DE2002683A1 - Schutzschaltung - Google Patents

Schutzschaltung

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Publication number
DE2002683A1
DE2002683A1 DE19702002683 DE2002683A DE2002683A1 DE 2002683 A1 DE2002683 A1 DE 2002683A1 DE 19702002683 DE19702002683 DE 19702002683 DE 2002683 A DE2002683 A DE 2002683A DE 2002683 A1 DE2002683 A1 DE 2002683A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
diode
series
voltage
small
lines
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Pending
Application number
DE19702002683
Other languages
English (en)
Inventor
Werner Vondrejc
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gossen GmbH
Original Assignee
Gossen GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Gossen GmbH filed Critical Gossen GmbH
Publication of DE2002683A1 publication Critical patent/DE2002683A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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

  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

  • Schutzschaltung Schutzschaltungen sollen den zu schützenden Teil, insbesondere ein Meßinstrument, vor ttberlastungen schützen, ohne das Meß~ ergebnis innerhalb des Meßbereiches zu verfälschen.
  • Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung, bestehend aus einer spannungsabhängigen Diodenanordnung die dem zu schttzenden Teil parallel geschaltet ist und einem vorgeschaltetes ohmschen Widerstand oder einer vorgeschalteten Induktivität.
  • Zum Uberlastungsschutz elektrischer Meßgeräte, insbesondere von Vielfachmeßgeräten, ist es bekannt eine Reihenschaltung aus einem Schutzrelais und einem spannungsabhängigen Widerstand parallel zum Meßkreis zu schalten und den spannungsabhängigen Widerstand so zu bemessen, daß er die Messung bei zulässiger Belastung des Gerätes praktisch nicht beeinflußt, bei !Yberlastung desselben aber so klein wird, daß das Schutzrelais anspricht, Als spannungsabhängige Widerstände werden dabei vorzugsweise Germaniumdioden benutzt, wobei die Erscheinung ausgenutzt wird, wonach bei Überschreiten der Sperrspannung um einen gewissen Betrag der Sperrwiderstand plötzlich sinkt, so daß der sogenannte Zenerstrom fließt. Es ist jedoch auch schon vorgeschlagen worden das Schutzrelais über Transistoren zu betätigen, die aus einer zum Meßkreis parallel liegenden Diodeneinrichtung gesteuert werden.
  • Der Verw adung eines Relais haftet aber stets der Nachteil mechanischer Trägheit an, so daß der zu schtitzende Teil gegen kurzzeitige Überlastspitzen ungeschützt bleibt.
  • Auch unter Vermeidung mechanisch bewegter Teile ist es bekannt empfindliche Schaltungsteile duch die Parallelschaltung von Glimmstrecken, Dioden oder Zenerdioden zu schützen. Dabei ist auch die Verwendung einer zusätzlichen Gegenspannung zur Verschiebung der Gleichrichterkennlinie bekannt. Ebenso ist die Verwendung des charakteristischen Knicks von Transistorkennlinien bekannt um empfindliche Schaltungsteile vor ttberlastung zu schützen. Diesen bekannten Schaltungen haftet jedoch der Nachteil an, daß die Kapazität der parallelgeschalteten spannungsabhängigen Bauteile bei höheren Frequenzen das Meßergebnis innerhalb des Meßbereiches verfälscht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen i;berlastungsschutz ohne bewegte Teile zu schaffen, der innerhalb der zulässigen Belastung durch besondere Ausbildung der spannungsabhängigen Diodenanordnung auch bei höheren Frequenzen keine Verfälschung infolge der Parallelschaltung ergibt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die spannungsabhängige Diodenanordnung aus der Serienschaltung einer oder mehrerer in Serie geschalteter Diodenstrecken D1 mit kleinem Rest strom llnd mit niederer Durchbruchspannung und einer oder mehrerer in Serie geschalteter Diodenstrecken D2 mit kleiner Kapazität und mit einer hohen Kniespannung besteht.
  • Der Vorteil gegenüber den bekannten Schaltungen ist darin zu finden, daß die Serienschaltung von Dioden D2 mit kleiner innerer Kapazität mit Dioden D1 auch wenn diese eine großere innere Kapazität haben eine kleine Parallelkapazität zum empfindlichen Schaltungsteil darstellen. Andererseits stellt die Serienschaltung von Dioden D mit hohem Sperrwiderstand (kleinem Reststrom) mit Dioden D2 auch wenn diese einen geringeren Sperrwiderstand haben einen hohen Parallelwiderstand zum empfindlichen Schaltungsteil dar, wodurch auch der von der Frequenz unabhängige Meßfehler klein gehalten wird. Der kleine Rest strom der Dioden Dj und die kleine Kapazität der Dioden D2 bewirkt also, daß auch bei hoheren Frequenzen keine Verfälschung innerhalb der zulässigen Belastung auftritt, während die niedere Durchbruchspannung der Dioden D1 einen frühzeitig einsetzenden Uberlastungsschutz und die hohe Kniespannung der Dioden D2 die Wirksamkeit der kleinen Kapazität bis zum Scheitelwert des Meßbereichendwertes ergibt.
