the illustrated correct connection of the battery 34 blocks the diode 26 because its cathode with the The positive pole of the battery 34 is connected, and the connection between the terminals 36 and 17 is given.

Wird dagegen die Batterie 34 fehlgepolt angeschlossen, so daß ihr Pluspol an Masse und ihr Minuspol an den Anschlußbolzen 17 angeschlossen ist, so fließt sofort ein extrem hoher Strom vom Pluspol der Batterie 34 über Masse, das Kabel 30, die Diode 26 und die Sicherung 45 zum Minuspol der Batterie 34. Bei einer 12-V-Autobatterie kann dieser Strom z. B. 1000 A betragen; er bringt die Sicherung 45 sofort zum Durchschmelzen und schützt dadurch die elektronischen Bauteile in dem Gerät 33 sicher vor Zerstörung. — Das Gerät 33 kann z. B. ein Ladegerät für die Batterie 34 sein und mit Dioden zur Gleichrichtung eines Wechscl- oder Drehstroms versehen sein, die bei fehlgepoltcr Batterie 34 sonst zerstört würden. Es kann auch ein Autoradio oder ein sonstiges elektronisches Gerät sein. — Die im Ausführungsbeispiel gezeigte Schutzeinrichtung ist für eine 12-V-Autobatterie bestimmt. Für andere Spannungen und andere Betriebsverhältnisse muß die Schutzeinrichtung selbstverständlich entsprechend modifiziert werden.If, on the other hand, the battery 34 is connected with the wrong polarity, so that its positive pole is connected to ground and its negative pole to the connecting bolt 17, flows immediately an extremely high current from the positive terminal of the battery 34 via ground, the cable 30, the diode 26 and the fuse 45 to the negative pole of the battery 34. In the case of a 12 V car battery, this current can e.g. B. 1000 A; it immediately melts the fuse 45 and thereby protects the electronic components in the device 33 safe from destruction. - The device 33 can, for. B. a charger for the battery 34 and be provided with diodes for rectifying an alternating or three-phase current, which in case of incorrect polarity Battery 34 would otherwise be destroyed. It can also be a car radio or other electronic device. - The protective device shown in the exemplary embodiment is intended for a 12 V car battery. For others The protective device must of course correspond to voltages and other operating conditions be modified.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claims;

1. Protective device comprising a diode and a fuse for connecting aij φε terminals ^ a battery to back up against terminal <iieser battery with reversed polarity, characterized in that a fitting (10) made of an insulating material ijuf the ^"egg: nerseits a Heat sink {23} with the diode (26), on the other hand a connection terminal (17) is provided and that the fuse in FojStj a sheet metal strip (45) between the connection terminal

(17) and the heat sink (23) is fastened}

2. Protection device according to claim 1, characterized in that the sheet metal strip; (45) on the terminal (17) and on the KühlköφeΓ (23) is riveted (46,48)

3. Protection device according to claim 1 or 2. characterized characterized in that the heat sink is designed as a sheet metal part (23) that has a recess in it (25) is provided for receiving the diode (26) and that this recess with a The collar (24) extends in the direction of the fitting (10) and into a * S provided therein Extends recess (27).