DE19647035A1

DE19647035A1 - Vorrichtung zum Schutz einer elektronischen Schaltung

Info

Publication number: DE19647035A1
Application number: DE19647035A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Ing Bothe; Armin Dipl Ing Wegener; Juergen Dr Heydecke; Ingmar Knop; Klaus Dipl Ing Goebel; Klaus-Dieter Skwirblies; Rainer Dipl Ing Peters
Original assignee: Siemens AG; VARTA Batterie AG; Friwo Geraetebau GmbH
Current assignee: Siemens AG; VARTA Batterie AG; Friwo Geraetebau GmbH
Priority date: 1996-05-15
Filing date: 1996-11-14
Publication date: 1997-11-20
Also published as: DE59704670D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz einer elektronischen Schaltung und/oder eines nachgeschalteten elektrischen Verbrauchers gegen Zuführung unzulässig hoher elektrischer Energie.

Elektrische Geräte wie Handtelefone und dergleichen werden zur Stromversorgung bzw. Batterieaufladung über eine Steck buchse mit einem Netzgerät oder Ladegerät verbunden. Zum Schutz gegen zu hohe Ladespannung oder Überlastung wird die Schaltung meist mit einem Regler ausgerüstet, der mit einem Transistor, einer Zener-Diode o. dgl. versehen und als Längsregler oder Shunt-Regler geschaltet ist. Bei der Stromversorgung bzw. Batterieaufladung solcher Geräte be steht die Gefahr, daß durch Verwendung ungeeigneter Netzge räte bzw. Ladegeräte, die auch mit Hilfe eines entspre chenden Adapters angeschlossen sein könnten, eine unzuläs sig hohe Spannung auf die interne Schutzschaltung ein wirkt, durch welche die elektronische Schaltung zerstört wird.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, im Falle einer unzulässig hohen Ener giezufuhr durch die Stromversorgung bzw. Ladespannung eine Zerstörung der Schutzschaltung zu verhindern und die Strom versorgung abzuschalten.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des An spruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Wird fälschlicherweise an das Gerät eine Stromquelle bzw. ein Ladegerät mit einer unzulässig hohen Energiezufuhr an gelegt, wird nicht nur eine Überspannung auf einen vorgege benen Wert begrenzt, sondern auch durch die durch die Ener giezufuhr bedingte Erwärmung des Bauelements der Stromkreis unterbrochen. Somit wird die gesamte Geräteschaltung ge schützt.

Das für den Schutz benötigte Bauteil ist von einfachem Auf bau. Zweckmäßig ist auf einer Leiterplatte der Strompfad der Schaltung an wenigstens einem Punkt über Lötflächenpär chen geführt, von denen die eine Lötfläche mit der Strom quelle und die andere mit dem Verbraucher verbunden ist, wobei beide Lötflächen eines Pärchens durch das Bauele ment überbrückt sind. Dabei kann das Bauelement durch eine Feder unter mechanischer Vorspannung gehalten und im Falle eines Auslötens sicher von den Lötflächenpärchen getrennt werden. Als Feder kann eine Blattfeder vorgesehen sein, die mit wenigstens einer durch einen Schlitz in die Leiterplat te ragenden Schulter gegen das Bauelement drückt. Eine Blattfeder ist leicht an der Leiterplatte befestigbar, in dem sie an einem Ende in einem Randausschnitt der Leiter platte liegt und mit seitlichen Schenkeln auf der Leiter platte aufliegt, während am anderen Ende der Blattfeder ei ne in eine Öffnung der Leiterplatte eingreifende Hakensper re vorgesehen ist. Für eine einfache Verbindung sind die Leiterbahnen für die Anschlüsse der Strompfade mit Lötflä chen versehen und die Lötflächen für die Diode liegen ne beneinander unter den Anschlußteilen der Diode. Zum Löten des Bauelements wird vorzugsweise ein Lot mit definiertem Schmelzpunkt in Abhängigkeit von der festgelegten zulässi gen Aufheiztemperatur gewählt. Das Bauelement kann bei spielsweise eine Suppressor-Diode sein, die den definierten Spannungswert festlegt. Verbraucher kann ein Akkumulator sein, der zusammen mit der Schutzvorrichtung in einem Ge häuse untergebracht ist. Besonders geeignet ist die Schutz vorrichtung für einen Akkumulator, der aus wenigstens einer Li-Ion-Zelle besteht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt; es zeigt

Fig. 1 eine Schutzvorrichtung in einem Längsschnitt in einer starken Vergrößerung,

Fig. 2 die Oberfläche des Gegenstandes der Fig. 1 ,

Fig. 3 die Unterseite des Gegenstandes der Fig. 1 und

Fig. 4 den Gegenstand der Fig. 1 in einer Ansicht von ei ner Stirnseite.