  • Diodenstrecken mit kleinem Reststrom von weniger als 0,1 nA und mit niedriger Durchbruchspannung, normalerweise zwischen 5 V.
  • und 10 V, bilden z.B. die in Sperrichtung betriebenen BasSs-Emitter-Strecken vieler handelstblicher Siliziumtransistoren.
  • Diese Durchbruchspannungen sind ausreichend zum Schutze elektronischer Teile.
  • Diodenstrecken geringer Kapazität werden z,B. durch sehr rasche Schaltdioden realisiert, deren Kapazität ca. 1 pF beträgt. Durch die Serienschaltung beider Arten von Diodenstrecken wird die Gesamtkapazität klein gehalten, so daß auch bei hoheren Frequenzen keine Verfälschung infolge der Paralldschaltung auftritt.
  • Der relativ hohe Rest Strom dieser Dioden bleibt wegen der vorgeschalteten, oben beschriebenen Diodenstrecken unwirksam.
  • Zum Schutze gegen tberspannungen einer Polarität (Gleichspannungen) wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Teil D der Diodenanordnung, mit kleinem Rest strom und niederer Durchbruchspannung, aus einer oder mehreren in Serie geschalteten Diodenstrecken, vorzugsweise den Basis-Emitterstrecken von Transistoren, besteht, die so gepolt sind. daß sie bis zur Durchbruchspannung oder der Summe der Durchbruchspannungen sperren und daß der andere Teil D2 der Diodenanordnung, mit kleiner Kapazität und hoher Kniespannung, aus einer oder mehreren in Serie geschalteten Diodenstrecken, vorzugsweise Silizium-Schaltdioden, besteht, die so gepolt sind, daß sie bis zur Kniespannung oder der Summe der Kniespannungen sperren.
  • Zum Schutze gegen ;jberspannungen wechselnder Polarität (Wechselspannungen) wird weites erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Teil D1 der Diodenanordnung, mit kleinem Reststrom und niederer Durchbruchspannung, aus zwei oder mehreren in Serie geschalteten, gegeneinander gepolten Diodenstrecken, vorzugsweise den Basis-Emitterstrecken von Transistoren, besteht, und daß der andere Teil D2 der Diodenanordnung, mit kleiner Kapazität und hoher Kniespannung, aus zwei oder mehreren anti parallel geschalteten Diodenstrecken, vorzugsweise Silizium-SchaltD'ioden, besteht.
  • Fig. 1 stellt ein Schaltungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schutzschaltung dar, das anzuwenden ist, wenn nur eine positive schädliche Überspannung zu erwarten ist und nur positive Betriebsspannungen auftreten. Darin ist Zl ein zu schützender vorzugsweise elektronischer Teil, der auch gegen kurzzeitige berlastungen empfindlich sein kann. Z2 ist ein vorgeschalteter ohmscher Widerstand oder eine vorgeschaltete Induktivität. D stellt die mehreren in Serie geschalteten Diodenstrecken mit kleinem Reststrom z.B. die Basis-Emitterstrecken von Transistoren dar. Diese sperren mit kleinem Reststrom bis die an jeder einzelnen Diode auftretende Spannung die an sich niedere Durchbruchspannung überschreitet. D2 stellt die mehreren in Serie geschalteten Dioden mit kleiner Kapazität z.B. Silizium-Schaltdioden dar. Diese besitzen eine sehr kleine wirksame Kapazität solange die an jeder einzelnen Diode auftretende Spannung die Kniespannung nicht überschreitet.
  • Fig. 2 stellt ein Beispiel der erfindungsgemäßen Schutzschaltung für Betriebs- und Überspannungen wechselnder Polarität dar. Darin ist wieder Z1 der zu schützende Teil und Z2 ein strombegrenzender vorgeschalteter ohmscher Widerstand oder eine Induktivität. Dl stellt die mehreren in Serie geschalteten, gegeneinander gepolten Diodenstrecken mit kleinem Rest strom z.B, die Basis-Emitterstrecken von Transistoren dar. Diese sperren in beiden Stromrichtungen mit kleinem Rest strom bis an den einzelnen Dioden, die an sich niedere Durchbruchspannung überschritten wird. D2 stellt die mehreren antiparallel geschalteten Diodenstrecken mit kleiner wirksamer Kapazität z.B.
  • Silizium-Schaltdioden dar. Die hohe Kniespannung der Dioden D2 daß bewirkt dabei, die kleine wirksame Kapazität für beide Stromrichtungen bis zum Scheitelwert des Meßbereichendwertes wirksam bleibt.

Claims (3)

  1. Patent ansprüche.
    I.jSchutzsohaltung, bestehend aus einer spannungsabhängigen Diodenanordnung, die dem zu schützenden Teil parallel geschaltet ist und einem vorgeschalteten ohmschen Widerstand oder einer vorgeschalteten Induktivität, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungsabhängige Diodenanordnung aus der Serienschaltung einer oder mehrerer. in Serie geschalteter, Diodenstrecken (D1), mit kleinem Reststrom und mit niederer Durchbruchspannung und einer oder mehrerer. in Serie geschalteter, Diodenstrecken (D2), mit kleiner Kapazität und mit einer hohen Kniespannung besteht.
  2. 2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, zum Schutze gegen itberspannungen einer Polarität, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil (D1) der Diodenanordnung, mit kleinem Reststrom und niederer Durchbruchspannung, aus einer oder mehreren in Serie geschalteten Diodenstrecken, vorzugsweise den Basis-Emitterstrecken von Transistoren, besteht, die so gepolt sind, daß sie bis zur Durchbruchspannung oder der Summe der Durchbruchspannungen sperren und daß der andere Teil (D2) der Diodenanordnung, mi kleiner Kapazität und hoher Kniespannung, aus einer oder mehreren in Serie geschalteten Diodenstrecken, vorzugsweise Silizium-Schaltdioden, besteht, die so gepolt sind, daß sie bis zur Kniespannung oder der Summe der Kniespannungen sperren. (Fig. 1)
  3. 3. Schutzschaltung nach Anspruch 1, zum Schutze gegen iberspannungen wechselnder Polarität, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil (Dl) der Diodenanordnung, mit kleinem Reststrom und niederer Durchbruchspannung, aus zwei oder mehreren in Serie geschalteten, gegeneinandergepolten Diodenstrecken, vorzugsweise den Basis-Emitterstrecken von Transistoren, besteht, und daß der andere Teil (D2) der Diodenanordnung, mit kleiner Kapazität und hoher Kniespannung, aus zwei oder mehreren antiparallel, geschalteten Diodenstrecken, vorzugsweise Silizium-Schaltdioden, besteht, (Fig. 2)
DE19702002683 1969-02-03 1970-01-22 Schutzschaltung Pending DE2002683A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4131928A (en) * 1977-06-24 1978-12-26 Motorola, Inc. Voltage clamp device for monolithic circuits

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4131928A (en) * 1977-06-24 1978-12-26 Motorola, Inc. Voltage clamp device for monolithic circuits

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AT286437B (de) 1970-12-10

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