Die Teile der Schutzvorrichtung sind auf einer Leiterplat te 1 angeordnet, die aus einem geeigneten Kunststoff, z. B. Epoxidharz besteht. Auf der Leiterplatte 1 sind vier Lei terbahnen 2, 2′, 3, 3′ angeordnet, die mit Lötflächen 4, 4′, 5, 5′ versehen sind. Die Lötfläche 4 dient dem Anschluß des zum Netzgerät oder Ladegerät führenden negativen Strompfads und die Lötfläche 4′ der Verbindung mit dem ne gativen Strompfad der elektronischen Geräteschaltung. Ent sprechend sind die Lötflächen 5, 5′ mit dem positiven Strompfad des Netzgerätes oder des Ladegerätes bzw. der elektronischen Geräteschaltung zu verbinden. An den anderen Enden der Leiterbahnen 2, 2′, 3, 3′ sind Lötflächen 6, 6′, 7, 7′ vorgesehen, die paarweise mit einem die Strompfade unter brechenden Abstand nebeneinander unter den Anschlußteilen 9, 10 eines Bauelements, z. B. einer Diode 8, die ein Suppres sor-Diode sein kann, angeordnet sind. Die Anschlußteile 9, 10 der Diode 8 sind mit diesen Lötflächen 6, 6′, 7, 7′ ver lötet, so daß die Leiterbahnen 2, 2′ bzw. 3, 3′ über die An schlußteile 9, 10 stromleitend miteinander verbunden sind. Zum Verlöten der Diode 1 wird ein Weichlot in Abhängigkeit von der festgelegten zulässigen Aufheiztemperatur gewählt.

Wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist eine unter der Leiterplatte 1 angeordnete Feder in Form einer Blattfeder 11, die im mittleren Bereich zwei seitliche Schultern 12 hat, welche durch zwei Schlitze 13 durch die Leiterplatte 1 ragen und mit einer Federkraft gegen die Unterfläche der Diode 8 drücken. An einem Ende ist die Blattfeder 11 nach oben abgebogen und führt durch einen Randausschnitt an der Stirnseite der Leiterplatte 1 und ist mit zwei seitlichen Schultern 15 versehen, die auf der Leiterplatte 1 auflie gen. Am andern Ende ist die Blattfeder 11 mit einer Haken sperre 16 versehen die durch eine in der Leiterplatte 1 an geordnete Öffnung 17 ragt und sich auf der Oberfläche der Leiterplatte 1 abstützt. Hierdurch ist die Blattfeder 11 an ihren beiden Enden an der Leiterplatte 1 fixiert und übt eine gegen die Leiterplatte 1 gerichtete Federkraft aus.

Bei Normalbetrieb fließt über die Diode 8 lediglich ein vernachlässigbarer Ruhestrom. Kommt es aber infolge eines Fehlanschlusses zu unzulässig hohen Spannungen und erweicht oder schmilzt das Lot an den Lotflächen 6, 6′, 7, 7′, drückt die Blattfeder 11 die Diode 8 nach oben von den Lötflächen 6, 6′, 7, 7′ weg, so daß die beiden Strompfade unterbrochen sind und die angestrebte Schutzwirkung stattfindet.

Bezugszeichenliste

1 Leiterplatte
2 Leiterbahn
2′ Leiterbahn
3 Leiterbahn
3′ Leiterbahn
4 Lötfläche
4′ Lötfläche
5 Lötfläche
5′ Lötfläche
6 Lötfläche
6′ Lötfläche
7 Lötfläche
7′ Lötfläche
8 Diode (Bauelement)
9 Anschlußteil
10 Anschlußteil
11 Blattfeder
12 Schulter
13 Schlitze
14 Randausschnitt
15 Schulter
16 Hakensperre
17 Öffnung

Claims

1. Vorrichtung zum Schutz einer elektronischen Schaltung und/oder eines nachgeschalteten Verbrauchers gegen Zu führung unzulässig hoher elektrischer Energie, gekenn zeichnet durch ein Bauelement (8), das eine von außen angelegte Überspannung für einen bestimmten Zeitraum auf einen definierten Wert begrenzt und das durch sei ne dabei erfolgende Erwärmung den Stromkreis permanent auftrennt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Leiterplatte (1) der Strompfad der Schaltung an wenigstens einem Punkt über Lötflächen pärchen (6, 6′; 7, 7′) geführt ist, von denen die eine Lötfläche mit der Stromquelle und die andere mit dem Verbraucher verbunden ist und beide Lötflächen eines Pärchens durch das Bauelement (8) überbrückt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Bauelement (8) durch eine Feder un ter mechanischer Vorspannung gehalten und im Falle des Auslötens sicher von den Lötflächenpärchen (6, 6′; 7, 7′) getrennt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Blattfeder (11), die mit wenigstens einer durch einen Schlitz (13) in die Leiterplatte (1) ragenden Schulter gegen das Bauelement (8) drückt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (11) an einem Ende in einem Randausschnitt (14) und mit seitlichen Schenkeln auf der Leiterplatte (1) liegt und daß am anderen Ende ei ne in eine Öffnung (17) der Leiterplatte (1) eingrei fende Hakensperre (16) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen mit Lötflächen (4, 4′; 5, 5′) für die Anschlüsse der Strompfade versehen sind und die Lötflächen (6, 6′; 7, 7′) für das Bauelement nebeneinander unter den Anschlußteilen (9, 10) des Bau elementes liegen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Löten des Bauelementes (8) ein Lot mit definiertem Schmelzpunkt in Abhängigkeit von der festgelegten zulässigen Aufheiztemperatur gewählt wird.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (8) eine Suppressor-Diode ist, die den definierten Span nungswert festlegt.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher ein Akkumulator ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzelement zusammen mit dem Akkumulator in einem Gehäuse untergebracht ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn zeichnet, daß der Akkumulator aus wenigstens einer Li-Ion-Zelle besteht.